Абразивно-полимерная композиция для изготовления шлифовального инструмента

Абразивно-полимерная композиция для изготовления шлифовального инструмента

Реферат

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.