Композиция для получения пористого абразивного инструмента

 

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, состоящая из 18-22%-ного водного раствора поливинилового спирта, формальдегида, кислого катализатора, абразивного зерна, поверхностноактивного вещества и порошка водонерастворимого полимера, о т л ичающаяся тем, что, с целью упрощения процесса получения абразивного инструмента и улучшения его прочностных и эксплуатационныхсвойств, в качестве порошка водонерастворимого полимера она содержит пористый порошок полифениленизофталамида или полиарилата с удельной поверхностью по крайней мере 10 м^/г, суммарным объемом пор по крайней мере 0,1 см^/г и дисперсностью по крайней мере .0,001 мм при следующем соотношении компонен« тов, мае.ч.:18-22%-ный водный раствор поливиниловогоспирта1122-1248Формальдегид (37-40%-ньшводный раствор) 240-384 .Кислый катализатор144-240 Абразивноезерно1200-3600Поверхностноактивное вещество

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1122-1248 спирта

Формальдегид (37-40%-ный водный раствор) ,Кислый катали240-384

144-240

1200-3600

144-240

192-288

Ф„"4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2006992/05 (22) 25.03.74 (46) 23.06.85. Бюл. М 23 (72) Е.Е. Тараканова-Шорих, Л.Б. Соколов, Т.В. Кудим, Н.М. Багрова, И.Г. Стюнина, П.И. Кудрявцев и А.С. Березнер (53) 678.744.72:62-405.8(088,8) (56) 1 ° Тараканова Е.E. Вахтанова Е.А

Иосилевич И.Н., Пентешкина Н.Н.

Пористые абразивные инструменты со связующим на основе поливинилового спирта, журнал "Пластические массы", 1970, У 3, с. 65.

2. Патент ФРГ -1022792, кл. 39в, 22/06, 1958.

3. Патент США и 2876085, кл. 51-296, 1959.

4. Патент Японии У 1898/64, сер. 2.

5. Патент Швейцарии У 343835, кл. 39в, 22/06, 1960.

6. Патент Великобритании

К 942756, кл..С 3 С, 1963 (прототип) (54) (57) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ПОРИСТОГО АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, состоящая из 18-22%-ного водного раствора поливинилового спирта, формальдегида, кислого катализатора, абразивного зерна, поверхностноактивного вещества и порошка водонерастворимого полимера, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения процесса получения абразивного инструмента и улучшения его прочностных и эксплуатационных

„„SU„„550838 А

4y)) С 08 J 9/00, С 08 L 29 04 свойств, в качестве порошка водонерастворимого полимера она содержит пористый порошок полифениленизофталамида или полиарилата с удельной поверхностью по крайней мере

10 м /r, суммарным объемом пор по крайней мере 0,1 см /г и дисперсностью по крайней мере,0,001 мм при следующем соотношении компонен» тов, мас.ч.:

18-22%-ный водный раствор поливинилового затор

Абразивное зерно

Поверхностноактивное вещество (5»10%-ный водный раствор)

Пористый порошок полифениленизофталамида или полиарилата с удельной поверхностью по крайней мере 10 м /г, суммарным объемом пор по крайней мере

О, 1 смэ /r и дисперсностью по крайней мере 0,001 мм

550838

Изобретение относится к композициям для получения абразивных инструментов на основе вспененного поливинилового спирта, используемых для окончательной обработки поверх- 5 ностей материалов методом шлифования или полирования в том числе жаропрочных сплавов.

Известны различные композиции для получения пористых абразивных инструментов на основе поливинилового спирта. Круги, изготовленные со вспененным и отвержденным формальдегидом поливиниловым спиртом (пенополивинилформалем) в качестве свя...) зующего, могут обладать широким кругом действия эксплуатационных свойств в зависимости от характера и дисФ персности абразивного зерна, от соотношения .компонентов в связке от 20 характера и способа модификации 1).

Для усиления полирующей способности кругов такого типа в состав реакционной массы добавляют измельченный поливинилформаль P2), для более равномерного распределения шлифзерна в реакционную смесь вво.дят яичный белок 1 3, для получения мостиковой структуры с целью повышения химической стойкости материа- ЗО ла в реакционную смесь вводят алифатические или ароматические альдегиды 4 ), для придания эластичности связке круги подвергают последующей обработке каучуком (4).

Из всех этих композиций получают материалы с невысокими шлифующими свойствами.

Прототипом изобретения является композиция для получения пористого 4р абразивного инструмента, состоящая из 18-22%-ного водного раствора поливинилового спирта, формальдегида, кислого катализатора, абразивного зерна, поверхностно-активного вещества и порошка водонерастворимого полимера, В качестве порошка водонерастворимого полимера используют мелкодисперсный порошок термопластичного полимера с диаметром gg частиц до 10 мкм, предпочтительно

0,01-10 мкм (6 j.

Хотя абразивный инструмент, полученный на основе этой композиции,и имеет более высокие по сравнению у с абразивными инструментами, полученными на основе других известных

:композиций, шлифующие свойства, процесс отверждения композиции продолжается 2-6 дней при комнатной тем.

1122-1248 спирта

Формальдегид (37-40%-ный водный раствор)

Кислый катали240-384

144-240 затор

Абразивное зерно 1200-3600

Поверхнбстноактивное вещество (5-10%-ный водный раствор)

Пористый порошок полифениленизофталамида или полиарилата с удельной поверхностью, по крайней мере

10 м /г, суммарным объемом пор по крайней мере

0.,1 см /г и дисперсностью по крайней маре

0,001 мм 192-288

Полимер можно добавлять как в виде дисперсии пористого порошка, так и в сухом виде, эффективность использования их в отличие от прототипа при этом не меняется.

144-240 пературе, для ее приготовления необходимо введение дополнительной опе рации — предварительное тонкое измельчение полимерного порошка и неизбежное просеивание его для отбора мелкодисперсной фракции и, кроме того, наблюдается падение прочности получаемого инструмента с увеличением кратности вспениванйя.

Для упрощения процесса получения абразивного инструмента, улучшения его прочности и эксплуатационных свойств предлагаемая композиция в качестве порошка водонерастворимого полимера содержит пористый порошок полифениленизофталамида или полиарилата с удельной поверхностью по крайней мере 10 м /г, суммарным объемом пор по крайнеи мере

0,1 см /г и дисперсностью по крайней мере 0,001 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

18-22%-ный водный раствор поливинилового

5508

Использование предлагаемых композиций дает воэможность исключить стадию предварительного измельчения порошка до дисперсности не более

О, 1 мм и последующий просев с выбра- „5 сыванием в отходы крупнодисперсной фракции в силу высокой совместимости пористых порошков с реакционной массой.

В предлагаемой композиции можно 10 использовать пористые порошки, полученные по способу, описанному в авт.св. N - 208936.

В качестве кислого катализатора используют концентрированные сильные кислоты, например соляную, в качестве поверхностно-активного вещества — выравниватель "А" (смесь метилбензолсульфонатов, диэтиламинометильных производных продуктов обработки моно- и диалкилфенолов окисью этилена), НП-1 (алкиларилсульфонат), ОЛ-7 или ОП-10 (продукты обработки моно- и диалкилфенолов окисью этилена), в качестве абразивного порошка — карбид кремния зеленый, электрокорунд, алмазный порошок и другие абразивные зерна.

Предлагаемую композицию и пенопласт на ее основе получают следующим образом.

Смешивают 18-22%-ный водный раствор поливинилового спирта, 5-10 -ный водный раствор поверхностно-активного вещества, абразивный 35 порошок, 37-40 -ный водный раствор формальдегида (формалин), порошок пористого водонерастворимого полимера. Смесь взбивают в пену механической мешалкой с числом обородов 400- 40

1200 об/мин до объема 3-8 л, затем при вращающейся мешалке добавляют кислый катализатор, перемешивают еще 1 мин, после чего композицию выливают в форму, моделирующую из- 45 делие, и выдерживают 24 ч при комнатной температуре. Повышением температуры до 50-70 С можно сократить время отверждения до 4-5 ч. После отверждения изделие промывают и 50 сушат до остаточной влажности не выше 8%.

Пример 1. Смешивают 1122 r

18%-ного водного раствора поливинилового спирта (ПВС), 144 г 5 -ного 55 водного раствора выравнивателя "А"

1200 г абразивного зерна КЗ-25 (карбид кремния зеленый с дисперс38 4 ностью зерен 25), 240 r формалина, 192 г полидисперсного (с дисперсностью 0,01-0,5 мкм) пористого полимерного полиарилата ЛВ, имеющего удельную поверхность 30 м /г,суммарный объем пор О, 1 см /г (полиарилат ДВ-сложный полиэфир на основе дифечилолпропана и смеси изо. фталевой и терефталевой кислот в соотношении 50:50).

Смесь взбивают в пену механической мешалкой с числом оборотов

400 об/мин до объема 3 л, затем при вращающейся мешалке добавляют 144 r концентрированной соляной кислоты, перемешивание продолжают 1 мин, выключают мешалку и композицию выливают в форму, оставляют на 24 ч при комнатной температуре. Затем изделие вынимают из формы, промывают и сушат при температуре 70 С.

Получают абразивное пористое иэделие с кажущейся плотностью у = 600 кг/м пределом прочности при сжатии 6 =

300 кг/см и теплостойкостью T=135 Ñ

При обработке жаропрочных сталей получен 11 класс чистоты поверхности.

Пример 2. Смешивают 1100 r

22 .-ного водного раствора ПВС, 150 г 10 .-ного водного раствора

ОП-10, 1500 г абразивного зерна

К3-i0 (карбид кремния зеленый с дисперсностью зерен 10), 250 r формалина, 200 г пористого полидисперсного (0,001-0,6 мкм) порошка полиметафениленизофталамида с удельной поверхностью 31 м /г, имеющего суммарный объем пор О, 117 см ./r. Смесь взбивают в пену, как в примере 1 но до объема 6 л, добавляют 150 r концентрированной соляной кислоты, перемешивают 1 мин, затем процесс ведут так, как описано в первом примере. В результате получают абразивное изделие с кажущейся плотностью

620 кг/м, пределом прочности при сжатии hi+- =35 кг/см, теплостойкостью 149 С. При обработке поверхности жаропрочной стали получен 10 класс чистоты.

Пример 3. Абразивное иэделие получают, как в примере 1, но отверждение композиции производят при

50 С в течение 4 ч. Получают абразивное изделие с кажущейся плотностью у = 650 кг/м, пределом прочности при сжатии 6,„= 40 кг/см

55083

3600

ЗО

Э и теплостойкостью Т=150 С. При полировании жаропрочной стали получен

10 класс чистоты.

Пример 4. Абразивное изделие получают, как в примере I, с 5 той разницей, что в качестве водонерастворимого полимера используют полиарилат Ф-1 (сложный полиэфир на основе фенолфталеина и изофталевой кислоты), имеющий удельную поверхность 167 м /г и суммарный объем пор 0,64 см /г. Получают абра. зивное изделие с у = 500 кг/м, 30 кг/см и теплостойкЬстью

Т = 135 С. Связка не оплавляется 15 при обработке поверхности жаропроч. ной стали.

Пример 5. Получают изделие так же, как в примере 1, но используют композицию следующего состава, 20 мас.ч.:

22%-ный водный раствор поливинилового спирта 1248

Абразивное зерно

К3-10

10%-ный раствор

ОП-10 240

Формалин 384

Пористый полифениленизофталамид с удель- . ной поверхностью

31 м /r суммарным объемом пор О, 117 см /r 288

Соляная кислота 240

Получают изделие с кажущейся плотностью т= 700 кг/м, 6 о

= 40 кг/см, теплостойкостью 150 С.

Пример 6. (контрольный). 4О

Изделие получают так же, как в примере 1, но в качестве пористого водо. нерастворимого полимера используют полиарилат Д-10 (хлорированный сложный полиэфир на основе дихлордиана и изофталевой кислоты), имеющий удельную поверхность 5 м /r u суммарный объем пор 0,34 см /г.

Получают абразивное изделие с у = 600 кг/м, 6с = 10 кг/см и теп- о лостойкостью 100 С. Связка инструмента оплавляется при обработке поверхности жаропрочной стали.

Пример 7 (контрольный). Смешивают 1100 г 22%-ного водного раст- вора ПВС, 150 г 10%-ного водного раствора ОП-10, 1500 r абразивного зерна К3-10, 250 г формалина, 200 г непористого полидисперсного порошка поливинилхлорида с дисперсностью 0,1-0,6 мкм. Смесь взбивают в пену, как в примере 1, но до объема 6 л, добавляют

150 г концентрированной соляной кислоты, перемешивают 1 мин, затем процесс ведут так, как описано в примере 1,за исключением стадии отверж- . дения, которое происходит в этом случае при комнатной температуре за

48 ч. В результате получают абразчвн е изделие с кач„щейся плотностью г = 560 кг/мз с невысоким пределом прочности при сжатии 4,„= — 7,1 кг/см и низкой тепгостойкостью

114 С. Опытно-промышленное испытание полученных по данному примеру образцов в отличие от изготовленных по предлагаемому способу (пример 1-5) показали непригодность их для обработки поверхности жаропрочных сталей, поверхность полученного инструмента "засаливалась" иэ-за оплавления связки.

Таким образом, при использовании предлагаемой композиции длительность отверждения ее сокращается более чем в два раза (24 ч при комнатной температуре вместо 2-6 дней при той же температуре известной композиции).

Отпадает необходимость в предварительном измельчении полимерного порошка, так как здесь можно использовать порошки с разной дисперсностью, Прочность получаемого инструмента в 4 раза выше известного инструмента при той же кратности вспенивания (32-40 кг/cM вместо 5 — 20 кг/cM ).

Получаемый инструмент пригоден для обработки жаропрочных сплавов.

Повышенная прочность инструмента объясняется хорошей совместимостью пористого полимерного наполнителя с поливиниловым спиртом. Поливиниловый спирт, находясь в растворенном в воде состоянии, проникает в поры пористого полимерного порошка, отверждается в них формальдегидом и образует, таким образом, прочный каркас, состоящий из двух полимеров, в котором прочнее закрепляется имеющийся в композиции абразивный порошок.

При рассмотрении под микроскопом структуры материалов, полученных по предлагаемому способу, ког550838

Корректор И. Эрдейи

Редактор П.Горькова Техред M.Кузьма

Заказ 4494/2 Тираж 475 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 да пористый полимерный наполнитель окрашен, а поливиниловый спирт неокрашен, хорошо видно частое переплетение. структурных элементов, в то время, как непористый окрашенный порошкообраэный полимерный наполнитель распределяется в изделии отдельными включениями.