AT394857B - ABRASIVE GRAIN BASED ON SINTED ALUMINUM OXIDE AND METAL CONTAINERS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents
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Description
AT 394 857 BAT 394 857 B
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schleifkom auf der Basis von gesintertem Aluminiumoxid und metallhaltigen Zusätzen aus einer Dispersion, welche getrocknet, auf Schleifkomgröße zerkleinert und einer mehrstufigen Wärmebehandlung unterworfen wird, sowie ein nach einem solchen Verfahren hergestelltes Schleifkom. α-Aluminiumoxid-Schmelzkorunde, gewonnen in Elektroschmelzprozessen, z. B. in Lichtbogenöfen, spielen für die gesamte Schleifmittelindustrie gegenwärtig die dominierende Rolle für die Herstellung von Schleifwerkzeugen. Als Rohstoffe für nomale Schmelzkorunde dienen Bauxite, entweder direkt aus natürlichen Vorkommen oder chemisch zu kalzinierter Tonerde aufbereitet sowie Zuschlagstoffe, z. B. Reduktionskoks und Eisenschrott. Die kalzinierte Tonerde wird durch thermische Aufbereitung aus dem primär beim Bayer-Prozeß anfallenden Aluminiumhydroxid gewonnen und enthält in Abhängigkeit von Kalzinationstemperatur und -zeit wechselnde Mengen an α-Aluminiumoxid und Vertreter der γ-Aluminiumoxide.The invention relates to a process for the manufacture of Schleifkom based on sintered aluminum oxide and metal-containing additives from a dispersion which is dried, comminuted to the size of a grinding grain and subjected to a multi-stage heat treatment, and a grinding grain produced by such a process. α-alumina fused corundum, obtained in electro-melting processes, e.g. B. in arc furnaces, currently play the dominant role for the production of grinding tools for the entire abrasive industry. Bauxites are used as raw materials for normal fused corundum, either directly from natural deposits or chemically processed to calcined alumina, as well as additives, e.g. B. Reduction coke and scrap iron. The calcined alumina is obtained by thermal processing from the aluminum hydroxide primarily obtained in the Bayer process and contains varying amounts of α-aluminum oxide and representatives of the γ-aluminum oxide depending on the calcination temperature and time.
Schleifwerkzeuge, hergestellt mit den aus der Schmelze erhaltenen Bauxit- oder Tonerde-Korunden, erreichen unter festgelegten Prüfbedingungen einen bestimmten zeitbezogenen Abschliff sowie eine bestimmte Standzeit, gemessen als Zeitspanvolumen oder Gewicht des abgeschliffenen Materials. Verbesserungen der Schleifleistung von normalen Schmelzkorunden werden z. B. durch thermische Nachbehandlungsprozesse ("Blaubrennen von Bauxit-Korunden") oder durch Legierung mit anderen Metalloxiden, z. B. Chromoxid oder Zirkonoxid, erreicht So wird z. B. in der DE-PS 22 27 642 ein Schmelzkorund, bestehend aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid in eutektischer Zusammensetzung (ca. 57 AI2O3 :43 Z1O2 Gew.-%) mit zweiphasigem, mikrokristallinem Erstarrungsgefüge, erhalten durch spontane Abkühlung der Schmelze, beschrieben. Dieses Material, im folgenden einfach mit "Zirkonkorund" bezeichnet, weist eine im Vergleich zu normalen Schmelzkorunden überlegene Schleifleistung (zeitbezogener Abschliff und Standzeit) auf. Die hohen Rohstoffkosten für Zirkonoxid und das aufwendige Verfahren für die notwendige schnelle Abkühlung verteuern Schleifkom aus Ziikonkonmd allerdings um das Fünf- bis Sechsfache gegenüber normalem Schmelzkorund.Grinding tools, manufactured with the bauxite or alumina corundas obtained from the melt, achieve a certain time-related abrasion and a certain service life under specified test conditions, measured as the chip removal volume or weight of the abraded material. Improvements in the grinding performance of normal fused corundum are known e.g. B. by thermal aftertreatment processes (" blue burning of bauxite corundum ") or by alloying with other metal oxides, e.g. B. chromium oxide or zirconium oxide is achieved. B. in DE-PS 22 27 642 a fused alumina consisting of aluminum oxide and zirconium oxide in a eutectic composition (approx. 57 Al2O3: 43 Z1O2 wt .-%) with a two-phase, microcrystalline solidification structure, obtained by spontaneous cooling of the melt. This material, in the following simply with " zirconium corundum " referred to, has a superior grinding performance (time-related grinding and tool life) compared to normal fused corundum. However, the high raw material costs for zirconium oxide and the complex process for the necessary rapid cooling make Schleifkom from Ziikonkonmd five to six times more expensive than normal fused alumina.
Die Mehrleistung von Zirkonkorund-Schleifkom im Vergleich zu Normalkorund fällt beim Schleifen von metallischen Werkstoffen, z. B. Stahl mit geringer werdender Korngröße steil ab und egalisiert sich etwa bei der Körnung P 80, ein Vorgang, wie er in ähnlicher Weise auch bei anderen Hochleistungsschleifmitteln zu beobachten ist.The additional performance of zirconium corundum grinding grain compared to normal corundum falls when grinding metallic materials, e.g. B. Steel with a decreasing grain size drops steeply and leveled out with the P 80 grain, a process that can be observed in a similar way with other high-performance abrasives.
Es ist ferner bekannt, Korundschleifkom mit überlegenem Leistungsvermögen auf dar Basis von gesintertem Aluminiumoxid herzustellen (DE-OS 32 19 607). Zur Herstellung von hochwertigem Sinterkorund-Schleifkom wird dabei feinstkristallines Aluminiumoxidmonohydrat in salpetersaurer, wäßriger Dispersion mit anderen gelösten, metallhaltigen Sinterhilfsmitteln verwischt und in ein Gel überführt, welches nach vorsichtiger Trocknung auf Schleifkomgröße vorzerkleinert wird. Bei der nachfolgenden Kalzination zwischen 250 und 800 °C werden das chemisch gebundene Wasser und die Säurerückstände - in erster Linie äußerst giftige und umweltschädigende Stickoxide - abgetrieben. Im weiteren Verlauf des Prozesses erfolgt das Erhitzen der Körner auf Sintertemperaturen bis 1650 °C, bis eine Dichte von mindestens 85% der theoretischen Dichte erreicht ist Ähnliche Verfahren zur Herstellung von Sinterkorund-Schleifkom werden in der EP-OS 0 024 099 sowie US-PS 4 518 397 beschrieben, mit der Einschränkung, daß als Rohstoff dienende feinstdisperse Aluminiumoxidmonohydrat nur bis zu einem Gesamtgehalt von höchstens 0,05 Gew.-% mit Alkali bzw. Erdalkalimetallionen verunreinigt sein darf.It is also known to produce Korundschleifkom with superior performance based on sintered aluminum oxide (DE-OS 32 19 607). To produce high-quality sintered corundum grinding com, finely crystalline aluminum oxide monohydrate in nitric acid, aqueous dispersion is blurred with other dissolved, metal-containing sintering aids and transferred to a gel which, after careful drying, is comminuted to the size of the grinding grains. In the subsequent calcination between 250 and 800 ° C, the chemically bound water and the acid residues - primarily extremely toxic and environmentally harmful nitrogen oxides - are driven off. In the further course of the process, the grains are heated to sintering temperatures of up to 1650 ° C. until a density of at least 85% of the theoretical density is reached. Similar processes for producing sintered corundum grinding grain are described in EP-OS 0 024 099 and US Pat 4,518,397, with the restriction that the finely disperse aluminum oxide monohydrate serving as raw material may only be contaminated with alkali or alkaline earth metal ions up to a total content of at most 0.05% by weight.
In der EP-OS 0 152 768 wird vorgeschlagen, das Sol bzw. Gel zusätzlich in einer Schwingmühle zu mahlen, wodurch ein Sinterprodukt mit erhöhter Dichte und ohne größere Bereiche mit einheitlich orientierten a-Alu-miniumoxidkristalliten erreicht wird. Allen vier vorgenannten Verfahren ist gemeinsam, daß sie nur über einen Sol-Gel-Prozeß mit feinstdispersem Aluminiumoxidmonohydrat vom Typ des Böhmits durchgeführt werden können. Die verhältnismäßig teuren Rohstoffe, welche nur über die Hydrolyse von Aluminium-organischen Verbindungen gewonnen werden können und die aufwendige Verfahrenstechnik lassen die Kosten für Sol-Gel-Schleifmittel ebenfalls auf ein Vielfaches der Kosten für normale Schmelzkorunde ansteigen. Kostengünstiges Sinterkorundmaterial, z. B. Tabulartonerde zeigt gegenüber Schmelzkorunden eine deutlich schlechtere Schleifleistung und ist damit für die allgemeine Verwendung in Schleifwerkzeugen völlig ungeeignet.In EP-OS 0 152 768 it is proposed to additionally grind the sol or gel in a vibrating mill, whereby a sintered product with increased density and without larger areas is achieved with uniformly oriented α-aluminum oxide crystallites. All four of the above-mentioned processes have in common that they can only be carried out via a sol-gel process with finely dispersed aluminum oxide monohydrate of the boehmite type. The relatively expensive raw materials, which can only be obtained through the hydrolysis of organic aluminum compounds, and the complex process technology also cause the costs for sol-gel abrasives to rise to a multiple of the costs for normal fused aluminum oxide. Inexpensive sintered corundum material, e.g. B. Tabular clay shows a significantly poorer grinding performance compared to fused corundum and is therefore completely unsuitable for general use in grinding tools.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur einfachen Herstellung eines Schleifkomes aufzuzeigen, welches den normalen Schmelzkorunden in Bezug auf die Schleif leistung deutlich überlegen istThe object of the invention is to demonstrate a method for the simple production of a grinding grain, which is significantly superior to normal melting corundum in terms of grinding performance
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs erwähnten Verfahren dadurch gelöst daß die aus tonerdehaltigen Rohstoffen, kieselsäurehaltigen Verbindungen wie SiC^ oder Silikaten der Metalle Aluminium, Zirkon, Titan,This object is achieved in the process mentioned at the outset by the fact that the raw materials containing alumina, silicic acid compounds such as SiC ^ or silicates of the metals aluminum, zirconium, titanium,
Chrom, Eisen, Magnesium, Zink, Kobalt und Nickel und weiteren, aus Oxiden oder oxidbildenden Verbindungen der oben genannten Metalle bestehende Dispersionen auf eine Partikelgröße von weniger als 1 pm zu einem sinterfähigen Mahlschlicker gemahlen wird.Chromium, iron, magnesium, zinc, cobalt and nickel and other dispersions consisting of oxides or oxide-forming compounds of the above-mentioned metals are ground to a particle size of less than 1 pm to form a sinterable grinding slip.
Zweckmäßig wird der getrocknete Mahlschlicker in einer Presse verdichtetThe dried grinding slip is expediently compressed in a press
Nach einer sehr zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Wärmebehandlung dreistufig erfolgt, wird der getrocknete Mahlschlicker in der ersten Stufe auf 250 bis 600°C vorerhitzt, in der zweiten Stufe auf 1100 bis 1400 °C für die Dauer von 10 bis 30 Minuten gehalten und anschließend daran in der dritten Stufe auf 1400 bis 1700 °C erhitzt und bis zu einer Dichte von mehr als 85 % -2-According to a very expedient embodiment of the process according to the invention, in which the heat treatment takes place in three stages, the dried grinding slip is preheated to 250 to 600 ° C. in the first stage and to 1100 to 1400 ° C. in the second stage for a period of 10 to 30 minutes held and then heated in the third stage to 1400 to 1700 ° C and up to a density of more than 85% -2-
AT 394 857 B der theoretischen Dichte von Korund gesintert derart, daß neben α-Aluminiumoxid noch eine silikatische Phase entsteht und der Durchmesser der Korundkristalle weniger als 5 pm beträgt.AT 394 857 B of the theoretical density of corundum sintered in such a way that a silicate phase is formed in addition to α-aluminum oxide and the diameter of the corundum crystals is less than 5 pm.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, bei einer Zweistufigkeit des erfmdungsgemäßen Verfahrens, den getrockneten Mahlschlicker in der ersten Stufe auf etwa 250 bis 600 °C vorzuerhitzen und in der zweiten Stufe auf etwa 1400 bis 1700 °C zu erhitzen.However, there is also the possibility of preheating the dried grinding slurry to about 250 to 600 ° C. in the first stage and to about 1400 to 1700 ° C. in the second stage in a two-stage process.
Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des mit ihm hergestellten gesinterten Schleif-komes gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further features of the method according to the invention and of the sintered grinding grain produced with it are evident from the subclaims.
Das Wesen der Erfindung ist in erster Linie darin zu erblicken, daß aus kostengünstigen Rohstoffen, welche einer definierten keramischen Aufbereitung unterzogen werden, unter Einhaltung einer definierten Brennkurve ein sehr feinkristalliner Sinterkorund mit mindesten 85 % der theoretischen Dichte von Korund erzeugt wird. Schleifkom gemäß der Erfindung enthält als Hauptbestandteil α-Aluminiumoxid und als Nebenbestandteile eine silikatische Phase sowie mindestens eine kristalline Verbindung zwei-, drei- oder vierwertiger Metalle oder einer Kombination derselben. Nebenbestandteile bedeutet, daß deren Summe 45 Gew.-% nicht überschreitet. Bei den kristallinen Verbindungen kann es sich um einfache oder zusammengesetzte Oxide, wie z. B. Spinelle, handeln. Sie können entweder als separate Phasen in der Matrix verteilt sein, z. B. Zirkonoxid, oder aber ganz oder teilweise im Korundgitter gelöst sein, z. B. Chromoxid. Die silikatische Phase kann ganz oder teilweise als Glas vorliegen.The essence of the invention can be seen primarily in the fact that a very fine-crystalline sintered corundum with at least 85% of the theoretical density of corundum is produced from inexpensive raw materials which are subjected to a defined ceramic preparation, while maintaining a defined firing curve. Schleifkom according to the invention contains α-aluminum oxide as the main component and a silicate phase as the secondary component and at least one crystalline compound of di-, tri- or tetravalent metals or a combination thereof. Minor components means that their total does not exceed 45% by weight. The crystalline compounds can be simple or composite oxides, such as. B. Spinels act. They can either be distributed as separate phases in the matrix, e.g. B. zirconium oxide, or completely or partially dissolved in the corundum grid, for. B. Chromium oxide. All or part of the silicate phase can be in the form of glass.
Die das Schleifkom gemäß der Erfindung aufbauenden Korundkristalle sollten Durchmesser kleiner als 5 μιη, besser kleiner als 2 pm und vorzugsweise kleiner als 1 pm aufweisen und sie sind hinsichtlich ihrer kristallo-graphischen Achsen zufällig zueinander verteilt.The corundum crystals building up the grinding grain according to the invention should have diameters of less than 5 μm, better less than 2 pm and preferably less than 1 pm and they are randomly distributed with respect to one another with regard to their crystallographic axes.
Bei einem gesinterten Sol-Gel-Schleifmittel, z. B. nach der DE-OS 32 19 607 sind die Kristallite über Bereiche von 0,5 - 20 pm hinweg einheitlich orientiert. Diese Einschränkung entfällt, da das Schleifkom gemäß der Erfindung nicht über ein Sol und anschließendes Vergelen hergestellt werden muß und die eingesetzten Rohstoffe dazu auch nicht befähigt sein müssen.With a sintered sol-gel abrasive, e.g. B. according to DE-OS 32 19 607, the crystallites are uniformly oriented over ranges from 0.5 to 20 pm. This restriction does not apply, since the Schleifkom according to the invention does not have to be manufactured using a sol and subsequent gelling and the raw materials used do not have to be capable of this either.
Von anderen gesinterten Aluminiumoxiden unterscheidet es sich durch sein gleichmäßiges, sehr feinkristallines Gefüge und die besondere, mehrphasige Zusammensetzung, welche dem Schleifkom seine erhöhte Zähigkeit und die hervorragenden Verschleißeigenschaften verleiht und es damit zu einem Hochleistungs-schleifkom mit überlegenen Schleifeigenschaften macht Zur Herstellung des Schleifinittels können einfache und kostengünstige Rohstoffe, z. B. Aluminiumhydroxid oder daraus gewonnene kalzinierte Tonerde, entweder allein oder es kann eine Mischung aus beiden verwendet worden. Eine Beschränkung hinsichtlich der Reinheit wie sie in der EP-OS 0 024 099, oder der Feinheit bzw. der spezifischen Oberfläche, wie sie in den genannten Patentanmeldungen aber auch in der DE-OS 3219 607 gefordert wird, besteht nicht Die kalzinierte Tonerde kann α-Aluminiumoxid in Mengen von 0 bis 98 % enthalten.It differs from other sintered aluminum oxides due to its uniform, very fine-crystalline structure and the special, multi-phase composition, which gives the Schleifkom its increased toughness and excellent wear properties, making it a high-performance grinding machine with superior grinding properties and inexpensive raw materials, e.g. As aluminum hydroxide or calcined alumina obtained therefrom, either alone or a mixture of the two can be used. There is no restriction with regard to the purity as it is in EP-OS 0 024 099, or the fineness or the specific surface, as is required in the patent applications mentioned, but also in DE-OS 3219 607. The calcined alumina can be α -Aluminium oxide contained in amounts of 0 to 98%.
Die tonerdehaltigen Rohstoffe werden gemeinsam mit 03 bis 8, vorzugsweise 1-2 Gew.-% SiC^« sowie mit 03 - 12, vorzugsweise 1-6 Gew.-% eines spinellbildenden, zweiwertigen Metalloxides oder einer anderen Verbindung des entsprechenden Metalls und gegebenenfalls weiteren Zuschlagstoffen einer Naßmahlung unterworfen. Die gemachten Angaben sind als Gew.-% der entsprechenden Oxide gerechnet und beziehen sich auf die Menge fertiges Schleifmittel.The alumina-containing raw materials are combined with 03 to 8, preferably 1-2% by weight of SiC 1 and also with 03 to 12, preferably 1-6% by weight of a spinel-forming, divalent metal oxide or another compound of the corresponding metal and optionally further Aggregates subjected to wet grinding. The information given is calculated as% by weight of the corresponding oxides and relates to the amount of finished abrasive.
Der Mahlvorgang kann in wäßriger Suspension oder in Suspension in organischen Flüssigkeiten ablaufen und wird solange fortgeführt, bis die eingesetzten Rohstoffe im wesentlichen Partikelgrößen kleiner als 1 pm, vorzugsweise jedoch kleiner als 0,1 pm aufweisen. Im wesentlichen bedeutet hier zu mehr als 95 %, bezogen auf die Volumenanteile an Feststoff. Es kann jedes Mahlverfahren angewendet werden, welches die erforderliche Feinheit liefertThe grinding process can take place in aqueous suspension or in suspension in organic liquids and is continued until the raw materials used essentially have particle sizes of less than 1 pm, but preferably less than 0.1 pm. Essentially means more than 95%, based on the volume fractions of solid. Any grinding process that provides the required fineness can be used
Das getrocknete bzw. von organischen Lösungsmitteln befieite Mahlgut kann dann entweder direkt oder nach Ablauf weiterer Misch- und Verdichtungsvorgänge, vorzugsweise einer Verdichtung durch Trockenpressen und hier vorzugsweise, wenn der Preßvorgang isostatisch abläuft, dem eigentlichen Sinterprozeß zugeführt werden. Das Trocknen kann bei Temperaturen zwischen 50 und 600 °C, vorzugsweise zwischen 100 und 160 °C erfolgen. Die Zerkleinerung des geformten oder ungeformten Gutes auf Schleifkomgröße kann sowohl vor als auch nach Ablauf des Sintervorganges vorgenommen werden.The dried or free of organic solvents regrind can then be fed to the actual sintering process either directly or after the completion of further mixing and compacting processes, preferably a compression by dry pressing, and here preferably if the pressing process is isostatic. Drying can take place at temperatures between 50 and 600 ° C, preferably between 100 and 160 ° C. The shaped or unshaped goods can be comminuted to grinding grain size before and after the sintering process.
Der keramische Brand des stückigen oder zerkleinerten, geformten oder ungeformten Guts zu gesintertem Schleifkom gemäß der Erfindung erfolgt in mehreren Stufen: Im ersten Heizabschnitt wird das Material vorsichtig auf eine Temperatur zwischen 250 und 600 °C gebracht und dort einige Minuten gehalten. Diese Stufe dient dem Austreiben des chemisch gebundenen Wassers bzw. dem Ausbrennen eventueller organischer Bestandteile. Anschließend daran wird das Gut rasch auf eine Temperatur zwischen 1100 und 1400 °C gebracht, nochmals zwischen 10 und 30 Minuten auf diesem Wert gehalten und dann schnell auf eine Temperatur zwischen 1400 und 1700 °C, vorzugsweise 1450 - 1550 °C erhitzt und bis zu einer Dichte von mehr als 85 % der theoretischen Dichte gesintert. Wenn in den Ausgangsstoffen kein Aluminiumhydroxid (Al(OH)j) enthalten ist, kann der zweite Schritt auch übersprangen werden und das Gut direkt von der ersten Kalzinationsstufe auf die endgültige Sintertemperatur aufgeheizt werden. Höhere Brenntemperaturen als erfindungsgemäß vorgeschlagen, -3-The ceramic firing of the lumpy or shredded, shaped or unshaped goods to sintered grinding grain according to the invention takes place in several stages: in the first heating section, the material is carefully brought to a temperature between 250 and 600 ° C and held there for a few minutes. This stage serves to drive out the chemically bound water or burn out any organic components. Subsequently, the material is quickly brought to a temperature between 1100 and 1400 ° C, held again at this value for between 10 and 30 minutes and then quickly heated to a temperature between 1400 and 1700 ° C, preferably 1450 - 1550 ° C and up to sintered to a density of more than 85% of the theoretical density. If there is no aluminum hydroxide (Al (OH) j) in the starting materials, the second step can also be skipped and the material can be heated directly from the first calcination stage to the final sintering temperature. Firing temperatures higher than proposed according to the invention, -3-
AT 394 857 B lange Sinterzeiten und langsame Aufheizraten mindern die Schleifleistung des fertigen Materials. Die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Sinterschleifkoms im Vergleich zu konventionellen Schmelzkorunden soll in den nachfolgenden Beispielen dargestellt werden, ohne daß diese den gesamten Bereich der Erfindung abdecken.AT 394 857 B long sintering times and slow heating rates reduce the grinding performance of the finished material. The superiority of the sintered grinding compres- sion according to the invention compared to conventional fused corundum should be shown in the following examples, without these covering the entire scope of the invention.
Beispiel 1example 1
Aus 2000 g kalzinierter Tonerde, 1000 g Aluminiumhydroxid, 42 g Quarzmehl, 130 g Magnesiumoxid, 51 Wasser sowie 250 ml 60%iger Essigsäure wird durch intensives Mahlen in einer Kugelmühle ein Schlicker mit einer Teilchengröße von überwiegend kleiner als 0,1 μιη hergestellt und in einem elektrisch beheizten Trockner vorsichtig getrocknet. Der so entwässerte Schlicker wird pulverisiert und 45 Minuten lang bei 500 °C kalziniert. Anschließend daran werden aus diesem Pulver mit Hilfe einer isostatischen Presse unter einem Druck von 2 Kbar Formkörper hergestellt und diese in einen elektrisch beheizten Laborofen erhitzt. Der Ofen wird in ca. 60 Minuten von Umgebungstemperaturen auf 600 °C gebracht, anschließend schnell in ca. 10 Minuten auf 1300 °C aufgeheizt und dort 20 Minuten lang gehalten. Dann wird die Temperatur in weniger als 5 Minuten auf 1500 °C erhöht und die Formkörper weitere 30 Minuten lang gebrannt. Nach dem Abkühlen werden die Dichte zu 93 % der theoretischen Dichte bestimmt und die Formkörper in einem Backenbrecher zerkleinert. Aus dem Zerkleinerungsgut wird Schleifkom der Körnung P36 nach FEPA-Standard herausgesiebt und in üblicher Weise zu einem Schleifmittel auf Unterlage verarbeitet. Zu diesem Zweck wird eine Unterlage aus handelsüblicher Vulkanfiber mit einer Stärke von 0,84 mm mit einem Bindemittel versehen. Das Bindemittel besteht zu etwa 50 % aus einem flüssigen Phenol-Resol mit einem Molverhältnis von Phenol zu Formaldehyd von ca. 1:1.5 und einem Festkörperanteil von ca. 80 % sowie ca. 50 % gemahlener Kreide mit einer mittleren Teilchengröße von ca. 20 |tm. Es wird mittels Rakelbeschichtung in einer Menge von ca. 230 g/m2 aufgetragen und anschließend nach einem zur Herstellung von Schleifmitteln auf Unterlage gebräuchlichen Verfahren das Schleifkom P36 elektrostatisch auf die mit Harz beschichtete Vulkanfiber aufgebracht, und zwar in einer Menge von ca. 900 g/m2. Die so beschichtete Unterlage wird dann in einem dafür üblichen Temperatuiprogramm getrocknet und gehärtet. Anschließend daran wird mittels Walzenbeschichtung eine zweite Bindungsschicht in einer Menge Λ von ca. 490 g/m aufgetragen. Für die zweite Beschichtung wird das gleiche Bindemittelsystem verwendet wie für die Grandbindung, allerdings wird ca. 50 Gew.-% der Kreide durch synthetischen Kryolith ersetzt. Die so beschichtete Vulkanfiber wird anschließend daran 30 Minuten lang auf 90 °C, 60 Minuten lang auf 100 °C, je 30 Minuten lang auf 110 bzw. 120 °C sowie abschließend für 60 Minuten auf 130 °C erhitzt und das Binde-mittelsystem ausgehärtet. Nach dem Trocknen wird das Schleifmittel auf Vulkanfiberanterlage gleichmäßig flexibilisiert und Scheiben von 125 mm Durchmesser ausgestanzt, die in gebräuchlicher Weise bis zu einer Feuchte von weniger als 8 % reklimatisiert wurden.From 2000 g of calcined alumina, 1000 g of aluminum hydroxide, 42 g of quartz powder, 130 g of magnesium oxide, 51 water and 250 ml of 60% acetic acid, a slurry with a particle size of predominantly less than 0.1 μm is produced by intensive grinding in a ball mill and in carefully dried in an electrically heated dryer. The slurry thus drained is pulverized and calcined at 500 ° C for 45 minutes. Subsequently, moldings are made from this powder using an isostatic press under a pressure of 2 Kbar and these are heated in an electrically heated laboratory furnace. The oven is brought from ambient temperatures to 600 ° C in about 60 minutes, then quickly heated to 1300 ° C in about 10 minutes and held there for 20 minutes. The temperature is then raised to 1500 ° C. in less than 5 minutes and the moldings are fired for a further 30 minutes. After cooling, the density is determined to be 93% of the theoretical density and the moldings are comminuted in a jaw crusher. Schleifkom with a P36 grit according to the FEPA standard is sifted out of the material to be crushed and processed in the usual way to form an abrasive on a pad. For this purpose, a base made of commercially available volcanic fiber with a thickness of 0.84 mm is provided with a binder. About 50% of the binder consists of a liquid phenol resole with a molar ratio of phenol to formaldehyde of approx. 1: 1.5 and a solids content of approx. 80% as well as approx. 50% ground chalk with an average particle size of approx. 20 | tm. It is applied by means of a doctor blade coating in an amount of approx. 230 g / m2 and then, after a process customary for the production of abrasives on a pad, the Schleifkom P36 is electrostatically applied to the resin-coated volcanic fiber, in an amount of approx. 900 g / m2. The substrate coated in this way is then dried and hardened in a customary temperature program. Subsequently, a second bonding layer is applied in an amount of about 490 g / m by means of roller coating. The same binder system is used for the second coating as for the grand bond, but approx. 50% by weight of the chalk is replaced by synthetic cryolite. The vulcanized fiber coated in this way is then heated to 90 ° C for 30 minutes, to 100 ° C for 60 minutes, to 110 or 120 ° C for 30 minutes and finally to 130 ° C for 60 minutes, and the binder system is cured . After drying, the abrasive is made evenly flexible on a layer of volcanic fibers and disks 125 mm in diameter are punched out, which have been conventionally air-conditioned to a moisture content of less than 8%.
Die so erhaltenen Vulkanfiber-Schleifscheiben werden auf einem handelsüblichen Hochfirequenz-Tellerschleif-gerät gegen kaltgewalzte Feinbleche aus CK45-03 (DIN 17200) mit den Abmessungen 500 x 100 x 2 mm getestet. Zu diesem Zweck wird die Schleifscheibe unter einem Anstellwinkel von 10 Grad und mit einer Geschwindigkeit von 6500 Umdrehungen pro Minute je Zyklus fünfmal für je 9,5 Sekunden Dauer über die lange Kante des Stahlblechs geführt und anschließend die Menge des zerspanten Prüfmaterials durch Wägen bestimmt. Die Anpreßkraft beträgt zu Beginn des Versuchs 40 N und wird bei jedem neuen Zyklus um 5 N bis zu einer konstanten Belastung von 60 N erhöht. Der Versuch wird so lange fortgesetzt, bis innerhalb eines Zyklus weniger als 10 g zerspant wird. Der gesamte Metallabtrag ist dann die Schleifleistung der Versuchsscheibe in Gramm. Zum Vergleich wird eine Vulkanfiber-Schleifscheibe auf sonst gleiche Art und Weise, nur mit normalem Schmelzkorund der Körnung P36 hergestellt und unter gleichen Bedingungen getestet. Die Schleifleistung dieser Scheibe wird für den relativen Vergleich als 100 % angenommen.The vulcanized fiber grinding disks obtained in this way are tested on a commercially available high-fire disc grinding machine against cold-rolled thin sheets of CK45-03 (DIN 17200) with the dimensions 500 x 100 x 2 mm. For this purpose, the grinding wheel is passed over the long edge of the steel sheet at a setting angle of 10 degrees and at a speed of 6500 revolutions per minute per cycle for 9.5 seconds each and then the quantity of the test material machined is determined by weighing. The contact pressure is 40 N at the start of the test and is increased by 5 N with each new cycle up to a constant load of 60 N. The experiment is continued until less than 10 g is cut in one cycle. The total metal removal is then the grinding performance of the test wheel in grams. For comparison, a vulcanized fiber grinding wheel is manufactured in the same way, only with normal fused aluminum oxide of P36 grit and tested under the same conditions. The grinding performance of this wheel is assumed to be 100% for the relative comparison.
Die mit gesintertem Schleifkom gemäß der Erfindung hergestellte Scheibe erzielt eine Schleifleistung von 350 % der Schleifleistung einer mit normalem Schmelzkorund bestreuten Vergleichsscheibe.The wheel produced with sintered grinding grain according to the invention achieves a grinding performance of 350% of the grinding performance of a comparison wheel sprinkled with normal fused aluminum oxide.
Beispiel 2Example 2
Aus 2500 g kalzinierter Tonerde, 50 g Quarzmehl, 150 g Magnesiumoxid, 6 1 Wasser und 240 ml 90%iger Essigsäure wird nach dem Verfahren des Beispiels 1 ein gesintertes Schleifkom mit einer Dichte von 94 % der theoretischen Dichte hergestellt und in gleicher Weise zu Vulkanfiberscheiben verarbeitet und getestet. Die ermittelte Schleifleistung beträgt 374 % der Schleifleistung der mit Normalkorand bestreuten Vergleichsscheibe.From 2500 g of calcined alumina, 50 g of quartz powder, 150 g of magnesium oxide, 6 l of water and 240 ml of 90% acetic acid, a sintered abrasive grain with a density of 94% of the theoretical density is produced by the method of Example 1 and in the same way to volcanic fiber discs processed and tested. The determined grinding performance is 374% of the grinding performance of the comparison wheel sprinkled with normal grain.
Beispiel 3Example 3
Das Verfahren der Beispiele 1 und 2 wird (im wesentlichen) wiederholt, allerdings mit einer Mischung aus 2500 g kalzinierter Tonerde, 35 g Quarzmehl, 75 g Zirkonsüikat, 150 g Magnesiumoxid, 51 Wasser und 240 ml 90%iger Essigsäure. Die isostatisch verdichteten Formkörper werden langsam auf 600 °C und dann schnell auf 1250 °C erhitzt und dort für 25 Minuten gehalten. Anschließend daran wird die Temperatur rasch auf 1450 °C erhöht und die Formkörper während 30 Minuten bis zu einer Dichte von 93 % der theoretischen Dichte gesintert. Die Schleifjprüfung wird in der bereits beschriebenen Art und Weise ausgeführt und erbringt eine Schleifleistung von 384 % der Schleifleistung einer mit Normalkorund bestreuten Vulkanfiber-Schleifscheibe. -4-The procedure of Examples 1 and 2 is repeated (essentially), but with a mixture of 2500 g calcined alumina, 35 g quartz powder, 75 g zirconium silicate, 150 g magnesium oxide, 51 water and 240 ml 90% acetic acid. The isostatically compressed molded bodies are slowly heated to 600 ° C. and then quickly to 1250 ° C. and held there for 25 minutes. Subsequently, the temperature is rapidly increased to 1450 ° C. and the shaped bodies are sintered for 30 minutes to a density of 93% of the theoretical density. The grinding test is carried out in the manner already described and provides a grinding performance of 384% of the grinding performance of a vulcanized fiber grinding wheel sprinkled with normal corundum. -4-
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