Масса для изготовления абразивного инструмента

Авторы патента:

Глуховской Владимир Стефонович (RU)

Дятлов Владимир Николаевич (RU)

Самоцветов Альберт Ростиславович (RU)

Чаплыгин Александр Борисович (RU)

Бамбуров Виталий Григорьевич (RU)

Морозова Алла Георгиевна (RU)

Гусев Юрий Константинович (RU)

Гитенко Светлана Даниловна (RU)

Марченко Сергей Васильевич (RU)

Васильева Ирина Вячеславовна (RU)

B24D3/22 - на основе каучуков

Владельцы патента RU 2269408:

Общество с ограниченной ответственностью "Торговый Дом "Абразивные заводы Урала" (RU)

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента на вулканитовой связке и может быть использовано при производстве отрезных, шлифовальных и полировальных кругов, предназначенных для резки, шлифования и полирования металлических материалов. Масса содержит синтетический твердый высокомолекулярный каучук, синтетический низкомолекулярный каучук, вулканизирующую и ускорительную группы, наполнители, шлифовальный материал, пластификатор-антистаритель. В качестве синтетического низкомолекулярного каучука масса содержит карбоксилсодержащий каучук с пределом термостойкости 125÷155°С и содержанием карбоксильных групп 4÷8 мас.%. В результате обеспечивается повышение прочности и стойкости абразивного инструмента, а также расширение технологических возможностей. 2 табл.

Известна масса для изготовления абразивного инструмента [1], содержащая высокомолекулярную и низкомолекулярную составляющие связующего, вулканизирующую и ускорительные группы, наполнители, шлифовальный материал.

В процессе изготовления абразивной массы низкомолекулярная составляющая связующего играет роль пластификатора и увеличивает адгезию твердых компонентов к шлифовальному материалу.

При термообработке изделий в процессе совместной реакции вулканизации высокомолекулярной и низкомолекулярной составляющих связующего происходит образование взаимопроникающих полимерных сеток различной жесткости, обеспечивающих повышение механической прочности и эксплуатационных показателей кругов.

Недостатком указанной массы является ограниченная область применения инструмента - полировальные круги.

Неоптимальные показатели молекулярной массы и содержание полярных функциональных групп служат причиной нестабильности процесса структурирования и формирования свойств.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является масса для изготовления абразивного отрезного инструмента [2], содержащая синтетический высокомолекулярный каучук, синтетический низкомолекулярный каучук, вулканизирующую и ускорительную группы, наполнители, шлифовальный материал, антистаритель (пластификатор) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Синтетический высокомолекулярный каучук	80÷90
Синтетический низкомолекулярный каучук	10÷20
Вулканизирующая и ускорительная группы	41,3÷52,2
Наполнители	56÷138
Шлифовальный материал	900÷1100
Пластификатор-антистаритель	3÷8

В процессе смешения компонентов абразивной массы низкомолекулярный каучук способствует их равномерному распределению в массе, а при химически и термически активируемой реакции вулканизации образование сопряженных взаимопроникающих полимерных сеток низкомолекулярного и высокомолекулярного каучуков способствует упрочнению кругов.

Недостатком наиболее близкого решения является использование в качестве низкомолекулярной составляющей карбоксилсодержащего каучука СКД-1А ТУ 38.103352-83 при характеристиках вязкости и молекулярной массы, не обеспечивающих оптимальные условия для совместной вулканизации жидкого и твердого каучуков. Ступени активирования реакции вулканизации связаны с пятью критическими точками (полиморфного превращения, плавления, полимеризации серы, плавления и распада ускорителей), находящимися в интервале температур 100-160°С, в то время как предел термостойкости каучука СКД-1А, определенный термогравиметрически, совпадает с температурой 205°С, находящейся выше этого интервала. Термическая устойчивость низкомолекулярного каучука в температурном интервале серной вулканизации создает опасность не совмещенной, а индивидуальной вулканизации высокомолекулярного и низкомолекулярного каучуков и, как следствие, уменьшение прочности и стойкости инструмента.

Неоптимальное содержание карбоксильных функциональных групп в составе низкомолекулярного каучука может служить причиной нарушения адгезионной связи на границе зерно - связка и нестабильности физико-химических свойств абразивного инструмента. Дополнительным недостатком является ограниченная область применения - шлифовальные круги.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности и стойкости абразивного инструмента, расширение технологических возможностей.

Поставленная задача достигается тем, что масса для изготовления абразивного инструмента, содержащая синтетический высокомолекулярный каучук, синтетический низкомолекулярный каучук, вулканизирующую и ускорительную группы, наполнители, шлифовальный материал, пластификатор-антистаритель, согласно изобретению содержит низкомолекулярный карбоксилсодержащий каучук с пределом термостойкости от 125 до 155°С и содержанием карбоксильных групп 4÷8 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Синтетический твердый высокомолекулярный каучук	80÷90
Синтетический низкомолекулярный каучук с пределом
термостойкости 125÷155°С и содержанием карбоксильных
групп 4÷8 мас.%	10÷20
Вулканизирующая и ускорительная группы	41,3÷52,2
Наполнители	56÷138
Шлифовальный материал	900÷1100
Пластификатор-антистаритель	3÷8

Предел термостойкости низкомолекулярного каучука связан с молекулярной массой: чем ниже предел термостойкости, тем меньше молекулярная масса. Попадание предела термостойкости жидкого низкомолекулярного каучука в температурный интервал серной вулканизации в сочетании с оптимальным содержанием карбоксильных групп обуславливает его повышенную реакционную способность по отношению к твердому каучуку. Использование жидкого каучука с низкой молекулярной массой обеспечивает "транспорт" в контактные зоны реакционно-активных олигомеров в критическом температурном интервале, создавая условия для прохождения реакции вулканизации с твердым каучуком, формирования оптимальной структуры вулканизатов и, тем самым, оптимальных физико-механических свойств.

Оптимальное содержание карбоксильных групп в составе низкомолекулярного каучука, в свою очередь, обеспечивает оптимальные адгезионные свойства границы раздела шлифовальный материал - связка и ориентирует реакцию совулканизации на поверхность шлифовального материала, способствуя увеличению прочности и стойкости инструмента. Использование низкомолекулярного каучука с более низким пределом термостойкости и с меньшим содержанием карбоксильных групп, чем в указанных пределах, приводит к ухудшению технологичности формовочных смесей, нарушению адгезионной связи на границе зерно - связка, снижению прочности и стойкости инструмента. В свою очередь, применение низкомолекулярного каучука с более высоким пределом термостойкости и большим содержанием карбоксильных групп, чем в указанных пределах, приводит к не совмещенной, а к индивидуальной вулканизации жидкого и твердого каучуков, повышению хрупкости кругов, непопаданию в заданную твердость, снижению прочности и стойкости.

Расширение технологических возможностей в заявляемом решении состоит в расширении области применения, а именно в возможности использования массы как для высокоскоростных отрезных кругов, так и для шлифовальных и полировальных кругов, а также для других видов абразивного инструмента.

Сущность изобретения поясняется примером.

Пример. В качестве ингредиентов массы для изготовления абразивного круга использовали:

Синтетический твердый высокомолекулярный каучук - синтетический бутадиеновый каучук СКБ-50р, который изготавливается в соответствии с требованиями ТУ 38.303-04-08-93 и представляет собой продукт полимеризации бутадиена в газовой фазе в присутствии бутиленовой фракции. Поставляется в виде брикетов 30±1 кг.

Синтетический низкомолекулярный каучук с пределом термостойкости 125÷155°С и содержанием карбоксильных групп 4÷8 мас.% - каучук синтетический ПБН-МА, представляющий собой продукт взаимодействия полибутадиена низкомолекулярного малеинезированного со спиртами.

Вулканизирующая группа - сера техническая по физико-химическим показателям соответствует требованиям ГОСТ 127-76.

Ускорительная группа - смесь каптакса и тиурама.

Каптакс представляет собой 2-меркаптобензтиазол, получаемый конденсацией анализа серы и сероуглерода. Эмпирическая формула C₆H₁₂NS₂ поставляется в соответствии с требованиями ГОСТ 739-74.

Тиурам представляет собой симметричный тетраметилтиурамдисульфид эмпирической формулы С₆Н₁₂N₂S₄, поставляется в соответствии с требованиями ГОСТ 740-41 в виде порошка желтоватого цвета.

Наполнители: криолит технический искусственный, поставляется в соответствии с требованиями ГОСТ 10561-80 в виде мелкодисперсного порошка от слабо-розового до серовато-белого цвета.

Шлифовальный материал: электрокорунд нормальный марки 14А зернистостью 40Н ГОСТ 28818-90 поставляется в соответствии с этим ГОСТом.

Пластификатор-антистаритель: паста технологическая "Росойл-800" поставляется в соответствии с требованиями ТУ 0255-064-06377289-2001, представляет собой загущенную углеводородами смесь синтетических, растительных и минеральных масел, легированную функциональными присадками.

На предприятии ЗАО "РОССИ" г.Челябинск изготовлены отрезные круги 300·3·32 14А 40-Н СТ В 60 м/с из предполагаемой массы с применением низкомолекулярного каучука, различающегося термостойкостью и содержанием карбоксильных групп (варианты №2-7) и по прототипу (вариант №1). Составы предлагаемых масс для изготовления отрезного круга (варианты №2-7) и прототипа (вариант №1) приведены в таблице 1. Технология изготовления включала смешивание абразивной массы на валковом оборудовании, вальцевание, калибрование, формование, термообработку и механическую обработку. Согласно методическим рекомендациям [3] круги испытаны на механическую прочность до разрывной скорости. Коэффициент шлифования определяли по ГОСТу 21963-82. Данные испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 1
Характеристики низкомолекулярного каучука	Содержание компонентов, мас.ч.:
№	Содержание карбоксильных групп в низкомолекулярном каучуке, %	Предел термостойкости низкомолекулярного каучука,°С	Низкомолекулярный каучук	Высокомолекулярный каучук	Вулканизующая и ускорительная группы	Наполнители	Шлифовальный материал	Пластификатор-антистаритель
1	4	205	15	85	46	97	950	5
2	4	125	15	85	46	97	950	5
3	4	155	15	85	46	97	950	5
4	8	125	15	85	46	97	950	5
5	8	155	15	85	46	97	950	5
6	3,6	115	15	85	46	97	950	5
7	8,5	170	15	85	46	97	950	5

Таблица 2
№	Содержание карбоксильных групп в низкомолекулярном каучуке, %	Предел термостойкости низкомолекулярного каучука, °С	Разрывная скорость кругов, м/с	Коэффициент шлифования кругов	Время достижения качества готовой смеси, мин
1	4	205	104	0,64	20
2	4	125	123	0,83	12
3	4	155	125	0,84	12
4	8	125	130	0,90	11
5	8	155	125	0,85	11
6	3,6	115	83	0,45	14
7	8,5	170	105	0,68	16

Результаты испытаний показали, что при оптимальном количестве карбоксильных групп в пределе термостойкости каучука 125÷155°С обеспечиваются:

- повышение прочности на 20%, коэффициента шлифования - на 33% по сравнению с прототипом;

- повышение производительности труда при изготовлении формовочной смеси. Предлагаемая масса для изготовления абразивного инструмента найдет применение в абразивной промышленности для изготовления шлифовальных, полировальных и отрезных кругов, а также другого шлифовального инструмента.

Источники информации

1. Патент РФ №2157750 Масса для изготовления абразивного инструмента. М. Кл. В 24 D 3/22 от 20.10.2003.

2. Патент РФ №2070508 Масса для изготовления абразивного отрезного круга. М. Кл. В 24 D 3/22 от 20.12.96.

3. Методические рекомендации "Абразивные инструменты для скоростного шлифования и области их применения". Министерство станкостроительной и инструментальной промышленности, М., - 1982.

Масса для изготовления абразивного инструмента, содержащая синтетический твердый высокомолекулярный каучук, синтетический низкомолекулярный каучук, вулканизирующую и ускорительную группы, наполнители, шлифовальный материал, пластификатор-антистаритель, отличающаяся тем, что в качестве синтетического низкомолекулярного каучука содержит карбоксилсодержащий каучук с пределом термостойкости 125÷155°С и содержанием карбоксильных групп 4÷8 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Синтетический твердый высокомолекулярный каучук	80÷90
Синтетический низкомолекулярный каучук
с пределом термостойкости 125÷155°С
и содержанием карбоксильных групп 4-8 мас.%	10÷20
Вулканизирующая и ускорительная группы	41,3÷52,2
Наполнители	56÷138
Шлифовальный материал	900÷1000
Пластификатор-антистаритель	3÷8

Масса для изготовления абразивного инструмента // 2200082

Изобретение относится к области изготовления абразивного инструмента, предназначенного для обработки металлических материалов. .

Состав для изготовления абразивного инструмента // 2200081

Изобретение относится к производству абразивного инструмента и предназначено для изготовления отрезных и шлифовальных кругов на вулканитовой связке. .

Масса для изготовления абразивного инструмента // 2157750

Изобретение относится к абразивной промышленности и может быть использовано для производства кругов на вулканитовой связке с применением микропорошков. .

Трехвалковый каландр для прокатки листов из вулканитовых абразивных смесей // 2151052

Изобретение относится к абразивной промышленности, а именно к оборудованию для прокатки листов из вулканистовых абразивных смесей. .

Способ производства абразивных кругов и устройство для его осуществления // 2149096

Изобретение относится к абразивной промышленности и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных абразивных кругов на вулканитовой связке. .

Заготовка для производства абразивного инструмента и устройство для ее получения // 2147984

Изобретение относится к абразивной промышленности, в частности к производству кольцевых заготовок абразивных кругов на вулканитовой связке для последующего получения шлифовальных и полировальных абразивных кругов способом пакетного прессования.

Абразивно-полимерная композиция для шлифовально- полировального инструмента // 2140347

Изобретение относится к полимерным композициям для изготовления эластичного абразивного инструмента, предназначенного для поверхностной обработки изделий сложного профиля, в том числе и крупногабаритных изделий.

Способ и устройство для прокатки листа из вулканитовой абразивной смеси // 2122935

Изобретение относится к абразивной промышленности, а именно к прокатке листов из вулканитовых абразивных смесей. .

Алмазный инструмент для механической обработки неметаллических материалов // 2121425

Изобретение относится к инструментам для механической обработки изделий, а более точно - к алмазному инструменту для обработки неметаллических материалов. .

Состав для изготовления абразивных полировальных эластичных кругов // 2311280

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано в производстве абразивных полировальных эластичных кругов на вулканитовой связке, применяемых в ортопедической стоматологии

Состав алмазного инструмента // 2358852

Изобретение относится к составам алмазного инструмента для шлифования труднообрабатываемых неметаллических материалов, особенно кристаллических материалов, таких как лейкосапфир, кварц, карбид кремния

Состав для изготовления полировальных стоматологических головок для обработки реставраций зубов из полимерных композитных материалов, стеклоиономеров, амальгам // 2372181

Изобретение относится к области производства стоматологического вращающегося инструмента, в частности полировальных головок на вулканитовой связке, предназначенных для обработки реставраций из композитов, стеклоиономеров, амальгам

Масса для изготовления абразивного инструмента // 2413603

Изобретение относится к абразивной промышленности, в частности к производству абразивного инструмента на вулканитовой связке

Масса для изготовления абразивного инструмента // 2416507

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента, например полировальных кругов

Состав алмазного инструмента // 2489248

Изобретение относится к составам алмазного инструмента для механической обработки неметаллических материалов: оптического стекла, технической керамики, кварца, кремния, кристаллических материалов, синтетических и природных камней и т.п

Состав полировального инструмента со связанным абразивом // 2513429

Изобретение относится к составам полировального инструмента со связанным абразивом для финишной обработки неметаллических материалов, таких как оптическое стекло, кристаллические материалы, лейкосапфир, карбид кремния, природные и искусственные камни и т.п. Состав полировального инструмента содержит, мас.ч.: каучук, выбранный из бутадиен-нитрильного, или смесей бутадиен-нитрильного и бутадиен-стирольного, бутадиен-нитрильного и полиуретанового, бутадиен-нитрильного и натурального каучуков - 100, органический пероксид - 0,5-15,0; полировальный порошок - 300-800, неорганическую или органическую соль щелочного металла, выбранную из хлорида или бромида калия, или калия фталевокислого - 10-50. В качестве временного пластификатора используются олигоэфиракрилаты. Технический результат - высокие показатели износостойкости, производительности и стабильности процесса полирования, а также получение обрабатываемых поверхностей с высокой геометрической точностью. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 16 пр.

Состав алмазного инструмента // 2555270

Изобретение относится к составам для изготовления алмазного инструмента на каучуковой связке, предназначенного для шлифования неметаллических материалов. Состав содержит, мас. ч.: диеновый синтетический каучук 100; органический пероксид 0,5 - 15; олигоэфиракрилат 5 - 30; минеральный наполнитель 30 - 200; металлический порошок 100 - 800 и алмазный порошок 5 - 150. В качестве металлических порошков используют порошки меди, бронзы, железа, олова и т.п. В качестве минерального наполнителя используют смесь оксидов кремния, алюминия и цинка. В результате изготовленный из указанного состава алмазный инструмент позволяет проводить механическую обработку при высоких скоростях и нагрузках на инструмент с обеспечением высокой производительности и низкой величины шероховатости обрабатываемой поверхности. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.