由于結合劑中的樹脂結合劑在溫度作用下處于熔融態,流動性好,易于充滿模腔各部位,因此熱壓壓力不高,一般在30—60MPa。應當指出,由于成型壓力的一部分消耗于模壁的摩擦阻力,一部分消耗于從成型料中溢出的水蒸氣和揮發物,定壓成型法難以保證合適的壓力,因而磨具達不到固定不變的密度,故生產中多采用定模成型法,即固定成型料的單重,由模具本身尺寸控制磨具厚度,施加的壓力以使模具壓到位為準。酚醛樹脂一般為185±5℃;聚酰亞胺樹脂為235±5℃。溫度過高,反應速度太快,易造成成型挫折、基體與結合劑粘結差,有時甚至使磨具產生裂紋。溫度太低,壓制時間延長、生產效率低。
1、硬化原理
⑴酚醛樹脂硬化過程
第一階段是熱塑性樹脂與烏洛托品發生反應,生成含二亞甲基氨基橋的中間產物:—CH2—NH—CH2—;第二階段是這些產物繼續與樹脂分子反應,生成龐大的網狀結構的熱固性樹脂,并分解出氨。硬化過程中,烏洛托品不僅與熱塑性酚醛作用,而且與游離酚作用生成熱固性樹脂。此過程不要求任何催化劑,加熱到一定溫度即可進行。
熱塑性酚醛樹脂+(CH2)6N4―→熱固性樹脂 + 氨 13C6H5OH+(CH2)6N4 ―→熱固性樹脂 + 8NH3
⑵聚酰亞胺的硬化過程
它是一個不加硬化劑的聚合過程,其聚合過程亦分兩步。第一步是聚酰亞胺預聚物在低溫下熔化。第二步是將預聚物在較高溫度下環化成不熔性聚酰亞胺。
2、硬化工藝
硬化方法
樹脂結合劑磨具有兩種硬化方法,一次硬化法和二次硬化法。磨具在熱壓機上加熱硬化30—40分鐘即成為成品稱為一次硬化法。它適用于小的、薄的及異形砂輪。為得到硬化完全的產品,一些大規模的、厚度大的砂輪雖在熱壓機上進行了初步硬化,但仍需在電烘箱內進行二次補充硬化,方法這種稱為二次硬化。
3、硬化規程
a.最高硬化溫度
酚醛樹脂結合劑磨具的最高硬化溫度在180—190℃范圍為佳。低于170℃,硬化不完全,化學穩定性差;高于200℃,將損害磨具的機械性能,使磨具強度、硬度及耐水性下降。聚酰亞胺樹脂結合劑金剛石磨具的硬化,需要在高溫下生成環化聚酰亞胺鏈,以增加分子剛度,變為不熔塑料。故其硬化溫度較高,可達230℃,溫度太低,環化反應不易進行,制品強度低。
b.升溫速度
升溫速度與結合劑種類、在熱壓機上的硬化時間、磨具形狀、粒度等諸因素有關。
①熱塑性酚醛樹脂的聚合溫度為100℃,而聚酰亞胺預聚溫度更高,前者可在100℃前自由升溫、后者是180℃前自由升溫。前者在140℃后與硬化劑有固化反應,后者為180℃后預聚合、故均應慢速升溫。
②在熱壓機上硬化時間較長的磨具,揮發物已基本排出,可快速升溫;反之,二次硬化應慢速升溫。
③磨具開頭復雜、粒度細的應采取慢速升溫;反之則可快速升溫。
c.保溫時間
保溫時間與最高硬化溫度有關。硬化溫度高、時間可短;反之則長。酚醛樹脂磨具在180℃保溫2—3小時即可,聚酰亞胺樹脂磨具一般需在230℃保溫4—5小時。