способ изготовления твердого полировального инструмента

Формула изобретения

1. Способ получения твердого полировального инструмента, включающий смешение активного компонента - соли органической кислоты, связующего, отвердителя, абразивного микропорошка на основе окиси алюминия и окиси железа и прессование формовочной массы, отличающийся тем, что при смешении в формовочную массу дополнительно вводят дисперсный природный или синтетический пластификатор массы в количестве 5-25 мас.% и проводят горячее прессование формовочной массы при температуре 40-100°С и удельном давлении 1-6 МПа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластификатора формовочной массы используют дисперсные природные или синтетические порошки с пластинчатой формой кристаллов, например каолин, тальк или гиббсит.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к инструменту для обработки природного и искусственного камня, в частности мрамора, и используется для производства твердого полировального инструмента.

Известен способ получения твердого полировального инструмента (см. патент России №2210489, класс 7 В 24 D 3/38 от 26.07.2000, опубл. 20.03.2003, бюл. №23), состоящего из минеральных или органических кислот или их солей, связующего, отвердителя и абразивного микропорошка на основе окиси алюминия и окиси железа(III), включающий стадии смешения исходных ингредиентов до получения гомогенной массы, прессования при комнатной температуре с удельным давлением 1МПа и сушки при 70°С.

Однако известный способ получения твердого полировального инструмента не обеспечивает получения однородной структуры по всему объему изделия, что ведет к неравномерному и повышенному износу инструмента в процессе полирования и нестабильным показателям «блеск» поверхности искусственного и природного камня (например, мрамора и других камней на карбонатной основе) после полирования.

Проведение операции прессования при относительно низкой (комнатная) температуре и малых удельных давлениях не позволяет достичь однородной структуры (включая размер и концентрацию пор) инструмента и его одинаковой плотности по всему объему изделия, а при сушке массивного изделия не удается исключить температурного градиента от периферии к центру образца. Исследования шлифов от разных частей изделий показали, что наиболее плотная структура инструмента формируется в поверхностном слое вблизи плунжеров. По мере удаления от поверхности возрастает концентрация и размер пор и, следовательно, уменьшается локальная прочность изделия. Эти характеристики достигают своих экстремальных значений приблизительно в середине высоты полировальника. Кроме того, из-за наличия температурного градиента в процессе сушки степень полимеризации связующего монотонно уменьшается при удалении от поверхности к центру связующего, что ведет к снижению прочностных характеристик инструмента. Изменением вышеуказанных характеристик и обусловлен неравномерный износ инструмента и нестабильные показатели качества поверхности. Повысить однородность структуры инструмента можно путем увеличения удельного давления прессования.

Техническим результатам изобретения является уменьшение истираемости инструмента и уменьшение разброса значений показателя «блеск» поверхности камня после полирования.

Технический результат достигается тем, что в способе получения твердого полировального инструмента, включающем смешение активного компонента - соли органической кислоты, связующего, отвердителя, абразивного микропорошка на основе окиси алюминия и окиси железа и прессование формовочной массы, согласно изобретению, при смешении в формовочную массу дополнительно вводят дисперсный природный или синтетический пластификатор массы в количестве 5-25 мас.% и проводят горячее прессование формовочной массы при температуре 40-100°С и удельном давлении 1-6 МПа. Другим отличием способа является то, что в качестве пластификатора формовочной массы используют дисперсные природные или синтетические порошки с пластинчатой формой кристаллов, например каолин, тальк или гиббсит.

Введение пластификатора формовочной массы, базисная плоскость пластинчатых частиц которого при прессовании ориентируется перпендикулярно направлению действующей силы, совместно с уменьшением вязкости связующего вследствие повышения температуры прессования, благоприятствующим этому процессу, приводит к равномерному распределению давления в объеме всей массы и формированию однородной структуры твердого полировального инструмента. Следствием этого является уменьшение как истираемости инструмента, так и разброса значений показателя «блеск» поверхности камня после полирования. При уменьшении процентного соотношения пластификатора в формовочной смеси ниже 5 мас.% однородность структуры твердого полировального инструмента не достигается, а при его содержании выше 25 мас.% снижается величина показателя «блеск» поверхности камня после полирования. При температуре прессования менее 40°С требуемая однородность структуры изделия также не достигается, а при температурах выше 100°С в связующем интенсивно протекает неконтролируемый процесс полимеризации, приводящий к получению инструмента с плохо воспроизводимыми показателями. Нижний предел удельного давления прессования (1 МПа) обусловлен тем, что при более низких давлениях в инструменте возрастает содержание и размер пор, что ведет к снижению прочности изделия и его повышенной истираемости; при давлениях выше 6 МПа происходит разрушение кристаллов активного компонента, что ведет к ухудшению показателя "блеск" поверхности камня после полирования.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (по прототипу). Берут 70 г активного компонента (кислая соль щавелевой кислоты состава КНС₂O₄), 60 г фенолоформальдегидной смолы марки БЖ-1 с отвердителем, 70 г абразивного микропорошка марки АМПК на основе окиси алюминия и окиси железа (III) и тщательно перемешивают до получения гомогенной формовочной массы. Массу укладывают в форму и прессуют при комнатной температуре с удельным давлением 4 МПа. Сформованное изделие сушат при температуре 70°С в течение 7 ч. Показатели "истираемость" инструмента и качества обработанной поверхности мрамора приведены в таблице.

Пример 2 (по предлагаемому способу). Берут 50 г активного компонента (соль состава КНС₂O₄ ), 60 г фенолоформальдегидной смолы марки БЖ-1 с отвердителем, 60 г абразивного микропорошка марки АМПК на основе окиси алюминия и окиси железа (III), 30 г каолина и тщательно перемешивают до получения гомогенной формовочной массы. Массу укладывают в форму и прессуют при температуре 70°С с удельным давлением 2 МПа. Показатели инструмента и обработанной поверхности мрамора приведены в таблице.

Примеры 3-8 проводят аналогично примеру 2. При этом варьируют вид и массовую долю пластификатора, микропорошка, связующего с отвердителем, а также температуру и удельное давление прессования. Конкретные параметры изготовления инструмента, а также показатели инструмента и обработанной поверхности мрамора приведены в таблице.

Из таблицы следует, что по сравнению с прототипом истираемость инструмента уменьшается на 6-18%, а разброс значений показателя "блеск" поверхности камня после полирования уменьшился 16-70%.

Таблица.
Состав и параметры изготовления твердого полировального инструмента, показатели инструмента и обработанной поверхности мрамора
№	Параметры и показатели	Прототип	Примеры по предлагаемому способу
		1	2	3	4	5	6	7	8
1	Тип связующего	Ф	Ф	Ф	Ф	Э	Э	Э	Э
2	Массовая доля связующего с отвердителем, % масс.	30	30	30	25	30	30	30	30
3	Массовая доля активного компонента, % масс.	35	25	30	20	25	25	25	25
4	Массовая доля микропорошка, % масс.	35	30	35	30	30	30	30	30
5	Пластификатор формовочной массы	-	К	Т	К	К	Г	Т	Г
6	Массовая доля пластификатора, % масс.	-	15	5	25	15	15	15	15
7	Температура прессования, °С	20	70	50	90	40	100	70	70
8	Удельное давление прессования, МПа	4	2	3	3	2	2	1	6
9	Истираемость инструмента, мм/ч	6,4	5,5	5,8	6,0	5,5	5,2	6,1	5,5
10	Среднее значение показателя "блеск" поверхности после полирования, %	86	93	90	80	90	82	90	83
11	Максимальный разброс показателя "блеск" поверхности после полирования, %	17	6	11	5	12	10	5	8
Условные обозначения: Ф - фенолформальдегидная смола; Э - эпоксидная смола; Г - гиббсит, К - коалин, Т - тальк.