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耐水砂纸的实践与认识

关键词 涂附磨具,砂布,砂纸,磨料|2009-02-21 00:00:00|涂附新闻|来源 国际研磨网
摘要   据了解,目前世界上有以德国为代表的欧美较为先进的设备和以韩国为代表的亚洲设备。欧洲设备设计合理,制造精良,根据各种产品的工艺要求采取分段控制的生产方式加工成型,它属于大型生产设...

  据了解,目前世界上有以德国为代表的欧美较为先进的设备和以韩国为代表的亚洲设备。欧洲设备设计合理,制造精良,根据各种产品的工艺要求采取分段控制的生产方式加工成型,它属于大型生产设备,加工精度高,安装条件苛刻,厂房面积大,所需配套设施规模也大,整个工程的投资相对要大一些。在上世纪七八十年代我国“第二砂轮厂”就有引进德国涂附磨具成套技术和设备成功的例子,在二十多年的时间里,引进和仿造欧洲设备和技术的工厂几乎遍及全国。特别是强力砂带的生产,更是为推动我国的经济建设和发展起到了非常重要的作用。
  以亚洲为代表的韩国设备是以制造普通涂附磨具为代表的生产设备,它比较适合中小型工厂的前期投入,它的特点是制造加工容易,安装简单,有好的工艺技术,也能生产出一流的涂附磨具产品来,不过它的制造成本要低得多,制造产品的品种也是有限的,但是,只要熟练的掌握了它的制造技术,产品也是很不错的。我国的天津和广东早在上世纪八十年代就有了成功引进韩国成套设备和技术的例子。二十多年来各地竞相仿造韩国的设备和生产技术,建成了许多工厂。其中,不少工厂在韩国设备和技术的基础上改进和完善了设备和工艺,使它更适合我国工厂的实际情况,特别是生产尽可能的连续化,在很大程度上改善了某些中小型工厂的生产条件和经营状况。
  不管是欧洲的设备还是亚洲的设备都可以制造出耐水砂纸来,不过我以为用于制造页状或卷状的耐水砂纸和干磨砂纸,还是用韩国的设备和工艺比较好,因为它投资比较少,操作也比较容易,特别是用于生产页状砂纸更是简便易行。
  早在上世纪六十年代,我国就有手工生产水砂纸的历史,不过那时的生产状况十分落后,完全是手工操作,根本就谈不上机械化,胶是用刷子刷上去的,砂是手工用罗筛筛上去的。紧接着上海砂轮厂开始用机器生产水砂纸,当时,那条自动化生产线是非常先进的,直到现在国内有些工厂还是在最初的那条生产线的基础上略加改进在生产。这比用手工生产水砂纸不论在产品的质量上和数量上都是一个大的飞跃。
  关于韩国的设备,其特点就是一台机头,一个板式烘干装置和一台复卷机构成,再辅以分条,切断,检验,包装成型。它操作简单,分为几个往复的工序分段完成。首先,将原纸开卷,印刷商标,防水处理(浸油),烘干,收卷定型,时效处理。第二道工序即将定型好的原纸开卷,上头胶,静电植砂,烘干,收卷定型,时效处理。第三道工序是重复第二道工序,将上完砂的半成品开卷,复胶,烘干,收卷定型,时效处理,五天左右即可开卷。第四道工序是将上述产品开卷分条,切成页状或者收成卷状。目前,国内的水砂纸生产设备分为两大类,一类就是生产以醇酸树脂为粘接剂的中低档产品的设备及相关的工艺,他是我国生产水砂纸的传统设备和工艺,生产连续化,即从原纸开卷,商标印刷,纸处理,干燥,头胶,静电植砂,干燥,复胶,干燥,分条,裁切,到成品检验包装一次成型。这种生产方式操作简单,效率高,以五幅宽的原纸(1170mm)生产为例,每班8小时可生产页状水砂纸150,000张(折合面积为9,660m2)左右。有些工厂班产甚至可以达到200,000张,甚至更多。这在很大程度上提高了生产效率,降低了生产成本,单位产品的固定费用也大幅下降,提高了市场占有率,增强了产品的竞争能力,如果技术和管理得当,效益是相当可观的。由于它生产条件比较简单,这种产品目前市场上已趋于饱和,激烈的价格竞争带来了行业整体的效益下滑。招致一些小厂用低劣的原材料不惜以牺牲产品的质量为代价,以维持工厂暂时的生存,这给行业带来一些负面的影响。
  另一种设备是生产以环氧树脂为粘接剂,以碳化硅(SiC)和棕刚玉(Al2O3)为原材料的高档耐水砂纸和白干磨砂纸,它以韩国的设备和工艺配方为主,以分段生产为特点,近十几年来也得到了迅猛的发展,它采取三到四次往复生产的方式,基本引用了韩国的改进配方生产制造出档次较高的耐水砂纸和硬脂酸锌涂层干磨砂纸。目前,国内几家规模较大的工厂以较优质的产品占据了国内的大部分市场,外贸市场也相当红火。值得一提的是,在引进韩国技术和设备的同时,国内的一些工厂根据韩国工艺设备比较简单的特点,在国内现有条件的基础上对设备进行改造,根据自身的特点和工艺原理也生产出了很好的产品。
  还有一种干磨砂纸,即是我们所说的超涂层砂纸,它不属于耐水系列。普通涂层砂纸是在以上两种砂纸的基础上加敷一层硬脂酸锌。高档干磨砂纸多是用含15%—30%的不同色彩的乳胶纸作基体,头胶用环氧作粘接剂,经静电植砂,再用酚醛胶复胶后固化成型,时效处理后柔曲,继而涂敷一层硬脂酸锌湿水后收卷定型,分切。总之,这几种产品之间有的材料可以根据不同的产品相互更换,但必须以产品质量为前提。
  下面就关键设备制造和在操作中的几个问题提出来和大家共同探讨。
  产品的干燥和固化:
  任何设备的设计都是为完成产品的工艺服务的。“热工”是一门专业性很强的学科,在制造施工以前应根据工厂的条件进行详细的计算,包括供热,隔热,吸热,保温,区间温度,湿度,地区差异,夏冬季节等因素。也可以根据实际情况请教有经验的师傅代为设计布局。需要说明的是供热热源也很重要,有热风炉直接送热风的,有用导热油炉的(有烧柴油的,也有烧煤的)通过热交换器供热的,还有用蒸汽通过热交换器供热的,有自然散温的,也有热风循环的。总之供热的方式可以根据客观条件选择。产品在通过干燥室的过程中,只要是便于操作和维修,干燥室的容积尽可能的不要做得太大,这样可以有效地节约能源,用最小的供热获得最大的效率。保温也非常重要,最好的方案是采用彩钢瓦和岩棉板复合的板材保温或隔层,既美观保温效果又好。在工艺路线方面韩国引进的形式是桥式平板牵引烘房,它是一个60m长,有传动托杆运动的烘房,两头温度低中间温度高的高效烘房,烘房内最高温度局部可达180℃以上,半成品通过该烘房后胶液也就固化了。而国内的设备大多采取悬挂式,挂杆距在300mm左右,每杆之间大约可悬挂3—6m的半成品,这样砂纸在干燥室停留的时间可以长一些,值得一提的是,没有热风循环的干燥室产品的悬挂高度不宜太长,因为烘房内上下温差太大,影响产品干燥的均衡。另外,悬挂的挂杆有活杆,也有固定杆,这两种方式各有所长。不过,这几年各地生产也根据情况对设备进行了改造和调整,平板烘房的工艺路线只做原纸的防水处理和硬脂酸锌涂层的生产,而头胶和复胶采用的是用悬挂烘房的设备一次生产成型。更有的老厂是在原有设备的基础上加以改造,将原纸开卷到收卷定型一次完成以满足工艺和温度的需要,这样生产出的产品质量也很好。
  关于机头和胶辊:
  机头包括:商标,纸处理,头较,复胶(二次复胶)收卷等。这几台单机机头看似简单,其实,设计,加工,安装不认真都会出现一些想不到的麻烦。要考虑到设备和操作工人的协调和统一,尽可能的方便工人操作和清洗。橡胶滚筒则是设备中的关键,首先,它需要耐油、耐酸碱,最好是用氟橡胶,它是橡胶中耐油最好的一种,但是价格比较贵,目前国内使用的多是聚胺脂胶辊,它耐油性能好,价格也比较便宜,该滚筒要求加工精度高,特别是胶辊的外圆和轴承必须同心,不同心度允差应达到1丝左右,表面的磨削可用车床车头反转的方式来加工,这样便于排屑,最好做一台小型砂带机配合磨削加工。
  关于静电植砂:
  首先,静电发生器的类型业内人士都非常重视,国内的发生器由原来的直流高压静电发生器几乎都过渡到交流低频静电发生器。的确,交流低频率对植砂有好处,特别是80-180粒度的磨料效果比较明显,频率在3Hz左右时我们可以听到磨粒上飞击打基体表面的声音,这就好像我们种田插秧一样,磨粒借助静电场的动力用力插进粘接剂里,而且借助静电的特性磨粒尖端朝上整齐的排列,这就从理论上解决了磨具的寿命和磨削能力的问题。不过韩国的静电装置目前还是以直流的居多,它配合静电的机械让磨粒在进入静电场时产生一个离心力,在抛甩的过程中通过静电场把磨粒整齐的排列在胶面上,当然也可以用上下极板的方式来实施上砂。这里需要说明的是在实际操作过程中,上下极板的间距多为50-55mm,电压一般在17-42KV之间,频率在2-8Hz之间。另外上下极板由于面积比较大,加工比较麻烦,有的单位没有加工平面就安装到设备上,因此,发现上砂不匀和砂面上出现厚薄不均的厚砂宽条,而且电场极易近距离放电,即尖端放电。因此,边胶擦过的极板或传送带突出的胶砂结层容易尖端放电,这个问题应该引起重视。个别单位由此引起火灾也是很痛心的事,所以上下极板必须要有一定的强度,经过平面机械加工使之达到一定的精度再安装使用。其次,静电植砂的工艺流程也是很有讲究的,欧美国家的流程多是电容式平板极板,有两块或多块极板组成,这样极板是可调整的,根据工艺要求,增加或减少极板的面积以达到最佳植砂目的,韩国的设备是先把磨粒翻转起来调整一定的速度,让磨粒在进入电场那一瞬间产生离心力达到静电植砂的目的,这种方法较简单,不用回砂装置,占地也比较少,生产的产品质量也不错。关于植砂密度既是一个工艺问题也是一个技术问题,严格地讲除韩国的工艺文件中有明确的植砂密度指标外各个企业都有自己的控制方法,但是,实际操作起来是会有一定的误差,这就要求技术人员和操作工人在实际生产过程中积累经验,加以总结,以很好地控制植砂密度,控制成本以减少原材料波动对产品质量的影响。关于余砂极化的问题,我国的南北差距很大,由于南北地理位置不一样,湿度也不一样,特别是在北方空气比较干燥,大气湿度小,磨料在反复使用的过程中容易极化,造成反复使用过的磨料对电场没有反应,这是北方工厂常遇到的一个问题,这个问题欧美国家有明确的工艺文件,规定静电植砂的操作环境必须达到规定的温度和湿度,即相对的恒温恒湿,这在国内的中小型工厂没有得到很好的控制,但是,在实际生产的操作过程中,采取了尽量少用或不用回收的磨料,上一班的回收磨料放到下一班用,所以在静电植砂的成套设备中,尽可能不采用提升装置。通过控制植砂用量以达到合理的下砂和植砂,以控制最少的余砂量,提高工作效率,来解决磨料的极化问题。另外,尽可能的创造一个相对恒温恒湿的工作环境,也是一个很有效的办法,可以用大型加湿器,也可以用施放锅炉蒸汽的办法来解决局部的湿度。这些办法虽然土一些,但是可以很有效的解决磨料极化的问题。
  关于原材料:
  关于磨料,专家和学者已经发表了很多专业理论和见解,国家也颁布了关于磨料的标准,应该非常正规,但是,磨料的生产厂家太多,从材料进场到成品磨料的销售竞争都非常激烈,因此,质量的参差不齐是必然的,这就要求工厂要以把握磨料进厂关来保证耐水砂纸产成品的品质,如果不按正常的工艺生产,严格把关,这种磨料用于制造涂附磨具不但最终的产品质量没有保证,而且在制造过程中麻烦不断,因此,不能为了降低成本随意选用质次价廉的磨料,用价值工程的原理来讲,磨料在整个涂附磨具中占的比例是很小的,但是它起的作用是关键的。
  关于粘接剂的几项具体指标,除了正规工厂按正规标准生产出合格的粘接剂以外,工厂还要检测几项与工厂生产密切相关的指标,以控制涂附磨具产品生产的正常运行。
  涂附磨具的粘接剂种类很多,水砂纸所用的有:醇酸树脂,环氧树脂,酚醛,脲醛等和其它一些新材料,这些材料将根据产品及档次的需要选择。在生产和加工砂纸的过程中,需要按要求将固体含量和粘度控制恰当。固体含量高粘度不一定高,反之固体含量低粘度也不一定低。有些单位对粘度指标很重视,认为高粘度可以多加溶剂稀释,以降低成本,其实,溶剂是要挥发掉的,也就是说作为粘接剂的主体就很少了,这对产品的质量是很不利的。我们在实际生产过程中,不但要求有一定的固体含量还要求它有合适的粘度,这在我们制造产品的过程中要求对胶液的流平性是有好处的,对质量也是有保证的。
  关于固化,在化工原料中固化剂的使用是非常重要的,适量增减能适时控制好产品在制造过程中的节奏,掌握生产的速度,避免胶液过早在胶盘中固化,特别是环氧树脂固化速度快,有序的生产和严格的配方是保证生产过程和产品高质量的关键。醇酸清漆在生产过程中已经添加了催干剂,以保证产品在制造过程中的干燥固化,但由于各厂的生产条件不同干燥固化的情况也不一样,工厂为了加快固化干燥,添加了催干剂鈷,錳等干料,以缩短烘房内的干燥时间,但过多的添加催干剂会使清漆老化,甚至龟裂剥离,所以各个产品都应该在严格配方的基础上掌握好固化时间,生产才能顺利进行。
  关于砂纸原纸,作为涂附磨具基体的砂纸原纸是制造生产过程中的关键,所有的涂附磨具基体都是产品制造过程中最重要的原材料,没有好的基体就不可能生产出好的产品来。和其它原材料一样,正规的大型造纸工厂生产的专用砂纸原纸质量是基本上有保证的,但是,工厂还需对几项指标进行验证,以确保生产的正常运行,保证产品的质量。
  当然,原纸也和其它材料一样,都有非常正规的标准和检测手段。由于供纸的渠道众多,因此,市场竞争也非常激烈,由此引起的质量差异是难免的。目前,国内用于制造耐水砂纸所使用的砂纸原纸有进口的和国产的两大类,其中,进口的有法国,芬兰,德国,美国,韩国等国的原纸他们的原纸质量比较好,特别是纸浆均匀,表面平整,生产起来十分顺手,唯独价位偏高,用这类原纸生产的砂纸国际上很受欢迎,随着经济的发展国内的需求也在增加。这几年,由于白干磨砂纸国内市场的猛增,导致乳胶纸进口量增长,真希望国内也能生产出好的乳胶纸来。国内原纸供应厂家这几年发展也很快,其中比较有代表性的有“天津第三人民造纸厂”,还有江西,湖南,湖北,福建等多家专供砂纸原纸的工厂,除普通砂纸全用国产纸外,高档产品使用国产原纸生产的比例也非常大。不足的是国产乳胶纸与进口乳胶纸比,相差甚远。
  在实际生产过程中为保证产品质量,除要求原纸均匀,平整外,整个生产过程的顺利与否也是关系到质量,产量和成本的关键,因此工厂对纸张的拉力,特别是两边的均衡拉力要有保证。当然,纸厂的生产很重要,但是,我们对原纸的紧度,含水量,都要严格控制,以降低纸张的脆性,提高原纸的拉力,保证在生产过程中不断纸。不能一味只求便宜,而忽视了生产过程。另外,纸张的紧度对产品的脆性影响很大,紧度太大就是我们上述的纸自身的脆性,太小则在防水处理的过程中吸入大量的纸处理剂,烘干后也会发脆,所以,紧度和含水量是不可忽视的两项指标,它直接关系到我们的生产能否顺利的进行。
  以上只是笔者在耐水砂纸的设备制造和生产操作过程中的认识和体会,谈不上经验,仅供参考。   
 

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