масса для изготовления абразивного инструмента

Формула изобретения

Масса для изготовления абразивного инструмента, содержащая синтетический твердый высокомолекулярный каучук, синтетический низкомолекулярный каучук, вулканизирующую и ускорительную группы, наполнители, шлифовальный материал, пластификатор-антистаритель, отличающаяся тем, что в качестве синтетического низкомолекулярного каучука содержит карбоксилсодержащий каучук с пределом термостойкости 125÷155°С и содержанием карбоксильных групп 4÷8 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Синтетический твердый высокомолекулярный каучук	80÷90
Синтетический низкомолекулярный каучук
с пределом термостойкости 125÷155°С
и содержанием карбоксильных групп 4-8 мас.%	10÷20
Вулканизирующая и ускорительная группы	41,3÷52,2
Наполнители	56÷138
Шлифовальный материал	900÷1000
Пластификатор-антистаритель	3÷8

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента на вулканитовой связке и может быть использовано при производстве отрезных, шлифовальных и полировальных кругов, предназначенных для резки, шлифования и полирования металлических материалов.

Известна масса для изготовления абразивного инструмента [1], содержащая высокомолекулярную и низкомолекулярную составляющие связующего, вулканизирующую и ускорительные группы, наполнители, шлифовальный материал.

В процессе изготовления абразивной массы низкомолекулярная составляющая связующего играет роль пластификатора и увеличивает адгезию твердых компонентов к шлифовальному материалу.

При термообработке изделий в процессе совместной реакции вулканизации высокомолекулярной и низкомолекулярной составляющих связующего происходит образование взаимопроникающих полимерных сеток различной жесткости, обеспечивающих повышение механической прочности и эксплуатационных показателей кругов.

Недостатком указанной массы является ограниченная область применения инструмента - полировальные круги.

Неоптимальные показатели молекулярной массы и содержание полярных функциональных групп служат причиной нестабильности процесса структурирования и формирования свойств.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является масса для изготовления абразивного отрезного инструмента [2], содержащая синтетический высокомолекулярный каучук, синтетический низкомолекулярный каучук, вулканизирующую и ускорительную группы, наполнители, шлифовальный материал, антистаритель (пластификатор) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Синтетический высокомолекулярный каучук	80÷90
Синтетический низкомолекулярный каучук	10÷20
Вулканизирующая и ускорительная группы	41,3÷52,2
Наполнители	56÷138
Шлифовальный материал	900÷1100
Пластификатор-антистаритель	3÷8

В процессе смешения компонентов абразивной массы низкомолекулярный каучук способствует их равномерному распределению в массе, а при химически и термически активируемой реакции вулканизации образование сопряженных взаимопроникающих полимерных сеток низкомолекулярного и высокомолекулярного каучуков способствует упрочнению кругов.

Недостатком наиболее близкого решения является использование в качестве низкомолекулярной составляющей карбоксилсодержащего каучука СКД-1А ТУ 38.103352-83 при характеристиках вязкости и молекулярной массы, не обеспечивающих оптимальные условия для совместной вулканизации жидкого и твердого каучуков. Ступени активирования реакции вулканизации связаны с пятью критическими точками (полиморфного превращения, плавления, полимеризации серы, плавления и распада ускорителей), находящимися в интервале температур 100-160°С, в то время как предел термостойкости каучука СКД-1А, определенный термогравиметрически, совпадает с температурой 205°С, находящейся выше этого интервала. Термическая устойчивость низкомолекулярного каучука в температурном интервале серной вулканизации создает опасность не совмещенной, а индивидуальной вулканизации высокомолекулярного и низкомолекулярного каучуков и, как следствие, уменьшение прочности и стойкости инструмента.

Неоптимальное содержание карбоксильных функциональных групп в составе низкомолекулярного каучука может служить причиной нарушения адгезионной связи на границе зерно - связка и нестабильности физико-химических свойств абразивного инструмента. Дополнительным недостатком является ограниченная область применения - шлифовальные круги.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности и стойкости абразивного инструмента, расширение технологических возможностей.

Поставленная задача достигается тем, что масса для изготовления абразивного инструмента, содержащая синтетический высокомолекулярный каучук, синтетический низкомолекулярный каучук, вулканизирующую и ускорительную группы, наполнители, шлифовальный материал, пластификатор-антистаритель, согласно изобретению содержит низкомолекулярный карбоксилсодержащий каучук с пределом термостойкости от 125 до 155°С и содержанием карбоксильных групп 4÷8 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Синтетический твердый высокомолекулярный каучук	80÷90
Синтетический низкомолекулярный каучук с пределом
термостойкости 125÷155°С и содержанием карбоксильных
групп 4÷8 мас.%	10÷20
Вулканизирующая и ускорительная группы	41,3÷52,2
Наполнители	56÷138
Шлифовальный материал	900÷1100
Пластификатор-антистаритель	3÷8

Предел термостойкости низкомолекулярного каучука связан с молекулярной массой: чем ниже предел термостойкости, тем меньше молекулярная масса. Попадание предела термостойкости жидкого низкомолекулярного каучука в температурный интервал серной вулканизации в сочетании с оптимальным содержанием карбоксильных групп обуславливает его повышенную реакционную способность по отношению к твердому каучуку. Использование жидкого каучука с низкой молекулярной массой обеспечивает "транспорт" в контактные зоны реакционно-активных олигомеров в критическом температурном интервале, создавая условия для прохождения реакции вулканизации с твердым каучуком, формирования оптимальной структуры вулканизатов и, тем самым, оптимальных физико-механических свойств.

Оптимальное содержание карбоксильных групп в составе низкомолекулярного каучука, в свою очередь, обеспечивает оптимальные адгезионные свойства границы раздела шлифовальный материал - связка и ориентирует реакцию совулканизации на поверхность шлифовального материала, способствуя увеличению прочности и стойкости инструмента. Использование низкомолекулярного каучука с более низким пределом термостойкости и с меньшим содержанием карбоксильных групп, чем в указанных пределах, приводит к ухудшению технологичности формовочных смесей, нарушению адгезионной связи на границе зерно - связка, снижению прочности и стойкости инструмента. В свою очередь, применение низкомолекулярного каучука с более высоким пределом термостойкости и большим содержанием карбоксильных групп, чем в указанных пределах, приводит к не совмещенной, а к индивидуальной вулканизации жидкого и твердого каучуков, повышению хрупкости кругов, непопаданию в заданную твердость, снижению прочности и стойкости.

Расширение технологических возможностей в заявляемом решении состоит в расширении области применения, а именно в возможности использования массы как для высокоскоростных отрезных кругов, так и для шлифовальных и полировальных кругов, а также для других видов абразивного инструмента.

Сущность изобретения поясняется примером.

Пример. В качестве ингредиентов массы для изготовления абразивного круга использовали:

Синтетический твердый высокомолекулярный каучук - синтетический бутадиеновый каучук СКБ-50р, который изготавливается в соответствии с требованиями ТУ 38.303-04-08-93 и представляет собой продукт полимеризации бутадиена в газовой фазе в присутствии бутиленовой фракции. Поставляется в виде брикетов 30±1 кг.

Синтетический низкомолекулярный каучук с пределом термостойкости 125÷155°С и содержанием карбоксильных групп 4÷8 мас.% - каучук синтетический ПБН-МА, представляющий собой продукт взаимодействия полибутадиена низкомолекулярного малеинезированного со спиртами.

Вулканизирующая группа - сера техническая по физико-химическим показателям соответствует требованиям ГОСТ 127-76.

Ускорительная группа - смесь каптакса и тиурама.

Каптакс представляет собой 2-меркаптобензтиазол, получаемый конденсацией анализа серы и сероуглерода. Эмпирическая формула C₆H₁₂NS₂ поставляется в соответствии с требованиями ГОСТ 739-74.

Тиурам представляет собой симметричный тетраметилтиурамдисульфид эмпирической формулы С₆Н₁₂N₂S₄, поставляется в соответствии с требованиями ГОСТ 740-41 в виде порошка желтоватого цвета.

Наполнители: криолит технический искусственный, поставляется в соответствии с требованиями ГОСТ 10561-80 в виде мелкодисперсного порошка от слабо-розового до серовато-белого цвета.

Шлифовальный материал: электрокорунд нормальный марки 14А зернистостью 40Н ГОСТ 28818-90 поставляется в соответствии с этим ГОСТом.

Пластификатор-антистаритель: паста технологическая "Росойл-800" поставляется в соответствии с требованиями ТУ 0255-064-06377289-2001, представляет собой загущенную углеводородами смесь синтетических, растительных и минеральных масел, легированную функциональными присадками.

На предприятии ЗАО "РОССИ" г.Челябинск изготовлены отрезные круги 300·3·32 14А 40-Н СТ В 60 м/с из предполагаемой массы с применением низкомолекулярного каучука, различающегося термостойкостью и содержанием карбоксильных групп (варианты №2-7) и по прототипу (вариант №1). Составы предлагаемых масс для изготовления отрезного круга (варианты №2-7) и прототипа (вариант №1) приведены в таблице 1. Технология изготовления включала смешивание абразивной массы на валковом оборудовании, вальцевание, калибрование, формование, термообработку и механическую обработку. Согласно методическим рекомендациям [3] круги испытаны на механическую прочность до разрывной скорости. Коэффициент шлифования определяли по ГОСТу 21963-82. Данные испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 1
Характеристики низкомолекулярного каучука			Содержание компонентов, мас.ч.:
№	Содержание карбоксильных групп в низкомолекулярном каучуке, %	Предел термостойкости низкомолекулярного каучука,°С	Низкомолекулярный каучук	Высокомолекулярный каучук	Вулканизующая и ускорительная группы	Наполнители	Шлифовальный материал	Пластификатор-антистаритель
1	4	205	15	85	46	97	950	5
2	4	125	15	85	46	97	950	5
3	4	155	15	85	46	97	950	5
4	8	125	15	85	46	97	950	5
5	8	155	15	85	46	97	950	5
6	3,6	115	15	85	46	97	950	5
7	8,5	170	15	85	46	97	950	5

Таблица 2
№	Содержание карбоксильных групп в низкомолекулярном каучуке, %	Предел термостойкости низкомолекулярного каучука, °С	Разрывная скорость кругов, м/с	Коэффициент шлифования кругов	Время достижения качества готовой смеси, мин
1	4	205	104	0,64	20
2	4	125	123	0,83	12
3	4	155	125	0,84	12
4	8	125	130	0,90	11
5	8	155	125	0,85	11
6	3,6	115	83	0,45	14
7	8,5	170	105	0,68	16

Результаты испытаний показали, что при оптимальном количестве карбоксильных групп в пределе термостойкости каучука 125÷155°С обеспечиваются:

- повышение прочности на 20%, коэффициента шлифования - на 33% по сравнению с прототипом;

- повышение производительности труда при изготовлении формовочной смеси. Предлагаемая масса для изготовления абразивного инструмента найдет применение в абразивной промышленности для изготовления шлифовальных, полировальных и отрезных кругов, а также другого шлифовального инструмента.

Источники информации

1. Патент РФ №2157750 Масса для изготовления абразивного инструмента. М. Кл. В 24 D 3/22 от 20.10.2003.

2. Патент РФ №2070508 Масса для изготовления абразивного отрезного круга. М. Кл. В 24 D 3/22 от 20.12.96.

3. Методические рекомендации "Абразивные инструменты для скоростного шлифования и области их применения". Министерство станкостроительной и инструментальной промышленности, М., - 1982.