ПОЛИРОВАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2015 года по МПК C09G1/02 

Изобретение относится к технологии оптического приборостроения, в частности, к получению полировальных композиций для обработки оптических материалов с автоматической подачей полировальной композиции в зону полирования.

Из практики применения автоматизированных способов полирования оптических стекол известно, что в объеме полирующей суспензии в процессе полирования часто возникает пена, снижающая эффективность полирования. Пенообразование в полирующей суспензии обусловлено процессами механического и химического происхождения. К механическим процессам относятся перемешивание и циркуляция, во время которых происходит захват воздуха суспензией. Основу химических процессов составляет реакция омыления сложных эфиров жирных кислот полировочных смол. В присутствии щелочных оксидов - продуктов сполировывания стекла эта реакция приводит к образованию карбоновых мыл с большим вспенивающим действием. Вместе с полирующим порошком они являются стабилизаторами пены и определяют ее высокую стойкость (Ходаков Г.С., Кудрявцева Н.Л. Физико-химические процессы полирования оптического стекла. Москва, Машиностроение, 1985 г.).

Известна полировальная композиция, включающая водную суспензию полирита и пеногасящую добавку - карбоксиметилцеллюлозу. Карбоксиметилцеллюлозу добавляют в количестве 2% от веса полирита (SU №164375, МПК C09G, дата приоритета 22.07.1963 г.).

Недостатком известной композиции является то, что ценообразование возникает уже через 4-8 часов работы, повторное же введение пеногасящей добавки замедляет процесс полирования.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является полировальная композиция, включающая водную суспензию полирита и пеногасящую добавку - смесь полиметилсилоксана, продукта оксиэтилирования первичных жирных спиртов окисью этилена и гидрофобного диоксида кремния при следующем соотношении компонентов: пеногасящая полиоргансиликсановая добавка - 0,006-0,6 вес.%, водная суспензия полирита, в расчете на 10%-ную суспензию - остальное (SU №1014872, МПК C09G 1/02, дата приоритета 06.07.1981 г.).

Известная полировальная композиция обеспечивает работу полировального станка в автоматическом режиме с циркуляционной подачей суспензии в зону обработки в течение 48 часов. Однако такую пеногасящую добавку эффективно использовать только для полирующей суспензии с размером частиц 1,25-2,5 мкм. При использовании тонкодисперсного полирующего порошка с размером частиц 0,4-0,8 мкм пенообразование и «корка» полирующего порошка возникают уже через 12-14 часов работы. Кроме того, эту пеногасящую добавку необходимо предварительно приготовить из трех компонентов, строго соблюдая соотношение.

Технический результат изобретения заключается в создании полировальной композиции, повышающей время непрерывного полирования оптических стекол на полировальных станках в автоматическом режиме с циркуляционной подачей суспензии в зону обработки с использованием простой по составу пеногасящей добавки.

Указанный технический результат достигается тем, что разработанная полировальная композиция, включающая водную суспензию полирующего порошка - полирита и пеногасящую добавку, содержит в качестве пеногасящей добавки полиоксиалкиленгликоль при следующем соотношении компонентов, вес. %:

- полиоксиалкиленгликоль - 0,01-0,03;

- водная суспензия полирующего порошка в расчете на 10%-ную суспензию - остальное.

Заявляемая полировальная композиция отличается от известной использованием в качестве пеногасящей добавки полиоксиалкиленгликоля. Испытания опытных образцов показали, что созданная полировальная композиция обеспечивает непрерывную работу полировального станка в течение 32 часов. Применение в полировальных композициях в качестве пеногасящей добавки полиоксиалкиленгликоля в известных заявителю источниках научно-технической и патентной информации не обнаружено

В качестве полирующего порошка используется твердый раствор оксидов редкоземельных металлов: церия СеO₂ - 60-91%, лантана La₂O₃ - 2-30%, смеси неодима, празеодима и самария Nd₂O₃+Pr₆O₁₁+Sm₂О₃ - 7-18%. Он представляет собой кристаллический мелкодисперсный порошок с прямоугольной или шестигранной формой частиц с отношением толщины к диаметру ≈1:10, имеющей кубооктаэдрический габитус с ярко выраженным зернистым строением. Плотность полирующего порошка - 6,2-7,1 г/см²; размер зерна - 0,4-0,8 мкм; водородный показатель среды pH=6,2-7,1; удельная поверхность полирующего порошка $$S_{{Б}_{ЭТ}}=3,9-5,4{м}^2/г$$ .

В качестве пеногасящей добавки используется полиоксиалкиленгликоль. Полиоксиалкиленгликоль - это высокомолекулярное анионное поверхностно-активное вещество с молекулярной массой 2200. Представляет собой вязкую жидкость от бесцветного до светло-коричневого цвета с pH=6,5-9,0 и динамической вязкостью не менее 500 мПа·с.

Приготовление полирующей суспензии осуществляется следующим образом. Полирующий порошок заливают при перемешивании в неокисляющейся емкости горячей водой (80-90°C) так, чтобы порошок был полностью покрыт водой, закрывают крышкой и оставляют до полного остывания. Затем полученный осадок промывают и фильтруют через капроновое сито с размером ячеек 0,8 мкм. Полученный фильтрат разделяют на твердую и жидкую фракции, твердую фракцию разбавляют водой до получения необходимой плотности полирующей суспензии из расчета 1 кг полирующего порошка на 10 л воды. Плотность полученной суспензии должна быть 1,02-1,04 г/см³. Контроль плотности проводится ареометром. После этого при температуре 25°C измеряют динамическую вязкость полиоксиалкиленгликоля. Измерение производят на шариковом вискозиметре Хепплера по ОСТ 6-05-422-76. Динамическая вязкость должна быть не менее 500 мПа·с. Затем полиоксиалкиленгликоль вводят в суспензию в качестве пеногасящей добавки в количестве 0,01-0,03 вес.% и тщательно перемешивают.

Примеры. Для экспериментальной проверки заявляемой полировальной композиции были приготовлены пять образцов, состав которых приведен в таблице 1.

Таблица 1 Компоненты №1 №2 №3 №4 №5 Полиоксиалкиленгликоль, вес.% 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 Водная суспензия полирующего порошка (в расчете на 10%-ную) остальное остальное остальное остальное остальное

Стабильность процесса полирования оценивали визуально.

Для проведения испытаний были взяты линзы диаметром 15-100 мм с отношением толщины к диаметру 0,02-0,1 с радиусом кривизны R=2-∝ с требованиями по чистоте поверхности P IV - P VI по ГОСТ 11141-84 из оптических стекол марок Ф, ТФ, СТК, БК, ТК, «Schott», прошедших стадию грубого и тонкого шлифования.

Линзы обрабатывались блоком, были наклеены эластичным способом наклеечными смолами с пеко-канифольной основой и основой из инден-кумароновой смолы с наполнителями из талька и графита, имеющими температуру размягчения 104-109°C.

В качестве полировальной подложки применялась пеко-канифольная смола с твердостью 6-17 ед. МИВСК с наполнителями из древесной муки.

Полирование линз проводилось на станках 3ШП-320, 6ШП-200 с автопитанием при следующих режимах: удельное давление полировального инструмента на стекло - 50-100 кГс/см²; скорость вращения полировальника 200-250 об/мин; частота качания поводка - 100-120 двойных ходов/мин. Выход годных деталей составил 76-90%, что является базовым. Результаты испытаний представлены в таблицах 2-6.

Таблица 2 Показатели Композиция по образцу №1 Прототип Время полирования, час 24 25 26 27 28 29 30 12 Характеристика результата пены нет пены нет пены нет пены нет пены нет пены нет пена пена

Таблица 3 оказатели Композиция по образцу №2 Прототип Время полирования, час 24 26 28 30 31 32 33 12 Характеристика результата пены нет пены нет пены нет пены нет пены нет пены нет пена пена

Таблица 4 Показатели Композиция по образцу №3 Прототип Время полирования, час 24 27 28 30 32 33 12 Характеристика результата пены нет пены нет пены нет пены нет пены нет пена пена

Таблица 5 Показатели Композиция по образцу №4 Прототип Время полирования, час 24 27 30 32 33 12 Характеристика результата пены нет пены нет пены нет пены нет пены нет пена

Таблица 6 Показатели Композиция по образцу №5 Прототип Время полирования 24 27 30 32 33 12 Характеристика результата пены нет пены нет пены нет пены нет пены нет, но ухудшилась чистота полированной поверхности пена

Результаты испытаний, представленные в таблицах 2-6, показывают, что образцы полировальных композиций, в зависимости от содержания в них полиоксиалкиленгликоля, обеспечивают непрерывную работу полировального станка от 29 до 32 часов без образования пены и «корки».

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для обработки оптических материалов. Полировальная композиция содержит водную суспензию полирующего порошка - полирита и полиоксиалкиленгликоль в качестве пеногасящей полиоргансилоксановой добавки при следующем соотношении компонентов, вес. %: полиоксиалкиленгликоль 0,01-0,03; водная суспензия полирующего порошка в расчете на 10%-ную суспензию - остальное. Изобретение позволяет увеличить время непрерывной работы полировальных станков. 6 табл.

Полировальная композиция, содержащая водную суспензию полирующего порошка - полирита и пеногасящую добавку, отличающаяся тем, что в качестве пеногасящей добавки она содержит полиоксиалкиленгликоль при следующем соотношении компонентов, вес. %:
Пполиоксиалкиленгликоль 0,01-0,03 водная суспензия полирующего порошка в расчете на 10%-ную суспензию остальное