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.
Abrasive The invention relates to a rigidly or elastically bonded abrasive with a plurality of abrasive grains which are connected to one another by a binder or by sintering.
Abrasives of this type are produced by connecting a large number of relatively small grains of a solid abrasive material with a sub-algae, such as paper, fibers, fabric or sheet metal, or forming them in a coherent mass, for example as a grinding wheel. They are used in extremely large quantities in industry and even in households. Such rigid or elastic bonded abrasives, which also include abrasives and abrasive belts, have a number of disadvantages. The grinding speed is limited to relatively low values for all of them.
If this maximum speed, which depends on the specially used grinding wheel or belt and the material to be ground or to be sanded, is exceeded, the overheating that then occurs quickly leads to excessive wear or even destruction of the grinding wheel or belt.
The invention is therefore based on the object of improving the resistance of the abrasive, increasing the maximum grinding speed for a given grinding medium, reducing the amount of frictional heat arising during grinding and reducing the clogging of the surface of the workpiece by grinding dust.
According to the invention, this object is achieved in that the grains are at least partially coated with a layer containing a metal pigment.
Embodiments of the invention are described with reference to the drawing. 1 shows a cross section through an abrasive body with an abrasive coating, FIG. 2 shows a cross section through the abrasive body according to FIG. 1 after use, FIG. 3 shows a cross section through part of a grinding body with coherent abrasive grains, for example a grinding wheel, after use and Fig. 4 shows a cross section through another Ausfüh approximately example of an abrasive body with abrasive coating and backing layer.
The abrasive particles 10 and 30 in FIGS. 1, 2 and 3 can consist of flint stone, garnet stone, aluminum oxide, silicon carbide, crushed glass, chopped up quartz or the like. The relatively cheap flint stone and garnet stone can be used for sandpaper, while better types of emery cloth and the like can be used for grinding wheels. Like. Aluminum oxide, tungsten carbide and silicon carbide can be used.
Crushed diamonds or boron carbide can also be used.
The shape of the abrasive particles is almost always essentially isodimensional, i.e. the abrasive particles are neither flakes nor fibers, but for each individual particle the dimensions in all three coordinates are approximately the same order of magnitude, even if some of the particles should be somewhat elongated. The size of the particles will vary considerably depending on the abrasive grit desired and the mode of operation intended. Generally, the sizes of the abrasive particles will range from about 1 mm to about 0.05 mm and smaller.
In order for the abrasive particles to work on the objects to be sanded or treated, it is necessary to hold them in place. A binding agent is preferably used for this, mainly glue and starch paste, but also other organic adhesives such as lacquer-like carriers, quick-release coatings, alkyd resins, various benzene resins, polyester adhesives, natural and synthetic rubber adhesives or various other plastics, as well as inorganic binders, such as sodium silicate, other silicates, ceramic bodies and the like.
In other cases, the abrasive particles can be made to stick together by compressing the mass of the particles as the temperature rises until sintering. In this case the abrasive particles create their own bond; However, the hardest abrasive materials have a very high melting point, so it is more common there to use a binder rather than directly sintering the abrasive particles. Where a sheet is used as a support for the abrasive grains, these can of course be attached by any of the aforementioned adhesives; they can also be soldered to the metal with the aid of another metal or a metallic alloy with a lower melting point.
For example, silicon carbide grains with copper can be soldered to sheet steel.
The abrasive particles can be individually bonded to a backing or initially attached to one another and attached to the backing as a whole. In the embodiment of Figure 1, for example, the abrasive particles 10 are made of silicon carbide, while the backing 11 can be any paper, fabric, fiber, metal or the like, generally in solid form, but sometimes in mesh form. It is not necessary to describe the various NEN treatments usually given to the backing materials, since these are known in the art and the present invention is applicable to all such abrasive bodies regardless of the type of backing material.
In FIG. 1, the abrasive particles 10 are securely embedded in a layer of a binder 12.
A thin layer of the binder will extend over most of the abrasive particles, e.g. at point 31, but with some grains it may also be in the exposed areas e.g. point 14 are missing. However, it is immaterial whether the abrasive particles are completely exposed or whether their surface is more or less covered by a thin coating of the binder.
Where the abrasive body is formed by a cohesive mass of particles, for example in a grinding wheel, a whetstone or whetstone o. The like., The binder is generally cut to those Ab of the particles that touch each other or are un indirectly adjacent, with a free space remains between the particles. In FIG. 3 there are free spaces 33 between the particles, which in turn are held together by the binding agent 32.
A variety of metals can be used for the metal pigment. Suitable metals are aluminum, aluminum alloys - in particular with beryllium, copper, a large number of copper alloys - including copper-zinc, copper-lead and copper-zinc-lead alloys, i.e. also various brass and bronze, beryllium copper, stainless steel, nickel, nickel alloys, gold, silver, platinum metals and the like. Easily fusible metals are not desirable.
The metal sheet cover has the reference numerals 15 and 16 in FIGS. 1 and 2, 31 in FIG. 3 and 41 in FIG. 4.
The metal leaf pigment is applied so that it adheres to the abrasive particles. In general, the usual compositions of aluminum varnish or bronze flake varnish or similar coatings can be used. The metal leaf pigment can with so-called.
Size coatings are combined, i.e. those adhesive coatings that are applied after embedding the abrasive grits in the base coat, or the metal leaf pigment, can be applied as a separate layer after the light coating or size coatings or even replace the size coating or coatings.
Any of the metals known for surface coatings can be used as metal leaf pigments. Leaf pigments made of aluminum and various brasses, which are referred to as bronzes in this technology, stainless steel and nickel are suitable. Such metal leaf pigments are usually produced by comminuting the metal, which is followed by a treatment in the ball mill in order to bring the individual metal particles into flake or leaf form. They can also be produced by pressing.
Some fatty organic materials, such as stearic acid or tallow, are commonly used to aid in ball milling and to improve fluff when mixed with the carrier.
Of the commercially available metal leaf pigments, the aluminum and copper leaf pigments generally consist of pure aluminum and pure copper. Stainless steel leaf pigments generally consist of an 18-8 chrome-nickel alloy. The copper-zinc alloys contain 10% to 35% zinc, while the copper-zinc-aluminum alloys contain up to 15% of both zinc and aluminum in addition to copper.
The invention is not limited to the use of a single metal or alloy; mixtures of these are very suitable. For example, the following mixtures can be used, with the numbers indicating the proportions by weight in the various mixtures:
EMI0002.0051
Metal <SEP> of the <SEP> leaf pigment <SEP> A <SEP> B <SEP> C <SEP> D <SEP> E <SEP> F <SEP> G <SEP> H <SEP> I
<tb> aluminum <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> copper <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP > 1 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1
<tb> copper-zinc <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> copper-zinc-aluminum <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> Stainless <SEP> steel <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP > 1 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Nickel <SEP> -------- <SEP> 1 The thickness of the individual flakes of such pigments is extremely small, generally less than 1.25 microns. The other dimensions are bigger,
within a considerable range of particle sizes; but all dimensions are much smaller than those of the abrasive grains to be coated. For abrasive grains with a very small particle size, a fine metal leaf pigment is preferably used. In this way, the metal leaf pigment coating conforms to the surface of the abrasive grains or particles and forms a thin coating.
This adherent layer containing the metal leaf pigment particles should have a thickness of V2 to 1 /..@@ the average diameter of the abrasive particles. In general, this layer has a large number of overlapping metal flakes, so that the thickness of the layer itself is many times the thickness of the individual flakes. The coating can be applied by brushing, spraying, immersion, rolling, etc.
Extensive tests have shown the surprising advantages that arise as a result of the metal leaf pigment coating. The individual abrasive grains wear out more slowly, cleanly and only on their outermost protrusions, i.e. those sections of the grains that are in contact with the workpiece. The metal sheet pigment coating does not wear off to a noticeable extent below the level of the effective grinding work surface. This situation is shown in FIGS. 2 and 3 Darge, where cut-off tips on the abrasive particles show as a result of a grinding operation with the aid of the grinding wheel shown.
The mechanism by which the abrasive grains wear is not fully understood; however, it is believed to consist of a number of microscopic fragments. It is possible that the longer life of the abrasive material according to the innovation is partly due to the fact that this chipping is controlled by the metal leaf pigment layer to the extent that coarse chipping is prevented because the sides of the abrasive grain below the work surface are protected.
Furthermore, part of the metal leaf pigment layer appears to migrate onto the cut tip of the partially abraded abrasive grains and act there as a solid lubricant.
It is then assumed that the metal leaf pigment layer acts as a heat conductor and reduces the temperature at the cutting edges of the grains during use. Because the layer is thin, the distances to be bridged are small.
Furthermore, the metal leaf pigment layer has the ability to form a solid lubricant that can withstand high stresses for the sides and also the cutting edges of the particles, which prevents the abrasive particles from being carried away. In this context, the flakes are also oriented par allele to the adjacent surface of the abrasive part.
During use, the metal leaf pigment layer is also smoothed or polished in such a way that the coefficient of friction with respect to the workpiece and with respect to the grinding dust in the spaces between the abrasive grains is reduced even more. An amazing effect is the great reduction in the accumulation of grinding dust in the grinding wheel.
The effectiveness of the metal leaf pigments appears to be unique in this regard. The results are much worse when the coating on the abrasive particles contains mineral pigments, such as lead, zinc and titanium oxides and silicates, zinc and barium sulfates, no doubt because mineral color pigments of this type neither have the property of a Solid lubricant still have the good thermal properties.
It is often advantageous to apply a metal leaf pigment coating to the back of the backing in the same way as to the front side that carries the abrasive grains, as shown in section in FIG. 4, in which an adhering metal leaf pigment layer 40 on the back a body with an abrasive layer is worn.
<I> Example 1 </I> A grinding wheel with a diameter of 20 cm and a thickness of 2.5 cm made of aluminum oxide abrasive grains with a particle size between 0.5 and 0.2 mm was mixed into a mixture of 1 kg of aluminum metal leaf pigment, of which 99% passed through a 43 micron screen and the flakes were about 2 microns thick, placed in 4 liters of alkyd varnish and 1.5 liters of spreadable naphtha.
After immersion for five minutes, the grinding wheel was removed and excess material was thrown off by centrifugal action, after which the remaining layer dried.
Grinding tests on a large number of soft, medium and hard steels using an untreated but otherwise identical grinding wheel as a control showed the various advantages resulting from the application of the metal leaf pigment layer, namely a significantly reduced wear rate, an improved grinding effect including better surface smoothness the treated steels and the almost complete elimination of an accumulation of grinding dust in the pores of the grinding wheel.
<I> Example 2 </I> Sheets of paper measuring 22 cm X 30 cm, which were coated with aluminum oxide abrasive particles and a binding agent. Some of the abrasive particles had an average particle size of 0.5 mm and others a particle size of 0.2 mm were coated with a mixture of copper, zinc-bronze-metal leaf pigment and a carrier, with 1.5 kg of bronze pigment in the roller operation After drying, a sheet of each particle size was cut into three equal strips of 10 cm X 24 cm and used in a vibratory grinder, while two other disks of different particle sizes each made two 12.5 cm - Slices were cut.
to be used in a portable sandpaper grinder with the usual resilient support pad. All samples were used for sanding various parts, namely woods made of mountain maple, white oak and yellow spruce as well as solder fillings at the repair area of a car fender and adjacent parts of the fender itself. In all cases the sanding effect was better than with similar strips and disks that were not provided with the coating.
The usual tendency with abrasive articles of this type to fill the space between the abrasive particles with abraded material has been substantially reduced, a faster and cleaner abrasive action has been achieved, the wear resistance has been improved and the serviceability of the abrasive strips and discs treated has been extended.
As mentioned, the innovation is generally applicable to particles of an abrasive that are held in a fixed position to one another, for example by bonding to a fabric, paper or metal carrier or by mutual bonding, such as in a grinding wheel. This is very different from a slurry of powdered abrasive in a liquid such as water, as is the case with certain types of metal grinding, stone cutting, and the like. is used. Accordingly, the invention is intended to encompass all abrasives in which the abrasive grains are held in a fixed or elastic position relative to one another by some kind of binding agent or sintering.
The invention is not applicable to a slurry of freely moving abrasive particles which form part of a liquid slurry.