ПОЛИРОВАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
POLISHING COMPOSITION

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
2
2
3
2
3
6
11
2
3
2
<mrow><msub><mi>S</mi><mrow><msub><mi>Б</mi><mrow><mi>Э</mi><mi>Т</mi></mrow></msub></mrow></msub><mo>=</mo><mn>3</mn><mo>,</mo><mn>9</mn><mo>−</mo><mn>5</mn><mo>,</mo><mn>4</mn><mtext> </mtext><msup><mi>м</mi><mn>2</mn></msup><mo>/</mo><mi>г</mi></mrow>
В качестве полирующего порошка используется твердый раствор оксидов редкоземельных металлов: церия СеO - 60-91%, лантана LaO - 2-30%, смеси неодима, празеодима и самария NdO+PrO+SmО - 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/см; размер зерна - 0,4-0,8 мкм; водородный показатель среды pH=6,2-7,1; удельная поверхность полирующего порошка
.
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.
3
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/см. 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.
2
Полирование линз проводилось на станках 3ШП-320, 6ШП-200 с автопитанием при следующих режимах: удельное давление полировального инструмента на стекло - 50-100 кГс/см; 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».