一种背绒研磨盘及其制备工艺的制作方法

本发明涉及一种模具，具体涉及一种背绒研磨盘及其制备工艺。

背景技术：

在通用基材的磨具产品背面粘接一层绒布而形成的背绒产品，广泛被应用于各种金属、木工、汽车漆面等表面研磨和抛光，配合电动和气动工具使用，具有研磨效率高、灰尘小等优点，在手工逐渐向机械化转化的过程中，电动和气动工具日益增多，对性价比高和效率高的磨具产品具有潜在的巨大需求量。

目前，市场上较多的背绒产品多为采用纸基、塑料、网格布基材的磨具产品，但每种产品都有各自的应用领域和应用特点；背绒砂纸产品的价格和性能适中被广泛应用，但存在着不耐水、背绒与纸基容易剥离、纸基容易层离等缺点，限制了其应用领域；背绒塑料产品的平整度非常好，且有一定的刚性，研磨效率较高，但其价格较高，主要被应用于汽车漆面修补等精细表面的研磨领域；背绒网格类产品虽然具有较高的排屑性能，但存在产品脆性大、有效研磨面积小的缺点；以上纸基、塑料、网格布基材的磨具产品都存在一定的缺点；

研磨盘是一种打磨的工具，一般用于物品的研磨与抛光，目前研磨盘普遍存在抗冲击能力差，易出现断裂，研磨效率低，灰尘多，使用寿命短等缺陷，将背绒运用在研磨盘上以解决其使用中的缺陷具有其广大的前景。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种背绒研磨盘及其制备工艺，该制备工艺简单易行，制备出的研磨盘使用寿命长，成本低廉。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种背绒研磨盘，包括研磨基材层、绒布层、缓冲垫及磨料层，绒布层通过粘合剂粘接在研磨基材层的上表面，研磨基材层的下表面通过胶粘层粘接所述缓冲垫，磨料层通过底胶和复胶粘接在缓冲垫上，其中：

磨料层呈放射状设置在缓冲垫上，磨料层上开有至少四个放射状的磨料通槽，磨料层包括第一磨料层及第二磨料层，第二磨料层由第一磨料层向外延伸形成，第二磨料层低于第一磨料层，相连的第一磨料层与第二磨料层形成阶梯状结构，研磨层上还设有通孔。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，前述背绒研磨盘，研磨基材层的厚度为15-20mm。

前述背绒研磨盘，绒布层中绒布的克重绝干重小于150g/m2。

本发明还设计一种背绒研磨盘的制备工艺，包括以下具体步骤：

(1)提供具有内腔的研磨基材，对研磨基材层进行处理，具体为：

①对研磨基材层的上表面通过机械方式进行拉绒，使上表面形成均匀的绒毛，绒毛的高度小于100μm；

②对拉绒后的研磨基材层进行水洗拉伸，控制延伸率在4-8％；

③对水洗拉伸后的研磨基材层下表面通过辊涂胶形成胶粘层，使胶粘层有效覆盖研磨基材层下表面并保证表面平整；

(2)将缓冲垫覆盖于胶粘层上，然后于60-80℃下固化3-6min然后切边得到制件；

(3)然后将步骤(2)中得到的制件进行涂底胶—静电植砂—干燥—涂复胶—干燥，在缓冲层上覆盖磨料层，再对覆盖有磨料层的制件依次进行后固化工序、揉曲带水工序、激光切割工序进而制得半成品；

(4)再板成品进行造孔和裁切，然后逐个检查，剔除有缺陷的，将成品打包入库。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，前述背绒研磨盘的制备工艺，步骤(3)中所述后固化工序中：底胶和复胶在60-80℃的温度下固化20-40min；

揉曲带水工序中：采用机械揉曲中的径向揉曲和两个45°揉曲相结合，其中带水量≤20g/m2，经机械揉曲后卷曲度≤12mm。

前述背绒研磨盘的制备工艺，胶粘层中胶粘剂包括甲乙两组份混合而成，按质量比计甲：乙＝2:1，其中：

甲组份按质量份数计包括以下组分

有机硅改性环氧树脂：40-50份，羧基液体丁腈橡胶：15-20份，水性pur分散体：6-9份，扩链剂：1-3份，填料5-8份，表面活性剂0.1-1份，高效流平剂：0.5-2份，增塑剂：3-5份，催化剂：1-3份，发泡剂：2-4份；

乙组分按质量份数计包括以下组分：

酚醛树脂a：20-30份，酚醛树脂b：25-30份，聚苯醚树脂粉：20-25份，线性低密度聚乙烯：2-5份，填料：10-23份，硅烷偶联剂：0.5-1.0份，乙烯-醋酸乙烯共聚物：1-3份，稀释剂：5-8份，抗静电剂：0.5-1份，阻燃剂：2-4份。

本发明的甲组份中采用有机硅改性环氧树脂，有机硅改性环氧树脂兼具有机硅材料和环氧树脂的优异性能，用有机硅改性环氧树脂即可降低环氧树脂的内应力又能增加耐高温性、韧性等性能；填料比例混合的炭黑和复合稀土的混合物，这种混合物避免了单种填料的缺陷，两种混合在一起扬长避短，复合稀土的掺入作为填料可延长水、离子等腐蚀介质扩散到基材的路径,使基材表面生成一层比较致密的转化膜，可使基材与腐蚀介质隔绝开,同时可以增强与基材的结合力，从而提高整体防护性能；硅烷偶联剂能增强聚合物和填料之间界面结合力，偶联剂分子中一部分基团可与填料或增强材料表面的化学基团反应，生成牢固的化学键，另一部分基团或链节则与聚合物分子有较强的亲和性，也改善材料的表面性质，提高物理力学性能、耐老化性能。

前述背绒研磨盘的制备工艺，扩链剂为二元胺或二元醇；填料为等比例混合的炭黑和复合稀土的混合物；表面活性剂是脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物、山梨醇脂肪酸酯或聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的至少一种；高效流平剂为聚醚改性有机硅、烷基改性有机硅、氟改性丙烯酸酯聚合物、烷基二苯基氧化物二磺酸盐、山梨醇脂肪酸酯或聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的至少一种；增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯；催化剂为苄基三乙基氯化铵；发泡剂为甲基硅油；

复合稀土按重量百分比包含以下成分：la：12-16％，y：15-17％，sc：5-8％，gd：8-10％，sm：9-15％，pr：13-16％，其余为其它镧系元素，以上各组分之和为100％。

技术效果，本发明甲组份中添加催化剂，更好地改善磨具的耐水性能和粘接性能，并可以使磨具表面保持得更为平整，可以合理有效的控制内应力释放，减小产品形变；同时，由于催化剂的存在，可以提高磨具生产过程的干燥速度，从而可以大大提高生产效率，起到了意想不到的技术效果；

本发明创造性的设计为一种组合物，由甲乙混合均匀制成，乙组份中含有酚醛树脂型，酚醛树脂相比于脲醛树脂、环氧树脂及醇酸树脂而言具有粘结强度高，耐水、抗酸、耐候性好等优点；

本发明甲组份中添加水性pur分散体，更好地改善胶粘剂的耐水性能和粘接性能，并可以使磨盘表面保持得更为平整，可以合理有效的控制内应力释放，减小产品形变；同时，由于水性pur分散体的增加，可以提高胶粘剂生产过程的干燥速度，从而可以大大提高生产效率。

前述背绒研磨盘的制备工艺，酚醛树脂a为低甲醛/苯酚摩尔比的水溶性甲阶酚醛树脂，其指标如下：固含量70-75％，粘度1500-2000cps/25℃，ph为7-8/25℃，凝胶时间12-14min/140℃，游离酚含量2.5-4.5％；酚醛树脂b为中等甲醛/苯酚摩尔比的水溶性甲阶酚醛树脂，其指标如下：固含量80-85％，粘度2000-2500cps/25℃，ph为6.5-7.5/25℃，凝胶时间8-9min/150℃，游离酚含量8-10％；填料为重钙、白垩土、硅藻土或硅灰粉中的至少一种；稀释剂是甲醇、丙酮、乙酸乙酯、乙二醇单乙醚或水中的至少一种；抗静电剂为阴离子型抗静电剂、阳离子型抗静电剂或非离子型抗静电剂中的至少一种；阻燃剂为磷酸三酯。

技术效果，本发明的乙组分中添加有阻燃剂，由于氧化铝阻燃效果较差，在抛光中，研磨盘的耐高温性直接影响其使用性能，增加磷酸三酯阻燃剂，提高了耐高温性同时增强了磨削性能。

前述背绒研磨盘的制备工艺，水性pur分散体按以下步骤制备：

㈠将经过干燥处理的聚醚多元醇装入配有温度计、搅拌器的容器中，在向容器中加入甲苯二异氰酸酯并通入氮气于50-60℃反应1-2小时，然后向容器中滴加溶有二羟甲基丙酸的n-甲基-2-吡咯烷酮于55-60℃反应1.5-2小时，得到预聚体；

㈡在另一个容器中加入0℃去离子水和三乙胺高速搅拌，将步骤㈠制得的预聚体降温至40°后注射其中，反应5-10min后加入二羟基丙烷和乙二胺扩链，分散反应15-18min可得到水性pur分散体。

本发明的有益效果是：

本发明的研磨盘结构简单，其中增加了缓冲垫处在基材层与磨料层之间在工作时，达到受理均匀，不易挤压变形，也增强了弹性，从而提高了研磨盘的研磨质量具有可重复使用的效果，降低成本，也能避免原先采用泡沫海绵层被压缩后出现变形的情况，使泡沫海绵失去弹性，且变形不均匀，造成研磨盘在失去弹性后，水平偏移，影响研磨质量，同时泡沫海绵的使用寿命短，需要工作人员经常的更换，成本较高。

本发明胶粘剂通过各组合物的混合，使产品有粘结强度高，耐水、抗酸、耐候性好等优点，并使得产品更柔软耐折。

本发明用胶粘剂粘接度强，韧性好，防潮性好，耐腐蚀，耐高温，快速定形易加工成型。

附图说明

图1为本发明的实施例的结构示意图；

图2为图1中研磨层的结构示意图；

图中：1-研磨基材层，2-绒布层，3-缓冲垫，4-磨料层，5-粘合剂，6-胶粘层，7-底胶，8-复胶，9-通孔，10-磨料通槽。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种背绒研磨盘，结构如图1-2所示，包括研磨基材层1、绒布层2、缓冲垫3及磨料层4，研磨基材层1的厚度为15-20mm，绒布层2中绒布的克重绝干重小于150g/m2，绒布层2通过粘合剂5粘接在研磨基材层1的上表面，研磨基材层1的下表面通过胶粘层6粘接缓冲垫3，磨料层4通过底胶7和复胶8粘接在缓冲垫3上，其中：

磨料层4呈放射状设置在缓冲垫3上，磨料层4上开有至少四个放射状的磨料通槽10，磨料层4包括第一磨料层及第二磨料层，第二磨料层由第一磨料层向外延伸形成，第二磨料层低于第一磨料层，相连的第一磨料层与第二磨料层形成阶梯状结构，研磨层4上还设有通孔9。

实施例2

本实施例提供实施例1中背绒研磨盘的制备工艺，包括以下具体步骤：

(1)提供具有内腔的研磨基材，对研磨基材层进行处理，具体为：

①对研磨基材层的上表面通过机械方式进行拉绒，使上表面形成均匀的绒毛，绒毛的高度小于100μm；

②对拉绒后的研磨基材层进行水洗拉伸，控制延伸率在4％；

③对水洗拉伸后的研磨基材层下表面通过辊涂胶形成胶粘层，使胶粘层有效覆盖研磨基材层下表面并保证表面平整；

(2)将缓冲垫覆盖于胶粘层上，然后于60℃下固化3min然后切边得到制件；

(3)然后将步骤(2)中得到的制件进行涂底胶—静电植砂—干燥—涂复胶—干燥，在缓冲层上覆盖磨料层，再对覆盖有磨料层的制件依次进行后固化工序、揉曲带水工序、激光切割工序进而制得半成品；

后固化工序中：底胶和复胶在60℃的温度下固化20min；

揉曲带水工序中：采用机械揉曲中的径向揉曲和两个45°揉曲相结合，其中带水量≤20g/m2，经机械揉曲后卷曲度≤12mm；

(4)再板成品进行造孔和裁切，然后逐个检查，剔除有缺陷的，将成品打包入库。

胶粘层中胶粘剂包括甲乙两组份混合而成，按质量比计甲：乙＝2:1，其中：

甲组份按质量份数计包括以下组分

有机硅改性环氧树脂：40份，羧基液体丁腈橡胶：15份，水性pur分散体：6份，扩链剂：1份，填料5份，表面活性剂0.1份，高效流平剂：0.5份，增塑剂：3份，催化剂：1份，发泡剂：2份；

扩链剂为二元胺；填料为等比例混合的炭黑和复合稀土的混合物；表面活性剂是脂肪族磺酸化物；高效流平剂为聚醚改性有机硅；增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯；催化剂为苄基三乙基氯化铵；发泡剂为甲基硅油；

复合稀土按重量百分比包含以下成分：la：12％，y：15％，sc：5％，gd：8％，sm：9％，pr：13％，其余为其它镧系元素，以上各组分之和为100％；

水性pur分散体按以下步骤制备：

㈠将经过干燥处理的聚醚多元醇装入配有温度计、搅拌器的容器中，在向容器中加入甲苯二异氰酸酯并通入氮气于50℃反应1小时，然后向容器中滴加溶有二羟甲基丙酸的n-甲基-2-吡咯烷酮于55℃反应1.5小时，得到预聚体；

㈡在另一个容器中加入0℃去离子水和三乙胺高速搅拌，将步骤㈠制得的预聚体降温至40°后注射其中，反应5min后加入二羟基丙烷和乙二胺扩链，分散反应15min可得到水性pur分散体；

乙组分按质量百分比包括以下组分：

酚醛树脂a：20份，酚醛树脂b：25份，聚苯醚树脂粉：20份，线性低密度聚乙烯：2份，填料：10份，硅烷偶联剂：0.5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物：1份，稀释剂：5份，抗静电剂：0.5份，阻燃剂：2份；

酚醛树脂a为低甲醛/苯酚摩尔比的水溶性甲阶酚醛树脂，其指标如下：固含量70％，粘度1500cps/25℃，ph为7/25℃，凝胶时间12min/140℃，游离酚含量2.5％；酚醛树脂b为中等甲醛/苯酚摩尔比的水溶性甲阶酚醛树脂，其指标如下：固含量80％，粘度2000-2500cps/25℃，ph为6.5/25℃，凝胶时间8min/150℃，游离酚含量8％；填料为重钙；稀释剂是甲醇；抗静电剂为阴离子型抗静电剂；阻燃剂为磷酸三酯。

实施例3

本实施例提供实施例1中背绒研磨盘的制备工艺，包括以下具体步骤：

(1)提供具有内腔的研磨基材，对研磨基材层进行处理，具体为：

①对研磨基材层的上表面通过机械方式进行拉绒，使上表面形成均匀的绒毛，绒毛的高度小于100μm；

②对拉绒后的研磨基材层进行水洗拉伸，控制延伸率在8％；

③对水洗拉伸后的研磨基材层下表面通过辊涂胶形成胶粘层，使胶粘层有效覆盖研磨基材层下表面并保证表面平整；

(2)将缓冲垫覆盖于胶粘层上，然后于80℃下固化6min然后切边得到制件；

(3)然后将步骤(2)中得到的制件进行涂底胶—静电植砂—干燥—涂复胶—干燥，在缓冲层上覆盖磨料层，再对覆盖有磨料层的制件依次进行后固化工序、揉曲带水工序、激光切割工序进而制得半成品；

后固化工序中：底胶和复胶在80℃的温度下固化40min；

揉曲带水工序中：采用机械揉曲中的径向揉曲和两个45°揉曲相结合，其中带水量≤20g/m2，经机械揉曲后卷曲度≤12mm；

(4)再板成品进行造孔和裁切，然后逐个检查，剔除有缺陷的，将成品打包入库。

胶粘层中胶粘剂包括甲乙两组份混合而成，按质量比计甲：乙＝2:1，其中：

甲组份按质量份数计包括以下组分

有机硅改性环氧树脂：50份，羧基液体丁腈橡胶：20份，水性pur分散体：9份，扩链剂：3份，填料8份，表面活性剂0.1-1份，高效流平剂：0.5-2份，增塑剂：5份，催化剂：3份，发泡剂：4份；

扩链剂为二元醇；填料为等比例混合的炭黑和复合稀土的混合物；表面活性剂是烷基芳基磺酸化物；高效流平剂为烷基改性有机硅；增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯；催化剂为苄基三乙基氯化铵；发泡剂为甲基硅油；

复合稀土按重量百分比包含以下成分：la：16％，y：17％，sc：8％，gd：10％，sm：15％，pr：16％，其余为其它镧系元素，以上各组分之和为100％；

水性pur分散体按以下步骤制备：

㈠将经过干燥处理的聚醚多元醇装入配有温度计、搅拌器的容器中，在向容器中加入甲苯二异氰酸酯并通入氮气于60℃反应2小时，然后向容器中滴加溶有二羟甲基丙酸的n-甲基-2-吡咯烷酮于60℃反应2小时，得到预聚体；

㈡在另一个容器中加入0℃去离子水和三乙胺高速搅拌，将步骤㈠制得的预聚体降温至40°后注射其中，反应10min后加入二羟基丙烷和乙二胺扩链，分散反应18min可得到水性pur分散体；

乙组分按质量百分比包括以下组分：

酚醛树脂a：30份，酚醛树脂b：30份，聚苯醚树脂粉：25份，线性低密度聚乙烯：5份，填料：23份，硅烷偶联剂：1.0份，乙烯-醋酸乙烯共聚物：3份，稀释剂：8份，抗静电剂：1份，阻燃剂：4份；

酚醛树脂a为低甲醛/苯酚摩尔比的水溶性甲阶酚醛树脂，其指标如下：固含量75％，粘度2000cps/25℃，ph为8/25℃，凝胶时间14min/140℃，游离酚含量4.5％酚醛树脂b为中等甲醛/苯酚摩尔比的水溶性甲阶酚醛树脂，其指标如下：固含量85％，粘度2000-2500cps/25℃，ph为7.5/25℃，凝胶时间9min/150℃，游离酚含量10％；填料为白垩土；稀释剂是丙酮；抗静电剂为阳离子型抗静电剂；阻燃剂为磷酸三酯。

实施例4

本实施例提供实施例1中背绒研磨盘的制备工艺，包括以下具体步骤：

(1)提供具有内腔的研磨基材，对研磨基材层进行处理，具体为：

①对研磨基材层的上表面通过机械方式进行拉绒，使上表面形成均匀的绒毛，绒毛的高度小于100μm；

②对拉绒后的研磨基材层进行水洗拉伸，控制延伸率在6％；

③对水洗拉伸后的研磨基材层下表面通过辊涂胶形成胶粘层，使胶粘层有效覆盖研磨基材层下表面并保证表面平整；

(2)将缓冲垫覆盖于胶粘层上，然后于70℃下固化5min然后切边得到制件；

(3)然后将步骤(2)中得到的制件进行涂底胶—静电植砂—干燥—涂复胶—干燥，在缓冲层上覆盖磨料层，再对覆盖有磨料层的制件依次进行后固化工序、揉曲带水工序、激光切割工序进而制得半成品；

后固化工序中：底胶和复胶在70℃的温度下固化30min；

揉曲带水工序中：采用机械揉曲中的径向揉曲和两个45°揉曲相结合，其中带水量≤20g/m2，经机械揉曲后卷曲度≤12mm；

(4)再板成品进行造孔和裁切，然后逐个检查，剔除有缺陷的，将成品打包入库。

胶粘层中胶粘剂包括甲乙两组份混合而成，按质量比计甲：乙＝2:1，其中：

甲组份按质量份数计包括以下组分

有机硅改性环氧树脂：45份，羧基液体丁腈橡胶：18份，水性pur分散体：7份，扩链剂：2份，填料6份，表面活性剂0.5份，高效流平剂：1份，增塑剂：4份，催化剂：2份，发泡剂：3份；

扩链剂为二元胺；填料为等比例混合的炭黑和复合稀土的混合物；表面活性剂是山梨醇脂肪酸酯；高效流平剂为氟改性丙烯酸酯聚合物；增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯；催化剂为苄基三乙基氯化铵；发泡剂为甲基硅油；

复合稀土按重量百分比包含以下成分：la：14％，y：16％，sc：7％，gd：9，sm：12％，pr：14％，其余为其它镧系元素，以上各组分之和为100％；

水性pur分散体按以下步骤制备：

㈠将经过干燥处理的聚醚多元醇装入配有温度计、搅拌器的容器中，在向容器中加入甲苯二异氰酸酯并通入氮气于55℃反应105小时，然后向容器中滴加溶有二羟甲基丙酸的n-甲基-2-吡咯烷酮于58℃反应1.8小时，得到预聚体；

㈡在另一个容器中加入0℃去离子水和三乙胺高速搅拌，将步骤㈠制得的预聚体降温至40°后注射其中，反应8min后加入二羟基丙烷和乙二胺扩链，分散反应17min可得到水性pur分散体；

乙组分按质量百分比包括以下组分：

酚醛树脂a：25份，酚醛树脂b：28份，聚苯醚树脂粉：23份，线性低密度聚乙烯：4份，填料：18份，硅烷偶联剂：0.8份，乙烯-醋酸乙烯共聚物：2份，稀释剂：7份，抗静电剂：0.8份，阻燃剂：3份；

酚醛树脂a为低甲醛/苯酚摩尔比的水溶性甲阶酚醛树脂，其指标如下：固含量73％，粘度1800cps/25℃，ph为7/25℃，凝胶时间13min/140℃，游离酚含量3％；所述酚醛树脂b为中等甲醛/苯酚摩尔比的水溶性甲阶酚醛树脂，其指标如下：固含量83％，粘度2200cps/25℃，ph为7/25℃，凝胶时间8min/150℃，游离酚含量9％；填料为硅藻土；稀释剂是乙二醇单乙醚；抗静电剂为非离子型抗静电剂；阻燃剂为磷酸三酯。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。