CN1076251C - 用水作临时粘合剂压制磨料制品 - Google Patents

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Abstract

用水作为临时粘合剂，制造有机化合物含量低的未固化压制磨料制品，所述的磨料制品较好含有均匀涂覆的磨料颗粒，所述的磨料颗粒含有酚：甲醛比为1∶0.2-1∶0.35的酚醛树脂和低于0.5%的游离酚。

Description

用水作临时粘合剂压制磨料制品
本发明涉及在用压制技术制造磨料制品时用水作临时粘合剂。
发明的背景
树脂粘接的磨料制品(如磨轮)的一般制造方法是将分开的磨料颗粒与液态树脂材料和树脂粉末混合，然后在合适的加热条件下压制该混合物。该混合物中也可含有其它组分，如填料、固化剂、润湿剂和各种金属粉末。压制前，一般需要老化期，让混合物的干燥部分与液态树脂进行溶剂化。
在制造磨料制品过程中，需要将磨料颗粒粘合在一起，以便在固化步骤之前可对磨料制品进行压制或进行其它处理。为了将磨料制品固定至所需的形状，需在固化过程中进行加热。理想的临时粘合剂为未固化磨料制品提供压坯强度和制造过程的灵活性即不需要老化步骤；这种临时粘合剂可用于压制(冷压)或热压操作；而且在压制磨料制品之前储存磨料颗粒时不会引发磨料颗粒的不可逆结团。压坯强度不仅对于从模具中取出未固化的压坯然后将其转移到固化设备中是重要的，而且对于保持所需形状的完整性(特别是对于精确磨轮)也是重要的。
如美国专利A-4,918,116(Gardziella等)所揭示的那样，可溶可熔酚醛树脂已经用于粘接磨料制品的有机溶剂溶液中。固化前，无需使用临时粘合剂。这种体系的缺点包括在高温时溶剂的易燃性以及废物处理的问题。虽然已经开发了一些不含溶剂的改进酚醛清漆树脂，但这些材料是相当昂贵的。
除了将某些可溶可熔酚醛树脂(phenol-novolac resin)粘合剂用于制造磨料制品时所遇到的困难以外，制造厂家有时也会遇到其它生产难题。例如，制备磨轮的压制用材料时使用液态的磨料颗粒润湿剂如液态酚醛树脂，会产生不稳定的压制用材料。另外，使用这种混合物会产生大量的粉尘，这常常是制造场地上的一个缺点。
根据Gardziella报导，似乎已在某种程度上减轻了使用酚醛清漆粘合剂时所遇到的粉尘和稳定性问题。该文献揭示了用酚—甲醛摩尔比为1∶0.2—1∶0.35的特定可溶可熔酚醛树脂制备各种压制用材料的方法。例如，使用特定可溶可熔酚醛树脂的热熔融体润湿的加热金刚砂颗粒来制备磨盘。140℃时在高功率混合机中混合后，将该组合物冷却到90℃，然后再与第二种酚醛清漆树脂和固化剂混合。
Gardziella将他的评论局限于“用于制造热压磨盘的耐高温压制用材料”。他没有提到冷压磨料制品。根据本领域中的其它资料，可以设想将某种有机粘合剂(如糠醛)用作冷压中的临时粘合剂，从而可以进行压制和处理未固化的磨料制品。过去，曾将与酚醛树脂和橡胶材料相容的有机溶剂和其它有机物质(如糠醛和醇)用作临时粘合剂，以便在磨具中提供柔性更好的树脂。
由于对环境的考虑日益增加，所以将有机溶剂或其它有机物质用作临时粘合剂在制造中产生了问题。有机粘合剂在空气、水和固体废物排出流中是不适宜的。它们使未固化磨料制品并且可能也使固化磨料制品中含有挥发性有机物；引起了贮存有机溶剂时所需的额外管理；也引起了处理废旧磨料制品(如磨轮剩余部分)所需的填土掩埋问题。有机物质会从废旧磨料制品中渗漏到填土中，从而可能引起地下水污染、土壤污染和其它环境和法规上的问题。
通过使用Gardziella所揭示的可溶可熔酚醛树脂，可以减轻某些环境问题。特别是，这些树脂的特点是具有极低的酚含量，低于0.5％。
现已发现，水这一种对环境无害的溶剂是酚醛树脂涂覆的磨料颗粒的一种极好临时粘合剂。水为未固化磨料制品提供了极好的压坯强度，可用于冷压操作，可重复使用磨料颗粒混合物，又为制造过程提供了灵活性，而且它根本不会引起环境问题。当与挥发性有机化合物含量低的树脂(如Gardziella的可溶可熔酚醛树脂)结合使用时，将水用作临时粘合剂特别有利。
另外，最终的制品必须保留其功能。就磨轮而言，所需的性能包括耐磨性和长的使用寿命。将水用作临时粘合剂不会对最终磨料制品产生负作用。
发明的概述
本发明提供未固化的压制磨料制品，它包括：
a.用至少一种可溶可熔酚醛树脂均匀涂覆的粒状研磨材料；
b.有效量的至少一种固化剂；和
c.对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％重量以下的挥发性有机化合物。
本发明也提供压制磨料制品的制造方法，它包括如下步骤：
a.在80—130℃将粘度为300—3000厘泊的液态可溶可熔酚醛树脂与粒状研磨材料预混合，直到形成均匀涂覆的磨料颗粒为止；
b.将均匀涂覆的磨粒颗粒与含有至少一种固化剂和至少一种干燥可溶可熔酚醛树脂的磨料制品组分混合，形成能自由流动的均匀涂覆磨料颗粒；
c.将能有效量的水与能自由流动的均匀涂覆磨料颗粒混合，形成能自由流动的可压缩混合物；
d.将自由流动的可压缩混合物装入具有所需形状结构的模具中；
e.在低于40℃的温度下对这种能自由流动的可压缩混合物进行压制，直至得到未固化的压制磨料制品为止，
所述的未固化压制磨料制品具有足够的压坯强度，能完好无损地从模具中取出，且在固化时不会失去所需的形状结构。
本发明的详细描述
固化前，用对临时粘接磨料颗粒有效量的水制备未固化的压制磨料制品。当水用于粘接已用至少一种酚醛清漆树脂均匀涂覆的粒状研磨材料时，水用作未固化压制磨料制品中临时粘合剂的效果特别显著。优选的是该树脂含有0.5％重量以下的游离酚，而且基本上不含挥发性有机化合物。这种树脂可用于制备一般含有0.3％重量以下，较好0.2％重量以下游离酚的未固化磨料制品。
在一个优选的实施方案中，作为临时粘合剂的水的用量为0.001—5％重量，按均匀涂覆磨料颗粒计，最好为0.5—3％重量。
为了充分达到本发明有利于环境的效果，未固化的磨料制品较好含有0.5％重量以下的挥发性有机化合物。磨料制品固化后(例如在120—175℃固化2—18小时)，较好基本上不含挥发性有机化合物。
在一个优选实施方案中，固化后，按重量百分数计，磨料制品含有60—95％粒状研磨材料、5—15％酚醛清漆树脂、0—2.0％固化剂、0—30％填料和0—5％金属氧化物。固化后的磨料制品含有0.3％重量以下的游离酚和0.5％重量以下的挥发性有机化合物。虽然将水用作临时粘合剂对于压坯强度和混合处理的效果在制造软级磨轮(如孔隙率为30—40％体积)时最显著，但在低孔隙率(如孔隙率低于12％)的硬级磨轮中也可观察到这种效果。
磨料混合物的组分、批量和该混合物的储存要求都会影响用作临时粘合剂的最佳水量。
虽然本发明优选的实施方案使用按下述方法制得的均匀涂覆的磨料颗粒，但也可将少量的未涂覆磨料颗粒与涂覆磨料颗粒和本发明未固化磨料制品中的其它组分混合。混合物配方中未涂覆磨料颗粒的用量较好不超过20％重量，更好为10—15％重量。
较好是将研磨材料与液态和干燥酚醛清漆树脂连续混合。磨料制品制造总体方法的初始步骤中所用的“连续混合”是指不间断地将上述两种树脂材料都涂覆到磨料颗粒上。例如，较好的是将液态和干燥树脂组分同时加入混合器中。这项技术与过去使用的方法相反。过去的方法是分批混合，即将一部分液态树脂组分与一部分干燥树脂组分混合，然后再添加一部分液态树脂组分与一部分树脂组分混合。本发明的固化剂可以在加入其它组分之前或同时的任何适当的时间加入到混合器中，但较好是与干燥树脂组分进行预混合。
本发明中所用的粒状研磨材料可以是常规磨料或高效磨料(superabrasive)。常规的磨料例如包括氧化铝、碳化硅、氧化锆—氧化铝、石榴石、金刚砂和燧石。高效磨料包括金刚石、立方氮化硼(CBN)、和氧化低硼(boron suboxide)(如美国专利5,135,892中所述，该专利参考结合于本发明中)。也可使用研磨材料的混合物，如氧化铝和氧化锆—氧化铝的混合物。研磨材料的总用量约为40—70％体积，按本发明中所述的方法制得的任何固化研磨体计。
研磨材料的磨料颗粒平均粒度取决于各种因素，如所用的磨料种类和用研磨体制成的磨具的最终用途。高效磨料和常规磨料的平均粒度一般为0.5—5000微米，较好为2—200微米。适用于所需用途的磨料颗粒粒度无需用过多的实验就即可选择。
在一个优选的实施方案中，本发明包括溶胶凝胶法制得的磨料。这些磨料的例子是加入晶种或不加晶种的溶胶凝胶法氧化铝磨料颗粒颗粒。这些类型的材料例如记载在美国专利5,131,923中。该专利参考结合于本发明中。
研磨材料可以在室温下使用。然而，较好是在混合开始前先进行预热，如预热到30—150℃的温度。在特别优选的一些实施方案中，此预热到的温度与液态酚醛树脂温度之差约在25℃之内。这两种材料使用温度的相近可以最大程度地减少树脂材料与较冷或较热磨料颗粒接触时发生的粘度变化。
优选的液态酚醛清漆树脂记载在美国专利4,918,116(Gardziella)中。该专利参考结合于本发明中。如Gardziella的专利所述，该树脂的酚—甲醛的摩尔比为1∶0.2—1∶0.35。该树脂中游离酚的含量一般约低于0.5％。这些树脂也具有非常高的粘合保持力，由其产生的涂有树脂的磨粒颗粒流动性很好很适用于压制。这种涂有树脂的磨料颗粒的另一个特性是它的稳定性。储存寿命很长。
这些用于本发明目的材料的优选重均分子量约为200—1000。
该酚醛树脂在室温下是固体，在25℃以上开始熔化。70℃时粘度较低，所以易于流动因而与其它组分混合。由于有较低的熔融粘度，所以混合步骤中无需再加溶剂。在加入混合器前，它们较好被预热到足以产生300—3000厘泊粘度的温度。优选的粘度为400—800厘泊，这相当于125—115℃的温度。
上述的酚醛树脂混合物含有12—88％重量的第二种可溶可熔酚醛树脂。
第二种酚醛树脂是以干燥粉末的形式使用。对这种树脂的种类并无严格要求，虽然它的酚—甲醛比较好是位于液态酚醛清漆树脂的酚—甲酸比范围之外。例如，它可以是在Kirk－Othmer Encyclopedia of ChemicalTechnology，第三版，第17卷，第384—416中一般描述的材料之一。该书的这些内容参考结合于本发明中。合适的可溶可熔酚醛树脂也描述在美国专利4,264,557(Annis)和3,878,160(Grazen等人)中。这两个专利也参考结合于本发明中。
在本发明中，干燥酚醛清漆树脂的酚—甲醛摩尔比一般为1∶0.5—1∶0.9。干燥树脂的游离酚含量较好低于5.0％重量，最好低于1.0％重量。这些材料在室温下是固体，约在70℃以上开始熔化。然而，这些材料以固体形式即在低于熔点的温度加入混合器中。它们较好在室温下，以与下述某些可用组分的粉末混合物形式使用。
干燥酚醛清漆树脂的优选分子量约为2000—15000。特别优选的分子量范围一般为5000—12000。
关于本发明中所用的酚醛清漆树脂的相对用量，液态树脂与干燥树脂(不包括其它组分)的重量比一般为7∶1—1∶7。特别优选的重量比为3∶1—1∶3。
干燥酚醛清漆树脂可以与所有或部分固化剂预混合。固化剂一般占加入到压制材料中的酚醛树脂的总重量的0.1—20％，较好为7—14％。
可以加入各种填料。合适填料的非限制性例子包括砂、碳化硅、氧化铝、铝土矿、铬铁矿、菱镁矿、白云石、富铝红柱石、氧化硅铝陶瓷(如Zeolite○○填料)硼化物、气相法二氧化硅、溶胶凝胶法材料、二氧化钛、碳产物(如炭黑、焦炭或石墨)、金刚砂、木粉、粘土、滑石、钙荧石、六方氮化硅、二硫化钼、氧化锆和各种形式的玻璃，如玻璃纤维。多种填料的混合物也可使用。
本领域中熟练技术人员不难确定出每种填料或填料混合物的有效用量。本发明中填料的用量一般为0—30份，按组合物的总重量计。就磨盘而言，填料的用量一般为5—20份，按磨盘的重量计。
干燥酚醛清漆树脂组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静电剂；金属氧化物，如石灰、氧化锌、氧化镁及它们的混合物；润滑剂，如硬脂酸、甘油一硬脂酸酯、石墨、碳、二硫化钼、蜡粒和氟化钙。象填料一样，本领域中熟练技术人员也不难确定上述各种材料的合适用量。
适用于本发明的固化剂例如记载在上述Grazen等人的专利中。可以使用各种胺，如乙二胺；乙三胺(ethylene triamine)；甲胺；六亚甲基四胺(“hexa”)。这些材料的前体也可使用。例如，氢氧化铵是一种合适的固化剂，因为它与甲醛反应形成六亚甲基四胺。六亚甲基四胺及其前体是优选的固化剂。
使用有效量的固化剂，通常每100份酚醛清漆树脂使用5—20(重量)份固化剂。树脂粘接磨料制品领域中的普通技术人员能根据各种因素(如使用的树脂类型、所需的固化度和制品所需的最终性能：强度、硬度和研磨性能)调节这种用量。制造磨轮时，特别优选的固化剂用量约为8—15重量份。
各种混合器可用于将研磨材料与其它组分进行混合。合适的混合器的例子是Eirich类型(如RV02型)和Littleford类型、以及盘型混合器。通常用低功率混合器就能获得最佳的磨粒颗粒质量。与使用高功率混合器相比，使用低功率混合器还能避免混合器部件的过度磨损。
对于低功率操作，上述的Eirich类型混合器使用时的盘速应较低，一般约低于65转/分，而且其混合搅拌叶片的速度低于2000转/分。
最好采用盘型混合器。对于本发明，这种类型的混合器也可在较低功率下操作，如盘速低于50转/分。盘型混合器通常有一组或多组搅拌叶片。对于本发明，这些叶片的操作速度较好约低于200转/分。在最优选的实施方案中，叶片的操作速度约低于150转/分。
如上所述，将磨料(已加入混合器中，而且通常已预热)与液态和干燥的树脂组分连续混合，通常需要同时加入这两种树脂组分。如下所述，同时加入这两种树脂组分可以使磨料颗粒被它们均匀涂覆。加入混合器中这两种组分的相对量应该测量，使加料过程中它们的比例尽可能恒定。
混合时间取决于与混合过程和材料有关的各种因素，如所用磨料和粘合剂树脂的类型、是否加入填料、所用混合器设备的类型和容器、混合物料的数量等。对于小批量混合，如物料总重量为50磅，混合时间一般为3—6分钟；对于大批量混合，如物料总重量达600磅，混合时间一般为3—8分钟。磨具制造领域中的普通技术人员能根据本发明中所述的内容选择最合适的混合时间。
如上所述，在加入各种组分时或之后的混合温度通常为80—130℃，较好为90—125℃。由于以下几种原因，混合过程中温度可能会降低。首先，混合系统通常对环境是敞开的，会散失热量。第二，干燥树脂通常是在室温下加入混合器。因此，混合完全后混合物的最终温度一般为65—90℃。温度的下降在某些方面是有益的，因为它可抑制磨料树脂体系的过率固化和结团。
混合完全后的压制用材料可储存起来备以后使用。冷却至环境温度后，它是可流动干燥粒状材料。另外，与用挥发性有机物质制备的某些压制用材料相比，这种颗粒基本上没有粉尘。
完成上述过程后，本发明的磨料颗粒被酚醛清漆树脂均匀涂覆。检查磨料颗粒可以证实涂覆是均匀的。很少看到有过分集中干燥物料(即填料和干燥树脂)的区域。同样也很少看到“富含液态树脂”的粘性区域。
涂覆的均匀性还表现在“松散材料”即没有与磨料颗粒粘附的材料的量很少，否则会引起工艺上的明显困难。混合步骤后没有与磨粒颗粒粘附的干燥物料总量应低于3％重量，按压制用材料的总重量计。在优选的实施方案中，该总量应低于1.5％重量。在特别优选的实施方案中，如压制用材料是用于制造高性能磨盘的实施方案中，这种没有粘附的材料量应低于0.5％。
用本发明方法制备的压制材料的另一个重要特性是它的储存稳定性。不象含有大量挥发性有机组分(如游离酚)的现有组合物那样，这些压制用材料一般不会由于在一段时间内的有机组分蒸发而引起物理或化学变化。例如，600磅的混合试样可以在室温下储存至少3个月，然后压制和固化形成磨料制品。这些磨料制品具有与用“新鲜混合”的压制材料制得的磨粒制品相同的性能。
不经储存，这种压制用材料也可立即送去制造所需的磨料制品。通常首先过筛除去团粒，然后直接装入到压制设备中。因此，在优选的实施方案中，在混合和压制之间没有老化步骤，这与大多数现有方法不一样。因为老化步骤又费时又增加成本，所以从经济效益角度来看，减少这一步骤是相当有益的。
可用本领域中已知的任何方法在压制材料中加入水，形成可自由流动的用于压制的混合物。优选的加水方法是喷洒或其它缓慢加水，同时连续混合的方法。如果对给定的混合物配方合适，还可将其它粘合剂材料(如糊精、甘油或糖)以及需均匀分散到整个磨料制品中的混合添加剂加入水中。
水粘合剂必须与其它磨料制品组分充分混合。混合可按上述的方法进行，或按磨料制品领域中已知的任何方法进行。
虽然对于含水作为粘合剂的混合物，要获得良好的混合物处理性能或压坯强度，老化并不需要，但老化由该混合物制得的压制制品可进一步提高压坯强度。特别是，老化2—10小时可提高未固化制品的压坯强度。
如果在制造条件下必需的话，可以让含水作为粘合剂的混合物在环境条件下蒸发干燥，然后无需采用充分混合、筛分团粒、以及本领域中用于回收含有有机粘合剂(如糠醛)的其它一些步骤就可重复使用。因此，该混合物既可以在加水粘合剂之前或之后进行储存。
这些混合料可以用本领域中已知的任何方法进行压制。
可以使用热压、温压或冷压。热压例如描述在Bakelite○出版物，Rutaphen-Resins for Grinding Wheels-Technical Information，.(KN50E-09.92-G&S-BA)和另一个Bakelite○出版物中：RutaphenPhenolic Resins-Guide/Product Ranges/Application(KN107/e-10.89Gs-BG)。该两项资料均参考结合于本发明中。有用的内容也可在J.F.Monk编辑的Thermosetting Plastics，第3章(“热固性塑料的压制”)中找到。该书于1981年由Geoge Goodwin有限公司和塑料橡胶研究所联合出版。该书也参考结合于本发明中。具体地说，可将经混合的材料放在通常用不锈钢、高碳钢或高铬钢制造的合适模具中制造磨盘或磨轮。将有一定形状的模冲盖住装在模具中的混合物。有时先使用冷预压，然后将装料的模具装置放入合适的炉中进行加热。模具装置可用任何便利的方法进行加热，电、蒸汽、加压热水或燃气火焰均可。通常使用电阻或感应型加热装置。为了防止模具的氧化，可通入氮气之类的惰性气体。
具体使用的温度、压力和时间范围取决于所用的具体材料、所用设备的类型、和磨轮的尺寸。压制压力一般为0.5—5.0吨/英寸2，较好为0.5—2.0吨/英寸2。这个方法的压制温度一般为115—200℃，较好为140—170℃。在模具中的保持时间一般为30—60秒/毫米磨料制品厚度。
对于本公开的目的，“热压”一词的范围包括本领域中已知的热精压法。在常规的热精压法中，是将模具装置从加热炉中取出后对其加压。
采用冷压和温压较为适宜，特别是用在需要节约能量和时间的制造操作中。冷压记载在美国专利3,619,151中。该专利参考结合于本发明中。首先将按预定量称量的混合物料加入一个合适的模具(如常规的磨粉模具)中，然后使其表面平整。该物料仍处于环境温度，通常低于40℃，较好低于30℃。然后用合适的装置(如液压机)对未固化的物料进行加压。施加的压力约为0.5—15吨/英寸2，较好为1—6吨/英寸2。在液压机中的保持时间通常为5秒-1分钟。如果使用润滑剂型的材料(如石墨和硬脂酸酯或盐)，可将获得满意结果所必需的压力减少达20％。
温压是一种非常类似于冷压的技术，所不同的是要升高模具中混合物的温度，通常升高到不超过140℃，更好不超过100℃。温压采用与冷压法相同的总压力和保持时间。
冷压或温压之后，将经压制的材料固化。固化温度的选择至少取决于几个参数，包括具体磨料制品所需的强度、硬度和研磨性能。固化温度一般为150—250℃。在更优选的实施方案中，固化温度约为150—200℃。固化时间为6—48小时。在许多情况下，最终固化温度是逐步达到的，即经过中间温度和保温时间。在一优选的实施方案中，在大气压力的空气中，将压制的磨料制品加热到120℃保温2—3小时，然后加热到175℃保温12—18小时。这种方法进一步提高了混合物中干燥组分与液态组分的湿润。
加压和固化以后，将磨料制品从模具中取出，然后空气冷却。以后还可进行一些步骤，如按照标准方法对磨轮进行修边和精整。就本发明而言，固化后制品的孔隙率通常为0—60％体积，更常为4—40％体积。冷压固化制品的孔隙率较好为约12—60％体积，最好为20—40％体积。
下面的一些实施例非限制性地对本发明的各个方面作进一步的说明。如果没有另作说明，所有的份数和百分数按重量计。
实施例1
将4636克粒度为20和30的氧化铝磨料(例如为1∶1)和7861克粒度为24的氧化锆铝磨料预热到120℃，然后放入一个直径为51厘米的混合盘中。将898克低分子量液态酚醛清漆树脂(酚∶甲醛比∶1∶0.2—1∶0.35)加热到120℃，然后与4649克室温的预混干燥物料同时缓慢加入混合盘中。所述的预混干燥物料由1792克酚醛清漆树脂、1487克黄铁矿、835克硫酸钾、387克氧化钙和145克六亚甲基四胺组成。在混合过程中，混合盘以30转/分顺时针旋转。一组搅拌叶片以80转/分顺时针旋转，另一个耙形搅拌器以110转/分逆时针旋转。混合总共6分钟后，混合物温度为75℃。这时的混合物是可流动的干燥颗粒(树脂/填填料均匀涂覆的磨料)，其中松散物料少于1％。
实施例2A
按如下方法制备均匀涂覆的粒状研磨材料，即将2072克氧化铝(36粒度)预热到80—120℃间的一个温度。然后将该混合物放入一个与实施例1类似但直径为25厘米的混合盘中，低分子量酚醛清漆树脂(酚∶甲醛摩尔比为1∶0.2—1∶0.35)的总用量为26克。将该树脂预热到足以获得400—800厘泊粘度的温度(即约为115—125℃的温度)。含153.8克标准酚醛清漆树脂材料和15.2克六亚甲基四胺的预混干燥粘接材料的总用量为169克。分三步将液体树脂和干燥粘接材料涂覆到磨料颗粒上，每步用约1/3量的料。混合参数与实施例1中所用的相似，混合温度约为120℃。
所得可流动干燥产物用热解重量分析法测出，仅含有0.4％的挥发物。
实施例2B
按如下方法制备均匀涂覆的粒状研磨材料，即将16438.7克氧化铝和碳化硅(36粒度)的磨料混合物预热到80—120℃间的一个温度。然后将该混合物放入一个与实施例1类似但直径为51厘米的混合盘中，低分子量酚醛树脂(酚∶甲醛摩尔比为1∶0.2—1∶0.35)的总用量为372克。将该树脂预热到足以获得400—800厘泊粘度的温度(即约为115—125℃的温度)。含1213.3克标准酚醛树脂材料和120.0克六亚甲基四胺的预混干燥粘接材料的总用量为1333.3克。分三步将液体树脂和干燥粘接材料涂覆到磨料颗粒上，每步用约1/3量的料。混合参数与实施例1中所用的相似，混合温度约为120℃。
实施例3
将水用作临时粘合剂，按下表1所列的量将实施例2A中的涂覆粒状研磨材料混合形成自由流动的可压缩磨料颗粒混合物。按表1所列的量制备不含粘合剂的对比试样(1)和含糠醛为粘合剂的对比试样(2)。在室温和703千克/厘米2(5吨/英寸2)压力下，用实验室压机将本发明的磨料颗粒混合物(74.8克湿混合物)和对比磨料颗粒混合物(74.8克混合物)压制成10.16厘米×2.54厘米×1.77厘米(4″×1″×11/2″)未固化压制磨料制品(棒)。
结果列于表1中。
                                  表1
                                  组分
涂覆粒状磨料(克)  粘合剂(毫升)    混合料处理性能 未固化压制制品
水粘合剂     200     2     良好 压坯强度极好
    100     1     良好 压坯强度极好
    100     2     良好 压坯强度极好
100 4 极好(粘性和流动性最佳) 压坯强度极好
无粘合剂 100 0 良好 压坯没有强度，棒散开a
 糠醛粘合剂 400 1 良好(放置后干燥)，有气味) 压坯强度低，发粘，棒易碎，有气味
326 2 发粘，有气味，放置后湿混合物干燥 压坯强度低，发粘，棒易碎棒，有气味
a.关闭模具，但压力释放时打开。
表中结果表明，加入1—4％的水作为临时粘合剂，明显提高了未固化研磨棒在制造过程中的压坯强度和混合物处理性能。这些试样在室温下进行“冷”压很成功，并在固化(60—120℃40分钟，120℃2小时，120—175℃3小时，175℃20分钟)后显示形状完整性(尺寸和外形)。
在含水粘合剂的材料进行压制过程中对压制制品所作的负载位移测量，显示了非常尖的位移峰(相对于含糠醛的材料)，负载量为含糠醛材料的2—5倍。不含粘合剂的压制材料一碰触就散开，所以不能进行负载位移测量。因此，水粘合剂产生对冷压操作最佳的混合物。
虽然就混合物处理性能或压坯强度而言，无需对含水粘合剂的混合物进行老化，但老化研究表明，老化2—10小时时可提高由该混合物制得的未固化研磨棒的压坯强度。
实施例4
将水或十三烷醇(TDA)用作混合和压制步骤中的临时粘合剂，制备磨轮。
按实施例1所述的方法混合磨料颗粒混合物。部分(450克)混合物按如下方法用表2中所列的粘合剂润滑，即在连续搅拌混合物时，用一眼药滴管逐滴加入粘合剂。用200吨蒸汽压机以182公吨(200吨)的压力进行冷压，将该混合物直接压制成17.8×1.3×2.5厘米(7×0.5×1英寸)未固化平面磨轮(flat wheel)。结果列于表2中。
水提高了磨轮的压坯强度。对于所有的用水量，压制过程中的混合处理质量都是好的。
含TDA的试样比含水的试样更难于处理和压制。
                                           表2
涂覆的粒状磨料(克)   粘合剂(毫升)      混合料处理性能     未固化的压制制品
水粘合剂 450 1.25 好、可压缩和自由流动 极好的压坯强度和边缘保持性
450 1.50 好、可压缩和自由流动 极好的压坯强度和边缘保持性
450 2.50 好、可压缩和自由流动 极好的压坯强度和边缘保持性
450 2.50 好、可压缩和自由流动 极好的压坯强度
450 3.00 极湿的混合物，开始结团，但仍适于在模具中铺展 极好的压坯强度和边缘保持性
 不加粘合剂a 450 难于压缩，可自由流动 边缘易碎；压坯强度足以从模具中取出。
 TDA粘合剂 450 1.10 未能混合，粘结性差 合格的压坯强度，边缘易碎
450 1.50 未能混合，粘结性差 合格的压坯强度，边缘易碎
a.不能将磨轮压制成12.7毫米(0.5英寸)厚。不加粘合剂时，182公吨压力下磨轮的厚度为13.2毫米(0.52英寸)。
实施例5
用水作为临时粘合剂，用冷压操作制备大型磨轮。按下表III所示的量将实施例2B的混合物与水混合。在环境温度下按表III中所示的压力压制磨轮(冷压)。将试样1和2压制成17.8×0.8×2.5厘米(7×1/3×1英寸)磨轮。将试样3和4压制成91.4×10.2×50.8厘米(36×4×20英寸)磨轮。将试样5—7压制成30.5×2.5×10.2厘米(12×1×4英寸)磨轮。结果列于表III中。
                                  表3
  试样编号 混合物a     水(毫升) 压制压力               结果
    未固化     固化
1 1000克 10 10000磅 压坯强度合格，压制到规定尺寸 合格，无收缩和膨胀
2 1600克 16 10000磅 压坯强度合格，压制到规定尺寸 合格，无收缩和膨胀
3 120磅 480 1800吨 压坯强度合格，压制到规定尺寸 合格，无收缩和膨胀
4 120磅 600 1800吨 压坯强度合格，压制到规定尺寸 合格，无收缩和膨胀
5 17.2磅 34 700—800吨 压坯强度合格，压制到规定尺寸 合格的破裂强度不收缩或膨胀
6 18磅 51 700—800吨 压坯强度合格，压制到规定尺寸 合格的破裂强度不收缩或膨胀
7b 17.5磅 34 700—800吨 压坯强度合格，压制到规定尺寸 合格的破裂强度不收缩或膨胀
a.对于试样3和4，所用的实施例2B混合物有了改变，它含有粒度为36/46的混合磨料颗粒和少量的磨料颗粒稀释剂。
b.增加了固化剂(六亚甲基四胺)的用量，固化剂的总含量占酚醛清漆树脂的9％重量。
c.在水中浸10天后测量破裂强度。所有试样的破裂强度都超过5360rpm，这是工业用途的合格限度。
根据上述的说明书可以对本发明作各种改进和变化。因此应当认为，可以在所附权利要求书中所限定的本发明范围内，对具体实施方案中作各种变化。

Claims (25)

1.一种未固化的压制磨料制品，其特征在于它含有：
a.用至少一种可溶可熔酚醛树脂均匀涂覆的粒状研磨材料；
b.有效量的至少一种固化剂；
c.对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％重量以下的挥发性有机化合物。
2.如权利要求1所述的磨料制品，其特征在于它还含有至少一种选自如下一组的组分：填料、孔隙产生剂、第二种磨料颗粒、抗静电剂、金属氧化物、润滑剂、固化剂、粘合剂以及它们的混合物。
3.如权利要求2所述的磨料制品，其特征在于所述的填料选自砂、碳化硅、氧化铝、铝土矿、铬铁矿、菱镁矿、白云石、富铝红柱石、硼化物、气相法二氧化硅、溶胶凝胶法材料、二氧化钛、碳、石墨、金刚砂、木粉、粘土、滑石、六方－氮化硼、二硫化钼、氧化锆、玻璃纤维以及它们的混合物。
4.如权利要求3所述的磨料制品，其特征在于所述的润滑剂选自硬脂酸、甘油—硬脂酸酯、石墨、碳、二硫化钼、蜡粒和氟化钙。
5.如权利要求2所述的磨料制品，其特征在于所述的金属氧化物选自石灰、氧化锌、氧化镁以及它们的混化物。
6.如权利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的粒状研磨材料选自氧化铝、碳化硅、氧化锆－氧化铝、石榴石、金刚砂、石、金刚石、立方氮化硼、加晶种的溶胶凝胶法氧化铝、未加晶种的溶胶凝胶法氧化铝以及它们的混合物。
7.如权利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述可溶可熔酚醛树脂的酚∶甲醛树脂摩尔比为1∶0.2-1∶0.35，游离酚含量少于0.5％。
8.如权利要求7所述的磨料制品，其特征在于所述可溶可熔酚醛树脂的重均分子量为200—1000。
9.如权利要求7所述的磨料制品，其特征在于80—130℃时所述可溶可熔酚醛树脂的粘度为300-3000cp。
10.如权利要求7所述的磨料制品，其特征在于它含有可溶可熔酚醛树脂混合物，该混合物含有酚∶甲醛摩尔比为1∶0.5-1∶0.9的第二种可溶可熔酚醛树脂。
11.如权利要求10所述的磨料制品，其特征在于所述第二种可溶可熔酚醛树脂的重均分子量为2000-15000。
12.如权利要求10所述的磨料制品，其特征在于所述的可溶可熔酚醛树脂混合物含有12-88％重量的第二种可溶可熔酚醛树脂。
13.如权利要求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.如权利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的磨料制品含有0.3％重量以下的游离酚。
15.如权利要求1所述的磨料制品，其特征在于在环境气氛和加压条件下，在120℃加热2-3小时，然后在175℃加热12-18小时使磨料制品固化后，磨料制品含有0-60％体积的孔隙。
16.如权利要求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挥发性有机化合物。
17.如权利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的固化剂是选自乙二胺、乙三胺、甲胺和六亚甲基三胺的胺。
18.如权利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述固化剂占可溶可熔酚醛树脂的5-20％重量。
19.如权利要求16所述的磨料制品，其特征在于它含有4-40体积的孔隙。
20.如权利要求16所述的磨料制品，其特征在于按重量百分数计，所述固化磨料制品含有60-95％粒状研磨材料、5-15％可溶可熔酚醛树脂、0-2％固化剂、0-30％填料和0-5％金属氧化物。
21.压制磨料制品的制造方法，其特征在于它包括如下步骤：
a.在80-130℃将粘度为300-3000厘泊的液态可溶可熔酚醛树脂与粒状研磨材料预混合，直到形成均匀涂覆的磨料颗粒为止；
b.将均匀涂覆的磨料颗粒与含有至少一种固化剂和至少一种干燥可溶可熔酚醛树脂的磨料制品组分混合，形成能自由流动的均匀涂覆磨料颗粒；
c.将有效量的水与能自由流动的均匀涂覆磨料颗粒混合，形成能自由流动的可压缩混合物；
d.将能自由流动的可压缩混合物装入具有所需形状结构的模具中；
e.在低于40℃的温度下对能自由流动的可压缩混合物进行压制，直至得到未固化的压制磨料制品为止。
其中所述的未固化压制磨料制品具有足够的压坯强度，能完好无损地从模具中取出，固化时不失去所需的形状结构。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于按均匀涂覆的磨料颗粒重量计，将0.001-5％水用作临时粘合剂。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于按均匀涂覆的磨料颗粒重量计，将0.5-3％水用作临时粘合剂。
24.如权利要求21所述的方法，其特征在于所述的压制步骤以0.5-15吨/英寸2的压力进行5秒-1分钟。
25.如权利要求21所述的方法，其特征在于它还包括在150-250℃的温度将压制磨料制品进行热固化6-48小时的步骤。
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