Способ изготовления тканевых прослоек для формованных изделий со связующим на основе синтетической смолы, а также пропиточное средство для таких тканевых прослоек

Способ изготовления тканевых прослоек для формованных изделий со связующим на основе синтетической смолы, а также пропиточное средство для таких тканевых прослоек

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу изготовления пропитанных термореактивными связующими или их смесями тканевых прослоек для формованных изделий со связующим на основе синтетической смолы, прежде всего для шлифовальных кругов, а также к пропиточному средству для таких тканевых прослоек.

Формованные изделия со связующим на основе синтетических смол обычно изготавливают спрессовыванием снабженной термореактивной смолой тканевой прослойки с используемой для изготовления формованного изделия формовочной массой, состоящей из связующего, наполнителей и добавок, с последующим отверждением такой спрессованной структуры. В качестве имеющего в технике наиболее важное значение примера подобных формованных изделий со связующим на основе синтетических смол и с тканевой прослойкой следует назвать шлифовальные круги.

В производстве таких шлифовальных кругов сначала предварительно изготавливают пропитанную термореактивным связующим или их смесью тканевую прослойку, т.е. сначала ткань пропитывают термореактивной смолой, их смесью либо смесью латентного отвердителя с термореактивной смолой или их смесью, после чего смолу подвергают сушке и при определенных условиях предварительному отверждению до такой степени, при которой она утрачивает жидкотекучесть, но все еще сохраняет способность реагировать со связующим массы абразивных частиц при температуре отверждения абразивного материала и способность к сшиванию с образованием однородной, монолитной полимерной системы (см. Gardziella, Pilato, Knop, "Phenolic Resins", изд-во Springer Verlag 2000, c.333-336). Однако смола даже в высушенном состоянии не является абсолютно неклейкой. В некоторых случаях предварительно изготовленные и при определенных условиях уже высеченные в виде круглых заготовок тканевые прослойки укладывают друг на друга и в таком уложенном друг на друга стопой виде транспортируют и складируют. При этом отдельные тканевые прослойки вновь склеиваются между собой, и поэтому перед использованием их приходится вручную снова отделять друг от друга.

В целом же во избежание проблем с отделением тканевых прослоек одна от другой между каждой их парой помещают разделительную пленку, преимущественно силиконовую разделительную бумагу, которую после отделения одной тканевой прослойки от другой в последующем за ненадобностью направляют в отходы. Использование подобных разделительных пленок существенно удорожает технологический процесс и требует дополнительных трудозатрат, связанную с чем проблему можно достаточно легко решить за счет применения автоматов, однако при ручной укладке разделительных пленок между тканевыми прослойками нагрузка на выполняющий подобную операцию персонал возрастает многократно.

Очевидный для специалиста в данной области метод, позволяющий предотвратить слипание между собой отдельных тканевых прослоек и обеспечивающий их легкое отслаивание одна от другой за счет добавления к пропиточной смоле обычных восков, в данном случае не применим, поскольку подобные добавки оказывают антиадгезивное или разделительное действие и на абразивные частицы, препятствуя их слипанию в единую массу, и тем самым приводят к снижению прочности готовых шлифовальных кругов.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ изготовления таких пропитанных термореактивным связующим или их смесью тканевых прослоек для формованных изделий со связующим на основе синтетических смол, прежде всего для шлифовальных кругов, которые допускали бы возможность их укладки в стопу одну на другую без использования разделительной пленки и без их склеивания при этом между собой и допускали бы при их использовании возможность их простого и надежного повторного отделения друг от друга после хранения и которые обеспечивали бы изготовление с их использованием формованных изделий того же качества, которое достигается при применении тканевых прослоек, уложенных в стопу одна на другую с использованием разделительных пленок.

Указанная задача решается с помощью способа, отличительные признаки которого представлены в пп.1-8 формулы изобретения, а также с помощью представленного в пп.9-14 пропиточного средства для тканевых прослоек, используемого при осуществлении предлагаемого в изобретении способа.

При создании изобретения было установлено, что снабженные термореактивной смолой тканевые прослойки, которые допускают возможность их не приводящей к какими-либо проблемам укладки стопой одна на другую и их повторного простого и надежного отделения друг от друга даже после хранения при повышенных температурах и которые не ухудшают качества изготовленных с их использованием шлифовальных кругов, можно получить в том случае, если к используемой для пропитки ткани термореактивной смоле или к смеси из латентного отвердителя и термореактивной смолы добавить один или несколько продуктов из группы амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот.

Подобные добавки из группы амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот представляют собой вещества или смеси веществ с варьирующимся от твердого до полутвердого при комнатной температуре физическим состоянием, отвечающие общим формулам

или

где n обозначает число в интервале от 1 до 6,

R обозначает разветвленную или неразветвленную алкильную цепь с 10-30 атомами углерода, и

R' и R" могут иметь идентичные или различные значения и обозначают водород или разветвленную либо неразветвленную алкильную цепь с 1-6 атомами углерода.

Предпочтительными продуктами из этой группы являются олеамид, бегенамид, стеарамид и прежде всего этиленбисстеарамид.

В ткани, пропитанной термореактивными смолами или смесями латентного отвердителя с термореактивной смолой (связующим или их смесью), содержащими подобные продукты, указанные добавки выполняют функцию разделительных средств между отдельными слоями пропитанной ткани, предотвращающими их склеивание при их укладывании в стопу один на другой.

Однако как неожиданно было установлено, такие добавки не действуют по типу разделительного средства между термореактивным связующим или их смесью и тканью, и поэтому после отверждения смолы образуется не имеющий дефектов композиционный материал, и не действуют по типу разделительного средства между тканевой прослойкой и спрессованной с ней массой абразивных частиц, и поэтому в результате отверждения смолы происходит полное гомогенное сшивание с образованием сетчатой структуры между смолой, которой пропитана ткань, и связующим массы абразивных частиц и тем самым достигается требуемая прочность и стойкость шлифовального круга.

Подобный эффект от добавления к пропиточным смолам добавок из группы амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот, а тем самым и предлагаемый в изобретении способ изготовления соответствующих тканевых прослоек могут использоваться не только при изготовлении шлифовальных кругов, но и при изготовлении любых формованных изделий со связующим на основе синтетической смолы, усиленных тканевыми прослойками.

Применение подобных продуктов из группы амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот в сочетании с эпоксидными смолами или феноло-альдегидными смолами в принципе известно. Так, например, подобные алифатические амиды используются согласно JP-A 10-130462 (С.А. 129: 55251) в качестве разделительного средства в составах на основе эпоксидных смол. Связующие на основе феноло-альдегидной смолы в сочетании с замещенными и незамещенными амидами жирных кислот используются преимущественно в качестве связующих в формовочных смесях при изготовлении форм, используемых в литейном производстве [JP-A 60-111734 (С.А. 103: 182359) или JP-A 57-209741 (С.А. 98: 165573)]. По результатам одного исследования о влиянии добавок на реологические свойства (текучесть) и отверждаемость содержащих феноло-альдегидную смолу формовочных масс (С.А. 104: 34743) было установлено, что с увеличением доли разделительных средств в таких формовочных массах улучшается их текучесть, но в то же время с увеличением количества, например, этиленбисстеариламида снижается скорость их полного отверждения. С учетом этого следует ожидать также ухудшения прочности изготовленных с использованием подобных добавок шлифовальных кругов.

При осуществлении предлагаемого в изобретении способа продукты из группы амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот добавляют к связующему или их смеси (к пропиточной смоле) в количестве от 1 до 15 мас.%, предпочтительно от 3 до 5 мас.%, в пересчете на массу пропиточной смолы. Многие из числа таких амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот не растворимы в метаноле, и поэтому их обычно невозможно ввести в применяемые согласно изобретению связующие. По этой причине такие амиды добавляют к связующим в виде дисперсии, что обеспечивает стабильное введение подобных добавок в метанольную смесь связующих.

В качестве термореактивных связующих или их смесей для формовочных масс, из которых изготавливают формованные изделия, прежде всего для массы абразивных частиц, можно использовать известные как таковые по их применению в таких смесях твердые порошковые смолы на основе феноло-альдегидных, алкилфенольных, эпоксидных, полиэфирных или полиуритановых смол, порошковые лаки и содержащие реакционноспособные группы остатки порошковых лаков, а также жидкие смолы и смеси твердых и жидких термореактивных смол, которые совместно с латентным отвердителем используют в количестве от 5 до 20 мас.%, предпочтительно 10 мас.%, в пересчете на всю массу формовочной массы, из которой изготовлено формованное изделие.

Предпочтительными термореактивными смолами являются новолаки. Предпочтительным латентным отвердителем для новолаков является гексаметилентетрамин, который примешивают к новолаку в количестве от 3 до 16 мас.% в пересчете на его массу.

В качестве новолаков можно использовать все получаемые в кислой среде продукты поликонденсации фенольных соединений и альдегида, прежде всего формальдегида, в которых молярное соотношение между фенольным соединением и альдегидом составляет от 1:0,9 до 1:0,2, а их температура плавления лежит в пределах от 50 до 110°С.

В качестве фенольных соединений могут использоваться одно- или многоядерные фенолы или смеси соединений указанного класса, т.е. и одно-, и многоядерных фенолов. В качестве примера таких соединений можно назвать собственно фенол, а также его алкилзамещенные гомологи, такие как о-, м- или п-крезол, ксилолы или же другие производные фенола с большим числом алкильных заместителей, а также галозамещенные фенолы, такие как хлор- или бромфенол, многоатомные фенолы, например резорцин или пирокатехин, и многоядерные фенолы, такие как нафтолы, бисфенол А или бисфенол F.

Требуемый новолак получают взаимодействием фенола, соответственно фенольного соединения с альдегидом, прежде всего с формальдегидом или с соединением, от которого может отщепляться формальдегид. Новолаки можно модифицировать обычными модификаторами, такими, например, как эпоксидные смолы, каучуки, поливинилбутираль и неорганические добавки.

Для пропитки тканевых прослоек в принципе используются связующие тех же типов, что и связующие, используемые для формовочных масс, из которых изготавливаются формованные изделия. Если же для пропитки тканевых прослоек используются иные связующие или их смеси, то их следует выбирать с таким расчетом, чтобы они были способны к сшиванию со связующими, используемыми для формовочных масс, из которых изготавливаются формованные изделия, и по возможности отверждались в том же интервале температур и за тот же промежуток времени, что и эти связующие. Используемые для пропитки тканевых прослоек связующие должны быть представлены в жидком виде, т.е. либо в виде жидкой смолы, либо в виде раствора или дисперсии. Обычно в этих целях используются метанольные растворы, а именно растворы и новолака, и резола, а также содержащие резол и новолак растворы.

К используемым в качестве пропиточных смол связующим или их смесям перед процессом пропитки ими тканевых прослоек добавляют от 1 до 15 мас.% одного или нескольких продуктов из группы амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот с получением в результате нового средства для пропитки тканевых прослоек. Пропитку ткани таким пропиточным средством осуществляют известным методом.

Тем самым предлагаемые в изобретении пропиточные средства, предназначенные для изготовления пропитанных тканевых прослоек, используемых в формованных изделиях со связующим на основе синтетических смол, представляют собой смеси, которые содержат одно из представленных в жидком виде термореактивных связующих и от 1 до 15 мас.% одного или нескольких продуктов из группы амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот, а также необязательно содержат другие вспомогательные вещества и добавки. Термореактивное связующее представляет собой либо термореактивную смолу либо их смесь, либо смесь смолы с отвердителем. Предпочтительной термореактивной смолой является либо резол, либо новолак, либо смесь новолака с отвердителем. Предпочтительная смесь термореактивных смол представляет собой смесь резола с новолаком, в которой соотношение между этими компонентами может быть любым. Термореактивное связующее представляет собой либо жидкую смолу, либо раствор термореактивной смолы, их смеси или смеси смолы с отвердителем, при этом предпочтительным растворителем является спирт, прежде всего метанол. Продукты из группы амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот предпочтительно использовать в виде их водных дисперсий.

Подвергаемые пропитке ткани могут состоять из натуральных или синтетических, неорганических или органических волокон. Предпочтительной тканью является стеклоткань.

Пропитанные предлагаемым в изобретении пропиточным средством, подвергнутые сушке и при необходимости подвергнутые предварительному отверждению высеченные тканевые прослойки допускают возможность их укладки в стопу одна на другую без применения дополнительных разделительных или вспомогательных средств и возможность их хранения в таком уложенном в стопу виде, а также допускают в последующем возможность простого и не связанного с какими-либо проблемами их отделения друг от друга при их использовании для изготовления известным методом формованных изделий со связующим на основе синтетической смолы, прежде всего для изготовления шлифовальных кругов.

Пример

В лабораторных условиях получали феноло-альдегидную смолу Bakelite^® PF 6212 IL, выпускаемую фирмой Bakelite AG. Полученный продукт разделяли на две порции и к одной из них добавляли 3% водной дисперсии этиленбисстеариламида. Обоими образцами смолы пропитывали стеклоткань и сушкой при 125°С (примерно в течение 2 мин) удаляли примерно 10% летучих компонентов. По два пропитанных одним и тем же составом препрега в наложенном один на другой виде помещали между двумя стеклянными пластинами, нагружали грузом массой 2,2 кг и выдерживали в течение 7 дней при окружающей температуре. После удаления грузов стеклянные пластины и препреги вручную отделяли друг от друга. Отделяемость стеклянных пластин от препрегов и препрегов друг от друга оценивали визуально и вручную. Круги, пропитанные не модифицированной смолой Bakelite^® PF 6212 IL, обладали удовлетворительной склонностью к склеиванию, однако их потребовалось отделять друг от друга вручную. Круги, пропитанные смолой Bakelite^® PF 6212 IL, к которой добавляли этиленбисстеариламид, были абсолютно неклейкими и без каких-либо проблем отделялись один от другого.

1. Способ изготовления пропитанных термореактивной смолой, смесью смол или смесью смолы с отвердителем тканевых прослоек для шлифовальных кругов со связующим на основе синтетической смолы, отличающийся тем, что к используемым для пропитки спиртовым растворам смолы, смеси смол или смеси смолы с отвердителем перед процессом пропитки добавляют добавку вещества из группы амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот в количестве от 1 до 15 мас.% в пересчете на количество смолы, смеси смол или смеси смолы с отвердителем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавки из группы амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот используют этиленбисстеариламид.

3. Способ по меньшей мере по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что для пропитки используют смолу, смесь смол или смесь смолы с отвердителем, где смолой является резол.

4. Способ по меньшей мере по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что для пропитки используют смолу, смесь смол или смесь смолы с отвердителем, где смолой является новолак или смесь новолака с отвердителем.

5. Способ по меньшей мере по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что для пропитки используют смолу, смесь смол или смесь смолы с отвердителем, где смолой является смесь резола с новолаком.

6. Способ по меньшей мере по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что добавку из группы амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот добавляют к используемой для пропитки смоле, смеси смол или смеси смолы с отвердителем в виде дисперсии.

7. Шлифовальный круг с тканевой прослойкой, отличающийся тем, что она пропитана термореактивной смолой, смесью смол или смесью смолы с отвердителем, где к используемым для пропитки спиртовым растворам смолы, смеси смолы или смеси смолы с отвердителем перед процессом пропитки добавляют добавку вещества из группы амидов жирных кислот или замещенных амидов жирных кислот в количестве от 1 до 15 мас.% в пересчете на количество смолы, смеси смол или смеси смолы с отвердителем.