Клеевая композиция для изготовления абразивного инструмента на гибкой основе

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА НА ГИБКОЙ ОСНОВЕ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Судник Лариса Владимировна Жук Елена Владимировна Бонадысев Игорь Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) 1. Клеевая композиция для изготовления абразивного инструмента на гибкой основе,содержащая связующее и наполнитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит наноструктурированный порошок гидроксида алюминия чешуйчатой формы в количестве 10-20 мас. . 2. Клеевая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве связующего содержит клей ВС-10 Т. Изобретение относится к производству абразивного инструмента, в частности к производству шлифовальной шкурки, шлифовальных дисков и т.д. Известные шлифовальные шкурки изготавливаются в соответствии с ГОСТами 645682, 5009-82, 10054-82, 13344-79, ОСТ 2 ИТ 74-6-77 и др. Шлифовальные шкурки изготавливаются на различных (бумажных, тканевых) основах, состоят из клеевого связующего и абразивных составляющих электрокорунда, монокорунда, карбида кремния, эльбора, алмаза. В качестве клеевой связки используют мездровые и синтетические клеи 1. Известные клеевые связующие не обеспечивают эффективное использование рабочего ресурса шлифовальных шкурок при работе с труднообрабатываемыми материалами (твердыми синтетическими и природными минералами, мрамором, графитом, керамикой). Известна шлифовальная шкурка, у которой в качестве связующего применяется мездровый клей, а в качестве наполнителя - каолин 2. Используемые компоненты имеют низкую износостойкость, что ограничивает использование шкурки при обработке синтетического и природного камня. Известны также шлифовальные шкурки на фибровой основе, у которых в качестве связующего клеевой композиции используется бакелит или фенолформальдегидная смола,а наполнителем является известняковая мука 3. Такие материалы имеют достаточно высокую прочность закрепления абразивных зерен к основе, хорошую режущую способ 17427 1 2013.08.30 ность, но выходят из эксплуатации при неполном использовании ресурса рабочего абразивноклеевого слоя из-за засаливания рабочего слоя шкурки. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является клеевая композиция, содержащая связующее, наполнитель и твердую смазку со слоистой графитоподобной кристаллической решеткой. В качестве твердой смазки используют 0,1-2,0 мас.графита или дисульфида молибдена, или нитрида бора, или цирхлора 4. Недостатки композиции в том, что хаотичное расположение зерен и их произвольная форма снижают эффективность их участия в процессе резания. Клеевая композиция имеет плохую кроющую способность. Кроме этого, известная композиция может эксплуатироваться лишь в условиях охлаждения и малопригодна для обработки природного и синтетического камня, а также керамики. Задачей изобретения является улучшение рабочих свойств абразивного инструмента на гибкой основе в условиях обработки твердых синтетических и природных материалов гранита, мрамора, керамики и т.п. Поставленная задача решается тем, что клеевая композиция для изготовления абразивного инструмента на гибкой основе, содержащая связующее и наполнитель, дополнительно содержит наноструктурированный порошок гидроксида алюминия чешуйчатой формы в количестве 10-20 мас. . В клеевой композиции в качестве связующего может содержаться клей ВС-10 Т в связи с его стойкостью при высоких температурах 5. Положительный эффект достигается за счет благоприятной геометрии режущих микроклиньев абразивных зерен, формируемой при введении ультрадисперсных наноструктурированных частиц, которые имеют форму чешуек и в ходе резания самоустанавливаются и нивелируются по высоте, равномерно распределяя нагрузку. Кроме того, вследствие подвижности частиц гидроксида алюминия относительно друг друга и образования микропор (в ходе нагрева рабочего слоя шкурки в процессе шлифования происходят дегидратационные процессы в частицах гидроксида алюминия) улучшаются условия для размещения и удаления стружки. Это способствует снижению температур в зоне шлифования и сокращает риск выхода из строя абразивного инструмента из-за засаливания. Чешуйчатая форма частиц придает клеевой композиции хорошую кроющую способность,что способствует равномерности рабочего слоя по толщине. Введение в клеевую композицию чешуйчатого наноструктурированного порошка гидроксида алюминия в количестве менее 10 мас.не приводит к требуемому улучшению свойств из-за неполного прохождения процесса структурных преобразований в клеевой композиции, связанных с дегидратационными процессами в гидроксиде алюминия, что ограничит рабочие температуры использования абразивного инструмента. Введение в клеевую композицию чешуйчатого наноструктурированного порошка гидроксида алюминия в количестве более 20 мас.не приводит к улучшению эксплуатационных свойств,увеличивает плотность рабочего слоя инструмента, которая приводит к резкому повышению температуры в зоне резания и негативно сказывается на засаливании инструмента,поэтому дальнейшее увеличение количества вводимого порошка экономически нецелесообразно. Пример. Технология получения клеевой композиции состоит в смешивании наполнителя(например, порошка графита) и наноструктурированного порошка чешуйчатой формы гидроксида алюминия со связующим (например, жидкой фенольной смолой). Наноструктурированность и чешуйчатая форма порошка гидроксида алюминия определяется методом его получения 6. Полученную клеевую композицию использовали для получения шлифовальной шкурки. Изготовление шлифовальной шкурки включало этапы введения в клеевую композицию абразивного порошка, нанесение полученной смеси на тканевую основу и полимеризацию. Из полученной шкурки изготавливали лепестковые круги согласно 7. 2 17427 1 2013.08.30 Метод определения режущей способности основан на определении толщины сошлифованного слоя природного камня (мрамора) за период времени (60 с). Показатель прочности закрепления абразивных зерен определяли по отношению толщины снятого обрабатываемого материала к массе разрушенного до основы рабочего слоя. Испытания проведены в соответствии с ГОСТ 6456 приложения 1 и 2. 8 Толщину сошлифованного участка определяли штангенциркулем с погрешностью 0,05 мм, массу разрушенного слоя определяли на технических весах с погрешностью не более 0,01 г по разности масс шлифовальной шкурки до и после испытаний. Для чистоты эксперимента в части сравнения свойств в заявляемой клеевой композиции с прототипом все операции по подготовке к испытаниям и сами испытания проводили в одинаковых погодных и производственных условиях. Состав и свойства клеевых композиций для абразивного инструмента на гибкой основе, подготовленных по предлагаемому способу и прототипу представлены в таблицах 1, 2. Как видно из таблиц, прочность закрепления абразивных зерен в заявляемой композиции в среднем на 10 выше, чем у инструмента с клеевой композицией, изготовленной по прототипу, а режущая способность возросла в 3,2 раза. Таблица 1 Номер клеевой композиции Контролируемые свойства 1 2 3 4 5 прототип Прочность закрепления 20,0-21,0 38,2-38,4 40,0-42,1 42,1-43,0 25,0-25,1 30 абразивного зерна, мм/г Режущая способность,212,0 352,0-354,0 382,0-385,0 372,0-374,0 312,0 118 мм/мин Возможность работы без охлаждения,есть есть есть есть есть нет есть/нет Разнотолщинность,8 3 2 1,7 10 40 Таблица 2 Состав клеевой композиции Наноструктурированный порошок гидроксида алюминия чешуйчатой формы НГАЧ, мас.Связующее (смола фенолформальдегидная с растворителем - клей ВС-10 Т) Наполнитель (известняковая мука) Номер клеевой композиции 2 3 4 Дополнительный технический результат заключается в равнотолщинном распределении клеевой композиции на основе. Использование разработанной клеевой композиции позволяет работать без охлаждающей жидкости, что не приводит к загрязнению окружающей среды и снижает затраты на операцию шлифования, повышает культуру производства. Кроме того, разрабатываемые материалы на сегодняшний день являются импортируемой продукцией, что в современных условиях приводит к постоянной угрозе сроков и объемов поставок. Простота техно 3 17427 1 2013.08.30 логии, наличие отечественных наноструктурированных порошков гидроксида алюминия делает заявляемую композицию конкурентоспособной на внутреннем рынке, а реализуемые свойства позволяют считать заявляемый объект экспортноориентированной продукцией. Источники информации 1. ГОСТ 13344-79. Шкурка шлифовальная тканевая водостойкая. 2. ГОСТ 27181-86. Шкурка шлифовальная для труднообрабатываемых материалов. 3. ГОСТ 5009-82. Шкурка шлифовальная тканевая. 4.2056451, МПК 091/00,243/00, 1996 (прототип). 5. ГОСТ 22345-77 с изм. 3. Клей ВС-10 Т. 6. Судник Л.В., Витязь П.А., Ильющенко А.Ф., Мазалов Ю.А.,. Берш А.В. Функциональные материалы на основе наноструктурированных порошков гидроксида алюминия // Монография. - Минск Беларуская навука, 2010. - 183 с. 7. ГОСТ 22775-77. Круги шлифовальные лепестковые. Типы и основные размеры. 8. ГОСТ 6456 с приложениями 1 и 2. Шкурка шлифовальная. Методы испытаний. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4