含有水合和非卤代无机研磨助剂的磨具制造技术

一种粘合磨具，它包含有机粘合剂基体，分散在有机粘合剂中的磨粒和无机非卤代填料或水合填料形式的研磨助剂。无机非卤代填料在研磨过程中可与从有机粘合剂中释放出来的自由基反应。水合填料吸热时释放出水。一种涂覆磨具，它包括柔韧基材，粘合到柔韧基材上的磨粒和涂覆在基材上的含研磨助剂的有机粘合剂，所述研磨助剂包括无机非卤代填料或水合填料。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于研磨的工具通常包含粘合在或粘合到聚合物上的磨粒。一般来说，这种工具是粘合复合体的形式或用磨料组合物涂覆在柔韧基材上的形式。然而，在这两种情况下，有几种因素决定了磨具的磨损，所述因素例如包括要研磨的材料，施加到研磨表面上的力，磨粒的磨损率和用于粘合磨粒的聚合物的化学和物理性能。此粘合复合体的研磨效率受粘合聚合物磨损、分解、液化或以其它方式损失的速率的影响。例如，若聚合物粘合剂损失得太快，则磨粒在其磨损充分耗尽其有效研磨能力之前就剥落掉了。相反，若聚合物粘合剂磨损得不够快，则磨粒在超过其使用寿命时仍留在磨具的表面上，从而阻止了下层新鲜颗粒的显露。这两种效果通常都会限制研磨效率。业已采用了若干方法来改进磨具的使用寿命和其效率。一种这样的方法是使用“研磨助剂”。存在有许多种类的研磨助剂，认为它们可经不同的机理发生作用。按一个提出的机理，使用在研磨操作过程中会熔化或液化的研磨助剂会减小摩擦，即润滑研磨表面，这样就降低了研磨温度。在第二个机理中，研磨助剂与金属工件通过腐蚀新切割下来的金属碎片或细屑而发生反应，从而防止碎片与磨具再发生作用或碎片重焊到基体金属上。在第三个提出的机理中，研磨助剂与研磨的金属表面发生作用，形成润滑剂。第四个提出的机理包括研磨助剂与工件表面发生作用，促进应力腐蚀开裂，从而便于工件材料的去除。本专利技术大体上涉及磨具。在一个实施方案中，本专利技术的磨具是一种粘合磨具，它包含有机粘合剂基体，分散在有机粘合剂中的磨粒，和在研磨过程中可与来自有机粘合剂的自由基进行反应的无机非卤代填料。在另一个实施方案中，本专利技术的磨具是一种粘合磨具，它包含有机粘合剂，分散在有机粘合剂中的磨粒，和在有机粘合剂中的水合填料。在再一个实施方案中，本专利技术的磨具是一种涂覆磨具，它包含柔韧基材，在基材上的磨粒，和在柔韧基材上的含锑酸钠或氧化锑的有机粘合剂。在再一个实施方案中，本专利技术的磨具是一种涂覆磨具，它包括柔韧基材，在柔韧基材上的磨粒，和在柔韧基材上含水合填料的有机粘合剂，其中水合填料选自下述物质氢氧化钙、氢氧化镁、水合硅酸钠、碱金属氢氧化物(alkalimetal hydrates)、水碳镁石、碱性碳酸镁、碳酸镁低水合物(magnesiumcarbonate subhydrate)和硼酸锌。本专利技术有许多优点。例如，本专利技术含有水合填料作为研磨助剂的磨具实施方案能明显降低由于摩擦产生的高温。可以认为，该水合填料在研磨过程中在释放水时吸收热量就限制了温度升高，从而减缓粘合剂的损失。在本专利技术含有无机非卤代填料的磨具中，该无机非卤代填料在研磨过程中通过与从粘合剂释放出来的自由基发生反应减少了粘合剂的降解。在本专利技术磨具中加入的填料可以象阻燃剂那样减少粘合剂发生热降解的可能性。所有这些机理都能明显提高粘合磨具和涂覆磨具的使用寿命和效率。而且，与许多研磨助剂不同，在本专利技术磨具中所包含的研磨助剂在研磨过程中不会释放有潜在危害性的卤素。下面将具体地说明本专利技术方法的特征和其它细节。应明白，这里是通过举例的方式来说明本专利技术的具体实施方案，它们并不是本专利技术的限制。在不偏离本专利技术范围的情况下，可以在各种实施方案中采用本专利技术的原理特征。本专利技术的磨具含有有机粘合剂，磨粒和作为研磨助剂的水合填料和／或无机非卤代填料，研磨助剂在研磨过程中能有利地改变有机粘合剂的热和／或机械降解。在一个较好的实施例中，磨具是一种树脂粘合的磨轮。磨具中的有机粘合剂是作为磨轮的基体材料，磨粒分散在其中。合适有机粘合剂的一个例子是热固性树脂。热固性树脂较好是环氧树脂或酚醛树脂。合适的热固性树脂的具体例子包括酚醛树脂(如线型酚醛树脂和可熔酚醛树脂)、环氧、不饱和聚酯、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、氰酸酯等。一般来说，有机粘合剂占粘合磨具研磨组合物体积的约2-64％，其中将研磨组合物定义为包含粘合剂、磨粒、在粘合剂中的填料和在粘合剂中的孔隙。在本专利技术粘合磨具的研磨组合物中，有机粘合剂的体积较好约为20-60％，更好约为30-42％。在适用于本专利技术的典型的涂覆磨具中，是将研磨组合物涂覆在柔韧基材上，所述基材例如是纸张、薄膜或者织造布或缝粘布。将树脂状粘合剂(也称为初始结合涂料)涂覆在柔韧基材上。然后通过静电技术或简单的重力加料法将磨粒施加到形成的初始结合涂层上，然后用酚醛树脂胶结涂层将所述磨粒固定在初始结合涂层上。也还可以在胶结涂层上施加一层上胶结涂层。研磨助剂一般包含在胶结涂层或上胶结涂层中。各涂层可以在聚合物如丙烯酸类聚合物的载体中加以施涂。在每一层施涂好后，一般要在约107℃的温度下进行固化。对适用于本专利技术的涂覆磨具的进一步描述可参见美国专利5，185，012、5，163，976、5，578，343和5，221，295，所有这些专利的全部内容都结合参考于此。在一个较好的实施方案中，合适的涂覆磨具的粘合剂或初始结合涂料是EbecrylTM3605(一种双环氧化双酚A和丙烯酸以1∶1的摩尔比进行反应的反应产物，它购自UCB Chemicals)。在一个较好的实施方案中，该粘合剂的用量与基材表面积的关系为30g／m2。磨具的磨粒通常适用于研磨金属，或在某些情况下研磨陶瓷工件。合适的磨粒的例子是那些由氧化铝、金刚石、立方氮化硼、碳化硅等制成的颗粒。在本专利技术磨具中磨粒的尺寸通常约为4-240粒度(grit)(6，848-63微米)，较好为4-80粒度(6，848-266微米)。氧化铝磨粒的尺寸约为16-20粒度(1，660-1，340微米)是特别合适的。磨粒在粘合磨具研磨组合物中所占的体积一般约为研磨组合物的34-56％。在粘合磨轮中，磨粒所占的体积较好约为40-52％。在涂覆磨具的一个实施方案中，磨粒是180粒度的碳化硅，其用量与基材表面积的关系为188g／m2。粘合磨具的研磨组合物通常是多孔的。研磨组合物的孔隙度即空隙率通常达到研磨组合物体积的大约52％，较好达到大约26％。本专利技术磨具的研磨助剂是一种水合填料和／或无机非卤代填料。合适的水合填料是那些在金属工件的研磨过程中脱水时会释放出水的填料。合适的水合填料的例子包括以商品名FirebrakeTMZB(2ZnO 3B2O33．5H2O在293℃时脱水)或FirebrakeTM415(4ZnO B2O3H2O在415℃时脱水)购自U．S．Borax的硼酸锌；以商品名HydralTM710或PGA-SDTM购自Alcoa)的氢氧化铝(Al(OH)3；氢氧化钙(Ca(OH)2)；以商品名FR-20 MHRMTM23-2(氨基硅烷处理过的)、FR-20MHRMTM640(含有聚烯烃偶合剂)或FR-20 MHRMTM120(脂肪族表面处理过的)购自Ameribrom，Inc．的氢氧化镁(Mg(OH)2)；水合硅酸钠(Na2SiO39H2O)；碱金属氢氧化物；水碳镁石(MgCO3Mg(OH)23H2O)；碳酸镁低水合物(MgOCO2(0．96)H2O(0．30))等。采用合适的水合填料能提供特别好的优点。一种特别好的水合填料是硼酸锌。硼酸锌在500-600℃时玻璃化，认为它能在有机粘合剂上形成硼酸盐型玻璃密封，从而防止有机粘合剂的热降解。认为另一种水合填料，即氢氧化铝在加热和脱水后会形成氧化铝(Al2O3)，而氧化铝是一种会帮助研磨过程的已知本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘合磨具，它包含： ａ）有机粘合剂基体； ｂ）分散在有机粘合剂中的磨粒， ｃ）在研磨过程中可与从有机粘合剂中释放出来的自由基反应的无机非卤代填料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GW迈耶，PE约翰逊，
申请(专利权)人：诺顿公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]