陶瓷磚倒角加工用金剛石砂輪的試驗研究

周 華,歐春林,黃天柱

(廣東省奔朗新材料股份有限公司，佛山 順德 528313)

1 前言

陶瓷與石材在建筑、裝飾領域有著廣泛的應用，現代建筑對于陶瓷和石材邊角質量有了更高的要求。目前陶瓷與石材加工中所使用的倒角磨具，簡稱倒角輪，主要用于瓷磚在磨邊后的倒角，利于瓷磚在儲運和安裝過程的安全以及安裝使用者的安全。倒角輪按照結合劑來分，可以分為金屬結合劑金剛石倒角輪、樹脂結合劑金剛石倒角輪以及樹脂結合劑碳化硅倒角輪三類[1-2]。

金屬結合金剛石倒角輪，磨削工作層采用金屬粉末、金剛石燒結而成，適用粗磨倒大角，一般用于陶瓷磚拋光前的倒角，保證粗磨邊時不會出現磨磚崩釉面。如果要求不高，部分也可用于拋光后的倒角，但倒角比較粗糙，不夠細膩光滑。

樹脂結合劑金剛石倒角輪，磨削工作層采用樹脂粉、金剛石、增強助劑，熱模壓而成，適用于陶瓷磚的精細倒角，倒角鋒利，平直光滑，連續使用時間較長。

樹脂結合劑碳化硅倒角輪[3]，磨削工作層采用樹脂液、碳化硅、增強填料熱模壓而成，適用于陶瓷磚的普通倒角，不鋒利、倒角較小，稍欠平直光滑，連續使用時間較短。

但就目前來說：由于高檔釉面陶瓷磚需要精細倒角，有更高的質量要求，加之數控智能磨邊倒角機[4]的使用，精密磨削這種加工方式在質量和節省成本方面都對樹脂結合劑金剛石倒角輪的需求會越來越多，而且隨著市場競爭的加劇，對性價比也提出了越來越高的要求。

2 樹脂粉的性價比選用

2.1 實驗原材料和設備

2.1.1 原材料

(1)四種主要熱固性樹脂粉[5-6]性能如表1所示。

表1 四種主要樹脂來源

(1)金剛石磨料和增強助劑：

金剛石，粒度180～400#目；綠碳化硅，粒度180#～400#；金屬粉為Cu粉(-325目)，Al粉(-200目)，其它氧化鋅增強助劑[1-2]。

2.1.2 儀器設備

(1)熱模壓制使用：鄭州金海威科技、樹脂砂輪自動熱壓機RH200J；

(2)二次后固化使用：吳江市華銀烘箱廠、遠紅外鼓風干燥箱；

(3) 產品測試在：科達制造股份、全自動智能磨邊倒角機。

2.2 主要產品圖

(1)樹脂結合劑金剛石倒角輪

圖1 樹脂結合金剛石倒角輪Y3(Φ130)

(2)陶瓷磚倒角加工現場圖

圖2 倒角加工現場圖

(3)倒角加工陶瓷磚

圖3 倒角加工的陶瓷磚圖

2.3 測試結果

采用表1的樹脂粉，以完全相同體積百分比的樹脂粉、同粒度金剛石，同粒度綠碳化硅，相同金屬粉及其它氧化鋅等增強助劑，以對應樹脂粉的熱壓和二次后固化工藝制作倒角輪，生產出來的產品，拿到陶瓷磚智能磨邊倒角機[7]上使用，并測試其使用壽命，其生產成本、使用壽命記錄，結果見表2。

表2 四種主要樹脂結合劑性能

2.4 結果分析

樹脂結合劑對金剛石的把持力，直接影響樹脂金剛石倒角輪磨削使用壽命。由于在高速磨削過程中會大量產生熱量，樹脂結合劑耐溫低的話，最先開始碳化、分解或軟化，從而導致部分金剛石以及結合劑在磨削過程中脫落及磨耗。因此，在相同金剛石及結合助劑的情況下，樹脂粉的耐熱性能是直接影響樹脂金剛石倒角輪磨削使用壽命的一大主要因素。

從圖4分析，盡管D(聚酰亞胺樹脂粉)耐熱性比C(新酚復合樹脂粉)高，但由于本身采購價格高，而C(新酚復合樹脂粉)中新酚復合樹脂粉是新酚樹脂與改性酚醛樹脂按一定比例復合而成的，采購價格低，但使用壽命相差不大，顯然，C(新酚復合樹脂粉)具有更高的產品性價比。

圖4 熱重曲線

3 增強助劑金屬粉性價比選用

采用表1的C(新酚復合樹脂粉)，以完全相同體積百分比的樹脂粉、同粒度金剛石，相同體積金屬粉：銅粉或鋁粉，其它相同助劑，相同的熱壓和二次后固化工藝制作倒角輪，生產出來的產品，拿到陶瓷磚智能磨邊倒角機上使用，并測試其使用壽命，其生產成本、使用壽命記錄，結果見表3。

表3 兩種主要樹脂結合劑性能

從表 3分析，盡管E(銅粉325目)價格比F(鋁粉200目)高，耐磨性能好，但兩者的磨削性價比相近。

4 研發產品實現使用效果

通過樹脂結合劑金剛石倒角輪的深入研究開發，生產出來的高性價比產品，不僅滿足了目前建筑陶瓷對于邊角質量更高的要求：精細倒角、平直光滑，而且產品經濟耐用，連續使用時間長。不僅促進智能磨邊倒角機的大規模推廣使用，減少陶瓷生產線上操作工數量、降低操作工勞動強度，也提高了陶瓷磚的質量，而且產生了良好的經濟效益，2020年增加銷售8萬件，產生了120萬銷售額。

5 結論

本文研發試驗在結合劑方面經歷了從三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂，再到新酚復合樹脂作結合劑的過程，金屬粉選用方面是從耐磨增強材料銅粉到鋁粉的過渡，最終研發生產出了性價比高的樹脂結合劑金剛石倒角砂輪，分析得出以下結論：

(1)從三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂，再到新酚復合樹脂作結合劑，制作了樹脂結合劑金剛石倒角砂輪，對比了生產成本與產品磨削使用壽命，確認新酚復合樹脂粉具有更高的性價比，具有良好的應用前景。

(2)對于同樣的樹脂結合劑配方，采用銅粉和鋁粉作耐磨增強劑進行對比分析，盡管銅粉價格比鋁粉高，耐磨性能好，但兩者的磨削性價比相近。