论文水性微米级砂布砂纸超涂层浆料的研究

水性微米级砂布砂纸超涂层浆料的研究

Aqueous micron emery cloth sandpaper super coating slurry

淄博四砂泰山砂布砂纸有限公司  朱玉涛  候  捷 

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

摘要  本文介绍了一种新的水性微米级涂附磨具超涂层浆料的制作技术，这种浆料比目前溶剂型浆料更环保、更高效，浆料质量稳定，保质期长，使用后砂布砂纸产品比传统溶剂型涂层产品更耐磨，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.

关键词  水性  超涂层  微米级   防堵塞   磨削量  玻璃珠

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

超涂层干磨砂布砂纸具有使用时易脱屑、散热快，不易堵塞等优点，特别适用于软质材料的干磨和抛光。目前砂布砂纸生产厂家，多数仍采用溶剂型超涂层浆料辊涂工艺生产。存在生产成本高，工作环境毒性、危险性大等问题，市场上也有部分厂家研究和摸索水性超涂层浆料，但和溶剂型比较，涂层粘结牢度低，磨削量偏小，并很难模仿出已被深入使用者内心的溶剂型辊涂特殊花纹，从而制约着水性超涂层浆料的推广和大规模使用。本文借鉴国内外相关论文和技术成果，经过分析研究，通过大量实验，已经成功解决了水性超涂层浆料存在的以上不足问题，并在实验的基础上，逐渐投入到工业化生产中。水性微米级超涂层浆料为水性环保乳液，贮存稳定性好，可用水稀释后使用，涂后可自干，也可低温加热烘干，广泛的应用在超涂层砂布、砂纸、海绵磨块等的防堵涂层中，使用后易排屑，防堵塞，大大提高磨具的使用效率和寿命。
      水性微米级砂布砂纸超涂层浆料由五部分组成：纯净水、改性苯丙乳液（自制）、复合热吸收剂、功能填料和多种表面活性剂。其中改性苯丙乳液，配方设计时充分考虑了乳液玻璃化温度和成膜性；最后对功能填料的选择和影响进行了研究。在制作涂层浆料过程中，选择添加了多种表面活性剂，采用高速分散和利用玻璃微珠研磨工艺，产品粒径100%达到10微米以下，其中90%以上达到5微米以下，产品做到了涂附均匀，白度好、遮盖好、无泡、结合牢度高。不但可以添加各种水性色浆，制作各种颜色砂面的无花纹产品，还可以通过添加聚丙烯酸钠（自制）增粘后，高仿出溶剂型浆料的辊涂花纹。配方采用分段式制定，满足各粒度号使用要求。浆料在阴凉、通风条件下，能保持六个月以上的储存稳定性。

近年来与石油有关的有机化工原料价格不断上涨，同时国家大力倡导节能减排。本技术采用水作为溶剂，产品外观为白色水性分散乳液，无溶剂、无游离甲醛、无偶氮化合物、不含APEO、各项技术指标达到环保要求。研发过程中重点研究了复合热吸收剂的选择和配比，合理的熔点可在研磨过程中发生相转移吸收磨削中产生中的热能，并在磨削面形成液态薄膜润滑层，防止磨屑阻塞砂纸，改善磨削质量及磨削界面，是当前替代过去溶剂型及卤素吸热剂类超涂层浆料的新型环保产品。

1 实验目的

    研究一种新的水性砂布砂纸超涂层浆料的制作技术，产品要求环保、高效、质量稳定、生产简便、保质期长，使用后砂布砂纸产品比传统溶剂型涂层产品磨削效率高，寿命长。

2 实验原料及设备

改性苯丙乳液（固含量48%，自制），热吸收剂A，热吸收剂B，滑石粉，钛白粉色浆(自制)（固含量50%），表面活性剂WS-1，润湿剂，消泡剂，氨水（25%），防腐剂，聚丙烯酸钠增粘剂（自制），各种规格高强化玻璃微珠，丝网过滤布，电子天平，磨削实验机，烘箱，辊涂装置，高速研磨设备，粒度分析仪等。

3 实验方案及实验步骤

在带有夹层、搅拌的立式砂磨罐中，首先加入一定量纯净水，依次加入表面活性剂WS-1、润湿剂和消泡剂，在搅拌的情况下，加入滑石粉、热吸收剂A和热吸收剂B，搅拌30分钟，待充分分散均匀后，加入苯丙乳液，继续搅拌10分钟，最后加入玻璃微珠，开通夹层冷却水，提高搅拌器转速，研磨过程中物料温度控制在40℃以下，记时研磨2-2.5小时，过滤至另一砂磨罐，加增粘剂调整粘度，添加防腐剂和调整PH值，过滤出料，产品固含量40%，最后均匀辊涂于复胶后的砂布或砂纸表面，在50℃烘干15分钟或在60℃烘干10分钟，冷却后，即为水性微米级超涂层砂布或砂纸成品。

4 测试设备及标准

检测标准：JB/T  10155—1999  

JB/T  7498—2006

    检测设备：SS175Ⅱ–W 型砂布砂纸磨削实验机

    Winner 2000 激光粒度分析仪

5 实验结果及讨论

5.1涂层浆料的配比对磨削量的影响

水性微米级超涂层浆料采用纯净水、表面活性剂、滑石粉、热吸收剂、改性苯丙乳液、钛白粉色浆等组成。其中改性苯丙乳液起到涂层粘结牢固度的作用；滑石粉起到填充和润滑的作用，使砂纸与磨削工件之间的阻力减小，以提高其磨削量。钛白粉色浆有优良的遮盖能力，可提高磨具的外观白度。热吸收剂在受热时发生相转变，由固态转变为液态，吸收热量而使磨具具有更持久的磨削性。 
    本技术采用的改性苯丙乳液，具有优良的耐候性、耐老化性、抗氧化性，固化皮膜硬度适中，粘结强度高，耐水性好。实验表明其添加用量对磨具的性能有一定影响，如果添加量过小，就会导致涂层粘结强度低，涂层易破坏脱落；如果添加过多，会使涂层固化皮膜变厚，包裹起热吸收剂，阻碍热吸收剂吸收磨削中产生的热量，并且皮膜随温度升高变软，使工件在砂纸上产生打滑现象，影响磨削效率。 

表1：胶粘剂的不同配比对磨削量的影响

[注明]：P180，水性超涂层干磨砂纸，压力：30N，胶木棒（直径25mm），15min，相同条件测试。

由表1可以看出，当苯丙乳液在配方中占22%时，砂纸的磨削性能最佳。

5.2 钛白粉色浆作用 
    钛白粉色浆在设计中主要考虑提高水性超涂层的白度和遮盖力，改善砂纸产品外观。

5.3 滑石粉的用量与作用 

     滑石粉作为润滑剂和功能填料，它与热吸收剂有良好的相容性，一方面可降低生产成本，另一方面也可以改善苯丙乳液的固化收缩、蠕变性和粘结牢度。但随着滑石粉的加入量增大，会影响产品的外观白度。

表2：滑石粉在配方中不同比例对水性超涂层砂纸磨削量的影响