МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ПОЛИРОВАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 1997 года по МПК C08J5/14 B24D3/26 

Изобретение относится к изготовлению абразивного инструмента на вулканитовой связке и может быть использовано при производстве полировального инструмента, предназначенного для поверхностной отделки и декоративной обработки материалов сложного профиля, в том числе и из цветных металлов.

Известна масса для изготовления высокопористого эластичного инструмента [1] содержащая эпоксидно-новолачный блок-сополимер, отвердитель, газообразователь и абразивный наполнитель, причем в качестве эпоксидно-новолачного блок-сополимера масса содержит продукт сополимеризации эпоксидиановой и фенолформальдегидной новолачной смеси в соотношении 1 1-1,5, а в качестве абразивного наполнителя криолит и карбид кремния или электрокорунд и дополнительно включает бутадиеннитрильный каучук и стеарин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Продукт сополимеризации эпоксидиановой и фенол-формальдегидной новолачной смол в соотношении 1 1-1,5 100
Бутадиеннитрильный каучук 30 110
Газообразователь 3 10
Отвердитель 0,3 0,7
Стеарин 1 3
Криолит 25 65
Карбид кремния или электрокорунд 100 700
Однако известная масса имеет высокопористую, но жесткую структуру, поэтому полировальный инструмент, изготовленный из нее, не позволяет точно копировать сложный профиль обрабатываемой поверхности.

Кроме того, используемый для приготовления массы эпоксидно-новолачный блок-сополимер токсичен, а бутадиеннитрильный каучук является дефицитным и дорогим материалом.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой массе является масса для изготовления абразивного полировального инструмента, например, гибких полировальных кругов, эластичностью ГВМ (гибкий, высокомягкий), зернистостью 40 16, которые выпускаются акционерным обществом "Росси" [2] Известная масса для изготовления абразивного полировального инструмента содержит бутадиеновый каучук, серу, каптакс, тиурам, криолит, магнезию жженую, антистаритель ОМСК-1 (мягчитель) и шлифовальный материал при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Бутадиеновый каучук 100
Сера 1,5
Каптакс 1,5
Тиурам 0,5
Криолит 3,5
Магнезия жженая 122
Антистаритель ОМСК-1 5
Шлифовальный материал 560
К недостаткам известной массы следует отнести то, что она имеет плотную и жесткую структуру, и поэтому абразивный полировальный круг ГВМ, 40 16, изготовленный из нее, имеет низкую и наравномерную пористость, которая колеблется от 4 9% высокую плотность 2,8 г/см³ и поэтому в процессе отделочных операций трудно копировать сложный профиль обрабатываемой поверхности.

Вследствие низкой пористости круга и высокой его плотности в зоне обработки создается высокая температура, рабочая поверхность круга засаливается, а на обрабатываемой поверхности появляются прижоги.

Абразивный полировальный круг ГВМ, 40 16, изготовленный из этой массы, имеет большой вес 0,330 кг, низкую рабочую скорость 18 м/с. Кроме того, перед началом полировки и в процессе ее выполнения круг необходимо подвергать правке, т. е. снимать засаленный слой рабочей его поверхности, а при полировке сложного профиля, например сверла, нужно предварительно на рабочей поверхности полировального круга сформировать профиль, соответствующий обрабатываемой поверхности.

Задачей изобретения является создание абразивного полировального инструмента с высокопористой и мягкой структурой, обеспечивающего эластичное полирование.

Задача достигается тем, что масса для изготовления абразивного полировального инструмента, содержащая бутадиеновый каучук, серу, 2-меркаптобензотиазол (каптакс), мягчитель и шлифовальный материал, согласно изобретению содержит в качестве мягчителя парафиново-нафтеновое масло стабилпласт-62 и дополнительно азодикарбамид, оксид цинка и фенолформальдегидную смолу, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Бутадиеновый каучук 100
Сера 0,5 1
2-Меркаптобензотиазол 0,1 1
Парафиново-нафтеновое масло стабилпласт-62 5 15
Оксид цинка 4 10
Азодикарбонамид 10 40
Фенолформальдегидная смола 0,1 10
Шлифовальный материал 200 600
Газопорообразователь азодикарбонамид при введении в массу равномерно распределяется в ней и при последующем нагревании разлагается с выделением газа (азота, углекислого газа, аммиака).

Выделяющийся газ вспенивает массу, при отверждении которой фиксируется пористая структура абразивного полировального инструмента.

Следует отметить, что поры распределены равномерно по всему объему инструмента.

Введение в массу оксида цинка и фенолформальдегидной смолы активизирут процесс разложения азодикарбонамида, снижая температурные интервалы его разложения с 187 220^oC до 144 190^oC.

Мягчитель стабилпласт-62 повышает пластичность абразивной смеси за счет того, что молекулы стабилпласта-62 проникают между макромолекулами бутадиенового каучука, увеличивая расстояние между ними, которое заполняется газовой фазой парофора.

Введение серы и каптакса обеспечивают медленное протекание вулканизации бутадиенового каучука в начальный момент для наилучшего равномерного парообразования, а после завершения процесса парообразования способствуют быстрой вулканизации, чтобы стенки образовавшихся пор смогли закрепиться.

Абразивный полировальный инструмент, изготовленный из предлагаемой массы, обеспечивает эластичное полирование, так как ее состав и соотношение компонентов создают высокопористую и мягкую структуру.

Пример. В качестве ингредиентов массы для изготовления абразивного полировального инструмента использовали
синтетический натрий бутадиеновый каучук СКД СР ТУ38.103284-85, представляющий собой продукт полимеризации технического бутадиена в присутствии металлического натрия, поставляется в виде брикетов;
серу техническую ГОСТ 127-76;
каптакс представляет собой 2-меркаптобензотиазол, получаемый конденсацией анализа серы и сероуглерода, эмперическая формула C₇H₅NS₂, каптакс должен удовлетворять требованиям ГОСТ 793-74;
оксид цинка (белила цинковые, сухие) являются продуктом окисления цинка и представляют собой порошкообразный пигмент белого цвета, получаемый возгонкой металлического цинка, оксид цинка должен соответствовать требованиям ГОСТ 202-84;
мягчитель-стабилпласт-62 масло-мягчитель получают путем селективной очистки масляного дистиллята с последующей депарафинизацией и доочисткой глиной или гидроочисткой, масло-мягчитель стабилпласт-62 соответствует требованиям ТУ 38.101545-80;
порообразователь-азодикарбонамид

имеет газовое число 0,23 0,27 м³/кг, плотность 1630 кг/м³, температуру разложения 190 240^oC, температуру плавления 236^oC, поставляется в виде мелкокристаллического порошка желтого цвета и в соответствии с требованиями (ТУ 6-03-408-80) применяется как вспенивающий агент;
фенолформальдегидная смола представляет собой мелкодисперсный порошок желтого цвета, физико-химические свойства соответствуют ОСТ 6-05-441-89;
шлифовальный материал электрокорунд нормальный марки 14А, зернистостью 12Н, ГОСТ 28818-90 поставляется в соответствии с этим ГОСТом.

Экспериментальную проверку предлагаемой массы осуществили в промышленных условиях на АО "Росси" в цехе N 2 при изготовлении партии абразивных кругов 125•10•3214А12Н.

Изготовление абразивных полировальных кругов включает дозирование ингредиентов, их смешивание на общеизвестных смесительных вальцах, вальцевание пластин-заготовок путем пропускания массы через зазор прокатных вальцов с последующей термообработкой в общеизвестном электровулканизаторе при 160^oC в течение 2 ч и вырубку кругов вырубными штампами, укрепленными на общеизвестных прессах.

Составы предлагаемой массы для изготовления абразивного полировального круга 125•10•3214А12Н и известной массы (прототипа) приведены в табл. 1.

Изготовленные круги испытывали известными методами. Оценочные показатели представлены в табл. 2.

Пористость абразивных полировальных кругов определялась путем определения их объемной плотности до и после термообработки (γ_c,γ_в), а затем рассчитывалась по формуле .

Мягкость абразивных полировальных кругов определяли с использованием прибора пластомера, имеющего постоянный груз (5 кг). Затем мягкость рассчитывали по изменению высоты образца, вырубленного из круга под постоянной нагрузкой по формуле
,
где n₀ высота в свободном состоянии;
n₁ высота под нагрузкой.

Вес круга, кг.

Рабочая скорость круга, м/с.

Шероховатость обрабатываемой поверхности.

Наличие прижогов на обрабатываемой поверхности.

По результатам испытаний абразивных полировальных кругов, приведенных в табл. 2, следует, что пористость абразивных полировальных кругов, изготовленных из предлагаемой массы, выше, чем у прототипа, в 4 раза, что обеспечивает создание более интенсивного воздушного потока при вращении инструмента, снижение температуры в зоне контакта с обрабатываемой поверхностью, а значит позволило полностью ликвидировать прижоги на обрабатываемой поверхности.

Наличие пористой структуры ликвидирует засаливание рабочей поверхности инструмента, снижает вес абразивного полировального круга на 0,150 кг.

Мягкость абразивных полировальных кругов, изготовленных из предлагаемой массы, выше, чем у прототипа, в 5 раз.

Изготовленные круги 125•10•32 14А 12Н были набраны на вал и испытаны на зачистке печатных плат (150•80•2) мм, изготовленных из гетинакса.

Зачистку осуществляли на кранцевальном станке по действующей технологии.

Обрабатываемая поверхность платы характеризуется волнистостью (допускается до 10% от площади), поэтому пористая и мягкая структура абразивных полировальных кругов, набранных на вал, позволила точно ее копировать, а значит равномерно и полностью снять с нее окисную пленку, вследствие чего увеличилось время неокисляемости обрабатываемой поверхности с 48 до 120 ч, что подтверждает высокое качество обработки.

Пористая и мягкая структура абразивного полировального круга обеспечила снижение его веса с 0,330 до 0,180 кг, а значит позволила уменьшить нагрузку на валах, уменьшить давление и температуру в зоне контакта рабочей поверхности инструмента с обрабатываемой поверхностью платы, а следовательно, ликвидировать прижоги.

Использование: для обработки поверхности изделий сложного профиля. Сущность изобретения: масса содержит, мас.ч.: бутадиеновый каучук 100; 2-меркаптотиазол 0,1 - 1; серу 0,5 - 1; парафиново-нафтеновое масло - стабилпласт-62 5 - 15; оксид цинка 4 - 10; фенолформальдегидная смола новолачного типа 0,1 - 10; азодикарбонамид 10 - 40 и шлифовальный материал 200 - 600. Ингредиенты смешивают, вальцуют и термообрабатывают. Абразивный круг имеет пористую и мягкую структуру, обрабатываемая поверхность не имеет прижогов. 2 табл.

Масса для изготовления абразивного полировального инструмента, содержащая бутадиеновый каучук, серу, 2-меркаптобензотиазол, мягчитель и шлифовальный материал, отличающаяся тем, что содержит в качестве мягчителя парафиново-нафтеновое масло стабилпласт-62 и дополнительно содержит азодикарбонамид, оксид цинка и фенолформальдегидную смолу новолачного типа при следующем соотношении компонентов, мас.

Бутадиеновый каучук 100
Сера 0,5 1,0
2-Меркаптобензотиазол 0,1 1,0
Парафиново-нафтеновое масло стабилпласт-62 5 15
Азодикарбонамид 10 40
Оксид цинка 4 10
Фенолформальдегидная смола новолачного типа 0,1 10,0
Шлифовальный материал 200 600ю