Гибкое абразивное полотно, абразивно-клеевая композиция и способ его изготовления

 

Использование: при изготовлении абразивного инструмента, в частности, в стоматологии при обработке поверхностей коронок, пломб зубов. Сущность: гибкое абразивное полотно содержит основание из лавсана, на котором имеются грунтовочный слой из клея на основе бутадиенстиролнитрилкарбоксилатных сополимеров и слой абразивно-клеевой композиции, состоящей из смеси того же самого клея, воды и абразивного порошка. Грунтовочный слой и слой абразивно-клеевой композиции наносятся на основание методом протягивания его с исходными компонентами через регулируемый зазор между рабочими инструментами с последующей сушкой при комнатной температуре в течение 30^oC40 минут и термообработкой при температуре 130^oC150^o C в течение 20^oC30 минут. 3 з.п.ф-лы, 3 ил, 1 табл.

Изобретение относится к области изготовления абразивного инструмента и могут быть использованы, в частности, в стоматологии при обработке поверхностей коронок, пломб, искусственных зубов из различных материалов.

Применение изобретений в стоматологии накладывает на изготовленное гибкое абразивное полотно ряд жестких специфичных требований, а именно, оно должно быть прочным, эластичным, тонким и по соображениям гигиены не вносить в полость рта загрязнений, вызывающих раздражение слизистой оболочки, быть химически нейтральным по своему составу. Именно на выполнение этих требований направлена группа предлагаемых изобретений, которая включает в себя три объекта: устройство (изделие), а также вещество и способ, предназначенные для изготовления этого изделия. Все три изобретения связаны между собой настолько, что образуют единый авторский замысел, ибо признаки формулы изобретения "Гибкое абразивное полотно" могут быть реализованы только за счет применения основных компонентов абразивно-клеевой композиции и действий способа изготовления этого полотна. Любое другое изготовление или исключение какого-либо существенного признака формулы любого из изобретений или его неэквивалентная замена приведет либо к невозможности получения гибкого абразивного полотна, либо к нарушению требований медицинской гигиены.

Известно гибкое абразивное полотно, в котором в качестве носителя использована крепированная бумага [1] При этом с одной стороны основы закрепляется абразивный материал, а с другой покрывается слоем эластичного материала, резины, латекса или полиуретана.

Изготовление этого гибкого полотна осуществляется в следующем порядке. Основа из крепированной бумаги покрывается метилолполиамидным клеем, совмещенным с фенолформальдегидной смолой, после чего наносится слой абразива. Полотно подвергается сушке при температур 120^o C в течение часа. Затем на оборотную поверхность наносится эластичный слой, состоящий из метилолполиамидной смолы с наполнителем, и опять сушится при температуре 120^o C в течение часа.

Такая технология изготовления с поочередным последовательным нанесением как минимум трех слоев на основу из бумаги обусловливает в конечном итоге получение гибкого абразивного полотна с достаточно значимой толщиной и жесткостью, в силу чего оно не может быть эффективно использовано в стоматологии при обработке межзубовых пространств, острых кромок пломб и зубных коронок.

Известно также абразивное полотно на гибкой основе с заданной плотностью насыпки абразивного зерна, которое тоже не решает выше отмеченных проблем [2] Это абразивное полотно изготавливается путем нанесения на тканевую основу мездрового клея, на который затем наносят абразивное зерно.

Имеется еще множество других абразивных полотен на гибком носителе, получаемых различными технологическими процессами, но все они, как правило, сложны в производстве, многокомпонентны и все-таки мало пригодны для использования их в стоматологии.

основополагающим фактором качественного изготовления гибкого абразивного полотна является точный выбор связующего для закрепления абразивного порошка на носителе и, в частности, выбор абразивно-клеевой композиции.

Широко известно множество составов масс и абразивно клеевых композиций для изготовления абразивных инструментов. Все они в своем составе содержат много компонентов и сложны в приготовлении, а в отдельных случаях имеют повышенную жесткость, негигиеничны, что недопустимо при использовании их в стоматологии.

Наиболее близким к предполагаемой абразивно-клеевой композиции по своей сущности является изобретение "Масса для изготовление абразивного инструмента" [3] включающая абразив и глину. В качестве связующего используется водный раствор стеклообразного полифосфата натрия, имеющего температуру плавления 628^o C. Это изобретение также не может быть использовано при изготовлении гибкого абразивного полотна, так как состав его ингредиентов имеет высокую температуру плавления, придает изделию повышенную жесткость, что технологически неприемлемо и не решает задачи изготовления гибкого инструмента. Для осуществления технологического процесса изготовления абразивной ленты на гибком носителе из полимерных материалов требуется низкотемпературная термическая обработка в пределах 20^oC150^o C.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления гибкого абразивного полотна, при котором на бумажную или тканевую основу наносят связующее (водный раствор мездрового клея) путем проведения ее через рабочие валы клеенаносящего станка [2] Толщина слоя регулируется величиной зазора между валами. Затем наносят абразивные зерна.

Термическая обработка гибкого абразивного полотна проводится в сушильной камере.

Однако, и это изобретение также не решает проблемы создания гибкого абразивного полотна, удовлетворяющего как прочностным требованиям, так и требованиям гигиены. Указанная задача решается за счет создания гибкого абразивного полотна, носителем которого является пленка из синтетического или натурального волокна, в частности, лавсана, на которой имеется грунтовочный слой из клея на основе бутадиенстиролнитрилкарбоксилатных сополимеров и слой абразивно-клеевой композиции. Последняя состоит из того же клея, что и грунтовочный слой в смеси с абразивом при соотношении компонентов соответственно: мас. 13,5^oC15,0 и 85,0^oC86,5. При этом технология изготовления гибкого абразивного полотна построена таким образом, что на лавсановую пленку первоначально наносятся грунтовочный слой из водоэмульсионного клея на основе бутадиенстиролнитрилкарбоксилатных сополимеров с проведением сушки на воздухе при комнатной температуре в течение 50^oC60 минут, затем на него наносят абразивно-клеевую композицию и снова термообрабатывают при температуре 130^oC150^o C в течение 20^oC30 минут. Нанесение указанных слоев осуществляют путем протягивания лавсановой пленки с помещенными на нее исходными компонентами клея и абразивно-клеевой композиции через регулируемый зазор рабочих инструментов. Указанный путь решения задачи и совокупность признаков формул изобретений являются новыми, так как неизвестны из уровня техники.

Предлагаемые технические решения следует считать имеющими изобретательский уровень, так как они не вытекают очевидным образом из уровня техники.

Действительно, гибкое абразивное полотно, полученное способом протягивания через зазор рабочих инструментов тонкой лавсановой пленки с помещенными на ней исходными компонентами, т.е. водоэмульсионным клеем на основе бутадиенстиролнитрилкарбоксилатных сополимеров и абразивно-клеевой композиции с использованием в ее составе того же самого водоэмульсионного клея с последующими операциями термообработки, удовлетворяет всем требования, предъявляемым к его применению в стоматологии. Полученная пленка с абразивным слоем прочна, эластична, не имеет запаха и химически нейтральна.

Причем, при реализации способа изготовления гибкого абразивного полотна были решены проблемы адгезии абразивного порошка к лавсановой пленке и достижения равномерности по толщине наносимых слоев клея и абразивно-клеевой композиции. Изобретения промышленно применимы, так как уже практически осуществлен способ изготовления гибких абразивных полотен различной толщины и размеров, а также имеется заинтересованность в их приобретении со стороны стоматологических служб.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображено гибкое абразивное полотно, а на фиг. 2 и фиг. 3 принцип реализации способа изготовления гибкого абразивного полотна с использованием приспособления.

Гибкое абразивное полотно 1 (фиг. 1) содержит эластичный носитель 2 из лавсановой пленки толщиной 50^oC80 мкм с нанесенными на нем грунтовочным слоем 3 из клея на основе бутадиенстиролнитрилкарбоксилатных сополимеров толщиной от 30 до 40 мкм и слоем абразивно-клеевой композиции 4, толщина которой составляет в пределах от 80 до 150 мкм.

Абразивно-клеевая композиция состоит из смеси того же самого клея на основе бутадиенстиролнитрилкарбоксилатных сополимеров, что и грунтовочный слой, воды и абразива в соотношении соответственно 85%12%3: ^oC 80%10%10% Причем в качестве абразива, в частности, используется корунд с величиной зерна 10^oC100 мкм.

Клей на основе бутадиенстиролнитрилкарбоксилатных сополимеров используется при приготовлении абразивно-клеевой композиции как готовый компонент. Он изготавливается путем водоэмульсионной сополимеризации бутадиена, стирола, акрилонитрила и метакриловой кислоты в присутствии радикального инициатора, эмульгатора и регулятора молекулярной массы.

Вода добавляется для создания необходимой вязкости смеси, достаточной для обеспечения получения равномерной толщины слоя абразивно-клеевой композиции на эластичном носителе.

В состав клея на основе бутадиенстиролнитрилкарбоксилатных сополимеров входят два компонента: сополимер и вода. После нанесения и сушки оба слоя - грунтовочный и абразивно-клеевой композиции не содержат летучих и водорастворимых компонентов, способных выделяться в процессе хранения и эксплуатации в воздушную среду или в полость рта. Оба слоя химически инертны, то есть не способны к химическим превращениям с образованием химически вредных веществ в процессе эксплуатации.

Хорошая адгезия бутадиенстиролнитрилкарбоксилатных сополимеров к полярной лавсановой пленке обусловлена наличием в молекулах высокополярных нитрильных и карбоксильных звеньев. Абразивно-клеевая композиция приготовляется следующим образом. В емкость с объемом, достаточным для осуществления способа изготовления гибкого абразивного полотна, наливается 10^oC12 весовых частей упомянутого клея, насыпается 80^oC85 весовых частей абразивного порошка и добавляется до требуемой вязкости (40^oC60 секунд по вискозиметру ВЗ-4) 3^oC10 весовых частей воды. Затем в течение 2^oC3 минут производят перемешивание всей массы до получения равномерного распределения абразивного порошка в абразивно-клеевой композиции.

Полученную абразивно-клеевую композицию необходимо, не дожидаясь выпадения абразива в осадок, использовать сразу же для изготовления гибкого абразивного порошка. Способ изготовления гибкого абразивного полотна осуществляется с использованием приспособления следующим образом.

Заготовка эластичного носителя 2 из лавсановой пленки толщиной 50^oC80 мкм и шириной , равной 130^oC160 мм (фиг. 3), очищается изопропиловым спиртом, после чего ее помещают на рабочую поверхность 5 приспособления 6 между ракелем 7 (фиг. 2). Перемещением ракеля 7 относительно поверхности 5 регулируется рабочий зазор , необходимый для получения требуемой толщины наносимого слоя. Затем на эластичный носитель 2 с одной стороны ракеля 7 на позицию 8 помещается водоэмульсионный клей на основе бутадиенотиролнитрилкарбоксилатных сополимеров. Ракель 7 устанавливается к рабочей поверхности 9 эластичного носителя 2 с зазором 30^oC40 мм, после чего эластичный носитель перемещают относительно ракеля 7 через зазор со скоростью около 2 м/мин, образуя грунтовочный слой 3. Полученный грунтовочный слой сушат на воздухе при комнатной температуре в течение 30^oC40 минут. Далее ракель 7 устанавливается с заданным зазором, равным 80^oC180 мкм к сформированной поверхности грунтовочного слоя 3, а на позицию 8 рабочей поверхности 9 эластичного носителя 2 теперь помещается подготовленная абразивно-клеевая композиция. Проводится опять протяжка эластичного носителя с той же самой скоростью относительно ракеля 7 через зазор с образованием абразивно-клеевого слоя. После этого гибкое абразивное полотно термически обрабатывается в сушильном шкафу при температуре 120^oC150^o C в течение 20^oC30 минут. Указанные состав абразивно-клеевой смеси, а также технологические параметры ее нанесения являются оптимальными для получения качественных покрытий. Отклонения в ту или другую сторону от оптимальных значений ухудшают прочностные свойства абразивных пленок. Так, избыточное содержание абразива в смеси приводит к преждевременному износу покрытий. В то же время недостаточное содержание порошка снижает эффективность пленок при механической обработке. Недостаток воды или избыток клея в абразивно-клеевой композиции увеличивают вязкость смеси и препятствуют получению достаточно равномерных по толщине покрытий.

Существенное влияние на равномерность толщины пленок оказывает скорость протягивания носителя через зазор рабочих инструментов в процессе нанесения состава абразивно-клеевой композиции, которая должна быть в пределах 1,8^oC2,1 м/мин. Отклонения от указанных пределов нарушают равномерность толщины покрытий, приводят к отклонению толщины от требуемых значений вследствие большой вязкости абразивно-клеевой композиции и значительной смачиваемости ею поверхностей рабочих инструментов.

Важным условием получения качественного абразивного полотна является наличие грунтовочного слоя на подложке. При его отсутствии значительно ухудшается адгезия слоя абразивно-клеевой композиции к основе из-за наличия в смеси зерен абразива, при этом в процессе механической обработки происходит частичное или полное отслаивание покрытий от носителя.

Не менее важное значение для получения качественного гибкого абразивного полотна имеют и режимы температурной обработки. Влияние режимов термообработки покрытий на их прочностные свойства показано в табл. 1.

Формула изобретения

1. Гибкое абразивное полотно, содержащее основу, на которой размещен грунтовочный слой и слой абразивно-клеевой композиции, отличающееся тем, что в качестве основы полотно содержит пленку из лавсана, а в качестве грунтовочного слоя клей на основе бутадиенстирольнитрилкарбоксилатных сополимеров.

2. Абразивно-клеевая композиция для изготовления гибкого абразивного полотна, включающая абразив и связующее, отличающаяся тем, что она в качестве связующего содержит водоэмульсионный клей на основе бутадиенстирольнитрилкарбоксилатных сополимеров при следующем соотношении компонентов, мас.

Абразив 80 85 Связующее (клей на основе бутадиенстирольнитрилкарбоксилатных сополимеров) 10 12 Вода Остальное 3. Способ изготовления гибкого абразивного полотна, при котором на движущуюся основу наносят грунтовочный слой, сушат ее, после чего наносят абразивно-клеевую композицию с последующей термообработкой, отличающийся тем, что грунтовочный слой наносят из водоэмульсионного клея на основе бутадиенстирольнитрилкарбоксилатных сополимеров, а термообработку осуществляют в течение 20-30 мин при 120- 150^oС.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что нанесение грунтовочного слоя и абразивно-клеевой композиции осуществляют протягиванием основы с размещенными на ней исходными компонентами через регулируемый зазор, образованный рабочими инструментами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4