PL226880B1 - Sposób wytwarzania wyrobu sciernego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wyrobu ściernego przez zmieszanie ziaren ściernych ze spoiwem, sprasowanie i utwardzenie termiczne, w którym spoiwem jest kompozycja polimerów, plastyfikatorów i wypełniaczy.

Wyroby ścierne spojone żywicami fenolowo-formaldehydowymi, pomimo wielu zalet, posiadają istotne wady dotyczące emisji szkodliwych substancji gazowych w czasie ich wytwarzania oraz braku powtarzalności jakości z upływam czasu przechowywania. Wykazują także brak odporności na alkaliczne chłodziwa. Wyroby ścierne spojone tymi żywicami nie dają też w wielu przypadkach dobrego wykończenia szlifowanych powierzchni, co z kolei można uzyskać stosując wyroby ścierne ze spoiwem gumowym lub szelakowym. Wadą wyrobów ściernych ze spoiwem gumowym i szelakowym jest jednak brak możliwości uzyskiwania wysokich wydajności i szybkości szlifowania przy usuwaniu większych naddatków obrabianego materiału a ich wytrzymałość mechaniczna spada gwałtownie w podwyższonych temperaturach w operacjach intensywnego szlifowania.

Poprawę parametrów eksploatacyjnych ściernic ze spoiwem gumowym uzyskano przez zastąpienie kauczuku naturalnego m.in. syntetycznym kauczukiem butadienowo-akrylonitrylowym i jego zmodyfikowanymi wersjami (patenty US229879, US229880, US2384683, US2334526). Dla przykładu patent US2384683 opisuje sposób wytwarzania elastycznych ściernic o znacznej twardości i wysokiej jakości do obróbki zgrubnej z dużą wydajnością, gdzie zastosowano spoiwo gumowe, oparte na syntetycznym kauczuku butadienowo-akrylonitrylowym, który zapewnia ściernicom dużą odporność termiczną.

Jednakowoż formowanie tych ściernic, jak i innych ściernic ze spoiwem gumowym, wymaga walcowania masy ściernej i formowania plastycznych półwyrobów (wykrojek), które po umieszczeniu w formie prasy (z opcją prasowania na gorąco), podlegają wulkanizowaniu, co wymaga posiadania dodatkowego specjalistycznego wyposażenia oraz jest procesem czasochłonnym i energochłonnym.

Podobne wady ma rozwiązanie opisane w patencie GB 1300307 A, chociaż pozwala na wytwarzanie ściernic charakteryzujących się małym zużyciem w czasie eksploatacji, zarówno jeśli chodzi o ściernice miękkie i elastyczne, jak i twarde i sztywne. Spoiwem w tym przypadku jest kompozycja trzech polimerów: kauczuku butadienowo-nitrylowego, żywicy fenolowo-formaldehydowej i polichlorku winylu z utwardzaczami, plastyfikatorami i ziarnem ściernym, które to składniki w odpowiednio dobranych proporcjach są walcowane i prasowane na gorąco podlegając procesom wulkanizacji i utwardzania. Wszystkie opisane w patentach ściernice z takim spoiwem zawierają siarkę, co dla niektórych operacji szlifowania jest niewskazane i stwarza zagrożenie dla środowiska naturalnego.

Patenty US2559664 i US2559665 opisują jeszcze inny sposób wytwarzania ściernic z termoutwardzalnym spoiwem żywicznym, pracujących z dużymi wydajnościami i prędkościami a jednocześnie dającymi ulepszone wykończenie szlifowanych powierzchni. Sposób ten polega na odpowiedniej modyfikacji wiązań żywicy termoutwardzalnej przez wprowadzenie dodatku drobno sproszkowanej żywicy termoplastycznej na etapie sporządzania masy ściernej, która to następnie jest zasypywana do form i prasowana na zimno. Nie ma potrzeby w tym przypadku walcowania mieszanki i prasowania na gorąco. Sformowane wyroby utwardzane są termicznie w suszarkach (bakelizatorach). Jako żywice termoutwardzalne stosowane są żywice fenolowo-formaldehydowe z różnymi modyfikacjami, a jako żywice termoplastyczne: polioctan winylu, polichlorek winylu, kopolimery chlorku winylidenu i chlorku winylu, polistyren i jego kopolimery z innymi kompatybilnymi polimerami. Niestety wyroby ścierne, opisane we wspomnianych patentach US2559664 i US2559665, wytwarzane są na bazie żywic fenolowo-formaldehydowych, a więc posiadają wszystkie opisane wcześniej wady związane ze stosowaniem tych żywic.

Z kolei wyroby ścierne ze spoiwem w postaci ciekłych żywic epoksydowych nie posiadają wad wyrobów ściernych ze spoiwem z żywic fenolowo-formaldehydowych, lecz relatywnie wysoka cena i duża pracochłonność przy wytwarzaniu tych wyrobów na bazie aktualnie dostępnych ciekłych żywic epoksydowych jest powodem ich bardzo ograniczonego zastosowania.

Patent niemiecki DE4036557 opisuje sposób wytwarzania wyrobów ściernych z zastosowaniem spoiwa epoksydowego, będącego sproszkowaną żywicą używaną do nakładania proszkowych powłok ochronnych, utwardzanych w temperaturze 150°C. Wykonanie ściernicy zgodnie z tym patentem polega na zwilżeniu ziarna ściernego w mieszarce ciekłą żywicą epoksydową, dodawaniu sproszkowanego spoiwa epoksydowego z wypełniaczami i mieszaniu do uzyskania jednorodnej masy ściernej, sprasowaniu na zimno w formie prasy i utwardzeniu w suszarce (bakelizatorze). Podczas utwardzania nie uwalniają się szkodliwe produkty gazowe, tak jak to ma miejsce w przypadku żywic fenolowoPL 226 880 B1

-formaldehydowych, a sposobem wg tego patentu można wytwarzać wyroby o dużej gęstości, co jest nie do pomyślenia w przypadku wyrobów ze spoiwem fenolowo-formaldehydowym.

Sposób wytwarzania wyrobu ściernego przez zmieszanie ziaren ściernych ze spoiwem, sprasowanie i utwardzenie termiczne, w którym spoiwem jest kompozycja polimerów, plastyfikatorów i wypełniaczy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zasypane do obracającej się misy mieszarki ziarno ścierne zwilża się przez dozowanie wąskim strumieniem rozgrzanego do temperatury 30°C:80°C ciekłego elastomeru stanowiącego przynajmniej jeden składnik kompozycji polimerów spoiwa, następnie do tak zwilżonego ziarna ściernego dodaje się plastyfikator w postaci ciekłej żywicy epoksydowej oraz wypełniacz, a następnie małymi porcjami także zasadniczy polimer spoiwa, po czym proces mieszania kontynuuje się aż do uzyskania jednorodnej masy ściernej o swobodnym płynięciu, następnie tak przygotowaną masę ścierną zasypuje się do formy prasy i prasuje na zimno, po czym surowy wyrób utwardza się w suszarce, korzystnie w cyklu 30-godzinnym, z wygrzewaniem w temperaturze 150°C przez 12 godzin w końcowej fazie cyklu.

Korzystnym jest jeśli jako ciekły elastomer stosuje się karboksylowany kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy. Korzystnym jest także jeśli jako zasadniczy polimer w spoiwie stosuje się duroplast, korzystnie sproszkowaną żywicę epoksydową. Korzystnym jest również jeśli jako wypełniacz stosuje się kriolit.

Zaletą sposobu według wynalazku jest uzyskanie poprzez jego zastosowanie wyrobu ściernego spojonego kompozycją żywiczną, charakteryzującego się tym, że poszczególne ziarna ścierne w wyrobie są otoczone cienką warstwą elastomeru stanowiącego składnik kompozycji, korzystnie ciekłym karboksylowanym kauczukiem butadienowo-akrylonitrylowym i zakotwiczone w zasadniczym polimerze spoiwa, będącym duroplastem, korzystnie sproszkowaną żywicą epoksydową z dodatkami w postaci plastyfikatora, korzystnie ciekłej żywicy epoksydowej oraz wypełniacza, korzystnie kriolitu.

Przedmiot wynalazku opisany jest poniżej w przykładzie realizacji sposobu wytwarzania wyrobu ściernego według wynalazku.

Sposób wytwarzania wyrobu ściernego w przykładzie według wynalazku polega na tym, że zasypane do obracającej się misy mieszarki ziarno ścierne zwilża się przez dozowanie wąskim strumieniem rozgrzanego do temperatury 70°C ciekłego karboksylowanego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego, następnie do tak zwilżonego ziarna ściernego dodaje się plastyfikator w postaci ciekłej żywicy epoksydowej oraz kriolit a także małymi porcjami sproszkowaną żywicę epoksydową, po czym proces mieszania kontynuuje się aż do uzyskania jednorodnej masy ściernej o swobodnym płynięciu, następnie tak przygotowaną masę ścierną zasypuje się do formy prasy i prasuje na zimno, po czym surowy wyrób utwardza się w suszarce w cyklu 30-godzinnym z wygrzewaniem w temperaturze 150°C przez 12 godzin w końcowej fazie cyklu.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania wyrobu ściernego przez zmieszanie ziaren ściernych ze spoiwem, sprasowanie i utwardzenie termiczne, w którym spoiwem jest kompozycja polimerów, plastyfikatorów i wypełniaczy, znamienny tym, że zasypane do obracającej się misy mieszarki ziarno ścierne zwilża się przez dozowanie wąskim strumieniem rozgrzanego do temperatury 30°C: 80°C ciekłego elastomeru stanowiącego przynajmniej jeden składnik kompozycji polimerów spoiwa, następnie do tak zwilżonego ziarna ściernego dodaje się plastyfikator w postaci ciekłej żywicy epoksydowej oraz wypełniacz, a następnie małymi porcjami także zasadniczy polimer spoiwa, po czym proces mieszania kontynuuje się aż do uzyskania jednorodnej masy ściernej o swobodnym płynięciu, następnie tak przygotowaną masę ścierną zasypuje się do formy prasy i prasuje na zimno, po czym surowy wyrób utwardza się w suszarce, korzystnie w cyklu 30-godzinnym, z wygrzewaniem w temperaturze 150°C przez 12 godzin w końcowej fazie cyklu.
2. 2. Sposób wytwarzania wyrobu ściernego według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciekły elastomer stosuje się karboksylowany kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy.
3. 3. Sposób wytwarzania wyrobu ściernego według zastrz. 1, znamienny tym, że jako zasadniczy polimer w spoiwie stosuje się duroplast, korzystnie sproszkowaną żywicę epoksydową.
4. 4. Sposób wytwarzania wyrobu ściernego według zastrz. 1, znamienny tym, że jako wypełniacz stosuje się kriolit.