Связка абразивного инструмента Советский патент 1987 года по МПК B24D3/22 

11

Изобретение относится к шлифовальному и полировальному абразивному, например, алмазному инструменту.

Цель изобретения - повышение стойкости инструмента и технологичности связки на каучуковой основе путем предотвращения липкости инструмента к стальным вулканизационным пресс- формам при одновременном сохранении высокой адгезии каучуковой связки к алмазным и абразивным шлифпорошкам, покрытым (аппретированным) перед смешением со связкой фенолформальдегид- ной смолой и отвердителем гексаме- тилентетрамином (ГМТА), повышающими удержание алмазов и абразивов в связке и устранение засаливания инструмента.

Связка имеет следующий состав, мае.ч:

Синтетический бутадиен- нитрильный каучук 100 Фенолформальдегидная смола с отвердителем щелочного типа, например ГМТА 10-20 Поливинилхлоридная смола 40-60 Дибутилфталат15-30

Стеарат кальция . 0,5-3,0 Окись цинка4-20

Окись магния3-12

2,2-Дибензтиазолдисуль- фид (альтакс)1,5-3,0

Сера1,5-40

Стеарат кальция . 5,5-9,5 В этой связке альтакс может быть заменен смесью 1-2 мае.ч. каптакса и 0,5-1 мае.ч, тиурама на 100 мае,ч, каучука.

Стеарат кальция в дозировках 5,5- 9,5 мае.ч. на 100 мае.ч. является не только стабилизатором ПВХ, но и материалом с избирательными адгезионными свойствами: стеарат кальция устраняет прилипание инструмента на каучуковой связке к стальным вулканизационным пресс-формам и одновременно сохраняет и даже повышает адгезию каучуковой связки к алмазным и абразивным шлифпорошкам, покрытым (аппретированным) с целью повышенр1я их адгезии к каучуковой связке пленкой из фенолформальдегидной смолы с отвердителем щелочного типа, например ПМТА.

Применяемые в качестве антиадгези- ойных добавок к каучуковым связкам стеариновая кислота и реже стеарат цинка снижают липкость каучуковых

772

связок к стальным вулканизационным пресс-формам, однако эти добавки одновременно снижают адгезию каучу-- ковых связок к алмазным и абразивным

шлифпорошкам, пбкрытым тонкой пленкой фенолформальдегидной смолы с отвердителем ГМТА , в результате чего резко падает удержание алмазов и абразивов в связке, уменьшается стойкость и работоспособность инструмента.

Избирательные адгезионные свойства стеарата кальция в каучуковых связках объясняются тем, что характеризующиеся слабокислотными свойствами водороды гидроксильных групп фе- нольных колец фенолформальдегидной смолы, ьходящей в каучуковую связку и аппрет, покрывающий .алмазы и абразивы, взаимодействуют с ионами кальция из стеарата кальция, образуя феноляты кальция, связанные с поликон- денсированной фенолформальдегидной смолой. Таким образом, стеарат кальция является сшивающим агентом, обеспечивающим высокую адгезию (прочность связи) между фенолформальдегидной смолой из каучуковой связки и из аппрета, покрывающего алмазные

и абразивные шлифпорошки, в результате чего достигается высокая адгезия алмазов и абразивов к каучуковой связке.

При этом радикал стеарата, входящий в состав стеарата кальция, образует с водородом гидроксила фенола из фенолформальдегидной смолы стеариновую кислоту, которая придает связке антиадгезионные свойства по

отношению к.стальным вулканизационным пресс-формам.

Отсутствие адгезии каучуковой связки, содержащей стеарат цинка, к алмазным шпифпорошкам, покрытьм

пленкой из фенолформальдегидной смолы с отвердителем ГМТА, объясняется тем, что ГКТА при температуре вулканизации связки частично разлагается, вьщеляя аммиак,создаюш 1Й щелочную

среду. Цинк из стеарата цинка, являясь амфотерным элементом, в щелочной среде не взаимодействует со слабокислотным водородным ионом гидроксила фенольного кольца фенолформальдегидной смолы. Таким образом, не создается связь между стеаратом цинка из каучуковой связки и пленкой аппрета, покрывающего алмазы и абразивы. Взаимодействие между стеари313

новой кислотой и слабокислотными водородными ионами гидроксила феноль ного кольца невозможно, так как кислоты между собой не реагируют. Поэтому в алм азо-абразивных каучуковых композициях только стеарат кальция обладает избирательными антиадгезионными свойствами по отношению к связке, аппрету и стальным пресс- формам.

Пример 1, Для определения минимальной дозировки стеарата кальция, обеспечивающей отсутствие липкости инструмента на каучуковой связке к стальным вулканизационым пресс- формам, испытывали связки с различным содержанием компонентов (табл.1)

Дополнительно добавляют стеарат кальция в дозировках 3;4;5;6;7;9 и 11 мае.ч. на 100 мае.ч. каучука.

Затем на этих связках изготовляли абразивный сложнопрофильный инструмент, вулканизовали его и определяли липкость к стальным вулка- низационным пресс-формам при выгрузк из них инструмента.

Как видно из табл.2, начиная с дозировки 5,5 мае.ч. стеарата кальция на 100 мае.ч. каучука липкость инструмента на каучуковой связке к стальным влуканизационным пресс-формам отсутствует.

Поэтому дозировку стеарата кальция 5,5 мае.ч. на 100 мае.ч. кдучу- ,ка можно считать минимальной для обеспечения отсутствия липкости инструмента к преее-формам.

Пример2. С целью уетановле- ния верхнего предела приемпемой дозировки етеарата кальция в каучуковой евязке и для выяенения влияния содержания етеарата кальция в каучуковой евязке на ее адгезию к пленке из фенолформальдегидной емо- лы е отвердителем ГМТА, применяемой в качестве аппрета для алмазных и абразивных порошков, определяли .адгезию к этой пленке связок-составов 1-3, приведенных в табл.1, в которые дополнительно вводили 3;4;5; 6-, 7; 9 и 11 мае.ч. стеарата кальция на 100 мае.ч. каучука. Далее связки вулканизовали и определяли их физико-механические свойства (табл.3

Как видно из табл.3,введение дополнительного количества стеарата кальция в каучуковые связки повьшает

74

их адгезию к пленке из фенольного связующего. Одновременно с этим липкость связок к пресс-формам уменьшается (табл.2). Все это подтверждает

избирательные адгезионные свойства стеарата кальция в каучуковых связках.

С повышением содержания в связке (состав 1) стеарата кальция е 0,5

до 5,5 мае.ч. на 100 мае.ч. каучука прочность связки состава 1 повьш1ает- ся за счет структурирующего (сшивающего) действия стеарата кальция по отношению к фенолформальдегидной смоле, однако с увеличением содержания етеарата кальция до 11,5 мае.ч. на 100 мае.ч. каучука прочноеть связки уменьшаетея и етановитея ниже проч- ноети евязки-прототипа. В данном случае действие етеарата кальция как мягчителя превалирует над его действием, как етруктурирующего агента.

Следовательно, верхний предел дозировки стеарата кальция в связке не

должен превышать 9,5 мае. ч. на 100 мае.ч. каучука. Этот вывод был подтвержден при определении относительной деформации dhi(%) евязок еоетава 2 при , что характеризует теплоетойкость связок. Было установлено, что 4h для евязки- прототипа еоставляет 11,79%, для евязки, еодержащей 9,5 мае.ч.етеарата кальция на 100 мае.ч. каучука

9,60%, а для евязки ,еодержащей I, 11,5 мае.ч. стеарата кальция на 100 мае.ч. каучука 12,03%. Это значит, что при дозировке етеарата кальция 9,5 мае.ч. на 100 мае.ч. каучука проявляетея его структурирующее действие, а при более выеокой дозировке (11,5 мае.ч. на 100 мае.ч. каучука) превалируют его действие как мягчителя, что нежелательно,

так как приводит к размягчению инструмента при повышенной температуре, к снижению его теплостойкости.

Таким образом, верхним пределом дозировки стеарата кальция в евязке следует считать 9,5 мае.ч. на 100 мае.ч. каучука,

П р и м е р 3. Для выявления избирательных антиадгезионных свойств етеарата кальция по еравнению со стеаратом цинка и стеариновой кислотой изготовляли каучуковую связку состава 1 (табл.1), в которую дополнительно вводили либо исключали

из ее состава материалы, приведенные в табл.4, и затем определяли адгезию полученных связок к пленке из фенолформальдегидной смолы с ГМТА (фенольное связующее СФП-012А).

Как видно из табл.4, основным фактором, определяющим высокую адгезию связки к пленке из фенольного связующего СФП-012А, является наличие этого материала в самой связке (величина адгезии к пленке связки с феноль- ным связующим 20,6 Н/мм, а без него- 8,5 Н/мм).

Введение в .связку стеарата цинка полностью устраняет адгезию связки к пленке из фенольного связующего СФП-012А, введение стеариновой кислоты резко снижает адгезию связки к пленке.

Введение стеарата кальция не толь- 20 возможность создавать сложнопрофильный алмазно-абразивный инструмент с прерывистым рабочим слоем.

ко не снижает адгезию связки к пленке, но и повышает ее (25,4 Н/мм против 20,6 Н/мм), что объяеняетея етруктурирующим действием стеарата кальция по отношению к фенольному связующему, находящемуся в связке и в пленке-аппрете.

Таким образом, стеарат кальция, введенный в каучуковую связку в дози25

Формула изобретения

Связка абразивного инструмента, режущие зерна которого покрыты пленкой фенолформальдегидного связующего е гекеаметилентетрамином, содержащая

ровке не менее 5,5 мае.ч.на 100 мае.ч. 30 следующие компоненты, мае.ч.:

Бутадиеннитрильный каучук

каучука, придает евязке избирательные антиадгезионные евойства: устраняет липкость связки к вулканиза- ционным пресс-формам и одновременно сохраняет высокую адгезию ее к пленке из фенольного связующего СФП-012А, применяемого в качестве аппрета для алмазных и абразивных шлиф- порошков.

ПримерА. С целью выявления влияния етеарата кальция на засали- ,вание инструмента на каучуковой , связке изготовляли круги 1А1 на евязке еоетава 2 (табл.1), но е содержанием етеарата кальция 0,5; 5,5}

136776

9,5 мае.ч. на 100 мае.ч. каучука. Диаметр кругов 250 мм, ширина 25 мм, алмазы АС2 80/63, относительная концентрация 100. Этими кругами на

круглошлифовальном станке мод. ЗБ12 обрабатывали медные образцы диаметром 50 мм длиной 200 мм.

Установлено, что в процессе обработки при дозировке в каучуковой

fO связке стеарата кальция 0,5 мае.ч. на 100 мае.ч. каучука наблюдалось частичное засаливание круга при дозировке 5,5 и 9,5 мае.ч. стеарата кальция на 100 мае.ч. каучука заеали15 вание круга не наблюдалось.

В результате проведенной работы раеив рилиеь технологичеекие возможности при создании новых инструментов на каучуковых связках. Появилась

25

Формула изобретения

Связка абразивного инструмента, режущие зерна которого покрыты пленкой фенолформальдегидного связующего е гекеаметилентетрамином, содержащая

следующие компоненты, мае.ч.:

100

Бутадиеннитрильный каучук

Фенольное связующее с

гекеаметилентетрамином

Поливинилхлорид

Дибутилфталат

Окиеь цинка

Окись магния

2,2-Дибензтиазолдисульфид (альтакс)

Сера

и стеарат кальция, отличающаяся тем, что,, с целью повьш1е- ния технологичности массы и стойкости инструмента етеарат кальция она содержит в количестве 5,5-9,5 мае.ч.

10-20

40-60

15-30

4-20

3-12

1,5-3,0 1,5-40

Синтетический бутадиеннит- рильный каучук марки СКН-40С

Фенолформальдегидная смола с отвердителем ГМТА (феноль- ное связующее СФП-012А)

Поливинилхлоридная смола

Таблица2

Влияние содержания стеарата кальция на липкость каучуковых

связок

Липнет Лип- СлабоНеНе НеНеНе

нет лип-лип лип- лип-лип-липнетнетнет нетнетнет

То же То же То жеТожеТо же То жеТо жеТо же

Т а б л и ц ,а 1

100

100

100

10

15

20

9131367710

Таблица 3

Физико-механические свойства связок в зависимости от содержания в них стеарата кальция

Показа- . Содержание стеарата кальция в связках, мае.ч. на тель100 мае.ч. каучука

«Г ГЯ|ДГТДГИТГЖ1П--ИШИ.ВШ-|. .- - ....L-j 1Д,,1. Л„1.иШ-1Д -1- ЖЛ.

0,5 (прототип) 3,5 4,55,5

nZZ3ZlTlLlL-L lL iZni IZАдгезиясвязки к пленке из феноль- ного связующегоСФП-012А, Н/мм 20,6 6,2 5,2 21,0 6,7 5,8 22,8 7,0 6,3 25,4 8,6 7,1

Прочностьпри растяженииМПа 12,0 - - 13,1 - - 13,3 - - 13,8

Продолжение табл.3

Физико-механические свойства связок в зависимости от содержания в них стеарата кальция

Показа-Содержание стеарата кальция в связках, мае.ч. на

тель100 мае.ч. каучука

1ЖШЖЕСПГ Ш 11 1П1

.Адгезия связки к пленке из фенольНОГО СБЯззпощего

СФП-012А,

Н/мм

21,78,9 7,2 26,09,68,3 26,39,98,5 26,9 10,0 8,7

12,7 12,6 12,6 11,8

Таблица 4

Влияние некоторых антиадгезионных материалов на адгезию каучуковых связок к пленке из фенольно.го связующего . СФП-012А

тао20,6

Нет 25,4 адгезии

Редактор Л.Пчелинская

Составитель Н.Балашова

Техред :Л.Олейник ; Корректор .С.Шекмар

Заказ 2168/16Тираж 716Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

160,5 160,5

1,5

8,6

8,5

9,4

Изобретение относится к производству абразивного инструмента. Целью изобретения является повышение технологичности массы и стойкости инструмента на каучуковых связках за счет предотвращения прилипания рабочего слоя к пресс-формам, что даст возможность изготавливать инструмент сложного профиля с прерывистым рабочим слоем, а также улучшения адгезии пленки на абразивном зерне к фенольному связуюш.ему в связке. Преимущества достигаются путем увеличения содержания стеарата кальция (5,5-9,5 мае.ч. на 100 ч. каучука) в связке следующего состава, мае.ч. на 100 мае.ч. каучука: бута- диеннитрильный каучук 100; феноль- ное связующее с гексаметилентетрами- ном 10-20 поливиннлхлорид 40-60 дибутилфталат 15-30 окись цинка 4-20j окись магния 3-12j 2,2-дибенз- тиазолдисульфид (альтакс) 1,5-3; сера 1,5-40; стеарат кальция 5,5- 9,5.4 табл. (Л СА СлЭ О) Ч