Verfahren zur Herstellung von Formkörpern und nach diesem Verfahren hergestellte Formkörper
Die Erfindung betrifft Formkörper, die als Poliermaterial bei den Trommelveredelungen verwendbar sind. Insbesondere betrifft die Erfindung Formkörper relativ einheitlicher Grösse und Gestalt, die häufig Schleif- und Bindematerialien enthalten.
Die mechanische Veredelungsindustrie verwendet eine grosse Vielfalt von Formkörpern, die in der Folge auch Medien genannt werden, zur Oberflächenverfeinerung und/oder zum Entgraten von Metall- und Kunststoffgegenständen. Diese Medien umfassen natürliche oder synthetische Steine, Porzellane, mit Schleifmitteln gefüllte Tone, Holz, Leder, Kunststoffe und dergleichen. Die Teile, die verfeinert oder entgratet werden sollen, werden zusammen mit dem Medium in eine Poliertrommel gegeben. Die polierenden Formkörper umgeben bzw. tragen die zu polierenden Teile, verhindern eine unerwünschte Berührung derselben untereinander und enthalten entweder selber ein Schleifmittel oder führen es zu. Unregelmässig geformte Medien, wie z. B.
natürliche Steine, können grosse Probleme in der Produktion aufwerfen, da sie in Vertiefungen verschiedener Grösse steckenbleiben, d. h. die Formstücke haben die Tendenz, in Vertiefungen, Löchern und Kanälen festzuklemmen und sich nicht weiter zu bewegen. Dementsprechend wurden Anstrengungen gemacht, ein Medium aus einheitlicheren Formstücken zu erzeugen.
Die Verfahren, die zur Herstellung geeigneter Medien angewendet wurden, umfassen das Giessen einer Gleit- oder anderen Gussmasse in eine Vielzahl von Vertiefungen, das Trockenpressen einer pulverförmigen, schleifmittelenthaltenden Masse oder das Spritzgussverformen pastenartiger Massen. Jede dieser Techniken bewirkt eine Vielzahl von Formen, die zusätzlich zu den hohen Kosten ein Problem der Formablösung mit sich bringt, und/oder erfordert eine Hochleistungsvorrichtung, bei der die Verschleissprobleme gross sind. Ein anderes Verfahren, das angewendet wird, umfasst das Auspressen und Zerschneiden einer geeigneten pastenartigen Masse. Dieses Verfahren erfordert kostspielige Apparate zur Formgebung und zum Schneiden. Diese Probleme sind um so grösser durch die grosse Anzahl der benötigten einheitlichen Stücke.
Die einzelnen Stücke wiegen gewöhnlich durchschnittlich 1-10 g und sind von einer solchen Grösse, dass 2500 bis 75 000 den Raum von 28 1 füllen. Die industriellen mechanischen Veredelungstrommeln oder Vibratoren fassen gewöhnlich 56-560 1. Die Herstellung scharfeckiger Tetraeder und Kegel war ganz besonders teuer und schwierig.
Ziel der vorliegenden Erfindung war es, Formkörper herzustellen, die als Poliermaterial bei der Trommelveredelung verwendbar sind, sehr einheitliche Grösse aufweisen und mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten und zu wesentlich geringeren Kosten als die bisher verwendeten Formkörper herzustellen sind. Es wurde festgestellt, dass unter Verwendung von fliessfähigen, härtbaren Massen, die im ungehärteten Zustand eine bestimmte Viskosität aufweisen, derartige Formkörper hergestellt werden können.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, die als Poliermaterial bei der Trommelveredelung verwendbar sind, das sich dadurch auszeichnet, dass eine fliessfähige, in einen harten Zustand überführbare Masse hergestellt wird, die eine Viskosität zwischen etwa 500 und 30 000 Poise hat, mit einem Rotationsspindel-Viskosimeter bei 2 Umdrehungen/Min. gemessen, dass man Tröpfchen dieser Masse auf eine praktisch flache Oberfläche auftropft, die Masse erhärten lässt und dass die erhärteten Formkörper von der Oberfläche entfernt werden.
Zur Durchführung der Erfindung sind beliebig in einen harten Zustand überführbare Massen verwendbar, sofern sie die geforderte Viskosität aufweisen und zu dauerhaften Formkörpern erhärtet werden können. Unter dem Ausdruck in einen harten Zustand überführbare Massen werden beliebige Massen verstanden, die in diesen Zustand übergeführt werden können, unab hängig davon, ob diese Überführung durch eine Aushärtung eines organischen Bindemittels oder durch eine Überführung in den keramischen Zustand erreicht wird.
Wenn ein organisches Bindemittel anwesend ist, dann erfolgt die Härtung im allgemeinen durch eine Vernetzung desselben, d. h. die in Frage kommenden Bindemittel, Harze oder Kunststoffe gehören zur Gruppe der Duroplaste. Wie erwähnt, muss die Überführung der Masse in den harten Zustand aber nicht mit Hilfe eines Bindemittels durchgeführt werden, sondern die Masse kann auch einen durch Feuchtigkeit härtbaren keramischen Stoff oder einen in den Glaszustand überführbaren keramischen Stoff enthalten. Der Einfachheit halber werden in der Folge die in den harten Zustand überführbaren Massen als härtbare Massen bezeichnet.
Die aus diesen härtbaren Massen hergestellten Formkörper sollen vorzugsweise in einem pH-Bereich von 1,5 bis 12 beständig sein und ausserdem Drücken von mindestens 3,5 kg/cm widerstehen können.
Die Erfindung betrifft daher ferner einen nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Formkörper, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er der Deformation durch Drücke von wenigstens 3,5 kg/cm2 widersteht. Vorzugsweise besitzt dieser Formkörper eine annähernd kegelförmige oder pyramidale Gestalt.
Die fliessfähigen Massen können zu keramischen Formkörpern durch Brennen härtbare oder zu organischen Formkörpern härtbare Massen sein. Die Massen können tropfenweise aus einer Vielzahl von Öffnungen auf eine geeignete, in der Hauptsache glatte Oberfläche, wie z. B. ein endloses Band, gebracht werden. Ferner hat die Erfindung es ermöglicht, im wesentlichen scharfkantige, kegelförmige oder polyedrische Formstücke wirtschaftlich, mit hoher Produktionsgeschwindigkeit und mit relativ einfachem apparativem Aufwand herzustellen.
Diese und andere Merkmale der Erfindung werden durch die detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen erläutert.
In den Zeichnungen bedeuten:
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht der Apparatur, die zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Formstückes, das in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt ist.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Formstückes, das in Übereinstimmung mit einer Weiterentwicklung der Erfindung hergestellt ist.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Formstückes, das in Übereinstimmung mit einer anderen Möglichkeit der Erfindung hergestellt ist.
Zur besonderen Erläuterung der Zeichnungen sei gesagt, dass eine fliessfähige Masse 1, die aus einem geeigneten fliessfähigen härtbaren Bindemittel und Schleifteilchen, gegebenenfalls in einem geeigneten Kessel 2 enthalten, besteht. Ein Rührer 3 dient zur Aufrechterhaltung einer guten Durchmischung der Masse. Die Masse wird durch Rohre 4 mit Hilfe einer Messpumpe 5 bis zu einem Verteiler 6 transportiert, von welchem aus es in eine Anzahl solcher Rohre 7 gelangt, die am Ende eine Öffnung haben. Die Masse wird mit einer solchen Geschwindigkeit gepumpt, dass einzelne Tropfen 8 erzeugt werden, die aus den Öffnungen herausfallen. Für den Fall kreisförmiger Öffnungen erhalten die Tropfen 8 beim Auftropfen auf ein endloses Band 9, das aus rostfreiem Stahl, Fiberglas oder ähnlichem besteht, eine charakteristische Kegelform.
Das von einem Motor 10 getriebene Band 9 befördert die kegelförmigen Teile durch eine Trockenkammer 11, die ein Ofen oder eine Trockenkammer, je nach der Art des verwendeten Bindemittels, sein kann. Die gehärteten Formen werden dann in einem Vorratsbehälter 12 gesammelt.
Formstücke, die verglasbare Keramik oder ton ähnliche Bindemittel enthalten, werden danach gebrannt, z. B.
in einem Drehofen, während solche Formen, die harzartige Bindemittel enthalten, packfertig sind.
Die zur Herstellung der Medien der vorliegenden Erfindung verwendeten Schleifmittel sind fein verteilte Substanzen, wie z. B. die bekannten Arten: Aluminiumoxyd, Siliciumcarbid, Titancarbid, Zirkoniumdioxyd und Siliciumdioxyd oder dergleichen. Die Teilchen dieser Substanzen sind oft eckig, um Schleifwirkung zu erzielen, und haben vorzugsweise eine Durchschnittsgrösse im Bereich von 1-500 Mikron. Um den Medien eine Schleif- und Schneideeigenschaft zu geben, wird die Verwendung von Massen mit 30-75 Gew.% Schleifmittelteilchen bevorzugt.
Es können verschiedene härtbare Bindemittel verwendet werden. Wie oben beschrieben, sind verglasbare Keramiken, z. B. Tone oder Glasstaub enthaltende Massen, geeignet. Für diesen Fall werden vor der Verwendung die Keramikrnassen und das Schleifmittel, falls erforderlich, mit Wasser oder einem flüchtigen organischen Bindemittel zur gewünschten Konsistenz vermischt. Die Formstücke werden nach der Formgebung getrocknet, um sie genügend zu härten, damit sie nachher in einen Drehofen gebracht werden können. Die Formstücke werden im allgemeinen bis zum Erweichungspunkt wenigstens von einigen ihrer Bestandteile, der keramischen Masse gebrannt, um einen geringen Grad an Verglasung zu erreichen. Andere geeignete erhärtbare Bindemittel schliessen den Zementtyp ein, z. B.
Portlandzement, der durch Lufttrocknung eine permanente Härtung erreicht.
Geeignete harzartige Bindemittel sind Polyester- harze und vorzugsweise Polyester-Styrol-Copolymere, Phenolharze, Epoxydharze usw. Solche harzartigen Materialien werden im allgemeinen mit den Schleifpartikeln und einem geeigneten Katalysator kurz vor der Tropfenbildung vermischt und sind entweder selbsthärtend oder die Härtung kann vervollständigt werden, indem die Formstücke durch einen erhitzten Ofen, eine Bestrahlungskammer oder ähnliches geführt werden, worin der harzartige Bestandteil polymerisiert oder vernetzt.
Die härtbaren Bindemittel, die zur Herstellung der Formstücke dieser Erfindung verwendet werden, werden hierin als dauernd härtbar definiert. Dieser hier verwendete Begriff soll in der Wärme erhärtende Harze, verglasbare Keramiken und von Feuchtigkeit zu trocknende erhärtfähige Keramiken einschliessen. Alle diese sind nach dem Härten in heissem Wasser unlöslich, sogar unter alkalischen oder sauren Bedingungen im pH Bereich von 1,5-12, und wiederstehen dauernd der Deformation bei Drücken von wenigstens etwa 3,5 kg/cm2.
Es wurde festgestellt, dass die Viskosität der Mischung, gemessen mit einem Rotationsspindel-Viskosimeter bei 2 Umdrehungen/Min., zwischen etwa 500 und 30 000 Poise liegen muss, um einzelne Tropfen herzustellen, die vor dem Trocknen und Härten des Bindemittels formstabil sind. Da die eingesetzten Materialien thixotrop und/oder pseudoplastisch sind, sind die Viskositätswerte, die über eine längere Zeitspanne oder bei höherer Umdrehungszahl gemessen sind, niedriger. An der unteren Grenze werden brauchbare Formstücke aus Mischungen mit Viskositäten von nahezu 500 Poise hergestellt, und zwar durch Austropfen durch eine Öffnung, die nicht grösser als 0,25 cm ist. Dies ist eine praktische untere Grenze für die Grösse der Formstücke.
Wenn die Viskosität der Mischung zu niedrig ist, entstehen flache, knopfähnliche Formstücke, die für die übermässig starke Vergrösserung der Kosten des Poliermittels verantwortlich sind. Anderseits werden Zusammensetzungen mit Viskositäten von mehr als 30 000 Poise nicht leicht Tröpfchen bilden, die auf einer sammelnden Oberfläche, z. B. einem Band, aufgesetzt werden können. Zusammensetzungen mit Viskositäten dieser Grössenordnung sind nur mit Öffnungen von 3,8 cm Durchmesser zu verwenden und bilden nur grosse Formstücke.
Die Verschleisseigenschaften der Formstücke werden verbessert durch Herabsetzung des Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen, welches für den Fall eines Kegels durch Vergrösserung des Verhältnisses von Höhe zu Durchmesser erreicht werden kann. Dennoch sind der Höhe des Kegels, der nach diesem Verfahren hergestellt wird, praktische Grenzen gesetzt, da dieses Formstück die Tendenz zum Überkippen hat und dadurch die Einheitlichkeit der Formstücke wesentlich herabsetzt. Es wurde ein Verhältnis von Höhe zu Durchmesser als brauchbar festgestellt, das im Bereich von etwa 0,75 bis 1,5 liegt.
Es ist klar, dass Formstücke mit nicht ebenem Boden auch unter Verwendung eines Sammelbandes mit unregelmässiger Oberfläche hergestellt werden können. In einigen Fällen kann die Unregelmässigkeit erwünscht sein, um das Steckenbleiben von Polierteilen in den Wänden der Poliertrommel durch Absaugen zu verhindern. An der Grundfläche der Formstücke kann jede beliebige Textur ausgebildet werden, indem man die Oberfläche des Bandes entsprechend mit Polstern, Rippen, Vertiefungen oder Riefen versieht. Eine zu tief gemusterte Oberfläche ist jedoch nicht erwünscht, da dann Ablöseschwierigkeiten vom Band entstehen. Mit dem Begriff hauptsächlich eben , wie er hier verwendet wird, ist eine Oberfläche gemeint, die keine Vertiefungen hat, die mehr als eine im allgemeinen ebene
Oberfläche der Formstücke bilden.
Andere als kegelförmige Teile können unter Verwendung von Öffnungen hergestellt werden, die nicht kreisförmig, sondern z. B. rechteckig, dreieckig, elliptisch oder gezackt sind oder Öffnungen mit einem anderen Querschnitt haben, um eine Vielzahl von gewünschten Formen zu erreichen. Man fand z. B., dass die Verwendung einer Öffnung, die an sich dreieckig war, aber gezackte Ränder hat, Formstücke vom allgemeinen Typ, wie er in Fig. 3 zu sehen ist, hervorbringt.
Diese hatten gute Eigenschaften zur Veredelung von Innenflächen, z. B. Löchern und Kanälen. Andere nichtkegelförmige Formstücke können durch Neigen der Oberfläche des Bandes erhalten werden, so dass Formen, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht sind, entstehen, bei denen die Oberfläche etwas mehr abgerundet ist.
Die folgenden Beispiele, in denen alle Anteile, wenn nicht anders erwähnt, Gewichtsteile bedeuten, dienen zur Erläuterung, aber nicht zur Begrenzung der Erfindung.
Beispiel 1
Durch Vermengen von 100 Teilen eines Harzsystems, das zu 36 % aus Styrol-Monomeren und zu 64 % aus ungesättigtem O-Phthalsäurepolyester besteht, mit 6 Gewichtsteilen 50 % iger Benzoylperoxydpaste als Katalysator und Zusatz von 150 Teilen 200 mesh Siliciumdioxyd entsteht ein pastenartiges Gemisch.
Einige Portionen dieser Mischung wurden mit variierenden Anteilen von feinverteiltem gebranntem Siliciumdioxyd versetzt (handelsüblich unter dem Namen Cab 0-Sil), wodurch Massen mit verschiedenen Viskositäten erhalten wurden. Diese Massen wurden langsam durch Rohre von 0,64 cm, 1,3 cm und 1,9 cm Innendurchmesser gepresst und aus einer Höhe von 5, 20 oder 41 cm auf die horizontale Oberfläche eines endlosen Bandes getropft. Die Ergebnisse und die Dimensionen der hauptsächlich kegelförmigen Stücke sind in der Tabelle I zusammengefasst. Die angegebenen Viskositäten sind mit einem Brockfield RVF Viskosimeter, Spindel Nr. 7, mit 2 Umdrehungen/Min. bei 22-230 C gemessen worden.
Tabelle I
Teile Rohr- Plättchen
Viskosität Tropfen Abmessung - Cm. Verhältnis von Höhe feinverteilten SiO2 Innendurchmesser Gewicht Form (Poise) Ht. Cm. Durchmesser Höhe zu Durchmesser je 100 Teile Harz cm g
0,9 2000 0,64 0,35 5 0,97 0,51 0,53 knofförmig
0,37 20 0,99 0,51 0,51 knopfförmig
0,38 41 1,07 0,38 0,36 knopfförmig
0,9 2000 1,3 1,47 5 1,6 0,66 0,41 knopfförmig (Top Strings Over)
1,44 20 1,7 0,71 0,42 knopfförmig
1,30 41 1,65 0,58 0,35 knopfförmig
0,9 2000 1,9 3,83 5 2,54 0,66 0,26 knopfförmig (Top Strings Over)
3,46 20 2,7 0,79 0,29 knopfförmig
3,32 41 2,54 0,63 0,25 knopfförmig
2,9 4500 0,64 0,96 5 0,86 (0,56 X 3,45) - Tränentropfen (Fell Over)
0,90 20 1,2 1,0 0,85 kegelförmig
1,04 41 1,3 0,91 0,71 kegelförmig
2,9 4500 1,3 2,52 5 1,5 (1 X 2) - (Fell Over)
1,86 20 1,6 1,04 0,65 kegelförmig
1,88 41 1,8 0,94 0,53 knopfförmig
2,9 4500 1,9 5,74 5 2,3 1,5 0,68 (Top
Strings)
5,98 20 2,54 1,45 0,57 knopfförmig
6,23 41 2,86 1,25 0,43 knopfförmig
3,8 8500 0,64 1,28 5 0,86 (0,58 X 3,3) - (Fell Over)
1,34 20 1,2 1,7 1,39 kegelförmig
1,33 41 1,35 1,4 1,04 kegelförmig
3,8 8500 1,3 4,47 5 1,52 (1,1 X 3,8) - (Fell Over)
3,81 20 1,95 1,85 0,95 kegelförmig
3,83 41 2,16 1,5 0,79 kegelförmig
3,8 8500 1,9 9,17 5 2,42 (1,73 X 3,8) - (Fell Over)
9,00 20 2,86 2,11 0,74 kegelförmig
8,77 41 3,0 1,65 0,55 knopfförmig
Beispiel 2
9,4 g Diäthylentriamin
93,8 g Siliciumcarbid, gepulvert
76,8 g flüssiges Epoxydharz (Epichlorhydrin
Bisphenol A mit einem Epoxydäquivalent von etwa 190)
Die oben angeführten Bestandteile werden innig miteinander vermischt und durch ein Rohr mit 1,27 cm Innendurchmesser gepumpt, das vertikal 20 cm über einem Band angebracht war.
Die abfallenden Tropfen bildeten kegelförmige Formstücke und waren nach dem Trocknen innerhalb von 30 Minuten bei 660 C etwa 1,3 cm hoch mit einem Durchmesser von 1,8 cm.
Beispiel 3
25 g Tennessee Ball Ton = 5
50 g Kiesel (flint) von 200 mesh
25 g Feldspat, von 200 mesh
75 ml Wasser
Diese innige homogene Mischung wurde aus einem Rohr von 1,27 cm Innendurchmesser aus 5 cm Höhe abgetropft. Die Formstücke wurden 16 Stunden lang bei 660 C getrocknet und im elektrischen Ofen zu Segerkegel 10 gebrannt. Man erhielt weisse, sehr glatte kegelförmige Stücke von 1,1 cm Höhe und 1,6 cm Durchmesser.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, die als Poliermaterial bei der Trommelveredelung verwendbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine fliessfähige, in einen harten Zustand überführbare Masse hergestellt wird, die eine Viskosität zwischen 500 und 30 000 Poise hat, mit einem Rotationsspindel-Viskosimeter bei 2 Umdrehungen/Min. gemessen, dass man Tröpfchen dieser Masse auf eine praktisch flache Oberfläche auftropft, die Masse erhärten lässt, und dass die erhärteten Formkörper von der Oberfläche entfernt werden.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse in den Glaszustand über führbare Keramik enthält, dass das Härten durch Trocknen der keramischen Masse durchgeführt wird und dass die Formstücke weiter durch Brennen in einem Ofen gehärtet werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse ein härtbares organisches harzartiges Material enthält, dass das Härten durch Hindurchführen der Formstücke durch eine Kammer geschieht, deren Umgebung das Material beschleunigt polymerisiert.
3. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse Schleifteilchen enthält.
4. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse Schleifteilchen enthält.
5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die fliessfähige Masse aus etwa 30 bis 75% anorganischer Schleifteilchen und einem härtbaren fliessfähigen Bindematerial besteht und dass diese Masse tropfenweise aus einer Öffnung läuft, dass diese Tropfen auf ein in der Hauptsache glattes Fliessband fallen und einzelne härtbare Formstücke bilden, dass die Formstücke auf diesem Band durch eine Härtungszone geführt werden, in der sie erhärten, und dass die Formstücke von diesem Band gesammelt werden.
6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung eine maximale Grösse von etwa 0,25 cm bis 3,8 cm hat.
7. Verfahren nach Unteranspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmittelteilchen aus folgender Gruppe gewählt sind: Aluminiumoxyd, Zirkoniumoxyd, Siliciumcarbid, Titancarbid und Siliciumdioxyd mit der durchschnittlichen Teilchengrösse von etwa 1 bis 500 Mikron.
PATENTANSPRUCH II
Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellter Formkörper, dadurch gekennzeichnet, dass er der Deformation durch Drücke von wenigstens 3,5 kg/ cm9 widersteht.
Process for the production of moldings and moldings produced by this process
The invention relates to molded bodies which can be used as a polishing material in drum finishing. In particular, the invention relates to molded articles of relatively uniform size and shape, which often contain abrasive and binding materials.
The mechanical finishing industry uses a large variety of shaped bodies, which are also called media in the following, for surface refinement and / or for deburring metal and plastic objects. These media include natural or synthetic stones, porcelains, abrasive-filled clays, wood, leather, plastics, and the like. The parts to be refined or deburred are placed in a polishing drum together with the medium. The shaped bodies to be polished surround or support the parts to be polished, prevent undesired contact between them and either contain an abrasive themselves or supply it. Irregularly shaped media, such as B.
natural stones, can cause major problems in production because they get stuck in pits of various sizes, i.e. H. the fittings have a tendency to get stuck in recesses, holes and channels and stop moving. Accordingly, efforts have been made to create a medium from more uniform moldings.
The methods that have been used to produce suitable media include the pouring of a sliding compound or other casting compound into a large number of depressions, the dry pressing of a powdery compound containing abrasive or the injection molding of paste-like compounds. Each of these techniques produces a multitude of molds, which in addition to the high cost entails a problem of mold separation and / or requires a high-performance device in which the wear problems are great. Another method that is used involves squeezing and cutting a suitable paste-like mass. This process requires expensive shaping and cutting apparatus. These problems are all the greater because of the large number of unitary pieces required.
The individual pieces usually weigh on average 1-10 g and are of such a size that 2,500 to 75,000 fill the space of 28 liters. The industrial mechanical finishing drums or vibrators usually hold 56-560 1. Making sharp tetrahedra and cones has been particularly expensive and difficult.
The aim of the present invention was to produce moldings which can be used as a polishing material in drum finishing, have a very uniform size and can be produced at high production speeds and at significantly lower costs than the moldings previously used. It has been found that such moldings can be produced using flowable, curable compositions which have a certain viscosity in the uncured state.
The subject matter of the invention is a process for the production of shaped bodies which can be used as a polishing material in drum finishing, which is characterized in that a flowable mass is produced which can be converted into a hard state and which has a viscosity between approximately 500 and 30,000 poise, with a rotating spindle viscometer at 2 revolutions / min. measured that droplets of this mass are dripped onto a practically flat surface, the mass is allowed to harden and that the hardened shaped bodies are removed from the surface.
Any masses which can be converted into a hard state can be used to carry out the invention, provided they have the required viscosity and can be hardened to form permanent molded bodies. The expression masses convertible into a hard state are understood to mean any masses that can be converted into this state, regardless of whether this conversion is achieved by curing an organic binder or by converting it into the ceramic state.
If an organic binder is present, curing will generally occur by crosslinking it; H. the binding agents, resins or plastics in question belong to the group of thermosets. As mentioned, the conversion of the mass into the hard state does not have to be carried out with the aid of a binder, but the mass can also contain a ceramic material that can be hardened by moisture or a ceramic material that can be converted into the glass state. For the sake of simplicity, the masses which can be converted into the hard state are referred to below as hardenable masses.
The moldings produced from these curable compositions should preferably be stable in a pH range from 1.5 to 12 and also be able to withstand pressures of at least 3.5 kg / cm.
The invention therefore also relates to a shaped body produced by the method according to the invention, which is characterized in that it withstands deformation caused by pressures of at least 3.5 kg / cm 2. This shaped body preferably has an approximately conical or pyramidal shape.
The flowable masses can be masses curable to ceramic moldings by firing or masses curable to organic moldings. The masses can be poured drop by drop from a multiplicity of openings onto a suitable, mainly smooth surface, such as e.g. B. an endless belt. Furthermore, the invention has made it possible to produce essentially sharp-edged, conical or polyhedral shaped pieces economically, at a high production rate and with relatively simple equipment.
These and other features of the invention are illustrated by the detailed description and accompanying drawings.
In the drawings:
Fig. 1 shows a schematic side view of the apparatus which can be used to carry out the method of the present invention.
Fig. 2 shows a perspective view of a molding made in accordance with the invention.
Fig. 3 shows a perspective view of a molding made in accordance with a further development of the invention.
Figure 4 shows a perspective view of a molded piece made in accordance with another aspect of the invention.
For the particular explanation of the drawings, it should be said that a flowable mass 1, which consists of a suitable flowable, hardenable binder and abrasive particles, optionally contained in a suitable vessel 2. A stirrer 3 is used to maintain thorough mixing of the mass. The mass is transported through pipes 4 with the aid of a measuring pump 5 to a distributor 6, from which it arrives in a number of such pipes 7 which have an opening at the end. The mass is pumped at such a speed that individual drops 8 are generated which fall out of the openings. In the case of circular openings, the drops 8 acquire a characteristic conical shape when they are dropped onto an endless belt 9 made of stainless steel, fiberglass or the like.
The belt 9 driven by a motor 10 conveys the conical parts through a drying chamber 11 which can be an oven or a drying chamber, depending on the type of binder used. The hardened forms are then collected in a storage container 12.
Moldings containing vitrifiable ceramics or clay-like binders are then fired, e.g. B.
in a rotary kiln, while those molds containing resinous binders are ready to pack.
The abrasives used to make the media of the present invention are finely divided substances such as. B. the known types: aluminum oxide, silicon carbide, titanium carbide, zirconium dioxide and silicon dioxide or the like. The particles of these substances are often angular for abrasive action and preferably have an average size in the range of 1-500 microns. In order to give the media a grinding and cutting property, the use of compositions with 30-75% by weight of abrasive particles is preferred.
Various curable binders can be used. As described above, vitrifiable ceramics, e.g. B. clays or glass dust containing masses are suitable. In this case, before use, the ceramic masses and the abrasive are mixed with water or a volatile organic binder to the desired consistency, if necessary. After shaping, the shaped pieces are dried in order to harden them sufficiently so that they can subsequently be placed in a rotary kiln. The shaped pieces are generally fired to the softening point of at least some of their constituents, the ceramic mass, in order to achieve a low degree of vitrification. Other suitable hardenable binders include the cement type, e.g. B.
Portland cement, which achieves permanent hardening through air drying.
Suitable resinous binders are polyester resins and preferably polyester-styrene copolymers, phenolic resins, epoxy resins, etc. Such resinous materials are generally mixed with the abrasive particles and a suitable catalyst shortly before the drop formation and are either self-curing or the curing can be completed by the moldings are passed through a heated oven, irradiation chamber or the like, wherein the resinous component is polymerized or crosslinked.
The curable binders used to make the moldings of this invention are defined herein as being permanently curable. As used herein, this term is intended to include thermosetting resins, vitrifiable ceramics, and moisture-drying hardenable ceramics. All of these are insoluble in hot water after hardening, even under alkaline or acidic conditions in the pH range of 1.5-12, and permanently resist deformation at pressures of at least about 3.5 kg / cm2.
It has been found that the viscosity of the mixture, measured with a rotating spindle viscometer at 2 revolutions / min., Must be between about 500 and 30,000 poise in order to produce individual drops which are dimensionally stable before the binder is dried and hardened. Since the materials used are thixotropic and / or pseudoplastic, the viscosity values measured over a longer period of time or at a higher number of revolutions are lower. At the lower limit, usable fittings are made from mixtures with viscosities close to 500 poise by dripping through an opening no larger than 0.25 cm. This is a practical lower limit for the size of the fittings.
If the viscosity of the mixture is too low, flat, button-like shaped pieces are created, which are responsible for the excessive increase in the cost of the polishing agent. On the other hand, compositions with viscosities in excess of 30,000 poise will not readily form droplets which may be deposited on a collecting surface, e.g. B. a tape can be placed. Compositions with viscosities of this order of magnitude should only be used with openings of 3.8 cm in diameter and only form large fittings.
The wear properties of the fittings are improved by reducing the surface-to-volume ratio, which in the case of a cone can be achieved by increasing the height-to-diameter ratio. Nevertheless, there are practical limits to the height of the cone which is produced by this process, since this fitting has a tendency to tip over and thereby significantly reduce the uniformity of the fittings. A height to diameter ratio that is in the range of about 0.75 to 1.5 has been found useful.
It is clear that moldings with a non-level bottom can also be produced using a collecting belt with an irregular surface. In some cases, the irregularity may be desirable in order to prevent the polishing parts from getting stuck in the walls of the polishing drum by suction. Any desired texture can be formed on the base of the shaped pieces by providing the surface of the tape with pads, ribs, depressions or grooves. However, a surface that is patterned too deeply is not desirable, as this would cause problems to be removed from the tape. By the term mainly flat, as used herein, is meant a surface that has no depressions, more than one generally flat
Form the surface of the fittings.
Other than conical parts can be made using openings that are not circular, but e.g. Rectangular, triangular, elliptical, serrated, or openings with a different cross-section to achieve a variety of desired shapes. One found z. For example, that the use of an opening which was triangular in itself but has jagged edges produces fittings of the general type as seen in FIG.
These had good properties for finishing interior surfaces, e.g. B. holes and channels. Other non-conical shaped pieces can be obtained by inclining the surface of the belt so that shapes as illustrated in FIG. 4 are obtained in which the surface is slightly more rounded.
The following examples, in which all proportions, unless otherwise stated, denote parts by weight, serve to illustrate but not to limit the invention.
example 1
A paste-like mixture is formed by mixing 100 parts of a resin system, which consists of 36% styrene monomers and 64% unsaturated O-phthalic acid polyester, with 6 parts by weight of 50% benzoyl peroxide paste as a catalyst and adding 150 parts of 200 mesh silicon dioxide.
Several portions of this mixture were mixed with varying proportions of finely divided fumed silica (commercially available under the name Cab 0-Sil), whereby compositions with different viscosities were obtained. These masses were slowly pressed through tubes with an inner diameter of 0.64 cm, 1.3 cm and 1.9 cm and dropped onto the horizontal surface of an endless belt from a height of 5, 20 or 41 cm. The results and the dimensions of the mainly conical pieces are summarized in Table I. The viscosities given are with a Brockfield RVF viscometer, spindle no. 7, at 2 revolutions / min. measured at 22-230 C.
Table I.
Parts of tube plates
Viscosity drop dimension - cm. Ratio of height of finely divided SiO2 inner diameter to weight shape (poise) Ht. Cm. Diameter height to diameter per 100 parts of resin cm g
0.9 2000 0.64 0.35 5 0.97 0.51 0.53 button-shaped
0.37 20 0.99 0.51 0.51 button-shaped
0.38 41 1.07 0.38 0.36 button-shaped
0.9 2000 1.3 1.47 5 1.6 0.66 0.41 button-shaped (Top Strings Over)
1.44 20 1.7 0.71 0.42 button-shaped
1.30 41 1.65 0.58 0.35 button-shaped
0.9 2000 1.9 3.83 5 2.54 0.66 0.26 button-shaped (Top Strings Over)
3.46 20 2.7 0.79 0.29 button-shaped
3.32 41 2.54 0.63 0.25 button-shaped
2.9 4500 0.64 0.96 5 0.86 (0.56 X 3.45) - tear drops (Fell Over)
0.90 20 1.2 1.0 0.85 conical
1.04 41 1.3 0.91 0.71 conical
2.9 4500 1.3 2.52 5 1.5 (1 X 2) - (Fell Over)
1.86 20 1.6 1.04 0.65 conical
1.88 41 1.8 0.94 0.53 button-shaped
2.9 4500 1.9 5.74 5 2.3 1.5 0.68 (Top
Strings)
5.98 20 2.54 1.45 0.57 button-shaped
6.23 41 2.86 1.25 0.43 button-shaped
3.8 8500 0.64 1.28 5 0.86 (0.58 X 3.3) - (Fell Over)
1.34 20 1.2 1.7 1.39 conical
1.33 41 1.35 1.4 1.04 conical
3.8 8500 1.3 4.47 5 1.52 (1.1 X 3.8) - (Fell Over)
3.81 20 1.95 1.85 0.95 conical
3.83 41 2.16 1.5 0.79 conical
3.8 8500 1.9 9.17 5 2.42 (1.73 X 3.8) - (Fell Over)
9.00 20 2.86 2.11 0.74 conical
8.77 41 3.0 1.65 0.55 button-shaped
Example 2
9.4 g diethylenetriamine
93.8 g silicon carbide, powdered
76.8 g of liquid epoxy resin (epichlorohydrin
Bisphenol A with an epoxy equivalent of about 190)
The ingredients listed above are intimately mixed with one another and pumped through a tube 1.27 cm inside diameter, which was mounted vertically 20 cm above a belt.
The falling drops formed conical shaped pieces and, after drying, were about 1.3 cm high with a diameter of 1.8 cm within 30 minutes at 660 C.
Example 3
25 g Tennessee Ball Clay = 5
50 g of 200 mesh flint
25 g feldspar, 200 mesh
75 ml of water
This intimate homogeneous mixture was drained from a tube with an internal diameter of 1.27 cm from a height of 5 cm. The shaped pieces were dried at 660 ° C. for 16 hours and fired into Seger cones 10 in an electric furnace. White, very smooth, conical pieces 1.1 cm high and 1.6 cm in diameter were obtained.
PATENT CLAIM 1
Process for the production of molded bodies which can be used as a polishing material in drum finishing, characterized in that a flowable mass which can be converted into a hard state and has a viscosity between 500 and 30,000 poise is produced with a rotating spindle viscometer at 2 revolutions / Min. measured that droplets of this mass are dripped onto a practically flat surface, the mass is allowed to harden, and that the hardened shaped bodies are removed from the surface.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that the mass contains ceramic which can be converted into the glass state, that the hardening is carried out by drying the ceramic mass and that the shaped pieces are further hardened by firing in an oven.
2. The method according to claim I or dependent claim 1, characterized in that the mass contains a curable organic resinous material, that the curing is done by passing the molded pieces through a chamber, the environment of which polymerizes the material accelerated.
3. The method according to claim I or dependent claim 1, characterized in that the mass contains abrasive particles.
4. The method according to dependent claim 2, characterized in that the mass contains abrasive particles.
5. The method according to claim I, characterized in that the flowable mass consists of about 30 to 75% inorganic abrasive particles and a curable flowable binding material and that this mass runs drop by drop from an opening, that these drops fall onto a mainly smooth conveyor belt and Form individual curable shaped pieces that the shaped pieces are guided on this belt through a hardening zone in which they harden, and that the shaped pieces are collected from this belt.
6. The method according to dependent claim 5, characterized in that the opening has a maximum size of about 0.25 cm to 3.8 cm.
7. The method according to dependent claim 5 or 6, characterized in that the abrasive particles are selected from the following group: aluminum oxide, zirconium oxide, silicon carbide, titanium carbide and silicon dioxide with an average particle size of about 1 to 500 microns.
PATENT CLAIM II
Shaped body produced by the method according to claim I, characterized in that it withstands deformation by pressures of at least 3.5 kg / cm9.