AT392604B

AT392604B - Verfahren zur herstellung von schleifkoerpern

Info

Publication number: AT392604B
Application number: AT182/89A
Authority: AT
Original assignee: Steirische Magnesit Ind Ag
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1989-01-30
Publication date: 1991-05-10
Also published as: DE59001733D1; ATE90607T1; ES2042270T3; EP0381662A3; EP0381662B1; ATA18289A; EP0381662A2

Description

AT 392 604 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schleifkörpem mit in ein Bindemittel eingebundenem, körnigen Schleifmittel, wie z. B. SiC, Korund, AI2O3 oder B^C, wobei als Bindemittel Kunststoff und MgO und MgC^ eingesetzt werden. Für die Herstellung von Schleifköipem ist es bekannt, körnige Schleifmittel mit Sorelzement, d. h. einem 5 Magnesitbinder, welcher durch Verrühren von gebranntem Magnesit (MgO) mit einer konzentrierten Magnesiumchloridlösung gebildet wird, zu versetzen und die erhaltene Mischung in Formen trocknen zu lassen. Bei derartigen, ausschließlich mit Sorelzement gebundenen Schleifköipem bildet sich im Betrieb, insbesondere beim nassen Schleifen, eine seifenartige Oberfläche und Bestandteile des Bindemittels gehen auf Grund ihrer Wasserlöslichkeit beim Schleifen verloren. Die Standzeit derartiger, ausschließlich mit Sorelzement gebundener 10 Schleifköiper ist aus diesem Grund begrenzt, und der Aufwand für die Herstellungszeit ist mit Rücksicht auf das Trocknen bei Umgebungstemperatur beträchtlich.

Zur Verbesserung der Standzeit wurde bereits vorgeschlagen, Phenolharze den Gemischen aus körnigen Schleifmitteln und Sorelzement beizumengen, wobei es bekannt ist, Phenolharze in einer Menge von etwa 4 bis 10 Gew.-%, bezogen auf MgO, einzusetzen. Derartige, mit Phenolhäizen versetzte Ausgangsmischungen müssen IS in der Folge thermisch gehärtet werden, und für das thermische Härten ist eine exakte Temperatursteuerung und ein entsprechender Aufwand für die Härtungsöfen erforderlich. Für die Härtung muß sichergestellt werden, daß vorgegebene Maximaltemperaturen nicht überschritten werden, und es muß dariiberhinaus der Temperaturanstieg in der Härtephase bzw. der Temperaturverlauf über die Härtephase exakt in den jeweiligen Mischungsverhältnissen angepaßten Grenzwerten gehalten werden. Mit einer derartigen thermischen Härtung lassen sich kürzere 20 Herstellungszeiten erzielen, so daß neben dem Vorteil einer verbesserten Standzeit auch eine Verkürzung der Herstellungszeit möglich wird. Auf Grund der Erfordernisse einer exakten Einstellung und Aufrechterhaltung der Temperaturen während des Härtungsprozesses kann es aber zu Störungen im Härtungsverlauf kommen, und derartige Schleif körper können brüchig werden und vermindern dadurch das Ausbringen.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren zur Herstellung von Schleifkörpem der eingangs genannten 25 Art zu schaffen, welches ohne aufwendige Härtungsöfen durchgeführt werden kann und bei welchem keinerlei kritische Bedingungen während des Abbindens beachtet werden müssen, so daß der Anteil von Ausschuß bei der Produktion herabgesetzt wird. Gleichzeitig zielt die Erfindung darauf ab, ein Produkt mit gegenüber einer reinen Sorelzementbindung wesentlich erhöhten Standzeit zu schaffen, welches sich gleichzeitig durch hohe Bruchfestigkeit auszeichnet. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß als 30 Kunststoff Polycarbonsäuren eingesetzt werden und daß die geformten Schleifkörper ohne Erwärmung durch Umsetzung der Polycarbonsäuren mit Mg-Ionen abgebunden bzw. erhärtet werden. Dadurch, daß als Kunststoff Polycarbonsäuren eingesetzt werden, kann die so erhaltene Mischung bei Umgebungstemperatur abbinden bzw. erhärten, und es kann die aufwendige Ofensteuerung bzw. der aufwendige Ofen entfallen. Dadurch, daß Polycarbonsäuren in der Regel wasserlöslich sind und als wäßrige Lösung vor dem Erhärten vorliegen, ergibt sich 35 eine gute Mischbarkeit mit den übrigen Komponenten des Schleifkörpers, so daß eine bessere Homogenisierung und damit eine gleichmäßige Festigkeit über den gesamten Querschnitt des Schleifkörpers sichergestellt wird. Das Erhärten bzw. Abbinden erfolgt im Falle der Verwendung von Polycarbonsäuren durch Salzbildung mit Magnesiumionen, wobei zusätzlich das Erhärten bzw. Abbinden durch die Sorelzementbindung eintritt Die Verbindung von Magnesiumionen und den Carboxylationen der Polycarbonsäure führt hiebei zu einer besonders 40 festen Bindung, da durch Entzug von Magnesiumionen das Gleichgewicht der Lösung verlagert wird und das Ausmaß der Übersättigung an Chloridionen zunimmt.

Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß Polycarbonsäuren in Mengen von 0,5 -10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 Gew.-%, bezogen auf MgO, eingesetzt werden, wodurch sich besonders hohe Endfestigkeiten und eine gute Bruchfestigkeit ergeben. 45 Während des Abbindens bzw. Erhärtens ist, wie bereits oben erwähnt, die Temperaturführung unkritisch und es kann ohne weiteres bei Umgebungstemperatur ohne Regelung bzw. Kontrolle der Temperatur gearbeitet werden. In jedem Fall soll aber die Temperatur so geführt werden, daß die Temperatur wahrend des Abbindens bzw. Erhärtens unter 100 °C, vorzugsweise unter 60 °C, gehalten wird, um auf diese Weise die Endfestigkeitseigenschaften nicht zu beeinträchtigen. Bei entsprechend hohen Polycarbonsäureanteilen kann es zur 50 Einhaltung dieser Temperaturen notwendig werden für eine Kühlung Sorge zu tragen, um lokale Überhitzungen während des Abbindens bzw. Erhärtens mit Sicherheit zu vermeiden.

In besonders vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß MgO und MgCl in an sich bekannter Weise in Mengen von 25 - 35 Gew.-% eingesetzt werden, wobei vorzugsweise MgC^ in V·/*·' wäßriger Lösung mit 30° Βέ eingesetzt und die Polycafbonsäuren in wäßriger Lösung mit einem Festkörperanteil 55 von 25 - 35 Gew.-%, vorzugsweise 30 Gew.-%, eingesetzt werden. Eine derartige Einstellung der Anteile der jeweiligen Komponenten der Mischung führt zu besonders homogenen und langlebigen Schleifkörpem, wobei die Gefahr von Rißbildungen während des Abbindens bzw. Erhärtens vermieden wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert -2- 60

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Beispiel 1; 1,21 einer 30%-igen wäßrigen Lösung einer Polycarbonsäure, welche einen pH-Wert von etwa 8 aufweist und eine Säurezahl von 220 mg KOH/g besitzt, wurde mit 2000 cm^ einer Magnesiumchloridlösung mit 30° Βέ versetzt. Dieser Mischung wurden 2,4 kg Korund als Schleifmittel zugesetzt Um Schleifsteine mit einer feiner S Körnung zu erreichen, wurde hiebei feingemahlener Korund mit einer Mahlzahl von 1200 eingesetzt Zu dieser Mischung wurden 2,4 kg homogenes Magnesiumoxid mit einer Reinheit von 75 % zugesetzt. Die Mischung wurde sofort nach dem Vermischen in geeignete Formen gegossen, und es konnte bereits beim Vergießen eine Wäimetönung festgestellt werden, welche aus der Abbindereaktion der Polycarbonsäure mit den Magnesiumionen und der Sorelzementbindung resultierte. Die Formkörper wurden bei Raumtemperatur gelagert und nach 3 Tagen 10 auf ihre Eigenschaften untersucht. Nach 3 Tagen wies ein Testformkörper eine Druckfestigkeit von 398 kp/cm2 auf, eine Biegezugfestigkeit von 93,8 kp/cm2 und eine Schwindung von 0,17 bis 0,19 %. Die weitere Charge der so bereiteten Formkörper wurde weiter härten gelassen, und es wurde ein weiterer Formköiper nach 7 Tagen untersucht. Nach 7 Tagen wies der Formkörper eine Druckfestigkeit von 664 kp/cm , eine Biegezugfestigkeit von rund 121,9 kp/cm2 und eine Schwindung von 0,19 % auf. Da diese Werte im Vergleich zu einer üblichen 15 Schleifscheibenmischung, welche lediglich auf der Basis von Sorelzement hergestellt wurde, noch zu niedrig lagen, wurde die Schleifscheibenmischung weitere 3 Wochen unverändert stehengelassen. Nach einem Zeitraum von insgesamt 4 Wochen wiesen die Schleifscheiben durchwegs Druckfestigkeiten im Bereich von 775 bis 785 kp/cm"6 auf, eine Biegezugfestigkeit von 146 bis 149 kp/cm"6 und eine mittlere Schwindung von 0,16 %.

Ein Vergleichsschleifkörper, welcher lediglich durch Vermischung von 2,4 kg Magnesiumoxid, 2,4 kg 20 Korund und 2000 cm^ einer Magnesiumchloridlösung von 30° Βέ hergestellt wurde, wies zum selben Zeitpunkt eine Druckfestigkeit von 1000 kp/cm2, eine Biegezugfestigkeit von 140 kp/cm2 auf und die Schwindung betrug 0,14 %.

Beispiel 2: 25 In einem zweiten Versuch wurden Schleifkörper mit einer mittleren Körnung hergestellt, wobei 1300 cnP einer 30%-igen wäßrigen Lösung einer Polycarbonsäure eingesetzt wurden. Die Polycarbonsäure hatte einen pH-Wert von etwa 8 und die Viskosität der wäßrigen Lösung betrug 3 Pa.s bei 20 °C. Die Lösung der Polycarbonsäure wurde mit 1935 cm^ einer Magnesiumchloridlösung mit 30° Βέ vermischt, und es wurden 3,6 kg gemahlener Korund zugesetzt. Der Korund wies eine Mahlzeit von 220 auf. Die Mischung wurde mit 30 2,4 kg 80%-igem Magnesiumoxid vermischt und in Formen gegossen. Innerhalb der ersten 5 h des Aushärtens wurde eine Wärmetönung von 38 °C beobachtet. Die so gegossenen Schleifkörper wurden wiederum nach 3 Tagen, 7 Tagen und 28 Tagen untersucht. Nach 3 Tagen wiesen die Schleifköiper eine Druckfestigkeit von 405 kp/cm2 auf, eine Biegezugfestigkeit von 95,8 kp/cm2 und die Schwindung betrug 0,16 %. Nach 7 Tagen betrug die Druckfestigkeit 671 kp/cm2, die Biegezugfestigkeit 124,6 kp/cm2 und die Schwindung betrug 0,17 %. 35 Nach 28 Tagen (4 Wochen) wiesen die Schleifkörper eine Druckfestigkeit von 780 bis 791 kp/cm2 auf, eine Biegezugfestigkeit von 147 bis 155 kp/cm2 und die Schwindung betrug 0,18 %.

Beispiel 3: ln einer analogen Verfahrensweise wurde versucht, Schleifkörper mit grobkörniger Struktur herzustellen. 40 Hiezu wurden 1300 cm^ der in Beispiel 1 beschriebenen Polycarbonsäurelösung mit 1770 cm^ Magnesiumchloridlösung (30° Βέ) vermischt und dieser Mischung wurden 4,8 kg Korund (Mahlzahl = 20) zugesetzL Nach Zusatz von 2,4 kg Magnesiumoxid mit 85 % Reinheit wurde die Mischung in Formkörper vergossen. Diese Formkörper wiesen nach 3 Tagen eine Druckfestigkeit von 391 kp/cm2 und eine Biegezugfestigkeit von 91,2 kp/cm2 auf. Die Schwindung betrug 0,13 %. Nach 7 Tagen wiesen die Schleifkörper 45 eine Druckfestigkeit von 659 kp/cm2 und eine Biegezugfestigkeit von 119,8 kp/cm2 auf. Die Schwindung betrug 0,16 %. Nach 28 Tagen zeigten die grobkörnigen Schleifkörper eine Schwindung 0,16 %. Die Druckfestigkeit

Λ O dieser Schleifkörper betrug 770 kp/cm6 und die Biegezugfestigkeit 145,9 kp/cm .

Aus sämtlichen Beispielen kann man ersehen, daß es unter Zufßgung von Polycarbonsäuren zu der üblichen 50 Schleifkörpermischung gelingt, Schleifkörper unterschiedlichster Körnung herzustellen, welche durchwegs Biegezugfestigkeiten aufweisen, welche über denjenigen liegen, welche übliche Schleifkörper, welche nur unter Ausnutzung der Sorelzementbindung hergestellt wurden, liegen. Die Druckfestigkeiten derartiger unter Einsatz von Polycarbonsäuren hergestellten Schleifkörper liegen durchwegs etwas unter denjenigen, welche lediglich durch Einsatz von Sorelzement und Korund erhalten wurden. Jedoch wird trotz der etwas geringeren 55 Druckfestigkeit erwartet, daß die Standzeit derartiger, unter Einsatz von Polycarbonsäuren hergestellter Schleifkörper über derjenigen von lediglich unter Ausnutzung der Sorelzementbindung hergestellten Schleifkörper -3-

Claims

5 AT 392 604 B liegt, da die Wasserlöslichkeit dies»1, auf der Basis von Polycarbonsäuren hergestellten Schleifkörper deutlich herabgesetzt ist. Die Schwindung der Schleifkörper, welche unter Einsatz von Polycarbonsäuren hergestellt wurden, lag durchwegs im selben Rahmen wie diejenige der Schleiikörper nach dem Stand der Technik. PATENTANSPRÜCHE * 10 1. Verfahren zur Herstellung von Schleifkörpem mit in ein Bindemittel eingebundenem, körnigen Schleifmittel, wie z. B. SiC, Korund, AI2O3 oder B4C, wobei als Bindemittel Kunststoff und MgO und MgC^ eingesetzt 15 werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff Polycarbonsäuren eingesetzt werden und daß die geformten Schleifköiper ohne Erwärmung durch Umsetzung der Polycarbonsäuren mit Mg-Ionen abgebunden bzw. erhärtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polycarbonsäuren in Mengen von 0,5 bis 20 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 Gew.-%, bezogen auf MgO, eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur während des Abbindens bzw. Erhärtens unter 100 °C, vorzugsweise unter 60 °C, gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß MgO und MgCl in an sich bekannter Weise in Mengen von 25 bis 35 Gew.-% eingesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß MgC^ in wäßriger Lösung mit 30° Βέ eingesetzt wird. 30
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polycarbonsäuren in wäßriger Lösung mit einem Festkörperanteil von 25 bis 35 Gew.-%, vorzugsweise 30 Gew.-%, eingesetzt werden. 35 tv

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