Абразивно-полимерная композиция для изготовления шлифовального инструмента
Владельцы патента RU 2293747:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Технолог" (RU)
Изобретение относится к полимерным композициям для изготвления эластичного абразивного инструмента для поверхностной финишной обработки изделий сложного профиля, в том числе крупногабаритных. Абразивно-полимерная композиция включает карбид кремния или электрокорунд, мелкодисперсный мел, олигомерный карбоксилатный дивинильный или дивинилнитрильный каучук, эпоксидиановую смолу ЭД-20, оксид цинка, азоизобутиронитрил, блок-сополимер полиорганосилоксана и полиоксиалкилена. Технический результат состоит в уменьшении себестоимости шлифовального инструмента, выполненного из абразивно-полимерной композиции, и повышении его прочностных характеристик, при сохранении на высоком уровне технологических и эксплуатационных свойств. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Предлагаемое изобретение относится к полимерным композициям для изготовления эластичного абразивного инструмента, предназначенного для поверхностной финишной обработки изделий сложного профиля, в том числе и крупногабаритных.
Известна полимерная композиция по а.с. №821471, МПК С 08 L 63/04; С 08 I 5/14; публ. 1981 г., содержащая (в мас. частях):
| абразивный наполнитель | 38,4-72,4 |
| эпоксиноволачный блок-сополимер | 10,1-38,4 |
| бутадиен-нитрильный каучук СКН-40 | 7,9-18,1 |
| криолит | 4,6-14,9 |
| стеарин | 0,3-0,6 |
| катализатор (отвердитель) | 0,05-1,0 |
| газообразователь | 0,8-1,8 |
| поверхностно-активное вещество | 0,3-0,6 |
Недостатками абразивных изделий, изготовленных на основе этой композиции, являются невысокая эластичность (ε≤5%), засаливаемость абразивных кругов, возникновение прижогов связки, а также сложность изготовления инструмента.
Прототипом предлагаемого изобретения является абразивно-полимерная композиция для изготовления пористого инструмента по патенту РФ №2063326 В 24 Д 3/26, публ. 10.07.96, бюл. №19, содержащая (мас.%):
| абразивный наполнитель | 75,0-85,0 |
| карбоксилатный каучук | 11,6-19,6 |
| эпоксидиановая смола ЭД-20 | 2,8-4,8 |
| окислы двухвалентных металлов | 0,2-0,8 |
| тетраметилтиурамдисульфид (тиурам Д) | 0,1-0,2 |
| азоизобутиронитрил (ЧХЗ-57) | 0,1-0,2 |
| блок-сополимер полиорганосилоксана | |
| и полиоксиалкилена (КЭП-1) | 0,1-0,2 |
Инструмент, изготовленный на основе этой композиции, характеризуется по сравнению с инструментом, изготовленным на основе состава по а.с. №821471, лучшими эластическими свойствами (ε≥7%), однако его недостатком является повышенное содержание связующего (от 15 до 25%), обуславливающее высокую себестоимость абразивного инструмента, сравнительно невысокое значение величины коэффициента шлифования, меньшую прочность изделий и склонность к возникновению прижогов из-за налипания связующего на поверхность обрабатываемых материалов.
Снижение же содержания связующего ниже указанных выше значений приводит к увеличению вязкости неотвержденных композиций, что не позволяет использовать для их переработки литьевых способов изготовления абразивных изделий.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в разработке абразивно-полимерной композиции, лишенной недостатков, присущих композициям, соответствующим прототипу, обусловленных повышенным содержанием в них полимерного связующего.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что предложена абразивно-полимерная композиция, содержащая карбид кремния или электрокорунд, олигомерный карбоксилатный дивинильный или дивинилнитрильный каучук, эпоксидиановую смолу ЭД-20, оксид цинка, тиурам Д, азоизобутиронитрил, блок-сополимер полиорганосилоксана и полиоксиалкилена, дополнительно содержит мелкодисперный мел при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| карбид кремния или электрокорунд | 64,0-72,0 |
| мелкодисперсный мел | 16,0-18,0 |
| олигомерный карбоксилатный дивинильный | |
| или дивинилнитрильный каучук | 7,7-15,3 |
| эпоксидиановая смола ЭД-20 | 1,8-3,8 |
| оксид цинка | 0,2-0,4 |
| тиурам Д | 0,1-0,2 |
| азоизобутиронитрил (ЧХЗ-57) | 0,1-0,2 |
| блок-сополимер полиорганосилоксана и | |
| полиоксиалкилена (КЭП-1) | 0,1-0,2 |
Карбид кремния или электрокорунд целесообразно вводить в композицию с величиной зерна от 60 до 1250 мкм.
Композиция содержит мелкодисперсный мел с удельной поверхностью от 1,5 до 2,0 м2/г.
Количество и вид абразивного зерна выбирается в зависимости от назначения инструмента. Могут быть использованы, например, зеленый и черный карбид кремния, нормальный и белый электрокорунд, а также их смеси в различных соотношениях. Граничные пределы содержания компонентов определены экспериментально и обусловлены необходимостью создания абразивного инструмента, удовлетворяющего предъявляемым требованиям по комплексу прочностных и эластических свойств, а также требованиям технологического процесса его изготовления. При содержании связующего (включающего в себя каучук, эпоксидиановую смолу и отвердители) менее 9,8 мас.% значительно возрастает вязкость массы, что препятствует использованию для изготовления абразивного инструмента технологии свободного литья. При большем, чем 9,6 мас.% содержании связующего получается инструмент с низким коэффициентом шлифования, что обуславливает увеличение его расхода при эксплуатации.
Соотношение между карбоксилатным каучуком, эпоксидиановой смолой и отвердителями (окислы металлов, тиурам Д) выбирается экспериментально при оптимальном соотношении вязкости и живучести неотвержденных композиций, температуры и времени отверждения, а также прочности и эластичности готового шлифовального инструмента.
Количество газообразователя (ЧХЗ) и поверхностно-активного вещества (КЭП) выбирается экспериментально в зависимости от необходимого содержания пор в абразивном инструменте.
Абразивно-полимерную композицию готовят следующим образом. Рассчитывают состав композиции, взвешивают компоненты на весах (например, ВЛКТ-500), переносят в смеситель (например, СПУ-2 с одновременной загрузкой до 500 г) и перемешивают в течение 40-45 минут. Затем приготовленную массу заливают в форму, на внутреннюю поверхность которой нанесено антиадгезионное покрытие, и помещают в термостат. Время отверждения при температуре 120°С составляет 24 часа, а при температуре 150°С - 15 часов.
Например, для приготовления 500 г состава №1 из приведенной ниже таблицы берем компоненты в следующих количествах:
| карбид кремния (dзерна=120 мкм) | 320 г |
| мел МТД-2 (Sуд.=1,65 м2/г) | 80 г |
| каучук СКД-КТР | 76,5 г |
| эпоксиановая смола ЭД-20 | 19 г |
| оксид цинка | 2 г |
| тиурам Д | 0,5 г |
| ЧХЗ-57 | 1 г |
| КЭП-1 | 1 г |
Конкретные составы по предлагаемому изобретению и по прототипу, а также свойства и эксплуатационные показатели изготовленных из этих составов шлифовальных кругов и стоимость компонентов в расчете на 1 кг массы приведены в таблице. Испытания изделий кругов проводились на операции шлифования изделий из латуни Л-62.
При расчете стоимости абразивных кругов принимались следующие цены компонентов, входящих в их состав (за 1 кг):
| карбид кремния | 29 руб. 85 коп. |
| электрокорунд | 42 руб. 00 коп. |
| мел МТД-2 | 3 руб. 75 коп. |
| каучук СКД-КТР | 346 руб. 90 коп. |
| каучук СКН-10КТР | 408 руб. 30 коп. |
| эпоксидиановая смола ЭД-20 | 94 руб. 90 коп. |
| оксид цинка | 87 руб. 00 коп. |
| тиурам Д | 100 руб. 00 коп. |
| ЧХЗ-57 | 500 руб. 00 коп. |
| КЭП-1 | 166 руб. 00 коп. |
Примечание к таблице
1. Составы №№1, 2, 3 и 4 (не содержащие мел) - составы-прототипы;
2. Составы №№1', 2', 3' и 4' - предлагаемые составы.
Как видно из данных, приведенных в таблицы, вязкость неотвержденных абразивных композиций в предлагаемом техническом решении не превышает 1000 Па·с при температуре их переработки, равной 50°. Это позволяет использовать для изготовления абразивного инструмента литьевые способы его производства. При этом себестоимость такого инструмента существенно ниже по сравнению с инструментом, изготовленным на основе состава-прототипа, а его эксплуатационные свойства, характеризуемые величиной поверхности обрабатываемого материала, не уступают инструменту, изготовленному из состава-прототипа.
Кроме того, уменьшение содержания связующего приводит к повышению прочностных характеристик абразивных изделий, что позволяет увеличить рабочую скорость вращения инструмента и тем самым повысить производительность труда при его использовании на операциях шлифования и полирования.
Таким образом, реализация предлагаемого технического решения, заключающегося во введении в абразивные составы мелкодисперсного мела, позволяет снизить себестоимость абразивных изделий и повысить их прочностные характеристики при сохранении на достаточно высоком уровне технологических и эксплуатационных свойств.
1. Абразивно-полимерная композиция для пористого шлифовального инструмента, включающая карбид кремния или электрокорунд, олигомерный карбоксилатный дивинильный или дивинилнитрильный каучук, эпоксидиановую смолу ЭД-20, оксид цинка, тиурам Д, азоизобутиронитрил и блоксополимер полиорганосилоксана и полиоксиалкилена, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит мелкодисперсный мел при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Карбид кремния или электрокорунд | 64,0-72,0 |
| Мелкодисперсный мел | 16,0-18,0 |
| Олигомерный карбоксилатный дивинильный | |
| или дивинилнитрильный каучук | 7,7-15,3 |
| Эпоксидиановая смола ЭД-20 | 1,8-3,8 |
| Оксид цинка | 0,2-0,4 |
| Тиурам Д | 0,1-0,2 |
| Азоизобутиронитрил | 0,1-0,2 |
| Блок-сополимер полиорганосилоксана и | |
| полиоксиалкилена | 0,1-0,2 |
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит карбид кремния или электрокорунд с величиной зерна от 60 до 1250 мкм.
3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит мелкодисперсный мел с удельной поверхностью от 1,5 до 2,0 м2/г.
