Связка абразивного инструмента

,1313677 А 1)4 В 24 И 3/22 ФСРтию ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ ЕЛЬСТ к атериа- о"Маяк ладии,Ю.А.Яков о СССР1979(57) Изобретени водству абразив Целью изобретен тноситсяо инструм ента. повыш стой я является ти массы и ние технологи ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (71) Институт сверхтвердых лов АН УССР и Киевское нау производственное объединен (72) Э.С.Рабинович, Г.Г.По В.Н,Бычихин, Л.Ф.Макарова, чук и В.И.Олофинский (53) 621.922.079(088.8) (56) Авторское свидетельст В 8 12550, кл . В 24 Р 3/22,(54) СВЯЗКА АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТ ти инструмента на каучуковых связах за счет предотвращения прилипания рабочего слоя к пресс-формам,что даст возможность изготавливатьинструмент сложного профиля с прерывистым рабочим слоем, а также улучшения адгезии пленки на абразивномзерне к фенольному связуюшему в связке, Преимущества достигаются путемувеличения содержания стеарата кальция (5,5-9,5 мас.чна 100 ч. каучука) в связке следующего состава,мас.ч. на 100 мас,ч, каучука; бутадиеннитрильный каучук 100; фенольное связующее с гексаметилентетрамином 10-20; поливинйлхлориц 40-60;дибутилфталат 15-30; окись цинка4-20; окись магния 3-12; 2,2-дибензтиазолдисульфид (альтакс) 1,5-3;сера 1,5-40; стеарат кальция 5,59 5 4 табл, 1 13Изобретение относится к шлифовальному и полировальному абразивному, например, алмазному инструменту.Цель изобретения - повышение стойкости инструмента и технологичности связки на каучуковой основе путем предотвращения липкости инструмента к стальным вулканиэационным прессформам при одновременном сохранении высокой адгезии каучуковой связки к алмазным и абразивным шлифпорошкам, покрытым (аппретированным) перед смешением со связкой фенолформальдегидной смолой и отвердителем гексаметилентетрамином (ГМТА), повышающими удержание алмазов и абразивов в связке и устранение засаливания инструмента. Связка имеет следующий состав, мас.ч;Синтетический бутадиеннитрильный каучук 100Фенолформальдегиднаясмола с отвердителем щелочного типа, например ГИТА 10-20Поливинилхлоридная смола 40-60Дибутилфталат 15-30Стеарат кальция 0,5-3,0Окись цинка 4-20Окись магния 3-122,2-Дибензтиаэолдисульфид (альтакс) 1,5-3,0Сера 1, 5-40Стеарат кальция 5,5-9,5В этой связке альтакс может быть заменен смесью 1-2 мас.ч. каптакса и 0,5- 1 мас.чтиурама на 100 мас,ч, каучука.Стеарат кальция в дозировках 5,5- 9,5 масч. на 100 мас.чявляется не только стабилизатором ПВХ, но и материалом с избирательными адгеэионными свойствами: стеарат кальция устраняет прилипание инструмента на каучуковой связке к стальным вулканкзационным пресс-формам и одновременно сохраняет и даже повышает адгезию каучуковой связки к алмазным и абразивным шпифпорошкам, покрытым (аппретированным) с целью повышения их адгезии к каучуковой связке пленкой из фенолформальдегидной смолы с отвердителем щелочного типа, например ГМТА.Применяемые в качестве антиадгезионных добавок к каучуковым связкам стеариновая кислота и реже стеарат цинка снижают липкость каучуковых13 б 77 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 связок к стальным вулканиэационным пресс-формам, однако эти добавки одновременно снижают адгезию каучуковых связок к алмазным и абразивным шлифпорошкам, пбкрытым тонкой пленкой фенолформальдегидной смолы с отвердителем ГМТА, в результате чего резко падает удержание алмазов и абразивов в связке, уменьшается стойкость и работоспособность инструмента.Избирательные адгезионные свойства стеарата кальция в каучуковых связках объясняются тем, что характеризующиеся слабокислотными свойства- ми водороды гидроксильных групп фенольных колец фенолформальдегидной смолы, входящей в каучуковую связку и аппрет, покрывающий алмазы и абразивы, взаимодействуют с ионами кальция из стеарата кальция, образуя феноляты кальция, связанные с поликонденсированной фенолформальдегидной смолой. Таким образом, стеарат кальция является сшивающим агентом, обеспечивающим высокую адгезию (прочность связи) между фенолформальдегидной смолой иэ каучуковой связки и из аппрета, покрывающего алмазные и абразивные шлифпорошки, в результате чего достигается высокая адгезия алмазов и абразивов к каучуковой связке.При этом радикал стеарата, входящий в состав стеарата кальция, образует с водородом гидроксила фенола из фенолформальдегидной смолы стеариновую кислоту, которая придает связке антиадгезионные свойства по отношению к. стальным вулканизационным пресс-формам.Отсутствие адгеэии каучуковой связки, содержащей стеарат цинка, к алмазным шлифпорашкам, покрытым пленкой из фенолформальдегидной смолы с отвердителем ГМТА, объясняется тем что ГМТА при температуре вулканизации связки частично разлагается, выделяя аммиак, создающий щелочную среду. Цинк иэ стеарата цинка, являясь амфотерным элементом, в щелочной среде не взаимодействует со слабокислотным водородным ионом гидроксила фенольного кольца фенолформальдегидной смолы. Таким образом, не создается связь между стеаратом цинка из каучуковой связки и пленкой аппрета, покрывающего алмазы и абразивы. Взаимодействие между стеари 131367новой кислотой и слабокислотными водородными ионами гидроксила фенольного кольца невозможно, так как кнслоты между собой не реагируют. Поэтому в алмазо-абразивных каучуковых5 композициях только стеарат кальция обладает избирательными антиадгезионными свойствами по отношению ксвязке, аппрету и стальным прессформам. 10П р и м е р 1. Для определения минимальной дозировки стеарата кальция, обеспечивающей отсутствие липкости инструмента на каучуковой связке к стальным вулканизационым пресс формам, испытывали связки с различным содержанием компонентов (табл.1).Дополнительно добавляют стеараткальция в дозировках 3;4;5;6;7;9 20и 11 мас.ч, на 100 мас,ч. каучука.Затем на этих связках изготовляли абразивный сложнопрофильныйинструмент, вулканизовали его и определяли липкость к стальным вулканизационным пресс-формам при выгрузкеиз них инструмента,Как видно из табл,2, начиная сдозировки 5,5 мас.ч. стеарата кальция на 100 мас.ч. каучука липкость 30инструмента на каучуковой связке кстальным влуканизационным пресс-формам отсутствует,Поэтому дозировку стеарата кальция 5,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучу,ка можно считать минимальной дляобеспечения отсутствия липкости инструмента к пресс-формам,П р и м е р 2. С целью установле- щ ния верхнего предела приемлемой дозировки стеарата кальция в каучуковой связке и для выяснения влияния содержания стеарата кальция в каучуковой связке на ее адгезию к 45 пленке из фенолформальдегидной смолы с отвердителем ГМТА, применяемой в качестве аппрета для алмазных и абразивных порошков, определяли .адгезию к этой пленке связок-соста вов 1-3, приведенных в табл,1, вкоторые дополнительно вводили 3;4;5;6;7;9 и 11 мас,чстеарата кальция на 100 мас.ч. каучука. Далее связки вулканизовали и определяли их 55 физико-механические свойства (табл.3) .Как видно из табл,З,введение дополнительного количества стеарата кальция в каучуковые связки повышает 7 4их адгезию к пленке из фенольного связующего. Одновременно с этим липкость связок к пресс-Формам умень" шается (табл,2), Все это подтверждает избирательные адгезионные свойства стеарата кальция в каучуковых связках.С повышением содержания в связке (состав 1) стеарата кальция с 0,5 до 5,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука прочность связки состава 1 повышает ся за счет структурирующего (сшиваю" щего) действия стеарата кальция по отношению к фенолформальдегидной смоле, однако с увеличением содержания стеарата кальция до 11,5 мас.ч. на 100 мас,ч. каучука прочность связки уменьшается и становится ниже прочности связки-прототипа. В данном случае действие стеарата кальция как мягчителя превалирует над его действием, как структурирующего агента.Следовательно, верхний предел дозировки стеарата кальция в связке не должен превышать 9,5 мас. ч. на 100 мас.ч. каучука. Этот вывод был подтвержден при определении относительной деформации З Ь(%) связок состава 2 при 100 С, что характеризует теплостойкость связок. Было установлено, что йЬ, для связки- прототипа составляет 11,79%, для связки, содержащей 9,5 мас.ч.стеарата кальция на 100 мас.ч. каучука 9,60%, а для связки, содержащей 11,5 мас.ч. стеарата кальция на 100 мас.ч. каучука 12,03%, Это значит, что при дозировке стеарата кальция 9,5 мас,ч. на 100 мас.ч, каучука проявляется его структурирующее действие, а при более высокой дозировке ( 11,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука) превалируют его действие как мягчителя, что нежелательно, так как приводит к размягчению инструмента при повышенной температуре, к снижению его теплостойкости,Таким образом, верхним пределом дозировки стеарата кальция в связке следует считать 9,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.П р и м е р 3. Для выявления избирательных антиадгезионных свойств стеарата кальция по сравнению со стеаратом цинка и стеариновой кислотой изготовляли каучуковую связку состава 1 (табл.1), в которую дополнительно вводили либо исключали5 13из ее состава материалы, приведенные в табл,4, и затем определяли адгезию полученных связок к пленке из,фенолформальдегидной смолы с ГМТА(фенольное связующее СФПА).Как видно из табл.4, основным фактором, определяющим высокую адгезиюсвязки к пленке из фенольного связующего СФПА, является наличие зто"го материала в самой связке (величина адгеэии к пленке связки с фенольным связующим 20,6 Н/мм, а без него,5 Н/мм),Введение в .связку стеарата цинкаполностью устраняет адгезию связкик пленке из фенольного связующегоСФПА, введение стеариновой кислоты резко снижает адгезию связкик пленке.Введение стеарата кальция не толь. ко не снижает адгезию связки к пленке, но и повышает ее (25,4 Н/мм против 20,6 Н/мм), что объясняетсяструктурирующим действием стеаратакальция по отношению к фенольномусвязующему, находящемуся в связкеи в пленке-аппрете.Таким образом, стеарат кальция,введенный в каучуковую связку в дозировке не менее 5,5 мас.ч.на 100 мас.ч.каучука, придает связке избирательные антиадгезионные свойства: устраняет липкость связки к вулканиэационным пресс-формам и одновременно сохраняет высокую адгезию ее кпленке из фенольного связующегоСФПА, применяемого в качестве аппрета для алмазных и абразивных шлифпорошков.П р и м е р 4. С целью выявлениявлияния стеарата кальция на эасали.вание инструмента на каучуковойсвязке изготовляли круги 1 А 1 на связке состава 2 (табл,1), но с содержанием стеарата кальция 0,5, 5,5; 13677 69,5 мас,ч. на 100 мас,ч. каучука. Диаметр кругов 250 мм, ширина 25 мм,алмазы АС 2 80/63, относительная концентрация 100. Этими кругами накруглошлифовальном станке мод. ЗБ 12обрабатывали медные образцы диаметром 50 мм длиной 200 мм.Установлено, что в процессе обработки при дозировке в каучуковой 10 связке стеарата кальция 0,5 мас.ч,на 100 мас.ч. каучука наблюдалосьчастичное эасаливание круга, при дозировке 5,5 и 9,5 мас.ч. стеаратакальция на 100 мас.ч. каучука эасали вание круга не наблюдалось.В результате проведенной работырасширились технологические возможности при создании новых инструментов на каучуковых связках. Появилась 20 возможность создавать сложнопрофильный алмазно-абразивный инструмент спрерывистым рабочим слоем.изобретенияФормула25Связка абразивного инструмента,режущие зерна. которого покрыты пленкой фенолформальдегидного связующего с гексаметилентетрамином, содержащая 30 следующие компоненты, мас.ч.:Бутадиеннитрильный каучук 100 Фенольное связующее сгексаметилентетрамином 10-20 Поливинилхлорид 40-60 35Дибутилфталат 15-30 Окись цинка 4-20 Окись магния 3-12.2,2-Дибенэтиазолдисульфид (альтакс) 1,5-3,0 Сера 1, 5-40и стеарат кальция, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что,. с целью повышения технологичности массы и стойкости инструмента стеарат кальция она содержит в количестве 5,5-9,5 мас.ч.1313677 Таблица 1 Компонент 2 Синтетический бутадиеннитрипьный каучук марки СКНС 100 100 100 Фенолформальдегидная смолас отвердителем ГМТА (фенольное связующее СФПА) 10 20 60 40 50 Дибутипфталат 25 30 Стеарат кальция 0,5 0,5 0,5 Окись цинка 12 20 Окись магния 12 Сера 30 1,5 40 Таблица 2 Влияние содержания стеарата кальция на липкость каучуковыхсвязок Содержание стеарата кальция в каучуковых связках,на 100 мас.ч. каучукаСостав, В 0,5 (про- Зь 5 4 э 5 55 6 в 5 75 9 в 5 115тотип) Липнет Липлип- лип- лип- лип- лилнет нет нет нет нет нет нет То же То же То же То же То же То же То же То же Поливинилхлоридная смолаПВХ-Е-Ж 2,2-ДибензтиазолдисульфидСлабо Не Не Не Не Не313677 1 О Таблица 3 Физико"механические свойства связок в зависимости от содержания в них стеарата кальция Показатель мас.ч. на Адгезиясвязки к пленкеиз фенольного связ.ующегоСФПА, Н/мм Проч- ность при растяженииМПа Продолжение табл.3 Показатель, Адгезиясвязки кпленкеиз Фенольного связующегоСФПА,Н/мм Прочностьпри рас-. тяжении МПа Содержание стеарата кальция в связках,100 мас,ч. каучука щ ,ф0,5 (прототип) 3,5 4,5 5,5 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 20,6 6,2 5,2 21,0 6,7 5,8 22,8 7,0 6,3 25,4 8,6 7, 1 12,0 13,1 - : - 13,3 -- 13,8 Физико-механические свойства связок в зависимости от содержания в них стеарата.кальция Содержание стеарата кальция в связках, мас.ч. на 100 мас.ч. каучука 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 21,7 8,9 7,2 26,0 9,6 8,3 26,3 9,9 8,5 26,9 10,0 8,7 12 7 -- 12 6 -- 12 6 -- 1 1 8133677 12Таблица 4Влияние некоторых антиадгезионных материалов на адгезию каучуковыхсвязок к пленке из фенольного связующегоСФПА Содержание компонентов, мас.ч. на100 мас.ч. каучука в образцах связок Материали показатель Т 1 1 3 4 5 6 1 2 Состав 1 (табл, 1) 175,5 175,5 175,5 175,5 160,5 160,5 Стеарат цинка Стеарат кальция Стеариновая кислота Адгезия связки кпленке из фенольного связующегоСФПА,Н/мм 8,6 9,4 20,6 Редактор Л.Пчелинская Заказ 2168/16 Тираж 716 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Состав 1(табл.1) безфенольного связующего СФПА Нет 25,4адге- зии Составитель Н.Балашова Техред Л.Олейник . Корректор С.Шекмар