目前，我國人造板主要由膠合板、纖維板、刨花板等產(chǎn)品構(gòu)成，其中纖維板（硬質(zhì)纖維板、中高密度纖維板）要占到各種人造板總量的６０％以上。
人造板后續(xù)工序加工中，砂光處理是人造板制造過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。在人造板發(fā)展的早期，各種人造板原材料非常便宜，所以大部分加工工廠均不回收砂光粉，而是簡單丟棄或者堆放到一起。隨著人造板工業(yè)的迅速發(fā)展，對原材料的需求量大幅增加。為了降低生產(chǎn)成本，人造板加工行業(yè)嘗試對加工過程中產(chǎn)生的砂光粉進(jìn)行利用，這將直接降低原材料的消耗１０％～２０％。但是砂光粉中包含的砂粒對道定厚砂帶的破壞很難消除，這也成了砂光粉回收利用的一道難以跨越的門檻。脫砂、糊帶現(xiàn)象也對砂帶使用壽命造成了嚴(yán)重的影響。
從中高密度板砂光要求入手，對不同磨料在中高密度板砂光中的磨削效果進(jìn)行分析，研究了磨料種類及比例、植砂密度對砂帶磨削性能的影響并分析了砂帶的磨削過程。
１ 中高密度板砂光特點及要求
人造板砂光分為定厚砂光和精砂。目前，普遍采用的砂帶是碳化硅聚酯布砂帶。一般板材在砂光過程中需要砂除１０％～２０％的板材厚度，在砂光過程中會產(chǎn)生大量的砂光粉。另外，由于粗磨的壓力很大，所以在磨削過程中容易產(chǎn)生糊帶、燒壞砂帶等現(xiàn)象。由于砂光粉中包含有砂光過程中脫落的磨粒，重新混入使用容易造成砂帶表面局部脫砂，從而產(chǎn)生砂光缺陷：線狀突起砂痕。目前，常規(guī)選擇的碳化硅砂帶，不僅壽命較短，而且也容易產(chǎn)生砂光缺陷。所以，有必要對中高密度板定厚砂光的砂帶進(jìn)行重新的選擇和設(shè)計。
２ 產(chǎn)品設(shè)計
目前，市場上比較流行和常用的定厚砂光砂帶是聚酯布碳化硅砂帶。為了解決在磨削（含有砂光回收粉）中高密度板中碳化硅磨料整體脫落的缺陷，我們選擇韌性高、切削力強(qiáng)的鋯剛玉磨料制作定厚砂光砂帶，進(jìn)行磨削效果的對比實驗。
２．１ 磨料選擇
對比實驗中，分別采用粒度為Ｐ３６的鋯剛玉和碳化硅磨料，其要求與技術(shù)指標(biāo)如下：
（１）磨料要求
磨料是涂附磨具的三大要素之一，是涂附磨具不可缺少的“牙齒”，是砂帶具有切削、研磨、拋光功能的主要因素。磨料本身要有一定的強(qiáng)度、硬度、韌性、理化穩(wěn)定性、親水性、自銳性等基本要求。
磨料的化學(xué)成分是決定磨料質(zhì)量的基本因素：一款產(chǎn)品選擇市場上通用的碳化硅磨料，產(chǎn)品存在脆性大，韌性差等缺點，完全采用碳化硅磨料已經(jīng)難以適應(yīng)含有較多砂光粉的ＨＤＦ板的粗磨要求；另外一款產(chǎn)品選擇鋯剛玉磨料。我們采用鋯剛玉磨料進(jìn)行粗砂，是因為鋯剛玉磨料韌性好，非常鋒利。鋯剛玉磨料分為兩種：一種是氧化鋯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為２５％的鋯剛玉；另一種是氧化鋯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為４０％的鋯剛玉。作為涂附磨具用磨料，一般選擇后者。經(jīng)過特殊工藝冶煉加工，它具有很高的韌性和自銳性，磨料經(jīng)過靜電涂附處理，可提高靜電植砂效果。
（２）磨料的化學(xué)成分
碳化硅磨料的化學(xué)組成（符合行標(biāo)ＧＢ／Ｔ２４８０–２００８［１］）如表１。
| 磨料種類 |
化學(xué)成分 |
堆積密度ｇ／ｍ３ |
球磨韌性 |
||
| ＳｉＣ | Ｆ·Ｃ | Ｆｅ２Ｏ３ | |||
| ＣＰ３６ | ９９．０％ | ０．１％ | ０．２５％ | 1.5 | ３６％ |
| 磨料種類 | 化學(xué)成分 | 堆積密度ｇ／ｍ３ | 球磨韌性 | ||||
| Ａｌ２Ｏ３ | ＺｒＯ２ | ＴｉＯ２ | ＳｉＯ２ | Ｆｅ２Ｏ３ | |||
| ＺＰ３６ | ５５ | 42.5 | 1.7 | 0.5 | 0.3 | ２．０５ | 72 |
（３）粒度組成
碳化硅與鋯剛玉Ｐ３６粒度組成符合ＧＢ／Ｔ９２５８．２–２００８《涂附磨具用磨料粒度分析第２部分：粗磨粒Ｐ１２－Ｐ２２０粒度組成的測定》標(biāo)準(zhǔn)。
２．２ 布基
選擇重型聚酯布基，以保證進(jìn)行定厚砂光時產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性。
２．３ 黏結(jié)劑
由于中高密度板定厚砂光壓力較大，所以選擇重負(fù)荷專用酚醛樹脂作為黏結(jié)劑。
２．４ 產(chǎn)品制造工藝流程
布基開卷→印商標(biāo)→涂底膠→重力植砂→靜電植砂→預(yù)干燥→涂復(fù)膠→主干燥→收卷→固化→停放→揉曲、增濕→停放→分卷檢驗。
２．５ 植砂密度選擇
涂附磨具植砂密度分為密植砂和疏植砂。密植砂是指覆蓋７０％～１００％，覆蓋４０％～７０％是疏植砂。涂附磨具植砂密度是單位面積上所含磨粒的重量，其單位是ｇ／ｍ２。當(dāng)涂附磨具的表面完全被磨料覆蓋時，密度為１００％。
疏植砂產(chǎn)品主要用于磨削木材制品和一些軟金屬材料制品。采用疏植砂時，磨粒之間的間隙較大，排屑性良好，砂帶表面不易堵塞，磨粒始終能保持鋒利狀態(tài)，從而明顯提高了砂帶的磨削使用壽命。
中高密度板的主要材質(zhì)是木粉，另外有脲醛樹脂。針對中高密度板的材質(zhì)特點，選擇疏植砂７０％的植砂密度，既防止砂帶磨削過程中堵塞燒傷，也延長了產(chǎn)品的使用壽命。
２．６ 其他制造參數(shù)設(shè)計
兩種磨料的涂附磨具大卷制造其他參數(shù)，參照我公司Ｙ布產(chǎn)品的正常工藝，比如，干燥室低溫干燥，熱收卷，固化爐短時間固化，９０°揉曲等工藝進(jìn)行同等生產(chǎn)。
３ 產(chǎn)品對比測試與分析
３．１ 實驗室測試對比
兩種磨料砂帶大卷制造完成后，利用公司現(xiàn)有的砂盤磨削試驗機(jī)，對碳化硅砂帶和鋯剛玉砂帶進(jìn)行了磨削對比測試。
（１）實驗設(shè)備
采用ＪＳ５３－Ｃ型砂布砂紙耐磨性能試驗機(jī)（鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司生產(chǎn)）進(jìn)行檢測。
（２）實驗條件與測試結(jié)果對比
涂附磨具磨削性能實驗條件如表３，２種砂帶磨削結(jié)果數(shù)據(jù)對比如表４。
| 試樣 | 磨削 壓力 Ｎ |
磨削時間 | 磨削軌跡 ｍｍ |
實驗大氣 條件 |
|||
| 材質(zhì) | 直徑 ｍｍ |
硬度 ＨＲＢ |
Ｐ３６～Ｐ８０ | Ｐ１００～Ｐ１２０ | |||
| ４５＃ 鋼 | 10 | 50-60 | 20 | ６０ｍｉｎ ×８次 |
１０ｍｉｎ ×６次 |
２５±０．５ | 溫度 ２５℃±２℃ 相對濕度 ４０％～７０％ |
| 樣品類型 | 磨削量／ｇ | 脫砂量／ｇ | 磨削比 |
| 碳化硅砂帶Ｐ３６ | １２５．1 | １．２ | １０４．３ |
| 鋯剛玉砂帶Ｐ３６ | ２７６．５ | １．1 | ２５１．４ |
從上述磨削數(shù)據(jù)可以看出：鋯剛玉砂帶的磨削量是碳化硅砂帶的２倍多；磨削比是碳化硅砂帶的２．４倍。
３．２ 中纖板廠家測試對比
（１）實驗情況
在山東濟(jì)寧某中纖板加工廠進(jìn)行實驗。砂帶樣品規(guī)格尺寸：１?。常担埃恚?times;２?。福埃埃恚?。該密度板的生產(chǎn)線共計有８個砂架，進(jìn)板速度：２５ｍ／ｍｉｎ，毛板規(guī)格：２５ｍｍ×１?。担埃埃恚?times;２?。担埃埃恚?。在保證板面質(zhì)量的前提下，控制磨削時的電流，具體砂帶搭配以及電流控制如表５。
| 密度板種類 | 組砂帶 | 第二組砂帶 | 第三組砂帶 | 第四組砂帶 |
| 中高密度板 （７８０ｇ） |
Ｐ３６／Ｐ３６ | Ｐ８０／Ｐ８０ | Ｐ１２０／Ｐ１２０ | Ｐ１８０／Ｐ１８０ |
| 高密度板 （８５０ｇ） |
Ｐ３６／Ｐ３６ | Ｐ８０／Ｐ８０ | Ｐ１００／Ｐ１００ | Ｐ１８０／Ｐ１８０ |
| 電流／Ａ | ≤１００ | ≤１００ | ≤9０ | ≤5０ |
（２）實驗數(shù)據(jù)與分析
經(jīng)過跟蹤測試，共計進(jìn)行３組對比實驗，具體實驗數(shù)據(jù)如表６。
| 型號 | 聚酯布碳化硅Ｐ３６砂帶 | 聚酯布鋯剛玉Ｐ３６砂帶 | ||||
| 砂帶組別 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 |
| 砂光數(shù)量／張 | １６?。罚担?/td> | １８?。罚埃?/td> | 19 300 | ６９?。福埃?/td> | ７２?。担埃?/td> | ７８?。矗担?/td> |
| 板材表面質(zhì)量 | 漏砂現(xiàn)象較多，突起較多 | 基本無漏砂現(xiàn)象 | ||||
從以上數(shù)據(jù)可以看出：鋯剛玉砂帶在進(jìn)行中高密度板定厚砂光過程中，不僅板材表面質(zhì)量有較大提高，而且砂帶的壽命得到大幅提升，比碳化硅砂帶提高２００％～４００％左右。
４ 結(jié)論
（１）鋯剛玉磨料替代碳化硅磨料制造的砂帶，應(yīng)用在中高密度板定厚砂光的粗磨加工中，可以提高使用壽命約２００％～４００％。
（２）鋯剛玉韌性好、抗沖擊性強(qiáng)，替代碳化硅作為中高密度板定厚砂光粗磨磨料，不易產(chǎn)生漏砂（整顆脫落），可以改善中高密度板砂光質(zhì)量，提高砂光粉利用率。
（３）鋯剛玉磨料價格較高，在不降低砂帶砂光壽命的基礎(chǔ)上，可以從混入其他性價比較高的磨料入手，降低生產(chǎn)成本，增加鋯剛玉砂帶的綜合性價比，提高鋯剛玉砂帶的推廣范圍。
目前，我國人造板主要由膠合板、纖維板、刨花板等產(chǎn)品構(gòu)成，其中纖維板（硬質(zhì)纖維板、中高密度纖維板）要占到各種人造板總量的６０％以上。
人造板后續(xù)工序加工中，砂光處理是人造板制造過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。在人造板發(fā)展的早期，各種人造板原材料非常便宜，所以大部分加工工廠均不回收砂光粉，而是簡單丟棄或者堆放到一起。隨著人造板工業(yè)的迅速發(fā)展，對原材料的需求量大幅增加。為了降低生產(chǎn)成本，人造板加工行業(yè)嘗試對加工過程中產(chǎn)生的砂光粉進(jìn)行利用，這將直接降低原材料的消耗１０％～２０％。但是砂光粉中包含的砂粒對第一道定厚砂帶的破壞很難消除，這也成了砂光粉回收利用的一道難以跨越的門檻。脫砂、糊帶現(xiàn)象也對砂帶使用壽命造成了嚴(yán)重的影響。
從中高密度板砂光要求入手，對不同磨料在中高密度板砂光中的磨削效果進(jìn)行分析，研究了磨料種類及比例、植砂密度對砂帶磨削性能的影響并分析了砂帶的磨削過程。
１ 中高密度板砂光特點及要求
人造板砂光分為定厚砂光和精砂。目前，普遍采用的砂帶是碳化硅聚酯布砂帶。一般板材在砂光過程中需要砂除１０％～２０％的板材厚度，在砂光過程中會產(chǎn)生大量的砂光粉。另外，由于粗磨的壓力很大，所以在磨削過程中容易產(chǎn)生糊帶、燒壞砂帶等現(xiàn)象。由于砂光粉中包含有砂光過程中脫落的磨粒，重新混入使用容易造成砂帶表面局部脫砂，從而產(chǎn)生砂光缺陷：線狀突起砂痕。目前，常規(guī)選擇的碳化硅砂帶，不僅壽命較短，而且也容易產(chǎn)生砂光缺陷。所以，有必要對中高密度板定厚砂光的砂帶進(jìn)行重新的選擇和設(shè)計。
２ 產(chǎn)品設(shè)計
目前，市場上比較流行和常用的定厚砂光砂帶是聚酯布碳化硅砂帶。為了解決在磨削（含有砂光回收粉）中高密度板中碳化硅磨料整體脫落的缺陷，我們選擇韌性高、切削力強(qiáng)的鋯剛玉磨料制作定厚砂光砂帶，進(jìn)行磨削效果的對比實驗。
２．１ 磨料選擇
對比實驗中，分別采用粒度為Ｐ３６的鋯剛玉和碳化硅磨料，其要求與技術(shù)指標(biāo)如下：
（１）磨料要求
磨料是涂附磨具的三大要素之一，是涂附磨具不可缺少的“牙齒”，是砂帶具有切削、研磨、拋光功能的主要因素。磨料本身要有一定的強(qiáng)度、硬度、韌性、理化穩(wěn)定性、親水性、自銳性等基本要求。
磨料的化學(xué)成分是決定磨料質(zhì)量的基本因素：一款產(chǎn)品選擇市場上通用的碳化硅磨料，產(chǎn)品存在脆性大，韌性差等缺點，完全采用碳化硅磨料已經(jīng)難以適應(yīng)含有較多砂光粉的ＨＤＦ板的粗磨要求；另外一款產(chǎn)品選擇鋯剛玉磨料。我們采用鋯剛玉磨料進(jìn)行粗砂，是因為鋯剛玉磨料韌性好，非常鋒利。鋯剛玉磨料分為兩種：一種是氧化鋯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為２５％的鋯剛玉；另一種是氧化鋯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為４０％的鋯剛玉。作為涂附磨具用磨料，一般選擇后者。經(jīng)過特殊工藝冶煉加工，它具有很高的韌性和自銳性，磨料經(jīng)過靜電涂附處理，可提高靜電植砂效果。
（２）磨料的化學(xué)成分
碳化硅磨料的化學(xué)組成（符合行標(biāo)ＧＢ／Ｔ２４８０–２００８［１］）如表１。
| 磨料種類 |
化學(xué)成分 |
堆積密度ｇ／ｍ３ |
球磨韌性 |
||
| ＳｉＣ | Ｆ·Ｃ | Ｆｅ２Ｏ３ | |||
| ＣＰ３６ | ９９．０％ | ０．１％ | ０．２５％ | 1.5 | ３６％ |
| 磨料種類 | 化學(xué)成分 | 堆積密度ｇ／ｍ３ | 球磨韌性 | ||||
| Ａｌ２Ｏ３ | ＺｒＯ２ | ＴｉＯ２ | ＳｉＯ２ | Ｆｅ２Ｏ３ | |||
| ＺＰ３６ | ５５ | 42.5 | 1.7 | 0.5 | 0.3 | ２．０５ | 72 |
（３）粒度組成
碳化硅與鋯剛玉Ｐ３６粒度組成符合ＧＢ／Ｔ９２５８．２–２００８《涂附磨具用磨料粒度分析第２部分：粗磨粒Ｐ１２－Ｐ２２０粒度組成的測定》標(biāo)準(zhǔn)。
２．２ 布基
選擇重型聚酯布基，以保證進(jìn)行定厚砂光時產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性。
２．３ 黏結(jié)劑
由于中高密度板定厚砂光壓力較大，所以選擇重負(fù)荷專用酚醛樹脂作為黏結(jié)劑。
２．４ 產(chǎn)品制造工藝流程
布基開卷→印商標(biāo)→涂底膠→重力植砂→靜電植砂→預(yù)干燥→涂復(fù)膠→主干燥→收卷→固化→停放→揉曲、增濕→停放→分卷檢驗。
２．５ 植砂密度選擇
涂附磨具植砂密度分為密植砂和疏植砂。密植砂是指覆蓋７０％～１００％，覆蓋４０％～７０％是疏植砂。涂附磨具植砂密度是單位面積上所含磨粒的重量，其單位是ｇ／ｍ２。當(dāng)涂附磨具的表面完全被磨料覆蓋時，密度為１００％。
疏植砂產(chǎn)品主要用于磨削木材制品和一些軟金屬材料制品。采用疏植砂時，磨粒之間的間隙較大，排屑性良好，砂帶表面不易堵塞，磨粒始終能保持鋒利狀態(tài)，從而明顯提高了砂帶的磨削使用壽命。
中高密度板的主要材質(zhì)是木粉，另外有脲醛樹脂。針對中高密度板的材質(zhì)特點，選擇疏植砂７０％的植砂密度，既防止砂帶磨削過程中堵塞燒傷，也延長了產(chǎn)品的使用壽命。
２．６ 其他制造參數(shù)設(shè)計
兩種磨料的涂附磨具大卷制造其他參數(shù)，參照我公司Ｙ布產(chǎn)品的正常工藝，比如，干燥室低溫干燥，熱收卷，固化爐短時間固化，９０°揉曲等工藝進(jìn)行同等生產(chǎn)。
３ 產(chǎn)品對比測試與分析
３．１ 實驗室測試對比
兩種磨料砂帶大卷制造完成后，利用公司現(xiàn)有的砂盤磨削試驗機(jī)，對碳化硅砂帶和鋯剛玉砂帶進(jìn)行了磨削對比測試。
（１）實驗設(shè)備
采用ＪＳ５３－Ｃ型砂布砂紙耐磨性能試驗機(jī)（鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司生產(chǎn)）進(jìn)行檢測。
（２）實驗條件與測試結(jié)果對比
涂附磨具磨削性能實驗條件如表３，２種砂帶磨削結(jié)果數(shù)據(jù)對比如表４。
| 試樣 | 磨削 壓力 Ｎ |
磨削時間 | 磨削軌跡 ｍｍ |
實驗大氣 條件 |
|||
| 材質(zhì) | 直徑 ｍｍ |
硬度 ＨＲＢ |
Ｐ３６～Ｐ８０ | Ｐ１００～Ｐ１２０ | |||
| ４５＃ 鋼 | 10 | 50-60 | 20 | ６０ｍｉｎ ×８次 |
１０ｍｉｎ ×６次 |
２５±０．５ | 溫度 ２５℃±２℃ 相對濕度 ４０％～７０％ |
| 樣品類型 | 磨削量／ｇ | 脫砂量／ｇ | 磨削比 |
| 碳化硅砂帶Ｐ３６ | １２５．1 | １．２ | １０４．３ |
| 鋯剛玉砂帶Ｐ３６ | ２７６．５ | １．1 | ２５１．４ |
從上述磨削數(shù)據(jù)可以看出：鋯剛玉砂帶的磨削量是碳化硅砂帶的２倍多；磨削比是碳化硅砂帶的２．４倍。
３．２ 中纖板廠家測試對比
（１）實驗情況
在山東濟(jì)寧某中纖板加工廠進(jìn)行實驗。砂帶樣品規(guī)格尺寸：１?。常担埃恚?times;２?。福埃埃恚?。該密度板的生產(chǎn)線共計有８個砂架，進(jìn)板速度：２５ｍ／ｍｉｎ，毛板規(guī)格：２５ｍｍ×１ ５００ｍｍ×２?。担埃埃恚?。在保證板面質(zhì)量的前提下，控制磨削時的電流，具體砂帶搭配以及電流控制如表５。
| 密度板種類 | 第一組砂帶 | 第二組砂帶 | 第三組砂帶 | 第四組砂帶 |
| 中高密度板 （７８０ｇ） |
Ｐ３６／Ｐ３６ | Ｐ８０／Ｐ８０ | Ｐ１２０／Ｐ１２０ | Ｐ１８０／Ｐ１８０ |
| 高密度板 （８５０ｇ） |
Ｐ３６／Ｐ３６ | Ｐ８０／Ｐ８０ | Ｐ１００／Ｐ１００ | Ｐ１８０／Ｐ１８０ |
| 電流／Ａ | ≤１００ | ≤１００ | ≤9０ | ≤5０ |
（２）實驗數(shù)據(jù)與分析
經(jīng)過跟蹤測試，共計進(jìn)行３組對比實驗，具體實驗數(shù)據(jù)如表６。
| 型號 | 聚酯布碳化硅Ｐ３６砂帶 | 聚酯布鋯剛玉Ｐ３６砂帶 | ||||
| 砂帶組別 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 |
| 砂光數(shù)量／張 | １６?。罚担?/td> | １８?。罚埃?/td> | 19 300 | ６９?。福埃?/td> | ７２ ５００ | ７８?。矗担?/td> |
| 板材表面質(zhì)量 | 漏砂現(xiàn)象較多，突起較多 | 基本無漏砂現(xiàn)象 | ||||
從以上數(shù)據(jù)可以看出：鋯剛玉砂帶在進(jìn)行中高密度板定厚砂光過程中，不僅板材表面質(zhì)量有較大提高，而且砂帶的壽命得到大幅提升，比碳化硅砂帶提高２００％～４００％左右。
４ 結(jié)論
（１）鋯剛玉磨料替代碳化硅磨料制造的砂帶，應(yīng)用在中高密度板定厚砂光的粗磨加工中，可以提高使用壽命約２００％～４００％。
（２）鋯剛玉韌性好、抗沖擊性強(qiáng)，替代碳化硅作為中高密度板定厚砂光粗磨磨料，不易產(chǎn)生漏砂（整顆脫落），可以改善中高密度板砂光質(zhì)量，提高砂光粉利用率。
（３）鋯剛玉磨料價格較高，在不降低砂帶砂光壽命的基礎(chǔ)上，可以從混入其他性價比較高的磨料入手，降低生產(chǎn)成本，增加鋯剛玉砂帶的綜合性價比，提高鋯剛玉砂帶的推廣范圍。
