Патент на изобретение №2169067

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИЗДЕЛИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам получения абразивных изделий как плотнозернистой, так и пористой структуры. Способ заключается в смешивании абразива, связующего и отвердителя. Полученную смесь помещают в матрицу заданной формы для формообразования. В качестве связующего используют смесь бисерного по размеру полимера с мономером, а в качестве отвердителя – диметиланилин. Изобретение позволяет получить стабильные свойства связующего после формообразования изделия, а также получит изделие стабильной пористой структуры. 8 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способам получения абразивных изделий как плотнозернистой структуры, так и пористой структуры и может быть использовано для изготовления абразивного инструмента или, например, абразивных гранул для вибро-абразивной отделочно-зачистной обработки.

За аналог заявленного технического решения принят способ изготовления абразивного инструмента, при котором смешивают полимер с абразивом, затем смесь помещают в соответствующую форму для отвердения. Форму со смесью нагревают до температуры 100-120^oC, при этом в качестве связующего дополнительно используют легкоплавкое стекло-фритту, в композиции используют парафин (Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сборник трудов конференции. Волжский, ТОО “Полиграфист”, 1997, с. 12-13).

Однако используемые в данном способе компоненты представляют собой высокотоксичные летучие вещества, что при производстве абразивных инструментов по данному способу делает практически невозможным избежание утечек вредных компонентов в атмосферу. Инструменты, полученные по данному способу, обладают низкой износостойкостью из-за ажурности структуры и ограниченными эксплуатационными возможностями, так что это позволяет использовать их только для окончательной отделочно-зачистной обработки таких материалов, как титановые, медные сплавы, лакокрасочные, грунтовые покрытия.

В качестве наиболее близкого аналога изобретения принят способ изготовления абразивного изделия, при котором смешивают абразив, связующее и отвердитель, полученную смесь помещают в матрицу заданной формы для формообразования (патент RU 2104857 C1, B 24 D 3/22, 20.02.1998).

Однако абразивному инструменту, полученному по данному способу, присущи низкая износостойкость и ограниченная эксплуатационная возможность, так как инструмент предназначен для отделочно-зачистной обработки медных сплавов.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение физико-механических свойств абразивных изделий, например повышение износостойкости, отсутствие засаливания и хорошей смачиваемости рабочей поверхности. Кроме того, решаются задачи улучшения эксплуатационных возможностей и технологичности изготовления путем снижения себестоимости и снижения выбросов в атмосферу вредных веществ.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в стабильных свойствах связующего после формообразования изделия, получения его равномерной пористой структуры и его водостойкости.

Поставленный результат достигается тем, что в известном способе изготовления абразивного изделия, при котором смешивают абразив, связующее и отвердитель, полученную смесь помещают в матрицу заданной формы для формообразования, новым является то, что в качестве связующего используют смесь бисерного по размеру полимера с мономером, а в качестве отвердителя – диметиланилин.

В качестве полимера используют полиметилметакрилат.

В качестве мономера используют жидкий метилметакрилат.

В качестве мономера используют порошок метилметакрилата.

Формообразование смеси осуществляют с доступом кислорода в открытой матрице.

Формообразование смеси осуществляют без доступа кислорода в закрытой матрице.

Формообразование смеси в форме осуществляют в течение 2-3 часов.

Формообразование смеси осуществляют при температуре 35-40^oC в течение 5-20 мин.

Компоненты смешиваются при следующем их соотношении, мас.%:
Абразив – 51
Полиметилметакрилат – 24
Метилметакрилат – 24
Диметиланилин – 1
Неизвестно изготовление абразивных изделий с использованием связующего – смеси бисерного полимера, в качестве которого использован бисерный полиметилметакрилат, который является органическим стеклом, и мономера – метилметакрилат.

По сравнению с другими полимерными связующими, обычно используемыми для абразивного изделия, связующее из полиметилметакрилата и метилметакрилата смещает область отсутствия засаливания в сторону меньшей пористости и большей концентрации абразива, что создает предпосылки для повышения стойкости абразивного изделия. Меньшая засаливаемость полиметилметакрилата в качестве связующего обусловлена ее упругопластическими свойствами и большой чувствительностью к воде, что определяет ее хорошую смачиваемость.

В отличие от известных полимерных связующих полиметилметакрилат обладает более высокими прочностными свойствами, что обусловлено отсутствием свободных гидроксильных групп, влияющих на водостойкость абразивного инструмента, а в сочетании с мономером он обуславливает равномерность пористой структуры связующего и его пластические свойства. Мономер обеспечивает отвердение при комнатной температуре смеси. Известно использование диметиланилина в качестве отвердителя, который влияет на скорость протекания реакции формообразования (Описание изобретения к патенту РФ N 2053107, МПК⁶ B 24 D 3/32, 1992).

Из уровня техники неизвестно техническое решение с заявляемой совокупностью существенных признаков, изложенных в независимом пункте формулы изобретения, что подтверждает его соответствие условию патентоспособности изобретения – “новизна”.

Изобретение соответствует условию патентоспособности – “изобретательский уровень”, так как оно для специалиста не следует явным образом из уровня техники.

Заявленное изобретение – способ изготовления абразивного изделия был реализован для изготовления абразивных гранул конической формы, используемых для вибро-абразивной отделочно-зачистной обработки.

В составе исходных компонентов используют: в качестве связующего – бисерный полиметилметакрилат и жидкий метилметакрилат, в качестве отвердителя – диметиланилин и просеянный очищенный абразивный шлифпорошок.

Заданной формой абразивных гранул является конус, поэтому формообразующая емкость в матрице для получения абразивной гранулы выполнена в виде обратного конуса с размерами h=25 мм, d=25 мм. В матрице выполнено несколько формообразующих емкостей, в частности была использована матрица с 25-ю формообразующими емкостями.

Исходя из того, что на одну абразивную гранулу требуется полиметилметакрилата – 16,8 г, метилметакрилата – 16,8 г, диметиланилина – 0,9 г, абразивного порошка – 35,5 г, было взято полиметилметакрилата – 420 г, метилметакрилата – 420 г, диметиланилина – 22,5 г, абразивного порошка – 887,5 г.

Большое значение для работоспособности абразивного изделия имеет соотношение компонентов. Увеличение концентрации абразивных зерен приводит к уменьшению усилия их удержания, что, в свою очередь, приводит к большой сыпучести абразивного изделия. Аналогично влияет увеличение процентного содержания связующего приводит к увеличению вероятности засаливания абразивных гранул. Стойкость абразивного изделия повышается с уменьшением его сыпучести, а режущая способность – с увеличением концентрации абразивных зерен.

Температура компонентов, входящих в смесь, должна быть не ниже +20^oC, кроме метилметакрилата, температура которого должна быть не выше +5^oC.

В смесителе смешивают бисерный полиметилметакрилат и абразивный порошок до получения сыпучей смеси.

В жидкий метилметакрилат добавляют диметиланилин и перемешивают. Полученный раствор вводят в подготовленную сыпучую смесь бисерного полиметилметакрилата и абразивного порошка и перемешивают до получения однородной массы в течение 7 минут.

Тщательное перемешивание рабочей смеси способствует равномерному распределению абразива в объеме получаемого изделия, однако вязкость подготовленной смеси не должна препятствовать заливке ее в матрицу. Полученную смесь заливают в матрицу. Процесс формообразования осуществляют в открытых формах с доступом кислорода при комнатной температуре в течение 3 часов.

За это время полиметилметакрилат не успевает сколько-нибудь значительно окислиться, так как температура окисления полиметилметакрилата 35^oC, и структура абразивного изделия получается более равномерной вследствие равномерности температур во всех внутренних областях, то есть во всех точках объема абразивного изделия.

Полиметилметакрилат не токсичен, а метилметакрилат малотоксичен, поэтому процесс полимеризации происходит с минимальным выбросом вредных веществ, которые устраняются из производственного помещения местной вытяжной вентиляцией.

В качестве материала матрицы используют жаропрочное стекло – материал, не образующий прочных химических и физических (механических) связей с полиметилметакрилатом и метилметакрилатом.

После реакции полимеризации исходной смеси и завершения формообразования полученную абразивную гранулу легко удаляют из матрицы.

Процесс формообразования может быть осуществлен и при других режимах. Например, используя те же компоненты, полученную смесь из них заливают в матрицу и подогревают до температуры 35^oC и формообразуют в течение 15 минут.

Сохраняется достижение назначения с получением технического результата, если:
– в качестве мономера используют порошок метилметакрилата;
– формообразование смеси осуществляют без доступа кислорода в закрытой форме.

Достижение поставленной задачи и технического результата показаны в таблице результатами сравнительных испытаний абразивных изделий, используемых для обработки стальных деталей. Гранулы испытывались по общепринятой методике, которая учитывает режущую способность и удельный расход абразивных изделий, удельный съем металла, шероховатость обрабатываемой поверхности.

Испытания показали, что абразивные изделия, изготовленные по заявленному способу, обладают улучшенными показателями по режущей способности, износостойкости и удельному съему металла и обеспечивают высокое качество обрабатываемой поверхности.

Формула изобретения

1. Способ изготовления абразивного изделия, при котором смешивают абразив, связующее и отвердитель, полученную смесь помещают в матрицу заданной формы для формообразования, отличающийся тем, что в качестве связующего используют смесь бисерного по размеру полимера с мономером, а в качестве отвердителя – диметиланилин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимера используют полиметилметакрилат.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве мономера используют жидкий метилметакрилат.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве мономера используют порошок метилметакрилата.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что формообразование смеси осуществляют с доступом кислорода в открытой матрице.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что формообразование смеси осуществляют без доступа кислорода в закрытой матрице.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что формообразование смеси в матрице осуществляют в течение 2 – 3 ч.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что формообразование смеси осуществляют при температуре 35 – 40^oC в течение 5 – 20 мин.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимера используют бисерный полиметилметакрилат, в качестве мономера – жидкий метилметакрилат, а компоненты смеси смешивают при следующем соотношении, мас.%:
Абразив – 51
Полиметилметакрилат – 24
Метилметакрилат – 24
Диметиланилин – 1

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.06.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 34-2002

Извещение опубликовано: 10.12.2002