Schleifkörper
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schleifkörper, wie beschichtetes Schleifblattmaterial, Schleifschei- ben bzw. -ringe und dergleichen.
Bei einem Schmirgel-, Polier- oder Schleifvorgang besteht ein ständiges Problem in der Erzeugung von Wärme. Dieses Problem ist besonders akut, wenn das Werkstück, das bearbeitet werden soll, Metall ist, das sich verbiegen kann oder ein einheitliches Aussehen haben soll. Die Erzeugung von übermässiger Wärme verursacht ein Verbeulen, Verfärben und in manchen Fällen eine Herabsetzung der Härte des Werkstückes.
Seit vielen Jahren ist es üblich, ein Schleifmittel, z. B.
ein Schmieröl, der Oberfläche des Schleifkörpers zuzuführen, wodurch die Reibungswärme vermindert und die Schleiffähigkeit erhöht werden soll. Obwohl diese Arbeitsweise in einigen Fällen befriedigend ist, ist sie unbequem, verursacht Schmutz, erfordert eine zusätzliche Einrichtung und kann eine Feuergefahr darstellen.
Aus der Fachliteratur sind viele Versuche bekannt, Schleifhilfsmittel in ein Schleifmaterial einzuarbeiten.
Zum Beispiel wird in der USA-Patentschrift Nummer 2327 846 eine Schleifscheibe vorgeschlagen, die Füllmittel aus chloriertem Kohlenwasserstoff enthält. Das Füllmittel soll sich dabei während des Schleifvorgan- ges unter Bildung saurer, mit Metall reaktionsfähiger Substanzen zersetzen. Ausserdem war es schon fast vor einem halben Jahrhundert bekannt (vgl. USA-Patentschrift Nr. 1 325 503), eine poröse Schleifscheibe mit geschmolzenem Paraffin, Talg, Öl, Wachs oder Fett zu imprägnieren. Chlorierte Naphthaline sind gleichfalls angewandt worden (vgl. USA-Patentschrift Nr. 1900430). Obwohl jede dieser Techniken in einigen Fällen brauchbar ist, können stark saure oder ätzende Schleifhilfsmittel auch die Vorrichtung, auf der sie verwandt werden, angreifen.
Bei Schleifvorgängen wird eine Schleifscheibe häufig zu heiss, so dass ein grosser Teil des Paraffins, Wachses oder eines ähnlichen Füllmittels schmilzt und fortgeschleudert wird, bevor die Scheibe verbraucht ist. In der USA-Patentschrift Nr. 2734812 wird vorgeschlagen, Teilchen aus geblähtem Perlit mit Schmieröl zu tränken und in ein Phenolharzbindemittel einzubringen. Das Schmierneigt nicht nur dazu, die Haftfähigkeit des Harzes für die Schleifkörner zu vermindern, sondern kann ausserdem während der Lagerung vorzeitig aus der Scheibe heraussickern.
Der erfindungsgemässe Schleifkörper, welcher Schleifkörner und ein gehärtetes Bindemittel für die Schleifkörner sowie gegebenenfalls feinteiligen Graphit enthält, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel eine Vielzahl von Hohlkapseln aufweist, die mit einem Schleifschmermittel gefüllt sind und die Eigenschaften haben, beim Schleifen zu zerbrechen und das Schleifschmiermittel freizugeben.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine einfache und bequeme Herstellung von Schleifkörpern, die Schmiermittel enthten und die bei Schleifvorgängen besonders brauchbar sind, bei denen die Wärmeerzeugung ein Problem darstellt. Schleifschmiermittel, die für das die Schleifkörner bindende Bindemittel nicht aufnahmefähig sind, können benutzt werden, und es kann weit mehr Schleifschmiermittel vorhanden sein, als es früher jemals möglich war. Produkte werden gewonnen, deren Leistungskennwerte innerhalb eines grossen Spielraumes liegen können. Die mittels der Erfindung erzielten Ergebnisse sind genau reproduzierbar.
Mit Harz gebundene Scheiben, die der vorliegenden Erfindung entsprechen, können so ausgebildet sein, dass sie während der gesamten Schleifnutzdauer kalt laufen, dabei jedoch die Fähigkeit behalten, bei hohen Geschwindig- keiten mit überragender Schleifleistung zu arbeiten, was diese Scheiben von Scheiben mit Glasbindung unterscheidet. Die Produkte nässen nicht während der Lagerung, und zwar auch nicht bei erhöhten Temperaturen.
In den erfindungsgemässen Schleifkörpern sind die Schleifschmiermittel in sehr kleinen Hülle von der Art der Hohlkügelchen verkapselt, die unter normalen Handhabungsbedingungen unversehrt bleiben, beim Schleifen aber zerbrechen. Es ist gefunden worden, dass unter einigen Bedingungen sogar nur 1 Vol.% des Schleifkörpers (einschliesslich der Schllteifkörner) die Schleifleistung in einem bemerkenswerten Masse verbessern, dass unter bestimmten anderen Handhabungsbedingungen aber bis zu 25 , vorteilhaft sind; allgemein ausgedrückt, erfordert das Schleifen von regelmässigen Werkstücken mehr Schmiermittel als das Schleifen von spitzen oder zackigen Werkstücken.
Die verwandten, Schmiermittel enthaltenden Kapsein können vollständig in dem Bindemittel einer Schleifscheibe oder wenigstens in der Schmirgellbeschichtung eines üblichen beschichteten Schleifmaterials verteilt sein. Ein Produkt, bei dem die Erfindung wirksam ausgeführt werden kann, ist der von Nestor in der USA Patentschrift Nr. 2 862 806 beschriebene Schleifring.
Die Vorrichtung nach Nestor ist ein kreisumfangsmä ssig einheitlicher und genau ausgeglichener geformter Schleifkörper, der einen permanent gehärteten harzartigen Ring aufweist. Der auf den Mittelpunkt bezogene äussere Teil des Ringes ist bis zu einer relativ beträchtlichen Tiefe mit Schleifkörnern gefüllt, während der auf den Mittelpunkt bezogene innere Teil des Ringes ohne Körner sein kann. Es ist vorteilhaft, die verkapselten Schleifhilfsmittel nur in dem Teil des Ringes zu verteilen, der tatsächlich die Schleifkörner enthält.
Die mit Schmiermittel gefüllten Kügelchen selbst können, wie noch ausgeführt wird, entweder aus organischen oder anorganischen Substanzen bestehen.
Äthylcellulose, Carboxymethylcelklulose, Methylmethacryiat, Styrol,
Divinylbenzol, Äthylacrylat,
Methylacrylat, Vinylacetat,
Gelatine-Gummiarabicum,
Stärke, Zucker, Kasein, Alginate, Pektin,
Irischer Knorpeltang,
Styrol-Divinylbenzol-Copolymerisate,
Glas. Keramiken und Metalle können unter geeigneten Bedingungen verwandt werden. Der Ausdruck Schmiermittel ist so zu verstehen, dass er irgendeine nichtschleifende Substanz erfasst, die entweder die zum Metallschleifen bzw. -schneiden erforderliche Kraft vermindert oder die Neigung von frisch freigelegten Metallflächen herabsetzt. sich an die Schleifkörper anzuschweissen, oder beides. Zu den Substanzen, die geeignete Schmiermittel beim Schleifen von Stahl sind, gehören Petroleum, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Eisenpyrite, Paraffin und zweiwertige Schwefelverbindungen.
Zum Schleifen oder Schmirgeln anderer Metalle, wie Zink oder Aluminium, können stark saure oder basische Stoffe (z. B. NaHSO4 oder NaOH) als Schmiermittel venvandt werden, eine Möglichkeit, die früher nicht bestanden hatte. Die Scheiben, die mit ätzend wirkenden Schleifhiifsmitteln dieser Art hergestellt worden sind, lassen sich vollständig sicher handhaben, geben aber eingestellte Mengen des Schleifhilfsmittels an der Stelle der Werkstoffentfernung frei.
Die Schmiermittel können in die Hohlkügelchen mit Hilfe der verschiedenen bekannten Massnahmen eingeschlossen werden, wobei eine einfache Koazervation, wie sie in der USA-Patentschrift Nr. 2 800 458 beschrieben ist, geeignet ist. Bei diesem Verfahren wird ein hydrophiles Kolloid, wie Gelatine, in Wasser di spergiert, Schmieröl wird hinzugefügt, und die Mischung wird geschüttelt, so dass sich eine Öl-in-Was- ser-Emulsion bildet. Ein Salz, das die Koazervation fördert, wird dann hinzugefügt, um die Löslichkeit des Kolloid zu vermindern und um zu bewirken, dass sich eine Flüssigkeitshülle um die Öltröpfchen bildet. Die Temperatur wird dann gesenkt, damit sich das Kolloid verfestigt, und die entstandenen Kapseln werden gewaschen und abgefiltert.
Durch Verändern der relativen Mengen des Kolloids und des Öls und der Grösse der Öltröpfchen kann man Kapseln mit einer vorbestimmten Wandstärke erzeugen. Im allgemeinen gilt, dass je dünner die Wand ist undloder je grösser die Kapseln sind, desto leichter die Kapseln unter den Schleifbedingungen zerbrochen werden. Kapseln mit einem Durchmesser, der viel kleiner als 5 Mikron ist, können sich nur schwer zerbrechen lassen und unzureichende Mengen Schmiermittel enthalten, so dass sie wirtschaftlich nicht vorteilhaft sind. Anderseits können Kapseln mit einem Durchmesser über 500 Mikron nur schwer gehandhabt werden, weil sie häufig vorzeitig zerbrechen.
Auch durch andere Verfahrensweisen können die Schmiermittel in die Kapseln eingeschlossen werden.
Zum Beispiel kann ein Monomeres mit niedrigem Molekulargewicht in Öl gelöst werden, das dann in Wasser dispergiert wird, wie es in dem vorstehenden Absatz beschrieben ist. Ein Katalysator wird dann zu dem Wasser hinzugefügt, und die Hüllen werden durch Grenzflächenpolymerisation des Monomeren um das Öl herum gebildet.
Feste Schmiermittel können ebenfalls mechanisch verkapselt werden. Zum Beispiel können kalte Schmiermittelteilchen erwärmten Dämpfen des Verkapselungsmaterials in einem evakuierten System ausgesetzt werden, wobei der Dampf sich um die Teilchen herum kondensiert. Die Teilchen können auch in einem filmbildenden Material durch gleichzeitiges Durchführen dieses Materials und der Teilchen durch Düsen in ein filmhärtendes Bad verkapselt werden.
Die Erfindung wird in den dazugehörigen Zeichnungen ausführlicher erläutert, in denen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer die Erfingung erläuternden Schleifscheibe ist,
Fig. 2 eine stark vergrösserte Querschnittsansicht der Scheibe nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie 2 bis 2 ist,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines beschichteten Folienmaterials ist, das die Erfindung erläutert, und
Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Kügelchens des Typs ist, der erfindungsgemäss angewandt wird.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, bindet verfestigtes Harzmaterial 11 die Schleifkörner 12 fest in einer Stellhng in dem auf den Mittelpunkt bezogenen äusseren Teil der Scheibe bzw. des Ringes. In dem Harzmaterial 11 sind Kügelchen 14 in grosser Anzahl, und wahlweise Fülistoffteötichen 13, die zum Beispiel aus Graphit, Calciumcarbonat oder einem ähnlichen Material bestehen können, enthalten.
In Fig. 3 ist elin nachgiebiges Grundmaterial 31 mit einem Gefügebindemittel 32 ausgestattet, in dem die Schleifkörner 33 eingebettet sind. Über dem Ge fügehindemittel 32 und den Schleilkörnern 33 befindet sich das Appreturbindemittel 34, in dem die Schmiermittel enthaltenden Kügelchen 14 verteilt sind. Obwohl es möglich ist, diese Kügelchen vollständig in dem Gefügehindemittel und dem Apnreturbindemfttel zu verteilen, ist gefunden worden, dass dieses nicht erforderlich ist, und ferner, dass eine solche Ausbildungsform die Gefügeschicht unnötigerweise schwächen kann.
In Fig. 4 weisen die Kügelchen 14 eine zerbrechliche Hülle 15 und einen Kern 16 auf, wobei der letztere aus dem Schleifhilfsmittel besteht.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele, die keine Begrenzung der Erfindung darstellen, noch weiter erläutert. In den Beispielen sind alle Teile Gewichtsteile, falls es nicht anders angegeben ist.
Beispiel 1 Herstellung der mit Schmieröl gefüllten Kügelchen
Ein Vorkondensat wird durch Vermischen von 6 Molen eines 37 % igen Formaldehyds in Wasser und 4 Molen Harnstoff, Zugabe von Triäthanolamin, um das System alkalisch zu machen, und einstündiges Erwärmen bei 70 bis 800 C hergestellt. Dieses System wird dann mit Wasser verdünnt, und es wird Säure hinzugefügt, um das pH auf etwa 2 bis 4 zu senken.
Das System wird fortl,aufend geschüttelt, und aufgefrischtes Motoröl (SAE Nr. 10) wird langsam hinzugegeben; das Schütteln wird etwa 4 Stunden lang bei 40 bis 450 C fortgeführt. In diesem sauren Bereich kondensiert das Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensat zu mikroskopischen Kapselhüllenwänden, wobei diese die Tröpfchen des mit Wasser nicht mischbaren Öls einschliessen. Die Grösse der Kügelchen liegt in dem Bereich von 50 bis 100 Mikron, kann aber entweder durch Vermindern der Schüttelgeschwindigkeit verkleinert oder durch Erhöhen der Schüttelgeschwindigkeit vergrössert werden.
Herstellung der Schleifscheibe bzw. des Schleifringes
Die folgenden Stoffe werden direkt in eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von etwa 20 cm und einer Breite von etwa 1,3 cm eingebracht: Aluminiumoxyd mit einer Korngrösse von etwa 250 Mikron (Feinheitsgrad 61)) 278,4 Teile Graphit, durchschnittliche Teilchengrösse 20,8 Teile Harnstoff-Formaldehyd-Kügelchen von 50 bis 100 Mikron, enthaltend aufgefrischtes Ö1 SAE Nr. 10, die nach obiger Beschreibung hergestellt wurden 10,8 Teile
Die Form wurde zur Verteilung der festen Stoffe mit 500 Umdrehungen je Minute um ihre Achse gedreht, wonach die folgenden Bestandteile zu der sich drehenden Form gegeben wurden:
: DEN 438 -Harz 86 Teile Methylendianilin 24 Teile
Die Umdrehungsgeschwindigkeit wurde dann auf 3000 Umdrehungen je Minute erhöht, und ein Ofen mit einer Temperatur von etwa 150 C wurde über der sich drehenden Form 45 Minuten lang angeordnet.
Die Scheibe wurde dann aus der Form entfernt und 4 Stunden lang bei etwa 2000 C nachgehärtet. Die Randdicke der fertiggestellten Scheibe betrug etwa 3,2 cm.
Die in diesem Beispiel verwandten Kügelchen be standen aus 70 Gew.% Öl und 30 Gew.% Hülle, wobei die gesamte Hüllendicke in der Grössenordnung von 1 Mikron lag. DEN 438 ist ein polyfunktionelles Epoxy-Novolakharz, das von der Dow Chemical Company erhältlich ist und ein Molekulargewicht von 600 und ein Epoxydäquivalentgewicht von 176 aufweist und die folgende schematische Formel besitzt:
EMI3.1
Die Scheibe dieses Beispiels wurde benutzt, um eine ebene Werkzeugstahlplatte mit einer Rockwell C Härte von 55 bis 60 zu schleifen, indem die Platte in Quervorschubabschnitten von 6,35 mm mit einem Vertikalvorschub von 0,025 mm durchquert wurde.
Nach 30 Durchgängen hatte die Scheibe 198 g Stahl abgeschliffen, während eine handelsübliche mit Glas versehene Scheibe nur 186 g Stahl in der gleichen Zeitdauer abgeschliffen hatte. Bei Benutzung einer der beiden Platten war kein Brennen oder Verfärben der Stahlplatte festzustellen. Übliche mit Harz gebundene Schlleifscheiben waren im allgemeinen für diesen Arbeitsvorgang wegen der örtlichen Überhitzung des Werkstückes ungeeignet. Bezogen auf das Gesamtvolumein, enthielt die Scheibe dieses Beispiels etwa 11,7% verkapseltes Schleifhilfsmittel, d. h. etwa 9 % Öl.
Beispiel 2
Eine zylindrische Form von etwa 36 x 2,5 cm wurde mit 850 g des Epoxyharzes Epon 828 , das mit 18 % N-Aminoäthylpiperazin (NAEP) katalysiert worden war, beschickt. Die Umdrehungsgeschwindigkeit wurde auf 1000 Umdrehungen je Minute erhöht, und die folgenden Substanzen wurden hinzugefügt: Aluminiumoxydteilchen (Feinheitsgrad 6003 731 Teile Graphit, durchschnittliche Teilchengrösse 222 Teile Harnstoff-Formaldehyd-Kügelchen von 50 bis 100 Mikron des in Beispiel 1 beschriebenen Typs 222 Teile
Die Umdrehungsgeschwindigkeit wurde auf 1500 Umdrehungen je Minute erhöht, ein Ofen wurde über der Form angeordnet, und das Harz wurde 45 Minuten lang bei etwa 900 C vorgehärtet. Die Scheibe wurde dann aus der Form entfernt und 2 Stunden lang bei etwa 1200 C gehärtet; die Randdicke betrug etwa
5,1 cm.
Epon 828 , das von Shell Chemical Company erhältlich ist, besteht im wesentlichen aus dem Diglycidyläther vom Bisphenol A und weist eine Viskosi tät von 100 bis 160 cP bei Raumtemperatur und ein Molekulargewicht von 185 bis 192 je Epoxyäquivalent auf.
Bezogen auf das Gesamtvolumen, enthielt die Scheibe dieses Beispiels 14,0S Aluminiumoxydkörner, 7,7 % Graphit, 18,8,0 verkapseltes Öl und 59,5 % Harzbindemittel. Diese Scheibe war zum Polieren geeignet, wobei sie einheitlich und weich mit einer geringeren Neigung zum Brennen als eine gleiche Scheibe, die jedoch kein verkapseltes Ö1 enthielt, schliff.
Beispiel 3
Eine Druckform von etwa 20,3 x 2,5 cm mit einem inneren Zylinderdurchmesser von etwa 3,8 cm wurde mit den folgenden Bestandteilen beschickt: Aluminiumoxyd mit einer Korngrösse von etwa 250 Mikron (Feinheitsgrad 60) 523 verkapseltes Öl wie in Beispiel 1 39,7 Graphit, durchschnittliche Teilchengrösse 20,7 Varcum 1364 -Phenolharz 118,0
Die Form wurde einem Druck von etwa 840 kg/ cmC bei einer Temperatur von etwa 1500 C 30 Minuten lang unterworfen, und anschliessend wurde der geformte Ring entfernt und weitere 2 Stunden lang bei etwa 1750 C gehärtet.
Varcum 1364 ist ein gepulvertes Zweistufen Phenolharz mit einem Hexamethylentetramingehalt von 8,8 bis 9,3 %, einem Erweichungspunkt von 80 bis 900 C und einer Piattenhärtung bei 1500 C von 80 bis
100 Sekunden.
Die Scheibe dieses Beispiels, die 11,0 Vol.% verkapseltes Schleifmittel enthielt, war besonders für ein Glanzschleifen (light grindmg), bei dem ein Brand gewöhnlich ein ernsters Problem darstellt, geeignet.
Beispiel 4
Die folgenden Bestandteile wurden miteinander gemischt und mittels einer Zentrifuge zu einer Scheibe, entsprechend Beispiel 1, verformt: DEN 438 und Methylendianilin im Verhältnis 78 22 21,4 ölhaltige Kapseln wie in Beispiel 1 2,9 Aluminiumoxydteilchen mit einer Korngrösse von etwa 740 Mikron (Feinheitsgrad 24) 75,7
Die fertiggestellte Scheibe mit einer Randdicke von etwa 3,18 cm wurde durch Ausputzen von Weichstahl geprüft. Sowohl die Schleifgeschwindigkeit als auch das Vermögen, einem Brennen zu widerstehen, waren bedeutend besser als bei einer Kontrollscheibe, die kein verkapseltes Öl enthielt. Die Scheibe dieses Beispiels enthielt 45,5 Vol Harz, 7,7 Vol.% verkapseltes Öl und 46,8 Vol.% Schleifkörner.
Beispiel 5
Zwei Scheiben, A und B, wurden entsprechend der Zusammensetzung und dem Verfahren des Beispiels 1 hergestellt, wobei der einzige Unterschied darin bestand, dass die Kapseln in der Scheibe A mit 11,7 Vol.% Harnstoff-Formaldehyd-Kügelchen von 20 bis 60 Mikron, enthaltend Excelene NF , und die Kapseln in der Scheibe B mit 12,8 Vol.% Harnstoff-Formaldehyd Kapseln von 30 bis 80 Mikron, ebenfalls enthaltend Excelene NF , ersetzt wurden.
( Excelene NF ist ein chloriertes Mineralöl, das besonders als Hochdruckschmiermittel empfohlen wird.) Die Scheibe A hatte, wenn sie dem im Beispiel 1 beschriebenen Test unterworfen wurde, eine Schleifgeschwindigkeit von 10510 im Vergleich zu einer üblichen gläsernen Scheibe, während Scheibe B eine Schleifgeschwindigkeit von 11710 aufwies. Es ist anzunehmen, dass die überlegene Leistungsfähigkeit von Scheibe B auf die relativ grössere Menge und Verfügbarkeit des ÖIs, das in jeder Kapsel enthalten ist, zurückzuführen ist.
Beispiel 6
Es wurde eine Scheibe gleich der des Beispiels 1 hergestellt, mit dem einzigen Unterschied jedoch, dass die Harnstoff-Formaldehyd-Kapseln einen mittleren Durchmesser von 75 bis 200 Mikron aufwiesen. Die Schleifgeschwindigkeit dieser Scheibe betrug, wenn sie dem im Beispiel 1 beschriebenen Test unterworfen wurde, etwa 103S; es ist anzunehmen, dass die Geschwindigkeit durch die vergleichsweise Zerbrechlichkeit der grösseren Kapseln und deren Neigung, vorzeitig während der Ausbildung der Scheibe zu zerbrechen, vermindert wurde. Solche Vorkommnisse können durch Erhöhen entweder der Dicke oder der Zähigkeit der Kapselhülle auf ein Kleinstmass zurückgeführt werden.
Beispiel 7
Eine übliche Schleifscheibe mit Glasbindung (Krongrösse etwa 340 Mikron - Feinheitsgrad 46) wurde gewogen und in einem Büchner-Trichter angeordnet.
Dann wurde ein Vakuum von etwa 20 mm Hg angelegt. Eine Aufschlämmung von 205S verkapseltem Öl (wie in Beispiel 1 beschrieben) und 80 % Wasser wurde in drei gesonderten Anwendungen über die Scheibe ge gossen. Die Scheibe wurde dann aus dem Trichter entfernt, 12 Stunden lang bei etwa 650 C getrocknet und erneut gewogen, wobei eine Zunahme von 1 S festgestellt wurde. Beim Brechen der Scheibe und Betrachten unter dem Mikroskop wurde festgestellt, dass die ölhaltigen Kügelchen vollständig gleichmässig verteilt waren. Mit kleineren Kapseln und/oder grösserem Vakuum kann die Ölkonzentration in der Scheibe erhöht werden.
Beispiel 8
Ein geschichteter Schleifkörper mit einem Grundgewebe aus geköpertem Baumwollstoff, der mit Stärke und Leim als Füllmittel versehen war, wurde mit einem Leim-Gefügebindemittel in üblicher Weise überzogen, und eine Standardmenge von Aluminiumoxydteilchen mit einer Korngrösse von etwa 100 Mikron (Feinheitsgrad 150) wurde aufgebracht. Das Produkt wurde dann mit Griess aus einem basenkatalysierten Phenol-Form aldehydharz beschichtet. Dabei bestand die einzige Abweichung von der üblichen Praxis in dem Einschluss von 16 Gew.% (21 Vol.%) Harnstoff-Formaldehyd-Kügelchen von 50-100 Mikron, die ein geschütztes Schmier mittel (Myer's Miracle Oil) enthielten, und das resultierende aufgezogene Schleifmaterial wurde gehärtet.
Aus diesem Material wurde ein Band von etwa 10 x 214 cm geformt und in einem Aluminiumschleiftest geprüft. Nach 30 Minuten hatte das Band 261 g abgeschliffen, während ein übliches Band (d. h. ein gleiches Band, bei dem jedoch das verkapselte Öl fehlte) nur 205 g unter den gleichen Testbedingungen abschliff.
Die Neigung des Aluminiums, die Oberfläche des nach diesem Beispiel hergestellten Bandes zu beladen, war wesentlich geringer als bei der Kontrolle.
Beispiel 9
Eine Schleuderform von etwa 61 x 5,1 cm wurde mit den folgenden Substanzen beschickt: Aluminiumoxyd mit einer Korngrösse von etwa 1200 Mikron (Feinheitsgrad 16) 78 Teile DEN 438 und Methylendianilin im Verhältnis 78 : 22 19,8 Teile Harnstoff-Formaldehyd-Kapseln von 50 bis 100 Mikron, enthaltend SAE 20: > -Ö1 2,2 Teile
Die Scheibe wurde bei etwa 1500 C 45 Minuten lang vorgehärtet, während sich die Form mit 600 Umdrehungen je Minute drehte.
Dann wurde die Scheibe von der Form entfernt und weitere 5 Stunden bei etwa 1500 C gehärtet. Die fertiggestellte Scheibe mit einer Randdicke von etwa 15,2 cm enthielt 50,2 Vol.% Schleifkörner, 43,3 Vol.% Harz und 6,5 Vol.% verkapseltes Ö1.
Die Scheibe dieses Beispiels ergab bei einer Prüfung auf einem Stumpfschleifer (snag grinder), der mit etwa 2900 m je Minute angetrieben wurde, ein Verhältnis von entferntem Schmiedeeisen in g zu cm3. Der Scheibenverlust betrug etwa 35 g/cm3. Eine übliche Kunstharzscheibe (des empfohlenen und gewöhnlich bei diesem Arbeitsvorgang benutzten Typs) wies hingegen ein Verhältnis von weniger als etwa 28 g/cm3 auf.
Beispiel 10
Eine Form von etwa 30,4 x 2,5 cm wurde mit den folgenden Substanzen beschickt:
Gew.-% Vol.-% Siliciumcarbid mit einer Korngrösse von etwa 730 (Feinheitsgrad 24) 74,1 49,6 Epon 828 und NAEP im Verhältnis 82:18 21,1 41,3 KePO4 1,6 1,5 verkapseltes Aroclor 1248 3,2 7,6
Die Scheibe wurde durch 30minutiges Erwärmen auf etwa 1500 C, während sie mit 2200 Umdrehungen je Minute gedreht wurde, vorgehärtet, anschliessend von der Form entfernt und eine Stunde lang bei etwa 1500 C nachgehärtet. Die Randdicke betrug etwa 6,4 cm.
Aroclor 1248 ist ein polychloriertes Polyphenyl, eine gelbgefärbte, ölige wasserunlösliche Flüssigkeit mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,45 und einem Destillationsbereich von 330-3700C und wird häufig als Schneidöl benutzt. Das Öl ist von Monsanto Chemical Company erhältlich.
Beim Stumpfschleifen von Titan schliff die Scheibe dieses Beispiels 10,0 g Titan in einer Minute mit einem Scheibenverlust von 32 g ab. Keine übermässige Wärme wurde erzeugt. Im Gegensatz dazu schliff eine Scheibe, die mit handelsüblichem Harz gebunden war und die gewöhnlich für solche Arbeitsgänge empfohlen wird, nur 1 g Titan mit 1 g Scheibenverlust unter gleichen Bedingungen ab. Bei Benutzung dieser handelsüblichen Scheibe wurde das Werkstück rotglühend und wies Verbrennungen auf.
Beispiel 11 Herstellung von Paraffinperlen
Etwa 4 1 Leitungswasser wurden auf 650 C in einem 10-1-Becher aus korrosionsfestem Stahl erwärmt, und 2 g eines flüssigen Reinigungs- bzw. Netzmittels (Lever Brother DW-300) wurden hinzugefügt. Die Lösung wurde mit einem Propellermischer schnell gerührt, und 120 g des geschmolzenen Paraffins wurden langsam hinzugefügt. Die entstandene Dispersion wurde dann durch Zugabe von etwa 4 1 Eiswasser abgeschreckt, mehrere weitere Minuten gerührt, und das Wasser wurde durch Saugfilterungrentfernt.
Verkapselung von Paraffinperlen
Ein Becher aus korrosionsfestem Stahl wurde mit 440 g einer 37 % igen wässrigen Formaldehydlösung, 164 g Harnstoff und 3,2 ml einer 25 vol. % igen Lösung von Triäthanolamin in Wasser beschickt. Die Reaktionsmischung wurde 1 Stunde lang bei etwa 210 C schnell gerührt und dann mit 800 ml kaltem Lelitungs- wasser versetzt, wobei eine Stamm lösung von einem Harnstoff-Formaldehydpolymeren erhalten wurde.
Zu 350 g der Stammlösung des Harnstoff-Form aldehyd-Polymeren in einem Becher aus korrosionsfestem Stahl wurden 2 ml einer 25 : 75 Vol.-Mischung von konzentrierter HC1: H.,O unter schnellem Rühren zugefügt. Das Rühren wurde fortgesetzt, und 120 g Paraffinwachskügeichen wurden zugegeben, wonach weitere 2 ml HCl: H2O-Lösung zugefügt wurden. Die Temperatur wurde dabei ständig unter 300 C gehalten.
Nach 20minutigem Rühren wurden 100 ml Wasser hinzugefügt, und die Temperatur wurde 1 Stunde lang auf 300 C, 2 Stunden lang auf 350 C und 2 Stunden lang auf 400 C eingestellt. Die Mischung wurde dann durch Zugabe einer verdünnten Lösung von Natriumbicarbonat bis zum pH 7 neutralisiert, der Saugfilterung unterworfen, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Der mittlere Kapseldurchmesser betrug etwa 50 bis 100 Mikron.
Herstellung der Schleifscheibe
Es wurde eine Mischung aus 73,8 Gew.-Teiien Epon 828 > , 16,2 Gew.-Teilen NAEP und 10,01 Gew. Teilen verkapseltem Paraffin hergestellt, und 230 g der Mischung wurden in eine Form von etwa 20,3 x 2,5 cm gegeben, die mit 475 Umdrehungen je Minute geschleudert wurde. Zu der Form wurden dann 640 g Alu mmiumoxyd mit einer Korngrösse von etwa 340 Mikron (Feinheitsgrad 46) hinzugegeben, und die Umdrehungsgeschwindigkeit wurde auf 2000 Umdrehungen je Minute gesteigert. Nach 1 Stunde wurde die gehärtete Scheibe (die 50,8 Vol.% gehärtetes Harz, 6,7 Vol.% verkapseltes Paraffin und 42,5 Vol.% Schleifkörner enthielt) von der Form entfernt und 16 Stunden bei etwa 550 C nachgehärtet.
Diese Scheibe wurde durch Schleifen von Werkzeugstahl mit einer Rockwell C-Härte von 60 geprüft. Die Scheibe verursachte ein merklich geringeres Verbrennen des Werkstückes als eine identische Scheibe, die jedoch kein verkapseites Paraffin enthielt.
Obwohl die vorstehenden Beispiele nicht erschöpfend sind, sollen sie zur Erläuterung der Erfindung ausreichen. Es wurde kein Versuch unternommen, spezielle Beispiele für alle die Variationen zu geben, die sich als wirksam erwiesen haben. Zum Beispiel ist festgestellt worden, dass das einzelne Bindeharz nicht entscheidend ist, sofern es genügend Festigkeit aufweist und dementsprechend hinreichend leistungsfähig ist.
Wie gefunden wurde, sind als Bindemittel Substanzen, wie z.B. Polyurethane, mit Styrol vernetzte Polyester, Mischungen von Mono- und Difurylaceton und ähnliche Bindemittel geeignet. Gleichfalls ist kein erschöpfender Versuch unternommen worden, in dieser Beschreibung spezielle Beispiele anzugeben, die auf alle geeigneten Schleifhilfsmittel gerichtet wären. Viele Schleifhilfsmittel sind für sich gut bekannt, z. B. chloriertes Naphthalin, Mineralöl, Kerosen und schwefelhaltige Öle. Es ist ausserdem selbstverständlich, dass die angewandte Zusammensetzung der Art des Werkstückes, der Stärke der Schleifoperation und der gewünschten Schleifgeschwindigkeit usw. angepasst werden sollte.
Grinding wheel
The invention relates to an abrasive body, such as coated abrasive sheet material, grinding disks or rings and the like.
A constant problem with an emerying, polishing or grinding process is the generation of heat. This problem is particularly acute when the workpiece to be machined is metal that can bend or has a uniform appearance. The generation of excessive heat causes denting, discoloration and, in some cases, a reduction in the hardness of the workpiece.
For many years it has been customary to use an abrasive, e.g. B.
a lubricating oil to be supplied to the surface of the abrasive, whereby the frictional heat is reduced and the grinding ability is to be increased. While this mode of operation is satisfactory in some cases, it is inconvenient, messy, requires additional equipment, and can be a fire hazard.
Many attempts are known from the specialist literature to incorporate grinding aids into an abrasive material.
For example, U.S. Patent No. 2,327,846 suggests a grinding wheel containing a chlorinated hydrocarbon filler. The filler should decompose during the grinding process with the formation of acidic substances that are reactive with metal. In addition, it was already known almost half a century ago (see US Pat. No. 1,325,503) to impregnate a porous grinding wheel with molten paraffin, tallow, oil, wax or fat. Chlorinated naphthalenes have also been used (see U.S. Patent No. 1900430). While any of these techniques are useful in some instances, highly acidic or caustic grinding aids can also attack the jig on which they are used.
During grinding processes, a grinding wheel often becomes too hot, so that a large part of the paraffin, wax or a similar filler melts and is flung away before the wheel is used up. In US Pat. No. 2734812 it is proposed to impregnate particles of expanded perlite with lubricating oil and to incorporate them into a phenolic resin binder. The smear not only tends to reduce the adhesiveness of the resin to the abrasive grains, but can also seep out of the wheel prematurely during storage.
The abrasive article according to the invention, which contains abrasive grains and a hardened binder for the abrasive grains and optionally finely divided graphite, is characterized in that the binder has a large number of hollow capsules which are filled with an abrasive abrasive and have the properties of breaking during grinding and the abrasive lubricant to release.
The present invention enables the simple and convenient manufacture of abrasive articles which contain lubricants and which are particularly useful in grinding operations in which heat generation is a problem. Abrasive lubricants that are not receptive to the binder that binds the abrasive grains can be used, and there can be far more abrasive lubricants than was previously possible. Products are obtained whose performance parameters can be within a wide range. The results achieved by means of the invention are exactly reproducible.
Resin bonded wheels in accordance with the present invention can be designed to run cold throughout the life of the grinding while retaining the ability to operate at high speeds with superior grinding performance, which distinguishes these wheels from glass bonded wheels . The products do not wet during storage, not even at elevated temperatures.
In the abrasive articles according to the invention, the abrasive lubricants are encapsulated in very small shells of the type of hollow spheres which remain intact under normal handling conditions, but break during grinding. It has been found that under some conditions even as little as 1% by volume of the abrasive (including the abrasive grains) improves the grinding performance to a remarkable extent, but under certain other handling conditions up to 25% are advantageous; Generally speaking, grinding regular workpieces requires more lubricant than grinding sharp or jagged workpieces.
The related capsules containing lubricants may be dispersed entirely in the binder of an abrasive wheel or at least in the emery coating of a conventional coated abrasive material. One product in which the invention can be effectively practiced is the slip ring described by Nestor in U.S. Patent No. 2,862,806.
The Nestor device is a circumferentially uniform and precisely balanced shaped abrasive body which has a permanently hardened resinous ring. The center-related outer part of the ring is filled with abrasive grains to a relatively considerable depth, while the center-related inner part of the ring may be without grains. It is advantageous to distribute the encapsulated grinding aids only in the part of the ring which actually contains the abrasive grains.
The spheres filled with lubricant themselves can, as will be explained below, consist of either organic or inorganic substances.
Ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, methyl methacrylate, styrene,
Divinylbenzene, ethyl acrylate,
Methyl acrylate, vinyl acetate,
Gelatin gum arabic,
Starch, sugar, casein, alginates, pectin,
Irish cartilage wrack,
Styrene-divinylbenzene copolymers,
Glass. Ceramics and metals can be used under appropriate conditions. The term lubricant is to be understood to encompass any non-abrasive substance that either reduces the force required to grind or cut metal or reduces the inclination of freshly exposed metal surfaces. to weld to the grinding wheel, or both. Substances that are useful lubricants in steel grinding include petroleum, chlorinated hydrocarbons, iron pyrite, paraffin, and divalent sulfur compounds.
For grinding or sanding other metals such as zinc or aluminum, strongly acidic or basic substances (e.g. NaHSO4 or NaOH) can be used as lubricants, a possibility that was previously not available. The wheels, which have been produced with corrosive grinding aids of this type, can be handled completely safely, but release set amounts of the grinding aid at the point of material removal.
The lubricants can be incorporated into the hollow spheres by any of a number of known means, with simple coacervation as described in U.S. Patent No. 2,800,458 being suitable. In this process, a hydrophilic colloid such as gelatin is dispersed in water, lubricating oil is added, and the mixture is shaken to form an oil-in-water emulsion. A salt, which promotes coacervation, is then added to reduce the solubility of the colloid and to cause a liquid shell to form around the oil droplets. The temperature is then lowered to allow the colloid to solidify, and the resulting capsules are washed and filtered off.
By changing the relative amounts of the colloid and the oil and the size of the oil droplets, one can produce capsules with a predetermined wall thickness. In general, the thinner the wall and / or the larger the capsules, the easier it is for the capsules to break under the grinding conditions. Capsules much smaller than 5 microns in diameter are difficult to break and contain inadequate amounts of lubricant to render them economically ineffective. On the other hand, capsules larger than 500 microns in diameter are difficult to handle because they often break prematurely.
The lubricants can also be enclosed in the capsules by other methods.
For example, a low molecular weight monomer can be dissolved in oil which is then dispersed in water as described in the previous paragraph. A catalyst is then added to the water and the shells are formed by interfacial polymerization of the monomer around the oil.
Solid lubricants can also be mechanically encapsulated. For example, cold lubricant particles can be exposed to heated vapors of the encapsulating material in an evacuated system, with the vapor condensing around the particles. The particles can also be encapsulated in a film-forming material by simultaneously passing that material and the particles through nozzles into a film-hardening bath.
The invention is explained in more detail in the accompanying drawings, in which
Fig. 1 is a perspective view of a grinding wheel explanatory of the invention;
Fig. 2 is a greatly enlarged cross-sectional view of the disk of Fig. 1 along section line 2 to 2,
Figure 3 is a cross-sectional view of a coated sheet material illustrating the invention and
Figure 4 is a cross-sectional view of a bead of the type used in accordance with the invention.
As shown in FIGS. 1 and 2, solidified resin material 11 firmly binds the abrasive grains 12 in a position in the center-related outer portion of the disc or ring. In the resin material 11, beads 14 are contained in large numbers, and optionally filler material 13, which can consist of graphite, calcium carbonate or a similar material, for example.
In FIG. 3, a flexible base material 31 is provided with a structural binder 32 in which the abrasive grains 33 are embedded. The finishing binder 34, in which the lubricant-containing globules 14 are distributed, is located above the structural inhibitor 32 and the abrasive grains 33. Although it is possible to completely distribute these beads in the structural binder and the apnreturb binder, it has been found that this is not necessary and further that such a configuration can unnecessarily weaken the structural layer.
In Fig. 4, the beads 14 have a frangible shell 15 and a core 16, the latter consisting of the grinding aid.
The invention is further illustrated by the following examples, which are not intended to limit the invention. In the examples, all parts are parts by weight unless otherwise specified.
Example 1 Preparation of the Lube Oil Filled Beads
A precondensate is prepared by mixing 6 moles of 37% formaldehyde in water and 4 moles of urea, adding triethanolamine to make the system alkaline, and heating at 70 to 800 C for one hour. This system is then diluted with water and acid is added to lower the pH to about 2-4.
The system is shaken continuously and refreshed engine oil (SAE # 10) is slowly added; shaking is continued at 40 to 450 ° C. for about 4 hours. In this acidic range, the urea-formaldehyde precondensate condenses to form microscopic capsule shell walls, which enclose the droplets of the water-immiscible oil. The size of the beads is in the range of 50 to 100 microns, but can either be decreased by reducing the shaking speed or increased by increasing the shaking speed.
Manufacture of the grinding wheel or the slip ring
The following substances are placed directly in a cylindrical mold with a diameter of about 20 cm and a width of about 1.3 cm: aluminum oxide with a grain size of about 250 microns (degree of fineness 61)) 278.4 parts graphite, average particle size 20, 8 parts urea formaldehyde beads 50-100 microns containing replenished oil SAE # 10, prepared as described above 10.8 parts
The mold was rotated around its axis at 500 revolutions per minute to distribute the solids, after which the following ingredients were added to the rotating mold:
: DEN 438 resin 86 parts methylenedianiline 24 parts
The speed of rotation was then increased to 3000 revolutions per minute and an oven at a temperature of about 150 ° C. was placed over the rotating mold for 45 minutes.
The disk was then removed from the mold and post cured at about 2000 ° C. for 4 hours. The edge thickness of the finished disc was about 3.2 cm.
The spheres used in this example consisted of 70% by weight oil and 30% by weight shell, the total shell thickness being of the order of magnitude of 1 micron. DEN 438 is a polyfunctional epoxy novolak resin available from Dow Chemical Company that has a molecular weight of 600 and an epoxy equivalent weight of 176 and has the following schematic formula:
EMI3.1
The wheel of this example was used to grind a flat tool steel plate with a Rockwell C hardness of 55 to 60 by traversing the plate in cross-feed sections of 6.35 mm with a vertical feed of 0.025 mm.
After 30 passes, the disc had abraded 198 g of steel, while a commercial glass-coated disc had abraded only 186 g of steel in the same period of time. When either plate was used, no burning or discoloration of the steel plate was observed. Conventional resin-bonded grinding wheels were generally unsuitable for this operation because of the local overheating of the workpiece. Based on total volume, the wheel of this example contained approximately 11.7% encapsulated grinding aid; H. about 9% oil.
Example 2
A cylindrical mold about 36 x 2.5 cm was charged with 850 g of the epoxy resin Epon 828, which had been catalyzed with 18% N-aminoethylpiperazine (NAEP). The speed of rotation was increased to 1000 revolutions per minute, and the following substances were added: Alumina particles (degree of fineness 6003 731 parts graphite, average particle size 222 parts urea-formaldehyde beads of 50 to 100 microns of the type described in Example 1 222 parts
The speed was increased to 1500 revolutions per minute, an oven was placed over the mold, and the resin was precured for 45 minutes at about 900 ° C. The disk was then removed from the mold and cured at about 1200 C for 2 hours; the edge thickness was about
5.1 cm.
Epon 828, which is available from Shell Chemical Company, consists essentially of the diglycidyl ether of bisphenol A and has a viscosity of 100 to 160 cP at room temperature and a molecular weight of 185 to 192 per epoxy equivalent.
Based on total volume, the disk of this example contained 14.0% alumina grains, 7.7% graphite, 18.8.0% encapsulated oil, and 59.5% resin binder. This disc was suitable for polishing, where it grinded uniformly and smoothly with less tendency to burn than a similar disc but which did not contain encapsulated oil.
Example 3
A printing form of about 20.3 x 2.5 cm with an inner cylinder diameter of about 3.8 cm was charged with the following components: aluminum oxide with a grain size of about 250 microns (degree of fineness 60) 523 encapsulated oil as in Example 1 39, 7 graphite, average particle size 20.7 Varcum 1364 phenolic resin 118.0
The mold was subjected to a pressure of about 840 kg / cmC at a temperature of about 1500 ° C for 30 minutes, and then the molded ring was removed and cured at about 1750 ° C for an additional 2 hours.
Varcum 1364 is a powdered two-stage phenolic resin with a hexamethylene tetramine content of 8.8 to 9.3%, a softening point of 80 to 900 C and a sheet hardening of 80 to 1500 C
100 seconds.
The wheel of this example, which contained 11.0% by volume of encapsulated abrasive, was particularly suitable for light grinding, where fire is usually a serious problem.
Example 4
The following ingredients were mixed with one another and shaped using a centrifuge to form a disc, as in Example 1: DEN 438 and methylenedianiline in a ratio of 78 22 21.4 oily capsules as in Example 1 2.9 aluminum oxide particles with a grain size of about 740 microns (degree of fineness 24) 75.7
The finished disc with an edge thickness of about 3.18 cm was tested by cleaning out mild steel. Both the grinding speed and the ability to withstand burning were significantly better than a control wheel that did not contain encapsulated oil. The wheel of this example contained 45.5 volume percent resin, 7.7 volume percent encapsulated oil, and 46.8 volume percent abrasive grain.
Example 5
Two discs, A and B, were made according to the composition and procedure of Example 1, the only difference being that the capsules in disc A were made with 11.7% by volume urea-formaldehyde beads of 20 to 60 microns containing Excelene NF, and the capsules in disc B have been replaced with 12.8% by volume urea-formaldehyde capsules of 30 to 80 microns, also containing Excelene NF.
(Excelene NF is a chlorinated mineral oil that is particularly recommended as a high pressure lubricant.) Wheel A, when subjected to the test described in Example 1, had a grinding speed of 10510 compared to a conventional glass wheel, while wheel B had a grinding speed of 11710 had. It is believed that the superior performance of Disk B is due to the relatively greater amount and availability of oil contained in each capsule.
Example 6
A disk was produced similar to that of Example 1, with the only difference that the urea-formaldehyde capsules had an average diameter of 75 to 200 microns. The grinding speed of this wheel when subjected to the test described in Example 1 was about 103S; It can be assumed that the speed was reduced by the comparatively fragile nature of the larger capsules and their tendency to break prematurely during the formation of the disk. Such occurrences can be minimized by increasing either the thickness or the toughness of the capsule shell.
Example 7
A conventional glass bonded grinding wheel (crown size about 340 microns - 46 fineness) was weighed and placed in a Buchner funnel.
A vacuum of approximately 20 mm Hg was then applied. A slurry of 205S encapsulated oil (as described in Example 1) and 80% water was poured over the disc in three separate applications. The disk was then removed from the funnel, dried at about 650 ° C for 12 hours, and reweighed, an increase of 1½ was found. When the disk was broken and viewed under the microscope, it was found that the oily spheres were completely evenly distributed. The oil concentration in the disc can be increased with smaller capsules and / or a larger vacuum.
Example 8
A layered abrasive body with a twilled cotton backing filled with starch and glue was coated with a glue binder in the usual manner and a standard amount of about 100 micron (150 micron) grain size aluminum oxide particles was applied. The product was then coated with grits made from a base-catalyzed phenol-formaldehyde resin. The only departure from normal practice was the inclusion of 16% by weight (21% by volume) urea-formaldehyde beads 50-100 microns containing a proprietary lubricant (Myer's Miracle Oil) and the resulting peeled off Abrasive material has hardened.
A tape about 10 x 214 cm was formed from this material and tested in an aluminum grinding test. After 30 minutes, the tape had abraded 261 grams while a conventional tape (i.e., the same tape but lacking the encapsulated oil) only abraded 205 grams under the same test conditions.
The tendency of the aluminum to load the surface of the strip produced according to this example was significantly less than that of the control.
Example 9
A centrifugal mold measuring about 61 x 5.1 cm was charged with the following substances: aluminum oxide with a grain size of about 1200 microns (degree of fineness 16) 78 parts DEN 438 and methylenedianiline in the ratio 78:22 19.8 parts urea-formaldehyde capsules of 50 to 100 microns containing SAE 20:> -Ö1 2.2 parts
The disk was pre-cured at about 1500 C for 45 minutes while the mold was rotating at 600 revolutions per minute.
The disk was then removed from the mold and cured at about 1500 ° C. for an additional 5 hours. The finished wheel with an edge thickness of about 15.2 cm contained 50.2% by volume of abrasive grain, 43.3% by volume of resin and 6.5% by volume of encapsulated oil.
When tested on a snag grinder, which was driven at about 2900 m per minute, the disc of this example showed a ratio of wrought iron removed in g to cm3. The disc loss was about 35 g / cm3. On the other hand, a typical synthetic resin disc (of the recommended type commonly used in this operation) had a ratio of less than about 28 g / cm3.
Example 10
The following substances were loaded into a mold measuring approximately 30.4 x 2.5 cm:
Weight% volume% silicon carbide with a grain size of about 730 (degree of fineness 24) 74.1 49.6 Epon 828 and NAEP in the ratio 82:18 21.1 41.3 KePO4 1.6 1.5 encapsulated Aroclor 1248 3.2 7.6
The disk was pre-cured by heating it for 30 minutes to about 1500 C while it was being rotated at 2200 revolutions per minute, then removed from the mold and post-cured at about 1500 C for one hour. The edge thickness was about 6.4 cm.
Aroclor 1248 is a polychlorinated polyphenyl, a yellow colored, oily, water-insoluble liquid with a specific gravity of about 1.45 and a distillation range of 330-3700C and is often used as a cutting oil. The oil is available from Monsanto Chemical Company.
When butt grinding titanium, the disk of this example abraded 10.0 grams of titanium in one minute with a disk loss of 32 grams. No excessive heat was generated. In contrast, a disc bonded with commercially available resin, which is usually recommended for such operations, only grinded 1 g of titanium with 1 g of disc loss under the same conditions. When using this commercially available disc, the workpiece became red hot and showed burns.
Example 11 Preparation of Paraffin Beads
About 4 liters of tap water was heated to 650 ° C. in a 10 l stainless steel beaker, and 2 g of a liquid cleaning agent or wetting agent (Lever Brother DW-300) was added. The solution was stirred rapidly with a propeller mixer and 120 grams of the molten paraffin was slowly added. The resulting dispersion was then quenched by adding about 4 liters of ice water, stirred for several more minutes, and the water was removed by suction filtering.
Encapsulation of paraffin beads
A stainless steel beaker was filled with 440 g of a 37% strength aqueous formaldehyde solution, 164 g of urea and 3.2 ml of a 25 vol. % solution of triethanolamine in water charged. The reaction mixture was stirred rapidly for 1 hour at about 210 ° C. and then 800 ml of cold tap water were added, a stock solution of a urea-formaldehyde polymer being obtained.
To 350 g of the stock solution of the urea-formaldehyde polymer in a beaker made of corrosion-resistant steel, 2 ml of a 25:75 vol. Mixture of concentrated HCl: H., O were added with rapid stirring. Stirring was continued and 120 g of paraffin wax pellets were added, after which a further 2 ml of HCl: H2O solution was added. The temperature was kept below 300 ° C. at all times.
After stirring for 20 minutes, 100 ml of water was added and the temperature was adjusted to 300 ° C. for 1 hour, 350 ° C. for 2 hours and 400 ° C. for 2 hours. The mixture was then neutralized to pH 7 by adding a dilute solution of sodium bicarbonate, suction filtered, washed with water and dried. The mean capsule diameter was about 50 to 100 microns.
Manufacture of the grinding wheel
A mixture of 73.8 parts by weight Epon 828>, 16.2 parts by weight NAEP, and 10.01 parts by weight encapsulated paraffin was made, and 230 grams of the mixture was poured into an approximately 20.3 × 2.5 cm, which was spun at 475 revolutions per minute. 640 g of aluminum oxide with a grain size of about 340 microns (degree of fineness 46) were then added to the mold, and the speed of rotation was increased to 2000 revolutions per minute. After 1 hour, the cured wheel (which contained 50.8% by volume cured resin, 6.7% by volume encapsulated paraffin, and 42.5% by volume abrasive grits) was removed from the mold and post-cured at about 550 ° C. for 16 hours.
This wheel was tested by grinding tool steel with a Rockwell C hardness of 60. The disc caused noticeably less burning of the workpiece than an identical disc which, however, did not contain any encapsulated paraffin.
Although the above examples are not exhaustive, they are intended to be sufficient to illustrate the invention. No attempt has been made to give specific examples of all of the variations which have been found to be effective. For example, it has been found that the individual binder resin is not critical as long as it has sufficient strength and, accordingly, is sufficiently effective.
As has been found, substances such as e.g. Polyurethanes, polyesters crosslinked with styrene, mixtures of mono- and difurylacetone and similar binders are suitable. Likewise, no exhaustive attempt has been made in this specification to provide specific examples directed to all suitable grinding aids. Many grinding aids are well known per se, e.g. B. chlorinated naphthalene, mineral oil, kerosene and sulfur-containing oils. It is also understood that the composition used should be adapted to the type of workpiece, the strength of the grinding operation and the desired grinding speed, etc.