Schleifwerkzeug. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schleifwerkzeuge, die aus körnige oder faserige Füllstoffe und harzartige Binde mittel enthaltenden Massen hergestellt sind, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung sol cher Schleifwerkzeuge. Mit dem Ausdruck "Resinoid" wird hier ein synthetisches harz artiges Produkt bezeichnet, das härtbar ist und bei Anwendung von Hitze in den un- schmelzbaren Zustand übergeht und dessen Anfangs- oder schmelzbarer Zustand im all gemeinen als "härtbar" bezeichnet wird.
Die Klasse der Resinoide umfasst mehrere Gruppen: Phenol-Kondensationsprodukte aus Phenolen und methylenhaltigen Körpern, wie zum Beispiel Formaldehyd, die Glyptalbarze, aus Polyalkoholen, wie zum Beispiel Glyze rin, und mehrbasischen Säuren, wie zum Bei spiel Phthalsäureanhydrid, und ferner die Harnstoffharze, die man durch Einwirkung von Harnstoff auf Aldehyde erhält usw.
Diese sind im allgemeinen als Bindemittel für körnige und faserige Stoffe verwendbar und fallen unter die vorliegende Erfindung. In der Fabrikation von Schleifwerkzeugen, wie zum Beispiel Schleifrädern, verwendet. man gegenwärtig hauptsächlich Resinoid- Bindemittel aus Phenolen.
Bei der Herstellung von Schleifrädern ist es von grundlegender Bedeutung, dass sie ge nügende Festigkeit besitzen, um der durch die Umdrehungsgeschwindigkeit beim Schlei fen herbeigeführten Beanspruchung standzu halten. Im allgemeinen ist die Festigkeit der Räder um so grösser, je grösser die relative Menge des harzartigen Bindemittels oder die Dichte des Rades ist. Die Steigerung der Festigkeit, sei es auch nur um einige Pro zente, ist insofern sehr erwünscht, als da durch eine grössere Sicherheit gegen Bruch erreicht wird, so dass höhere Schleifgeschwin digkeiten angewandt werden können, die wie derum eine Reduktion der Arbeitskosten er möglichen.
Andere Faktoren, wie zum Bei spiel Gleichgewicht und Porosität, beschrän ken jedoch den Bindemittelgehalt auf die- jenige Menge, die noch gleichmässig in dem Rade verteilt werden kann und ein Glätten oder Beschweren der Schleifoberfläche in nachteiligem Umfange nicht zur Folge hat. Die Dichte bezw. Festigkeit müssen sich hiernach richten, und man hat bisher in der Praxis das Verhältnis von Resinoidbinde- mittel zu den für Grobschleifen vorzugsweise verwendeten Schleifkörnern nach oben auf 1 : 7 beschränkt.
Aus Massen von dieser Zu sammensetzung hergestellte Versuchsstücke haben eine Bruchfestigkeit von 140-175 kg per cm' ergeben.
Bindemittel enthaltende Schleifräder wer den zur Zeit nach einem galtpressverfahren hergestellt, bei dem eine Form mit der Mi schung der Schleifkörner und Resinoid- Bindemittel in härtbarem Zustande gefüllt und die Mischung ohne Erhitzen einem Druck ausgesetzt wird, der einen Zusammen hang der Körner bewirkt. Das geformte Rad wird dann in einen Ofen gebracht und auf Temperaturen erhitzt, die zum Schmelzen des Resinoids und zu dessen Überführung in den unschmelzbaren Zustand ausreichen.
Um Festigkeiten von der oben genannten Grösse zu erhalten, hat man bisher vorzugs weise Phenol-Resinoide von sogenannten "two-step"-Typus angewandt. Diese sind harzartige Produkte aus Phenolen und zur Bildung von härtbaren Harzen unzureichen den Mengen eines methylenhaltigen Körpers, denen man einen wasserfreien methylen- haltigen Körper, wie zum Beispiel Hexa- methylentetramin, einverleibt,
der mit Har zen in Reaktion tritt und mit ihnen während der Erhitzung ein unschmelzbares Resinoid bildet. Ein "one-step"-Resinoid, das heisst ein aus Phenol und entsprechenden Mengen eines methylenhaltigen Körpers hergestelltes härtbares Harz ist jedoch dem "two-step"- Resinoid insofern vorzuziehen,
als es noch in flüssigem Zustande von den flüchtigen Be standteilen im wesentlichen befreit werden kann und während des Härtungsvorganges keine nennenswerten Mengen flüchtiger Be standteile abgibt. Für die Herstellung von grossen Rädern und Rädern von beträcht- licher Dicke ist die möglichste Abwesenheit von flüchtigen Bestandteilen erwünscht.
Bis her ist es jedoch notwendig gewesen, das be nutzte "one-step"-Resinoid durch eine Vor erhitzung soweit zu versteifen, bis es seine Adhäsion im wesentlichen verloren hatte, um es in verteiltem Zustande unter den Schleif körnern zu behalten. Hierbei erhielt man Er zeugnisse, die im Vergleich zu den mit "two- step"-Resinoiden hergestellten schwach wa ren. Ausserdem hat man es nicht für praktisch gehalten, das Verhältnis des "one-step"-Resi- noids zu den Schleifkörnern höher als 1 : 9 zu steigern, und hat dabei Schleifräder von entsprechend geringerer Festigkeit erhalten.
Nach der vorliegenden Erfindung kann die Festigkeit der Schleifräder wesentlich gesteigert werden, ohne dass die Menge des Bindemittels erhöht und eine Abnahme der Porosität bewirkt wird. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung bestehen in der grö sseren Gleichmässigkeit der Struktur, besserer Bearbeitbarkeit der Schleifmischungen, grö sserer Adhäsion des Bindemittels zu den Schleifkörnern, grösserer Härte der Räder bei demselben Resinoidgehalt und grösserer Frei heit bei der Auswahl von Bindemitteln, da sich die Erfindung insbesondere auf die Ver wendung von "one-step"-Resinoiden bezieht.
Nach dem neuen Verfahren wird in das Gemisch von Schleifkörnern und Resinoideu ein Bestandteil von solcher Beschaffenheit und in so verteiltem Zustande mechanisch einverleibt, dass ein Strecken bezw. Ver dünnen des Resinoid-Bindemittels in bezug auf die Schleifkörner erfolgt.
Man kann zum Beispiel Cellit oder eine Kieselerde, Fullererde, Kieselgur, Aluminiumpulver, Quarzpulver, Ton, Eisenoxyd und im all gemeinen irgend einen anorganischen Füll stoff dieser Art verwenden, der im Vergleich zu den Schleifkörnern oder andern. ange wandten Füllstoffen sich in fein verteiltem Zustande befindet, um die geschilderte Wir kung auf das Resinoid-Bindemittel herbeizu führen.
Zur Erläuterung der Erfindung werden die folgenden Beispiele angegeben. Die Er- findung ist jedoch nicht auf die nachstehend erwähnten Bestandteile, Mengenverhältnisse und Verfahren beschränkt. Die Angaben be ziehen sich auf Gewichtsteile.
<I>Beispiel 1:</I> Etwa 360 Teile von Schleifkörnern Grösse 1.2 und etwa 30 Teile von 65 F Alim.dum- pulver werden mit etwa 30 Teilen eines flüs sigen "one-step"-Resinoids vermischt, das heisst mit einem Resinoid, das aus Phenol oder Kresol und einer zur Bildung eines härtbaren Harzes ausreichenden Menge von Formaldehyd oder dessen Äquivalenten her gestellt ist.
Man war bisher, wie bereits er wähnt, der Ansicht, dass die "one-step"-Resi- noide infolge des Mangels an Adhäsion nicht so gute Bindemittel für Schleifkörner sind, wie "two-step"-Resinoide. Im Gegensatz hierzu gelingt es in überraschender Weise durch Hinzufügen eines fein zerkleinerten Bestandteils, das flüssige "one-step"-Resinoirl ohne vorhergehendes Erhitzen auf der Fläche der Schleifkörner in einer solchen Verteilung zu halten, dass man eine Kaltpressung vor nehmen kann, entweder durch Anwendung von Druck oder lediglich durch Einfüllen der Mischung in die Formen,
so dass die ge formten Gegenstände zum Härten aus den Formen genommen werden können. Das Här ten der geformten Artikel wird bei Anfangs temperatur von etwa 90 C ausgeführt, bis das Bindemittel geschmolzen ist und in der Masse überall zu erhärten beginnt. Dann er höht man die Temperatur bis zu etwa 175 C. Es wurden zum Beispiel Versuchs stücke von etwa. 1,25 cm etwa 16 Stunden lang bei 90 C erhitzt, worauf die Tempera tur allmählich auf 175 C erhöht und auf recht erhalten wurde. Diese zweite Er hitzungsperiode betrug etwa 9 Stunden.
Ver suchsstucke aus dieser Masse, die unter einem Druck von etwa 140 kg je cm2 geformt waren, zeigten nach dem Härten eine Durch schnitts-Bruchfestigkeit von etwa 2.40 kg je cm2. Die erzielten Festigkeiten zeigen, dass der pulverisierte Bestandteil zur Ergänzung des Bindemittels dient, aber infolge seines verhältnismässig hohen spezifischen Gewicb- tes die Poren nicht in selbem -Masse ausfüllt, so dass man eine gesteigerte Porosität bei demselben Grad von Festigkeit erhält.
<I>Beispiel 2:</I> 350 Teile Schleifkörner der Grösse 12 werden mit etwa 9 Teilen Lösungsmittel ge mischt, das in der Hauptsache aus Furfurol und einem kleinen Zusatz von Kreosotöl be steht. Etwa 50 Teile eines pulverisierten festen "two-step"-Resinoids aus gresol und Formaldehyd, das durch Hinzufügen von Hexa- methylentetramin härtbar gemacht wurde, werden mit etwa 12.5 Teilen fein pulverisier tem Alundum der 65 F Grösse gemischt. Die beiden Mischungen werden dann gut ver mischt.
Die erhaltene Masse wird in kalten Formen unter einem Druck von 140-21.0 ko: je cm' und mehr geformt, und die aus der Form genommenen Stücke werden dann durch Erhitzen gehärtet. Hoher Druck ist indessen nicht notwendig, und die Mischung kann mit einer Walze in die Form gepresst oder nur eingefüllt werden. Versuchsstücke von etwa 1,25 cm Dicke wurden bei 140k Druck je cm' gepresst und etwa 13 Stunden lang bei etwa 90 C gehärtet. Darauf folgte ein weiteres Erhitzen während 6 Stunden bei allmählich auf<B>150'</B> C gesteigerter Tempera tur und schliesslich ein Erhitzen etwa 2 Stun den bei 175 C. Diejenigen Stücke, die bei 140 kg je cm' Druck geformt worden waren.
hatten eine Durchschnitts-Bruchfestigkeit von über 210 kg je cm', und die Stücke, die bei Drucken von 210 kg je cm' geformt waren, eine Bruchfestigkeit von 230 kg je <B>cm'.</B> Diese Festigkeitswerte sind etwa 25 höher als der Durchschnitt der bei Versuchs stücken erhaltenen Werte, die aus derselben Masse hergestellt wurden, aber unter Weg lassen des fein verteilten Bestandteils.
Wenn man den Resinoidgehalt erhöht und eine Masse aus etwa 1 Teil eines Gemisches von Resinoid und Alundum, von dem 35 % Alun- dum sind, und etwa 3 Teilen Schleifkörnern herstellt, so steigt die Festigkeit weiter. Ver suchsstücke, die unter Drucken von 140 kg je cm' hergestellt wurden, zeigen eine Bruch-. festigkeit von über 260 kg je cm'. Ein so hoher Resinoidgehalt ist zum Beispiel für Schleifräder zum Polieren erwünscht.
Es wurde nun gefunden, dass, wenn man, auf den Resinoidgehalt bezogen, 5 bis 35 einer fein verteilten Substanz verwendet, die Festigkeit des geformten Gegenstandes aus einer solchen Masse um etwa 5 bis 505## steigt. Diese Wirkung kann der verhältnis mässig grossen Oberfläche des hinzugefügten Bestandteils zugeschrieben werden, sowie der dadurch verursachten Verdünnung oder Streckung des Resinoidfilmes und der ver mehrten Anzahl von Berührungspunkten, die für die Adhäsion zwischen dem Resinoid und den Schleifkörnern mehr Möglichkeiten bie ten.
Es wurde ferner gefunden, dass Plasti- fizierungs- und Erweichungsmittel in grö sserer Menge als bisher dem Resinoid zu gefügt werden können, wodurch man Räder von grösserer Zähigkeit und geringerer Sprö digkeit erhält. Wie die Beispiele zeigen, eignet sich die Erfindung insbesondere für die Verwendung von grossen Schleifkörnern ohne Verwendung von grossen Mengen an Resinoid-Bindemitteln.
Grinding tool. The present invention relates to grinding tools, which are made of granular or fibrous fillers and resinous binders containing compositions, and to a method for the production of such grinding tools. The term "resinoid" is used here to denote a synthetic resin-like product which is hardenable and changes to the infusible state when heat is applied and whose initial or meltable state is generally referred to as "hardenable".
The class of resinoids includes several groups: phenol condensation products from phenols and methylene-containing bodies, such as formaldehyde, the glyptal resins, from polyalcohols such as glycerine, and polybasic acids such as phthalic anhydride, and also the urea resins, which obtained by the action of urea on aldehydes, etc.
These are generally useful as binders for granular and fibrous materials and are covered by the present invention. Used in the manufacture of grinding tools such as grinding wheels. At present, one mainly consists of phenolic resinoid binders.
In the manufacture of grinding wheels, it is of fundamental importance that they have sufficient strength to withstand the stress caused by the speed of rotation during grinding. In general, the greater the relative amount of resinous binder or the density of the wheel, the greater the strength of the wheels. The increase in strength, even if only by a few percent, is very desirable, as it provides greater security against breakage, so that higher grinding speeds can be used, which in turn enables a reduction in labor costs.
However, other factors, such as equilibrium and porosity, limit the binder content to that amount that can still be evenly distributed in the wheel and does not result in smoothing or weighing down the grinding surface to a disadvantageous extent. The density respectively. Strength must be based on this, and in practice the ratio of resinoid binder to the abrasive grains preferably used for coarse sanding has so far been limited to an upper limit of 1: 7.
Test pieces made from masses of this composition have a breaking strength of 140-175 kg per cm '.
Binder-containing grinding wheels who are currently manufactured by a Galtpressverfahren in which a mold with the mixture of abrasive grains and resinoid binder in a hardenable state is filled and the mixture is subjected to a pressure without heating that causes a cohesion of the grains. The formed wheel is then placed in an oven and heated to temperatures sufficient to melt the resinoid and render it infusible.
In order to obtain strengths of the size mentioned above, one has so far preferably used phenolic resinoids of the so-called "two-step" type. These are resin-like products made from phenols and, for the formation of hardenable resins, are insufficient in the amounts of a methylene-containing body to which an anhydrous methylene-containing body, such as hexamethylene tetramine, is incorporated,
which reacts with resins and forms an infusible resinoid with them during heating. A "one-step" resinoid, that is, a hardenable resin made from phenol and corresponding amounts of a methylene-containing body, is preferable to the "two-step" resinoid insofar as
when it can still be essentially freed from the volatile constituents in the liquid state and does not give off any significant amounts of volatile constituents during the curing process. For the manufacture of large wheels and wheels of considerable thickness, the greatest possible absence of volatile constituents is desirable.
Up to now, however, it has been necessary to stiffen the used "one-step" resinoid by preheating until it had essentially lost its adhesion in order to keep it in a distributed state under the abrasive grains. In this way, products were obtained which were weak compared to those produced with "two-step" resinoids. Furthermore, it was not considered practical for the ratio of the "one-step" resinoids to the abrasive grains to be higher than 1: 9, and has received grinding wheels of correspondingly lower strength.
According to the present invention, the strength of the grinding wheels can be increased significantly without increasing the amount of binder and causing a decrease in porosity. Further advantages of the present invention consist in the greater uniformity of the structure, better machinability of the abrasive mixtures, greater adhesion of the binder to the abrasive grains, greater hardness of the wheels with the same resinoid content and greater freedom in the selection of binders, since the invention in particular refers to the use of "one-step" resinoids.
According to the new process, a component of such a nature and in such a distributed state is mechanically incorporated into the mixture of abrasive grains and resinoids that stretching or Ver thinning of the resinoid binder with respect to the abrasive grains takes place.
You can, for example, cellite or a silica, fuller's earth, kieselguhr, aluminum powder, quartz powder, clay, iron oxide and in general any inorganic filler of this type use compared to the abrasive grains or others. Applied fillers are in a finely divided state in order to bring about the described effect on the resinoid binder.
The following examples are given to illustrate the invention. However, the invention is not restricted to the constituents, proportions and methods mentioned below. The information relates to parts by weight.
<I> Example 1: </I> About 360 parts of abrasive grains size 1.2 and about 30 parts of 65 F Alim.dum powder are mixed with about 30 parts of a liquid "one-step" resinoid, that is to say with one Resinoid made from phenol or cresol and an amount of formaldehyde or its equivalents sufficient to form a curable resin.
As already mentioned, it was previously of the opinion that the "one-step" resinoids are not as good binders for abrasive grains as "two-step" resinoids due to the lack of adhesion. In contrast, it surprisingly succeeds by adding a finely comminuted component to keep the liquid "one-step" Resinoirl on the surface of the abrasive grains without prior heating in such a distribution that cold pressing can be carried out, either by application by pressure or simply by pouring the mixture into the molds,
so that the molded articles can be removed from the molds for hardening. The hardening of the molded article is carried out at an initial temperature of about 90 C until the binder has melted and begins to harden everywhere in the mass. Then he increases the temperature up to about 175 C. For example, test pieces of about. Heated 1.25 cm for about 16 hours at 90 C, whereupon the tempera ture gradually increased to 175 C and was maintained at right. This second heating period was about 9 hours.
Test pieces made from this mass, which were molded under a pressure of around 140 kg per cm2, showed an average breaking strength of around 2.40 kg per cm2 after hardening. The strengths achieved show that the pulverized constituent serves to supplement the binding agent, but, due to its relatively high specific weight, does not fill the pores to the same extent, so that an increased porosity is obtained with the same degree of strength.
<I> Example 2: </I> 350 parts of abrasive grains of size 12 are mixed with about 9 parts of solvent, which is mainly composed of furfural oil and a small addition of creosote oil. About 50 parts of a pulverized solid "two-step" resinoid made from gresol and formaldehyde, which has been made curable by adding hexamethylene tetramine, are mixed with about 12.5 parts of finely pulverized aluminum of 65 F size. The two mixtures are then mixed well.
The resulting mass is molded in cold molds under a pressure of 140-21.0 ko: per cm 'and more, and the pieces removed from the mold are then hardened by heating. However, high pressure is not necessary and the mixture can be pressed into the mold with a roller or just poured into it. Test pieces about 1.25 cm thick were pressed at 140k pressure per cm 'and cured at about 90 ° C. for about 13 hours. This was followed by a further heating for 6 hours at a temperature gradually increased to <B> 150 '</B> C and finally heating for about 2 hours at 175 C. Those pieces which had been formed at 140 kg per cm' of pressure .
had an average breaking strength of over 210 kg per cm ', and the pieces formed at prints of 210 kg per cm' had a breaking strength of 230 kg per cm. These strength values are about 25 higher than the average of the values obtained in test pieces made from the same mass but omitting the finely divided component.
If you increase the resinoid content and produce a mass of about 1 part of a mixture of resinoid and alundum, 35% of which is alundum, and about 3 parts of abrasive grains, the strength increases further. Trial pieces produced under pressures of 140 kg per cm 'show a fracture. strength of over 260 kg per cm '. Such a high resinoid content is desirable, for example, for grinding wheels for polishing.
It has now been found that if, based on the resinoid content, 5 to 35 of a finely divided substance is used, the strength of the molded article from such a mass increases by about 5 to 505 ##. This effect can be attributed to the relatively large surface area of the added component, as well as the resulting thinning or stretching of the resinoid film and the increased number of contact points, which offer more options for the adhesion between the resinoid and the abrasive grains.
It has also been found that plasticizing and softening agents can be added to the resinoid in larger quantities than before, so that wheels of greater toughness and less brittleness are obtained. As the examples show, the invention is particularly suitable for the use of large abrasive grains without the use of large amounts of resinoid binders.