ВЫСОКОПОРИСТАЯ ПОЛИМЕРНАЯ АБРАЗИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
HIGH-POROSITY POLYMER ABRASIVE COMPOSITION

Изобретение относится к полимерным композициям для изготовления пористых высокоэластичных абразивных и алмазных инструментов, предназначенных для зачистки, полирования стальных лент, листов и изделий из цветных металлов.
По авт.св. №1016338 для изготовления пористого абразивного инструмента предложены следующие компоненты, мас.ч.:
Эпоксидно-новолачный блок-сополимер
100
Абразивный наполнитель
100-700
Триэтаноламин
0,3-0,7
Криолит
25-65
Метилполиэтилгидросилоксан
0,4-3,5
Шероховатость поверхности деталей из стали марки 4Х13 после обработки составляет от 0,08 до 0,32 мкм, а для печатных плат, фольгированных электротехнической медью. от 0,12 до 0,63 мкм.
По авт.св. №821471 предлагается полимерная пресс-композиция, содержащая эпоксидно-новолачный блоксополимер, абразивный наполнитель и волокнистый наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидно-новолачный блоксополимер
100
Электрокорунд белый
150-750
Стекловолокно
40-100
Триэтаноламин
0,3-0,7
Бутадиен-нитрильный каучук
10-50
Стеарин
0,5-1,5
Абразивный инструмент на ее основе при рабочей скорости инструмента 80 м/с позволяет получить шероховатость поверхности после обработки от 0,118 до 0,220 мкм.
Наиболее близким к изобретению техническим решением является композиция по авт.св. №1390008. Предлагается полимерная композиция, содержащая эпоксидно-новолачный блоксополимер, бутадиен-нитрильный каучук, абразивный наполнитель и блоксополимер полиорганосилоксана и полиоксиалкилена при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидно-новолачный блоксополимер
100
Бутадиен-нитрильный каучук СКН-40
60
Азодиизобутиронитрил
10
Триэтаноламин
0,5
Блоксополимер полиорганосилоксана и
полиоксиалкилена
3
Стеарин
1
Криолит
50
Абразивный наполнитель
400
Шероховатость поверхности для печатных плат, фольгированных электротехнической медью, после обработки составляет от 0,08 до 0,32 мкм.
К недостаткам абразивных инструментов, изготовленных по приведенным выше композициям, следует отнести сравнительно невысокие физико-механические и эксплуатационные показатели абразивного инструмента, трудоемкость и длительность процесса шлифования, а также засаливаемость абразивных кругов.
Цель изобретения - получение равномерной структуры, плотности и эластичности абразивного инструмента, что влечет за собой повышение его эксплуатационных характеристик и качество обработанных изделий.
Указанная цель достигается тем, что для изготовления пористого абразивного инструмента используется композиция, включающая эпоксидно-новолачный блок-сополимер, бутадиен-нитрильный каучук, газообразователь, отвердитель, стеарин, криолит, карбид кремния или электрокорунд, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидно-новолачного блок-сополимера содержит продукт сополимеризации эпоксидиановой и фенолформальдегидной смол с продуктами алкоголиза вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТФ), в качестве газообразователя азоизобутиронитрил, в качестве отвердителя композиции - триэтаноламин, при следующем соотношении компонентов, мас.ч,:
Продукт сополимеризации эпоксидиановой и
фенолформальдегидной новолачной смол
с продуктами алкоголиза вторичного полиэтилентерефталата
100
бутадиен-нитрильный каучук
30-100
азоизобутиронитрил
3-10
триэтаноламин
0,3-0,7
стеарин
1-3
криолит
25-65
карбид кремния или электрокорунд
300-700
Технология получения продукта сополимеризации эпоксидиановой и фенолформальдегидной новолачной смол с продуктами алкоголиза вторичного полиэтилентерефталата заключается в переэтерификации отходов ПЭТФ в присутствии олигопропиленди(три)ола и катализатора ацетата цинка. Продукт получают при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
вторичный полиэтилентерефталат
4-45
олигопропиленди(три)ола
2-45
новолачная смола
10-94
ацетат пинка
0,5
Процесс осуществляли в реакторе при 240-260°С в течение 1-2 часов, полученную смесь охлаждали до 120-125°С, затем добавляли эпоксидную смолу ЭД-16 и - перемешивали в течение 1 часа. Расплав выливали на поддоны, охлаждали до комнатной температуры и подвергали размолу в шаровой мельнице до размера 100-1000 мкм.
Процесс приготовления абразивной полимерной композиции включает дозирование компонентов, их смешивание на вальцах или в резиносмесителе в течение 40-45 минут и вырубку заготовок. Вспенивание и отверждение абразивного инструмента производится в закрытых формах при температуре 80-180°С в течение 4-8 часов. Затем производится механическое удаление облоя на полученных инструментах. При содержании каучука ниже 30-мас.ч. на 100 мас.ч. блок-сополимера абразивный инструмент имеет низкую ударную прочность, при увеличении его содержания выше 110 мас.ч. получают инструмент с низким коэффициентом шлифования (увеличивается расход абразивного инструмента).
Уменьшение содержания криолита (двойная соль фтористого натрия и фтористого алюминия) ниже 25 мас.ч. на 100 мас.ч. блок-сополимера не дает необходимого эффекта самосмазывания при эксплуатации инструмента, увеличение содержания криолита более 65 мас.ч. приводит к ухудшению прочностных характеристик инструмента и ухудшению технологических свойств полимерной композиции при смешивании.
Газообразователь, эластомер и отвердитель используют в пределах, принятых в технике для подобных материалов. В данном абразивном инструменте высокая пористость и эластичность создана за счет газообразователя и эластомера, что дает возможность получить равномерную пористость по объему при сравнительно простой технологии и регулировать эластичность (величину модуля упругости), варьируя содержание эластомера.
Количество и вид абразивного наполнителя выбираются в зависимости от назначения абразивного инструмента. Могут быть использованы зеленый и черный карбид кремния, нормальный и белый электрокорунд зернистостью 25-М40. При содержании абразивного наполнителя ниже 100 мас.ч. на 100 мас.ч. блок-сополимера ухудшаются эксплуатационные свойства абразивного инструмента, при увеличении его содержания выше 700 мас.ч. ухудшаются технологические свойства полимерной композиции. Кроме того, наличие закрытых пор (до 60-80%) в предлагаемом абразивном инструменте и химическая стойкость полученной композиции дают возможность использовать данный инструмент с применением смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) любого состава.
Для пояснения существа изобретения были изготовлены инструменты из полимерных композиций, полученных в соответствии с рецептурой в таблице 1. Свойства абразивных инструментов (кругов типоразмера ПП 50×20×32, ПП 250××25×76) приведены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, по физико-механическим и эксплуатационным свойствам полимерная композиция имеет более высокие показатели, чем известные. Кроме того, предлагаемая полимерная композиция, обладая более простой технологией получения, чем известные, позволит уменьшить время приготовления полимерной композиции, и соответственно увеличить производительность технологического процесса изготовления высокопористого эластичного абразивного инструментав 5-7 раз.
Таблица 2
Свойства абразивных композиций
Показатели
Номер композиции (по примерам)
1
2
3
4
5
6
7
8
Кажущаяся плотность, кг/м<sup>3</sup>
800
940
990
880
920
790
960
940
Разрушающее напряжение, МПа,
при сжатии
7,2
21,3
7,5
8,8
13,4
8,2
15,5
12,9
при растяжении
4,1
6,4
9,8
4,8
4,7
4,9
7,3
6,1
при изгибе
4,7
8,3
6,2
5,7
8,8
5,3
8,5
7,8
Ударная вязкость, кДж/м<sup>2</sup>
3,8
4,9
19,5
15,2
5,6
3,9
6,9
7,2
Модуль упругости, МПа
170
386
64
470
420
192
230
330
Рабочая скорость инструмента, м/с
20
35
40
35
35
20
40
40
Расход абразивного инструмента, г/мин
0,2
0,15
0,3
0,3
0,3
0,2
0,2
0,3
Шероховатость поверхности
до обработки, мкм
5
5
5
5
5
5
5
5
после обработки, мкм
0,45
0,40
0,60
0,12
0,14
0,61
025
0,55
Продолжение Таблицы 2
Свойства абразивных композиций
Показатели
Номер композиции (по примерам)
9
10
11
12
13
14
15
16
Кажущаяся плотность, кг/м<sup>3</sup>
820
930
1050
890
930
810
970
980
Разрушающее напряжение, МПа,
при сжатии
7,8
18,2
9,1
9,5
11,6
8,9
12,7
14,2
при растяжении
3,6
5,9
9,2
4,5
4,3
4,1
6,9
6,2
при изгибе
4,4
8,1
5,8
6,1
8,9
5,4
8,4
7,8
Ударная вязкость, кДж/м<sup>2</sup>
4,4
5,6
18,4
14,8
5,9
3,7
7,1
6,6
Модуль упругости, МПа
164
382
67
460
356
188
225
325
Рабочая скорость инструмента, м/с
20
35
40
35
35
20
40
40
Расход абразивного инструмента, г/мин
0,15
0,15
0,2
0,3
0,3
0,15
0,2
0,2
Шероховатость поверхности
до обработки, мкм
5
5
5
5
5
5
5
5
после обработки, мкм
0,35
0,45
0,55
0,14
0,17
0,58
0,28
0,52
ПРИМЕР
Процесс приготовления абразивной полимерной композиции включает дозирование компонентов, их смешивание на вальцах или в резиносмесителе в течение 40-45 минут и вырубку заготовок. Вспенивание и отверждение абразивного инструмента производится в закрытых формах при температуре 80-180°С в течение 4-8 часов. Затем производится механическое удаление облоя на изготовленных инструментах.
Состав и свойства композиций по примерам 1-16 приведены в Таблицах 1 и 2.