涂附磨具网

       摘要：在涂附磨具生产中，除了酚醛、脲醛树脂、动物胶粘接剂外，水性丙烯酸乳液也大量的用于配方设计中，一方面作为酚醛、脲醛树脂和动物胶的改性剂降低整个配方体系的脆性，另一方面也作为主要的粘接剂用于纸基和柔软布基处理等方面。本文主要论述了水性丙烯酸乳液在涂附磨具中的应用。

       1.基材处理

       1.1 纸基处理
       涂附磨具纸基可分为湿磨砂纸和干磨砂纸。湿磨砂纸及所谓的乳胶纸，要求防潮抗渗透，干湿强度高，平整度高。干磨砂纸有分为重磅砂纸和轻型纸，重磅纸要求拉伸强度高，耐撕裂，不分层，柔韧性好，低卷曲，固化后回潮性好。轻型纸要求强度适当，生产过程中不断带，柔韧性好，平整度高，防滑。部分干磨砂纸有防静电处理，80~100克的轻型纸一般需纤维增强。
       目前国内的高档涂附磨具用纸基本依赖于进口，生产产家主要有名仕克， 奥斯龙， Neenah， 波斯坦特种纸业等。国内还没有厂家能生产出与国外产品抗衡的涂附磨具用纸，特别是在湿强和与酚醛或脲醛的粘接强度上与国外产品有较大差距。
涂附磨具用纸基生产的流程如图1所示，在纸基的湿部处理和浸渍过程中均用到丙烯酸乳液。        国内厂家也有用国产牛皮纸为基纸，加上醇酸树脂和溶剂处理用于低端湿磨砂纸的处理，这样处理的纸脆性较大，特别不适用于粗粒度产品。水性丙烯酸乳液和弱溶剂基的配方很好的解决了此问题。
       表1. 列出了路博润丙烯酸产品系列中用于纸基处理的水性丙烯酸产品。产品涵盖超软（玻璃化温度-60°C）的丙烯酸到非常硬的丙烯酸乳液(玻璃化温度69°C)。
       根据不同的应用可简单分为以下几种功能，有些丙烯酸产品在纸基处理中有多种功能。 高弹性: HST V29，V43 和V60 高韧性：Hycar 26945，T91， 26322，26345，26796，26362，26138S 斥水/防水： Hycar 260202，26315，26120， 26138， 26391 高层间结合强度：Hycar 26120， 26345， 2679，26796 抗皱/耐折：Hycar 2679， 26796，26362，26345，26120
       1.2 Jwt柔软布基处理
       软布基处理中多用乳液加少量的酚醛树脂,PVA或填料，根据不同的应用有浸渍加正涂，或两刀正涂。常用的乳液有丙烯酸，丁苯，丁腈胶乳。这三种乳液的主要特点如表2所示：        可以看出，除与酚醛树脂的混溶性外，丙烯酸产品具有最好的性价比。由于丙烯酸产品种类较多，可尝试多种丙烯酸乳液与不同的酚醛树脂混溶，另外用PVA替代酚醛树脂，不仅解决了丙烯酸与酚醛树脂的混溶性问题，处理好的布基还可保持高端产品所需的白色。
       表3比较了丙烯酸乳液和丁苯乳液处理得软布基对酚醛树脂基头胶的粘结强度，实际配比中均加入0.1% 消泡剂，可以看出明显的丙烯酸和丁腈处理布基的剥离强度较高，丁苯处理布基的剥离强度较低。本文中正涂指植砂面涂层，背涂指印刷面涂层。        另外，丙烯酸乳液处理的布基不仅与酚醛树脂，环氧树脂有良好的剥离强度，与脲醛树脂的剥离强度也很高。以丙烯酸树脂处理的布基为基材，脲醛树脂为头胶和复胶的软布基或中软布基产品可完全适用于手撕布，机用抛光软布。同酚醛相比，脲醛树脂不仅原材料便宜，固化温度低，而且完全不需要后固化。这样的产品设计，整体上节省了生产和原材料成本，提高了生产效率。
       选取烧毛退浆后的柔软布样，选用软胶如2679或2671及硬胶如26450或26138通过不同的比例混溶来调节软硬度，布基处理为浸渍和刀涂，涂层固化后，测得对脲醛树脂的剥离强度可达到135N/50mm以上。丙烯酸处理的布基对脲醛的剥离强度能达到机用布的要求，而丁苯胶乳处理的布基对脲醛树脂的粘结强度很低。

       1.3 Xwt 中型布基处理

       中型布是涂附磨具中应用最广的布基产品，主要为纯棉和涤棉布，根据产品应用分有砂带布，百叶碟布和千叶轮布。砂带布又有干磨和湿磨的不同应用。丙烯酸乳液也大量的用于中型布基处理中。如第一代的百叶碟和千叶轮的布处理为动物胶加上丙烯酸乳液纯棉，第二代为PVA+酚醛树脂处理涤棉布，最新的技术为丙烯酸加上酚醛树脂处理纯棉或涤棉；而砂带布的处理一般为酚醛树脂，丙烯酸乳液加填料。
       近年来由于越来越多水磨和油磨产品（如不锈钢拉丝）的需求，加上南方产品防潮要求（砂带吸潮后变软，性能下降）。具有防水功能的丙烯酸乳液在中型布基处理中得到了广泛的应用。
       如前所述，路博润丙烯酸产品中有很多软胶和硬胶产品均具有防水功能。把丙烯酸乳液高温固化后放入热水中，最初的膜都均匀透明，几小时后，防水性好的丙烯酸膜仍保持透明，防水性不好的膜则变得半透明甚至完全吸收后变白。表2 列出了路博润不同产品的防水性能，以及和市面上广泛使用的竞争对手乳液产品的比较。数字5到1 表示从透明、半透明到不透明的变化， 5表示完全透明，4~3表示半透明，4的透明度比3大些，2~1表示不透明，1表示完全变白。
       如表4所示，路博润产品中Hycar 260202，26391 具有优异的防水性能，Hycar 26315，26120，26138 也具有良好的防水性。市面上竞争对手1软胶产品中防水性较好外，两个竞争对手的硬胶产品都不具有好的防水性。

       1.4 Ywt 重型聚酯布基处理

       重型聚酯布砂带主要有打磨金属的锆刚玉产品和打磨木工的碳化硅产品两种应用。前者是重负荷磨削，要求处理好的背基有优良的热尺寸稳定性和高温粘接强度（即热剥离）；后者是中负荷磨削，宽砂带应用，有时最终用户会用水冲去表面堵塞的木屑，重复使用砂带，要求宽砂带有好的常温尺寸稳定性，布基硬挺，植砂均匀，无荷叶边，有一定的耐水洗性。在此我们重点讨论前者，后者的耐水洗性能可参考中型布处理。
       锆刚玉产品在超高压磨削-如打磨尖锐的浇冒口时，表面温度可达几百到1000多度，背基承受较大的热冲击，要求处理的背基与头胶有高的热剥离强度，低延伸率，保持硬挺度同时有一定的回弹性或韧性。因此，在布基处理中一般会加入一定量的丙烯酸乳液。
一般而言，丙烯酸乳液的耐热性不如酚醛树脂，加入丙烯酸乳液会提高酚醛树脂的韧性，但会降低常温和高温剥离强度。但经过大量的筛选实验我们发现丙烯酸和聚氯乙烯共聚的乳液具有良好的热剥离性能。
       路博润用于涂附磨具布基处理的丙烯酸和聚氯乙烯共聚的乳液主要有Vycar460*80和Vycar 460*46 两种,两者均含有羧基。Vycar460*46为软胶，玻璃化温度为7°C，固含量为49%，Vycar 460*80 为硬胶玻璃化温度为82°C，固含量为30%。
       为排除乳液玻璃化温度不同而造成的硬挺度的影响及实验波动，我们选取市售无正涂的进口背基， 不同乳液于酚醛树脂混合后涂于背基植砂面（酚醛树脂和乳液的干重比为9:1），图3测试了的不同乳液的常温和高温剥离强度。由图中可看出正涂添加Vycar 产品处理的布基其高温剥离强度较高，与常温剥离强度相比基本上变化不大，这点与国内市售高端产品的性能相似。
       为确认此结果，我们选取布基和酚醛树脂和不同的乳液在实验室做了聚酯布基处理实验，对比不同乳液对浸渍，背涂和正涂的影响。实验结果进一步确认了Vycar 460*80对布基处理的影响。
       实验中浸渍为和正涂中酚醛树脂和丙烯酸乳液的干重比为9:1。从图中可看出酚醛树脂中加入不同的乳液浸渍聚酯布对其剥离强度有较大的影响，Vycar460*80处理的布基具有高的常温和高温剥离强度，丙烯酸浸渍过的背基用Vycar460*80加酚醛树脂正涂后，其常温和高温剥离强度有10%左右的提高。
       在聚酯布基处理中，背涂的主要作用是提高产品的硬挺度，降低延伸率。但我们发现，背涂的配方对聚酯布的剥离强度也有较大的影响。选用相同配方浸渍过的布基，用相同的树脂和填料，用不同的乳液配比相同粘度的涂层胶，背涂后的背基具有不同的剥离强度。背涂的配方采用酚醛树脂、乳液和填料，其中乳液选用Vycar460*80以及玻璃化温度和Vycar460*80接近的丙烯酸。剥离强度的测试结果如表5 所示。可以得出，背涂乳液的选择对布基的剥离强度有着直接的影响。
       1.5其他衬底处理

       在一些特殊的产品，如网格布产品生产中，为防止最终产品太脆，常用丙烯酸乳液预先处理衬底，烘干后涂头胶，然后再重力和静电双植砂，烘干后涂复胶，固化后收卷。但也有将丙烯酸乳液混在酚醛树脂基的头胶中改性。另外，在无纺布产品有些产品的预涂层及浸渍或喷涂涂层中，也会用丙烯酸乳液，根据产品的软硬度及用途（工业用，家用，民用）选用不同的丙烯酸乳液，路博润的许多丙烯酸乳液都通过了FDA的认证，可方便的用于家用无纺布产品中。

       2.头胶改性

       头胶改性主要是将丙烯酸乳液加入到脲醛和酚醛树脂基的复胶中，使产品更加柔韧，在磨削和抛光过程中能很好的贴附工件，达到较好的表面质量，常用于抛光的纸基产品和软布基产品中。加入量为10% 左右，一般会选用软胶产品，如hycar 2679, 2671, T91等。

       3.超涂层应用

       超涂层有防堵的水性硬脂酸盐基涂层，路博润的丙烯酸产品主要用于此产品的粘接剂，选择合适的丙烯酸乳液是配方设计的关键，不同的丙烯酸乳液有不同的作用效果，磨削的工件不同，所用的硬脂酸盐不同，对应的丙烯酸乳液的选择也应当有所不同。路博润公司可根据客户的需求提供相应的复配产品。
       氟硼酸钾基的超涂层具有很高的填料比例，路博润丙烯酸乳液产品Solthinx A200不仅可有碱溶胀增稠作用，还有很好的防沉降作用。可用于超涂层中的添加剂，也可用于易沉降的冰晶石基复胶体系，浸渍布处理和含有磨料的配方体系中,如无纺布，网格布的浸渍处理配方体系。
       4．其它应用
       在一些后加工产品如搭扣产品，可选用路博润其它规格的丙烯酸乳液，如Carboset 丙烯酸树脂和乳液，Carbotac丙烯酸压敏胶和Carbobond 层压产品等。

       作者简介：于向阳，华东理工大学材料学博士，先后在3M和圣戈班从事涂附磨具研发工作10年，现在路博润特种化工（上海）有限公司从事技术市场开发工作。
       联系电话：13671553990， 邮件：paul.yu@lubrizol.com