PL239832B1 - Kompozyt polimerowy do narzędzi ściernych supertwardych przeznaczonych do obróbki powierzchni kamiennych i betonowych i sposób jego wytwarzania - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest osnowa polimerowa do narzędzi ściernych supertwardych, zwłaszcza ściernic diamentowych przeznaczonych do polerowania powierzchni betonowych i kamiennych, na bazie żywicy fenolowo formaldehydowej, charakteryzująca się tym, że zawiera tlenek magnezu w ilości 3% obj. mączkę szklaną w ilości od 1 do 20% obj. i węglik krzemu w ilości od 1 do 45% obj.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kompozyt polimerowy na bazie żywicy fenolowo-formaldehydowej do narzędzi ściernych supertwardych, zwłaszcza ściernic diamentowych przeznaczonych do polerowania powierzchni betonowych i kamiennych. Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania wskazanego kompozytu osnowy polimerowej do narzędzi ściernych.

Znany jest z opisu US 2009/0313906 A1 wysokoporowaty zeszklony materiał ścierny przeznaczony do obróbki płytek krzemowych wykorzystywanych w elektronice. Mieszanka zawiera mączkę szklaną, ziarno diamentowe, spoiwo i węglik krzemu. Stosunek objętości ziarna supertwardego o średniej wielkości cząstek w zakresie od 0,5 mikrona do około 60 mikronów do spoiwa ceramicznego mieści się w zakresie od 3:2 do około 1:99. Spoiwo obejmuje co najmniej jeden element z grupy składającej się z glikolu polietylenowego, wody, mieszaniny glikolu polietylenowego i wody oraz krzemionki koloidalnej. Węglik krzemu o gradacji 1200 i średniej wielkości cząstek w zakresie od około 0,1 mikrona do około 20 mikronów wprowadzany jest w ilości od około 0,1 do około 5% obj. całkowitej objętości proszku szklanego, ziarna ściernego, spoiwa i węglika krzemu w mieszaninie. Materiał otrzymywany jest metodą wstępnego prasowania na zimno, a następnie wypalania w atmosferze powietrza, pod ciśnieniem i w temperaturze wystarczającej do spowodowania utlenienia się węglika krzemu tj. ok 600-820°C, w czasie od 0,5 godziny do 10 godzin.

Z opisu RU 2011143207 znany jest kompozyt polimerowy przeznaczony do wytwarzania wysokoelastycznych ściernych i diamentowych narzędzi do oczyszczania i polerowania stalowych taśm i wyrobów z metali nieżelaznych. Wysokoporowa polimerowo-ścierna kompozycja zawiera epoksydowonowolakowy kopolimer, utwardzacz, materiał porotwórczy i wypełniacz. W celu poprawy właściwości fizyko-mechanicznych i eksploatacyjnych narzędzia kompozycja kopolimeru epoksydowo-nowolakowego zawiera mieszaninę produktu kopolimeryzacji żywicy epoksydowej i fenolowo-formaldehydowej typu nowolakowego z produktami alkoholizy polietylenotereftalanu i kauczuku butadienowo-nitrylowego.

Znana jest z opisu CN 105583743 kompozycja warstwy ściernej stanowiącej narzędzie diamentowe i zawierająca: 20-30% obj. diamentu, 40-50% obj. żywicy fenolowo-formaldehydowej, 5-15% obj. karbonylku żelaza, 5-15% obj. kriolitu oraz 10-20% obj. grafitu. Narzędzie diamentowe z opracowanym spoiwem przeznaczone jest do szlifowania węglików spiekanych lub fazek w pierścieniach uszczelniających z węglików spiekanych.

Znany jest z opisu USA 2014/0318025 wyrób ścierny zawierający ziarno ścierne i kompozycję żywicy fenolowo-formaldehydowej oraz grupy politiolowej (-SH), której zadaniem jest powolne sieciowanie żywicy fenolowo-formaldehydowej aby nie dopuścić do zeszklenia polimeru i obniżenia jego właściwości fizyko-mechanicznych. Przedstawiono metodę otrzymywania narzędzia z nowym spoiwem żywicznym.

Znany jest z opisu US 8491681 wyrób ścierny zawierający aktywne wypełniacze, w tym między innymi kriolit. Opisano próby obniżenia zawartości kriolitu lub jego zastąpienia innymi wypełniaczami mniej szkodliwymi dla zdrowia. Jako zamienniki kriolitu lub jego uzupełnienie zaproponowano: szczawian wapnia (Na2C2O4), boraks (Na2B4Oz x 10H2O), polifosforan sodu (Na2PF6), heksafluorożelaziany (np. (NH4)3FeF6), heksafluorocyrkoniany (np. Li2 ZrF6). Wykonano mieszanki o różnej zawartości poszczególnych składników (od 0,5% wag do 100% wag wypełniacza). Wykonano narzędzia według receptur zawierających: czysty kriolit jako wypełniacz, czysty heksafluorożelazian sodu, heksafluorocyrkonian sodu lub heksafluorofosforan sodu. Przeprowadzono próby szlifowania stali nierdzewnej, które wykazały, że największą wydajnością charakteryzowały się narzędzia zawierające submikrokrystaliczny korund, żywicę fenolowo-formaldehydową i wypełniacz heksafluorożelazian sodu.

Celem niniejszego wynalazku jest otrzymanie nowego rodzaju kompozytu polimerowego w kompozycji innym niż dotychczas stosowany, zapewniającego lepsze właściwości mechaniczne i użytkowe.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że kompozyt polimerowy na bazie żywicy fenolowo-formaldehydowej zawiera tlenek magnezu (MgO) w ilości 3% obj. i jest wzmacniany fazami ceramicznymi w postaci mączki szklanej w ilości od 1 do 20% obj. i węglika krzemu w ilości od 1 do 45% obj. Segmenty (narzędzia) do polerowania powierzchni betonowych i kamiennych zawierają prócz kompozytu polimerowego na bazie żywicy fenolowo-formaldehydowej z tlenkiem magnezu, mączkę szklaną oraz węglik krzemu i ziarna diamentu w ilości od 2 do 10% obj.

Sposób wytwarzania kompozytu polimerowego do narzędzi ściernych supertwardych, zwłaszcza ściernic diamentowych przeznaczonych do polerowania powierzchni betonowych i kamiennych, na ba

PL 239 832 B1 zie żywicy fenolowo formaldehydowej, polega na tym, że mieszankę proszków zawierającą żywicę fenolowo-formaldehydową, tlenek magnezu w ilości 3% obj., mączkę szklaną w ilości od 1 do 20% obj. i węglik krzemu w ilości od 1 do 45% obj. po ujednorodnieniu konsoliduje się metodą prasowania na gorąco (Hot Pressing) w temperaturze od 160 do 190°C, pod ciśnieniem od 5 do 50 MPa i w czasie od 1 do 20 min.

Z proszków wyjściowych o średniej wielkości cząstek wynoszącej odpowiednio: żywica fenolowo-formaldehydowa z gatunku MD1/12-124 μm, tlenek magnezu -118 μm, węglik krzemu o gradacji 320-62 μm i mączka szklana - 85 μm, wyznaczonej metodą analizy sitowej zgodnie z normą PN-EN 24497:1999P, przygotowano mieszanki o różnych udziałach objętościowych poszczególnych składników. Przygotowane mieszanki proszków ujednorodniano w mieszarce typu Turbula T2C przez 1 godzinę, a następnie przesiewano przez sito o wielkości oczek 0,4 mm. Po wymieszaniu i przesianiu mieszanki proszków spiekano w atmosferze powietrza w temperaturze od 160 do 190°C pod ciśnieniem w zakresie od 5 do 50 MPa i w czasie od 1 do 20 min.

Osnowa polimerowa według wynalazku różni się w sposób istotny od dotychczas znanych. Zastosowanie w narzędziu ściernym diamentowym na osnowie polimerowej tlenku magnezu i faz ceramicznych w postaci mączki szklanej i węglika krzemu w sposób znaczący poprawia jego twardość, a tym samym trwałość narzędzia, poszerzając zakres jego przeznaczenia.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawione zostało w przykładach wykonania, przy czym pierwszy przykład wykonania stanowi odniesienie dla pozostałych przykładów i pozwala porównać twardość kompozytu zawierającego mączkę szklaną i węglik krzemu do kompozytu bez tych dwóch składników.

P r z y k ł a d 1

Żywica fenolowo-formaldehydowa - 97% obj.

MgO - 3% obj.

Twardość otrzymanego kompozytu ~ 40 HRB.

P r z y k ł a d 2

Żywica fenolowo-formaldehydowa - 95% obj.

MgO - 3% obj.

Mączka szklana - 1% obj.

Węglik krzemu - 1% obj.

Twardość otrzymanego kompozytu ~ 50 HRB.

P r z y k ł a d 3

Żywica fenolowo-formaldehydowa - 51% obj.

MgO - 3% obj.

Mączka szklana - 1% obj.

Węglik krzemu - 45% obj.

Twardość otrzymanego kompozytu ~ 80 HRB.

P r z y k ł a d 4

Żywica fenolowo-formaldehydowa - 76% obj.

MgO - 3% obj.

Mączka szklana - 20% obj.

Węglik krzemu - 1% obj.

Twardość otrzymanego kompozytu ~ 60 HRB.

P r z y k ł a d 5

Żywica fenolowo-formaldehydowa - 32%obj.

MgO - 3% obj.

Mączka szklana - 20% obj.

Węglik krzemu - 45% obj.

Twardość otrzymanego kompozytu ~ 50 HRB.

Claims (2)

1. Kompozyt polimerowy do narzędzi ściernych supertwardych, zwłaszcza ściernic diamentowych przeznaczonych do polerowania powierzchni betonowych i kamiennych, na bazie żywicy fenolowo formaldehydowej, znamienny tym, że zawiera tlenek magnezu w ilości 3% obj., mączkę szklaną w ilości od 1 do 20% obj. i węglik krzemu w ilości od 1 do 45% obj.

2. Sposób wytwarzania kompozytu polimerowego do narzędzi ściernych supertwardych, zwłaszcza ściernic diamentowych przeznaczonych do polerowania powierzchni betonowych i kamiennych, na bazie żywicy fenolowo-formaldehydowej, znamienny tym, że mieszankę proszków zawierającą żywicę fenolowo-formaldehydową, tlenek magnezu w ilości 3% obj., mączkę szklaną w ilości od 1 do 20% obj. i węglik krzemu w ilości od 1 do 45% obj. po ujednorodnieniu konsoliduje się metodą prasowania na gorąco w temperaturze od 160 do 190°C, pod ciśnieniem od 5 do 50 MPa i w czasie od 1 do 20 min.