論文水性微米級砂布砂紙超涂層漿料的研究

水性微米級砂布砂紙超涂層漿料的研究

Aqueous micron emery cloth sandpaper super coating slurry

淄博四砂泰山砂布砂紙有限公司  朱玉濤  候  捷 

Zibo SISHA MT Coated Abrasives Co,.LTD  Yutao Zhu，Jie Hou

摘要  本文介紹了一種新的水性微米級涂附磨具超涂層漿料的制作技術，這種漿料比目前溶劑型漿料更環保、更高效，漿料質量穩定，保質期長，使用后砂布砂紙產品比傳統溶劑型涂層產品更耐磨，更防堵。

　　Abstract  This paper introduced a new aqueous micron Coated Abrasives super coating slurry making technology, the size than the solvent slurry more environmentally friendly, more efficient, slurry stable quality, long shelf life, use emery cloth sandpaper products than traditional solvent type coating products more durable, more anti blocking.

關鍵詞  水性  超涂層  微米級   防堵塞   磨削量  玻璃珠

Keyword  aqueous，super coating，micron grade，anti clogging，filler，grinding capacity，glass beads

超涂層干磨砂布砂紙具有使用時易脫屑、散熱快，不易堵塞等優點，特別適用于軟質材料的干磨和拋光。目前砂布砂紙生產廠家，多數仍采用溶劑型超涂層漿料輥涂工藝生產。存在生產成本高，工作環境毒性、危險性大等問題，市場上也有部分廠家研究和摸索水性超涂層漿料，但和溶劑型比較，涂層粘結牢度低，磨削量偏小，并很難模仿出已被深入使用者內心的溶劑型輥涂特殊花紋，從而制約著水性超涂層漿料的推廣和大規模使用。本文借鑒國內外相關論文和技術成果，經過分析研究，通過大量實驗，已經成功解決了水性超涂層漿料存在的以上不足問題，并在實驗的基礎上，逐漸投入到工業化生產中。水性微米級超涂層漿料為水性環保乳液，貯存穩定性好，可用水稀釋后使用，涂后可自干，也可低溫加熱烘干，廣泛的應用在超涂層砂布、砂紙、海綿磨塊等的防堵涂層中，使用后易排屑，防堵塞，大大提高磨具的使用效率和壽命。
      水性微米級砂布砂紙超涂層漿料由五部分組成：純凈水、改性苯丙乳液（自制）、復合熱吸收劑、功能填料和多種表面活性劑。其中改性苯丙乳液，配方設計時充分考慮了乳液玻璃化溫度和成膜性；最后對功能填料的選擇和影響進行了研究。在制作涂層漿料過程中，選擇添加了多種表面活性劑，采用高速分散和利用玻璃微珠研磨工藝，產品粒徑100%達到10微米以下，其中90%以上達到5微米以下，產品做到了涂附均勻，白度好、遮蓋好、無泡、結合牢度高。不但可以添加各種水性色漿，制作各種顏色砂面的無花紋產品，還可以通過添加聚丙烯酸鈉（自制）增粘后，高仿出溶劑型漿料的輥涂花紋。配方采用分段式制定，滿足各粒度號使用要求。漿料在陰涼、通風條件下，能保持六個月以上的儲存穩定性。

近年來與石油有關的有機化工原料價格不斷上漲，同時國家大力倡導節能減排。本技術采用水作為溶劑，產品外觀為白色水性分散乳液，無溶劑、無游離甲醛、無偶氮化合物、不含APEO、各項技術指標達到環保要求。研發過程中重點研究了復合熱吸收劑的選擇和配比，合理的熔點可在研磨過程中發生相轉移吸收磨削中產生中的熱能，并在磨削面形成液態薄膜潤滑層，防止磨屑阻塞砂紙，改善磨削質量及磨削界面，是當前替代過去溶劑型及鹵素吸熱劑類超涂層漿料的新型環保產品。

1 實驗目的

    研究一種新的水性砂布砂紙超涂層漿料的制作技術，產品要求環保、高效、質量穩定、生產簡便、保質期長，使用后砂布砂紙產品比傳統溶劑型涂層產品磨削效率高，壽命長。

2 實驗原料及設備

改性苯丙乳液（固含量48%，自制），熱吸收劑A，熱吸收劑B，滑石粉，鈦白粉色漿(自制)（固含量50%），表面活性劑WS-1，潤濕劑，消泡劑，氨水（25%），防腐劑，聚丙烯酸鈉增粘劑（自制），各種規格高強化玻璃微珠，絲網過濾布，電子天平，磨削實驗機，烘箱，輥涂裝置，高速研磨設備，粒度分析儀等。

3 實驗方案及實驗步驟

在帶有夾層、攪拌的立式砂磨罐中，首先加入一定量純凈水，依次加入表面活性劑WS-1、潤濕劑和消泡劑，在攪拌的情況下，加入滑石粉、熱吸收劑A和熱吸收劑B，攪拌30分鐘，待充分分散均勻后，加入苯丙乳液，繼續攪拌10分鐘，最后加入玻璃微珠，開通夾層冷卻水，提高攪拌器轉速，研磨過程中物料溫度控制在40℃以下，記時研磨2-2.5小時，過濾至另一砂磨罐，加增粘劑調整粘度，添加防腐劑和調整PH值，過濾出料，產品固含量40%，最后均勻輥涂于復膠后的砂布或砂紙表面，在50℃烘干15分鐘或在60℃烘干10分鐘，冷卻后，即為水性微米級超涂層砂布或砂紙成品。

4 測試設備及標準

檢測標準：JB/T  10155—1999  

JB/T  7498—2006

    檢測設備：SS175Ⅱ–W 型砂布砂紙磨削實驗機

    Winner 2000 激光粒度分析儀

5 實驗結果及討論

5.1涂層漿料的配比對磨削量的影響

水性微米級超涂層漿料采用純凈水、表面活性劑、滑石粉、熱吸收劑、改性苯丙乳液、鈦白粉色漿等組成。其中改性苯丙乳液起到涂層粘結牢固度的作用；滑石粉起到填充和潤滑的作用，使砂紙與磨削工件之間的阻力減小，以提高其磨削量。鈦白粉色漿有優良的遮蓋能力，可提高磨具的外觀白度。熱吸收劑在受熱時發生相轉變，由固態轉變為液態，吸收熱量而使磨具具有更持久的磨削性。 
    本技術采用的改性苯丙乳液，具有優良的耐候性、耐老化性、抗氧化性，固化皮膜硬度適中，粘結強度高，耐水性好。實驗表明其添加用量對磨具的性能有一定影響，如果添加量過小，就會導致涂層粘結強度低，涂層易破壞脫落；如果添加過多，會使涂層固化皮膜變厚，包裹起熱吸收劑，阻礙熱吸收劑吸收磨削中產生的熱量，并且皮膜隨溫度升高變軟，使工件在砂紙上產生打滑現象，影響磨削效率。 

表1：膠粘劑的不同配比對磨削量的影響

[注明]：P180，水性超涂層干磨砂紙，壓力：30N，膠木棒（直徑25mm），15min，相同條件測試。

由表1可以看出，當苯丙乳液在配方中占22%時，砂紙的磨削性能最佳。

5.2 鈦白粉色漿作用 
    鈦白粉色漿在設計中主要考慮提高水性超涂層的白度和遮蓋力，改善砂紙產品外觀。

5.3 滑石粉的用量與作用 

     滑石粉作為潤滑劑和功能填料，它與熱吸收劑有良好的相容性，一方面可降低生產成本，另一方面也可以改善苯丙乳液的固化收縮、蠕變性和粘結牢度。但隨著滑石粉的加入量增大，會影響產品的外觀白度。

表2：滑石粉在配方中不同比例對水性超涂層砂紙磨削量的影響