Schleifmittel Die Erfindung bezieht sich auf ein starr oder elastisch gebundenes Schleifmittel mit einer Vielzahl von Schleif körnern, die durch ein Bindemittel oder durch Sinterung miteinander verbunden sind.
Schleifmittel dieser Art werden hergestellt, indem eine grosse Zahl von verhältnissmässig kleinen Körnern eines festen Schleifmaterials mit einer Unteralge, wie Papier, Fasern, Gewebe oder Blech, verbunden oder in einer zusammenhängenden Masse geformt werden, bei spielsweise als Schleifscheibe. Sie werden in ausseror- dentlich grossen Mengen in der Industrie und sogar im Haushalt verwendet. Derartige starr oder elastisch ge bundene Schleifmittel, zu welchen auch Schleifkörper und Schleifbänder gehöhen, besitzen jedoch eine Reihe von Nachteilen. So ist bei allen die Schleifgeschwindig keit auf relativ niedrige Werte begrenzt.
Wenn diese Maximalgeschwindigkeit, die von dem speziell verwen deten Schleifkörper oder -band und von dem zu schleifen den oder zu schmirgelnden Material abhängt, überschrit ten wird, führt die dann auftretende Überhitzung schnell zu einer übermässigen Abnutzung oder sogar Zerstörung des Schleifkörpers bzw. -bandes.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Beständigkeit der Schleifmittel zu verbessern, die maximale Schleifgeschwindigkeit für ein gegebenes Schleif mittel zu erhöhen, die Grösse der beim Schleifen entste henden Reibungswärme zu verringern und das Zusetzen der Oberfläche des Werkstücks durch Schleifstaub herab zusetzen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Körner mindestens teilweise mit einer ein Metall pigment enthaltenden Schicht überzogen sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Schleifkörper mit einem Schleifmittel-Überzug, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Schleifkörper nach Fig. 1 nach Benutzung, Fig.3 einen Querschnitt durch einen Teil eines Schleifkörpers mit zusammenhängenden Schleifkörnern, beispielsweise eine Schleifscheibe, nach Benutzung und Fig. 4 einen Querschnitt durch ein anderes Ausfüh rungsbeispiel eines Schleifkörpers mit Schleifmittel- Überzug und Trägerschicht.
Die Schleifteilchen 10 und 30 in den Fig. 1, 2 und 3 können aus Flintstein, Granatstein, Aluminiumoxyd, Si- liziumkarbid, zerkleinertem Glas, zerstückeltem Quarz od. dgl bestehen. Für Sandpapier kann der verhältnis- mässig billige Flintstein und Granatstein verwendet wer den, während für Schleifscheiben, bessere Arten von Schmirgeltuch u. dgl. Aluminiumoxyd, Wolframkarbid und Siliziumkarbid verwendet werden können.
Es können auch zerkleinerte Diamanten oder Borkarbid verwendet werden.
Die Form der Schleifteilchen ist fast immer im wesent lichen isodimensional, d.h. die Schleifteilchen sind weder Flocken noch Fasern, sondern bei jedem einzelnen Teil chen sind die Abmessungen in allen drei Koordinaten etwa von gleicher Grössenordnung, auch wenn einige der Teilchen etwas länglich sein sollten. Die Grösse der Teilchen schwankt beträchtlich in Abhängigkeit von dem gewünschten Schleifkörper und von der beabsichtigten Betriebsweise. Im allgemeinen sind die Grössen der Schleifteilchen im Bereich von etwa 1 mm bis etwa 0,05 mm und kleiner.
Damit die Schleifteilchen die zu schleifenden oder sonatwie zu behandelnden Gegenstände bearbeiten kön nen, ist es notwendig, sie an Ort und Stelle festzuhalten. Hierzu verwendet man vorzugsweise ein Bindemittel, hauptsächlich Leim und Stärkekleister, aber auch andere organische Klebstoffe, wie lackartige Träger, Schnellack, Alkydharze, verschiedene Pbenolharze, Polyester-Kleb- stoffe, natürliche und synthetische Gummiklebstoffe oder verschiedene andere Kunststoffe, ausserdem auch anor ganische Bindemittel, wie Natriumsilikat, andere Silikate, keramische Körper und dergleichen.
In andern Fällen können die Schleifteilchen dadurch zum Zusammenhaf ten gebracht werden, dass bei ansteigender Temperatur die Masse der Teilchen bis zum Sintern zusammenge presst wird. In diesem Fall erzeugen die Schleifteilchen ihre eigene Bindung; Die härtesten Schleifmaterialien jedoch haben einen sehr hohen Schmelzpunkt, so dass es dort üblicher ist, ein Bindemittel zu verwenden, statt die Schleifteilchen unmittelbar zu sintern. Wo ein Blech als Träger für die Schleifkörner verwendet wird, können diese natürlich durch irgendeines der vorerwähnten Haftmittel befestigt werden; sie können auch mit Hilfe eines anderen Metalls oder einer metallischen Legierung mit niedrigerem Schmelzpunkt an dem Metall angelötet werden.
So kön nen beispielsweise Siliziumkarbidkörner mit Kupfer an Stahlblech angelötet werden.
Die Schleifteilchen können einzeln an einem Träger oder vorerst miteinander verbunden und als ganzes am Träger befestigt werden. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bestehen die Schleifteilchen 10 beispielsweise aus Siliziumkarbid, während der Träger 11 aus irgendeinem Papier, Gewebe, Fasern, Metall oder dergleichen bestehen kann, im allgemeinen in fester Form, aber manchmal auch in Maschenform. Es ist nicht notwendig, die verschiede nen, üblicherweise den Trägermaterialien gegebenen Be handlungen zu beschreiben, da diese in der Technik be kannt sind und die vorliegende Erfindung unabhängig von der Art des Trägermaterials auf alle derartigen Schleif körper anwendbar ist.
In Fig. 1 sind die Schleifteilchen 10 in einer Schicht eines Bindemittels 12 sicher eingebettet.
Eine dünne Schicht des Bindemittels erstreckt sich über die meisten Schleifteilchen, beispielsweise am Punkt 31, jedoch kann es bei manchen Körnern auch an den exponierten Stellen, z.B. dem Punkt 14, fehlen. Es ist aber unwesentlich, ob die Schleifteilchen vollständig frei- ligen oder ob ihre Oberfläche mehr oder weniger durch einen dünnen Überzug des Bindemittels bedeckt ist.
Wo der Schleifkörper durch eine zusammenhängende Masse von Teilchen gebildet wird, beispielsweise bei einer Schleifscheibe, einem Schleifstein oder Wetzstein o. dgl., liegt das Bindemittel im allgemeinen an denjenigen Ab schnitten der Teilchen an, die einander berühren oder un mittelbar benachbart sind, wobei ein freier Raum zwi schen den Teilchen bleibt. In Fig= 3 ergeben sich freie Räume 33 zwischen den Teilchen, die ihrerseits durch das Bindemittel 32 zusammengehalten sind.
Für das Metallpigment kann eine Vielzahl von Metal len verwendet werden. Geeignete Metalle sind Aluminium, Aluminiumlegierungen - insbesondere mit Beryllium-, Kupfer, eine Vielzahl von Kupferlegierungen - ein- schliesslich Kupfer-Zink-, Kupfer-Blei- und Kupfer-Zink- Blei-Legieriangen, also auch verschiedene Messinge und Bronzen-, Berylliumkupfer, rostfreier Stahl, Nickel, Nik- kellegierungen, Gold, Silber, Platinmetalle und derglei chen. Leicht schmelzbare Metalle sind nicht erwünscht.
Der Metallblattüberzug hat die Bezugszeichen 15 und 16 in Fig. 1 und 2, 31 in Fig. 3 und 41 in Fig. 4.
Das Metallblattpigment wird derart aufgetragen, dass es an den Schleifteilchen anhaftet. Im allgemeinen können die üblichen Zusammensetzungen eines Aluminiumlacks oder eines Bronzeflockenlacks oder ähnliche Überzüge benutzt werden. Das Metallblattpigment kann mit sog.
Schlichteüberzügen kombiniert werden, d.h. denjenigen Klebstoffüberzügen, die nach dem Einbetten der Schleif körner in die Grundschicht aufgetragen werden, oder das Metallblattpigment kann als getrennte Schicht nach dem Schilichteüberzug oder den Schlichteüberzügen aufge bracht werden oder sogar den Schlichteüberzug oder die Schlichteüberzüge ersetzen.
Es können sämtliche Metalle als Metallblattpigmente benutzt werden, die für Oberflächenüberzüge bekannt sind. Blattpigmente aus Aluminium und verschiedenen Messingen, die in dieser Technik als Bronzen bezeich- net werden, rostfreiem Stahl und Nikkel sind geeignet. Solche Metallblattpigmente werden gewöhnlich durch ein Zerkleinern des Metalls hergestellt, wobei eine Behand lung in der Kugelmühle anschliesst, um die einzelnen Metallteilchen in Flocken- oder Blattform zu bringen. Sie können auch durch Pressen erzeugt werden.
Einige fettige organische Materialien, wie Stearinsäure oder Talg, werden gewöhnlich benutzt, um das Mahlen in der Kugelmühle zu unterstützen und das Aufschwemmen beim Mixen mit dem Träger zu verbessern.
Von den im Handel verfügbaren Metallblattpigmen- ten bestehen die Aluminium- und Kupferblattpigmente im allgemeinen aus reinem Aluminium und reinem Kup fer. Blattpigmente aus rostfreiem Stahl bestehen im all gemeinen aus einer 18-8 Chrom-Nickel-Legierung. Die Kupfer-Zink-Legierungen enthalten 10% bis 35 o Zink, während die Kupfer-Zink-Aluminium-Legierungen bis zu 15% sowohl an Zink als auch an Aluminium susätz- lich zum Kupfer enthalten.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines einzelnen Metalls oder einer einzelnen Legierung be schränkt; gerade Gemische hiervon sind sehr geeignet. Beispielsweise können die folgenden Gemische verwen det werden, wobei die Ziffern die Gewichtsanteile in den verschiedenen Gemischen angeben:
EMI0002.0051
Metall <SEP> des <SEP> Blattpigments <SEP> A <SEP> B <SEP> C <SEP> D <SEP> E <SEP> F <SEP> G <SEP> H <SEP> I
<tb> Aluminium <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> Kupfer <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1
<tb> Kupfer-Zink <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> Kupfer-Zink-Aluminium <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> Rostfreier <SEP> Stahl <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Nickel <SEP> -------- <SEP> 1 Die Dicke der einzelnen Flocken solcher Pigmente ist ausserordentlich gering, im allgemeinen kleiner als 1,25 Mikron. Die anderen Abmessungen sind grösser,
und zwar innerhalb eines beträchtlichen Bereichs der Teil- chengrössen; aber alle Dimensionen sind wesentlich kleiner als diejenigen der zu überziehenden Schleifkör ner. Für Schleifkörner mit sehr kleiner Teilchengrösse verwendet man vorzugsweise ein feines Metallblattpig- ment. Auf diese Weise passt sich der Metallblattpigment- überzug der Oberfläche der Schleifkörner oder -teilchen an und bildet einen dünnen Überzug.
Diese anhaftende Schicht, die die Metallblattpigmentteilchen enthält, sollte eine Dicke von V2 bis 1/..@@ des durchschnittlichen Durch messers der Schleifteilchen haben. Im allgemeinen besitzt diese Schicht eine Vielzahl von sich überlappenden Me tallflocken, so dass die Dicke der Schicht selbst ein Viel faches der Dicke der einzelnen Flocken beträgt. Der über zug kann durch Aufbürsten, Aufsprühen, Untertauchen, Aufrollen usw. aufgetragen werden.
Ausgedehnte Versuche haben die überraschenden Vorteile erwiesen, die infolge des Metallblattpigment- überzuges entstehen, Die einzelnen Schleifkörner nutzen sich langsamer, sauberer und nur an ihren äussersten Vorsprüngen ab, d.h. denjenigen Abschnitten der Körner, die mit dem Werkstück in Berührung stehen. Der Metall blattpigmentüberzug nutzt sich nicht in einem merklichen Masse unterhalb der Höhe der wirksamen Schleifarbeits- fläche ab. Diese Situation ist in den Fig. 2 und 3 darge stellt, wo sich als Ergebnis eines Schleifarbeitsganges mit Hilfe des dargestellten Schleifkörpers abgeschnittene Kuppen an den Schleifteilchen zeigen.
Der Mechanismus der Abnutzung der Schleifkörner ist nicht vollständig bekannt; es wird jedoch angenom men, dass er aus einer Reihe von mikroskopischen Ab splitterungen besteht. Es ist möglich, dass die längere Lebensdauer des Schleifmaterials gemäss der Neuerung teilweise darauf beruht, dass diese Absplitterung von der Metallblattpigmentschicht insofern kontrolliert wird, dass ein Grobes Absplittern verhindert wird, weil die Seiten des Schleifkorns unterhalb der Arbeitsfläche ge schützt sind.
Ferner scheint ein Teil der Metallblattpigmentschicht auf die abgeschnittene Kuppe der teilweise abgeschliffe nen Schleifkörner zu wandern und dort als ein festes Schmiermittel zu wirken.
So dann wird angenommen, dass die Metallblattpig- mentschicht als Wärmeleiter wirkt und die Temperatur an den Schneidkanten der Körner bei der Benutzung her absetzt. Weil die Schicht dünn ist, sind die zu über brückenden Abstände klein.
Weiterhin hat die Metallblattpigmentschicht die Nei- (Yung, ein hohen Beanspruchungen gewachsenes festes Schmiermittel für die Seiten und auch die Schneidkan- ten der Teilchen zu bilden, wodurch ein Mitreissen der Schleifteilchen verhindert wird. In diesem Zusammen hang stellt sich auch eine Orientierung der Flocken par allel zu der benachbarten Oberfläche des Schleifteil chens ein.
Bei Benutzung wird die Metallblattpigment- schicht auch derart geglättet oder poliert, dass der Rei bungskoeffizient gegenüber dem Werkstück und gegen über dem Schleifstaub in den Zwischenräumen zwischen den Schleiffkörnern noch mehr herabgesetzt wird. Ein verblüffender Effekt ist die grosse Verminderung der Schleifstaubansammlungen in dem Schleifkörpr.
Die Wirksamkeit der Metallblattpigmente scheint in dieser Hinsicht einzigartig zu sein. So zeigen sich we sentlich schlechtere Ergebnisse, wenn der Überzug über die Schleifteilchen Mineralpigmente enthält, wie Blei-, Zink- und Titanoxyde und -silikate, Zink- und Barium -sulfate, ohne Zweifel deshalb, weil Mineralfarbpig- mente dieser Art weder die Eigenschaft eines Feststoff schmiermittels noch die guten Wärmeeigenschaften auf weisen.
Es ist oftmals vorteilhaft, einen Metallblattpigment- überzug auf die Rückseite des Trägers in gleicher Weise wie auf die Vorderseite, die die Schleifkörner trägt, auf zubringen, wie es im Schnitt in Fig. 4 gezeigt ist, in der eine anhaftende Metallblattpigmentschicht 40 auf der Rückseite eines Körpers mit Schleifmittelschicht aufge tragen ist.
<I>Beispiel 1</I> Eine Schleifscheibe mit 20 cm Durchmesser und 2,5 cm Dicke aus Aluminiumoxyd-Schleifkörnern mit der Teilchengrösse zwischen 0,5 und 0,2 mm wurde in ein Gemisch aus 1 kg Aluminium-Metallblattpigment, von dem 99% durch ein 43-Mikron-Sieb gingen und die Flocken etwa 2 Mikron dick waren, in 4 1 Alkydlack und 1,5 1 streichfähiges Naphtha eingebracht.
Nach fünf- minutigem Untertauchen wurde die Schleifscheibe her ausgenommen und überschüssiges Material durch Zentri- fugalwirkung abgeschleudert, wonach die verbleibende Schicht trocknete.
Schleifversuche an einer Vielzahl von weichen, mittleren und harten Stählen unter Verwendung einer unbehandelten, im übrigen aber gleichen Schleif scheibe als Kontrolle zeigten die verschiedenen aus der Anwendung der Metallblattpigmentschicht kommenden Vorteile, nämlich eine wesentlich verminderte Abnut- zungsgeschwindigkeit, eine verbesserte Schleifwirkung einschliesslich einer besseren Oberflächenglätte der be handelten Stähle und den fast vollständigen Fortfall einer Ansammlung von Schleifstaub in den Poren der Schleif scheibe.
<I>Beispiel 2</I> Papierblätter von der Grösse 22 cm X 30 cm, die mit Aluminiumoxyd-Schleifteilchen und einem Binde mittel überzogen waren. von welchen Schleifteilchen einige eine durchschnittliche Teilchengrösse von 0,5 mm und andere eine Teilchengrösse von 0,2 mm hatten, wur den im Rollarbeitsgang mit einem Gemisch aus Kupfer Zink-Bronze-Metallblattpigment und einem Träger über zogen, wobei 1,5 kg Bronzepigment in 4 1 Luftlack vom Phenolharztyp und 1 1 Terpentin kamen Nach dem Trocknen wurde ein Blatt jeder Teilchengrösse in drei gleich grosse Streifen von 10 cm X 24 cm geschnitten und in einer Vibrationsschleifmaschine verwendet, wäh rend aus zwei anderen Scheiben unterschiedlicher Teilchengrösse je zwei 12,5 cm - Scheiben geschnitten wurden.
um in einer tragbaren Sandpapier-Schleifma- schine mit dem üblichen elastischen Stützpolster ver wendet zu werden. Alle Muster wurden zum Schleifen verschiedener Teile benutzt, nämlich Hölzern aus Berg ahorn, weisser Eiche und gelber Fichte sowie Lötmetall füllungen an der Reparaturstelle eines Kraftwagen- Schutzbleches sowie benachbarter Teile des Schutzble ches selbst. In allen Fällen war die Schleifwirkung bes ser als bei ähnlichen Streifen und Scheiben, die nicht mit dem Überzug versehen waren.
Die übliche Neigung bei Schleifkörpern dieser Art, den Raum zwischen den Schleifteilchen mit abgeschliffenem Material zu füllen, wurde wesentlich vermindert, eine schnellere und saube rere Schleifwirkung erzielt, der Abnutzungswiderstand verbessert und die Betriebsfähigkeit der behandelten Schleifstreifen und -scheiben verlängert.
Wie erwähnt, ist die Neuerung ganz allgemein auf Teilchen eines Schleifmittels anwendbar, die in fester Lage zueinander gehalten werden, beispielsweise durch Bindung an einen Gewebe-, Papier- oder Metallträger oder durch gegenseitige Bindung, wie in einer Schleif scheibe. Dies unterscheidet sich deutlich von einer Auf- schlämmung pulverisierten Schleifmittels in einer Flüs sigkeit, wie Wasser, wie es bei bestimmten Arten des Metallschleifens, beim Steinschneiden u.dgl. benutzt wird. Dementsprechend soll die Erfindung alle Schleifmittel umfassen, bei denen die Schleifkörner durch irgendwel che Bindemittel oder Sinterung in fester oder elastischer Lage zueinander gehalten sind.
Die Erfindung ist nicht anwendbar auf einen Schlamm frei beweglicher Schleif teilchen, die den Teil einer flüssigen Aufschlämmung bilden.