專利名稱:超級(jí)膠體磨用磨石-聚合物復(fù)合材料及其制造方法
本發(fā)明涉及一種超級(jí)膠體磨用磨磨石-聚合物復(fù)合材料及其制造方法。
作為未利用過的資源的一種利用，把雞、豬和牲畜的骨頭、更多的魚的廢物等等作為舌感無味的糊狀食物供應(yīng)到市場(chǎng)上;豆子和糧食的細(xì)粉碎和其它工業(yè)原料的超細(xì)粉碎已經(jīng)成為要開發(fā)的重要問題。
現(xiàn)在，在市場(chǎng)上可得到各種各樣的粉碎機(jī)，其中之一的超級(jí)膠體磨(液化碾磨機(jī))優(yōu)先為工業(yè)所使用。
作為它們的一個(gè)例子，就Masscolloider(商業(yè)名稱)進(jìn)行描述，該機(jī)可以說是一個(gè)超級(jí)膠體磨的代表。該磨由上下兩個(gè)砂輪組成，在兩個(gè)砂輪之間的間隙可以自由地調(diào)節(jié)。上砂輪被固定，在它和高速轉(zhuǎn)動(dòng)的下砂輪之間產(chǎn)生強(qiáng)的離心力，沖擊碾磨和剪切力?？克鼈兊木C合作用完成超細(xì)粉化。因此作為使用的磨石材料，需要適當(dāng)?shù)挠捕群晚g性。
作為一個(gè)例子，用上述的Masscolloider磨來說明普通的陶瓷砂輪(磨石)的性能。借助于在軸端部的葉輪和高速轉(zhuǎn)動(dòng)的下砂輪產(chǎn)生的沖擊和離心力，投入漏斗的原料首先進(jìn)入上下兩砂輪之間的空隙，在該處原料受到強(qiáng)的剪切力、壓力和由此引起的碾磨力。結(jié)果，原料逐漸地被超細(xì)粉碎，隨后出料。
這里，超級(jí)膠體磨的壽命取決于陶瓷砂輪。它的最大缺點(diǎn)是砂輪容易發(fā)生損壞(破壞)，如果在運(yùn)轉(zhuǎn)中，因?yàn)槟Σ翢岬牟痪鶆蚍植紝?dǎo)致熱膨脹，并由此熱膨脹使砂輪變形，則可能發(fā)生事故，砂輪的損壞與這種事故有關(guān)。為什么普通的砂輪需要適當(dāng)?shù)捻g性，其道理就在于此。
在使用高硬度的材料或干燥材料作為粉碎的原料的情況下，砂輪的摩擦熱變得特別高，從而易于引起損壞(破壞)。如果擴(kuò)大砂輪之間的周隙來避免損壞，則細(xì)粉碎就變?yōu)椴豢赡堋榱私鉀Q上述問題，許多年來試過多種改善的方法，但是這些努力沒有成功。
如果砂輪的損壞(破壞)不象上述那樣由于摩擦熱而產(chǎn)生，則可能完全改變粉碎的一般方法，并且生產(chǎn)能力會(huì)在很大程度上得到改善。例如，直到現(xiàn)在，為了抑制在砂輪上摩擦熱的產(chǎn)生，轉(zhuǎn)數(shù)已經(jīng)降低。由此，生產(chǎn)下降是不可避免的。此外，按照上述的理由，陶瓷砂輪的制造廠家不生產(chǎn)高速的大尺寸的砂輪，但是，如果不擔(dān)心損壞(破壞)，他們會(huì)生產(chǎn)大尺寸的陶瓷砂輪供給超級(jí)膠體磨的制造廠。結(jié)果是，如果直徑增大，例如增大50%，產(chǎn)量會(huì)提高約2.5倍。最要緊的是在操作中能保證安全。
下面給出具體的實(shí)施例詳細(xì)地描述它的優(yōu)點(diǎn)。陶瓷磨石由三要素組成顆粒、粘合劑和連接的孔隙。如果蛋白質(zhì)粘附到三大要素之一的孔隙位置，則由有害的細(xì)菌引起的腐爛將從這些位置發(fā)生。所以，在使用時(shí)，需要用金屬刷等很好地清洗和去除粘附物。但是沒有辦法清洗粘附在內(nèi)部孔隙的物質(zhì)。此外，因?yàn)檫@些孔隙部分的分布是不均勻的，所以由摩擦熱引起膨脹破裂。如果能人為地用具體目標(biāo)性質(zhì)的物質(zhì)填充這些連接的孔隙，則使用氮化硼型顆粒比作為制造磨石原料的剛玉型(Al2O3)顆粒和碳化硅型(SiC)顆粒可能更為優(yōu)越。
如果使用氮化硼型顆粒制造磨石，并且使用這種磨石制造超級(jí)膠體磨，則碾磨高硬度的物質(zhì);粉碎干燥的材料和超細(xì)粉碎也成為可能，并且對(duì)粉碎工業(yè)和超級(jí)膠體磨的貢獻(xiàn)是驚人的。
圖1是一個(gè)普通陶瓷磨石的示意剖面圖。圖2是本發(fā)明的陶瓷磨石(聚合物復(fù)合材料)的一個(gè)示意剖面圖。圖3和圖4是表明的聚合物復(fù)合材料的陶瓷磨石，作為靜砂輪和動(dòng)砂輪裝配到超級(jí)膠體磨上的位置示意圖。
本發(fā)明為超級(jí)膠體磨提供磨石-聚合物復(fù)合材料，其特征在于，在超級(jí)膠體磨的多孔陶瓷磨石的內(nèi)孔隙內(nèi)，使熱塑性和熱固性的聚合物從孔隙的壁面長(zhǎng)大并填充所說的磨石孔隙總體積的30%到60%，從而使得超級(jí)膠體磨的磨石中的70到40%的孔隙留下，它的體積分?jǐn)?shù)Vp在0.09到0.21范圍內(nèi)。并且超級(jí)膠體磨用磨石-聚合物復(fù)合材料的制造方法的特征在于，把熱塑型和熱固型塑料(合成樹脂)的單體或低聚物在減壓或加壓下，強(qiáng)行注入超級(jí)膠體磨的多孔陶瓷磨石的內(nèi)孔隙內(nèi)，利用熱能使浸漬的單體在原處縮聚后，進(jìn)行表面整修。
如上述，本發(fā)明的要點(diǎn)是找到了超級(jí)膠體磨的磨石-聚合物復(fù)合材料和它的制造方法，其中，在陶瓷磨石的結(jié)構(gòu)體中存在的連接孔隙中，使一定量的熱塑性聚合物從孔隙的壁石朝著孔隙的中心部分固定和填充。
關(guān)于使聚合物填充在固態(tài)材料的孔隙中的復(fù)合材料的制造技術(shù)，在從1978年9月起連續(xù)5個(gè)月在《塑料時(shí)代》上已詳細(xì)發(fā)表。但是制造有聚合物的陶瓷磨石復(fù)合材料的技術(shù)沒有提到。因?yàn)榫酆衔锾畛涮沾赡ナ恼麄€(gè)連接孔隙中使沖擊強(qiáng)度降低，所以在哪個(gè)位置和使多少聚合物在這些孔隙中形成都是要點(diǎn)。
換句話說，如圖1的示意剖面圖所示，普通的陶瓷磨石的剖面有一個(gè)多孔的結(jié)構(gòu)，在這里，連接的孔隙(2)位于顆粒(1)之間，當(dāng)水澆到磨石表面時(shí)，水立刻滲入。在本發(fā)明中，如圖2所示，使熱塑性塑料的原料單體沿著孔隙壁面浸漬入連接的孔隙(2)中，該浸漬的單體在原處聚合，并且使熱塑性聚合物(3)長(zhǎng)大并填充，以便制造超級(jí)膠體磨用的預(yù)期的磨石-聚合物復(fù)合材料。
〔作用〕下面，用具體的實(shí)施例來說明。由NO.46、NO.80、NO.120(硬度T)的陶瓷化Al2O3顆粒制造的靜輪和動(dòng)輪中的孔隙比示于表1。
以表1中所示的孔隙作為100，在磨石表層和內(nèi)部的孔隙容積分別為約40到60%和約30到40%填充聚合物，從而使得填充物的量，作為一個(gè)整磨石來源，從表面層向著內(nèi)層減少。
雖然具體方法在后面敘述，但由試驗(yàn)結(jié)果來看，在浸漬乙烯樹脂單體以后，通過除氣過程明顯地得到聚合物的梯度分布。
說明本發(fā)明的制造工藝方法，見附圖5所示的方框圖。
根據(jù)上面的流程圖來說明制造方法。首先，按適用于超級(jí)膠體磨的形狀將磨石粗加工，稱重后，把它放到浸漬槽中，然后用真空泵抽空。為了除去磨石孔隙中存在的空氣，在減壓下進(jìn)行一定量的抽吸，之后把預(yù)先配制的浸漬劑，例如，乙烯樹脂型單體通過管子從貯存槽導(dǎo)入浸漬槽中。把處理溶液注入，直到磨石被完全浸沒，此后松開真空抽吸管的旋塞。這時(shí)，液面受大氣壓力的推動(dòng)，使處理溶液擠進(jìn)磨石的孔隙內(nèi)。
當(dāng)使液面恢復(fù)到常壓后，把真空抽吸管用螺旋管連到N2氣并上，并施加壓力到浸漬槽中的液面上。當(dāng)達(dá)到20公斤/厘米2的計(jì)示壓力時(shí)，關(guān)上N2氣并的出口，使其在這一狀態(tài)下保持幾個(gè)小時(shí)。
經(jīng)過一定的時(shí)間后，浸漬槽的內(nèi)部恢復(fù)到正常的壓力，完全排出槽中的處理溶液。此后，把真空抽吸的口再連到真空泵上，使在減壓下進(jìn)行抽吸。通過減壓條件和當(dāng)時(shí)的時(shí)間來調(diào)節(jié)處理溶液在磨石中的分布，從而處理溶液富集在表面層，向著內(nèi)層逐漸減少。
當(dāng)重新回到正常壓力之后，把磨石從浸漬槽中取出并用玻璃紙包好。
將浸透乙烯基單體用玻璃紙包好的磨石放入預(yù)先在60-70℃下加熱的熱空氣循環(huán)聚合槽中。聚合反應(yīng)在這前后的4小時(shí)開始發(fā)生，磨石內(nèi)部溫度愈來愈高。當(dāng)上升到連接160℃后，內(nèi)部溫度逐漸下降到聚合槽內(nèi)的溫度。
在此狀態(tài)下完成聚合后，從聚合槽中取出磨石并稱重，根據(jù)浸漬處理液時(shí)的重量和聚合完成時(shí)的重量，處理液的轉(zhuǎn)變率和聚合物的形成率可以被確定。揭去玻璃紙，磨石進(jìn)入精整工序。
精整要用鉆石修整器。整平要在表面上潑水并且外圍要用金屬帶捆緊，把精整過的產(chǎn)品裝到Masscolloider上制成超級(jí)膠體磨。裝磨石時(shí)，從頂部和底部各減少幾個(gè)毫米的寬度是很重要的。
這里是一個(gè)具體的例子。復(fù)合磨石的部分?jǐn)?shù)據(jù)由下列體積分?jǐn)?shù)表示。此例用的是使甲基異丁烯酸(MMA)浸漬。由Clenorton公司制造的49號(hào)磨石(定子和轉(zhuǎn)子)，然后將其聚合。
＊VM磨石的實(shí)質(zhì)部分，VP填入磨石空隙的聚合物，Vv復(fù)合磨石保留的孔隙。
注意最好是根據(jù)物質(zhì)的組成元素的體積分?jǐn)?shù)來評(píng)價(jià)物質(zhì)的特性。
當(dāng)處理液浸漬磨石時(shí)，通常乙烯基類型的單體和偏乙烯基類型的單體可以單獨(dú)使用也可以結(jié)合起來用。但若旨在提高抗熱性時(shí)，使用聚碳酸酯、聚酰亞胺等的單體或低聚體。作為聚合引發(fā)劑，可以用各種商品，但最好是用苯甲基過氧化物(BPO)或偶氮二異丁腈(AIBN)并加入量要少于單體重量的1%。
〔實(shí)施例〕例1Clenorton公司制造的46號(hào)陶瓷磨石(顆粒Al2O3)(體積1652立方厘半，重量減壓3900克，比重2.36，真比重4.99)用厚壁橡皮管連接真空泵，從浸漬水槽一側(cè)的口在減壓下抽真空。通過抽大約一小時(shí)真空，壓力減小到10毫米水銀柱高。在此狀態(tài)下再持續(xù)抽一小時(shí)真空之后關(guān)閉旋塞。另一方面，在一個(gè)槽內(nèi)將50克的AIBM加到5公斤的MMA中，溶液，配制好后將MMA引入浸漬槽中。由于浸漬內(nèi)是真空的，所以MMA通過管子強(qiáng)有力地流入槽內(nèi)。在MMA溶液全部流入槽內(nèi)后，打開旋塞使浸漬槽恢復(fù)常壓。把用來減壓的真空抽嘴與氮?dú)馄肯噙B，當(dāng)所用旋塞關(guān)閉后，氮?dú)獗灰氩蹆?nèi)對(duì)液面施加壓力。當(dāng)浸漬槽的壓力閥指在25公斤/平方厘米處時(shí)，旋塞保持關(guān)閉狀態(tài)大約3小時(shí)。之后，打開旋塞使浸漬槽恢復(fù)常壓并將MMA處理液全部從槽內(nèi)引出。再次關(guān)閉所有的旋塞，再度在減壓下抽真空。
當(dāng)槽內(nèi)壓力回到大約100毫米水銀柱高后，繼續(xù)抽真空約30分鐘。這時(shí)，關(guān)閉旋塞使其保持10分鐘。然后，打開所有的旋塞。從泡漬槽中取出磨石并稱重。其重量為4625克，所以浸入的MMA的量約為725克。
把MMA浸漬的磨石用玻璃包三層，放在事先加熱到75℃的熱氣循環(huán)聚合槽中。經(jīng)大約3小時(shí)后，熱逐漸產(chǎn)生出來，在內(nèi)部中心溫度達(dá)到近180℃之后，使聚合溫度逐漸降低并與聚合槽的溫度平衡。從磨石放入聚合槽直到聚合完成要用大約5小時(shí)。打開包裹的玻璃紙，取出帶聚合物的復(fù)合磨石。經(jīng)稱重，重量為4480克。在725克作為單體被浸漬的MMA中，有580克轉(zhuǎn)接為聚合物，其轉(zhuǎn)變率為80%。
580克MMA聚合物相當(dāng)于總重的13%。根據(jù)計(jì)算，由計(jì)算真比重得到的孔隙，平均有19.2%被填充。然而，用光學(xué)顯微鏡觀察截面證實(shí)，聚合物富集在表面層，并向內(nèi)部逐漸減少。
經(jīng)計(jì)算，剩余的孔隙為80.8%。為精整復(fù)合磨石，要使用金鋼石修整器，在表面潑冷水，進(jìn)行整平。產(chǎn)品外圍要用金屬帶捆緊。
把產(chǎn)品裝到Masscolloider上，并經(jīng)過超級(jí)膠體磨的試驗(yàn)，得到了良好的結(jié)果。
例2將Clenorton公司所生產(chǎn)的46號(hào)陶瓷磨石(顆粒Al2O3)(體積1749立方厘米，重量4130克，比重2.36，真比重4.92)放入浸漬槽，用和例1相同的方式進(jìn)行浸漬，使用MMA和苯乙烯(St)混合比率為1的混合物，加入1.5%的BPO，以此作為處理液。浸漬后的重量為5142.5克，有1012.5克處理液浸入磨石。
聚合以后的重量是4940克，它相當(dāng)于聚合物重810克。經(jīng)過聚合，轉(zhuǎn)變率約為80%。810克聚合物相當(dāng)于總重的16%。從真比重的計(jì)算確定平均填充了61.4%的孔隙。然而用光學(xué)顯微鏡觀察截面的表面，填充的聚合物富集的表面層，越向內(nèi)層填充量越少。觀察結(jié)果說明了這樣一個(gè)明顯的事實(shí)，聚合物從孔隙壁表面生長(zhǎng)，而中心部位成為孔隙。根據(jù)計(jì)算，未被聚合物填充的剩余孔隙為38.6%。用與例1相同的方法進(jìn)行精整。
〔發(fā)明效果〕常規(guī)陶瓷磨石的使用范圍1.幾乎所有都是用于整平和拋光的。
2.部分用于濕磨，但被指出有下列缺點(diǎn)如在帶有有機(jī)物質(zhì)的表面有凹面阻塞，以及類似的問題。
發(fā)明的復(fù)合磨石的使用范圍1.當(dāng)然可以用于整平和拋光。
2.可用在食品工業(yè)、化學(xué)工業(yè)和制藥工業(yè)中進(jìn)行無菌衛(wèi)生研磨;
3.可以進(jìn)行干磨;
4.可以對(duì)彈性物質(zhì)和木質(zhì)和纖維素材料進(jìn)行細(xì)磨。
下列示出一個(gè)木質(zhì)材料的例子。木質(zhì)材料從來就是很難磨細(xì)的。但用復(fù)合磨石，收率大于80%的木質(zhì)材料可以磨成小于10微米的顆粒。從X光衍射分析的結(jié)果可以明顯地看到一個(gè)值得注意的特性在普通的研磨過程中，木質(zhì)材料的結(jié)晶區(qū)會(huì)被破壞成為非晶質(zhì);反之在使用復(fù)合磨石時(shí)，可使顆粒細(xì)小而晶體不被破壞。
除上所述，當(dāng)使用裝有復(fù)合磨石的超級(jí)膠體磨時(shí)，操作時(shí)不必?fù)?dān)心磨石破損。整個(gè)超精磨過程可以在重壓下進(jìn)行，因此不必再進(jìn)行毫微米級(jí)的粉末篩選，結(jié)果提高了生產(chǎn)率。
這些同原來的磨石相比的優(yōu)點(diǎn)可以從下面得到的進(jìn)一步的證實(shí)。對(duì)于用陶瓷磨石做為厚材料的復(fù)合磨石，耐磨性和耐用性的改進(jìn)最突出。還因?yàn)榫酆衔镉兄诰Я５谋３趾头€(wěn)定，并且其粘結(jié)程度也可達(dá)到最優(yōu)。
把傳統(tǒng)產(chǎn)品和發(fā)明產(chǎn)品比較，總結(jié)如下表發(fā)明的磨石和傳統(tǒng)陶瓷磨石的耐久性比較試驗(yàn)
使用裝了帶MMA聚合物的復(fù)合磨石的Masscolloider進(jìn)行研磨試驗(yàn)的方法和結(jié)果如下如圖3和圖4所示，本發(fā)明的磨石-磨合物復(fù)合材料用于定子和轉(zhuǎn)子磨石。旋轉(zhuǎn)磨石可以通過調(diào)整手柄的金屬配件上下自由滑動(dòng)，并通過調(diào)節(jié)間隙，來使所研磨的原材料生產(chǎn)出粒度適合需要的產(chǎn)品，粒度極穩(wěn)定而不需要篩選過程的超細(xì)顆?？砷L(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)以獲得最佳效果。
權(quán)利要求
1.一種用于超級(jí)膠體磨的磨石-聚合物復(fù)合材料，其特征在于，在超級(jí)膠體磨的多孔陶瓷磨石孔隙內(nèi)部，使熱塑性及熱固性聚合物從孔隙壁表面生長(zhǎng)并填充磨石孔隙總體積的30%到60%，所以，用于超級(jí)膠體磨的磨石內(nèi)部保留70%到40%的孔隙。因而體積分?jǐn)?shù)VP在0.09到0.21范圍內(nèi)。
2.一種用于超級(jí)膠體磨的磨石-聚合物復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，熱塑型和熱固型塑料(合成樹脂)的單體或低體在減壓或外加壓力條件下強(qiáng)制注入用于超級(jí)膠體磨的多孔陶瓷磨石的孔隙內(nèi)部，并且當(dāng)浸漬的單體利用熱能在原地聚縮后，進(jìn)行表面精磨。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2，用于超級(jí)膠體的磨的磨石-聚合物復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，產(chǎn)品的周圍要用金屬帶包裹。
4.用于超級(jí)膠體磨的磨石-聚合物復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，安裝磨石時(shí)，磨石從頂部和底部各減少幾個(gè)毫米的寬度。
專利摘要
一種超級(jí)膠體磨用磨石-聚合物復(fù)合材料，其特征在于，在超級(jí)膠體磨用多孔的陶瓷磨石的內(nèi)部孔隙中，使熱塑性和熱固性的聚合物從孔隙的壁石，在所說的磨石中的孔隙總體積的30到60％范圍之內(nèi)長(zhǎng)大并填充，使得超級(jí)膠體磨用磨石的孔隙的70到40％留下，它的體積分?jǐn)?shù)Vp在0.09到0.21范圍之內(nèi)。
文檔編號(hào)B24D3/00GK85106817SQ85106817
公開日1986年7月23日 申請(qǐng)日期1985年9月11日
發(fā)明者增田恒男 申請(qǐng)人:增田恒男導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan