КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИРОВАЛЬНОГО КРУГА Российский патент 2005 года по МПК C08L33/24 C09K3/14 B24D3/32 

Изобретение относится к инструменту для механической обработки поверхности предмета посредством трения, например для полирования, глянцевания, очистки, состоящему из разрезанного, пропитанного сизалетканевого материала, закрепленного на посадочное приспособление.

При полировании, например в машиностроении и приборостроении, применяются полировальные и доводочные материалы, главным образом в виде паст и суспензии. Пасты представляют собой композиции из полировальных порошков, жиров, связующих, поверхностно-активных и других веществ. Известны полировальные круги на основе вспененных полихлорвиниловых смол, обладающие высокой пористостью, что препятствует их засаливанию. Эти круги могут быть использованы также для обработки нержавеющей стали / с.56. Кудасов Г.Ф. Абразивные материалы и инструменты. Л., Машиностроение, 1967. 158 с./.

В мебельном и столярном производстве полирование производится вращающимися мягкими текстильными барабанами, которые набираются из матерчатых кругов, пропитанных раствором органического пленкообразователя (например, щеллачной политурой).

На производительность полирования и шероховатость обрабатываемой поверхности оказывает существенное влияние как материал полирующей основы, форма его укладки в круге, обеспечивающая формоустойчивость (эластичность) круга, так и состав пропитываемой композиции. Выбор оптимальной конструкции и характеристика полировального круга зависят от многих факторов, в том числе материала полируемого изделия, исходной и требуемой шероховатости поверхности (чистоты полировки), стоимости круга и т.д.

Полировальные круги из сизалетканевого материала применяют для предварительной и окончательной обработки столовых приборов и их принадлежностей из нержавеющей стали, приборов для зубоврачебной практики, изделий любительского ремесла, ювелирных изделий и часов и т.д.

Сизалетканевые полировальные круги без соответствующей пропитки и последующего отверждения пропитывающей композиции имеют небольшую стойкость, быстро изнашиваются, что экономически невыгодно.

ОАО «Кыштымский завод абразивных материалов» /Каталог. Кыштымский завод абразивных материалов. М., ВНИИТЭМИР, 1991, 28 с./ для изготовления, например, свободноскладчатых с металлической зубчатой ступицей полировальных кругов использует хлопчатобумажные ткани и сизаль и обрабатывает их пропитывающей композицией пентафталевого лака ПФ-587, отверждающегося при температуре Т= 81- 85°С за 4 ч. Качество полировки изделий, например ложек, кругами 150×20×19СХ, пропитанными указанным составом и высушенными в течение 4 ч при Т=85°С, отвечает требованиям стандарта. Однако стойкость этик кругов низкая. Так, для черпака столовой ложки стойкость равна 39 - 42 тыс.шт. Кроме того, при пропитке лаком загрязняется окружающая среда, возможно возгорание при сушке пропитанных кругов.

При изготовлении круга тканевый материал закладывают в металлическое кольцо, выполняющее роль арматуры и увеличивающее прочность круга. Кольцо служит посадочным отверстием на вал полировальной установки.

Техническое решение (А.с. №682550, COL 31/04, 1979) включает сополимер винилацетата, бутилакрилата и акриловой кислоты, низкомолекулярную эпоксидную или резорциановую смолу и органический растворитель.

Известная композиция /А. с. №37304, от 30.05.85, Болгария/ представляет собой 3-15% раствор поливинилового спирта в воде. Сизалетканевые круги, пропитанные этим раствором, сушат при комнатной температуре в течение 24 ч и затем при температуре более 70°С. Композиция не токсична, не горюча, не загрязняет окружающую среду. Однако стойкость кругов, пропитанных водным раствором поливинилового спирта, и высушенных при полировке столовых ложек, составляет не более 29 тыс. шт.

Цель технического результата - увеличение стойкости полировального круга за счет пропитки водным раствором акрилового сополимера (латекса) и жидкого стекла, снижение себестоимости его изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что в композиции для производства полировального круга, содержащей водный раствор связующего, согласно изобретению в качестве водного раствора связующего используют смесь водной эмульсии сополимера, полученного эмульсионной полимеризацией бутилакрилата, этилакрилата, метилметакрилата и амида акриловой кислоты с содержанием основного вещества от 15 до 50 мас.ч. и жидкого стекла при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.: сополимер (мет) акриловых эфиров и амида акриловой кислоты (в пересчете на сухой остаток) 15-50; стекло натриевое жидкое 3-12; вода 50-85.

В реализации предложенного технического решения могут быть использованы, например, следующие материалы:

Сополимер (мет) акриловых эфиров и амида акриловой кислоты (ТУ 2241-191-057575-93-20000 - см. табл.) со следующей характеристикой:

Наименование показателейНормаВнешний видМолочно-белая жидкостьМассовая доля сухого вещества, %46-50pH4-6Внешний вид пленкиОднородная без видимых посторонних включенийМеханические свойства свободных пленок: а) прочность при разрыве, МПа, не менее7б) относительное удлинение, %, не более700

Сополимер (мет) акриловых эфиров и амида акриловой кислоты /метилметакрилата (ГОСТ 20370-74), этилакрилата и бутилакрилата, амида акриловая кислота - акриламида - их характеристики приведены в Каталоге «(Мет) акриловые мономеры и олигоэфиракрилаты», Черкассы, 1988/. ГОСТ 20370-74 включает следующую характеристику: цветность, не более - 5; массовая доля основного вещества, %, не менее - 99,8; массовая доля воды, %, не более - 0,04; плотность при 20°С, г/см³ - 0,942±0,003; показатель преломления при 20°С - 1,414±0,001.

Водная эмульсия сополимера (мет) акриловых эфиров и амида акриловой кислоты является доступным промышленным продуктом. Физико-механические свойства мономеров, из которых получают сополимер, а также соплимеризация подробно описаны в т.2 «Справочнике химика», Л., 1971, а также в обзорных статьях (194-207, 439-455 с.), приведенных в 3 т. «Энциклопедии полимеров», М., 1977.

Стекло натриевое жидкое (ГОСТ 13078 - 77), содержащее (%) кремнезем - 28,5-33; окиси железа и окись алюминия - 0,25 и 0,4; окись кальция - 0,2 и 0,25 и окись натрия - 10-12; серный ангидрид - 0,06 и 04; плотность - 1,36-1,5 г/см³.

Тканевый материал (ГОСТ 24327-80; ГОСТ 221-94 и т.д.).

Сизалевые ткани имеют усредненную характеристику: плотность 1,3 г/см³ (при 25°С); диаметр волокна 19 мкм; прочность при растяжении 340 Мн/м²; предельная температура эксплуатации 100°С.

Получение раствора для пропитки. В смеситель, снабженный мешалкой, загружают латекс, полученный эмульсионной полимеризацией метилметакрилата, бутилакрилата и амида акриловой кислоты, содержащий 50±5% мас. сополимера (мет) акриловых эфиров и амида акриловой кислоты и 50±5% мас. воды. Латекс может содержать водорастворимые перекиси (инициаторы полимеризации), например персульфат аммония, поверхностно-активные вещества, антипирены и т.д.

В латекс добавляют жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: на 100 латекса 10-12 жидкого стекла.

Затем включают мешалку и перемешивают 15-20 мин (полученный раствор используют для пропитки в нижеприведенном примере 1). Далее в полученную смесь добавляют дистилированную или обессоленную воду - на 100% мас.ч. латекса до 250 мас.ч. воды. Перемешивают 15-20 мин. Полученную смесь используют в примерах 2 и 3.

Приготовленные растворы как до разбавления водой, так и после разбавления желательно пропустить через краскотерку с получением частиц ≤50 микрон.

Пример 1. Для пропитки используют раствор, содержащий компоненты, мас.ч.:

сополимер (мет) акриловых эфиров и амида акриловой кислоты (в пересчете на сухой остаток) - 50; жидкое стекло - 12; вода - 50. Этим раствором пропитывают сизалетканевые круги 150×20×19СХ.

Стойкость кругов при полировке ручки столовых ложек приведены ниже (табл. 1).

Табл.1Наименование кругаНорма расхода кругов на 1000 ложек, шт.Кол-во отполированных ложек одним валом*, шт.Цена 1-го круга, руб.Сумма затрат на 1000 шт. ложек, руб.Качество полировки150×20×19СХ, производство Липперт-Униполь; нижний вал*0,8856600132,00116,57Эталон150×20×19СХ, пропитанные раствором по примеру 1; нижний вал*0,965210066,9264,24Отвечает эталону*На валу 50 шт. кругов. Качество полировки соответствует требованиям или эталону (эталоном является качество, полученное при полировке кругами немецкой фирмы Липперт-Униполь).

Пример 2. Для пропитки используют раствор, содержащий ингредиенты, мас.ч.: сополимер (мет) акриловых эфиров и амида акриловой кислоты (в пересчете на сухой остаток) - 25; жидкое стекло - 6; вода - 75.

Пример 3. Круги пропитывают смесью, включающей ингредиенты, мас.ч.:

сополимер (мет) акриловых эфиров и амида акриловой кислоты (в пересчете на сухой остаток) - 15; жидкое стекло - 3; вода - 84,5.

Полученные круги использованы при полировке ручек столовых ложек. Результаты производственных испытаний представлены в нижеприведенной табл. 2.

Табл.2Наименование кругаНорма расхода кругов на 1000 ложек, шт.Кол-во отполированных ложек, шт.Цена 1-го круга, руб.Сумма затрат на 1000 шт. ложек, руб.150×20×19СХ, производство Липперт-Униполь верхний вал0,8658000132,43113,9150×20×19СХ, пропитанные по примеру 3, верхний вал1,024900054,9456,08

Качество полировки соответствует требованиям или эталону (эталоном является качество, полученное при полировке кругами фирмы Липперт-Униполь).

Технология пропитки кругов. Круги до пропитки изготовляют следующим образом. Вначале готовят звездочку (каркас) из металла для кругов 150×10×19,6 и 150×20×19,6СХ, пластмассовую - 250×50×70С. Изготовление звездочки состоит из нескольких операций (штамповка, сборка и т.д.). Затем на звездочку насаживается ткань (для хлопчатобумажных кругов) или ткань (палаточная), чередующаяся с тканью из сизали (для сизалетканевых кругов) или жгуты из сизали (для кордовых сизалевых кругов). Далее круг прошивается, обрезается и поступает на пропитку. Пропитку проводят на запатентованной специальной установке; затем их сушат в течение 30 мин при температуре 130°С. Ложки полируют кругами на полировальном станке ПП-5.

Ниже приведены результаты производственных исследований стойкости кругов 150×20×19СХ при полировании ложек столовых (тыс.шт.) (табл. 3).

Табл.3ВалКыштымский заводА.с №37304Без жидкого стекла латекс сополимераПо заявл-ому изобретениюЛипперт-УнипольВерхний42364553,460Нижний39,233,64052,156,6

Качество полировки соответствует требованиям или эталону (эталоном является качество, полученное при полировке кругами фирмы Липперт-Униполь).

Как видно из табл. 3, стойкость кругов, изготовленных из предложенной композиции, по сравнению с прототипом, увеличивается в среднем 1,48-1,55 раза.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного технического решения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявленной композиции, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений /Каталог-справочник. Абразивные материалы и инструменты. М., НИИМаш, 360 с.; БЭС, изд.3-е, т.1. М., Сов энциклопедия, 1969/, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной композиции. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. Не известны составы композиции для изготовления полировального круга, обеспечивающие достигнуть поставленную цель, что свидетельствует об удовлетворении критерия «изобретательский уровень».

Заявленное техническое решение может быть использовано на предприятиях по производству художественных изделий из металла, народных художественных промыслов, в ювелирной и медицинской промышленности, оно раскрыто в материалах заявки с полнотой, достаточной для его осуществления. Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения «промышленная применимость».

Изобретение относится к производству хлопчатобумажных кругов и может быть использовано для полировки столовых приборов и их принадлежностей из нержавеющей стали, приборов для зубоврачебной практики, ювелирных изделий и часов и т.д. Композиция для производства полировального круга включает водный раствор связующего в качестве которого используют смесь водной эмульсии сополимера, полученного эмульсионной полимеризацией бутилакрилата, этилакрилата, метилметакрилата и амида акриловой кислоты с содержанием основного вещества от 15 до 50 мас.ч. и жидкого стекла при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.: сополимер (мет) акриловых эфиров и амида акриловой кислоты 15-50; стекло натриевое жидкое 3-12; вода 50-85. Изобретение позволяет увеличить стойкость полировальных кругов и снизить себестоимость их изготовления. 3 табл.

Композиция для производства полировального круга, включающая водный раствор связующего, отличающаяся тем, что в качестве водного раствора связующего используют смесь водной эмульсии сополимера, полученного эмульсионной полимеризацией бутилакрилата, этилакрилата, метилметакрилата и амида акриловой кислоты с содержанием основного вещества от 15 до 50 мас.ч. и жидкого стекла при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч.:

Сополимер (мет) акриловых эфиров и амида акриловой кислоты15-50Стекло натриевое жидкое3-12Вода50-85