Связка абразивного инструмента

 

Изобретение относится к производству абразивного инструмента. Целью изобретения является повышение технологичности массы и стойкости инструмента на каучуковых связках за счет предотвращения прилипания рабочего слоя к пресс-формам, что даст возможность изготавливать инструмент сложного профиля с прерывистым рабочим слоем, а также улучшения адгезии пленки на абразивном зерне к фенольному связуюш.ему в связке . Преимущества достигаются путем увеличения содержания стеарата кальция (5,5-9,5 мае.ч. на 100 ч. каучука ) в связке следующего состава, мае.ч. на 100 мае.ч. каучука: бутадиеннитрильный каучук 100; фенольное связующее с гексаметилентетрамином 10-20 поливиннлхлорид 40-60 дибутилфталат 15-30 окись цинка 4-20j окись магния 3-12j 2,2-дибензтиазолдисульфид (альтакс) 1,5-3; сера 1,5-40; стеарат кальция 5,5- 9,5.4 табл. (Л СА СлЭ О) Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 B 24 D 3/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3946573/3 1-08 (22) 01.07.85 (46) 30,05,87. Бюл. У 20 . (71) Институт сверхтвердых материалов АН УССР и Киевское научнопроизводственное объединение "Маяк" (72) Э.С.Рабинович, Г.Г.Покладий, В.Н.Бычихин, Л.Ф.Макарова, Ю.А.Яковчук и В.И.Олофинский (53) 621.922.079(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 8 12550, кл . В 24 D 3/22, 1979. (54) СВЯЗКА АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА (57) Изобретение относится к производству абразивного инструмента.

Целью изобретения является повышение технологичности массы и стойкости инструмента на каучуковых связ„„SU,» 1313677 А 1 ках за счет предотвращения прилипания рабочего слоя к пресс-формам, что даст возможность изготавливать инструмент сложного профиля с прерывистым рабочим слоем, а также улучшения адгезии пленки на абразивном зерне к фенольному связуюшему в связке, Преимущества достигаются путем увеличения содержания стеарата кальция (5,5-9,5 мас.ч ° на 100 ч. каучука) в связке следующего состава, мас.ч. на 100 мас.ч, каучука: бутадиеннитрильный каучук 100; фенольное связующее с гексаметилентетрамином 10-20; поливинйлхлорид 40-60; дибутилфталат 15-30, окись цинка

4-20; окись магния 3-12; 2,2-дибензтиазолдисульфид (альтакс) 1,5-3; сера 1,5-40; стеарат кальция 5,59 5 4 табл.

1 13

Изобретение относится к шлифовальному и полировальному абразивному, например, алмазному инструменту.

Цель изобретения — повышение стойкости инструмента и технологичности связки на каучуковой основе путем предотвращения липкости инструмента к стальным вулканиэационным прессформам при одновременном сохранении высокой адгезии каучуковой связки к алмазным и абразивным шлифпорошкам, покрытым (аппретированным) перед смешением со связкой фенолформальдегидной смолой и отвердителем гексаметилентетрамином (ГМТА), повышающими удержание алмазов и абразивов в связке и устранение засаливания инструмента.

Связка имеет следующий состав, мас.ч:

Синтетический бутадиеннитрильный каучук 100

Фенолформальдегидная смола с отвердителем щелочного типа, например ГИТА 10-20

Поливинилхлоридная смола 40-60

Дибутилфталат 15-30

Стеарат кальция 0 5-3,0

Окись цинка 4-20

Окись магния 3- t 2

2,2-Дибензтиаэолдисульфид (альтакс) 1,5-3,0

Сера 1, 5-40

Стеарат кальция 5,5-9,5

В этой связке альтакс может быть заменен смесью 1-2 мас.ч. каптакса и 0,5- 1 мас.ч. тиурама на 100 мас,ч. каучука.

Стеарат кальция в дозировках 5,59,5 мас ° ч. на 100 мас.ч ° является не только стабилизатором ПВХ, но и материалом с избирательными адгеэионными свойствами: стеарат кальция устраняет прилипание инструмента на каучуковой связке к стальным вулканизационным пресс-формам и одновременно сохраняет и даже повышает адгезию каучуковой связки к алмазным и абразивным шпифпорошкам, покрытым (аппретированным) с целью повышения их адгезии к каучуковой связке пленкой из фенолформальдегидной смолы с отвердителем щелочного типа, например

ГМТЛ.

Применяемые в качестве антиадгезионных добавок к каучуковым связкам стеариновая кислота и реже стеарат цинка снижают липкость каучуковых

13б77 2

55 связок к стальным вулканиэационным пресс-формам, однако эти добавки одновременно снижают адгезию каучуковых связок к алмазным и абразивным шлифпорошкам, пбкрытым тонкой пленкой фенолформальдегидной смолы с отвердителем ГИТА, в результате чего резко падает удержание алмазов и абразивов в связке, уменьшается стойкость и работоспособность инструмента.

Избирательные адгезионные свойства стеарата кальция в каучуковых связках объясняются тем, что характеризующиеся слабокислотными свойства ми водороды гидроксильных групп фенольных колец фенолформальдегидной смолы, входящей в каучуковую связку и аппрет, покрывающий .алмазы и абразивы, взаимодействуют с ионами кальция из стеарата кальция, образуя феноляты кальция, связанные с поликонденсированной фенолформальдегидной смолой. Таким образом, стеарат каль— ция является сшивающим агентом, обеспечивающим высокую адгезию (прочность связи) между фенолформальдегидной смолой иэ каучуковой связки и из аппрета, покрывающего алмазные и абразивные шлифпорошки, в результате чего достигается высокая адгезия алмазов и абразивов к каучуковой связке.

При этом радикал стеарата, входящий в состав стеарата кальция, образует с водородом гидроксила фенола из фенолформальдегидной смолы стеариновую кислоту, которая придает связке антиадгезионные свойства по отношению к стальным вулканизационным пресс-формам.

Отсутствие адгеэии каучуковой связки, содержащей стеарат цинка, к алмазным шлифпорашкам, покрытым пленкой из фенолформальдегидной смолы с отвердителем ГИТА, объясняется тем., что ГИТА при температуре вулканизации связки частично разлагается, выделяя аммиак, создающий щелочную среду. Цинк иэ стеарата цинка, являясь амфотерным элементом, в щелочной среде не взаимодействует со слабокислотным водородным ионом гидроксила фенольного кольца фенолформальдегидной смолы. Таким образом, не создается связь между стеаратом цинка из каучуковой связки и пленкой аппрета, покрывающего мазы и абразивы. Взаимодействие между стеари131367 новой кислотой и слабокислотными водородными ионами гидроксила фенольного кольца невозможно, так как кнслоты между собой не реагируют. Поэтому в алмазо-абразивных каучуковых

5 композициях только стеарат кальция обладает избирательными антиадгезионными свойствами по отношению к связке, аппрету и стальным прессформам. f0

Пример 1. Для определения минимальной дозировки стеарата кальция, обеспечивающей отсутствие липкости инструмента на каучуковой связке к стальным вулканизационым пресс- f5 формам, испытывали связки с различным содержанием компонентов (табл.1).

Дополнительно добавляют стеарат кальция в дозировках 3;4;5;6;7;9 20 и 11 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

Затем на этих связках изготовля ли абразивный сложнопрофильный инструмент, вулканизовали его и определяли липкость к стальным вулка- 25 низационным пресс-формам при выгрузке из них инструмента, Как видно из табл.2, начиная с дозировки 5,5 мас.ч. стеарата кальция на 100 мас.ч. каучука липкость 30 инструмента на каучуковой связке к стальным влуканизационным пресс-формам отсутствует.

Поэтому дозировку стеарата кальция 5,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучу,ка можно считать минимальной для обеспечения отсутствия липкости инструмента к пресс-формам.

Пример 2. С целью установле — щ ния верхнего предела приемлемой дозировки стеарата кальция в каучуковой связке и для выяснения влияния содержания стеарата кальция в каучуковой связке на ее адгезию к д5 пленке из фенолформальдегидной смолы с отвердителем ГМТА, применяемой в качестве аппрета для алмазных и абразивных порошков, определяли адгезию к этой пленке связок-соста- 50 вов 1-3, приведенных в табл.1, в которые дополнительно вводили 3;4;5;

6;7;9 и 11 мас.ч ° стеарата кальция на 100 мас.ч. каучука. Далее связки вулканизовали и опРеделяли их 55 физико-механические свойства (табл.3) .

Как видно из табл,З,введение дополнительного количества стеарата кальция в каучуковые связки повышает

7 4 их адгезию к пленке из фенольного связующего. Одновременно с этим липкость связок к пресс-формам умень" шается (табл,2), Все это подтверждает избирательные адгезионные свойства стеарата кальция в каучуковых связках.

С повышением содержания в связке (состав 1) стеарата кальция с 0,5 до 5,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука прочность связки состава 1 повышается за счет структурирующего (сшивающего) действия стеарата кальция по отношению к фенолформальдегидной смоле, однако с увеличением содержания стеарата кальция до 11,5 мас.ч. на

100 мас.ч. каучука прочность связки уменьшается и становится ниже прочности связки-прототипа. В данном случае действие стеарата кальция как мягчителя превалирует над его действием, как структурирующего агента.

Следовательно, верхний предел дозировки стеарата кальция в связке не должен превышать 9,5 мас. ч. на

100 мас.ч. каучука. Этот вывод был подтвержден при определении относительной. деформации а h„(%) связок состава 2 при 100 С, что характеризует теплостойкость связок. Было установлено, что дЬ, для связкипрототипа составляет 11,79Х для связки, содержащей 9,5 мас.ч.стеарата кальция на 100 мас.ч. каучука

9,60Х, а для связки, содержащей I, 11,5 мас.ч. стеарата кальция на

100 мас.ч. каучука 12 03Х. Это значит, что при дозировке стеарата кальция 9,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука проявляется его структурирующее действие, а при более высокой дозировке (11,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука) превалируют его действие как мягчителя, что нежелательно, так как приводит к размягчению инструмента при повышенной температуре, к снижению его теплостойкости.

Таким образом, верхним пределом дозировки стеарата кальция в связке следует считать 9,5 мас.ч. на

100 мас.ч. каучука.

Пример 3. Для выявления избирательных антиадгезионных свойств стеарата кальция по сравнению со стеаратом цинка и стеариновой кислотой изготовляли каучуковую связку состава 1 (табл.1), в которую дополнительно вводили либо исключали

5 13 из ее состава материалы, приведенные в табл.4, и затем определяли адгезию полученных связок к пленке из, фенолформальдегидной смолы с ГМТА (фенольное связующее СФП-012A).

Как видно из табл.4, основным фактором, определяющим высокую адгезию связки к пленке из фенольного связующего СФП-012А, является наличие этого материала в самой связке (величина адгеэии к пленке связки с фенольным связующим 20,6 Н/мм, а без него- 8,5 Н/мм), Введение в .связку стеарата цинка полностью устраняет адгезию связки к пленке из фенольного связующего

СФП-012А, введение стеариновой кислоты резко снижает адгезию связки к пленке.

Введение стеарата кальция не толь. ко не снижает адгезию связки к пленке, но и повышает ее (25,4 Н/мм против 20,6 Н/мм), что объясняется структурирующим действием стеарата кальция по отношению к фенольному связующему, находящемуся в связке и в пленке-аппрете.

Таким образом, стеарат кальция, введенный в каучуковую связку в дозировке не менее 5,5 мас.ч.на 100 мас.ч. каучука, придает связке избирательные антиадгезионные свойства: устраняет липкость связки к вулканиэационным пресс-формам и одновременно сохраняет высокую адгезию ее к пленке из фенольного связующего

СФП-012А, применяемого в качестве ап. прета для алмазных и абразивных шлифпорошков.

Пример 4, С целью выявления .влияния стеарата кальция на эасали.вание инструмента на каучуковой связке изготовляли круги 1А1 на связке состава 2 (табл.1), но с содержанием стеарата кальция 0,5, 5,5;

13677 6

9 5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Диаметр кругов 250 мм, ширина 25 мм, алмазы АС2 80/63, относительная концентрация 100. Этими кругами на круглошлифовальном станке мод. 3Б 12 обрабатывали медные образцы диаметром 50 мм длиной 200 мм.

Установлено, что в процессе обработки при дозировке в каучуковой

10 связке стеарата кальция 0 5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука наблюдалось частичное эасаливание круга, при дозировке 5,5 и 9,5 мас.ч. стеарата кальция на 100 мас.ч. каучука эасали1S вание круга не наблюдалось.

В результате проведенной работы расширились технологические возможности при создании новых инструментов на каучуковых связках. Появилась

2р возможность создавать сложнопрофильный алмазно-абразивный инструмент с прерывистым рабочим слоем. изобретения

Формула

Связка абразивного инструмента, режущие зерна, которого покрыты пленкой фенолформальдегидного связующего с гексаметилентетрамином, содержащая

З0 следующие компоненты, мас.ч.:

Бутадиеннитрильный каучук 100

Фенольное связующее с гексаметилентетрамином 10-20

Поливинилхлорид 40-60

3S

Дибутилфталат 15-30

Окись цинка 4-20

Окись магния 3-1 2(2,2-Дибенэтиазолдисульфид (альтакс) 1,5-3,0

Сера 1, 5-40 и стеарат кальция, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что,. с целью повышения технологичности массы и стойкости инструмента стеарат кальция она содержит в количестве 5,5-9,5 мас.ч.

1313677

Таблица 1

Комп оне нт

Синтетический бутадиеннитрипьный каучук марки СКН-40С

100

100

100

Фенолформальдегидная смола с отвердителем ГМТА (фенольное связующее СФП-012А) 10

20

40

Дибутипфталат

30

Стеарат кальция

0 5

0 5

0 5

Окись цинка

20

Окись магния

Сера

1,5

Таблица 2

Влияние содержания стеарата кальция на липкость каучуковых связок

Содержание. стеарата кальция в каучуковых связках, на 100 мас.ч. каучука

Состав, Ф

0 5 (про- 3 5 4 5 5 5 6 5 7 5 9,5 11 5 тотип) Липнет

Липлип- лип- лип- лип- лилнет нет нет нет нет нет нет

То же То же То же То же То же То же То же

То же

Поливинилхлоридная смола

ПВХ-Е-6250-Ж

2,2-Дибензтиазолдисульфид (альтакс) Состав каучуковых связок, мас.ч. на

100 мас,ч. каучука

2 ) Слабо Не Не Не Не Не

1313677

1О

Таблица 3

Физико-механические свойства связок в зависимости от содержания в них стеарата кальция

Показатель мас.ч. на

Адгезия связки к пленке из фенольного связ.ующего

СФП-012А, Н/мм

Прочно.сть при растяжении

МПа

Продолжение табл. 3

Показатель, Адгезия связки к пленке из фенольного связующего

СФП-012А, Н/мм

Прочность при рас-. тяжении

МПа

Содержание стеарата кальция в связках, F00 мас.ч. каучука ф

0,5 (прототип) 3 5 4,5 5,5

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

20,6 6,2 5,2 21,0 6,7 5,8 22,8 7,0 6,3 25,4 8,6 7, 1

12,0 13,1 —: — 13,3 — — 13,8

Физико-механические свойства связок в зависимости от содержания в них стеарата кальция

Содержание стеарата кальция в связках, мас.ч. на

100 мас.ч. каучука

J1Ifl I 1 1 () 1

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

21,7 8,9 7,2 26,0 9,6 8,3 26,3 9,9 8,5 26,9 10,0 8,7

12, 7 — — 12,6 — — 12, 6 — — 11,8

1313677

12

Таблица 4

Влияние некоторых антиадгезионных материалов на адгезию каучуковых связок к пленке из фенольного связующего

СФП-012А

Содержание компонентов, мас.ч. на

100 мас.ч. каучука в образцах связок

Материал и показатель

) 1 1

3 4 5 6

1 2

Состав 1 (табл. 1) 175,5

175,5 175,5 175,5

160,5

160,5

Стеарат цинка

Стеарат кальция

1,5

Стеариновая кислота

Адгезия связки к пленке из фенольного связующего

СФП-012А, Н/мм

8,6

8,5

9,4

20,6

Редактор Л.Пчелинская

Заказ 2168/16

Тираж 716 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Состав 1 (табл. 1) без фенольного связующего СФП-012А

Нет 25,4 адгезни

Составитель Н. Балашова

Техред Л.Олейник . Корректор С.Шекмар