DD296025A5 - FIBER BASED ON SINTERED SOL-GEL ALUMINUM OXIDE AND METHOD AND USE - Google Patents

FIBER BASED ON SINTERED SOL-GEL ALUMINUM OXIDE AND METHOD AND USE Download PDF

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DD296025A5
DD296025A5 DD34198690A DD34198690A DD296025A5 DD 296025 A5 DD296025 A5 DD 296025A5 DD 34198690 A DD34198690 A DD 34198690A DD 34198690 A DD34198690 A DD 34198690A DD 296025 A5 DD296025 A5 DD 296025A5
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alumina
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DD34198690A
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Charles V Rue
Ronald H Van De Merwe
Ralph Bauer
Scott W Pellow
Thomas Cottringer
Richard J Klok
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Norton Company,Us
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Faser auf der Basis von gesintertem Sol-Gel-Aluminiumoxid und ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie Verwendung derselben. Durch die erfindungsgemaesze Loesung soll erreicht werden, dasz mikrokristalline Sol-Gel-Sinterwerkstoffe mit wesentlich verbesserten Eigenschaften direkt in einer vorbestimmten Form, welche keiner weiteren Veraenderung bedarf erzeugt und in dieser Form eingesetzt werden koennen. Erfindungsgemaesz geschieht dieses dadurch, dasz die Faser aus gesinterten Alphaaluminiumoxidkristallen mit einer Koernung von hoechstens 2 mm, vorzugsweise von 1 mm besteht, wobei die Faser einen weitgehend gleichmaeszigen Querschnitt einen Durchmesser von hoechstens 2 mm, ein mittleres Laengenverhaeltnis von mindestens 1:1 und eine Haerte von mindestens 16 GPa aufweist. Die bevorzugten Einsatzgebiete sind Schleifmittel- und Verstaerkungsfasern.{Faser; gesinteres Sol-Gel-Aluminiumoxid; Verfahren; Verwendung; Koernung; gleichmaesziger Querschnitt; Durchmesser; mittleres Laengenverhaeltnis; Haerte; Schleifmittelfaser; Verstaerkungsfaser}The invention relates to a fiber based on sintered sol-gel alumina and a process for their preparation and use thereof. The inventive solution is to be achieved that microcrystalline sol-gel sintered materials with significantly improved properties directly in a predetermined form, which requires no further change and can be used in this form. According to the invention, this is achieved by the fiber consisting of alpha alumina sintered crystals having a grain of not more than 2 mm, preferably 1 mm, the fiber having a substantially uniform cross-section of at most 2 mm in diameter, an average length ratio of at least 1: 1 and a hardness of at least 16 GPa. The preferred applications are abrasive and reinforcing fibers. {Fiber; sintered sol-gel alumina; Method; Use; grit; uniform cross section; Diameter; average length ratio; Hardness; Abrasive fiber; Verstaerkungsfaser}

Description

Die Erfindung betrifft eine Faser auf der Basis von gesintertem Sol-Gel-Aluminiumoxid und ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie Verwendung derselben.The invention relates to a fiber based on sintered sol-gel alumina and a process for their preparation and use thereof.

Es ist bekannt, daß SoI-GeI-, und insbesondere geimpfte Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifmittel seit ihrer Einführung vor einigen Jahren in breiten Anwendungsbereichen in Form von Schleifblattmaterial und gebundenen Schleifmittelkörpern beträchtliche Vorzüge gegenüber anderen Superschleifmitteln bewiesen haben. Diese werden in bekannter Weise durch Trocknen und Sintern von hydratisiertem Aluminiumoxid hergestellt, das auch unterschiedliche Mengen an Zusätzen wie MgO oder ZrO2 enthalten kann. Das getrocknete Material wird entweder vor oder nach dem Sintern grobzerkleinert, um unregelmäßige, blockig geformte polykristalline Schleifmittelkörper in einem gewünschten Körnungsbereich zu erhalten. Die Körner können später in einen Schleifkörper aus gebundenem Schleifmittel oder ein Schleifblattmaterial, wie z. B. eine Schleifscheibe oder einen Segmentschleifkörper, ein Schleifband oder ein rundes Schleifblatt eingelagert werden.It has been known that sol-gel aluminas, particularly seeded sol-gel abrasives, have demonstrated considerable advantages over other superabrasives since their introduction several years ago in broad applications in the form of abrasive sheet material and bonded abrasive articles. These are prepared in a known manner by drying and sintering hydrated alumina, which may also contain varying amounts of additives such as MgO or ZrO 2 . The dried material is coarsely crushed either before or after sintering to obtain irregular, block-shaped polycrystalline abrasive bodies in a desired grain size range. The grains may later be incorporated in a bonded abrasive article or abrasive sheet material, such as an abrasive article. As a grinding wheel or a Segmentschleifkörper, a grinding belt or a round abrasive sheet are stored.

Die US-P 4314827 offenbart nach einem solchen Verfahren hergestellte Schleifmittelkörner, wobei die gesinterten Körner unregelmäßige „Schneeflocken'-förmigeAlpha-A^OrKristalle enthalten, mit einem Durchmesser in einer Größenordnung von 5 bis 10μπι. Die Räume zwischen den Armen einer „Schneeflocke" und zwischen benachbarten „Schneeflocken" werden von anderen Phasen besetzt, beispielsweise von einem feinkristallinen Aluminiumoxid-Magnesiapinell.U.S. Patent No. 4,314,827 discloses abrasive grains made by such a process wherein the sintered grains contain irregular "snowflake" shaped alpha-Al crystals having a diameter of the order of 5 to 10 microns. The spaces between the arms of a "snowflake" and between adjacent "snowflakes" are occupied by other phases, for example a finely crystalline alumina magnesia finial.

In der US-P 4623364 ist ein Sol-Gel-Verfahren zur Herstellung von aluminiumoxidhaltigen Schleifmittelkorn sowie von anderen Erzeugnissen wie beispielsweise Beschichtungen, dünnen Schichten, Fasern, Stäben oder kleinen Formteilen, mit verbesserten Eigenschaften offenbart. Hierbei wird die Umwandlung des hydratisierten Aluminiumoxides in Alphaaluminiumoxid erleichtert, indem vor dem Trocknen Impfmaterial in das Gel oder den Gelvorläufer eingebracht wird. Dies kann entweder durch Naßvermahlen des Gels oder Gelvorläufers mit Alphaaluminiumoxidmedien in der Schwingmühle oder durch direkte Zugabe von sehr feinkörnigen Impfteilchen in Pulverform oder einer anderen Form erreicht werden. Zur Herstellung von Schleifmittelkörnern wird das geimpfte Gel getrocknet, zerkleinert und gebrannt. Die so erzeugten Schleifmittelkörner können bei der Fertigung von Erzeugnissen wie runden Schleifblättern und Schleifscheiben eingesetzt werden. Zur Herstellung von Formteilen oder Stäben kann das Material vor dem Brennen auch geformt oder formgepreßt werden, beispielsweise durch Extrusion. Im Falle der Extrusion werden die entstehenden Stäbe später auf geeignete Längen geschnitten oder gebrochen. Sobald sich das Gel gebildet hat, kann es in bekannter Weise, wie durch Pressen, Formpressen oder Extrusion, geformt und dann sorgfältig getrocknet werden, um einen rißfreien Körper der gewünschten Form herzustellen. Wenn ein Schleifmittel hergestellt wird, dann kann das Gel extrudiert oder einfach in jeder beliebigen Form aufgetragen und getrocknet werden. Nach dem Trocknen kann der feste Körper oder das Material geschnitten oder bearbeitet werden, um eine gewünschte Form zu erhalten oder es kann durch geeignete Mittel, wie eine Hammer- oder Kugelmühle, zerkleinert oder gebrochen werden, so daß Schleifmittelpartikel oder -körner entstehen.U.S. Patent No. 4,623,364 discloses a sol-gel process for making alumina-containing abrasive grain, as well as other products such as coatings, laminas, fibers, rods, or small moldings having improved properties. Here, the conversion of the hydrated alumina into alpha alumina is facilitated by introducing seed into the gel or gel precursor prior to drying. This can be accomplished either by wet-milling the gel or gel precursor with alpha alumina media in the vibratory mill or by directly adding very fine-grained seed particles in powder or other form. To make abrasive grains, the seeded gel is dried, crushed and fired. The abrasive grains thus produced can be used in the manufacture of products such as round abrasive sheets and grinding wheels. For the production of moldings or rods, the material can also be molded or molded prior to firing, for example by extrusion. In the case of extrusion, the resulting bars are later cut or broken to suitable lengths. Once the gel has formed, it may be shaped in a known manner, such as by pressing, compression molding or extrusion, and then dried thoroughly to produce a crack-free body of the desired shape. If an abrasive is made, then the gel can be extruded or simply applied in any form and dried. After drying, the solid body or material can be cut or worked to obtain a desired shape, or it can be crushed or broken by suitable means, such as a hammer or ball mill, to form abrasive particles or granules.

Derartige geimpfte Sol-Gel-Schleifmittel haben eine viel festere Alpha-AI2O3-Kristallstruktur und eine höhere Dichte als das ungeimpfte Sol-Gel-Material entsprechend dem US-P 4314827. Die Alpha-AI2O3-Kristalle der geimpften Sol-Gel-Schleifmittel haben Korngrößen im Submikronbereich und gewöhnlich in der Größenordnung von etwa 0,4 pm und darunter; allerdings kann sich eine etwas größere Struktur ergeben, wenn das Impfen nicht optimal ausgeführt wird oder das Material bei zu hoher Temperatur oder zu lange gebrannt wird.Such seeded sol-gel abrasives have a much stronger alpha-Al 2 O 3 crystal structure and higher density than the non-seeded sol-gel material according to US-P 4,314,827. The alpha-Al 2 O 3 crystals of the seeded sol Gel abrasives have submicron grain sizes, and usually on the order of about 0.4 pm and below; however, a slightly larger structure may result if inoculation is not performed optimally or the material is fired at too high a temperature or too long.

Andere Materialien, wie z. B. Fe2O3 können ebenfalls als Impfzusätze verwendet werden, um die Umwandlung in АІрІіа-АІ2Оз zu erleichtern. Dabei ist es zweckmäßg, daß derartige Impfmaterialien mit AI2O3 strukturgleich sein und ähnliche Kristallparameter (innerhalb etwa 15%) haben sollten, um gut zu funktionieren.Other materials, such. Fe 2 O 3 can also be used as seed additives to facilitate the transformation into АІрІіа-АІ 2 Оз. It is expedient that such inoculants should be structurally identical to Al 2 O 3 and have similar crystal parameters (within about 15%) in order to function well.

Die bekannten Sol-Gel-Schleifmittel mußten folglich durch Pulverisieren der größten Teilchen und Klassieren des Produktes auf die gewünschte Körnung gebracht werden. Dieses Verfahren ist jedoch sehr unwirtschaftlich, weil dadurch ein breiter Streubereich von Teilchengrößen entsteht, die nicht alle brauchbar sind. So muß ein bedeutender Teil der Produktion ausgeschieden, zurückgeführt oder in einer minderwertigen Anwendung eingesetzt werden.The known sol-gel abrasives thus had to be made by pulverizing the largest particles and classifying the product to the desired grain size. However, this method is very uneconomical because it creates a broad range of particle sizes that are not all useful. Thus, a significant portion of production must be eliminated, returned or used in a substandard application.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Faser auf der Basis von gesinterten Sol-Gel-Alumiumoxid und ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie zur Verwendung derselben zu schaffen, wobei mikrokristalline Sol-Gel-Sinterwerkstoffe mit wesentlich verbesserten Eigenschaften direkt in einer vorbestimmten Form, welche keiner weiteren Veränderung bedarf, erzeugt und in dieser Form eingesetzt werden können.The invention has for its object to provide a fiber based on sintered sol-gel alumina and a process for their preparation and for the use thereof, wherein microcrystalline sol-gel sintered materials having significantly improved properties directly in a predetermined form, which no further change needs to be generated and used in this form.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Faser aus gesinteren Alphaaluminiumoxidkristallen mit einer Körnung von höchstens 2 pm, vorzugsweise von 1 μιτι besteht, wobei die Faser einen weitgehend gleichmäßigen Querschnitt, einen Durchmesser von höchstens 2 mm, ein mittleres Längenverhältnis von mindestens 1:1 und eine Härte von mindestens 16GPa besitzt.According to the invention the object is achieved in that the fiber consists of sintered alpha alumina crystals with a grain size of at most 2 pm, preferably of 1 μιτι, wherein the fiber has a substantially uniform cross section, a diameter of at most 2 mm, an average aspect ratio of at least 1: 1 and has a hardness of at least 16GPa.

Ein bevorzugtes Längenverhältnis der Faser liegt zwischen 1,5:1 bis 25:1. Hierbei besteht eine zweckmäßige Ausbildung darin, daß die Faser ein Partikel mit einer Länge von weniger als 10 mm und/oder einem Durchmesser von 0,0001 mm bis 2 mm ist. Dabei kann die Faser sich zu mindestens 80% aus im allgemeinen gleichachsigen Kristallen mit einer Abmessung von höchstens 0,4 цт zusammensetzen.A preferred aspect ratio of the fiber is between 1.5: 1 to 25: 1. Here, an expedient embodiment is that the fiber is a particle having a length of less than 10 mm and / or a diameter of 0.0001 mm to 2 mm. The fiber may consist of at least 80% of generally equiaxed crystals with a maximum dimension of 0.4 цt.

In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Faser eine Dichte von mindestens 95% der theoretischen Dichte, wobei sie zu 1 bis 50 Gewichtsanteile in % ein Oxid ausgewählt aus der Gruppe Zirkoniumdioxid, Titandioxid, Magnesiumoxid, Hafniumoxid, Zerdioxid, Spinell, Mullit, Mangandioxid, Vorläufer und Mischungen dieser Oxide enthält.In a preferred embodiment, the fiber has a density of at least 95% of the theoretical density, at 1 to 50 parts by weight in% of an oxide selected from zirconia, titania, magnesia, hafnia, ceria, spinel, mullite, manganese dioxide, precursors and Contains mixtures of these oxides.

Im Sinne der erfindungsgemäßen Lösung können dabei die Alphaaluminiumoxidkristalle geimpfte Alphaaluminiumoxidkristalle mit einer Abmessung von weniger als 1 pm sein.In the sense of the solution according to the invention, the alpha alumina crystals may be seeded alpha alumina crystals having a dimension of less than 1 pm.

Die Faser kann entlang ihrer Längsachse gekrümmt sein. Dieses ist besonders bei ihrem Einsatz als Schleifmittelfaser günstig.The fiber may be curved along its longitudinal axis. This is especially beneficial when used as abrasive fiber.

Dieses trifft auch zu, wenn die Faser entlang ihrer Längsachse verdreht ist.This is also true when the fiber is twisted along its longitudinal axis.

Für den Einsatz der Faser ist es besonders günstig, wenn sie eine weitgehende Freiheit von glasartigen Bestandteilen und eine Bruchfestigkeit von mindestens 8000kp/cm2 aufweist.For the use of the fiber, it is particularly favorable if it has a substantial freedom from vitreous constituents and a breaking strength of at least 8000 kp / cm 2 .

In weiterer Ausbildung der Erfindung umfaßt diese ein Verfahren zur Herstellung einer Faser auf der Basis von gesintertem Sol-Gel-Aluminiumoxid, wobei die Faser aus einer gelierten Dispersion aus hydratisieren Aluminiumoxidpartikeln im Submikronbereich hergestellt wird und die gelierte Dispersion zu Fasern geformt wird, welche getrocknet wurden und danach bei einer Temperatur zwischen 1090"C und 1500°C, während einer Brenndauer gebrannt wurden, bei der die Fasern in einen keramischen Körper umgewandelt werden, welcher überwiegend aus Alphaaluminiumoxidkristallen mit einer Größe von 2 pm und darunter gebildet werden.In a further aspect of the invention, this comprises a process for producing a sintered sol-gel alumina based fiber, wherein the fiber is prepared from a gelled dispersion of hydrated alumina particles in the submicron range and the gelled dispersion is formed into fibers which have been dried and thereafter fired at a temperature between 1090 "C and 1500 ° C, during a firing period in which the fibers are converted into a ceramic body, which are formed predominantly of alpha alumina crystals having a size of 2 pm and below.

Vorteilhaft ist es, wenn die gelierte Dispersion eine wirksame Menge von Impfpartikeln im Submikronbereich enthält, um beim Sintern die schnelle Umwandlung der hydratisierten Aluminiumoxidpartikel in Alphaaluminiumoxid zu erleichtem, wobei Alphaaluminiumoxidkristalle mit einer Kristallgröße von etwa 1 pm oder darunter gebildet werden.It is advantageous if the gelled dispersion contains an effective amount of sub-micron seed particles to facilitate rapid conversion of the hydrated alumina particles to alpha alumina upon sintering to form alpha alumina crystals having a crystal size of about 1 pm or below.

Zweckmäßigerweise haben die Alphaaluminiumoxidkristalle eine Kristallgröße von etwa 0,4μπΊ oder darunter. In bevorzugter Weise werden die Impfpartikel aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Alphaaluminiumoxid, Alphaeisen(lll)-oxid, Gammaaluminiumoxid, Chromoxid, Vorläufern von Alphaaluminiumoxid, Gammaaluminiumoxid, Chromoxid oder Alphaeisen(lll)-oxid und Mischungen dieser Stoffe besteht, und daß die Impfpartikel in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsanteilen in % eingesetzt werden.Conveniently, the alpha alumina crystals have a crystal size of about 0.4μπΊ or less. Preferably, the seed particles are selected from the group consisting of alpha alumina, alpha iron (III) oxide, gamma alumina, chromia, precursors of alpha alumina, gamma alumina, chromia or alpha ferric oxide, and mixtures of these substances, and the seed particles in an amount of 0.5 to 10 parts by weight in%.

Um Fasern gewünschter Abmessungen in kontinuierlicher und wirtschaftlicher Weise zu erreichen, können diese aus der gelierten Dispersion durch Extrusion oder Verspinnen geformt werden.In order to achieve fibers of desired dimensions in a continuous and economical manner, they can be formed from the gelled dispersion by extrusion or spinning.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es in effektiver Weise möglich, eine Faser mit vorbestimmten Abmessungen und Eigenschaften herzustellen, wie aus gesinterten Alphaaluminiumoxidkristallen mit einer Körnung von höchstens 2 pm, vorzugsweise von 1 цт und darunter, wobei diese einen weitgehend gleichmäßigen Querschnitt mit einem Durchmesser von höchstens 2 mm, ein Längenverhältnis von mindestens 1:1 und eine Härte von mindestens 16GPa aufweist.With the method according to the invention, it is possible effectively to produce a fiber of predetermined dimensions and properties, such as alpha alumina sintered crystals having a grain size of at most 2 μm, preferably 1 liter and below, having a substantially uniform cross-section with a diameter of at most 2 mm, an aspect ratio of at least 1: 1 and a hardness of at least 16GPa.

Eine besonders bevorzugte Einsatzform der erfindungsgemäßen Faser, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, besteht darin, daß die Faser alsA particularly preferred form of use of the fiber according to the invention, which is produced by the process according to the invention, is that the fiber as

a) eine Schleifmittelfaser in einem Schleifkörper aus einem gebundenen Schleifmittel, insbesondere in Form von Schleifscheiben, Segmentschleifkörpern oder Abziehsteinen sowie einem Schleif blattmaterial insbesondere in Form von runden Schleifblättern oder Schleifbändern,a) an abrasive fiber in a grinding wheel made of a bonded abrasive, in particular in the form of grinding wheels, Segmentschleifkörpern or Abziehsteinen and a grinding sheet material in particular in the form of round abrasive sheets or abrasive belts,

b) eine Verstärkungsfaser in einem metallischen und/oder keramischen Verbundwerkstoff eingesetzt wird.b) a reinforcing fiber is used in a metallic and / or ceramic composite material.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wurde erreicht, daß mikrokristalline Sol-Gel-Sinterwerkstoffe mit wesentlich verbesserten Eigenschaften direkt in einer besonders vorteilhaften Konfiguration hergestellt werden können, die vor dem Einsatz keine weitere Zerkleinerung erfordern. Die verbesserten Eigenschaften sind besonders überraschend, da die Auffassung bestand, daß sich die Eigenschaften mikrokristalliner Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifmittel aus der Kristallgröße und der Reinheit, insbesondere aus dem Fehlen von Verunreinigungen herleiten, die z. B. in Bauxit auftreten und bei der Bildungstemperatur des Alphaaluminiumoxids zur Entstehung von glasartiger Substanz führen.The inventive solution has been achieved that microcrystalline sol-gel sintered materials can be produced with significantly improved properties directly in a particularly advantageous configuration, which require no further crushing before use. The improved properties are particularly surprising since it was believed that the properties of microcrystalline sol-gel alumina abrasives are derived from crystal size and purity, particularly from the absence of impurities, e.g. B. occur in bauxite and lead to the formation of glassy substance at the formation temperature of alpha alumina.

Zusätzlich erfolgt durch die Anwendung eines direkten Verfahrens zur Herstellung eine weit geringere Produktion von Stoffen, für die kein unmittelbarer Bedarf besteht. Tatsächlich hat im wesentlichen alles produzierte Material die gewünschten Kennwerte, und das Verfahren ist infolgedessen wesentlich ergiebiger.In addition, the use of a direct manufacturing process results in much lower production of materials for which there is no immediate need. In fact, essentially all the material produced has the desired characteristics, and as a result the process is considerably more productive.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein gesintertes faserförmiges Schleifmittel auf Sol-Gel-Aluminiumoxidbasis geschaffen, welches aus gesinterten Alphaaluminiumoxidkristallen besteht. Dieses Schleifmittel weist ein mittleres Längenverhältnis von mindestens 1:1 und vorzugsweise von 1,5:1 sowie eine Härte von mindestens 16GPa auf, wobei die Größe der Alphaaluminiumoxidkristalle nicht über 10pm und vorzugsweise bei 2 pm liegt.In a further embodiment of the invention, there is provided a sintered fibrous sol-gel alumina-based abrasive consisting of sintered alpha alumina crystals. This abrasive has an average aspect ratio of at least 1: 1 and preferably 1.5: 1 and a hardness of at least 16GPa, with the size of the alpha alumina crystals not exceeding 10pm and preferably 2pm.

Die Erfindung wird an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die erfindungsgemäßen polykristallinen Schleifmittelfasern basieren auf gesintertem Aluminiumoxid. Die Alphaaluminiumoxid-Kristallite in den Schleifmittelfasern können eine Größe bis zu 2 pm haben, wenn das Gel nicht geimpft wird; bei den bevorzugten geimpften Gelen sind sie jedoch kleiner als 1 pm und bei optimaler Verarbeitung kleiner als ca. 0,4 pm. Es wurde festgestellt, daß, allgemein gesagt, die Schleifwirkung bei den kleineren Kristallitgrößen wesentlich besser ist, so daß Partikel in der Größenordnung von etwa 0,05 bis 1 pm oft besonders vorteilhaft sind. Die Fasern können durch Bereiten eines SoI-GeIs aus Aluminiumhydroxid, Verspinnen oder Extrudieren des Gels zu Fäden, Trocknen der Fäden und Brennen der getrockneten Fäden bei einer Temperatur von maximal etwa 15000C hergestellt werden. In bevorzugter Weise des Verfahrens wird dem Ausgangssol oder -gel eine wirksame Menge eines submikronkristallinen Impfmaterials zugegeben, das die schnelle Umwandlung des Aluminiumoxids im Gel in sehr feinkörnige Alphaaluminiumoxidkristalle fördert, wenn das extrudierte und getrocknete SoI-GeI gebrannt wird. Beispiele für derartiges Impfmaterial sind Betaaluminiumoxid, Gammaaluminiumoxid, Chromoxid, Alphaeisen(lll)-oxid, Alphaaluminiumoxid und Vorläufer dieser Oxide sowie andere feine Kristalltrümmer, die als Keimbildner für Alphaaluminiumoxid wirken.The invention will be explained in more detail in some embodiments. The polycrystalline abrasive fibers of the present invention are based on sintered alumina. The alpha alumina crystallites in the abrasive fibers can be as large as 2 microns when the gel is not seeded; however, they are less than 1 pm in the preferred vaccinated gels and less than about 0.4 pm when optimally processed. It has been found that, generally speaking, the abrasive action is much better at the smaller crystallite sizes, so that particles on the order of about 0.05 to 1 micron are often particularly advantageous. The fibers may be prepared by preparing a sol gel of aluminum hydroxide, spinning or extruding the gel into filaments, drying the filaments, and firing the dried filaments at a temperature of at most about 1500 ° C. Preferably, the process involves adding to the starting sol or gel an effective amount of submicron seed material which promotes rapid conversion of the alumina in the gel to very fine alpha alumina crystals when the extruded and dried sol gel is fired. Examples of such seed are beta alumina, gamma alumina, chromia, alpha iron (III) oxide, alpha alumina, and precursors of these oxides, as well as other fine crystal debris that act as nucleants for alpha alumina.

Die Mikrokristalle entstehen durch einen Wachstumsprozeß aus einem SoI-GeI, da dieser zu einer feinen gleichmäßigen MikroStruktur führt, besonders wenn das SoI-GeI geimpft wurde. Dieser Wachstumsprozeß ist sehr wichtig und führt zu bedeutenden Unterschieden zwischen erfindungsgemäßen Erzeugnissen und Erzeugnissen, die durch Sintern von überwiegend oder vollständig aus kristallinen Alphaaluminiumoxidpartikeln bestehenden Zusammensetzungen entstehen. Wenn nicht relativ hohe Temperaturen angewendet werden (was zum Kristallwachstum führt), dann haben diese letzteren Erzeugnisse gewöhnlich schwache Sinterbindungen zwischen benachbarten Kristallpartikeln und die aus derartigen Partikeln bestehenden Körner haben gewöhnlich eine geringe Festigkeit. Im Gegensatz dazu können aus einem SoI-GeI gezüchtete und in situ gesinterteThe microcrystals are formed by a growth process from a sol-gel, as this leads to a fine uniform microstructure, especially when the sol-gel was inoculated. This growth process is very important and leads to significant differences between products of the invention and products resulting from sintering of predominantly or wholly crystalline alpha alumina particle compositions. Unless relatively high temperatures are used (resulting in crystal growth), these latter products usually have weak sintered bonds between adjacent crystal particles, and the grains consisting of such particles usually have low strength. In contrast, bred from a SoI-GeI and sintered in situ

Alphaaluminiumoxidkristalle, besonders die nach einem Impfverfahren hergestellten, bei viel niedrigeren Sintertemperaturen gebrannt werden, um die feine Kristallstruktur zu erhalten.Alpha alumina crystals, especially those made by a seed process, are fired at much lower sintering temperatures to obtain the fine crystalline structure.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die mikrokristalline Struktur im wesentlichen frei von Verunreinigungen ist, die beim Brennen zur Entstehung von glasartigem Material führen würden. Unter glasartigem Material wird ein amorphes, nichtkristallines Material ohne eine langzeitige Molekularordnung verstanden. Ein derartiges Material schwächt die Gesamtstruktur der Partikel wesentlich und verringert ihre Wirksamkeit als Schleifkorn. Daher enthalten die erfindungsgemäßen Partikel weniger als 5 Gewichtsanteile in % und vorzugsweise weniger als 2 Gewichtsanteile in % einer solchen glasartigen Komponente. Die erfindungsgemäßen Schleifmittelfasern sind als ein länglicher keramischer Körper ausgebildet. Sie weisen jeweils einen über die gesamte Länge annähernd gleichbleibenden Querschnitt mit einem maximalen Querschnitt von 2 mm und vorzugsweise von weniger als 0,5mm auf. Die Länge entspricht mindestens der Abmessung des Querschnittes. Sie ist Jedoch vorzugsweise doppelt so groß wie die größte Querschnittsabmessung. Die erfindungsgemäßen Schleifmittelfasern können gebogen oder verdreht sein, so daß die Länge nicht unbedingt geradlinig, sondern entlang des Körpers gemessen wird. Die Schleifmittelfasern werden hergestellt, vorzugsweise durch Extrudieren oder Verspinnen eines möglichst geimpften Gels aus Aluminiumhydroxid zu Endlosfäden, Trocknen der so erhaltenen Fäden, Schneiden oder Brechen der Fäden auf die gewünschten Längen, gefolgt vom Brennen der Fäden bei einer Temperatur von nicht mehr als 15000C. In den US-P 4314827,4623364 und 4797139 werden verschiedene Sol-Gel-Verfahren zur Herstellung und zum Brennen von Gelen aus Aluminiumhydroxid beschrieben. Außer dem in den genannten Patenten offenbarten Aluminiumhydroxid kann das Sol bis zu 10-15 Gewichtsanteile in % Zusätze wie Titandioxid, Spinell, Mullit, Mangandioxid, Magnesiumdioxid, Zerdioxid, Zirkondioxid in Pulverform oder in Form eines Vorläufers diese Stoffe oder andere verträgliche Zusätze oder deren Vorläufer enthalten, vorausgesetzt, daß diese bei den Bildungstemperaturen des Alphaaluminiumoxides keine glasartigen Materialien bilden und die Stabilität und Unversehrtheit des Gels bei der Faserbildung nicht beeinträchtigen. Diese Zusätze können eingearbeitet werden, um Eigenschaften wie die Bruchzähigkeit, die Härte, die Bröckligkeit, die Bruchmechanik oder das Trocknungsverhalten zu modifizieren. In seiner am meisten bevorzugten Anwendungsform enthält das Sol oder Gel ein fein verteiltes submikronkristallines Impfmaterial oder dessen Vorläufer in wirksamer Menge, um die Umwandlung des Aluminiumhydroxides in Alphaaluminiumoxid beim Sintern zu erleichtern. Die Menge des Impfmaterials sollte etwa 10 Gewichtsanteile in % des Aluminiumhydroxids nicht übersteigen und ist normalerweise in Mengen von mehr als etwa 5 Gewichtsanteile in % nicht von Nutzen. Wenn der Impfzusatz hinreichend feinkörnig ist (vorzugsweise 6OmVg oder darüber), dann können Mengen von etwa 0,5 bis 10% eingesetzt werden, wobei 1-5% bevorzugt werden. Der Zusatz viel größerer Mengen beeinträchtigt gewöhnlich die Stabilität des SoI-GeIs und erschwert die Faserbildung. Außerdem nimmt die Stärke der beim Sintern entstehenden Interkristallitbindungen beträchtlich ab, da vorgeformte Alphaaluminiumoxidpartikel zum Sintern viel höhere Temperaturen benötigen. Natürlich führen solche höheren Temperaturen zu Kristallwachstum und anderen negativen Folgen.It is also advantageous if the microcrystalline structure is substantially free of impurities that would lead to the formation of vitreous material during firing. By glassy material is meant an amorphous, noncrystalline material without a long term molecular order. Such a material significantly weakens the overall structure of the particles and reduces their effectiveness as abrasive grain. Therefore, the particles according to the invention contain less than 5 parts by weight in% and preferably less than 2 parts by weight in% of such a glassy component. The abrasive fibers of the present invention are formed as an elongated ceramic body. They each have an over the entire length approximately constant cross-section with a maximum cross section of 2 mm and preferably less than 0.5 mm. The length corresponds at least to the dimension of the cross section. However, it is preferably twice as large as the largest cross-sectional dimension. The abrasive fibers of this invention may be bent or twisted so that the length is not necessarily straight, but is measured along the body. The abrasive fibers are produced, preferably by extruding or spinning a seeded possible gel of aluminum hydroxide to continuous filaments, drying the filaments so obtained, cutting or breaking the filaments followed to desired lengths from the burning of the filaments at a temperature of not more than 1500 0 C. U.S. Patent Nos. 4,314,827, 4,623,364, and 4,797,139 disclose various sol-gel processes for making and firing gels of aluminum hydroxide. In addition to the aluminum hydroxide disclosed in said patents, the sol may contain up to 10-15 parts by weight of additives such as titanium dioxide, spinel, mullite, manganese dioxide, magnesium dioxide, ceria, zirconia in powder form or in the form of a precursor these substances or other compatible additives or their precursors provided that they do not form vitreous materials at the alpha alumina forming temperatures and do not interfere with the stability and integrity of the gel in fiber formation. These additives can be incorporated to modify properties such as fracture toughness, hardness, friability, fracture mechanics or drying behavior. In its most preferred embodiment, the sol or gel contains a finely divided submicron crystalline seed or its precursor in an amount effective to facilitate conversion of the aluminum hydroxide to alpha alumina upon sintering. The amount of inoculum should not exceed about 10 parts by weight in% of the aluminum hydroxide and is normally not useful in amounts greater than about 5 parts by weight in%. If the seed additive is sufficiently fine-grained (preferably 6OmVg or above) then amounts of about 0.5 to 10% may be employed, with 1-5% being preferred. The addition of much larger amounts usually interferes with the stability of the sol and makes fiber formation more difficult. In addition, the strength of the inter-crystallite bonds produced during sintering decreases considerably as preformed alpha alumina particles require much higher temperatures for sintering. Of course, such higher temperatures lead to crystal growth and other negative consequences.

Beispiele für feste, mikrokristalline Impfmaterialien sind Betaaluminiumoxid, Alphaeisen(lll)-oxid, Alphaaluminiumoxid, Gammaaluminiumoxid, Chromoxid und andere feine Kristalltrümmer, die einen Keimbildungsplatz für das Alphaaluminiumoxid liefern, wobei Alphaaluminiumoxid bevorzugt wird. Die Impfzusätze können auch in Form eines Vorläufers wie beispielsweise Eisen(lll)-nitratlösung zugesetzt werden. Im allgemeinen sollte das Impfmaterial mit dem Alphaaluminiumoxid strukturgleich sein, ähnliche Kristallgittermaße (innerhalb 15%) aufweisen und bei den Temperaturen, bei denen die Umwandlung in Alphaaluminiumoxid erfolgt (etwa 10000C bis 1100"C), im getrockneten Gel vorhanden sein.Examples of solid microcrystalline seed materials are beta alumina, alpha iron (III) oxide, alpha alumina, gamma alumina, chromia and other fine crystal debris that provide a nucleation site for the alpha alumina, with alpha alumina being preferred. The seed additives may also be added in the form of a precursor such as iron (III) nitrate solution. In general the seed material with the alpha alumina should be structurally identical, have similar crystal lattice dimensions (within 15%) and at the temperatures at which the conversion to alpha alumina takes place (about 1000 0 C to 1100 "C), may be present in the dried gel.

Die Fasern können jeden zweckmäßigen Querschnitt haben, wie z. B. rund, quadratisch, dreieckig oder sternförmig. Für die meisten Anwendungen wird ein runder Querschnitt bevorzugt, aber bei einigen Anwendungen wird der Zweck u. U. besser durch andere, beispielsweise quadratische oder dreieckige Querschnitte erfüllt.The fibers may have any convenient cross-section, such as. B. round, square, triangular or star-shaped. For most applications, a round cross section is preferred, but in some applications the purpose may be limited. U. better met by others, such as square or triangular cross-sections.

Die grünen Schleifmittelfasern können aus dem Gel nach vielfältigen Verfahren erzeugt werden, beispielsweise durch Extrusion oder Verspinnen. Die Extrusion ist am zweckmäßigsten für die grünen Fasern zwischen etwa 0,25mm und 1,5 mm Durchmesser, die nach dem Trocknen und Brennen im Durchmesser ungefähr die Sieböffnungen entsprechen, die für Schleifmittelkörner der Körnung 100 bzw. 24 eingesetzt werden. Das Spinnen ist am zweckmäßigsten für gebrannte Fasern mit einem Durchmesser von weniger als etwa 100μιτι. Nach der Erfindung sind gebrannte Fasern mit einer Feinheit bis zu 0,1 pm (0,0001 mm) durch Verspinnen hergestellt worden. Die grünen Fasern schrumpfen beim Brennen. Bei einem Feststoffgehalt von 60% schrumpfen sie zum Beispiel um etwa 40% im Durchmesser gegenüber ihrem extrudierten Durchmesser.The green abrasive fibers can be produced from the gel by a variety of methods, such as extrusion or spinning. The extrusion is most suitable for the green fibers between about 0.25 mm and 1.5 mm in diameter which, after drying and firing in diameter, correspond approximately to the screen openings used for 100 and 24 grit abrasive grains, respectively. Spinning is most convenient for fired fibers having a diameter of less than about 100μιτι. According to the invention, burned fibers having a fineness up to 0.1 μm (0.0001 mm) have been produced by spinning. The green fibers shrink when burning. For example, at a solids content of 60%, they shrink about 40% in diameter from their extruded diameter.

Für die Extrusion besonders geeignete Gele sollten einen Feststoffgehalt von etwa 30% bis etwa 68% und vorzugsweise von etwa 45 % bis etwa 64 % besitzen. Der optimale Feststoffgehalt ändert sich direkt proportional zum Durchmesser der extrudierten Faser, wobei ein Feststoffgehalt von etwa 60% für Fasern bevorzugt wird, deren Durchmesser nach dem Brennen der Sieböffnung für ein zerkleinertes Schleifmittelkorn der Körnung 50 (ca. 0,28mm) annähernd entspricht. Wie oben angedeutet, haben Versuche, durch Einmischen von Feststoffen einen zu hohen Feststoffgehalt im Gel zu erzielen, gewöhnlich eine sehr nachteilige Wirkung auf die Stabilität des Gels. Das Extrudat besitzt in der der Regel eine geringe Grünfestigkeit und hält oft nicht die Faserform, außer bei Durchmesser von etwa 2mm.Particularly suitable gels for extrusion should have a solids content of from about 30% to about 68%, and preferably from about 45% to about 64%. The optimum solids content changes directly in proportion to the diameter of the extruded fiber, with a solids content of about 60% being preferred for fibers whose diameter approximates after firing the sieve opening for a size 50 (about 0.28mm) cut abrasive grain. As indicated above, attempts to achieve too high a solids content in the gel by incorporation of solids usually have a very detrimental effect on the stability of the gel. The extrudate generally has a low green strength and often does not retain the fiber shape except at a diameter of about 2mm.

Das Verspinnen der Fasern in Übereinstimmung mit der erfindungsgemäßen Lösung kann ausgeführt werden, indem eine Gelmenge auf eine Scheibe aufgebracht wird, die sich schnell dreht und grüne Fasern abwirft, die fast sofort an der Luft trocknen. Wahlweise kann das Gel in eine Zentrifugentrommel eingebracht werden, an deren äußerem Umfang Löcher oder Schlitze gebohrt sind. Die Zentrifugentrommel kann beispielsweise mit 5000U/min rotieren, um die Fasern zu erzeugen, die in dem Verfahren mit dem gewünschten „grünen" Durchmesser gezogen werden. Zur Bildung der grünen Fasern können auch andere bekannte Spinnverfahren eingesetzt werden. Beim Verspinnen liegt der zweckmäßigste Feststoffgehalt zwischen etwa 20%und 45%, wobei etwa 35% bis 40% bevorzugt werden.The spinning of the fibers in accordance with the solution of the invention can be carried out by applying a quantity of gel to a disc which rotates rapidly and discards green fibers which air dry almost immediately. Optionally, the gel may be introduced into a centrifuge drum having holes or slots drilled on its outer periphery. For example, the centrifuge drum may rotate at 5000 rpm to produce the fibers drawn in the desired "green" diameter process Other well known spinning techniques may be used to form the green fibers about 20% and 45%, with about 35% to 40% being preferred.

Wenn die Schleifmittelfasern durch Verspinnen erzeugt werden, ist es günstig, etwa 1 % bis 5% eines nichtglasbildenden Spinnhilfsstoffs, wie z. B. Polyethylenoxid, dem Sol zuzusetzen, aus dem das Gel gebildet wird, um dem Gel günstige viskoselastische Eigenschaften für die Faserbildung zu verleihen. Die optimale Menge des Spinnhilfsstoffs ändert sich umgekehrt proportional zum Feststoffgehalt des Gels. Der Spinnhilfsstoff wird beim Kalzinieren oder Brennen aus den Fasern ausgebrannt. Da sehr wenig Hilfsstoff zugesetzt werden braucht (zur Extrusion im allgemeinen überhaupt keiner), hat er keinen wesentlichen Einfluß auf die Eigenschaften der gebrannten Fasern.When the abrasive fibers are produced by spinning, it is beneficial to use about 1% to 5% of a non-glass forming spin aid, such as a spin finish. As polyethylene oxide, the sol from which the gel is formed to give the gel favorable viscoelastic properties for fiber formation. The optimum amount of spin aid changes in inverse proportion to the solids content of the gel. The spin aid is burned out of the fibers during calcination or firing. Since very little adjuvant needs to be added (generally none at all for extrusion), it has no significant influence on the properties of the fired fibers.

Den extrudiertren Gelfasern können verschiedene gewünschte Formen gegeben werden, indem man das Gel durch Preßdüsen von der für den Faserquerschnitt gewünschten Form extrudiert. Wenn die Gelfasern einen relativ großen Querschnitt haben oder aus einem Gel mit hohem Wassergehalt hergestellt wurden, kann es notwendig oder wünschenswert sein, sie 24 bis 72 Stunden lang bei einer Temperatur unter 100°C zu trocknen, bevor sie einer Erhitzung über 1000C ausgesetzt werden. Bei Gelfasern mit einem relativ dünnen Querschnitt oder wenn sie aus Gelen mit sehr hohem Feststoffgehalt bestehen, ist die Trocknung u.U. nicht notwendig.The extruded gel fibers can be given various desired shapes by extruding the gel through dies of the shape desired for the fiber cross section. When the gel fibers have a relatively large cross section or have been made from a gel with a high water content, it may be necessary or desirable to dry them at a temperature below 100 ° C for 24 to 72 hours before being subjected to heating above 100 0 C. become. For gel fibers with a relatively thin cross-section, or if they consist of very high solids gels, drying may not be necessary.

Es ist natürlich auch möglich, daß die erfindungsgemäßen Fasern weitgehend als Endlosfasern getrocknet und gebrannt werden. Sie können dann als Verstärkungselemente in einer Grundmasse z. B. einem Metall oder Kunststoff, eingesetzt werden, wobei ihre Zähigkeit von großem Vorteil ist.It is of course also possible that the fibers of the invention are largely dried and fired as continuous fibers. You can then as reinforcing elements in a matrix z. As a metal or plastic, are used, with their toughness is of great advantage.

Bei der Vorbereitung auf den Einsatz als Schleifmittelfasern werden die zunächst entstehenden Endlosfasern vorzugsweise gebrochen oder auf die für die beabsichtigte Schleifanwendung gewünschte maximale Länge zugeschnitten. Im allgemeinen wird jede Formgebungs- oder Trennoperation, die zur Umwandlung der Endlosfasern in diskrete Körper zur Veränderung ihrer Form benötigt wird, am besten im Gelstadium oder im getrockneten Stadium ausgeführt, da sie dann mit viel weniger Arbeitsund Kostenaufwand erfahren kann. Es ist wesentlich schwieriger die viel härteren und festeren Fasern zu bearbeiten, die nach dem Fertigbrennen entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung entstehen. Die Endlosfasern können daher unmittelbar nach dem Austreten aus der Extruderdüse durch jedes beliebige, an sich bekannte Verfahren zu Fasern der gewünschten Länge verkürzt werden, beispielsweise mittels eines rotierenden Drahtschneiders, der dicht an der Stirnseite vor der Preßdüse montiert ist. Wahlweise können die getrockneten Fasern gebrochen oder leicht zerkleinert und dann in gewünschte Längenbereiche klassiert werden.In preparation for use as abrasive fibers, the initially formed continuous fibers are preferably broken or cut to the maximum length desired for the intended abrasive application. In general, any forming or separating operation needed to convert the continuous fibers into discrete bodies to alter their shape is best carried out in the gel state or the dried state, since then it can be much less labor and costly. It is much more difficult to process the much harder and stronger fibers which are produced after the final firing according to the solution according to the invention. The continuous fibers can therefore be shortened immediately after emerging from the extruder die by any known method to fibers of the desired length, for example by means of a rotating wire cutter, which is mounted close to the front side in front of the pressing nozzle. Optionally, the dried fibers may be crushed or easily crushed and then classified into desired lengths.

Nachdem die Gelfasern in vorbestimmter Weise geformt und geschnitten oder zerkleinert sowie, wenn erforderlich, getrocknet worden sind, werden sie durch kontrolliertes Brennen in Fasern der endgültigen Form umgewandelt. Durch das Brennen werden im wesentlichen der gesamte Aluminiumoxidgehalt der Gelfasern in kristallines Alphaaluminiumoxid umgewandelt. Es sollte aberwederbeizu hoher Temperatur erfolgen noch zu lange dauern, da ein übermäßiges Brennen unerwünschtes Korn-oder Kristallwachstum fördert, wodurch ein Produkt entsteht, das im Gebrauch als Schleifmittel weniger wirksam ist. Im allgemeinen ist für die bevorzugten geimpften Gele ein Brennen bei einer Temperatur zwischen 1200°Cund 13500C mit einer Dauer von 1 h bis zu 5 min hinreichend; allerdings können auch andere Temperaturen und Zeiten angewendet werden. Bei Fasern dicker als 0,25 mm wird das Vorbrennen des getrockneten Materials bei etwa 400-6000C über eine Dauer von mehreren Stunden bzw. 10 Minuten bevorzugt, um die verbleibenden flüchtigen Bestandteile und das gebundene Wasser zu entfernen, die beim Brennen ein Reißen der Fasern verursachen könnten. Das Brennen ungeimpfter Gele erfordert im allgemeinen höhere Temperaturen und längere Zeiten, wie in der US-P 43 827 offenbart wird. Besonders für Fasern aus geimpften Gelen führt übermäßiges Brennen schnell dazu, daß größere Körner die meistens oder alle kleineren Körner in der Umgebung absorbieren und damit die Gleichmäßigkeit des Produktes im mikrostrukturellen Maßstab vermindern.After the gel fibers have been shaped and cut or shredded in a predetermined manner and dried as necessary, they are converted to fibers of the final form by controlled firing. The firing converts substantially all of the alumina content of the gel fibers to crystalline alpha alumina. However, it should be done at a high temperature, or too long, because excessive burning promotes undesirable grain or crystal growth, thereby producing a product that is less effective in use as an abrasive. In general, for the preferred seeded gels firing at a temperature between 1200 ° C and 1350 0 C with a duration of 1 hour up to 5 min sufficiently; however, other temperatures and times may be used. For fibers thicker than 0.25 mm, the pre-baking of the dried material is preferably about 400-600 0 C over a period of several hours or 10 minutes to remove the remaining volatiles and bound water which upon firing cracking could cause the fibers. The burning of unvaccinated gels generally requires higher temperatures and longer times, as disclosed in US-P 43,827. Especially for fibers of seeded gels, excessive burning rapidly results in larger grains absorbing most or all of the smaller grains in the environment, thereby reducing the uniformity of the product on a microstructural scale.

Die erfindungsgemäßen faserförmigen Schleifmittelpartikel haben ein Längenverhältnis, das ist das Verhältnis zwischen der Abmessung in Längsrichtung und ihrem Durchmesser von mindestens 1:1. Wenn der Querschnitt nicht rund ist, z. B. polygonal, wird die größte Abmessung senkrecht zur Längsrichtung bei der Bestimmung des Längsverhältnisses verwendet. Das Längenverhältnis liegt vorzugsweise zwischen etwa 2:1 und 8:1, obwohl längere Fasern in vielen Anwendungen ebenfalls brauchbar sind. Die bei der praktischen Realisierung der Erfindung besonders brauchbaren Fasern haben eine Härte von mindestens 16GPa und vorzugsweise mindestens 18GPa für die meisten Anwendungen (Vickers-Eindringkörper, Last 500g) und Dichte von vorzugsweise mindestens 90% und möglichst 95% der theoretischen Dichte. Reines dichtes Alphaaluminiumoxid hat eine Härte von etwa 20-21 GPa. Zumindest in einigen Fällen können die zum Einsatz kommenden Schleifmittelfasern in Längsrichtung verdreht oder etwas gekrümmt oder gebogen sein.The fibrous abrasive particles according to the invention have an aspect ratio, that is the ratio between the longitudinal dimension and its diameter of at least 1: 1. If the cross section is not round, z. B. polygonal, the largest dimension is used perpendicular to the longitudinal direction in the determination of the longitudinal ratio. The aspect ratio is preferably between about 2: 1 and 8: 1, although longer fibers are also useful in many applications. The fibers of particular utility in the practice of the invention have a hardness of at least 16GPa and preferably at least 18GPa for most applications (Vickers indenter, load 500g) and density of preferably at least 90% and preferably 95% of the theoretical density. Pure dense alpha alumina has a hardness of about 20-21 GPa. At least in some cases, the abrasive fibers used may be longitudinally twisted or slightly curved or bent.

Es wird angenommen, daß gekrümmte oder verdrehte Schleifmittelfasern ihren geraden Gegenstücken bei Anwendung in Schleifkörpern aus gebundenem Schleifmittel überlegen sein können, da die gekrümmte oder verdrehte Konfiguration das Herzausziehen derart geformter Schleifmittelfasern aus ihrer Bindung erschwert. Außerdem erleichtern es solche gewundenen oder verdrehten Schleifmittelfasern, erwünschte Bereiche von loseren Dichten in einer Schleifscheibe zu erzielen. Der Durchmesser der Schleifmittelfasern kann bis zu über 1,5 mm in einem Bereich bis etwa 2 mm betragen. Es hat sich gezeigt, daß mit den erfindungsgemäßen Schleifmittelfasern Schleifmittelkörper aus gebundenem Schleifmittel herstellbar sind, die vergleichbaren Erzeugnissen, welche zerkleinerte schmelzgeformte und gesinterte Schleifmittelkörner mit einem Querschnitt (Körnung) annähernd gleich dem Durchmesser der Schleifmittelfaser enthalten, weit überlegen wird. Die erfindungsgemäßen faserförmigen Schleifmittelpartikel können in Schleifkörpern wie z. B. Schleifscheiben, Segmentschleifkörper und Abziehsteinen verwendet werden, die sich aus einem Bindemittel und gesinterten SoI-GeI-Schleifmittelfasern zusammensetzen. Die Mengen des Bindemittels und des Schleifmittels können, bezogen auf Volumenanteile in % zwischen 3% und 76% Bindemittel, 24% und 62% Schleifmittel sowie 0% und 73% Poren variieren. Wie aus diesen Zusammmensetzungen in Volumenanteile in % ersichtlich, gestattet das faserförmige Schleifmittel die Produktion von Schleifkörpern aus gebundenem Schleifmittel mit wesentlich höheren Gefügekennwerten in weicheren Qualitäten, als dieses bisher mit gleichartigem Schleifmittel von herkömmlicher Form möglich war. Herkömmliche porenbildende Mittel, wie z. B. Hohlglasperlen, Vollglasperlen, Hohlharzperlen, Vollharzperlen, Schaumglasteilchen, blasiges Aluminiumoxid u. a. können jedoch in die Schleifscheiben eingelagert werden und bieten dadurch noch mehr Spielraum bezüglich Veränderungen der Qualität und der Gefügekennwerte.It is believed that curved or twisted abrasive fibers may be superior to their straight counterparts when used in bonded abrasive products because the curved or twisted configuration makes it more difficult for the heart to peel such shaped abrasive fibers from bonding. In addition, such coiled or twisted abrasive fibers make it easier to achieve desirable ranges of looser densities in a grinding wheel. The diameter of the abrasive fibers may be up to about 1.5 mm in a range up to about 2 mm. It has been found that with the abrasive fibers of the present invention, bonded abrasive abrasive articles can be produced which will far outnumber comparable products containing comminuted melt-formed and sintered abrasive grains having a cross-section (grain size) approximately equal to the diameter of the abrasive fiber. The fibrous abrasive particles of the invention can be used in abrasive articles such. Abrasive wheels, segment grinders, and whetstones composed of a binder and SoI-GeI sintered abrasive fibers. The amounts of binder and abrasive may vary by volume in% between 3% and 76% binder, 24% and 62% abrasive, and 0% and 73% pores. As can be seen from these proportions in% by volume, the fibrous abrasive permits the production of bonded abrasives having significantly higher microstructural characteristics in softer grades than heretofore possible with similar abrasive of conventional form. Conventional pore-forming agents, such. B. hollow glass beads, solid glass beads, hollow resin beads, resin beads, foam glass particles, bubble alumina u. a. However, they can be stored in the grinding wheels and thus offer even more flexibility with regard to changes in quality and structural parameters.

Die Schleifkörper können entweder mit einem harzartigen oder mit einem keramischen Bindemittel gebunden werden. Die bevorzugten harzartigen Bindemittel basieren auf Phenolformaldehydharz, Epoxidharz, Polyurethan, Polyester, Schellack, Polyamid, Polybenzimidazol oder Mischungen dieser Stoffe. Die Bindemittel können in an sich bekannter Weise 0 bis 75 Volumenanteile in % eines oder mehrerer Füllstoffe oder Schleifhilfsstoffe enthalten. Wenn das Bindemittel vom harzartigen Typ ist, sind geeignete Füllstoffe u. a. Kryolith, Eisensulfid, Kalziumfluorid, Zinkfluorid, Ammoniumchlorid, Copolymere von Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, Polytetrafluorethylen, Kaliumfluoroborat, Kaliumsulfat, Zinkchlorid, Kyanit, Mullit, Nephelinsyenit, Molybdändisulfid, Graphit, Natriumchlorid oder Mischungen dieser verschiedenen Materialien.The abrasive articles can be bonded either with a resinous or with a ceramic binder. The preferred resinous binders are based on phenol-formaldehyde resin, epoxy resin, polyurethane, polyester, shellac, polyamide, polybenzimidazole or mixtures of these substances. The binders may contain, in a manner known per se, 0 to 75 parts by volume in% of one or more fillers or grinding assistants. When the binder is of the resinous type, suitable fillers are u. a. Cryolite, iron sulfide, calcium fluoride, zinc fluoride, ammonium chloride, copolymers of vinyl chloride and vinylidene chloride, polytetrafluoroethylene, potassium fluoroborate, potassium sulfate, zinc chloride, kyanite, mullite, nepheline syenite, molybdenum disulfide, graphite, sodium chloride or mixtures of these various materials.

Die keramischen Bindemittel eignen sich zwar zum Einmischen von Füllstoffen, aber die Anzahl von brauchbaren Füllstoffen ist wegen der relativ hohen Temperaturen, die zum Einbrennen derartiger Bindemittel erforderlich sind, etwas gering. Füllstoffe wie Kyanit, MuIMt, Nephelinsyenit, Graphit und Molybdändisulfid können jedoch je nach der Einbrenntemperatur eines speziellen keramischen Bindemittels verwendet werden. Die Schleifscheiben mit keramischen Bindemitteln können auch mit einem Schleifhilfsstoff getränkt werden, wie z. B. geschmolzenem Schwefel, oder sie können mit einem Bindemittel wie Epoxidharz getränkt werden, um einen Schleifhilfsstoff in die Poren der Scheiben einzubringen.While the ceramic binders are suitable for compounding fillers, the number of useful fillers is somewhat low because of the relatively high temperatures required to burn such binders. However, fillers such as kyanite, muimt, nepheline syenite, graphite and molybdenum disulfide may be used depending on the baking temperature of a particular ceramic binder. The grinding wheels with ceramic binders can also be soaked with a grinding aid, such as. Molten sulfur, or they can be soaked with a binder such as epoxy to introduce a grinding aid into the pores of the disks.

Bei der Herstellung von Schleifmittelblättern unter Verwendung der erfindungsgemäßen Schleifmittelfasern werden diese unmittelbar an einem Faserende durch eine Bindelage oder Kontaktschicht auf einer flexiblen Trägerunterlage fixiert. Die Fasern stehen im allgemeinen von der Trägerunterlage ab und werden normalerweise mit einer Bindemittelschicht überzogen, um sie stärker in der Trägerunterlage zu verankern. Diese kann durch eine an sich bekannte, für Schleifmittel verwendete Trägerunterlage gebildet werden, wie z. B. Web- oder Nähwirkware, Folie oder Papier. Zur Vorbereitung der Trägerunterlage werden je nach dem Anwendungsfall eine Vielzahl von an sich bekannten Gewebe- bzw. Papierbehandlungsverfahren sowie Materialien verwendet, die alle ebenfalls bei der Herstellung von Schleifmittelblättern entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung einsetzbar sind. Entsprechend kann auch jede an sich bekannte, bei der Herstellung von Schleifmittelblättern verwendete Kontaktschicht eingesetzt werden.In the manufacture of abrasive sheets using the abrasive fibers of the invention, they are fixed directly to a fiber end by a bonding layer or contact layer on a flexible backing. The fibers generally stand off the backing and are normally coated with a make coat to more firmly anchor them to the backing. This can be formed by a known per se used for abrasive backing, such. As woven or Nähwirkware, foil or paper. Depending on the application, a variety of per se known tissue or paper treatment methods and materials are used to prepare the backing, all of which can also be used in the production of abrasive sheets according to the invention. Accordingly, it is also possible to use any known contact layer used in the production of abrasive sheets.

Wenn das mittlere Längenverhältnis der erfindungsgemäßen Schleifmittelfasern z.B. 1,5:1 bis 6:1 oder noch höher sein kann, dann kann die Bindemittelschicht durch normale Walzbeschichtungsverfahren aufgebracht werden. Wenn die Schleifmittelfasern ein größeres Längenverhältnis haben, erfolgt die Beschichtung besser auf andere Weise, z. B. durch Spritzbeschichten, wodurch die Fasern nicht zu stark niedergedrückt werden. Für die Bindemittelschicht können ebenfalls beliebige bekannte Materialien verwendet werden, die in die bei der Herstellung von Schleifmittelblättern angewendet werden. Es hat sich gezeigt, daß die Schleifmittelblätter nach der Erfindung eine wesentlich längere Lebensdauer haben als diejenigen, die in an sich bekannte Weise zerkleinerte Schleifkörner enthalten. Ihre Spanleistung ist gewöhnlich auch weniger unterschiedlich, und sie gewährleisten bei den zu schleifenden Werkstück eine gleichbleibendere bei dem Einsatz von Oberflächengüte als an sich bekannten Schleifmittelblättern.If the mean aspect ratio of the abrasive fibers of the invention is e.g. 1.5: 1 to 6: 1 or even higher, then the make coat can be applied by normal roll coating methods. If the abrasive fibers have a greater aspect ratio, the coating is better done in other ways, e.g. B. by spray coating, whereby the fibers are not pressed down too much. For the binder layer, any known materials used in the production of abrasive sheets can also be used. It has been found that the abrasive sheets according to the invention have a much longer life than those containing comminuted abrasive grains in a manner known per se. Their cutting performance is usually less different, and they ensure a more consistent in the use of surface quality than the abrasive grinders known per se in the workpiece to be ground.

Überraschend hat sich gezeigt, daß der Einsatz von Schleifmittelblättern, welche die erfindungsgemäßen Schleifmittelfasern enthalten, bei Schleifarbeiten mit niedrigem Schleifdruck besonders effektiv sind.Surprisingly, it has been found that the use of abrasive sheets containing the abrasive fibers of the present invention are particularly effective in low sanding abrasive work.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist es, daß Schleifmittelblätter nicht nur mit Schleifmittelfasern beliebiger Länge herstellbar sind, sondern die Größenverteilung für eine bestimmte Anwendung beliebig exakt oder verschiedenartig sein kann, was bisher mit dem walzengebrochenen zerkleinerten Schleifkorn nicht erreichbar war. Ein weiterer Vorteil ist es, daß bei Schleifmittelblättern, welche die erfindungsgemäßen Schleifmittelfasern enthalten, die Fasern auf eine Vielzahl von Längen bzw. Längenverhältnissen zugeschnitten werden können, um eine normale klassierte CAMI-Fasermischung zu simulieren. Wahlweise können die Schleifmittelblätter eine dimensionierte Mischung von groben, Kontroll- und dünnen Schleifmittelfasern enthalten.A particular advantage of the solution according to the invention is that abrasive sheets can not be produced only with abrasive fibers of any length, but the size distribution for a particular application can be arbitrarily exact or diverse, which was previously unreachable with the crushed crushed abrasive grain. Another advantage is that in abrasive sheets containing the abrasive fibers of the invention, the fibers can be cut to a variety of lengths to simulate a normal sized CAMI fiber blend. Optionally, the abrasive sheets may contain a sized blend of coarse, control and thin abrasive fibers.

Ein weiterer Vorteil beim Einsatz von Schleifmittelfasern ist es, daß kein Abfall wie bei herkömmlichen zerkleinerten Körnern entsteht, so daß der Produktionsablauf wirtschaftlicher und effektiver ist.Another advantage of using abrasive fibers is that there is no waste as with conventional comminuted grains, so that the production process is more economical and effective.

Die erfindungsgemäßen Schleifmittelfasern und die das Schleifmittel enthaltenden Schleifkörper und die Schleifmittelblätter sind im allgemeinen den an sich bekannten Schleifmitteln überlegen, wie die folgenden Beispiele zeigen. Die Schleifkörper eignen sich zum Schleifen aller Arten von Metall, beispielsweise von verschiedenen Stählen wie rostfreiem Stahl, Gußstahl, gehärtetem Werkzeugstahl von Gußeisen, wie Gußeisen mit Kugelgraphit, Temperguß, Sphäroguß, Schalenhartguß und Kugelgraphitgrauguß sowie von Metallen wie Chrom, Titan und Aluminium. Wie alle Schleifmitel und die sie enthaltenden Schleifkörper oder Schleifmittelblätter sind das Schleifmittel und die Schleifkörper nach der Erfindung beim Schleifen bestimmter Metalle wirksamer als bei anderen und in bestimmten Schleifanwendungen leistungsfähiger als in anderen. Beispiele für bevorzugte RealisierungenThe abrasive fibers of the present invention and the abrasive article containing the abrasive article and the abrasive article sheets are generally superior to the conventional abrasives as shown in the following examples. The abrasives are suitable for abrading all types of metal, for example, various steels such as stainless steel, cast steel, hardened tool steel cast iron such as ductile iron, malleable cast iron, ductile iron, ductile iron and nodular cast iron, and metals such as chromium, titanium and aluminum. Like all abrasive mills and abrasive articles or abrasive sheets containing them, the abrasive and abrasive articles of the invention are more effective at grinding certain metals than others and perform better in certain abrasive applications than others. Examples of preferred implementations

Beispiel IExample I

In diesem Beispiel wurden 196,4kg PuraleNG-Aluminiummonohydroxidpulver, bezogen von der Condea Chemie GmbH, 38,2 kg Wasser, vermengt mit 1,37 kg Alphaaluminiumoxid-Impfmaterial und 28,8 kg destilliertes Wasser in einem gewöhnlichen Doppelmantel-V-Mischer fünf Minuten lang gemischt und ergaben eine im wesentlichen gleichmäßige Aufschlämmung. An diesem Punkt wurden 16kg Salpetersäure (Konzentration 70%), verdünnt mit 44,6 kg destilliertem Wasser unter fortgesetzter Rotation der Mischerschaufeln dem Mischer zugesetzt. Nach fünf Minuten weiteren Mischens erfolgte die Umwandlung des Sols in ein Gel, das etwa 61 % Feststoffe einschließlich des im wesentlichen gleichmäßig verteilten Impfmaterials enthielt. Das Impfmaterial in diesem Beispiel wurde aufbereitet, indem eine Charge destilliertes Wasser in einer Sweco-Mühle, Modell 45, mit 88%igem Aluminiumoxid-Mahlkörper von Standardqualität (je 12mm Durchmesser χ 12mm Länge), bezogen von der Diamonite Products Company, Shreve, Ohio, vermählen wurde, bis die Kristallkeime im Wasser eine spezifische Oberfläche von mindestens 100m2/g erreichten.In this example, 196.4 kg of Pural e NG aluminum monohydroxide powder purchased from Condea Chemie GmbH, 38.2 kg of water, was mixed with 1.37 kg of alpha alumina seed and 28.8 kg of distilled water in a standard double-jacket V mixer mixed for five minutes to give a substantially uniform slurry. At this point, 16kg of nitric acid (70% concentration) diluted with 44.6kg of distilled water was added to the mixer with continued rotation of the mixer blades. After five minutes of further mixing, the sol was converted to a gel containing about 61% solids including the substantially evenly distributed seed. The inoculum in this example was prepared by charging a batch of distilled water in a Sweco mill, Model 45, with 88% alumina standard grade (12mm diameter χ 12mm length each) purchased from the Diamonite Products Company, Shreve, Ohio , was ground until the crystal nuclei in the water reached a specific surface area of at least 100m 2 / g.

Das verwendete PuralR NG-Pulver hatte eine Reinheit von etwa 99,6% mit geringen Beimengungen von Kohlenstoff, Siliziumdioxid, Magnesiumoxid und Eisenoxid.The Pural R NG powder used had a purity of about 99.6% with small additions of carbon, silica, magnesia and iron oxide.

Das geimpfte Gel wurde in üblicherweise durch eine glattwandige Preßdüse mit mehreren Bohrungen von etwa 1,19mm Durchmesser extrudiert, um kontinuierlich Gelfasern zu erzeugen. Die Gelfasern wurden dann 24—72 Stunden lang bei einer Temperatur von 75 bis 800C und einer relativen Luftfeuchte 85% getrocknet. Nach diesem Trocknungsschritt waren die Endlosfasern relativ spröde und konnten leicht auf kurze Längen zerkleinert oder gebrochen werden. Für dieses Beispiel wurden aus den Endlosfasern faserförmige Körper mit einer durchschnittlichen Länge von 2mm bis 8mm hergestellt. Diese kurzen Fasern wurden dann durch Erhitzen bei einer Erhöhung der Temperatur von 2°C/min auf 800°C, mit einer Erhöhung von etwa 5°C/min von 800°C auf 13700C in Alphaaluminiumoxid umgewandelt, bei der letzteren Temperatur etwa fünf Minuten lang gehalten, worauf sie abgekühlt wurden. Nach der Abkühlung hatten die Fasern einen mittleren Durchmesser von etwa 0,58mm und zufällig verteilte Längen von etwa 1,5mm bis 6mm und bestanden weitgehend aus reinem Alphaaluminiumoxid mit einer mittleren Kristallitgröße von 0,3pm und einer Vickers-Härte von mehr als ca. 1,6GPa. Alle Kristallitgrößen wurden hierbei nach dem Linienschnittverfahren gemessen.The seeded gel was usually extruded through a smooth-walled die having multiple holes about 1.19 mm in diameter to produce continuous gel fibers. The gel fibers were then dried for 24-72 hours at a temperature of 75 to 80 0 C and a relative humidity of 85%. After this drying step, the filaments were relatively brittle and could easily be crushed or broken into short lengths. For this example, fibrous bodies having an average length of 2 mm to 8 mm were produced from the continuous fibers. These short fibers were then converted by heating at an increase in temperature of 2 ° C / min to 800 ° C, with an increase of about 5 ° C / min from 800 ° C to 1370 0 C in alpha alumina, in the latter temperature is about held for five minutes, after which they were cooled. Upon cooling, the fibers had a mean diameter of about 0.58mm and random lengths of about 1.5mm to 6mm, and consisted largely of pure alpha alumina with a mean crystallite size of 0.3pm and a Vickers hardness greater than about 1 , 6GPa. All crystallite sizes were measured by the line-cut method.

Diese zuletzt beschriebenen Schleifmittelfasern hatten einen nur etwas kleineren Durchmesser als ein Schleifkorn der Standardkörnung 30. Diese faserförmigen Körner wurden in an sich bekannter Weise nach dem US-PS 4543107, zu keramisch gebundenen Schleifscheiben verarbeitet. Aus geschmolzenen 32a-Schleifmittelkörnern (Sulfidverfahren), die von der Norton Company, Worcester, Massachusetts, vertrieben werden, wurden Vergleichs-Schleifscheiben hergestellt. Diese Testschleifscheiben wurden mit einem Durchmesser von 178mm (7"), einer Dicke von 12,7mm (Ѵг") und einer Bohrung von 31,75 mm (1 V*") hergestellt. Der Gesamtanteil des Schleifmittels in Volumenanteile in % in jeder Schleifscheibe wurde konstant bei 48% gehalten, und der Anteil des keramischen Bindemittels der Zusammensetzung A in Volumenanteile in % (siehe Tabelle I) werden konstant bei 7,21 % gehalten.These last-described abrasive fibers were only slightly smaller in diameter than standard grain size 30 abrasive grain. These fibrous grains were processed in a manner known per se in US Pat. No. 4,543,107 into ceramic bonded abrasive wheels. Comparative abrasive wheels were prepared from 32a molten abrasive grains sold by the Norton Company, Worcester, Massachusetts. These test wheels were made with a diameter of 178 mm (7 "), a thickness of 12.7 mm (" "") and a bore of 31.75 mm (1 V * ") The total percentage of abrasive in% by volume in each wheel was kept constant at 48%, and the content of the ceramic binder of the composition A in volume percentages (see Table I) is kept constant at 7.21%.

Tabelle I Schmelzoxid-Zusammensetzung des Bindemittels ATABLE I Melt oxide composition of binder A

SiO2 SiO 2 47,6147.61 AI2O3 Al 2 O 3 16,6516.65 Fe2O3 Fe 2 O 3 0,380.38 TiO2 TiO 2 0,350.35 CaOCaO 1,581.58 MgOMgO 0,100.10 Na2ONa 2 O 9,639.63 K2OK 2 O 2,862.86 Li2OLi 2 O 1,771.77 B2O3 B 2 O 3 19,0319,03 MnO2 MnO 2 0,020.02 P2O6 P 2 O 6 0,220.22 100,00100.00

Ein Beispiel für ein wahlweise verwendbares keramisches Bindemittel wurde in der schwebenden US-Patentanmeldung, Aktenzeichen 07/236586, eingereicht am 25.8.1988, abgetreten an den gleichen Rechtsnachfolger wie die vorliegende Erfindung, offenbart. Ein Beispiel eines solchen Bindemittels trägt die Bezeichnung 3GF259A, so bezeichnet und vertrieben von der O. Hommel Company of Pittsburgh, Pennsylvania. Dieses gefrittete Bindemittel besteht aus 63% Siliziumoxid, 12% Aluminiumoxid, 1,2% Kalziumoxid, 6,3% Natriumoxid, 7,5% Kaliumoxid und 10% Boroxid, alle Angaben in Gewichtsanteile in %. Die Mischung und die grünen Schleifscheiben werden in der üblichen Weise hergestellt und die letzteren werden bei 9000C gebrannt, um das Bindemittel einzubrennen, wobei der Brennzyklus aus einem Aufheizabschnitt mit 25°C/h Temperaturanstieg von Raumtemperatur auf 900°C, einem achtstündigen Ausgleichsglühen bei 900°C und einer Abkühlung auf Raumtemperatur mit freier Abkühlungsgeschwindigkeit besteht.An example of an optional ceramic binder has been disclosed in pending U.S. Patent Application Serial No. 07/236,586, filed August 25, 1988, assigned to the same assignee as the present invention. An example of such a binder is designated 3GF259A, designated and sold by the O. Hommel Company of Pittsburgh, Pennsylvania. This fritted binder consists of 63% silica, 12% alumina, 1.2% calcium oxide, 6.3% sodium oxide, 7.5% potassium oxide and 10% boron oxide, all in parts by weight in%. The mixture and the green abrasive wheels are manufactured in the usual manner and the latter fired at 900 0 C to bake the binder, the firing cycle being from a heating section with 25 ° C / h temperature rise from room temperature to 900 ° C, an eight-hour soak at 900 ° C and cooled to room temperature with free cooling rate.

Nach dem Mischen der Schleifmittelkörner mit den Bestandteilen des Glasbindemittels wurden die Testschleifscheiben in Stahlformen auf die gewünschte Porosität von 44,79% formgepreßt. Die Schleifscheiben wurden dann 43 Stunden lang auf 900cC aufgeheizt, 16h lang bei dieserTemperatur gehalten, worauf man sie auf Raumtemperatur abkühlen ließ. Die gebrannten Schleifscheiben wurden zur Vorbereitung für einen Nutenschleiftest aus 6,35 mm (1A") abgerichtet und geschlichtet. Die Schleifscheiben mit den erfindungsgemäßen Schleifmittelfasern wurden mit SN119, die Vergleichsschleifscheiben mit dem an sich bekannten schmelzgeformten Schleifmittel mit 32A30 bezeichnet. Das zu schleifende Material war auf Rc60 (Rockwell-Härte) gehärteter D3 Werkzeugstahl, die Länge der geschliffenen Nut war 40,64cm (16,01 ") Die Tests wurden mit einer Flächenschleifmaschine von Brown and Sharpe durchgeführt, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe auf 30,48m/s (6000 Fuß/min) und die Tischgeschwindigkeit auf 0,254m/s (50 Fuß/min) eingestellt wurden. Tests wurden bei drei Tiefenvorschubwerten durchgeführt: 0,025mm, 0,051 mm und 0,076mm (1,2 und 3 Millizoll) pro Doppeldurchgang, sämtlich bis zu einer Gesamttiefe von 1,524 mm (60 Millizoll). Der Schleifscheibenverschleiß, der Metallabtrag und die Leistung wurden bei jeder Zustellgeschwindigkeit gemessen. Der Begriff „G-Verhältnis", wie er in Tabelle Il und weiterhin verwendet wird, bezeichnet die Zahl, die sich aus der Division des abgetragenen Metallvolumens durch die Volumenabnahme der Schleifscheibe infolge Abnutzung bei einem bestimmten Schleifarbeitsgang ergibt; je höher der Quotient, desto höher ist die Qualität der SchleifscheibeAfter mixing the abrasive grains with the glass binder ingredients, the test wheels in steel molds were compression molded to the desired porosity of 44.79%. The wheels were then heated for 43 hours at 900 c C, held at this temperature 16h, then allowed to cool to room temperature. The abraded wheels were dressed and sized to prepare for a 6,35 mm ( 1 ") groove grinding test The grinding wheels containing the abrasive fibers of the invention were designated SN119 and the comparative wheels were designated 32A30, the per se known melt-formed abrasive was on Rc60 (Rockwell Hardness) hardened D3 tool steel, the length of the ground groove was 40.64cm (16.01 "). The tests were performed on a surface grinder from Brown and Sharpe, with the peripheral speed of the wheel at 30.48m / s (6000 feet / min) and the table speed was set to 0.254 m / s (50 feet / min). Tests were performed at three depth feeds: 0.025mm, 0.051mm and 0.076mm (1.2 and 3 mils) per double pass, all to a total depth of 1.524mm (60 mils). Grinding wheel wear, metal removal and performance were measured at each infeed speed. The term "G-ratio" as used in Table II and further refers to the number resulting from the division of the metal volume removed by the decrease in the volume of the grinding wheel due to wear in a given grinding operation, the higher the quotient, the higher is the quality of the grinding wheel

Die Testergebnisse sind in Tabelle Il dargestellt. The test results are shown in Table II.

Tabelle Il Ergebnisse des Trocken-Nutenschleiftestes an D3 StahlTable II Results of the dry grooving test on D3 steel

Schleifmittelabrasive Scheibedisc Vorschubfeed G-VerhältnisG ratio Spezif.Specif. Energieenergy (Typ)(Type) Nr.No. (mil)*(Mil) * (Stahl/Scheibe)(Steel / disk) PS/Zoll3 PS / inch 3 Joules/Joules / minmin mm3 mm 3 Geschmolzenmolten 32A3032A30 11 4,04.0 7,097.09 19,3519.35 (blockig)(Blocky) 22 4,254.25 9,029.02 24,6224.62 33 Scheibe blockiertDisc blocked Gesintertsintered SN119SN119 11 30,2830.28 5,115.11 13,9513.95 (extrudierte(extruded 22 21,3121.31 4,914.91 13,4013.40 Fasern)fibers) 33 48,1648.16 8,948.94 24,4124.41 • mil = 0,001" =• mil = 0.001 "= 0,0254 mm0.0254 mm

Beim trockenen Schleifen von D3 Stahl mit einer Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe von 30,48m/s (6000Fuß/min) hatten die mit den erfindungsgemäßen Schleifkörpern hergestellten Schleifscheiben die fünf- bis zehnfache Lebensdauer und verbrauchten weniger Energie zum Abtragen einer Volumeneinheit Stahl als die besten an sich bekannten walzengebrochenen Schmelzschleifkörner von ähnlichen Querschnittsdurchmesser.When dry-sanding D3 steel with a peripheral wheel speed of 30,48 m / s (6000 feet per minute), the abrasive wheels made with the abrasive wheels of the present invention had five to ten times the life and consumed less energy to remove one volume of steel than the best per se known roll-broken melt abrasive grains of similar cross-sectional diameter.

Der Vorteil der Schleifscheiben mit länglichen faserförmigen Schleif körnern, die nach der Erfindung hergestellt werden, war bei hohen Metallabtragsraten besonders ausgeprägt. Für eine bestimmte Schleifqualität zeigt die Schleifscheiben mit dem faserförmigen Schleifmittel eine viel bessere Spanleistung wie die niedrigeren Energiewerte in Tabelle Il zeigen, und erzeugten weniger Wärme, woraus sich wiederum eine brandmarkenfreie Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks ergibt. Geringe Hitze und fehlende Brandmarken sind notwendig, um eine metallurgische Beschädigung des zu fertigenden Werkstücks wie Schneidwerkzeugen zu vermeiden.The advantage of the abrasive discs with elongated fibrous abrasive grains made according to the invention was particularly pronounced at high metal removal rates. For a given abrasive quality, the abrasive abrasive fiber discs show much better chip removal as shown by the lower energy values in Table II, and produce less heat, which in turn results in a brandless surface finish of the workpiece. Low heat and lack of branding are necessary to avoid metallurgical damage to the workpiece being machined, such as cutting tools.

Beispiel IlExample Il

Ir» diesem Beispiel wurden keramisch gebundene Segmentschleifkörper mit den gleichen Körnungen wie in Beispiel I beschrieben hergestellt. Diese Segmente wurden so gefertigt, daß sie in ein CORTLAND-Spannfutter von 30,48cm (12") Durchmesser paßten. Jedes Segment hatte eine Höhe von 12,7cm (5") und einen Querschnitt, der gleich dem Sehnenabschnitt eines Kreises von 30,48cm (12") bei einer Sehnenlänge von 19,05cm (7,5") war. Die Segmente wurden entsprechend den Schleifscheiben in Beispiel I dargestellt. Ein Schleiftest, bei dem das erfindungsgemäße Schleifmittel mit dem besten gegenwärtig eingesetzten geschmolzenen Schleifmitteln verglichen wurde, wurde an quadratischen Stahlplatten von 30,48cm (12") Seitenlänge aus 1018er Stahl mit einer BLANCHARD Senkrechtschleifmaschine durchgeführt. Es wurde ein Naßschleifverfahren mit einer Emulsion von wasserlöslichem Öl in Wasser im Verhältnis 1:40 angewendet.In this example, ceramically bonded segment abrasives having the same grain sizes as described in Example I were prepared. These segments were fabricated to fit in a 30.45 "(12") diameter CORTLAND chuck, each segment having a height of 12.7cm (5 ") and a cross section equal to the chord portion of a circle of 30, 48cm (12 ") at a chord length of 19.05cm (7.5"). The segments were shown according to the grinding wheels in Example I. A grinding test comparing the abrasive of the present invention with the best presently used molten abrasive was performed on 10.18 "square steel plates of 1018 steel with a BLANCHARD vertical grinder applied in water in the ratio 1:40.

Es wurden drei Tiefenschubgeschwindigkeiten getestet:Three depths of shear were tested:

0,406mm/min, 0,559mm/min und 0,711 mm/min (0,016"/min, 0,022'Vmin und 0,028'Vmin), und in jedem Falle wurden vier Schleifgänge durchgeführt, jeweils mit einem Gesamt-Tiefenvorschub von 2,54mm (100 Millizoll). Der Scheibenverschleiß, der Metallabtrag und die Leistung wurden für jeden Arbeitsgang gemessen. Die Gesamtergebnisse sind in Tabelle IH angegeben.0.406mm / min, 0.559mm / min and 0.711mm / min (0.016 "/ min, 0.022'Vmin and 0.028'Vmin), and in each case four passes were made, each with a total depth feed of 2.54mm (100 The disc wear, metal removal and performance were measured for each operation and the overall results are given in Table IH.

Tabelle III Ergebnisse des Segment-Flächenschleiftests an 1018er StahlTable III Results of the Segment Surface Grinding Test on 1018 Steel

Schleifmittel Segment Vorschubgeschwindigkeit G-Verhältn. Leistg.Abrasive Segment Feed Rate G Ratio Leistg.

(Typ) Nr. (mil/min)* (mm/min) (Stahl/Scheibe) (kW)(Type) No. (mil / min) * (mm / min) (steel / disc) (kW)

Geschmolzen 32A30S 16 0,406 7,44 8,4Melted 32A30S 16 0.406 7.44 8.4

(blockig) 22 0,559 5,75 12,0(blocky) 22 0,559 5,75 12,0

28 0,711 4,48 12,028 0.711 4.48 12.0

Gesintert SN119s 16 0,406 34,32 8,8Sintered SN119s 16 0.406 34.32 8.8

(extrudierte 22 0,559 12,64 9,2(extruded 22 0.559 12.64 9.2

Fasern) 28 0,711 12,64 9,6 ♦ 1 mil = 0,001 Zoll = 0,0254mmFibers) 28 0.711 12.64 9.6 ♦ 1 mil = 0.001 inches = 0.0254mm

Wie aus den in Tabelle Il dargestellten Ergebnissen ersichtlich, übertrafen die aus den erfindungsgemäßen faserförmigen Schleifmitteln gefertigten Segmente das beste gegenwärtig verwendete Schleifmittel um 300 bis 500% im G-Verhältnis, während ihre Leistungsaufnahme bei den höheren Zustellgeschwindigkeiten wesentlich niedriger war.As can be seen from the results shown in Table II, the segments made from the fibrous abrasives of the present invention outperformed the best currently used abrasive by 300 to 500% in the G-ratio while their power consumption was significantly lower at the higher feed speeds.

Beispiel IIIExample III

In diesem Beispiel wurde eine Charge faserförmiges Schleifmittel von geringerem Faserdurchmesser hergestellt, indem 3,2 kg Pural® NG-Aluminiummonohydroxid mit 1,3kg Wasser, vermengt mit 22g Alphaaluminiumoxid-Impfmaterial, wie in Beispiel I vermischt wurde. Nach fünfminütigem Mischen wurden 200g 70%ige Salpetersäure verdünnt mit 750cm3 destilliertem Wasser, zugesetzt, um ein Gel mit 59% Feststoffgehalt zu erzeugen, in dem das Impfmaterial gleichmäßig verteilt war. Das geimpfte Gel wurde dann in üblicher Weise durch eine glattwandige Preßdüse mit mehreren Öffnungen von jeweils 0,60 mm Durchmesser extrudiert. Nach dem Trocknen wurden die extrudierten Fasern auf Längen von durchschnittlich 3 mm gebrochen und dann 5 Minuten lang bei 13200C gebrannt. Nach dem Brennen entsprach das Maß des Querschnittes der Einzelfasern einem Standardschleifmittel der Körnung 50. Die Brenntemperatur von 13200C bei einer Brenndauer von 5min war etwas geringer als in Beispiel I. Wie in Beispiel I waren auch hier die Fasern gebogen und verdreht. Diese Fasern wurden nach der Verfahrensweise von Beispiel I zu Testschleifscheiben verarbeitet, wobei jedoch der Scheibendurchmesser 127 mm (5") betrug, und es wurden Vergleichsscheiben mit einem geimpften Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifmittel der gleichen Zusammensetzung wie derjenigen des faserförmigen Schleifmittels hergestellt, die aber durch Zerkleinern von trockenen Pulverkörpern gefertigt wurden, um blockig geformte Körner von ähnlicher Form wie die geschmolzenen Aluminiumoxidkörper herzustellen. Die Schleifscheiben mit dem erfindungsgemäßen faserförmigen Schleifmittel wurden mit X31-1, die Scheiben mit dem blockigen Sol-Gel-Korn mit SN5 bezeichnet. Diese Schleifscheiben wurden durch Nutschleifen von gehärtetem D3 Stahl wie in Beispiel I getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV dargestellt.In this example, a batch of lower fiber diameter fibrous abrasive was prepared by mixing 3.2 kg of Pural® NG aluminum monohydroxide with 1.3 kg of water mixed with 22 g of alpha alumina seed material as in Example I. After five minutes of mixing, 200 g of 70% nitric acid were diluted with 750cm 3 of distilled water was added to produce a gel having 59% solids content, in which the inoculum was evenly distributed. The seeded gel was then extruded in a conventional manner through a smooth-walled die having a plurality of orifices each of 0.60 mm diameter. After drying, the extruded fibers were broken to lengths averaging 3 mm and then fired at 1320 ° C. for 5 minutes. After firing, the degree of the cross section of the individual fibers corresponding to a standard abrasive grit 50. The firing temperature of 1320 0 C with a burning time of 5 minutes was slightly less than in Example I. As in Example I the fibers were bent here and twisted. These fibers were made into test wheels according to the procedure of Example I except that the disk diameter was 127 mm (5 ") and comparative wheels were made with a seeded sol-gel alumina abrasive having the same composition as that of the fibrous abrasive but running through The abrasive discs with the fibrous abrasive of the present invention were designated X31-1 and the discs with the blocky sol-gel grain were designated SN5 by grooving hardened D3 steel as tested in Example I. The results are shown in Table IV.

Tabelle IV Ergebnisse des Trocken-Nutschleiftestes an D3 StahlTable IV Results of the dry grooving test on D3 steel

Schleifmittelabrasive Scheibedisc Vorschubfeed G-VerhältnisG ratio Spezif.Specif. Energieenergy (Typ)(Type) Nr.No. (mil)·(Mil) · (Stahl/Scheibe)(Steel / disk) PS/Zoll3 PS / inch 3 J/mm3 J / mm 3 minmin SoI-GeISol-Gel SN5SN5 0,50.5 24,324.3 23,023.0 62,862.8 (blockig)(Blocky) 1.01.0 35,835.8 15,515.5 42,342.3 2,02.0 28,828.8 10,610.6 28,928.9 SoI-GeISol-Gel X31-1X31-1 0,50.5 26,2726.27 18,218.2 49,749.7 (extrudierte(extruded 1,01.0 48,5848.58 12,912.9 35,235.2 Fasern)fibers) 2,02.0 73,7873.78 8,78.7 23,7523,75

1 mil = 0,001 Zoll = 0,0254mm1 mil = 0.001 inches = 0.0254mm

Diese Ergebnisse zeigen deutlich den Vorteil des faserförmigen Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifmittels gegenüber dem SoI-GeI-Aluminiumoxidschleifmittel mit blockig geformten Körnern. Bei der höchsten Vorschubgeschwindigkeit hatten die erfindungsgemäßen Körner ein um 255% höheres G-Verhältnis und eine um 18% niedrigere Energieaufnahme.These results clearly demonstrate the advantage of the sol-gel fibrous alumina abrasive over the block-shaped grain SoI-GeI alumina abrasive. At the highest feed rate, the grains of the invention had a 255% higher G ratio and 18% lower energy consumption.

Beispiel IVExample IV

Vier Sätze heißgepreßte Standard-Handschleifscheiben mit Phenolformaldehydharzbindung wurden in an sich bekannter Weise mit einem Durchmesser von 15,24(6"), einer Dicke von 1,59cm (0,625") und einer Bohrung von 1,59cm (0,625") hergestellt. Ein Scheibensatz enthielt das geschmolzene, blockig geformte Aluminiumoxid-Zirkondioxidschleifmittel (AZ) gemäß US-P 3891408; ein zweiter Scheibensatz enthielt das blockig geformte geimpfte Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifmittel (SGB) gemäß US-P 4623364 in der Körnung 16 (US-Standardsiebreihe); und ein dritter Scheibensatz enthielt das im obigen Beispiel I beschriebene faserförmige geimpfte Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifmittel (SGF), jedoch mit einem Durchmesser von 1,5mm (0,074"). Alle Schleifscheiben waren bis auf den Schleifmitteltyp im wesentlichen gleich; sie waren relativ harter Beschaffenheit mit Volumenanteilen in % von 48% Schleifmittel, 48% Bindemittel und 4% Poren. Alle Schleifscheiben wurden in einem Schleifprozeß eingesetzt, der Bindungen simulierte, die beim Schleifen von Eisenbahnschienen gegeben sind. Die Ergebnisse waren die folgenden, wobei die Schleifscheiben, die das an sich bekannte geschmolzene Aluminiumoxid-Zirkondioxid-(AZ)-Schleifmittel enthielten, als Vergleichsmaßstab verwendet wurden.Four sets of hot-pressed phenol-formaldehyde resin standard hand sanding wheels were prepared in a manner known per se having a diameter of 15.24 (6 "), a thickness of 1.59 cm (0.625") and a bore of 1.59 cm (0.625 ") Pulley set contained the molten, block-shaped alumina zirconia abrasive (AZ) of USP 3891408; a second pulley set contained the blocky shaped sol-gel seeded alumina abrasive (SGB) according to USP 4,623,364 grade 16 (U.S. Standard Sieve Series); and a third pulley set containing the fibrous seeded sol-gel alumina abrasive (SGF) described in Example I above, but with a diameter of 1.5 mm (0.074 "). All wheels were essentially the same except for the abrasive type; they were relatively hard with percentages by volume of 48% abrasive, 48% binder and 4% pores. All grinding wheels were used in a grinding process that simulated bindings given when grinding railroad tracks. The results were as follows, with the abrasive wheels containing the per se known fused alumina zirconia (AZ) abrasive used as a benchmark.

Tabelle V Schienenschleiftest- Relative Ergebnisse in %Table V Rail Grinding Test - Relative Results in%

Schleifmittelabrasive Konst.Const. Scheiben-disk- Materialmaterial kWkW G-VerhältnisG ratio variantevariant Leistg.Leistg. verschleiß-wear- abtrags-material removal kWkW raterate raterate AZAZ 1,71.7 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 SGBSGB 239,9239.9 116,8116.8 106,7106.7 48,648.6 SGFSGF 140,2140.2 141,6141.6 107,8107.8 101,0101.0 AZAZ 2,22.2 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 SGBSGB 286,4286.4 117,7117.7 101,2101.2 41,141.1 SGFSGF 149,1149.1 137,2137.2 103,8103.8 92,092.0 AZAZ 2,32.3 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 SGBSGB 152,7152.7 99,099.0 101,4101.4 64,864.8 SGFSGF 140,0140.0 128,2128.2 99,699.6 91,591.5 AZAZ 2,52.5 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 100,0100.0 SGBSGB 248,3248.3 107,5107.5 103,1103.1 43,343.3 SGFSGF 117,5117.5 120,9120.9 103,5103.5 102,9102.9

Wie aus den G-Verhältnissen, d. h. aus der Material-Volumenabtragsrate pro Einheit des Scheibenverschleißes ersichtlich, war die Gesamtgüte des gegenwärtig verwendeten AZ-Schleifmittels dem blockig geformten geimpften Sol-Gel-Schleifmittel weit überlegen, und das hier beschriebene faserförmige geimpfte Sol-Gel-Schleifmittel ist nur dem AZ gleichwertig. Beim Schienenschleifen ist es jedoch entscheidend, daß die Eisenbahnschienen für die notwendige Aufarbeitung der Schienen durch Nachschleifen so kurz wie möglich außer Betrieb sind. Damit wird die Geschwindigkeit, mit der eine Schleifscheibe Metall abträgt, der bestimmende Faktor bei der Beurteilung der Qualität einer Schienenschleifscheibe. Die Metallabtragungsgeschwindigkeit der Schleifscheiben, die das faserförmige geimpfte Sol-Gel-Schleifmittel enthielten, war sowohl der Geschwindigkeit des AZ-Schleifmittels als auch der des blockig geformten geimpften Sol-Gel-Schleifmittels haushoch überlegen. In den verschiedenen Schleifgängen war das faserförmige Schleifmittel bezüglich des abgetragenen Metallgewichts um etwa 42%, 37%, 28% bzw. 21 % besser als AZ und um etwa 25,20,29 bzw. 13 Prozentpunkte besser als die Schleifscheiben, die das blockig geformte geimpfte Sol-Gel-Schleifmittel enthielten. Warum das faserförmige geimpfte Sol-Gel-Schleifmittel sogar seinem geformten Gegenstück überlegen ist, ist nicht vollständig klar, aber der Unterschied war deutlich.As from the G-ratios, d. H. From the material volume removal rate per unit of wheel wear, the overall quality of the currently used AZ abrasive was far superior to the blocky shaped sol-gel seeded abrasive and the fibrous seeded sol-gel abrasive described herein is equivalent to AZ only. When rail grinding, however, it is crucial that the railroad tracks for the necessary refurbishment of the rails by regrinding are as short as possible out of service. Thus, the speed with which a grinding wheel removes metal becomes the determining factor in assessing the quality of a rail grinding wheel. The metal removal rate of the abrasive wheels containing the fibrous seeded sol-gel abrasive was vastly superior to both the rate of the AZ abrasive and the blocky seeded sol-gel abrasive. In the various grinding passes, the fibrous abrasive was about 42%, 37%, 28%, and 21% better than AZ, respectively, and about 25, 20, 29, and 13% better than the block-shaped abrasive discs in terms of metal weight removal seeded sol-gel abrasives. Why the fibrous seeded sol-gel abrasive is superior even to its molded counterpart is not completely clear, but the difference was clear.

Beispiel VExample V

Eine Serie von handelsüblichen Trennscheiben mit Phenolformaldehydharzbindung wurde nach an sich bekannten Verfahren hergestellt. Die Maße der Schleifscheiben waren 50,8cm χ 0,33cm χ 2,54cm (20 Zoll χ 0,130 Zoll χ 1 Zoll), und die Scheiben waren seitlich durch eine Glasfasergewebescheibe mit einem Radius etwa vom halben Radius der Trennscheibe verstärkt, d.h. die Verstärkungsgewebe hatten einen Durchmesser von etwa 25,4cm (10 Zoll). Die Trennscheiben wurden zu einem Drittel mit blockig geformtem, zerkleinerten Schmelzaluminiumoxid der Körnung 24 (bezogen auf die US-Standardsiebreihe) hergestellt, der von der Norton Company unter der Bezeichnung ALUNDUM (57A) vertrieben wird, wobei ALUNDUM ein registriertes Warenzeichen der Norton Company ist. Ein zweites Drittel der Scheiben enthielt das blockig geformte geimpfte Sol-Gel-Schleifmittel der Körnung 24, das in der obenerwähnten US-P 4623364 beschrieben wird (SGB). Das letzte Drittel der Schleifscheiben enthielt, das erfindungsgemäße faserförmige geimpfte Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifmittel (SGF) mit einem Querschnitt, der dem Durchmesser des gleichachsigen 57 A und des blockig geformten geimpftenSol-Gel-Schleifmittels der Körnung 24 annähernd war, d.h. ca. 0,74 mm. Auf Volumenbasis enthielten alle Schleifscheiben 48% Schleifmittel, 46% Bindemittel und 6% Poren.A series of commercially available phenol-formaldehyde resin-bonded cutting wheels was prepared by methods known per se. The dimensions of the abrasive wheels were 50.8 cm χ 0.33 cm χ 2.54 cm (20 inches χ 0.130 inches χ 1 inch), and the disks were laterally reinforced by a glass fiber fabric disk having a radius approximately half the radius of the cutting wheel, i.e., the glass washers. the reinforcing fabrics had a diameter of about 25.4 cm (10 inches). The cut-off wheels were made in one-third with block-shaped crushed 24 grade fused alumina (based on the U.S. Standard Sieve Series) sold by Norton Company under the name ALUNDUM (57A), ALUNDUM being a registered trademark of Norton Company. A second third of the slices contained the granular 24 block-shaped seeded sol-gel abrasive described in the aforementioned USP 4,623,364 (SGB). The final one-third of the abrasive discs contained the inventive sol-gel seeded fibrous sol gel (SGF) having a cross section approximating the diameter of the equiaxial 57A and the block-shaped, seeded, sol gel 24 abrasive, i. about 0.74 mm. On a volume basis, all wheels contained 48% abrasive, 46% binder and 6% pores.

Die Scheiben wurden durch trockenes Trennen von 3,81 cm (1,5") dickem C1018er Stahl und von 3,81 cm (1,5") dickem 304er rostfreiem Stahl getestet. Die Scheiben wurden in einem Stone M 150-Trennschleifer mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 60,96 m/s (12 000 Fuß/min) getestet, wobei mit jeder Schleifscheibe 30 Schnitte jeweils mit 2,5 und 4 Sekunden pro Schnitt an den C1018er Stahlbarren und an dem 304er rostfreien Stahlbarren ausgeführt wurden. Die Ergebnisse des Vergleichstests beim Trennen von C1018er Stahl bzw. 304er rostfreiem Stahl sind in den Tabellen Vl bzw. VII dargestellt.The wheels were tested by dry-cutting 3.81 cm (1.5 ") thick C1018 steel and 3.81 cm (1.5") 304 stainless steel. The wheels were tested in a Stone M 150 cut-off machine at a peripheral speed of 60.96 m / s (12,000 feet per minute), with each wheel grinding 30 cuts at 2.5 and 4 seconds per cut on the C1018 steel ingots and on the 304 stainless steel ingot. The results of the comparative test when separating C1018 steel and 304 stainless steel are shown in Tables VI and VII, respectively.

Tabelle Vl Materialtrennung - C1018er StahlTable VI Material separation - C1018 steel

Scheibedisc Schleifgrinding Zeit/Time/ MA*1 MA * 1 SV*1 SV * 1 G-Ver-G-encryption kWkW Relat.Relat. Nr.No. mittelmedium Schnittcut Zoll/3/Inches / 3 / Zoll/3/Inches / 3 / hältnisrelationship G-Verh.G-Ratio. typType SS minmin minmin %% 11 57 A57 A 2,52.5 5,475.47 0,820.82 6,676.67 14,2614,26 100100 22 57A57A 2,52.5 5,435.43 0,810.81 6,676.67 13,9713.97 100100 33 57 A57 A 4,04.0 3,453.45 0,750.75 5,585.58 9,279.27 100100 44 SGBSGB 2,52.5 5,475.47 0,510.51 10,7910.79 12,6712.67 193,4193.4 55 SGBSGB 2,52.5 5,515.51 0,510.51 10,7910.79 13,2013,20 193,4193.4 66 SGBSGB 4,04.0 3,423.42 0,400.40 8,658.65 8,798.79 155,0155.0 77 SGFSGF 2,52.5 5,515.51 0,320.32 17,2417.24 11,9011.90 258,4258.4 88th SGFSGF 2,52.5 5,395.39 0,250.25 21,5421.54 11,9511,95 323,4323.4 99 SGFSGF 4,04.0 3,373.37 0,160.16 21,5421.54 8,048.04 470,3470.3

* MA = Materialabtrag SV = Scheibenverschleiß* MA = material removal SV = disc wear

Beim Trennen von C1018er Stahl waren die Trennscheiben, die das faserförmige geimpfte Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifmittel (SGF) enthielten, in der Gesamtqualität und im G-Verhältnis den Trennscheiben, die das Schmelzaluminiumoxidschleifmittel bzw. Schmelzkorundschleifmittel 57 A bzw. das blockig geformte Schleifmittel SGB als Gegenstückzum SGF-Material enthielten, absolut überlegen. Bei der Trennzeit von 2,5 Sekunden lagen die G-Verhältnisse der SGF-Trennscheiben um 158,5 Prozentpunkte höher als die entsprechenden Werte der 57 Α-Scheiben, und bei der Trennzeit von 4 Sekunden lagen sie um 370,3 Prozentpunkte höher. Die Überlegenheit des SGF- gegenüber dem SGB-Material war zwar nicht so groß wie gegenüber dem 57 A, jedoch immer noch sehr groß, nämlich 93,4 Prozentpunkte bei der Trennzeit von 2,5 Sekunden und 55 Prozentpunkte bei der Trennzeit von 4 Sekunden. Es sollte auch vermerkt werden, daß neben der viel höheren Schleifqualität (G-Verhältnis) die SGF-Trennscheiben eine wesentlich geringere Leistungsaufnahme in Kilowatt (kW) hatten als die Scheiben 57 A- bzw. SGB-Schleifmittel. Die Gesamtleistung betrug für alle drei getesteten SGF-Scheiben 31,89kW, für die drei SGB-Scheiben 34,66kW und für die drei 57A-Scheiben 37,55 kW. Das SGF-Schleifmittel führte zu Energieeinsparungen von 15,1 % im Vergleich zu den 57A-haltigen Scheiben und zu Einsparungen von 7,9% gegenüber Scheiben, die das SGB-Schleifmittel enthielten.When cutting C1018 steel, the cutting wheels containing the fibrous seeded sol gel alumina abrasive (SGF) were in the overall grade and G ratio of the cutting wheels using the fused aluminum abrasive 57 A and the block-shaped abrasive SGB, respectively Contain counterpart to the SGF material, absolutely superior. At the split time of 2.5 seconds, the G ratios of the SGF cutting wheels were 158.5 percentage points higher than the corresponding values of the 57 Α wheels, and at the 4 second separation time, they were 370.3 percentage points higher. While the superiority of the SGF over the SGB material was not as great as the 57A, it was still very large, 93.4 percentage points at the 2.5 second separation time and 55 percentage points at the 4 second separation time. It should also be noted that in addition to the much higher grinding quality (G-ratio), the SGF cutting discs had a significantly lower power consumption in kilowatts (kW) than the discs 57 A or SGB abrasives. Total power was 31.89kW for all three SGF disks tested, 34.66kW for the three SGB disks and 37.55kW for the three 57A disks. The SGF abrasive resulted in energy savings of 15.1% compared to the 57A-containing wheels and 7.9% savings over wheels containing the SGB abrasive.

Tabelle VII Materialtrennung - 304er rostfreier StahlTable VII Material separation - 304 stainless steel

Scheibedisc Schleifgrinding Zeit/Time/ MA*'MA * ' SV»SV " G-VerG-Ver kWkW Relat.Relat. Nr.No. mittelmedium Schnittcut Zoll3/Inch 3 / Zoll3/Inch 3 / hältnisrelationship G-Verh.G-Ratio. typType SS minmin minmin %% 1010 57 A57 A 2,52.5 5,515.51 1,081.08 5,115.11 12,9612.96 100100 1111 57 A57 A 2,52.5 5,395.39 0,920.92 5,855.85 12,0612.06 100100 1212 57 A57 A 4,04.0 3,453.45 0,480.48 7,227.22 8,948.94 100100 1313 57 A57 A 4,04.0 3,423.42 0,390.39 8,668.66 9,129.12 100100 1414 SGBSGB 2,52.5 5,645.64 0,520.52 10,7910.79 12,4312.43 211,2211.2 1515 SGBSGB 2,52.5 5,515.51 0,510.51 10,8510.85 12,3412.34 185,5185.5 1616 SGBSGB 4,04.0 3,503.50 0,200.20 17,2417.24 9,099.09 238,9238.9 1717 SGBSGB 4,04.0 3,453.45 0,200.20 17,2417.24 8,618.61 200,5200.5 1818 SGFSGF 2,52.5 5,345.34 0,370.37 14,4314.43 11,8111.81 282,4282.4 1919 SGFSGF 2,52.5 5,305.30 0,370.37 14,4314.43 12,4812.48 246,7246.7 2020 SGFSGF 4,04.0 3,393.39 0,160.16 21,5421.54 8,828.82 298,3298.3 2121 SGFSGF 4,04.0 3,313.31 0,150.15 21,5421.54 8,438.43 248,7248.7

* MA = Materialabtrag SV = Scheibenverschleiß* MA = material removal SV = disc wear

Wie beim Trennen von C1018er Stahl waren die SGF-haltigen Scheiben den Trennscheiben, die das normalerweise verwendete zerkleinerte Schmelzkorund-Schleifmittel 57 A enthielten, enorm überlegen und bedeutend besser als die Scheiben, die das SGB-Schleifmittel enthielten. Bei 2,5 Sekunden pro Schnitt lagen die G-Verhältnisse der SGF-Scheiben um 182,4 bzw. 146,7 Prozentpunkte höher als diejenigen der57A-Scheiben, und bei 4 Sekunden pro Schnitt lagen die gleichen Differenzen bei 198,3 bzw. 148,7 Prozentpunkten zugunsten der SGF-Scheiben. Im Vergleich zu den SGB-haltigen Scheiben belief sich der Qualitätsvorteil der SGF-Scheiben bei der Schnittzeit von 2,5 Sekunden auf 71,2 bzw. 61,2 Prozentpunkte, und auf 59,4 bzw. 48,2 Prozentpunkte bei Verlängerung der Schnittzeit auf 4 Sekunden. Bezüglich der Leistungsaufnahme führten die SGF-haltigen Scheiben größtenteils zu einer Energieeinsparung im Vergleich zu den 57 A- bzw. SGB-haltigen Scheiben, jedoch war die Einsparung relativ gering.As with C1018 steel cutting, the SGF-containing wheels were vastly superior to the cutting wheels containing the normally-used crushed fused corundum abrasive 57A and significantly better than the wheels containing the SGB abrasive. At 2.5 seconds per cut, the G ratios of the SGF slices were 182.4 and 146.7 percentage points higher, respectively, than those of the 57A slices, and at 4 seconds per slice, the same differences were 198.3 and 148, respectively , 7 percentage points in favor of the SGF discs. Compared to the SGB-containing wheels, the quality advantage of the SGF wheels at the 2.5 sec cutting time was 71.2 and 61.2 percentage points, respectively, and 59.4 and 48.2 percentage points, respectively, in lengthening the cutting time to 4 seconds. In terms of power consumption, the SGF-containing wafers largely resulted in energy savings compared to the 57 A or SGB-containing wafers, however, the savings were relatively small.

Beispiel VlExample Vl

Vier Sätze handelsübliche Trennscheiben mit Phenolformaldehydharzbindung, mit den Maßen 50,8cm χ 0,22cm χ 2,5cm (20" χ 0,130" x 1") und seitlicher Verstärkung durch Glasfasergewebescheiben mit dem halben Radius der Trennscheibe, wurden auf die übliche Weise hergestellt. Die Trennscheiben hatten eine Zusammensetzung, angegeben in Volumenanteile in % von 50% Schleifmittel, 32% Bindemittel und 18% Poren. Der erste Trennscheibensatz enthielt ein zerkleinertes blockig geformtes Schmelzaluminiumoxid- bzw. Schmelzkorund-Schleifmittel mit der Bezeichnung 53 ALUNDUM (53 A), wobei ALUNDUM ein eingetragenes Warenzeichen der Norton Company, Worcester, Massachusetts ist; das Schleifmittel hatte die Körnung 50, bezogen auf die US-Standardsiebreihe. Der zweite Scheibensatz enthielt ein blockig geformtes gesintertes geimpftes SoI-GeI-Schleifmittel (SGB) nach US-P 4623364, ebenfalls von der Körnung 50. Der dritte und der vierte Trennscheibensatz enthielten das im Beispiel I beschriebene faserförmige gesinterte geimpfte Sol-Gel-Schleifmittel, jedoch mit einem Querschnitt, der etwaFour sets of commercially available phenol-formaldehyde resin-bonded cutting wheels measuring 50.8 cm χ 0.22 cm χ 2.5 cm (20 "χ 0.130" x 1 ") and laterally reinforced by glass fiber tissue discs having half the radius of the blade were prepared in the usual manner. The cutting wheels had a composition in percent by volume of 50% abrasive, 32% binder and 18% pores The first blade set contained a crushed blocky shaped fused alumina abrasive called 53 ALUNDUM (53 A), where ALUNDUM is a registered trademark of Norton Company, Worcester, Massachusetts; the abrasive had a grain size of 50, based on the U.S. Standard Sieve Series The second pulley set contained a block-shaped sintered seeded Ge-GeI abrasive (SGB) according to U.S. Patent No. 4,623,364; also of the grain size 50. The third and the fourth cutting disk set contained the fiber described in Example I. shaped sintered seeded sol-gel abrasive, but with a cross-section that is approximately

der Körnung des gleichachsigen 53 Α-Schleifmittels und des blockig geformten geimpften Sol-Gel-Schleifmittels der Körnung 50 entsprach. Alle geimpften Sol-Gel-Schleifmittel hatten Kristallitgrößen im Submikronbereich. Das Schleifmittel in den beiden letzteren Scheibensätzen hatte einen Korndurchmesser von ca. 0,28 mm (0,011"), wobei aber in den Scheiben 26 und 27 das durchschnittliche Längenverhältnis 9, in den Scheiben 28 und 29 das durchschnittliche Längenverhältnis 6 war; diese Scheiben sind in der untenstehenden Tabelle VIII mit SGF (a) bzw. SGF (b) bezeichnet.the grain size of the 53-axis co-axial abrasive and the 50-gauge block-shaped seeded sol-gel abrasive. All inoculated sol-gel abrasives had submicron crystallite sizes. The abrasive in the latter two sets of discs had a grain diameter of about 0.118 "(0.011"), but in discs 26 and 27 the average aspect ratio was 9, in discs 28 and 29 the average aspect ratio was 6; in Table VIII below with SGF (a) and SGF (b) respectively.

Zum Trennen von 4340er Stahlwalzen von 10,16cm (4") Durchmesser wurde eine Campbell #406-Pendeltrennschleifmaschine verwendet. Die Trennung erfolgte durch Naßschleifen mit Wasser bei einem Pendelweg von 4,12 cm (1,62") bei 57 Zyklen pro Minute und Trennzeiten von 1 bzw. 2 Minuten. Die Trennung erfolgte bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Trennscheibe von 50,14m/s (9870 Fuß/min). Die Ergebnisse waren:A 414-inch diameter 4340 steel roller was used with a Campbell # 406 reciprocating grinder, which was separated by wet-grinding with water at 4.12 cm (1.62 ") at 57 cycles per minute and Separation times of 1 or 2 minutes. The separation was done at a peripheral wheel speed of 50.14 m / s (9870 feet / min). The results were:

Tabelle VIII Materialtrennung - 4340er rostfreier StahlTable VIII Material Separation - 4340 stainless steel

Scheibedisc SchleifmitSchleifmit Zeit/SchnittTime / Cut 6060 Mittl.relat.Mittl.relat. Mittl.relat.Mittl.relat. Nr.No. teltypteltyp SS 6060 G-VerhältnisG ratio Leistungpower 2222 53 A53 a 6060 100100 100100 2424 SGBSGB 6060 113113 9797 6060 2626 SGF(a)SGF (a) 6060 319319 101101 6060 2828 SGF(a)SGF (a) 120120 335335 102102 120120 2323 53 A53 a 120120 100100 100100 2525 SGBSGB 120120 9999 8484 2727 SGF(a)SGF (a) 120120 350350 103103 120120 2929 SGF(b)SGF (b) 401401 102102

G-Verhältnis = Volumenverhältnis des Materialabtrages zum Scheibenverschleiß.G-ratio = volume ratio of material removal to disc wear.

Bei einer Zeit von 60 Sekunden pro Schnitt übertrafen die Trennscheiben, welche die faserförmigen gesinterten geimpften Sol-Gel-Schleifmittel SGF (a) bzw. SGF (b) enthielten, die Scheiben mit dem gebräuchlichen zerkleinerten 53 A-Schmelzkorund-Schleifmittel und dem verwandten blockig geformten geimpften Sol-Gel-Schleifmittel SGB. Die Scheibe, die das SGB-Schleifmittel enthielt, hatte ein um 13 Prozentpunkte höheres G-Verhältnis als die 53 Α-Scheibe, während die SGF (a)- und SGF (b)-Scheiben den Standard-53 Α-Scheiben um 219 bzw. 235 Prozentpunkte überlegen waren. Bei Verlängerung der Schnittzeit für den Durchmesser 10,2cm (4") auf 120 Sekunden war die Qualität der 53 A- und der SGB-Scheiben ungefähr gleich, während die Qualität der Trennscheiben, welche die faserförmigen gesinterten geimpften Sol-Gel-Tonerdeschleifmittel SGF (a) und SGF (b) enthielten, 3,5 bzw. 4mal höher war als die der 53 A- und der SGB-Scheiben. In der Leistungsaufnahme ergab sich kein wesentlicher Unterschied zwischen den beiden erfindungsgemäßen SGF-Schleifmitteln und den SGB- und öSA-Schleifmitteln. Jedoch wäre selbst eine 25-30% niedrigere Leistungsaufnahme auf sehen der Trennscheiben, welche die SGB- und 53 A-Schleifmittel enthielten, unter Berücksichtigung der Überlegenheit von 219 bis 301 Prozentpunkten der faserförmigen gesinterten geimpften Sol-Gel-Schleifmittel von geringer Bedeutung.At a time of 60 seconds per cut, the cutoff wheels containing the fibrous sintered seeded sol gel abrasive SGF (a) and SGF (b), respectively, outperformed the wheels with the conventional 53A fused alumina abrasive and the related block molded inoculated sol-gel abrasive SGB. The disk containing the SGB abrasive had a G-ratio 13 percent higher than the 53 Α disk, while the SGF (a) and SGF (b) disks increased the standard 53 Α disks 219 and 219, respectively . 235 percentage points were superior. When extending the cutting time for the 10.2 cm (4 ") diameter to 120 seconds, the quality of the 53 A and SGB disks was about the same, while the quality of the separation disks containing the fibrous sintered seeded sol gel solders SGF ( a) and SGF (b) were 3.5 and 4 times higher, respectively, than the 53 A and SGB disks, and there was no significant difference in power consumption between the two inventive SGF abrasives and the SGB and öSA However, even a 25-30% lower power consumption would be of minor importance to the cutting wheels containing the SGB and 53A abrasives, considering the superiority of 219 to 301 percentage points of the fibrous sintered seeded sol-gel abrasive ,

Ein weiterer Nutzen des faserförmigen Schleifmittels aus geimpftem Gel zeigte sich bei einem Schleifmittel auf Unterlage, wo es die unerwartete Fähigkeit bewies, eine hohe Spanleistung länger als das walzengebrochene SG-Schleifmittel aufrechtzuerhalten.Another benefit of the seeded gel fibrous abrasive was found in a coated abrasive where it demonstrated the unexpected ability to maintain high chip removal power longer than the roll-broken SG abrasive.

Beispiel VIIExample VII

In diesem Beispiel werden die Spanleistung faserförmiger Schleifmittelteilchen aus geimpften Aluminiumoxid (SG) und die von ihnen erzeugte Oberflächengüte mit den Werten von SG-Schleifmittelkörnern verglichen, die durch herkömmliches Walzenbrechen gewonnen wurden. Die faserförmigen Schleifmittelpartikel hatten einen mittleren Durchmesser von 0,33 mm (0,013") was etwa Schleifmittelkörnern der Körnung 50 (0,01369") entsprach, und ein zufällig verteiltes Längenverhältnis im Bereich von etwa 2:1 bis 8:1. Trotzdem ergab die Chargenklassierung einige sehr lange Fasern und einen unverhältnismäßig großen Unterkornanteil, wie im folgenden gezeigt wird. Die Zusammensetzung der Schleifmittelfasern und der walzengebrochenen SG-Kontrollkörner der Körnung 50 war die Gleiche.In this example, the chip performance of seeded alumina (SG) fibrous abrasive particles and the surface finish they produce are compared to the values of SG abrasive grains obtained by conventional roll breaking. The fibrous abrasive particles had a mean diameter of 0.33 mm (0.013 "), which corresponded to approximately 50 grit abrasive grains (0.01369"), and a randomly distributed aspect ratio ranging from about 2: 1 to 8: 1. Nevertheless, the batch classification resulted in some very long fibers and a disproportionately large amount of undersize, as shown below. The composition of abrasive fibers and roll-cut 50 gauge SG control grains was the same.

Tabelle IX Klassierungsergebnisse walzengebrochener Körner im Vergleich zu SchleifmittelfasernTable IX Classification results of roll-cut grains compared to abrasive fibers

Korntypgrain type Serien-Nr.Serial no. Körnunggranulation Klasseclass LPD»LPD " Walzengebr. Korn SchleifmittelfasernWalzengebr. Grain abrasive fibers 08 D 163.3 08 D 168.708 D 163.3 08 E 168.7 50 5050 50 +3,2 + 1,9 -2,5 + 30,9+3.2 + 1.9-2.5 + 30.9 180,7 209,1180.7 209.1

* LPD = Abstumpftest bei niedrigem Schleifdruck* LPD = Dulling test at low grinding pressure

Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich, ergab sich ein beträchtlicher Unterschied in der Klassierung der beiden Arten von Schleifmittelkörner. Die Angabe „+3,2 + 1,9" bedeutet, daß die Probe des walzengebrochenen Schleifmittelkorns beim Test unter Anwendung des CAMI-Klassiersiebsystems 3,2% zu viel Überkom und 1,9% zu viel Unterkorn aufwies. Das liegt im zulässigen Toleranzbereich für SG-Schleifmittelkorn der Körnung 50. Andererseits bedeutet die Angabe „-2,5 + 30,9" für die Schleifmittelfaserprobe, daß die Probe 2,5%zu wenig Überkorn und 30,9%zu viel Unterkorn hatte, ein unverhältnismäßig hoher Wert. Der hohe Wert für den Unterkornanteil rührt daher, daß die Schleifmittelfasern („Körner") alle die gleiche Form haben. Je niedriger die Zahl, desto größer ist der ungefähre Durchmesser, der kleiner ist als die Maschenweite des Kontrollsiebs für die Körnung 50.As can be seen from the above table, there was a considerable difference in the classification of the two types of abrasive grains. The indication "+3.2 + 1.9" means that the sample of roll-cut abrasive grain when tested using the CAMI sizing system had 3.2% too much excess and 1.9% too much undersize, which is within the allowable tolerance range On the other hand, the indication "-2.5 + 30.9" for the abrasive fiber sample indicates that the sample had 2.5% too little oversize and 30.9% too much undersize, a disproportionately high value , The high value for the undersize portion is due to the fact that the abrasive fibers ("grains") all have the same shape The lower the number, the larger the approximate diameter which is smaller than the mesh size of the control screen for the grain size 50.

Es wurden Faserschleifblatter in der üblichen Weise hergestellt. Die Beschichtungsgewichte waren annähernd: Haftschicht lbs /Ries*, Deckschicht 23 Ibs./Ries*, Schleifmittelfasern 65g, walzengebrochende Korner 52g.Fiber abrasive sheets were made in the usual way. The coating weights were approximate: adhesive layer lbs / ream *, topcoat 23 lbs./crisit, abrasive fibers 65g, roll breaking grains 52g.

Der hergestellten Faserschleifblatter wurden nach dem üblichen Biegeversuch zunächst in einem Abstumpftest bei niedrigem Schleifdruck beurteilt. Die Ergebnisse zum Vergleich der Spanleistungen und der erzeugten Oberflachengute sind in der folgenden Tabelle X dargestelltThe produced fiber abrasive sheets were first evaluated after the usual bending test in a blunting test at low grinding pressure. The results for the comparison of the chip performance and the surface quality produced are shown in Table X below

* 1 Ib = 0,453kg* 1 lb = 0.453kg

Tabelle X Vergleich der Spanleistungen und Oberflachenguten an ebenem 3"-Grobblech zwischen faserformigem Schleifmittel und walzengebrochenem SchleifkornTable X Comparison of chip removal rates and surface qualities on a flat 3 "blank sheet between a fibrous abrasive and a broken abrasive grain

Abtragremoval Kumul. Abtr gKumul. Abtr g Faserform Material Korng 50Fiber shape Material Korng 50 Kumul Abtr. gCumul Abtr. G OberflachenguteSurface quality Pcpc Faserform. Material Korng. 50Fiber form. Material Korng. 50 Zeit- abschnTime period SG-Vergl - Material Korng 50SG-Vergl - Material Korng 50 Abtr./ Abschn. gDiv. / Sec. G SG-Vergl.- Matenal Korng 50SG-Vergl.- Matenal Korng 50 OberflachenguteSurface quality Abtr./ Abschn gDiv. / Sec OberflachenguteSurface quality Ra Rtm PcRa Rtm Pc NrNo Ra RtmRa Rtm

2929

5555

9494

119119

136136

146146

20 37 68 9220 37 68 92

112 128 143 154112 128 143 154

164 105 80 48 37 34164 105 80 48 37 34

1005 736 625 414 331 2821005 736 625 414 331 282

227227

265 163 115 103 96265 163 115 103 96

125125

103103

109109

5353

3333

2828

2828

4040

995 885 757 386 268 222 193 297995 885 757 386 268 222 193 297

Ra = Abweichung von der Mittellinie in Mikron. Rtm = Mittlere Rauhtiefe in Mikron Pc =ZahlderErhöhungenRa = deviation from the center line in microns. Rtm = average roughness in microns Pc = number of increases

Die Oberflachengute eines metallischen Werkstucks wird normaler Weise durch die Werte Ra und Rt gemessen, die aus Abschnitten an verschiedenen Stellen (z.B. in der Mitte und am rechten und linken Rand) entlang des fertigen Werkstucks entnommen werden. Die Bedeutung dieser statistischen Parameter ist dem Fachmann gut bekannt. Sie sind klar definiert in einer Veröffentlichung mit dem Titel „Einfuhrung in die Oberflächentextur und Teilegeometrie" der Industrial Metal Products Incorporated (IMPCO), auf deren vollständige Darlegung hier verwiesen wird. Im allgemeinen ist Ra ein Maß fur die mittlere Oberflachenrauhigkeit. Da viele Oberflachen von unterschiedlicher Topographie ähnliche Ra-Werte ergeben könnten, wird diese Zahl gewöhnlich durch andere Parameter ergänzt, die von der gleichen Oberflache herrühren. Bei der Feinbearbeitung von Metallen wird der Rt-Wert häufig als Ergänzung zur Ra-Messung verwendet. Der Wert von Rt ist ein Maß fur dieTiefe von Marken oder Kratzern, die nach der Feinbearbeitung u. U. auf der Werkstuckoberflache verbleiben. Pc ist eine Zahl, die im allgemeinen die Kratzerhaufigkeit angibt.The surface finish of a metallic workpiece is normally measured by the values Ra and Rt taken from sections at various locations (e.g., in the center and at the right and left edges) along the finished workpiece. The importance of these statistical parameters is well known to those skilled in the art. They are clearly defined in a publication titled "Introduction to Surface Texture and Part Geometry" by Industrial Metal Products Incorporated (IMPCO), the full disclosure of which is referred to here. "In general, Ra is a measure of mean surface roughness This number is usually supplemented by other parameters derived from the same surface, but in the case of fine machining of metals, the Rt value is often used as a complement to the Ra measurement, and the value of Rt is a Measure the depth of marks or scratches that may remain on the workpiece surface after finishing. Pc is a number that generally indicates the scratch frequency.

Wie aus den obigen Daten ersichtlich, übertraf das Schleifblatt mit den Schleifmittelfasern die Schleifblätter mit dem herkömmlichen walzengebrochenen Schleifmittelkorn in der Spanleistung. Wahrend der ersten Zeitabschnitte war die Abtragrate des Schleifblatts mit den Schleifmittelfasern zunächst etwas niedriger, blieb aber dann über eine viel längere Zeit erhalten Die von den Schleifmittelfasern bzw. den walzengebrochenen Kornern erzeugte Oberflachengute scheint ungefähr gleich zu sein. Dabei muß beachtet werden, daß die Chargenklassierung der faserformigen Schleifmittelpartikel, wie oben beschrieben, einen unverhältnismäßig großen Unterkornanteil und einige sehr lange Fasern ergab. Bei einer starker kontrollierten „Klassierung" wurde sich wahrscheinlich eine andere Oberflachengute ergeben.As can be seen from the above data, the abrasive sheet with the abrasive fibers outperformed the abrasive sheets with the conventional roll-cut abrasive grain in the cutting performance. During the first time periods, the abrading rate of the abrasive sheet with the abrasive fibers was initially somewhat lower, but then remained for a much longer time. The surface roughness produced by the abrasive fibers or roll-broken grains appears to be approximately equal. It should be noted that the batch classification of the fibrous abrasive particles as described above gave a disproportionately large undersize fraction and some very long fibers. A more controlled "classification" would probably result in a different surface quality.

Ein weiterer Test (112 Dsl) wurde durchgeführt, um einen Vergleich der Spanleistung und der erzeugten Oberflachengute zwischen den Schleifmittelfasern und walzengebrochenem Schleifmittelkorn der Körnung 50 bzw. 36 anzustellen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle Xl dargestellt. Der Probekorper hat eine Stirnflache von 25,4mm (1") Durchmesser.Another test (112 Dsl) was performed to compare the chip removal and the surface roughness generated between the abrasive fibers and 50/36 grit abrasive grit. The results are shown in the following Table XI. The specimen has a frontal area of 25.4mm (1 ") diameter.

Tabelle Xl Vergleich der Spanleistungen und Oberflächengüten an dem Probekörper aus Stahl mit einer Stirnseite von 1' Durchmesserzwischen Schleifmittelfasern und walzengebrochenem SchleifmittelkornTable Xl Comparison of the chip performances and surface finishes on the steel test piece with a 1 'diameter face between abrasive fibers and roll-cut abrasive grain

Abtragremoval #952*# 952 * SGV*SGV * 4444 Oberflächengütesurface finish Rtmrtm Pcpc #952*# 952 * Rtmrtm Pcpc SG-Vergl.-Mat.SG-Comp-Mat. Rtmrtm Pcpc SGV*SGV * Kg.Kg. Kg.Kg. 256256 SG-Vergl.-Mat.SG-Comp-Mat. 10531053 214214 Körng.Körng. 14551455 149149 Körng.Körng. 1 1811 181 163163 Kg.Kg. 5050 3636 526526 Körng.Körng. 852852 195195 5050 12791279 173173 3636 10791079 224224 5050 Abtragremoval 779779 5050 839839 233233 10191019 179179 840840 117117 Kumulat.Kumulat. 1 0011 001 10181018 243243 714714 159159 711711 284284 inging 3131 1 1811 181 599599 353353 730730 196196 Oberflächengütesurface finish 820820 145145 11 4141 189189 13341334 Oberflächengütesurface finish 420420 320320 581581 230230 RaRa 526526 179179 55 215215 419419 14371437 RaRa 254254 100100 Oberflächengütesurface finish 423423 152152 226226 534534 181181 1010 438438 640640 15061506 152152 - - RaRa 477477 139139 205205 394394 168168 1515 627627 869869 15411541 154154 - - 207207 431431 200200 135135 359359 181181 2020 779779 10601060 -- 119119 __ __ 196196 489489 9696 128128 503503 115115 2525 880880 12281228 136136 -- -- 158158 347347 9090 129129 -- -- 3030 926926 13501350 6363 136136 7575 3535 - 14441444 4141 124124 7373 4040 - 14961496 4242 9292 5454 4444 - 15321532 -- 8080 7070 4848 -- -- 8787 8080 -- 4848 -- -- 7373 6565

*SGV = SG-Vergleichsmaterial/* 952 = Schleifmittelfasern* SGV = SG comparative material / * 952 = abrasive fibers

Ra = Abweichung von der Mittellinie in Mikron.Ra = deviation from the center line in microns.

Rtm = Mittlere Rautiefe in Mikron.Rtm = mean roughness in microns.

Pc = ZahlderErhöhungen.Pc = number of increases.

Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich, übertrafen die Schleifmittelfasern der Körnung 50 nicht nur die walzengebrochenen Schleifmittelkörner der Körnung 50 im Abtrag, sondern der Abtrag war gleich demjenigen des Vergleichsmaterials der Körnung 36. Wieder hatten die Schleifmittelfasern anfänglich eine etwas niedrigere Abtragsrate als die walzengebrochenen Körner, behielten jedoch diese über eine längere Zeit bei. Bei diesem Test an Stahl mit einer Stirnfläche von 25,4mm Durchmesser erzeugten die faserförmigen Schleifmittelteilchen eine ähnliche Oberflächengüte wie das Vergleichsmaterial der Körnung 36.As can be seen from the above results, the 50 grit abrasive fibers not only outperformed the 50 grit broken abrasive grains in the cut, but the abrasion was equal to that of the 36 grit comparison material. Again, the abrasive fibers initially had a slightly lower stock removal rate than the roll broke grains, However, these remained for a long time. In this test on steel with a face of 25.4 mm diameter, the fibrous abrasive particles produced a similar surface finish to the 36 grade comparison material.

Beispiel VIIIExample VIII

Dieses Beispiel veranschaulicht den Effekt der In-situ-Erzeugung des Alphaaluminiumoxids in Form von Schleifmittelfasern im Gegensatz zur Extrusion von Alphaaluminiumoxidpartikeln in einem geeigneten Medium, gefolgt von einer Sinterung zurThis example illustrates the effect of in-situ generation of the alpha alumina in the form of abrasive fibers as opposed to the extrusion of alpha alumina particles in a suitable medium followed by sintering for

Bildung einer zusammenhängenden Struktur.Formation of a coherent structure.

Das erfindungsgemäße Erzeugnis wurde hergestellt, indem Böhmit („Disperal" von Condea) mit Wasser und 1 Gewichtsanteil in % bezogen auf das Böhmit, Alphaaluminiumoxid von Submikron-Korngröße zwei Minuten lang in einem V-Mischer gemischt wurde. Dann wurde eine Salpetersäurelösung von 18% Gewichtsanteile in % zugesetzt, was bezogen auf das Böhmit 7 Gewichtsanteile in % Salpetersäure ergab. Das Mischen wurde weiter fünf (5) Minuten lang fortgesetzt, um ein Böhmit-Gel zuThe product of the present invention was prepared by mixing boehmite ("Disperal" from Condea) with water and 1 wt% in% based on boehmite, alpha alumina of submicron grain size in a V-Mixer for two minutes, then adding a nitric acid solution of 18%. % By weight giving 7 parts by weight in% nitric acid relative to the boehmite and mixing was continued for a further five (5) minutes to obtain a boehmite gel

erzeugen.produce.

Es wurden dann eine Reihe von Produkten zu Vergleichszwecken hergestellt, die dem obigen Erzeugnis entsprachen, außer daß mehr Alphaaluminiumoxid (von der Art, wie sie oben als Impfmaterial verwendet wurde) zugesetzt wurde, derart, daß die Gesamtmischung viel höhere Gewichtsanteile Aluminiumoxid enthielt. Das Böhmit wurde beibehalten, um die Mischung extrudierbar zu machen. Die Ansätze sind in der folgenden Tabelle XII beschrieben.A series of products were then made for comparison purposes which corresponded to the above product, except that more alpha alumina (of the type used above as inoculum) was added such that the total mixture contained much higher proportions by weight of alumina. The boehmite was retained to make the mixture extrudable. The approaches are described in the following Table XII.

Tabelle XIITable XII

Ansatzapproach

Variantevariant

% Feststoff% Solid

Vergleichsansatz A Vergleichsansatz B* Vergleichsansatz D Vergleichsansatz E Vergleichsansatz F Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3Comparative Approach A Comparative B * Comparative Approach D Comparative Approach E Comparative Approach F Example 1 Example 2 Example 3

30% Alphaaluminiumoxid 30% Alphaaluminiumoxid 90%Alphaaluminiumoxid/10%Gel 60%Alphaaluminiumoxid/40%Gel 60%Alphaaluminiumoxid/40%Gel 1 % Alphaaluminiumoxid (Impfzusatz) 1 % Alphaaluminiumoxid (Impfzusatz) 1 % Alphaaluminiumoxid (Impfzusatz)30% alpha alumina 30% alpha alumina 90% alpha alumina / 10% gel 60% alpha alumina / 40% gel 60% alpha alumina / 40% gel 1% alpha alumina (seed additive) 1% alpha alumina (seed additive) 1% alpha alumina (seed additive)

70% 70%70% 70%

62% 58% 59%62% 58% 59%

* Zusätzliches Ultraschallmischen der Aufschlämmung wurde angewendet.* Additional ultrasonic mixing of the slurry was applied.

Diese Materialien wurden dann extrudiert, um Fasern zu bilden, die unter den nachfolgend beschriebenen Bedingungen getrocknet und gesintert wurden. Zum Sintern der Vergleichsansätze mit hohem Alphaaluminiumoxidgehalt waren höhere Temperaturen erforderlich als für die nach dem Verfahren mit geimpften SoI-GeI erzeugten Ansätze. Proben von Fasern wurden dann nach einem einfachen Dreipunktverfahren unter Verwendung einer Instron-Prüfmaschine mit einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 2,0mm/min auf Festigkeit geprüft. Die Schleifmittelfaser lag auf zwei Kanten im Abstand von 10mm (9mm im Falle der Vergleichsansätze C, D und E). Ein abwärts gerichteter Druck wirkte in der Mitte zwischen diesen Auflagepunkten über eine Messerschneide ein. Der Druck wurde allmählich bis zum Bruch der Faser erhöht, und dieser Druck, geteilt durch die Querschnittsfläche der Faser, ist in der folgenden Tabelle XIII als Bruchfestigkeit angegeben.These materials were then extruded to form fibers which were dried and sintered under the conditions described below. Higher temperatures were required for sintering the high alpha alumina content control approaches than for the seeded SoI-GeI approaches. Samples of fibers were then tested for strength using a simple three-point method using an Instron testing machine with a crosshead speed of 2.0 mm / min. The abrasive fiber lay on two edges 10mm apart (9mm in the case of comparative approaches C, D and E). A downward pressure acted in the middle between these support points over a knife edge. The pressure was gradually increased until the fiber broke, and this pressure divided by the cross-sectional area of the fiber is given in the following Table XIII as breaking strength.

Chargecharge Brennburning Brennburning Fadenthread Bruchfestigkeitbreaking strength oberer W.Upper W. temperaturtemperature dauerduration durchmesserdiameter Mittelw.Mean. 0C 0 C minmin mmmm kp/cm2 kp / cm 2 7,4657.465 Vergleichsans.AVergleichsans.A 15001500 3030 0,320.32 6,8316,831 6,2686,268 Vergleichsans.BVergleichsans.B 15501550 3030 0,31750.3175 6,1626,162 6,6466,646 Vergleichsans. CCompare Sans. C 14501450 6060 1,001.00 5,4245,424 4,0364,036 Vergleichsans. DCompare Sans. D 13001300 66 0,880.88 3,4303,430 2,4362,436 Vergleichsans. ECompare Sans. e 13501350 66 0,870.87 2,3782,378 13,23913.239 Ex. 1Ex. 1 13701370 44 0,0540.054 11,19711,197 15,98615.986 Ex. 2Ex. 2 13501350 3030 0,0430.043 14,36614.366 17,11217.112 13501350 55 0,0460.046 14,15414.154 16,54916.549 13251325 3030 0,0460.046 14,29614.296 14,85914.859 13501350 3030 0,0530.053 10,28110.281 18,16918.169 Ex. 3Ex. 3 13501350 3030 0,0200,020 16,00016,000

Die Fasern der Vergleichschargen waren viel dicker, da es schwieriger war, dünnere Fasern zu extrudieren, die nach der Extrusion und vor dem Brennen einheitliche Maße aufwiesen. Es zeigte sich, daß höhere Alphaaluminiumoxid-Anteile dieses Problem wesentlich verschärften.The fibers of the comparative batches were much thicker, as it was more difficult to extrude thinner fibers which had uniform dimensions after extrusion and before firing. It was found that higher alpha alumina levels significantly aggravated this problem.

Aus einem Vergleich der obigen Daten ist ersichtlich, daß die Vergleichsfasern bedeutend niedrigere Bruchfestigkeiten hatten, und es ist anzunehmen, daß dies auf die schwächeren Sinterbindungen zurückzuführen ist, die sich im Ergebnis des Sinterungsprozesses zwischen den Alphaaluminiumoxidkristallen entwickelten. Daher haben die bevorzugten, erfindungsgemäßen Fasern möglichst eine Bruchfestigkeit von mindestens 8000 und vorzugsweise von mindesten 10000kp pro Quadratzentimeter Querschnitt, gemessen nach dem in Beispiel VIII beschriebenen Test. Dies steht im Gegensatz zu Erzeugnissen, die durch Sintern vorgeformten Alphaaluminiumoxids erzeugt wurden, wobei viel geringere Festigkeiten erzielt werden.From a comparison of the above data, it can be seen that the comparative fibers had significantly lower breaking strengths, and it is believed that this is due to the weaker sintering bonds that developed as a result of the sintering process between the alpha alumina crystals. Therefore, the preferred fibers of the invention preferably have a breaking strength of at least 8000 and preferably at least 10000kp per square centimeter in cross-section as measured by the test described in Example VIII. This is in contrast to products made by sintering preformed alpha alumina, with much lower strengths being achieved.

Beispiel IXExample IX

Dieses Beispiel veranschaulicht die erfindungsgemäße Herstellung von Fasern aus einem geimpften SoI-GeI.This example illustrates the preparation of fibers from a seeded SoI gel according to the invention.

Zwanzig Gramm Polyethylenoxid in 200 ml destilliertem Wasser wurden mit 28ml Wasser vermischt, das in einer Sweco-Mühle mitAlphaaluminiumoxid-Medium vermählen worden war, bis das Wasser 5% Alphaaluminiumoxid-Feststoff enthielt. Diese Mischung wurde 16 Stunden lang leicht weitergemischt. Dann wurde sie 200g Aluminiumoxidmonohydrat (Condea NG) zugesetzt und 5 Minuten in einem Hobart-Mischer gemischt. Achtzig Milliliter 20% Volumenanteile in % Salpetersäure wurden dann zugesetzt, und das ganze wurde weitere 5 Minuten lang gemischt.Twenty grams of polyethylene oxide in 200 ml of distilled water was mixed with 28 ml of water which had been ground in a Sweco mill with alpha alumina media until the water contained 5% alpha alumina solid. This mixture was gently mixed for 16 hours. Then it was added to 200 g of alumina monohydrate (Condea NG) and mixed for 5 minutes in a Hobart mixer. Eighty milliliters of 20% by volume in% nitric acid were then added and the whole was mixed for an additional 5 minutes.

Die erhaltene Mischung, ein viskoselastisches Gel, wurde in eine Trommel von 152,4mm (6") Durchmesser mit aufgeklemmter Plexiglasplatte gefüllt. Die Trommel wurde auf einer senkrechten Motorwelle befestigt und in einem 0,557 m2 {6 Fuß2) großen Gehäuse untergebracht. Die Trommel wurde mit 2 500-3 500 U/min gedreht, und indem das Gel nach auswärts und nach oben gepreßt wurde, bewirkte es, daß das Plexiglas sich verschob und einen Spalt öffnete. Das Gel wurde nach außen gepreßt und zu Fasern ausgezogen. Wegen des sehr kleinen Durchmessers der Fasern trockneten diese sehr schnell. Die Fasern wurden auf dem Sieb einer Austrittsöffnung aufgefangen und dann 15 Minuten lang bei 1350 °C gebrannt, mit einem linearen Temperaturanstieg von 15°Cpro Minute.The resulting mixture, a viscoelastic gel, was placed in a 152.4 mm (6 ") diameter drum with plexiglass plate clamped in. The drum was mounted on a vertical motor shaft and housed in a 0.557 m 2 {6 foot 2 ) housing The drum was rotated at 2,500-3,500 rpm and, by forcing the gel outward and upward, caused the plexiglass to shift and open a nip, the gel was pressed outwardly and drawn out into fibers The very small diameter of the fibers dried them very quickly and the fibers were collected on the screen of an exit port and then fired at 1350 ° C for 15 minutes, with a linear temperature rise of 15 ° C per minute.

Die aufgefangenen Fasern waren von hoher Reinheit und enthielten 98% sehr feine Alphaaluminiumoxidkristallite.The collected fibers were of high purity and contained 98% very fine alpha alumina crystallites.

Beispiel XExample X

Dieses Beispiel veranschaulicht die Erzeugung faserförmiger Materialien von anderer als der geraden zylindrischen Form durch Extrusion eines geimpften Sol-Gel-Aluminiumoxidmaterials mit unterschiedlichen Querschnittsformen. Entsprechend den Darlegungen in der Beschreibung wird auch hier das größte Maß des faserförmigen Materials als „Körnung" angegeben. Die Erzeugnisse sind in der Tabelle XIV zusammengefaßt.This example illustrates the production of fibrous materials other than the straight cylindrical shape by extrusion of a seeded sol-gel alumina material having different cross-sectional shapes. As indicated in the description, the largest dimension of the fibrous material is also referred to herein as "grain size." The products are summarized in Table XIV.

Tabelle XIVTable XIV

Körnunggranulation 110110 2424 2424 2828 2424 5050 Form (Querschnitt)Shape (cross section) Quadratsquare Röhre (große Öffng.)Tube (large opening) Röhre (kleine Öffng.)Tube (small opening) Dreiecktriangle rundround rundround Brenntemp.,°CFiring., ° C 12701270 12701270 12701270 12701270 12501250 12501250 Brenndauer, minBurning time, min 55 55 55 55 1818 1818 Härte (GPa)Hardness (GPa) 19,619.6 20,920.9 20,320.3 18,718.7 18,918.9 20,120.1 Durchm.(mm)Dia. (Mm) 0,140.14 0,890.89 0,890.89 0,710.71 0,910.91 0,330.33 L/DL / D 5,85.8 Dichte* (g/cm3)Density * (g / cm 3 ) 3,843.84 3,893.89 3,903.90 3,913.91 3,883.88 3,863.86 Kristallgröße (цт)Crystal size (цт) 0,140.14 0,190.19 0,180.18 0,170.17 0,160.16 0,180.18

* Ausgewertet mit einem Helium-Pyknometer.* Evaluated with a helium pycnometer.

Alles Korn zeigt ausgezeichnete Eigenschaften beim Einsatz als Schleifmittelkorn.All grain shows excellent properties when used as abrasive grain.

Beispiel XIExample XI

Dieses Beispiel veranschaulicht die Auswirkung der Kristallgröße auf die Schleifleistung der erfindungsgemäßen Schleifmittel.This example illustrates the effect of crystal size on the grinding performance of the inventive abrasives.

Die Chargen des Schleifmittelkornes wurden nach einem Verfahren unter Verwendung eines geimpften SoI-GeIs hergestellt, mit Ausnahme einer Charge („G", wo die größere Kristallgröße sehr leicht durch Weglassen des Impfens erzielt wurde).The batches of abrasive grain were made by a method using a seeded sol gel except for a batch ("G" where the larger crystal size was easily achieved by omitting the seed).

Die Kennwerte der Schleifmittelkörnung waren:The characteristics of the abrasive grain were:

Tabelle XVTable XV

Körnunggranulation WasserdichteWatertight Kristallgröße*Crystal size * Sandstrahleindring.-Sandstrahleindring.- ## (g/cm3)(g / cm 3 ) (μηη)(Μηη) tiefe (mm)depth (mm) AA 3,943.94 1,161.16 3,913.91 BB 3,933.93 0,650.65 3,843.84 CC 3,893.89 0,540.54 3,833.83 DD 3,923.92 0,420.42 4,144.14 Ee 3,903.90 0,390.39 4,164.16 FF 3,983.98 0,260.26 3,923.92 G*G* 3,953.95 2,542.54 2,992.99

* Kristallgrößen wurden sämtlich nach dem Linienschnittverfahren gemessen.* Crystal sizes were all measured by the line-cut method.

Der Durchmesser der Partikel mit kreisförmigem Querschnitt entsprach der Körnung 50. Es gab eine gewisse Streubreite der Längenverhältnisse in den Proben, die zur Herstellung einer Schleifscheibe von 127mm x 12,7mm χ 31,75mm verwendet wurden, wobei zur Fertigung der Scheiben das gleiche keramische Bindemittel eingesetzt wurde. Jede Scheibe wurde auf eine rechtwinklige Randform von 6,4mm Breite abgerichtet und einem „trockenen" oder „nassen" Schleiftest unterzogen. Beim „trockenen" Schleifen wurde ein D-3-StahlplatteRc60 (Rockwell-Härte) von etwa 100 mm χ 400mm verwendet. Die Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe betrug 33,02 m/s (500 Fuß/min).The diameter of the circular cross-section particles corresponded to a grain size of 50. There was a certain spread of aspect ratios in the samples used to make a 127mm x 12.7mm χ 31.75mm abrasive disk using the same ceramic binder to make the disks was used. Each disc was dressed to a 6.4mm wide rectangular edge and subjected to a "dry" or "wet" sanding test. For "dry" grinding, a D-3 steel plate Rc60 (Rockwell hardness) of about 100 mm χ 400 mm was used and the peripheral speed of the grinding wheel was 33.02 m / s (500 feet / min).

Beim „nassen" Schleifen wurden eine 4340er gehärtete Stahlplatte von 100mm χ 400mm und ein White and BagleyE55-Kühlmittel in Leitungswasser im Verhältnis 1:40 verwendet, wobei die Kühlflüssigkeit mir einer flexiblen 25-mm-D-Düse aufgebracht wurde. Die Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe betrug 43,18 m/s (8500 Fuß/min)."Wet" grinding used a 4340mm hardened steel plate of 100mm χ 400mm and a White and BagleyE55 coolant in tap water at a ratio of 1:40 with the cooling liquid applied to a flexible 25mm D die was 43.18 m / s (8500 feet / min).

Bei dem Verfahren wurden die folgenden Parmeter angewendet:The following parameters were used in the process:

1. Tischgeschwindigkeit 15,24m/min.1. Table speed 15.24m / min.

2. Tiefenvorschubwerte 0,5; 1,0 und 1,5 beim trockenen Schleifen und 0,5; 1,0 beim nassen Schleifen. Gesamt-Tiefenvorschub von 2,54mm (100 Millizoll*).2. depth feed values 0.5; 1.0 and 1.5 for dry grinding and 0.5; 1.0 when wet grinding. Total depth feed of 2.54mm (100 mils *).

3. Zu messen waren der Schleifscheibenverschleiß (SV), die Metallabtragsrate (MAR), die Oberflächenbeschaffenheit, die Leistung und die Kraft nach 100 Millizoll (2,54mm) außer bei dem Tiefenvorschub von 1,5 Millizoll (0,038 mm), wo nach 100,5 Millizoll zu messen war).3. To measure were the grinding wheel wear (SV), the metal removal rate (MAR), surface finish, power and force after 100 mils (2.54mm) except at the 1.5 mil (0.038 mm) depth feed, where after 100 To measure 5 mils).

4. Die Schleifscheiben waren mit einem Spitzdiamanten bei einem Tiefenvorschub von 1 Millizoll (0,0254 mm) und einem Planvorschub von 250mm/min abzurichten.4. The grinding wheels were to be dressed with a pointed diamond at a depth feed of 1 mil (0.0254 mm) and a face advance of 250 mm / min.

Die erhaltenen Daten sind in den folgenden Tabellen XVI und XII dargestellt.The data obtained are shown in Tables XVI and XII below.

Die Vergleichsdaten beziehen sich auf handelsübliches herkömmliches Sol-Gel-Material der Körnung 54, das mit dem gleichen Bindemittel verarbeitet ist.The comparative data refer to commercially available conventional grade 54 sol-gel material processed with the same binder.

Tabelle XVI Trockenes SchleifenTable XVI Dry grinding

Kennzeich nungIdentification Tiefen vorschub (mil)*Depth feed (mil) * Mittl. Spit zenleistung (W)Avg. Peak power (W) ZollVZoll MAR**Customs duties MAR ** SV**SV ** G-Ver- hältnisG ratio Oberflä chengüteSurface quality Vergleich:Comparison: 0,5 1,0 1,50.5 1.0 1.5 940 960 1120940 960 1120 0,2470 0,5942 0,88390.2470 0.5942 0.8839 0,0051 0,0096 0,01780.0051 0.0096 0.0178 58,1 62,0 49,858.1 62.0 49.8 о о о to со оо о о to со о GG 0,5 1,0 1,50.5 1.0 1.5 400 500 640400 500 640 0,1035 0,1939 0,29100.1035 0.1939 0.2910 0,1652 0,3127 0,48520.1652 0.3127 0.4882 0,6 0,6 0,60.6 0.6 0.6 240 320 300240 320 300 AA 0,5 1,0 1,50.5 1.0 1.5 720 850 1000720 850 1000 0,2364 0,0992 0,71820.2364 0.0992 0.7182 0,0430 0,0690 0,08920.0430 0.0690 0.0892 5,5 7,1 8,15.5 7.1 8.1 170 200 280170 200 280 BB 0,5 1,0 1,50.5 1.0 1.5 800 1000 1120800 1000 1120 0,2631 0,5196 0,79160.2631 0.5196 0.7916 0,0301 0,0514 0,05150.0301 0.0514 0.0515 9,7 10,1 15,49.7 10.1 15.4 120 120 260120 120 260

1 mil = 0,001 Zoll = 0,0254mm.1 mil = 0.001 inches = 0.0254mm.

MAR = Materialabtragsrate SV = ScheibenverschlußMAR = material removal rate SV = disk closure

Tabelle XVI (Fortsetzung)Table XVI (continued)

KennzeichDistinguishing Tiefendeep Mittl SpitMittl Spit Zoll3/ZollInch 3 / inch SV**SV ** G-Ver-G-encryption OberflaSURFACE nungvoltage vorschubfeedrate zenleistungzenleistung 0,02380.0238 haltnishaltnis chengutechengute (mil)*(Mil) * (W)(W) MAR**MAR ** 0,03120.0312 0,50.5 640640 0,26250.2625 0,04580.0458 11,011.0 110110 CC 1,01.0 960960 0,5532.5532 0,02620.0262 17,717.7 150150 1,51.5 10401040 0,8239.8239 0,03210.0321 18,018.0 170170 0,50.5 640640 0,2736.2736 0,03170.0317 10,510.5 190190 DD 1,01.0 920920 0,5650.5650 0,02470.0247 17,617.6 180180 1,51.5 1 1201 120 0,8543.8543 0,03330.0333 26,926.9 200200 0,50.5 480480 0,2613.2613 0,0471.0471 10,610.6 190190 Ee 1,01.0 690690 0,5550.5550 0,00790.0079 16,716.7 180180 1,51.5 920920 0,8284.8284 0,01560.0156 17,617.6 200200 0,50.5 680680 0,2915.2915 0,01760.0176 37,137.1 170170 FF 1,01.0 880880 0,5838.5838 37,337.3 200200 1,51.5 10401040 0,8796.8796 44,844.8 200200

• 1 mil = 0,001 Zoll = 0 0254mm• 1 mil = 0.001 inches = 0 0254mm

*· MAR = Matenalabtragsrate SV = Scheibenverschleiß* · MAR = material removal rate SV = disk wear

Tabelle XVII Nasses SchleifenTable XVII Wet grinding

Kennzeich nungIdentification Tiefen vorschub (mil)*Depth feed (mil) * Mittl Spit zenleistung (W)Middle peak power (W) ZollVZoll MAR**Customs duties MAR ** SV**SV ** G-Ver- haltnisG-ratio Oberfla chenguteSurface good Vergleichcomparison 0,5 1,00.5 1.0 1560 17601560 1760 0,2470 0,59420.2470 0.5942 0,0051 0,00960.0051 0.0096 58,1 62,058.1 62.0 60 8060 80 GG 0,5 1,00.5 1.0 960 960960 960 0,0741 0,14160.0741 0.1416 0,2006 0,39620.2006 0.3962 0,4 0,40.4 0.4 230 200230 200 AA 0,5 1,00.5 1.0 880 1040880 1040 0,1422 0,30600.1422 0.3060 0,1193 0,19580.1193 0.1958 1,2 1,61.2 1.6 120 120120 120 BB 0,5 1,00.5 1.0 960 1120960 1120 0,2016 0,42360.2016 0.4236 0,0453 0,07600.0453 0.0760 4,8 5,64.8 5.6 180 110180 110 CC 0,5 1,00.5 1.0 1200 13601200 1360 0,2439 0,45240,2439 0,4524 0,0191 0,06610.0191 0.0661 12,7 6,812.7 6.8 140 110140 110 DD 0,5 1,00.5 1.0 1440 15201440 1520 0,2885 0,52020,2885 0,5202 0,0100 0,01690,0100 0,0169 29,0 30,729.0 30.7 120 200120 200 Ee 0,5 1,00.5 1.0 1440 17601440 1760 0,2883 0,56580,2883 0,5658 0,0092 0,01980.0092 0.0198 31,2 28,631.2 28.6 100 130100 130 FF 0,5 1,00.5 1.0 1360 14801360 1480 0,2961 0,58920.2961 0.5892 0,0043 0,01050.0043 0.0105 69,0 59,169.0 59.1 120 120120 120

* 1 mil = 0,001 Zoll = 0,0254mm* 1 mil = 0.001 inches = 0.0254mm

** MAR = Matenalabtragsrate SV= Scheibenverschleiß** MAR = material removal rate SV = disk wear

Aus den obigen Daten ist zu entnehmen, das sich die Schleifleitung mit abnehmender Kristallgroße wesentlich verbessert. Außerdem arbeitete die Scheibe beim trocknen Schleifen um so besser, je starker die angreifende Kraft war (größerer Tiefenvorschub) Dies ist höchst unerwartet. Die allgemeine Erfahrung ist, daß sich das G-Verhaltnis mit der angreifenden Kraft verringert, da die Korner zu polieren beginnen und ihre Wirksamkeit als Schneidkanten abnimmt Im Gegensatz dazu wurden die erfmdungsgemaßen Schleifmittelteilchen zum größten Teil nur immer besser, wobei die zusätzliche Scheibenabnutzung gering bliebFrom the above data, it can be seen that the conductor line improves significantly with decreasing crystal size. In addition, the disk worked better when dry sanding, the stronger the attacking force was (greater depth feed) This is highly unexpected. The general experience is that the G-ratio decreases with the force of attack, as the grains begin to polish and their effectiveness as cutting edges decreases. For the most part, the abrasive particles of the invention have been getting better and better, with the additional wafer wear remaining low

Claims (16)

1. Faser auf der Basis von gesinterten Sol-Gel-Aluminiumoxid, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus gesinterten Alpha-aluminiumoxidkristallen mit einer Körnung von höchstens 2 μιη, vorzugsweise von 1 μηι besteht, wobei die Faser einen weitgehend gleichmäßigen Querschnitt, einen Durchmesser von höchstens 2 mm, ein mittleres Längenverhältnis von mindestens 1:1 und eine Härte von mindestens 16GPa aufweist.1. fiber based on sintered sol-gel alumina, characterized in that it consists of sintered alpha alumina crystals with a grain size of at most 2 μιη, preferably of 1 μηι, wherein the fiber has a substantially uniform cross section, a diameter of at most 2 mm, an average aspect ratio of at least 1: 1 and a hardness of at least 16GPa. 2. Faser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Längenverhältnis von 1,5:1 bis 25:1.2. Fiber according to claim 1, characterized by an aspect ratio of 1.5: 1 to 25: 1. 3. Faser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser ein Partikel mit einer Länge von weniger als 10 mm und/oder einem Durchmesser von 0,0001 mm bis 2 mm ist.3. Fiber according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber is a particle having a length of less than 10 mm and / or a diameter of 0.0001 mm to 2 mm. 4. Faser nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Fasersich zu mindestens 80% aus im allgemeinen gleichachsigen Kristallen mit einer Abmessung von höchstens 0,4μηη zusammensetzt.4. Fiber according to one or more of the preceding claims, characterized in that the fiber consists of at least 80% of generally equiaxed crystals having a dimension of at most 0,4μηη. 5. Faser nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Dichte von mindestens 95% der theoretischen Dichte, wobei sie zu 1 bis 50 Gewichtsanteile in % ein Oxid, ausgewählt aus der Gruppe Zirkoniumdioxid, Titandioxid, Magnesiumoxid, Hafniumdioxid, Zerdioxid, Spinell, Mullit, Mangandioxid, Vorläufer und Mischungen dieser Oxide enthält.5. A fiber according to one or more of the preceding claims, characterized by a density of at least 95% of the theoretical density, wherein to 1 to 50 parts by weight in% an oxide selected from the group of zirconia, titania, magnesia, hafnia, ceria, spinel , Mullite, manganese dioxide, precursors and mixtures of these oxides. 6. Faser nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Alphaaluminiumoxidkristalle geimpfte Alphaaluminiumoxidkristalle mit einer Abmessung von weniger als 1 μιτι sind.6. Fiber according to one or more of the preceding claims, characterized in that the alpha alumina crystals are vaccinated alpha alumina crystals having a dimension of less than 1 μιτι. 7. Faser nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser entlang ihrer Längsachse gekrümmt ist.7. Fiber according to one or more of the preceding claims, characterized in that the fiber is curved along its longitudinal axis. 8. Faser nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser entlang ihrer Längsachse verdreht ist.8. Fiber according to one or more of the preceding claims, characterized in that the fiber is twisted along its longitudinal axis. 9. Faser nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitgehende Freiheit von glasartigen Bestandteilen und durch eine Bruchfestigkeit von mindestens 8000kp/cm2.9. Fiber according to one or more of the preceding claims, characterized by a substantial freedom from glassy constituents and by a breaking strength of at least 8000kp / cm 2 . 10. Verfahren zur Herstellung einer Faser auf der Basis von gesintertem Sol-Gel-Aluminiumoxid, dadurch gekennzeichnet, daß eine gelierte Dispersion aus hvdratisierten Aluminiumoxidpartikeln im Submikronbereich hergestellt wird und die gelierte Dispersion zu Fasern geformt wird, welche getrocknet werden und danach bei einer Temperatur zwischen 10900C und 1500°C, während einer Brenndauer gebrannt werden, bei der die Fasern in einen keramischen Körper umgewandelt werden, welcher überwiegend aus Alphaaluminiumoxidkristallen mit einer Größe von 2 μιη oder darunter gebildet wird.10. A process for producing a sintered sol-gel alumina-based fiber, characterized in that a gelled dispersion of hydrated aluminum oxide particles in the submicron range is prepared and the gelled dispersion is formed into fibers which are dried and thereafter at a temperature between 1090 0 C and 1500 ° C, are burned during a burning period, in which the fibers are converted into a ceramic body, which is formed predominantly of alpha alumina crystals with a size of 2 μιη or less. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gelierte Dispersion eine wirksame Menge von Impfpartikeln im Submikronbereich enthält, um beim Sintern die schnelle Umwandlung der hydratisierten Aluminiumoxidpartikel in Alphaaluminiumoxid zu erleichtern, wobei Alphaaluminiumoxidkristalle mit einer Kristallgröße von etwa 1 μιη oder darunter gebildet werden.A method according to claim 10, characterized in that the gelled dispersion contains an effective amount of sub-micron seed particles to facilitate rapid conversion of the hydrated alumina particles to alpha alumina upon sintering to form alpha alumina crystals having a crystal size of about 1μιη or below , 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Alphaaluminiumoxidkristalle eine Kristallgröße von etwa 0,4 μιη oder darunter haben.12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the alpha alumina crystals have a crystal size of about 0.4 μιη or below. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Impf partikel aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Alphaaluminiumoxid, Alphaeisen(lll)-oxid, Gammaaluminiumoxid, Chromoxid, Vorläufern von Alphaaluminiumoxid, Gammaaluminiumoxid, Chromoxid oder Alphaeisen(lll)-oxid und Mischungen dieser Stoffe besteht, und daß die Impfpartikel in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 10 Gewichtsanteile in % eingesetzt werden.13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the seed particles are selected from a group consisting of alpha alumina, alpha iron (lll) oxide, gamma alumina, chromium oxide, precursors of alpha alumina, gamma alumina, chromia or alpha iron (lll ) oxide and mixtures of these substances, and that the seed particles are used in an amount of about 0.5 to about 10 parts by weight in%. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus der gelierten Dispersion durch Extrusion oder Verspinnen geformt werden.14. The method according to any one of claims 10 to 13, characterized in that the fibers are formed from the gelled dispersion by extrusion or spinning. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Faser, die aus gesinterten Alphaaluminiumoxidkristallen mit einer Körnung von höchstens 2 μιη, vorzugsweise von 1 μιη und darunter besteht und einen weitgehend gleichmäßigen Querschnitt, einen Durchmesser von höchstens 2 mm, ein mittleres Längenverhältnis von mindestens 1:1 und eine Härte von mindestens 16GPa aufweist, hergestellt wird.15. The method according to any one of claims 10 to 14, characterized in that a fiber which consists of sintered Alphaaluminiumoxidkristallen with a grain size of at most 2 μιη, preferably of 1 μιη and below and a substantially uniform cross section, a diameter of at most 2 mm, has a mean aspect ratio of at least 1: 1 and a hardness of at least 16GPa. 16. Verwendung der Faser auf der Basis von gesintertem Sol-Gel-Aluminiumoxid nach einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser als16. Use of the fiber based on sintered sol-gel alumina according to one of claims 1 to 9 and prepared by the method according to any one of claims 10 to 15, characterized in that the fiber as a) eine Schleifmittelfaser in einem Schleifkörper aus einem gebundenen Schleifmittel, insbesondere in Form von Schleifscheiben, Segmentschleifkörpern oder Abziehsteinen sowie einem Schleifblattmaterial insbesondere in Form von runden Schleifblättern oder Schleifbänderna) an abrasive fiber in a bonded abrasives abrasive article, especially in the form of abrasive wheels, segment abrasives, or abrasive stones, and an abrasive sheet material, especially in the form of round abrasive sheets or abrasive belts b) eine Verstärkungsfaser in einem metallischen und/oder keramischen Verbundwerkstoff eingesetzt wird.b) a reinforcing fiber is used in a metallic and / or ceramic composite material.
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