DE1001818B

DE1001818B - Process for the production of abrasive tools with synthetic resin bond

Info

Publication number: DE1001818B
Application number: DEN8340A
Authority: DE
Inventors: Anton Scholz
Original assignee: NAXOS UNION SCHLEIFMITTEL
Current assignee: NAXOS UNION SCHLEIFMITTEL
Priority date: 1954-01-20
Filing date: 1954-01-20
Publication date: 1957-01-31

Description

Verfahren zur Herstellung von Schleifkörpern mit Kunstharzbindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kunstharzgebundenen Schleifkörpern. Die bisherigen Schleifkörper sind in mancher Hinsicht zufriedenstellend, in anderer Hinsicht verbesserungsbedürftig und in wieder anderer Hinsicht nicht zufriedenstellend.Process for the production of abrasive tools with a synthetic resin bond The invention relates to a method for producing synthetic resin-bonded abrasive bodies. The previous grinding wheels are satisfactory in some ways and in others In need of improvement and in other respects unsatisfactory.

Die Mängel der bekannten Schleifkörper, z. B. Schleifscheiben, sind - wie gefunden wurde - zurückzuführen, auf eine ungleichmäßige Verteilung des Kunstharzbindemittels bezüglich der Schleifkörner sowie daneben auf Spannungen in dem Schleifkörper.The shortcomings of the known abrasives, e.g. B. grinding wheels are - as was found - attributed to an uneven distribution of the synthetic resin binder with regard to the abrasive grains as well as tensions in the abrasive body.

Die ungleichmäßige Verteilung des Kunstharzes, die bis zur Bildung von Harznestern führen kann, ist zurückzuführen auf zwei Auswirkungen bei der Herstellung der Schleifkörper.The uneven distribution of the synthetic resin leading up to formation resin pockets is due to two effects in the manufacturing process the grinding wheel.

Nach den bekannten Verfahren entsteht beim Einbringen des pulverförmigen, gegebenenfalls mit den üblichen Zuschlagstoffen, z. B. Kryolith, Aluminiumoxyd,. Kreide, versetzten Festharzen auf den mit flüssigem Harz benetzten Schleifkörnern ein ungleich verteilter teigartiger Überzug, der beim Mischen und bei der Weiterverarbeitung, wie Sieben und Formen, zum Teil abgestreift wird, sich absetzt und besonders bei der Anwendung hoher Preßdrücke zu Anhäufungen und damit zu einer ungleichmäßigen Verteilung von Bindemitteln führt, die später die Schnittleistung der Scheibe beeinträchtigen. Bei dem von einem Schmelzen begleiteten Härten werden überdies Bindemittel und Schleifkörner der von außen nach innen fortschreitenden Erwärmung über viele Stunden hinweg ausgesetzt, wobei die im Innern der Harzpartikel auftretenden gasförmigen Abspaltprodukte die bereits im Polymerisationszustand befindlichen Außenschichten der Harzpartikel gegen die erhitzten Schleifkornflächen treiben, wodurch die Polymerisation beschleunigt wird. Bei dieser langsam fortschreitenden Erwärmung bilden sich massive Harzbrücken, die durch. Harzverlagerung die bestehenden Harznester verstärken und so zu Verklumpungen im Gefüge führen.According to the known method, when the powdery, optionally with the usual additives, e.g. B. cryolite, aluminum oxide ,. Chalk, mixed solid resins on the abrasive grains wetted with liquid resin an unevenly distributed dough-like coating that, during mixing and further processing, how sieving and forms are partly stripped off, settled and especially at the use of high pressing pressures to accumulate and thus to an uneven Leads to distribution of binding agents which later impair the cutting performance of the disc. The hardening accompanied by melting also becomes binding agents and abrasive grains exposed to the warming progressing from the outside to the inside for many hours, wherein the gaseous cleavage products occurring inside the resin particles die the outer layers of the resin particles that are already in the polymerization state drive the heated abrasive grain surfaces, thereby accelerating the polymerization will. With this slowly progressing warming, massive resin bridges form, by. Resin relocation reinforce the existing resin nests and thus lead to clumping lead in the structure.

Trotz der an sich verhältnismäßig hohen Zähigkeit der Harzbrücken ist deren Haftstärke zu den Schleifkörnern gering, da im wesentlichen nur die Andruckflächen zum Verbund kommen, weshalb beim späteren Schleifen noch unverbrauchtes Korn vorzeitig ausbricht und die verbleibenden, verhältnismäßig zähen Harzbrücken die Schneidfähigkeit der Scheibe herabmindern.Despite the relatively high toughness of the resin bridges their adhesive strength to the abrasive grains is low, since essentially only the pressure surfaces come to the bond, which is why in later grinding still unused grain prematurely erupts and the remaining, relatively tough resin bridges impair the cutting ability of the disc.

Der im Innern des Schleifkörpers durch die Kondensationsprodukte entstehende Druck, der sich nach außen hin infolge der bereits in der Polykondensation fortgeschrittenen Schichten nicht entspannen kann, drückt überdies diese bereits in den Kondensationsprozeß einbezogenen Schichten hoch, so daß eine Spaltenbildung beziehungsweise Deformation die Folge ist.The inside of the grinding wheel caused by the condensation products Pressure that spreads outwards as a result of the already advanced in the polycondensation Layers cannot relax, moreover, already pushes them into the condensation process included layers high, so that a crevice or deformation The result is.

Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung vermieden durch Verwendung größere Mengen Kunstharz gleichmäßig verteilender und bindender voluminöser anorganischer Füllstoffe von niederem Raumgewicht und geringer Eigenfestigkeit in gemischter Körnung, wie aufgeblähter Glimmer, wodurch eine gleichmäßige Verteilung des Füllstoffes in dem Kunstharz und eine gleichmäßige Verteilung des gefüllten Kunstharzbindemittels und des Schleifkornes ermöglicht werden derart, daß bei der erfindungsgemäß angewendeten Härtung im Hochfrequenzfeld, d. h. also von innen und außen in allen Teilen des Verformkörpers, Harzansammlungen vermieden werden und ein Schleifkörper von gleichmäßigem Gefüge mit vorzüglichen Schleifeigenschaften ohne Spannungen und Risse erzeugt wird.These disadvantages are avoided according to the invention by using larger amounts of synthetic resin evenly distributing and binding voluminous inorganic Fillers of low density and low inherent strength in mixed grain sizes, like puffed up mica, creating an even distribution of the filler in the synthetic resin and an even distribution of the filled synthetic resin binder and the abrasive grain are made possible in such a way that in the case of the used according to the invention Hardening in the high frequency field, d. H. so from inside and outside in all parts of the Deformable body, resin build-up can be avoided and a grinding wheel of uniform Structure with excellent grinding properties without tension and cracks is generated.

Diese Ausführungsform wird dadurch variiert, daß außer den voluminösen Füllstoffen noch Füllstoffe anderer Art zugesetzt werden, nämlich wärmeleitende und stromleitende Stoffe, insbesondere Erze, wie Pyrit, die mit Vorteil in erheblicher Menge vorliegen, z. B. in einer Menge von über 10014, die im besonderen Falle bei über 2000/o (berechnet auf das Kunstharzbindemittel) liegen kann.This embodiment is varied in that, in addition to the voluminous fillers, fillers of other types are added, namely heat-conducting and current-conducting substances, in particular ores such as pyrite, which are advantageously present in considerable quantities, e.g. B. in an amount of over 10014, which in particular cases can be over 2000 / o (calculated on the synthetic resin binder).

Die nach der Erfindung verwendeten voluminösen Füllstoffe haben - wie bereits erwähnt - die Aufgabe, das Kunstharz zu verteilen und festzuhalten, so daß bei dem Mischvorgang Harznesterbildung vermieden wird.The voluminous fillers used according to the invention have - as already mentioned - the task of distributing and holding the resin, so that resin nests are avoided during the mixing process.

Als voluminöser Füllstoff von geringem Raumgewicht eignet sich in besonderem Maße ein durch hydrothermale Prozesse expandierter poröser Vermiculit, der aus komplexen Aluminiumsilikaten mit Kalk, Magnesia und anderen besteht und der beim Blähprozeß etwa 9/10 seines Raumgewichtes verliert (Raumgewicht geringer als 0,150 kg/dm3). Er wird in Mengen von 20 bis 80% (gerechnet auf das Bindemittel) und einer Körnung in der Größenordnung von 0,1 bis 2,5 mm angewendet.As a voluminous filler with a low volume weight, especially a porous vermiculite expanded by hydrothermal processes, which consists of complex aluminum silicates with lime, magnesia and others and the at The swelling process loses about 9/10 of its volume weight (volume weight less than 0.150 kg / dm3). It is used in amounts of 20 to 80% (calculated on the Binder) and a grain size in the order of 0.1 to 2.5 mm.

Durch die Verwendung des voluminösen Füllstoffes, der infolge seiner geringen Eigenfestigkeit dem Schleifdruck keinen nennenswerten, die Schleifleistung beeinträchtigenden Widerstand entgegensetzt, ist durch Einstellung von Korngrößen und Mengen eine Regelung der Bindungseigenfestigkeit ermöglicht, und es wird durch die erzielte elastische Auflockerung die Abtragbarkeit der Bindung beim Schleifprozeß bewirkt.By using the voluminous filler, which as a result of its low intrinsic strength, the grinding pressure is not worth mentioning, the grinding performance Deteriorating resistance is opposed by adjusting grain sizes and quantities allows control of the inherent bond strength, and it is through the elastic loosening achieved the removability of the bond during the grinding process causes.

Die Aufgabe des zusätzlich zu verwendenden leitenden Füllstoffes ist die Förderung der Härtung im Hochfrequenzfeld.The task of the conductive filler to be additionally used is promoting hardening in the high-frequency field.

Der hohe Anteil dieses Füllstoffes, z. B. über 1000/o, vorzugsweise über 2000/o (gerechnet auf das Bindemittel), begünstigt einerseits die Hochfrequenzhärtung, und es werden andererseits die Zwischenräume der unregelmäßig gesplitterten Schleifkörner ausgefüllt, so daß die Harzzusätze auf eine größere Oberfläche verteilt werden und die Bindung durch einen verhältnismäßig dünnen Harzfilm erfolgt.The high proportion of this filler, e.g. B. over 1000 / o, preferably over 2000 / o (calculated on the binding agent), on the one hand favors high-frequency hardening, and on the other hand, there are the spaces of the irregularly splintered abrasive grains filled in so that the resin additives are distributed over a larger surface and the bond takes place through a relatively thin resin film.

Die Möglichkeit der Harzverlagerung und damit einer unregelmäßigen Harzverteilung ist dabei ausgeschaltet. Bemerkt sei, daß durch die Einlagerung dieses Füllstoffes das Gefüge des neuen Produktes nicht den zähen Charakter der üblichen Kunstharzbildung aufweist, die bei unregelmäßiger Verteilung die geschilderten Nachteile zur Folge hat.The possibility of resin shifting and thus irregular Resin distribution is switched off. It should be noted that by storing this Filler the structure of the new product does not have the tough character of the usual Has synthetic resin formation which, if distributed irregularly, has the disadvantages described has the consequence.

Mit Vorteil werden bei der Herstellung des Ausgangsgemenges gewisse Richtlinien beachtet.When producing the starting mixture, certain Guidelines observed.

Das Einbringen großer Füllstoffmengen, wie 2000/o und mehr, gelingt unschwer durch ein stufenweises Vermengen, wobei das flüssige Harz oder ein Teil des flüssigen Harzes zunächst mit den Füllstoffen und mit dem Festharz vermengt und dieses innig verbundene, jedoch noch rieselfähige Gemenge dann mit den Schleifkörnern, vorzugsweise mit dem anderen Teil des Flüssigharzes oder mit mit einem mit dem Harz reagierenden Stoff, z. B. einem Aldehyd, wie Furfurol, benetzten Schleifkörnern zu der endgültigen Mischung vermengt wird.The introduction of large amounts of filler, such as 2000 / o and more, succeeds easy by a gradual blending, with the liquid resin or a part of the liquid resin first mixed with the fillers and with the solid resin and this intimately connected, but still free-flowing mixture then with the abrasive grains, preferably with the other part of the liquid resin or with one with the resin reactive substance, e.g. B. an aldehyde such as furfural, wetted abrasive grains is blended into the final mixture.

Ein Vorteil des Vorgehens gemäß der Erfindung ist neben dem Erwähnten auch die kurze Härtezeit, die üblicherweise nur wenige Minuten beträgt. Bei dieser schlagartigen Durcherhitzung von innen her wird das Harz zwar auch erweicht, jedoch tritt rasch die endgültige Härtung ein, was sich in einer weniger zähen Endbindung auswirkt.An advantage of the procedure according to the invention is besides the mentioned also the short curing time, which is usually only a few minutes. At this Sudden heating from the inside, the resin is also softened, but the final hardening occurs quickly, resulting in a less tough final bond affects.

Für die günstige Wirkung des Härtevorganges sind auch die beachtlichen Unterschiede der dielektrischen Verlustwerte von Harz, Füllstoffen und Schleifmaterial von Belang, gemäß denen zuerst eine Erwärmung der Harzpartikel eintritt. Der einsetzende Fluß des erwärmten Harzes wird nicht nur durch die gleich heißen oder noch heißeren Schleifpartikelchen und dadurch bewirkte Oberflächenpolymerisation zum Stoppen gebracht, sondern die Körnchen werden durch den Harzfluß umschlossen. Außerdem geht die Polykondensation des Harzes infolge des sich einstellenden Temperaturgefälles ebenfalls von innen nach außen, so daß die oben bereits erwähnten Kondensationsprodukte, Abspaltprodukte u. dgl. leicht austreten können, ohne daß es zu einer festigkeitsverminderten Aufquellung und damit Lockerung des Gefüges kommt. Durch Verwendung von vorkondensierten Harzen wird der oben beschriebene Effekt noch verstärkt, da vorkondensierte Harze nur einer kurzen Wärmebehandlung bedürfen, um völlig auszukondensieren. Durch einige Vorversuche läßt sich die für die Erwärmung günstigste Frequenz und Intensität des Hochfrequenzgenerators ermitteln.For the beneficial effect of the hardening process, the considerable ones are also important Differences in dielectric loss values of resin, filler and abrasive material of concern, according to which heating of the resin particles occurs first. The beginning The flow of heated resin is not only caused by the same or even hotter ones Abrasive particles and the resulting surface polymerization brought to a stop, but the granules are enclosed by the resin flow. In addition, the polycondensation takes place of the resin also from the inside as a result of the temperature gradient that occurs to the outside, so that the condensation products already mentioned above, cleavage products and the like can easily escape without swelling that is reduced in strength and with it loosening of the structure comes. By using precondensed resins the above-described effect is intensified, since precondensed resins only have one require a short heat treatment in order to condense out completely. Through some preliminary tests the most favorable frequency and intensity of the high-frequency generator for heating determine.

Die nach der Erfindung erhaltenen Schleifkörper sind wenig porös bzw. unporös, zeigen eine gleichförmige Struktur und sind frei von Spannungen. Die Schnittleistung ist nicht gemindert, dagegen die Verschleißfestigkeit erheblich erhöht.The grinding wheels obtained according to the invention are not very porous or non-porous, show a uniform structure and are free from tension. The cutting performance is not reduced, but the wear resistance is considerably increased.

Ausführungsbeispiel 2,5 kg Normalkorund 12, 2,5 kg Normalkorund 14, 0,150 kg Flüssigharz, 0,05 kg Furfurol, 0,45 kg Festharz, 1,250 kg Pyrit, 0,1 bis 1 mm Durchmesser, 0,125 kg Vermiculit, 0,1 bis 2,5 mm Durchmesser.Embodiment 2.5 kg normal corundum 12, 2.5 kg normal corundum 14, 0.150 kg liquid resin, 0.05 kg furfural, 0.45 kg solid resin, 1.250 kg pyrite, 0.1 to 1 mm diameter, 0.125 kg vermiculite, 0.1 to 2.5 mm diameter.

Das Flüssigharz wurde mit dem Pyrit, dem Vermiculit und dem Festharz vermengt, der Korund wurde mit dem Furfurol benetzt und dann das rieselfähige Füllstoff-Bindemittel-Gemenge zugemischt.The liquid resin was mixed with the pyrite, the vermiculite and the solid resin mixed, the corundum was wetted with the furfural and then the pourable filler-binder mixture mixed in.

Diese Mischung wurde mit 200 kg/cm2 Preßdruck zu Schleifkörpern verformt und im Hochfrequenzfeld innerhalb weniger Minuten ausgehärtet.This mixture was shaped into abrasive articles with a pressure of 200 kg / cm2 and hardened in a high frequency field within a few minutes.

Es ist vorgeschlagen worden, Schleifkörper herzustellen aus einem Gemenge von Schleifkörnern, härtbarem Kunstharz und feinkörnigen, das Kunstharz streckenden bzw. verdünnenden Füllstoffen. Genannt sind bei diesem Vorschlag Cellit, Kieselerde, Fullererde, Kieselgur, Aluminiumpulver, Quarpulver, Ton, Eisenoxyd oder ein anorganischer Füllstoff dieser Art, der im Vergleich zu den Schleifkörnern oder anderen angewendeten Füllstoffen sich in feinverteiltem Zustand befindet.It has been proposed to make abrasive articles from one Mixture of abrasive grains, hardenable synthetic resin and fine-grained synthetic resin stretching or thinning fillers. Cellite is mentioned in this proposal, Silica, fuller's earth, kieselguhr, aluminum powder, quartz powder, clay, iron oxide or an inorganic filler of this type, which compared to the abrasive grains or other fillers used is in a finely divided state.

Die gemäß der Erfindung zuzusetzenden Stoffe sind nicht die bei Kunstharz üblichen feinkörnigen Stoffe, z. B. der obengenannten Art, sondern - da es sich nach der Erfindung nicht um die Verdünnung oder Streckung des Kunstharzes handelt, sondern um die Behebung der oben aufgeführten Übelstände - anorganische Stoffe anderer Art, die einerseits voluminös und andererseits gemischtkörnig sind, ein geringes Raumgewicht, z. B. unter 200 kg/m3, und eine geringe Eigenfestigkeit besitzen wie aufgeblähter Glimmer.The substances to be added according to the invention are not those for synthetic resin usual fine-grained substances, e.g. B. of the type mentioned above, but - since it is according to the invention it is not a matter of diluting or stretching the synthetic resin, but rather about the elimination of the abuses listed above - inorganic substances of others Species that are voluminous on the one hand and mixed-grained on the other hand, a small one Volume weight, e.g. B. less than 200 kg / m3, and have a low inherent strength such as bloated mica.

Ein anderer Vorschlag geht dahin, nicht Schleifkörper, sondern Schleifmittel mit einer auf einem bandförmigen Träger mittels eines Klebstoffs befestigten Schleifkornschicht herzustellen, wobei die Klebstoffschicht in der Nähe der Oberfläche einen anderen Härtungsgrad bzw. einen höchsten Härtungsgrad besitzen soll als an der der Papier- oder Gewebeträgerschicht zugewendeten Seite, wo das Harz nur teilweise ausgehärtet und weicher und nachgiebiger sein soll, was z. B. durch Einwirkenlassen der Strahlen eines elektrischen Hochfrequenzfeldes erreicht werden soll. Hierbei wird also bewußt ungleichmäßig gehärtet, und zwar um die Papierschicht bzw. Gewebeschicht zu schonen, während ein Schleifkörper gemäß der Erfindung gleichmäßig durchgehärtet sein muß. Die Ungleichmäßigkeit der Durchhärtung der Klebemittelschicht soll nach dem bekannten Vorschlag durch Zusatz von Pigmenten, wie Ruß, oder anderen verhältnismäßig undurchsichtigen Stoffen, wie Eisenoxyd, Schieferstaub, Aluminiumschuppen, befördert werden, die sich der Wirkung und der Eigenart nach von den gemischtkörnigen voluminösen Zusatzstoffen der Erfindung unterscheiden. Diese können durch die bekannten Stoffe und ebenso durch Quarzpulver, Aluminiumpulver und die anderen verdünnenden, feinkörnigen Füllstoffe nicht ersetzt werden, da der Zusatz dieser Stoffe an Stell der gemischtkörnigen voluminösen Stoffe von der Art des aufgeblähten Glimmers gemäß der Erfindung die ungleichmäßige Verteilung des Überzugs auf den Schleifkörnern nicht verhindern könnte.Another suggestion is to use abrasives instead of abrasives with an abrasive grain layer attached to a belt-shaped carrier by means of an adhesive manufacture, with the adhesive layer near the surface of another Should have a degree of hardness or a highest degree of hardness than that of the paper or the side facing the fabric carrier layer, where the resin is only partially cured and should be softer and more resilient, which z. B. by allowing the rays to act a high-frequency electric field is to be achieved. So here one becomes conscious unevenly hardened, namely to protect the paper layer or fabric layer, while an abrasive body according to the invention must be uniformly through-hardened. The unevenness of the curing of the adhesive layer is said to be according to the known Suggestion by adding pigments, such as carbon black, or other relatively opaque ones Substances such as iron oxide, slate dust and aluminum flakes are transported the effect and the peculiarity of the mixed-grain voluminous additives of the invention differ. These can be due to the known substances and as well through quartz powder, aluminum powder and the other thinning, fine-grain fillers not be replaced, since the addition of these substances in place of the mixed-grain voluminous substances of the type of puffed mica according to the invention could not prevent uneven distribution of the coating on the abrasive grains.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of grinding tools with Synthetic resin bond from a mixture of thermosetting synthetic resin binders, abrasive grains and inorganic additives, characterized in that the starting mixture mixed-grain, voluminous, inorganic substances with a low density of less than 0.15 kg / dm3 and low inherent strength, such as puffed mica, added and the Completion of the grinding wheel carried out by hardening in a high-frequency field will.

2. The method according to claim 1, characterized by adding a heat and electrically conductive filler in the form of metal ores such as pyrite to the Binder in a content of 100 to over 200% / a (calculated on the Binder) leading amount.

3. Process for the production of grinding wheels according to Claim 1 or 2, characterized in that the abrasive grain wetted with liquid resin is mixed with a mixture of powdery solid synthetic resin and filler.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the abrasive grain wetted with a substance that reacts with the resin binder, such as an aldehyde. Documents considered: German Patent No. 888165; Swiss U.S. Patent No. 149,767.