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石墨布和弹性衬垫对砂光质量的影响
发布时间:2017-05-16 09:30

石墨布和弹性衬垫对砂光质量的影响 
 窦建森 崔守源 (青岛 266700)

摘要:本文主要介绍了人造板行业板面砂光过程,在“压磨板砂架”所必须使用的石墨布和弹性垫对砂光质量的影响,以及如何正确选用方面的注意事项。 
关键词:石墨布 弹性衬垫 人造板 砂带磨削

石墨布和弹性垫(即常用的羊毛毡、发泡橡胶垫等)是人造板砂光过程中所必需使用的两种重要配件,却又很容易被使用者所忽视,为此本文将主要针对在人造板行业“压磨板式砂光”中,石墨布和弹性垫对砂光质量的影响以及如何对其正确选择使用,进行专门阐述。

一,人造板砂光中两种常见的磨削形式 
在人造板砂光中通常是用两种磨削方式,即辊式砂光和压磨板式砂光。

  1. 辊式砂光:砂带是通过砂光辊将其压在工件上进行磨削的(见图一),两者间是在一条很窄的弧形接触带上形成了砂削作用,所以单位面积上的磨削压力高,材料的切除能力也就大,故主要用于粗砂,以实现大磨削量的砂削,为尺寸定厚打下基础;也是压磨板式砂削的前道粗加工工序。

图一,1,砂带  2,驱动辊  3,被砂光工件

2,压磨式砂光:在支撑砂带的两个导向辊之间,沿砂带宽度方向设置有一个长条形压磨板组件,砂削时由压磨板将砂带压在工件上进行磨削,称之为压磨板式砂光(见图二)。这种磨削方式所形成的接触面,宽度约50至100mm,长度等同于工件宽度,所以单位面积上的磨削压力远低于辊式砂光,材料的切除能力小;但另一方面由于是面接触,参加磨削的砂粒数量多,磨削后的工件表面细腻,故主要用于精细砂光,以提高人造板表面的光滑度为主要目的。

图二 1,砂带  2,压磨板  3,发泡橡胶垫  4,驱动辊  5,被砂光工件  6,石墨垫

二、石墨布与弹性衬垫的作用

在压磨板式砂削中,压磨板组件与高速运转的砂带背面接触,并要对砂带施加一个相对稳定的压力,这势必在砂带背面与压磨板表面之间形成了一个动摩擦面,当砂带的运行速度越高,砂削量越大时,摩擦也就越剧烈。如果不在压磨板的接触面上衬垫减摩材料,压磨板不但会对砂带形成类似“刹车”的阻力作用,还会加速砂带的损耗。当在压磨板和砂带背面之间嵌入一层具有良好润滑性的石墨布(见图三)后,就将显著降低摩擦引起的发热现象。石墨布与砂带背面的摩擦系数越小,砂带因压磨板引起的内张力就越小,驱动砂带的动力效率就会越高,摩擦热产生的就越少。砂削中,砂带的温度就低,因此,大大降低了砂带“爆带”事故,提高了砂带的砂削效率,延长了砂带的使用寿命。

图三:石墨布

弹性衬垫(见图四)与石墨布相比,在压磨板砂削中的作用更具有隐蔽性。具有良好弹性的羊毛毡或发泡橡胶垫与石墨布组合使用后,将起到了减震、缓冲和柔性接触的作用,有助于大幅度消除由于砂光机机械震动、砂带接头等因素对砂光质量的影响。目前,国际、国内不同厂家生产的不同用途的砂光机,虽然越来越向专业化和标准化发展,但各砂光机生产厂家在选用弹性衬垫方面各不相同。主要有3-5毫米厚度的羊毛毡、海绵发泡橡胶片材、化纤无纺布以及可充气的橡胶气囊等几种形式。尽管形式不同,对于压磨板弹性衬垫的功能要求却基本是一致的。主要有以下几个方面:

(1)每件衬垫的各点厚度相对误差越小越好; 
(2)衬垫各部分密度越均匀越好; 
(3)在磨削受压过程弹性维持时间越长越好,整体压缩和回弹应均匀; 
(4)要求材质的耐热性和隔热性好。 
面对以上各方面的整体技术要求,目前高端羊毛毡和海绵发泡橡胶垫都还需要进口。

图四:海绵橡胶垫和羊毛毡垫

三、石墨布的国产化 
自砂光机问世以来,压磨板的减摩材料经历了使用浸石蜡的羊毛毡、牛皮、浸石墨的无纺布等。随着技术的不断发展,在上世纪50年代到60年代,美国最先使用了在帆布上涂附石墨的减摩材料。由此石墨布的应用和制造技术逐渐趋于成熟,在美国被命名为“Graphite Coated Canvas”,在德国则被称为“Graphtie Wide Belt”。

但是,由于该产品是几个行业间的边缘产品,应用面窄,使用总量又少,制造厂家更少,所以至今尚无国际标准、国家标准和行业标准,只有企业标准。 
在上世纪80年代末,原生产石墨制品的青岛三山碳素有限公司以当初引进的美国石墨布为样板,完全依靠自己对石墨性能和相关工艺知识的理解,经过无数次探索试验,用手工方式生产出了第一代国产“碳星牌”石墨布。初期生产的石墨布,尽管使用了优质的石墨原料,可是未能解决胶黏剂的不耐温的问题,致使石墨与布基的粘结强度低,使用中很易脱落,严重影响了砂板质量;而且还存在石墨带不允许卷绕,石墨层厚度不均匀等缺点。历经二十多年在工艺技术方面的不断研究和改进,对生产装备又作了全面现代化改造,如今“碳星牌”石墨布已经在产品质量和产品品种等方面,全面达到了国际同类产品的先进水平。目前国内市场占有率已达90%,已基本实现了全面替代进口产品。而且“碳星牌”石墨布还在国际化方面,通过自营出口、代理商出口和与国际知名砂带公司OEM方式合作等渠道,已经销往世界各国,被国际市场普遍认可。

四、石墨布的主要品种 
石墨布的品种是随着砂光机功能细分而发展起来的。笼统的讲,石墨布就是使用胶黏剂将石墨粘结在基布上。 
纯石墨润滑性极佳,但几乎没有机械强度,而石墨布既要具有润滑性又要具有耐磨性,好的石墨布不仅要用好的石墨,而且选用合适的胶黏剂也尤为重要。

人造板行业使用的砂光机,按照功能基本可以分为两大类。 
一是用于砂削胶合板、贴面板和油漆面的轻型单面砂光机。 
二是用于双面砂削刨花板、中、高密度纤维板的重型砂光机。 
两类砂光机对石墨布有不同的功能要求。 
石墨布在国际上通常分为两种: 
一是用纯天然鳞片状石墨制成的标准型石墨布,通称为GC型石墨布。其优点是质地柔软,摩擦系数低,润滑性极佳,特别适用于手压砂光以及以修饰表面为主要目的的轻型砂光机,如果用在重型砂光机上,虽也可以使用,但相比较更容易磨损。 
二是用人造颗粒石墨与天然鳞片石墨为原料,再配以耐热胶黏剂而制成的强力型石墨布,国际上称为HD型石墨布。其特点是摩擦系数较之GC型石墨布稍大,但大幅度提高了石墨布的耐磨性、耐热性和使用寿命,是专为高速、重型砂光机而开发的。 
以上两种石墨布,在很多情况下可以互换使用,但正确选择使用将有利于提高砂光质量,延长砂带和石墨布的使用寿命。 
为方便某些用户使用,在石墨布的背面上还可做成带背胶的石墨布,被称为“不干胶石墨布”。 
五、石墨布、弹性垫的正确使用

俗话说:“上梁不正,下梁歪”。如果使用了厚度凹凸不平、密度不均匀的石墨布和弹性垫,经压磨板砂光出的板材表面肯定也会是凹凸不平的。如果使用了润滑性不好、耐温性差的石墨布和弹性垫,不仅增大了砂带消耗,对砂光质量的影响更为严重。 
根据笔者多年的经验,对选择和使用石墨布和弹性衬垫有如下建议: 
(1)首先要选择质量稳定可靠的石墨布和弹性材料。一台价值几万甚至上百万的砂光机,只有选择质量可靠的石墨布和弹性衬垫才能发挥其砂光机的最佳砂光效果,不然必将得不偿失; 
(2)当砂光板材出现表面质量问题时,特别是板面出现连续的条状缺陷时,应当首先从最直观、最简单的石墨布和弹性衬垫上面着手检查,而很多用户却经常会忽视了这一点,更多的是从砂带和砂光机上找问题,往往是小题大做; 
(3)在砂光过程中应密切注意砂光板材的表面质量,石墨布会因“爆砂带”、砂带出现折皱、更换了背面粘有异物的新砂带或其它意外,造成石墨布局部损坏,从而影响砂光质量,应及时检查更新; 
(4)当石墨布磨损至局部显露基布时,就要及时更换新的石墨布了,更换时要注意检查石墨布是否磨损均匀,当石墨布磨损严重不均匀时,如果不是砂带引起的问题,肯定是因为弹性衬垫的厚度和密度不均匀造成的,必需要更换更高质量的羊毛毡或发泡橡胶垫; 
(5)石墨布的使用寿命与压磨板结构、砂削量和砂带基布(布基、纸基)有着密切关系,当石墨布出现不正常消耗时应检查压磨板的精度及压磨力度;

随着砂光机技术的发展,“史丹利蒙Steinemann”和“意玛斯Imeas”等砂光机制造公司,在压磨板组件上,将石墨布、弹性衬垫粘结在托板上,采用了抽取式减磨组合体,新的石墨布和弹性衬垫组合,更加提高了石墨布、弹性衬垫组合的标准化、质量的可靠性和更换的快捷方便性!(见图五、图六)

图五 1—砂带  2—石墨布  3—弹性衬垫  4—钢片托板  5—压磨板

图六 1—高密度托板(长度1400—3400mm)   2—石墨布  3—发泡橡胶弹性衬垫

石墨布和弹性衬垫,在人造板砂光成本中,可谓是微不足道,但其重要性是不可或缺的。有理由相信,随着新技术新材料的出现,压磨板砂削的新型减磨材料必将会有新的突破。

窦建森:青岛三山碳素有限公司 董事长 高级工程师 工学学士
崔守源:青岛三山碳素有限公司 经理 曾赴德国接受重型砂光机使用培训