摘要：本文從生產(chǎn)規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域分析了涂附磨具的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了原材料和新產(chǎn)品近幾年的進(jìn)步，展望了涂附磨具的發(fā)展趨勢。

　　1. 中國涂附磨具的現(xiàn)狀

　　我國的涂附磨具是在解放后才發(fā)展起來的。1960年，在上海砂輪廠建成了當(dāng)時我國最寬（1000mm）的平跑式干磨砂布生產(chǎn)線。1964年，從民主德國引進(jìn)的懸掛干燥式砂布砂紙生產(chǎn)線在鄭州的中國第二砂輪廠建成。從80年代初至90年代中，中國第二砂輪廠和上海砂輪廠先后從聯(lián)邦德國引進(jìn)了成套涂附磨具生產(chǎn)線，使我國涂附磨具產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。從20世紀(jì)末開始，我國涂附磨具生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，廠家眾多，品種齊全。如今，我國成為世界涂附磨具第一大國。

　　1.1 生產(chǎn)規(guī)模

　　近年來，雖然受到全球金融危機(jī)的影響，但我國涂附磨具仍保持持續(xù)增長（見圖1）。2012年我國涂附磨具的出口保持較高增速，金額達(dá)2.47億美元，增幅10.9%，創(chuàng)歷史新高；進(jìn)口增速趨緩，進(jìn)口額較去年同期增長13.2%，進(jìn)口量增長0.56%，但進(jìn)口額全年保持增長說明所進(jìn)口產(chǎn)品的附加值仍在增長。
 

圖1 我國涂附磨具的持續(xù)增長

圖2 中國涂附磨具的進(jìn)出口總量

       　　表1至表4 為2012年我國各類涂附磨具產(chǎn)品在總產(chǎn)量中所占比例。2012年我國涂附磨具的年產(chǎn)量近4億m2。在品種上，紙頁、頁輪頁盤、布帶所占比例居前三位，分別是52.12%、20.6%和13.44%。

　　中國涂附磨具主要制造商包括：湖北玉立砂帶集團(tuán)股份有限公司、江蘇三菱磨料磨具有限公司、白鴿磨料磨具有限公司、湖北通城縣寶塔砂布廠、淄博四砂泰山砂布砂紙有限公司、佛山市順德區(qū)小太陽砂磨材料有限公司、常州市金牛研磨有限公司等。2012年，生產(chǎn)集中度不斷提高。從制造企業(yè)看，湖北玉立、江蘇三菱、江蘇鋒芒、淄博泰山和常州市金牛的生產(chǎn)量占總產(chǎn)量的55.6%；從制品企業(yè)看，四川固銳、臨沂三超、浙江一達(dá)、上海五子方和安徽兄弟產(chǎn)量共計(jì)2135萬m2，占總產(chǎn)量的84.4%。

　　1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

　　涂附磨具主要應(yīng)用的領(lǐng)域包括：人造板、汽車工業(yè)和鋼鐵行業(yè)。

　　我國人造板產(chǎn)量每年遞增，到2010年占全世界的47.3%（見圖3）。每立方米人造板平均需要砂光的表面約200 m2，按每平方米砂帶可以加工1000 m2人造板計(jì)算，2012年中國需要砂帶2860萬m2。

圖3 世界及我國人造板產(chǎn)量

　　在汽車工業(yè)中，每輛車身約需砂紙40張，按2012年中國汽車產(chǎn)量約需7.7億張，約合5000萬m2。（圖4）
　　　

圖4 我國汽車年產(chǎn)量

       　　在鋼鐵行業(yè)中，鋼板需要涂附磨具砂光其表面，根據(jù)國外統(tǒng)計(jì)每噸鋼鐵需要消耗涂附磨具0.7～1 m2。按照2012年中國粗鋼產(chǎn)量7.16億噸計(jì)算，按照10%的型材計(jì)算需要涂附磨具約5000萬m2。（圖5）
 

圖5 世界及我國鋼鐵產(chǎn)量

　　2. 近年來中國涂附磨具的進(jìn)步

　　2.1 原材料的進(jìn)步

　　涂附磨具的原料包括：磨料、樹脂和基體。

　　2.1.1 磨料的進(jìn)步

　　經(jīng)過磨料磨具標(biāo)準(zhǔn)委員會的不斷努力，磨料的標(biāo)準(zhǔn)化逐步推廣，涂附磨具用磨料的標(biāo)準(zhǔn)的制定促進(jìn)了涂附磨具的發(fā)展。另外，煅燒磨料、涂覆磨料和堆積磨料的應(yīng)用提高了涂附磨具的性能。

　　（1）磨料經(jīng)過特定溫度的高溫煅燒后，存在于磨料中的雜質(zhì)被析出或汽化，使磨料品質(zhì)變的更加純凈、顆粒表面更粗糙，從而大大的提高了磨粒的親水性，而且在煅燒后，使磨料在破碎過程中產(chǎn)生的微裂紋得以彌合，也大大提高了磨料的韌性和強(qiáng)度。
       （2）磨料經(jīng)過鍍覆可提高使用性能，鍍覆的形式包括：金屬鍍覆、陶瓷鍍覆、樹脂鍍覆和偶聯(lián)劑鍍覆。
       （3）鋯剛玉
       （4）堆積磨料從外觀上看是由一系列粗大的磨粒構(gòu)成，而實(shí)際上每個大磨粒都是由很多微細(xì)的氧化鋁或碳化硅磨料組成。磨料顆粒通過高強(qiáng)度粘結(jié)劑牢固地粘貼在基體上，而顆粒上的微細(xì)磨料是隨機(jī)排列的，這樣在整個磨削過程中顆粒就一點(diǎn)一點(diǎn)地磨損，殘砂隨機(jī)脫落，露出嶄新的完整磨料繼續(xù)工作，形成的多層磨料磨削提高了砂帶的使用壽命。這種多層次連續(xù)作業(yè)的磨削方式大大優(yōu)于傳統(tǒng)的靜電植砂和重力植砂方式，將磨料單層分布在基體表面形成統(tǒng)一排列的砂面來達(dá)到磨削的目的。

　　2.1.2 樹脂的進(jìn)步

　　樹脂品種不斷增加，專門化的底膠、復(fù)膠、浸漬液逐漸擴(kuò)大，生產(chǎn)廠家逐漸集中。主要生產(chǎn)廠家包括：濟(jì)南圣泉、廣東太爾和常州東南；其中濟(jì)南圣泉酚醛樹脂產(chǎn)量亞洲第一，全世界前五。另外，脲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇和橡膠乳液都有了廣泛的應(yīng)用。

　　2.1.3 基材的進(jìn)步

　　基材的發(fā)展趨勢為：

　　純棉砂帶基布→滌棉砂帶基布→高強(qiáng)度聚酯砂帶基布→聚酯/尼龍無紡布。
       淀粉漿料→淀粉/樹脂混合漿料+PVA漿料→全樹脂漿料
       基紙

       2.2 裝備與生產(chǎn)線
       2.2.1 基布處理線
       2.2.2 懸掛式砂帶線
       2.2.3 在線監(jiān)測裝置與設(shè)備
       2.2.4 百葉片自動生產(chǎn)線
       綿陽中研磨具有限責(zé)任公司制造的設(shè)備已經(jīng)達(dá)到每分鐘生產(chǎn)4英寸72頁砂頁盤18個。

　　2.3 新產(chǎn)品

　　涂附磨具的產(chǎn)品在市場的推動下不斷更新，例如：人造板專用超寬砂帶，無紡布砂帶和頁輪，鋯剛玉重負(fù)荷砂帶/砂布，堆積磨料砂帶，聚酯薄膜研磨拋光砂帶，金剛石和CBN砂帶。

　　2.3.1 人造板專用超寬砂帶

　　超寬砂帶制造使用專用聚酯布基，采用聚酯布基定型和抗靜電處理技術(shù)、碳化硅磨料整形技術(shù)，解決了砂帶在磨削過程中的易打折、斷帶和靜電吸附問題，滿足了超寬砂帶對緯向強(qiáng)度和硬挺度、人造板砂光對光潔度以及平整度的特殊要求。超寬砂帶具有磨削效率高，耐磨性能好，抗靜電、防堵塞，加工工件光潔度高的特點(diǎn)，適用于超寬人造板的砂光，磨削性能達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平。

　　2.3.2 鋯剛玉重負(fù)荷砂帶/砂布

　　采用布基高強(qiáng)度耐高溫處理技術(shù)、鋯剛玉磨料專門植砂工藝技術(shù)、酚醛樹脂高溫高強(qiáng)耐沖擊改性及膠粘劑工藝配方、防燒傷防堵塞涂層技術(shù)，解決了砂帶變形、粘結(jié)強(qiáng)度低、磨削過程中脫砂快的問題。鋯剛玉重負(fù)荷砂帶/砂布具有磨削鋒利，壽命長，不易燒傷和堵塞，產(chǎn)品性價比高的特點(diǎn)，磨削性能達(dá)到國際知名品牌的產(chǎn)品水平。

　　2.3.3 堆積磨料砂帶

　　堆積磨料砂帶是近幾年出現(xiàn)的一種新型磨削工具，它具有磨削效率高、磨削性能穩(wěn)定，磨削精度好和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此能滿足各種高密度材質(zhì)和金屬、合金的磨削和拋光，是精密研磨的首選工具。堆積磨料砂帶是由很多尺寸精確的微粉，通過制造粘結(jié)在一起形成一個大的適合需要的磨料顆粒，然后通過先進(jìn)的靜電植砂技術(shù)，將磨料均勻地“種植”于特殊處理的基體上而精制而成的一種高強(qiáng)度砂帶，因而能像固結(jié)磨具一樣，在磨削過程中磨鈍的磨料在離心力的作用下不斷地脫落，從而露出新的砂粒，這樣可以穩(wěn)定地工作。堆積磨料砂帶將磨料進(jìn)行了聚合，所以單位面積參加磨削的磨料更多，從而延長了使用壽命。一般堆積磨料砂帶的使用壽命是普通砂帶的１～３倍。砂帶壽命長，這樣可以減少頻繁更換砂帶的次數(shù)和對砂光機(jī)的調(diào)整，節(jié)省了時間，同時也避免造成加工工件質(zhì)量波動，提高加工效率和工件加工質(zhì)量，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、可靠性。

　　2.3.4 聚酯薄膜研磨拋光砂帶

　　深加工的磨料通過特殊的植砂方式，均勻地植于薄膜表面而精制成的一種高檔涂附磨具。由于聚酯薄膜屬于一種非極性材料，表面特別光滑平整，所以對合成膠的要求特別嚴(yán)格。聚酯薄膜砂帶是以高強(qiáng)度的聚酯薄膜為基體，以特殊改性的合成樹脂為粘結(jié)劑。它將涂附磨具工作范圍延伸到精密拋光領(lǐng)域，為微量高精度拋光提供了可能，薄膜基的研磨產(chǎn)品已經(jīng)在各個精密加工行業(yè)獲得了廣泛的認(rèn)可。目前精密研磨已廣泛應(yīng)用于不銹鋼類零件﹑造紙機(jī)械﹑印刷業(yè)﹑銅箔業(yè)﹑汽車業(yè)等相關(guān)工件時進(jìn)行精密拋光。

　　2.3.5 金剛石和CBN砂帶

　　超硬材料比普通磨料要貴得多，但從高性能、高壽命、高性價比考慮，使用超硬材料砂帶才是高效率、高效益和高性價比的工具。金剛石砂帶用于石材、玻璃、陶瓷、單晶硅、多晶硅、合成材料、硬質(zhì)合金、鋁合金等硬脆材料復(fù)雜形面的磨拋加工。CBN砂帶用于各種鐵基合金、鈦合金、不銹鋼、高溫合金、（鎳基和鈷基合金）等硬韌難加工材料及復(fù)雜形面工件的磨拋加工。 

　　2.3.6 砂帶磨削的理論研究

　　大面積板材的精磨拋光
       金屬帶材或線材的連續(xù)拋磨加工
       大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)動機(jī)曲軸等
       工件的外圓表面加工
       汽缸、石油管道、壓力容器
       等工件的內(nèi)圓表面加工
       飛機(jī)發(fā)動機(jī)葉片、汽輪機(jī)葉片等
       復(fù)雜異型工件的拋磨加工

　　3. 發(fā)展趨勢

　　涂附磨具未來的發(fā)展趨勢包括先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和相關(guān)裝備的提升。先進(jìn)技術(shù)包括：高強(qiáng)度重型原紙的開發(fā)和應(yīng)用、高強(qiáng)度全聚酯布及其處理技術(shù)的開發(fā)、低溫快干粘結(jié)劑的開發(fā)和應(yīng)用、無色粘結(jié)劑的開發(fā)和應(yīng)用等；相關(guān)裝備的提升包括：涂附磨具生產(chǎn)線設(shè)備的自動控制、涂層的精密控制（包括射線測厚）、集成測控技術(shù)研究，原布處理裝備的開發(fā)和研究，砂帶轉(zhuǎn)換設(shè)備自動化、數(shù)字化的研究和開發(fā)，超硬材料（人造金剛石和立方氮化硼）涂附磨具專用生產(chǎn)線的開發(fā)和高分子薄膜涂附磨具專用生產(chǎn)線的開發(fā)。

　　3.1 金剛石和CBN砂帶：用于高速、高硬鋼；硬質(zhì)合金；玻璃；熱噴涂合金；工程陶瓷的磨削加工
       3.2 鋯剛玉和陶瓷磨料砂帶：重負(fù)荷磨削加工
       3.3 無紡布砂帶和砂輪：高光潔度、高精度的磨削加工
       3.4 聚酯薄膜砂帶：應(yīng)用于硅片、太陽能板、計(jì)算機(jī)硬盤、發(fā)動機(jī)曲軸軸頸等高光潔度、高精度的磨削加工
       3.5 新型原材料的發(fā)展與應(yīng)用
       3.5.1 高強(qiáng)度重型原紙的開發(fā)和應(yīng)用
       3.5.2 高強(qiáng)度全聚酯布及其處理技術(shù)的開發(fā)
       3.5.3 低溫快干粘結(jié)劑的開發(fā)和應(yīng)用
       3.5.4 無色粘結(jié)劑的開發(fā)和應(yīng)用
       3.5.5 無機(jī)高分子材料的開發(fā)和應(yīng)用
       3.6 涂附磨具的新技術(shù)和新工藝
       3.6.1 低溫快干新工藝的開發(fā)
       3.6.2 原布處理新型工藝的開發(fā)
       3.6.3 涂附磨具生產(chǎn)的綠色環(huán)保化
       3.7 新設(shè)備與生產(chǎn)線的發(fā)展與應(yīng)用
       3.7.1 涂附磨具生產(chǎn)線設(shè)備的自動控制、涂層的精密控制（包括射線測厚）、集成測控技術(shù)研究
       3.7.2 原布處理裝備的開發(fā)和研究
       3.7.3 砂帶轉(zhuǎn)換設(shè)備自動化、數(shù)字化的研究和開發(fā)
       3.7.4 超硬材料（人造金剛石和立方氮化硼）涂附磨具專用生產(chǎn)線的開發(fā)
       3.7.5 高分子薄膜涂附磨具專用生產(chǎn)線的開發(fā)

　　參考文獻(xiàn)

　　1 高丙元. 沉舟側(cè)畔千帆過 病樹前頭萬木春——談涂附磨具制品企業(yè)的發(fā)展態(tài)勢[J]磨料磨具通訊，2012, 9：10～11.
       2鄭超，呂智. 超硬材料涂附磨具發(fā)展現(xiàn)狀[C]第五屆鄭州國際超硬材料及制品研討會論文集，2008：202～208.
       3 鄒文俊. 步步為營涂附磨具行業(yè)發(fā)展攻略[J]機(jī)械工程師，2009, 4：15～18.
       4 安建民，王光祖，劉金昌. 超硬材料涂附磨具[C]高性能防腐蝕涂裝及表面保護(hù)技術(shù)的應(yīng) 用與發(fā)展——第16屆全國表面保護(hù)技術(shù)交流會論文集，2011：56～59.
       

　　作者簡介：鄒文俊 男，1961年1月生，河南工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院院長，教授，博士，碩士生導(dǎo)師。國家磨料磨具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員，涂附磨具分技術(shù)委員會副主任，中國磨料磨具行業(yè)專家委員會副主任。