專(zhuān)利名稱(chēng)：：用水作臨時(shí)粘合劑壓制磨料制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及在用壓制技術(shù)制造磨料制品時(shí)用水作臨時(shí)粘合劑。發(fā)明的背景樹(shù)脂粘接的磨料制品(如磨輪)的一般制造方法是將分開(kāi)的磨料顆粒與液態(tài)樹(shù)脂材料和樹(shù)脂粉末混合，然后在合適的加熱條件下壓制該混合物。該混合物中也可含有其它組分，如填料、固化劑、潤(rùn)濕劑和各種金屬粉末。壓制前，一般需要老化期，讓混合物的干燥部分與液態(tài)樹(shù)脂進(jìn)行溶劑化。在制造磨料制品過(guò)程中，需要將磨料顆粒粘合在一起，以便在固化步驟之前可對(duì)磨料制品進(jìn)行壓制或進(jìn)行其它處理。為了將磨料制品固定至所需的形狀，需在固化過(guò)程中進(jìn)行加熱。理想的臨時(shí)粘合劑為未固化磨料制品提供壓坯強(qiáng)度和制造過(guò)程的靈活性即不需要老化步驟；這種臨時(shí)粘合劑可用于壓制(冷壓)或熱壓操作；而且在壓制磨料制品之前儲(chǔ)存磨料顆粒時(shí)不會(huì)引發(fā)磨料顆粒的不可逆結(jié)團(tuán)。壓坯強(qiáng)度不僅對(duì)于從模具中取出未固化的壓坯然后將其轉(zhuǎn)移到固化設(shè)備中是重要的，而且對(duì)于保持所需形狀的完整性(特別是對(duì)于精確磨輪)也是重要的。如美國(guó)專(zhuān)利A-4,918,116(Gardziella等)所揭示的那樣，可溶可熔酚醛樹(shù)脂已經(jīng)用于粘接磨料制品的有機(jī)溶劑溶液中。固化前，無(wú)需使用臨時(shí)粘合劑。這種體系的缺點(diǎn)包括在高溫時(shí)溶劑的易燃性以及廢物處理的問(wèn)題。雖然已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一些不含溶劑的改進(jìn)酚醛清漆樹(shù)脂，但這些材料是相當(dāng)昂貴的。除了將某些可溶可熔酚醛樹(shù)脂(phenol-novolacresin)粘合劑用于制造磨料制品時(shí)所遇到的困難以外，制造廠家有時(shí)也會(huì)遇到其它生產(chǎn)難題。例如，制備磨輪的壓制用材料時(shí)使用液態(tài)的磨料顆粒潤(rùn)濕劑如液態(tài)酚醛樹(shù)脂，會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的壓制用材料。另外，使用這種混合物會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，這常常是制造場(chǎng)地上的一個(gè)缺點(diǎn)。根據(jù)Gardziella報(bào)導(dǎo)，似乎已在某種程度上減輕了使用酚醛清漆粘合劑時(shí)所遇到的粉塵和穩(wěn)定性問(wèn)題。該文獻(xiàn)揭示了用酚-甲醛摩爾比為1∶0.2-1∶0.35的特定可溶可熔酚醛樹(shù)脂制備各種壓制用材料的方法。例如，使用特定可溶可熔酚醛樹(shù)脂的熱熔融體潤(rùn)濕的加熱金剛砂顆粒來(lái)制備磨盤(pán)。140℃時(shí)在高功率混合機(jī)中混合后，將該組合物冷卻到90℃，然后再與第二種酚醛清漆樹(shù)脂和固化劑混合。Gardziella將他的評(píng)論局限于“用于制造熱壓磨盤(pán)的耐高溫壓制用材料”。他沒(méi)有提到冷壓磨料制品。根據(jù)本領(lǐng)域中的其它資料，可以設(shè)想將某種有機(jī)粘合劑(如糠醛)用作冷壓中的臨時(shí)粘合劑，從而可以進(jìn)行壓制和處理未固化的磨料制品。過(guò)去，曾將與酚醛樹(shù)脂和橡膠材料相容的有機(jī)溶劑和其它有機(jī)物質(zhì)(如糠醛和醇)用作臨時(shí)粘合劑，以便在磨具中提供柔性更好的樹(shù)脂。由于對(duì)環(huán)境的考慮日益增加，所以將有機(jī)溶劑或其它有機(jī)物質(zhì)用作臨時(shí)粘合劑在制造中產(chǎn)生了問(wèn)題。有機(jī)粘合劑在空氣、水和固體廢物排出流中是不適宜的。它們使未固化磨料制品并且可能也使固化磨料制品中含有揮發(fā)性有機(jī)物；引起了貯存有機(jī)溶劑時(shí)所需的額外管理；也引起了處理廢舊磨料制品(如磨輪剩余部分)所需的填土掩埋問(wèn)題。有機(jī)物質(zhì)會(huì)從廢舊磨料制品中滲漏到填土中，從而可能引起地下水污染、土壤污染和其它環(huán)境和法規(guī)上的問(wèn)題。通過(guò)使用Gardziella所揭示的可溶可熔酚醛樹(shù)脂，可以減輕某些環(huán)境問(wèn)題。特別是，這些樹(shù)脂的特點(diǎn)是具有極低的酚含量，低于0.5％?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，水這一種對(duì)環(huán)境無(wú)害的溶劑是酚醛樹(shù)脂涂覆的磨料顆粒的一種極好臨時(shí)粘合劑。水為未固化磨料制品提供了極好的壓坯強(qiáng)度，可用于冷壓操作，可重復(fù)使用磨料顆粒混合物，又為制造過(guò)程提供了靈活性，而且它根本不會(huì)引起環(huán)境問(wèn)題。當(dāng)與揮發(fā)性有機(jī)化合物含量低的樹(shù)脂(如Gardziella的可溶可熔酚醛樹(shù)脂)結(jié)合使用時(shí)，將水用作臨時(shí)粘合劑特別有利。另外，最終的制品必須保留其功能。就磨輪而言，所需的性能包括耐磨性和長(zhǎng)的使用壽命。將水用作臨時(shí)粘合劑不會(huì)對(duì)最終磨料制品產(chǎn)生負(fù)作用。發(fā)明的概述本發(fā)明提供未固化的壓制磨料制品，它包括a.用至少一種可溶可熔酚醛樹(shù)脂均勻涂覆的粒狀研磨材料；b.有效量的至少一種固化劑；和c.對(duì)固化前磨料制品起粘合作用有效量的水；其中所述的磨料制品含有0.5％重量以下的揮發(fā)性有機(jī)化合物。本發(fā)明也提供壓制磨料制品的制造方法，它包括如下步驟a.在80-130℃將粘度為300-3000厘泊的液態(tài)可溶可熔酚醛樹(shù)脂與粒狀研磨材料預(yù)混合，直到形成均勻涂覆的磨料顆粒為止；b.將均勻涂覆的磨料顆粒與含有至少一種固化劑和至少一種干燥可溶可熔酚醛樹(shù)脂的磨料制品組分混合，形成能自由流動(dòng)的均勻涂覆磨料顆粒；c.將能有效量的水與能自由流動(dòng)的均勻涂覆磨料顆粒混合，形成能自由流動(dòng)的可壓縮混合物；d.將自由流動(dòng)的可壓縮混合物裝入具有所需形狀結(jié)構(gòu)的模具中；e.在低于40℃的溫度下對(duì)這種能自由流動(dòng)的可壓縮混合物進(jìn)行壓制，直至得到未固化的壓制磨料制品為止，所述的未固化壓制磨料制品具有足夠的壓坯強(qiáng)度，能完好無(wú)損地從模具中取出，且在固化時(shí)不會(huì)失去所需的形狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的詳細(xì)描述固化前，用對(duì)臨時(shí)粘接磨料顆粒有效量的水制備未固化的壓制磨料制品。當(dāng)水用于粘接已用至少一種酚醛清漆樹(shù)脂均勻涂覆的粒狀研磨材料時(shí)，水用作未固化壓制磨料制品中臨時(shí)粘合劑的效果特別顯著。優(yōu)選的是該樹(shù)脂含有0.5％重量以下的游離酚，而且基本上不含揮發(fā)性有機(jī)化合物。這種樹(shù)脂可用于制備一般含有0.3％重量以下，較好0.2％重量以下游離酚的未固化磨料制品。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，作為臨時(shí)粘合劑的水的用量為0.001-5％重量，按均勻涂覆磨料顆粒計(jì)，最好為0.5-3％重量。為了充分達(dá)到本發(fā)明有利于環(huán)境的效果，未固化的磨料制品較好含有0.5％重量以下的揮發(fā)性有機(jī)化合物。磨料制品固化后(例如在120-175℃固化2-18小時(shí))，較好基本上不含揮發(fā)性有機(jī)化合物。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，固化后，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，磨料制品含有60-80％粒狀研磨材料、5-10％酚醛清漆樹(shù)脂、0-2.0％固化劑、0-30％填料和0-5％金屬氧化物。固化后的磨料制品含有0.3％重量以下的游離酚和0.5％重量以下的揮發(fā)性有機(jī)化合物。雖然將水用作臨時(shí)粘合劑對(duì)于壓坯強(qiáng)度和混合處理的效果在制造軟級(jí)磨輪(如孔隙率為30-40％體積)時(shí)最顯著，但在低孔隙率(如孔隙率低于12％)的硬級(jí)磨輪中也可觀察到這種效果。磨料混合物的組分、批量和該混合物的儲(chǔ)存要求都會(huì)影響用作臨時(shí)粘合劑的最佳水量。雖然本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案使用按下述方法制得的均勻涂覆的磨料顆粒，但也可將少量的未涂覆磨料顆粒與涂覆磨料顆粒和本發(fā)明未固化磨料制品中的其它組分混合?；旌衔锱浞街形赐扛材チ项w粒的用量較好不超過(guò)20％重量，更好為10-15％重量。較好是將研磨材料與液態(tài)和干燥酚醛清漆樹(shù)脂連續(xù)混合。磨料制品制造總體方法的初始步驟中所用的“連續(xù)混合”是指不間斷地將上述兩種樹(shù)脂材料都涂覆到磨料顆粒上。例如，較好的是將液態(tài)和干燥樹(shù)脂組分同時(shí)加入混合器中。這項(xiàng)技術(shù)與過(guò)去使用的方法相反。過(guò)去的方法是分批混合，即將一部分液態(tài)樹(shù)脂組分與一部分干燥樹(shù)脂組分混合，然后再添加一部分液態(tài)樹(shù)脂組分與一部分樹(shù)脂組分混合。本發(fā)明的固化劑可以在加入其它組分之前或同時(shí)的任何適當(dāng)?shù)臅r(shí)間加入到混合器中，但較好是與干燥樹(shù)脂組分進(jìn)行預(yù)混合。本發(fā)明中所用的粒狀研磨材料可以是常規(guī)磨料或高效磨料(superabrasive)。常規(guī)的磨料例如包括氧化鋁、碳化硅、氧化鋯-氧化鋁、石榴石、金剛砂和燧石。高效磨料包括金剛石、立方氮化硼(CBN)、和氧化低硼(boronsuboxide)(如美國(guó)專(zhuān)利5,135,892中所述，該專(zhuān)利參考結(jié)合于本發(fā)明中)。也可使用研磨材料的混合物，如氧化鋁和氧化鋯-氧化鋁的混合物。研磨材料的總用量約為40-70％體積，按本發(fā)明中所述的方法制得的任何固化研磨體計(jì)。研磨材料的磨料顆粒平均粒度取決于各種因素，如所用的磨料種類(lèi)和用研磨體制成的磨具的最終用途。高效磨料和常規(guī)磨料的平均粒度一般為0.5-5000微米，較好為2-200微米。適用于所需用途的磨料顆粒粒度無(wú)需用過(guò)多的實(shí)驗(yàn)就即可選擇。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明包括溶膠凝膠法制得的磨料。這些磨料的例子是加入晶種或不加晶種的溶膠凝膠法氧化鋁磨料顆粒顆粒。這些類(lèi)型的材料例如記載在美國(guó)專(zhuān)利5,131,923中。該專(zhuān)利參考結(jié)合于本發(fā)明中。研磨材料可以在室溫下使用。然而，較好是在混合開(kāi)始前先進(jìn)行預(yù)熱，如預(yù)熱到30-150℃的溫度。在特別優(yōu)選的一些實(shí)施方案中，此預(yù)熱到的溫度與液態(tài)酚醛樹(shù)脂溫度之差約在25℃之內(nèi)。這兩種材料使用溫度的相近可以最大程度地減少樹(shù)脂材料與較冷或較熱磨料顆粒接觸時(shí)發(fā)生的粘度變化。優(yōu)選的液態(tài)酚醛清漆樹(shù)脂記載在美國(guó)專(zhuān)利4,918,116(Gardziella)中。該專(zhuān)利參考結(jié)合于本發(fā)明中。如Gardziella的專(zhuān)利所述，該樹(shù)脂的酚-甲醛的摩爾比為1∶0.2-1∶0.35。該樹(shù)脂中游離酚的含量一般約低于0.5％。這些樹(shù)脂也具有非常高的粘合保持力，由其產(chǎn)生的涂有樹(shù)脂的磨粒顆粒流動(dòng)性很好很適用于壓制。這種涂有樹(shù)脂的磨料顆粒的另一個(gè)特性是它的穩(wěn)定性。儲(chǔ)存壽命很長(zhǎng)。這些用于本發(fā)明目的的材料的優(yōu)選重均分子量約為200-1000。該酚醛樹(shù)脂在室溫下是固體，在25℃以上開(kāi)始熔化。70℃時(shí)粘度較低，所以易于流動(dòng)因而與其它組分混合。由于有較低的熔融粘度，所以混合步驟中無(wú)需再加溶劑。在加入混合器前，它們較好被預(yù)熱到足以產(chǎn)生300-3000厘泊粘度的溫度。優(yōu)選的粘度為400-800厘泊，這相當(dāng)于125-115℃的溫度。第二種酚醛樹(shù)脂是以干燥粉末的形式使用。對(duì)這種樹(shù)脂的種類(lèi)并無(wú)嚴(yán)格要求，雖然它的酚-甲醛比較好是位于液態(tài)酚醛清漆樹(shù)脂的酚-甲酸比范圍之外。例如，它可以是在Kirk-OthmerEncyclopediaofChemicalTechnology，第三版，第17卷，第384-416中一般描述的材料之一。該書(shū)的這些內(nèi)容參考結(jié)合于本發(fā)明中。合適的可溶可熔酚醛樹(shù)脂也描述在美國(guó)專(zhuān)利4,264,557(Annis)和3,878,160(Grazen等人)中。這兩個(gè)專(zhuān)利也參考結(jié)合于本發(fā)明中。在本發(fā)明中，干燥酚醛清漆樹(shù)脂的酚-甲醛摩爾比一般為1∶0.5-1∶0.9。干燥樹(shù)脂的游離酚含量較好低于5.0％重量，最好低于1.0％重量。這些材料在室溫下是固體，約在70℃以上開(kāi)始熔化。然而，這些材料以固體形式即在低于熔點(diǎn)的溫度加入混合器中。它們較好在室溫下，以與下述某些可用組分的粉末混合物形式使用。干燥酚醛清漆樹(shù)脂的優(yōu)選分子量約為2000-15000。特別優(yōu)選的分子量范圍一般為5000-12000。關(guān)于本發(fā)明中所用的酚醛清漆樹(shù)脂的相對(duì)用量，液態(tài)樹(shù)脂與干燥樹(shù)脂(不包括其它組分)的重量比一般為7∶1-1∶7。特別優(yōu)選的重量比為3∶1-1∶3。干燥酚醛清漆樹(shù)脂可以與所有或部分固化劑預(yù)混合。固化劑一般占加入到壓制材料中的酚醛樹(shù)脂的總重量的0.1-20％，較好為7-14％?？梢约尤敫鞣N填料。合適填料的非限制性例子包括砂、碳化硅、氧化鋁、鋁土礦、鉻鐵礦、菱鎂礦、白云石、富鋁紅柱石、氧化硅鋁陶瓷(如Zeolite填料)硼化物、氣相法二氧化硅、溶膠凝膠法材料、二氧化鈦、碳產(chǎn)物(如炭黑、焦炭或石墨)、金剛砂、木粉、粘土、滑石、鈣熒石、六方氮化硅、二硫化鉬、氧化鋯和各種形式的玻璃，如玻璃纖維。多種填料的混合物也可使用。本領(lǐng)域中熟練技術(shù)人員不難確定出每種填料或填料混合物的有效用量。本發(fā)明中填料的用量一般為0-30份，按組合物的總重量計(jì)。就磨盤(pán)而言，填料的用量一般為5-20份，按磨盤(pán)的重量計(jì)。干燥酚醛清漆樹(shù)脂組分中可加入制造磨料制品中通常使用的其它成分。非限制性的例子包括抗靜電劑；金屬氧化物，如石灰、氧化鋅、氧化鎂及它們的混合物；潤(rùn)滑劑，如硬脂酸、甘油一硬脂酸酯、石墨、碳、二硫化鉬、蠟粒和氟化鈣。象填料一樣，本領(lǐng)域中熟練技術(shù)人員也不難確定上述各種材料的合適用量。適用于本發(fā)明的固化劑例如記載在上述Grazen等人的專(zhuān)利中?？梢允褂酶鞣N胺，如乙二胺；乙三胺(ethylenetriamine)；甲胺；六亞甲基四胺(“hexa”)。這些材料的前體也可使用。例如，氫氧化銨是一種合適的固化劑，因?yàn)樗c甲醛反應(yīng)形成六亞甲基四胺。六亞甲基四胺及其前體是優(yōu)選的固化劑。使用有效量的固化劑，通常每100份酚醛清漆樹(shù)脂使用5-20(重量)份固化劑。樹(shù)脂粘接磨料制品領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能根據(jù)各種因素(如使用的樹(shù)脂類(lèi)型、所需的固化度和制品所需的最終性能強(qiáng)度、硬度和研磨性能)調(diào)節(jié)這種用量。制造磨輪時(shí)，特別優(yōu)選的固化劑用量約為8-15重量份。各種混合器可用于將研磨材料與其它組分進(jìn)行混合。合適的混合器的例子是Eirich類(lèi)型(如RV02型)和Littleford類(lèi)型、以及盤(pán)型混合器。通常用低功率混合器就能獲得最佳的磨料顆粒質(zhì)量。與使用高功率混合器相比，使用低功率混合器還能避免混合器部件的過(guò)度磨損。對(duì)于低功率操作，上述的Eirich類(lèi)型混合器使用時(shí)的盤(pán)速應(yīng)較低，一般約低于65轉(zhuǎn)/分，而且其混合攪拌葉片的速度低于2000轉(zhuǎn)/分。最好采用盤(pán)型混合器。對(duì)于本發(fā)明，這種類(lèi)型的混合器也可在較低功率下操作，如盤(pán)速低于50轉(zhuǎn)/分。盤(pán)型混合器通常有一組或多組攪拌葉片。對(duì)于本發(fā)明，這些葉片的操作速度較好約低于200轉(zhuǎn)/分。在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，葉片的操作速度約低于150轉(zhuǎn)/分。如上所述，將磨料(已加入混合器中，而且通常已預(yù)熱)與液態(tài)和干燥的樹(shù)脂組分連續(xù)混合，通常需要同時(shí)加入這兩種樹(shù)脂組分。如下所述，同時(shí)加入這兩種樹(shù)脂組分可以使磨料顆粒被它們均勻涂覆。加入混合器中這兩種組分的相對(duì)量應(yīng)該測(cè)量，使加料過(guò)程中它們的比例盡可能恒定?；旌蠒r(shí)間取決于與混合過(guò)程和材料有關(guān)的各種因素，如所用磨料和粘合劑樹(shù)脂的類(lèi)型、是否加入填料、所用混合器設(shè)備的類(lèi)型和容量、混合物料的數(shù)量等。對(duì)于小批量混合，如物料總重量為50磅，混合時(shí)間一般為3-6分鐘；對(duì)于大批量混合，如物料總重量達(dá)600磅，混合時(shí)間一般為3-8分鐘。磨具制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能根據(jù)本發(fā)明中所述的內(nèi)容選擇最合適的混合時(shí)間。如上所述，在加入各種組分時(shí)或之后的混合溫度通常為80-130℃，較好為90-125℃。由于以下幾種原因，混合過(guò)程中溫度可能會(huì)降低。首先，混合系統(tǒng)通常對(duì)環(huán)境是敞開(kāi)的，會(huì)散失熱量。第二，干燥樹(shù)脂通常是在室溫下加入混合器。因此，混合完全后混合物的最終溫度一般為65-90℃。溫度的下降在某些方面是有益的，因?yàn)樗梢种颇チ?樹(shù)脂體系的過(guò)早固化和結(jié)團(tuán)?；旌贤耆蟮膲褐朴貌牧峡蓛?chǔ)存起來(lái)備以后使用。冷卻至環(huán)境溫度后，它是可流動(dòng)干燥粒狀材料。另外，與用揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)制備的某些壓制用材料相比，這種顆?；旧蠜](méi)有粉塵。完成上述過(guò)程后，本發(fā)明的磨料顆粒被酚醛清漆樹(shù)脂均勻涂覆。檢查磨料顆?？梢宰C實(shí)涂覆是均勻的。很少看到有過(guò)分集中干燥物料(即填料和干燥樹(shù)脂)的區(qū)域。同樣也很少看到“富含液態(tài)樹(shù)脂”的粘性區(qū)域。涂覆的均勻性還表現(xiàn)在“松散材料”即沒(méi)有與磨料顆粒粘附的材料的量很少，否則會(huì)引起工藝上的明顯困難?；旌喜襟E后沒(méi)有與磨料顆粒粘附的干燥物料總量應(yīng)低于3％重量，按壓制用材料的總重量計(jì)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，該總量應(yīng)低于1.5％重量。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，如壓制用材料是用于制造高性能磨盤(pán)的實(shí)施方案中，這種沒(méi)有粘附的材料量應(yīng)低于0.5％。用本發(fā)明方法制備的壓制材料的另一個(gè)重要特性是它的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。不象含有大量揮發(fā)性有機(jī)組分(如游離酚)的現(xiàn)有組合物那樣，這些壓制用材料一般不會(huì)由于在一段時(shí)間內(nèi)的有機(jī)組分蒸發(fā)而引起物理或化學(xué)變化。例如，600磅的混合試樣可以在室溫下儲(chǔ)存至少3個(gè)月，然后壓制和固化形成磨料制品。這些磨料制品具有與用“新鮮混合”的壓制材料制得的磨料制品相同的性能。不經(jīng)儲(chǔ)存，這種壓制用材料也可立即送去制造所需的磨料制品。通常首先過(guò)篩除去團(tuán)粒，然后直接裝入到壓制設(shè)備中。因此，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在混合和壓制之間沒(méi)有老化步驟，這與大多數(shù)現(xiàn)有方法不一樣。因?yàn)槔匣襟E又費(fèi)時(shí)又增加成本，所以從經(jīng)濟(jì)效益角度來(lái)看，減少這一步驟是相當(dāng)有益的?？捎帽绢I(lǐng)域中已知的任何方法在壓制材料中加入水，形成可自由流動(dòng)的用于壓制的混合物。優(yōu)選的加水方法是噴灑或其它緩慢加水，同時(shí)連續(xù)混合的方法。如果對(duì)給定的混合物配方合適，還可將其它粘合劑材料(如糊精、甘油或糖)以及需均勻分散到整個(gè)磨料制品中的混合添加劑加入水中。水粘合劑必須與其它磨料制品組分充分混合。混合可按上述的方法進(jìn)行，或按磨料制品領(lǐng)域中已知的任何方法進(jìn)行。雖然對(duì)于含水作為粘合劑的混合物，要獲得良好的混合物處理性能或壓坯強(qiáng)度，老化并不需要，但老化由該混合物制得的壓制制品可進(jìn)一步提高壓坯強(qiáng)度。特別是，老化2-10小時(shí)可提高未固化制品的壓坯強(qiáng)度。如果在制造條件下必需的話(huà)，可以讓含水作為粘合劑的混合物在環(huán)境條件下蒸發(fā)干燥，然后無(wú)需采用充分混合、篩分團(tuán)粒、以及本領(lǐng)域中用于回收含有有機(jī)粘合劑(如糠醛)的其它一些步驟就可重復(fù)使用。因此，該混合物既可以在加水粘合劑之前或之后進(jìn)行儲(chǔ)存。這些混合料可以用本領(lǐng)域中已知的任何方法進(jìn)行壓制?？梢允褂脽釅?、溫壓或冷壓。熱壓例如描述在Bakelite出版物，Rutaphen-ResinsforGrindingWheels-TechnicalInformation，.(KN50E-09.92-G&amp;S-BA)和另一個(gè)Bakelite出版物中RutaphenPhenolicResins-Guide/ProductRanges/Application(KN107/e-10.89Gs-BG)。該兩項(xiàng)資料均參考結(jié)合于本發(fā)明中。有用的內(nèi)容也可在J.F.Monk編輯的ThermosettingPlastics，第3章(“熱固性塑料的壓制”)中找到。該書(shū)于1981年由GeogeGoodwin有限公司和塑料橡膠研究所聯(lián)合出版。該書(shū)也參考結(jié)合于本發(fā)明中。具體地說(shuō)，可將經(jīng)混合的材料放在通常用不銹鋼、高碳鋼或高鉻鋼制造的合適模具中制造磨盤(pán)或磨輪。將有一定形狀的模沖蓋住裝在模具中的混合物。有時(shí)先使用冷預(yù)壓，然后將裝料的模具裝置放入合適的爐中進(jìn)行加熱。模具裝置可用任何便利的方法進(jìn)行加熱，電、蒸汽、加壓熱水或燃?xì)饣鹧婢?。通常使用電阻或感?yīng)型加熱裝置。為了防止模具的氧化，可通入氮?dú)庵?lèi)的惰性氣體。具體使用的溫度、壓力和時(shí)間范圍取決于所用的具體材料、所用設(shè)備的類(lèi)型、和磨輪的尺寸。壓制壓力一般為0.5-5.0噸/英寸2，較好為0.5-2.0噸/英寸2。這個(gè)方法的壓制溫度一般為115-200℃，較好為140-170℃。在模具中的保持時(shí)間一般為30-60秒/毫米磨料制品厚度。對(duì)于本公開(kāi)的目的，“熱壓”一詞的范圍包括本領(lǐng)域中已知的熱精壓法。在常規(guī)的熱精壓法中，是將模具裝置從加熱爐中取出后對(duì)其加壓。采用冷壓和溫壓較為適宜，特別是用在需要節(jié)約能量和時(shí)間的制造操作中。冷壓記載在美國(guó)專(zhuān)利3,619,151中。該專(zhuān)利參考結(jié)合于本發(fā)明中。首先將按預(yù)定量稱(chēng)量的混合物料加入一個(gè)合適的模具(如常規(guī)的磨輪模具)中，然后使其表面平整。該物料仍處于環(huán)境溫度，通常低于40℃，較好低于30℃。然后用合適的裝置(如液壓機(jī))對(duì)未固化的物料進(jìn)行加壓。施加的壓力約為0.5-15噸/英寸2，較好為1-6噸/英寸2。在液壓機(jī)中的保持時(shí)間通常為5秒-1分鐘。如果使用潤(rùn)滑劑型的材料(如石墨和硬脂酸酯或鹽)，可將獲得滿(mǎn)意結(jié)果所必需的壓力減少達(dá)20％。溫壓是一種非常類(lèi)似于冷壓的技術(shù)，所不同的是要升高模具中混合物的溫度，通常升高到不超過(guò)140℃，更好不超過(guò)100℃。溫壓采用與冷壓法相同的總壓力和保持時(shí)間。冷壓或溫壓之后，將經(jīng)壓制的材料固化。固化溫度的選擇至少取決于幾個(gè)參數(shù)，包括具體磨料制品所需的強(qiáng)度、硬度和研磨性能。固化溫度一般為150-250℃。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，固化溫度約為150-200℃。固化時(shí)間為6-48小時(shí)。在許多情況下，最終固化溫度是逐步達(dá)到的，即經(jīng)過(guò)中間溫度和保溫時(shí)間。在一優(yōu)選的的實(shí)施方案中，在大氣壓力的空氣中，將壓制的磨料制品加熱到120℃保溫2-3小時(shí)，然后加熱到175℃保溫12-18小時(shí)。這種方法進(jìn)一步提高了混合物中干燥組分與液態(tài)組分的濕潤(rùn)。加壓和固化以后，將磨料制品從模具中取出，然后空氣冷卻。以后還可進(jìn)行一些步驟，如按照標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)磨輪進(jìn)行修邊和精整。就本發(fā)明而言，固化后制品的孔隙率通常為0-60％體積，更常為4-40％體積。冷壓固化制品的孔隙率較好為約12-60％體積，最好為20-40％體積。下面的一些實(shí)施例非限制性地對(duì)本發(fā)明的各個(gè)方面作進(jìn)一步的說(shuō)明。如果沒(méi)有另作說(shuō)明，所有的份數(shù)和百分?jǐn)?shù)按重量計(jì)。實(shí)施例1將4636克粒度為20和30的氧化鋁磨料(比例為1∶1)和7861克粒度為24的氧化鋯鋁磨料預(yù)熱到120℃，然后放入一個(gè)直徑為51厘米的混合盤(pán)中。將898克低分子量液態(tài)酚醛清漆樹(shù)脂(酚∶甲醛比∶1∶0.2-1∶0.35)加熱到120℃，然后與4649克室溫的預(yù)混干燥物料同時(shí)緩慢加入混合盤(pán)中。所述的預(yù)混干燥物料由1792克酚醛清漆樹(shù)脂、1487克黃鐵礦、835克硫酸鉀、387克氧化鈣和145克六亞甲基四胺組成。在混合過(guò)程中，混合盤(pán)以30轉(zhuǎn)/分順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。一組攪拌葉片以80轉(zhuǎn)/分順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)耙形攪拌器以110轉(zhuǎn)/分逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。混合總共6分鐘后，混合物溫度為75℃。這時(shí)的混合物是可流動(dòng)的干燥顆粒(樹(shù)脂/填料均勻涂覆的磨料)，其中松散物料少于1％。實(shí)施例2A按如下方法制備均勻涂覆的粒狀研磨材料，即將2072克氧化鋁(36粒度)預(yù)熱到80-120℃間的一個(gè)溫度。然后將該混合物放入一個(gè)與實(shí)施例1類(lèi)似但直徑為25厘米的混合盤(pán)中，低分子量酚醛清漆樹(shù)脂(酚∶甲醛摩爾比為1∶0.2-1∶0.35)的總用量為26克。將該樹(shù)脂預(yù)熱到足以獲得400-800厘泊粘度的溫度(即約為115-125℃的溫度)。含153.8克標(biāo)準(zhǔn)酚醛清漆樹(shù)脂材料和15.2克六亞甲基四胺的預(yù)混干燥粘接材料的總用量為169克。分三步將液體樹(shù)脂和干燥粘接材料涂覆到磨料顆粒上，每步用約1/3量的料。混合參數(shù)與實(shí)施例1中所用的相似，混合溫度約為120℃。所得可流動(dòng)干燥產(chǎn)物用熱解重量分析法測(cè)出，僅含有0.4％的揮發(fā)物。實(shí)施例2B按如下方法制備均勻涂覆的粒狀研磨材料，即將16438.7克氧化鋁和碳化硅(36粒度)的磨料混合物預(yù)熱到80-120℃間的一個(gè)溫度。然后將該混合物放入一個(gè)與實(shí)施例1類(lèi)似但直徑為51厘米的混合盤(pán)中，低分子量酚醛樹(shù)脂(酚∶甲醛摩爾比為1∶0.2-1∶0.35)的總用量為372克。將該樹(shù)脂預(yù)熱到足以獲得400-800厘泊粘度的溫度(即約為115-125℃的溫度)。含1213.3克標(biāo)準(zhǔn)酚醛樹(shù)脂材料和120.0克六亞甲基四胺的預(yù)混干燥粘接材料的總用量為1333.3克。分三步將液體樹(shù)脂和干燥粘接材料涂覆到磨料顆粒上，每步用約1/3量的料.混合參數(shù)與實(shí)施例1中所用的相似，混合溫度約為120℃。實(shí)施例3將水用作臨時(shí)粘合劑，按下表1所列的量將實(shí)施例2A中的涂覆粒狀研磨材料混合形成自由流動(dòng)的可壓縮磨料顆粒混合物。按表1所列的量制備不含粘合劑的對(duì)比試樣(1)和含糠醛為粘合劑的對(duì)比試樣(2)。在室溫和703千克/厘米2(5噸/英寸2)壓力下，用實(shí)驗(yàn)室壓機(jī)將本發(fā)明的磨料顆?；旌衔?74.8克濕混合物)和對(duì)比磨料顆?；旌衔?74.8克混合物)壓制成10.16厘米×2.54厘米×1.77厘米(4″×1″×11/2″)未固化壓制磨料制品(棒)。結(jié)果列于表1中。表1</tables>a.關(guān)閉模具，但壓力釋放時(shí)打開(kāi)。表中結(jié)果表明，加入1-4％的水作為臨時(shí)粘合劑，明顯提高了未固化研磨棒在制造過(guò)程中的壓坯強(qiáng)度和混合物處理性能。這些試樣在室溫下進(jìn)行“冷”壓很成功，并在固化(60-120℃40分鐘，120℃2小時(shí)，120-175℃3小時(shí)，175℃20分鐘)后顯示形狀完整性(尺寸和外形)。在含水粘合劑的材料進(jìn)行壓制過(guò)程中對(duì)壓制制品所作的負(fù)載位移測(cè)量，顯示了非常尖的位移峰(相對(duì)于含糠醛的材料)，負(fù)載量為含糠醛材料的2-5倍。不含粘合劑的壓制材料一碰觸就散開(kāi)，所以不能進(jìn)行負(fù)載位移測(cè)量。因此，水粘合劑產(chǎn)生對(duì)冷壓操作最佳的混合物。雖然就混合物處理性能或壓坯強(qiáng)度而言，無(wú)需對(duì)含水粘合劑的混合物進(jìn)行老化，但老化研究表明，老化2-10小時(shí)時(shí)可提高由該混合物制得的未固化研磨棒的壓坯強(qiáng)度。實(shí)施例4將水或十三烷醇(TDA)用作混合和壓制步驟中的臨時(shí)粘合劑，制備磨輪。按實(shí)施例1所述的方法混合磨料顆?；旌衔铩２糠?450克)混合物按如下方法用表2中所列的粘合劑潤(rùn)濕，即在連續(xù)攪拌混合物時(shí)，用一眼藥滴管逐滴加入粘合劑。用200噸蒸汽壓機(jī)以182公噸(200噸)的壓力進(jìn)行冷壓，將該混合物直接壓制成17.8×1.3×2.5厘米(7×0.5×1英寸)未固化平面磨輪(flatwheel)。結(jié)果列于表2中。水提高了磨輪的壓坯強(qiáng)度。對(duì)于所有的用水量，壓制過(guò)程中的混合處理質(zhì)量都是好的。含TDA的試樣比含水的試樣更難于處理和壓制。表2</tables>a.不能將磨輪壓制成12.7毫米(0.5英寸)厚。不加粘合劑時(shí)，182公噸壓力下磨輪的厚度為13.2毫米(0.52英寸)。實(shí)施例5用水作為臨時(shí)粘合劑，用冷壓操作制備大型磨輪。按下表III所示的量將實(shí)施例2B的混合物與水混合。在環(huán)境溫度下按表III中所示的壓力壓制磨輪(冷壓)。將試樣1和2壓制成17.8×0.8×2.5厘米(7×1/3×1英寸)磨輪。將試樣3和4壓制成91.4×10.2×50.8厘米(36×4×20英寸)磨輪。將試樣5-7壓制成30.5×2.5×10.2厘米(12×1×4英寸)磨輪。結(jié)果列于表III中。表3a.對(duì)于試樣3和4，所用的實(shí)施例2B混合物有了改變，它含有粒度為36/46的混合磨料顆粒和少量的磨料顆粒稀釋劑。b.增加了固化劑(六亞甲基四胺)的用量，固化劑的總含量占酚醛清漆樹(shù)脂的9％重量。c.在水中浸10天后測(cè)量破裂強(qiáng)度。所有試樣的破裂強(qiáng)度都超過(guò)5360rpm，這是工業(yè)用途的合格限度。根據(jù)上述的說(shuō)明書(shū)可以對(duì)本發(fā)明作各種改進(jìn)和變化。因此應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，可以在所附權(quán)利要求書(shū)中所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)，對(duì)具體實(shí)施方案中作各種變化。權(quán)利要求1.一種未固化的壓制磨料制品，其特征在于它含有a.用至少一種可溶可熔酚醛樹(shù)脂均勻涂覆的粒狀研磨材料；b.有效量的至少一種固化劑；c.對(duì)固化前磨料制品起粘合作用有效量的水；其中所述的磨料制品含有0.5％重量以下的揮發(fā)性有機(jī)化合物。2.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于它還含有至少一種選自如下一組的組分填料、孔隙產(chǎn)生劑、第二種磨料顆粒、抗靜電劑、金屬氧化物、潤(rùn)滑劑、固化劑、粘合劑以及它們的混合物。3.如權(quán)利要求2所述的磨料制品，其特征在于所述的填料選自砂、碳化硅、氧化鋁、鋁土礦、鉻鐵礦、菱鎂礦、白云石、富鋁紅柱石、硼化物、氣相法二氧化硅、溶膠凝膠法材料、二氧化鈦、碳、石墨、金剛砂、木粉、粘土、滑石、六方-氮化硼、二硫化鉬、氧化鋯、玻璃纖維以及它們的混合物。4.如權(quán)利要求3所述的磨料制品，其特征在于所述的潤(rùn)滑劑選自硬脂酸、甘油一硬脂酸酯、石墨、碳、二硫化鉬、蠟粒和氟化鈣。5.如權(quán)利要求2所述的磨料制品，其特征在于所述的金屬氧化物選自石灰、氧化鋅、氧化鎂以及它們的混化物。6.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的粒狀研磨材料選自氧化鋁、碳化硅、氧化鋯-氧化鋁、石榴石、金剛砂、燧石、金剛石、立方氮化硼、加晶種的溶膠凝膠法氧化鋁、未加晶種的溶膠凝膠法氧化鋁以及它們的混合物。7.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述可溶可熔酚醛樹(shù)脂的酚∶甲醛樹(shù)脂摩爾比為1∶0.2-1∶0.35，游離酚含量少于0.5％。8.如權(quán)利要求7所述的磨料制品，其特征在于所述可溶可熔酚醛樹(shù)脂的重均分子量為200-1000。9.如權(quán)利要求7所述的磨料制品，其特征在于80-130℃時(shí)所述可溶可熔酚醛樹(shù)脂的粘度為300-3000cp。10.如權(quán)利要求7所述的磨料制品，其特征在于它含有可溶可熔酚醛樹(shù)脂混合物，該混合物含有酚∶甲醛摩爾比為1∶0.5-1∶0.9的第二種可溶可熔酚醛樹(shù)脂。11.如權(quán)利要求10所述的磨料制品，其特征在于所述第二種可溶可熔酚醛樹(shù)脂的重均分子量為2000-15000。12.如權(quán)利要求10所述的磨料制品，其特征在于所述的可溶可熔酚醛樹(shù)脂混合物含有12-88％重量的第二種可溶可熔酚醛樹(shù)脂。13.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的磨料制品含有0.001-5％重量的水。14.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的磨料制品含有0.3％重量以下的游離酚。15.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于在環(huán)境氣氛和加壓條件下，在120℃加熱2-3小時(shí)，然后在175℃加熱12-18小時(shí)使磨料制品固化后，磨料制品含有0-60％體積的孔隙。16.如權(quán)利要求15所述的磨料制品，其特征在于固化后所述的磨料制品基本上不含揮發(fā)性有機(jī)化合物。17.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的固化劑是選自乙二胺、乙三胺、甲胺和六亞甲基三胺的胺。18.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述固化劑占可溶可熔酚醛樹(shù)脂的5-20％重量。19.如權(quán)利要求16所述的磨料制品，其特征在于它含有4-40體積的孔隙。20.如權(quán)利要求16所述的磨料制品，其特征在于按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述固化磨料制品含有60-95％粒狀研磨材料、5-15％可溶可熔酚醛樹(shù)脂、0-2％固化劑、0-30％填料和0-5％金屬氧化物。21.壓制磨料制品的制造方法，其特征在于它包括如下步驟a.在80-130℃將粘度為300-3000厘泊的液態(tài)可溶可熔酚醛樹(shù)脂與粒狀研磨材料預(yù)混合，直到形成均勻涂覆的磨料顆粒為止；b.將均勻涂覆的磨料顆粒與含有至少一種固化劑和至少一種干燥可溶可熔酚醛樹(shù)脂的磨料制品組分混合，形成能自由流動(dòng)的均勻涂覆磨料顆粒；c.將有效量的水與能自由流動(dòng)的均勻涂覆磨料顆?；旌?，形成能自由流動(dòng)的可壓縮混合物；d.將能自由流動(dòng)的可壓縮混合物裝入具有所需形狀結(jié)構(gòu)的模具中；e.在低于40℃的溫度下對(duì)能自由流動(dòng)的可壓縮混合物進(jìn)行壓制，直至得到未固化的壓制磨料制品為止，其中所述的未固化壓制磨料制品具有足夠的壓坯強(qiáng)度，能完好無(wú)損地從模具中取出，固化時(shí)不失去所需的形狀結(jié)構(gòu)。22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于按均勻涂覆的磨料顆粒重量計(jì)，將0.001-5％水用作臨時(shí)粘合劑。23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于按均勻涂覆的磨料顆粒重量計(jì)，將0.5-3％水用作臨時(shí)粘合劑。24.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述的壓制步驟以0.5-15噸/英寸2的壓力進(jìn)行5秒-1分鐘。25.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于它還包括在150-250℃的溫度將壓制磨料制品進(jìn)行熱固化6-48小時(shí)的步驟。全文摘要用水作為臨時(shí)粘合劑,制造有機(jī)化合物含量低的未固化壓制磨料制品。所述的磨料制品較好含有均勻涂覆的磨料顆粒。所述的磨料顆粒含有酚:甲醛比為1∶0.2—1∶0.35的酚醛樹(shù)脂和低于0.5%的游離酚。文檔編號(hào)B24D3/00GK1192711SQ96196063公開(kāi)日1998年9月9日申請(qǐng)日期1996年7月10日優(yōu)先權(quán)日1995年8月2日發(fā)明者E·B·凱爾申請(qǐng)人:諾頓公司