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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung Alpha-Aluminiumoxid Schleifkörnern.
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In einem solchen Verfahren wird eine Alpha-Aluminiumoxid-Vorstufe, üblicherweise ein Boehmit, in ein wäßriges Sol überführt, gegebenenfalls in Gegenwart eines Impfmaterials, das zur Senkung der Temperatur geeignet ist, bei der sich Alpha-Aluminiumoxid beim Erwärmen bildet, oder in Gegenwart von Modifikationsmitteln. Das Sol wird dann geliert, üblicherweise durch Zugabe von Säure, und das Gel wird anschließend getrocknet und gebrannt, um Alpha-Aluminiumoxid zu bilden. Vor dem Brennen kann das getrocknete Gel zu Partikeln von Schleifkorngröße zerkleinert werden, da dieses Verfahren weniger aufwendig ist, als eine Zerkleinerung nachdem die Umwandlung in Alpha-Aluminiumoxid statt gefunden hat. Falls dies gewünscht wird, können Modifizierungszusätze wie Ytteriumoxid und Oxide von Seltenenerdenmetallen vor dem Brennen in das Sol oder getrocknete Gel gegeben werden.
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Durch solche Verfahren wird Schleifkorn mit sehr feiner Kristallstruktur hergestellt und dies stellt sich als deutlicher Vorteil gegenüber Aluminiumoxid Schleifkörnern heraus, welche durch ein Fusionsverfahren hergestellt wurden. Es scheint so zu sein, daß bei Gebrauch das durch das Sol-Gel Verfahren hergestellte Schleifkorn bricht, um feine Kristalle abzusplittern, wodurch immer wieder frische Schleifflächen freigelegt werden. Im Gegensatz hierzu sind Schleifkörner, die mittels des Fusionsverfahrens hergestellt wurden, aus viel größeren Kristallen zusammengesetzt, und wenn solches Schleifkorn mit einem Werkstück in Kontakt ist, werden die Schleifkanten des Korns allmählich abgenutzt (sie werden „poliert”) und seine Schleifleistung vermindert sich mit dem Poliervorgang. Dieses weniger effiziente Schleifen wird von einer Zunahme an Reibung und Wärmebildung begleitet, die im Endeffekt die Oberfläche des Werkstücks beschädigen können. Die Nutzbarkeit eines bestimmten Schleifkorns endet, wenn der Druck so groß wird, daß das Schleifkorn vollkommen aus dem Bindungsmittel gerissen wird. Indem für die Entfernung von Aluminiumoxid-Mikrokristallen aus einem einzelnen Schleifkorn gesorgt wird, wird dieses „Polierproblem” mit Sol-Gel Aluminiumoxid Schleifkörnern drastisch verringert.
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Dieses Mikrobruch-Erneuerungsverfahren funktioniert jedoch nur, wenn das Schleifwerkzeug mit dem Sol-Gel Aluminiumoxid-Schleifkorn unter Schleifbedingungen mit mittlerem bis hohem Druck benutzt wird. Wenn niedrigere Drücke verwendet werden, reichen diese nicht aus, um Mikrobrüche zu bewirken, wodurch das oben angesprochene Phänomen des „Polierens” auch bei nach dem Sol-Gel Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörnern beobachtet werden kann. Es besteht daher ein Bedarf dafür ein Schleifkorn zu entwickeln, das in der Lage ist, bei mittleren bis niedrigen Drücken wirksam zu schleifen, ohne dabei übermäßig viel Schleifkorn zu verlieren.
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Aus der
DE 694 17 570 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegenstandes bekannt, bei welchem in einem ersten Schritt eine Dispersion hergestellt wird, die ein flüssiges Medium und eine ausreichende Menge an Aluminiumoxidteilchen enthält. Aus der Dispersion kann durch Entfernen der Flüssigkeit ein Vorstufenmaterial hergestellt werden, welches gesintert werden kann, wodurch ein kristallines Material auf der Basis von α-Aluminiumoxid bereitgestellt wird, welches eine Härte von mindestens 16 GPa, eine Dichte von mindestens 3,58 g/cm
3, eine mittlere Größe der α-Aluminiumoxidkristalle von weniger als 2 μm aufweist, wobei die Aluminiumoxidteilchen ausgewählt sind aus: α-Aluminiumoxidteilchen, Übergangsaluminiumoxidteilchen, die weniger als 10 Gew.-% chemisch gebundenes Wasser enthalten, und Gemischen davon, und, bezogen auf ein theoretisches Oxid, weniger als 0,3 Gew.-% SiO
2 und nicht mehr als 0,4 Gew.-% Na
2O, bezogen auf das Gesamtgewicht des Materials, wobei die Aluminiumoxidteilchen eine mittlere Größe von weniger als 2 μm aufweisen, und die Dispersion nicht mehr als 1 Gew.-% α-Aluminiumoxidmonohydrat enthält, bezogen auf das Gewicht der Dispersion abzüglich des Gesamtgewichts der in der Dispersion vorhandenen flüssigen Medien. In einem zweiten Schritt wird die Flüssigkeit aus der Dispersion entfernt, um das Vorstufenmaterial bereitzustellen. In einem dritten Schritt wird das Vorstufenmaterial bei einer Temperatur und für eine Zeit gesintert, die ausreichend sind, ein kristallines keramisches Schleifkorn auf der Basis von α-Aluminiumoxid bereitzustellen. Das so hergestellte α-Aluminiumoxid weist eine Härte von mindestens 16 GPa, eine Dichte von mindestens 3,58 g/cm
3, eine mittlere Größe der α-Aluminiumoxidkristallite von weniger als 2 μm und, bezogen auf ein theoretisches Oxid, weniger als 0,3 Gew.-% SiO
2 und nicht mehr als 0,4 Gew.-% Na
2O, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schleifkorns, auf, wobei das Sintern bei einer Temperatur, die nicht über 1600°C liegt, und bei einem Druck, der nicht über 100 atm liegt, ausgeführt wird, wobei das Vorstufenmaterial vor diesem Schritt in Form einer Schleifkornvorstufe bereitgestellt wird. In einem letzten Schritt wird das Schleifkorn mit einem Bindemittel kombiniert, wodurch ein Schleifgegenstand bereitgestellt wird.
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Die
DE 44 32 477 A1 beschreibt einen Werkstoff und ein Verfahren zum Herstellen eines Poren enthaltenden Körpers durch Formen eines Grünlings und anschließendes Sintern, wobei im Werkstoff homogen verteilte Partikel, vorzugsweise Fasern, Kugeln, oder dergleichen, als Poren bildende, temporäre Platzhalter beigemengt sind. Die Partikel bestehen aus einem Material mit einem thermischen Verhalten derart, dass de Partikel während des gesamten Formgebungsvorgangs des Grünlings stets formstabil und spätestens im Verlauf des Sintervorgangs vollständig aufgelöst und entfernt sind. Hierzu wird der Grünling vor dem Sintern einer Temperaturbehandlung unterzogen, wobei die Temperatur weit unterhalb der Sintertemperatur bei bis zu etwa 700°C liegt. Auf diese Weise hergestellte Körper können im Bereich der Werkstoff enthaltenden Struktur eine Dichte zwischen 90% und 99,9% der theoretischen Dichte des Sinterwerkstoffs erreichen, wobei sowohl der Porenanteil als auch Form und Größe der Poren durch eine entsprechende Wahl der Partikel in weiten Grenzen frei wählbar sind.
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Die
DE 41 13 476 A1 offenbart polykristalline, gesinterte Schleifkörner auf Basis von α-Al
2O
3 mit einer Dichte von > 98% der theoretischen Dichte des Korunds, einer Vickers-Härte von 21 GPa und größer und einer Kristallitgröße von 0,05 bis 1,3 μm sowie Schleifmittel aus diesen Schleifkörnern und die Verwendung dieser Schleifkörner zur Herstellung keramischer, feuerfester Erzeugnisse. Die polykristallinen, gesinterten Schleifkörner auf Basis von α-Al
2O
3 stellt man her, indem zu einer Böhmitdispersion α-Al
2O
3-Kristallisationskeime zugegegebn werden, die Mischung aus der Böhmitdispersion und den Kristallisationskeimen angesäuert und geliert und das Gel getrocknet, zerkleinert und gesintert wird. Hierbei setzt man 0,5 bis 35 Gew.-% α-Al
2O
3-Kristallisationskeime, bezogen auf die gesinterten Schleifkörper, zu und erhitzt die Mischung aus der Böhmitdispersion und den Kristallisationskeimen unter Rückfluss, wobei der pH-Wert der Mischung in einem Bereich von 2,5 bis 3,5 durch Säurezugabe gehalten wird.
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Aus der
US 5,221,294 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs bekannt. Das Verfahren umfasst das Formen eines Formkörpers aus einem formbaren Gemisch, das einerseits ein Sol oder ein Gel aus Böhmit enthält, in dem ein mikrokristallines Alpha-Aluminiumoxidpulver dispergiert ist, und andererseits ein Material enthält, das geeignet ist, beim Brennen Poren zu bilden. Anschließend wird das Gemisch getrocknet und gebrannt, um ein Schleifwerkzeug zu erhalten, das von etwa 5 bis etwa 65 Volumen-% Hohlräume in seiner Struktur enthält.
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Die
US 5,114,891 A beschreibt gesinterte Produkte großer Härte, deren Bruchfestigkeit über einen großen Bereich in Abhängigkeit von der Wahl der Sinterbedingungen einstellbar ist. Die Produkte sind erhältlich durch Zugabe von sehr feinverteiltem oder hochdispersem Titandioxid oder Aluminiumtitanat, gegebenenfalls in einem Gemisch mit Aluminiumoxid, zu Aluminiumhydroxid gemäß eines Sol-Gel-Verfahrens. Die erhaltenen Materialien sind besonders geeignet als Schleifmittel oder für die Herstellung von Keramikpulver oder -komponenten.
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Die
US 4,086,067 A schließlich beschreibt ein Verfahren zur Herstellung poröser Schleifkörner. Das Verfahren umfasst die Bildung eines Gemischs aus Ausbrennmaterial und Aluminiumschleifmaterial, wobei das Ausbrennmaterial in einer Menge zwischen etwa 3,5 und 20 Volumen-% des Volumens der Schleifpartikel vorhanden ist. Das Ausbrennmaterial wird aus Teilchen von Substanzen wie Paradichlorbenzol, zerstoßenen Walnussschalen, Kork, Kunststoff und Senfsamen gebildet. Aus dem Gemisch werden Körner gebildet, wobei das Ausbrennmaterial einen Querschnitt von etwa 20 bis etwa 80% des Querschnitts der Körner aufweist. Die Körner werden dann bei einer Temperatur oberhalb von 2000°F gebrannt, um das Ausbrennmaterial zu eliminieren, Poren in den Körnern zu bilden und die Körner zu sintern.
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Die vorgenannte Aufgabe löst die vorliegende Erfindung durch das Verfahren gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung, den Beispielen und der Zeichnung.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von Schleifkörnern zur Verfügung, welche sich bei allen Schleifdrücken, außer den allerhöchsten, als brauchbar herausstellen. Das Verfahren, mit welchem sie hergestellt werden können, ist einfach, wirtschaftlich und äußerst vielseitig, da es an jede Art von möglicherweise auftretenden Schleifbedingungen angepaßt werden kann.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung liefert Aluminiumoxid-Schleifkörner mit einer Kristallgröße von weniger als fünf Mikrometern, in welchem das gesamte Aluminiumoxid im wesentlichen in der Alpha-Form vorliegt, in welchem die Dichte 3,6 bis 3,9 g/cm3 beträgt und in welchem die Schleifkörner zufällig verteilte, im wesentlichen kugelförmige Poren mit Durchmessern von 0,1 bis 5 Mikrometer enthalten.
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Während das gesamte Aluminiumoxid im wesentlichen in der Alpha-Form vorliegt, schließt dies nicht aus, daß Aluminiumoxid nicht auch als Spinell- oder Magnetoplumbitstruktur vorliegen kann, wenn es mit anderen Elementen verbunden ist. Diese Einschränkung wird gemacht, um klar zu stellen, daß im wesentlichen kein Übergangsphasen-Aluminiumoxid im Schleifkorn vorliegt.
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Die vergleichsweise niedrige Dichte des erfindungsgemäßen Schleifkorns wird durch den Einschluß einer Vielzahl einheitlich verteilter Mikro-Poren innerhalb der Schleifkörner erreicht, welche als Poren zu verstehen sind, die einen Durchmesser von 0,1 bis 5 Mikrometer und vorzugsweise von 0,5 bis 2 Mikrometer aufweisen und zufällig über das Korn verteilt sind. Solche Mikroporen befinden sich größtenteils innerhalb des Korns (obwohl manche natürlich auch an der Oberfläche auftreten können), wodurch sich eine scheinbare Dichte für das Schleifkorn ergibt, die typischerweise nur 85 bis 95% der theoretischen Dichte von Alpha-Aluminiumoxid (3,98 g/cm3) beträgt. Diese Mikro-Poren stellen eingebaute Bruchstellen dar, welche es dem Schleifkorn erlauben, unter kleineren Anwendungsdrücken zu brechen und somit leichter die Schleifoberflächen zu regenerieren, ohne daß dies gleichzeitig zu einem unannehmbaren Verlust von Schleifkorn während des Schleifens fuhrt.
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Die Mikro-Poren sind zufällig über das gesamte Schleifkorn verteilt, wodurch beschrieben werden soll, daß sie nicht nach einem gleichmäßig sich wiederholenden Schema verteilt sind, sondern im allgemeinen in relativ gleicher Zahl in allen Teilen des Schleifkorns. Die Mikro-Poren sind gewöhnlich einzelne, im wesentlichen kugelförmige Ausformungen, aber gelegentlich liegen zwei oder mehr Mikro-Poren ausreichend nahe beieinander, um zu einer einzigen Mikro-Pore zu werden. Das Vorhandensein solcher Vielfach-Strukturen soll definitionsgemäß von der vorliegenden Erfindung mit erfaßt werden.
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Die Mikro-Poren können in die Schleifkörner eingebracht werden durch den Zusatz eines Materials zu einer Aluminiumoxid Vorstufe, das gleichmäßig im aus dem Sol entstandenen, getrockneten Gel verteilt wird, und nach dem Brennen Poren hinterläßt, um Alpha-Aluminiumoxid Schleifkörner zu bilden.
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In einem bevorzugten Verfahren für die Herstellung von Alpha-Aluminiumoxid Schleifkörnern mit Mikro-Poren wird ein wäßriger polymerischer Latex, der Polymerteilchen von 0,1 bis 5 Mikrometern Durchmesser enthält, zu einem Boehmit-Sol in einer Menge von 0,03 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Aluminiumoxid, bestimmt als in dem Sol vorhandenes Alpha-Aluminiumoxid, zugegeben und das Sol wird dann weiter verarbeitet, um Alpha-Aluminiumoxid Schleifkörner herzustellen. Wie oben bereits erwähnt, umfaßt dieses Verfahren typischerweise zuerst die Gelierung des Sols, um die Verteilung der verschiedenen, darin enthaltenen Komponenten, wie Modifikationsmittel und die Umwandlung zur Alpha-Form fördernder Impfmaterialien, zu fixieren. Das Gel wird dann getrocknet und wahlweise durch Einbindung weiterer Modifikationsmittel durch Imprägnierung weiter modifiziert und dann gebrannt, um die Alpha-Aluminiumoxid-Schleifkörner herzustellen.
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Der Brennvorgang bewirkt, daß die Latex-Partikel verbrannt werden, wodurch Mikroporen entstehen, die, als Ergebnis des Sinterns während des Brennens, etwas kleiner als die ursprünglichen Latex-Partikel sein können, was dazu führt, daß die Zwischenräume innerhalb der Kristallstruktur beseitigt werden. Es ist daher wichtig, das Sintern abzubrechen, wenn die gewünschte Dichte erreicht worden ist.
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Prinzipiell können die Mikro-Poren auch durch Einfügen von hohlen Kugelkörpern, wie Flugascheteilchen, oder selbst natürlich vorkommenden Organismen, wie Hefe oder Bärlappsporen, erzeugt werden. Es ist jedoch notwendig, daß diese Materialien innerhalb der oben angegebenen Größenordnung sind und sich leicht in dem Sol verteilen lassen, ohne zu Verklumpen. Hohlkörper eines Minerals, wie zum Beispiel Flugasche, können verwandt werden, aber es ist generell schwierig, Teilchen mit einer geeigneten feinen Größe zu erhalten.
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Die bevorzugte Weise Mikro-Poren zu erhalten ist, wie oben angedeutet, die Zugabe eines Polymer Latex. Das Polymer kann vollständig polymerisiert oder ein flüssiges Oligomer sein, vorausgesetzt, das Oligomer verliert nicht seine Teilchen-Eigenschaft wenn es der Dispersion der Alpha-Aluminiumoxid-Vorstufe beigemischt wird. Polymere, die verwendet werden können, sind im allgemeinen thermoplastisch (obwohl sie durch wärmehärtbare Kunststoffe ersetzt werden können) und schließen zum Beispiel Polystyrol, Polybutadien, Fluorpolymere, Polyvinylchlorid und Acrylatpolymere und -copolymere ein.
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Es ist auch möglich Körner eines Stoffes einzusetzen, der sich, wie ein Karbonat, beim Erhitzen zersetzt, um ein Gas abzugeben, welches die Mikro-Poren innerhalb der Struktur schafft. Ein Beispiel für einen solchen Stoff ist Magnesiumkarbonat, das unter Abgabe von Kohlendioxid bei ungefähr 350°C zerfällt, was über der Temperatur liegt, bei der das Gel getrocknet wird. Es ist außerdem unlöslich in Wasser und verteilt sich leicht in einem wäßrigen Medium wie einem Boehmit-Sol. Beim Brennen kann das übrig gebliebene MgO als Unterdrückungsmittel („pinning agent”) bei der Bildung eines Spinells mit Aluminiumoxid wirken, welches dazu beiträgt, die geringeren Kristallabmessungen zu erhalten. Andere geeignete Salze, welche sich nicht auf Karbonate beschränken, sind organische Säuresalze und wasser-unlösliche, zersetzbare Salze, wie Nitrate und Acetate.
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Die Dispersion der Alpha-Aluminiumoxid-Vorstufe kann auch Teilchen eines Stoffes enthalten, der die Umwandlung von der Zwischenphase zur Alpha- Form des Aluminiumoxids mittels impfen bewirkt. Typischerweise sind diese Impfkeime Alpha-Aluminiumoxid-Teilchen mit einer Partikelgröße von 0,01 bis 1,0 Mikrometer. Es können jedoch auch andere kristalline Stoffe, die isostrukturell zu Alpha-Aluminiumoxid sind und Gitterparameter aufweisen, die denen von Alpha-Aluminiumoxid ähneln, verwandt werden (wie Alpha Eisenoxid oder Substanzen, die diese Verbindung beim Brennen bilden). Diese Impfmaterialien bewirken, daß die Temperatur für die Umwandlung zur Alpha-Form vermindert und die Größe der gebildeten Aluminiumoxid-Kristalle verkleinert werden.
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Die Alpha-Aluminiumoxid-Vorstufe selbst ist vorzugsweise Boehmit, da dieses dafür bekannt ist, ein stabiles Sol zu bilden, das leicht Gelieren kann, zum Beispiel durch Zusatz einer Säure, so daß eine Dispersion von Poren bildenden Teilchen innerhalb des Sols während der Gelierung stabilisiert werden kann, um die Einheitlichkeit der Dispersion für den Rest des Verfahrens zu erhalten.
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Die Bildung von Schleifkörnern aus der Aluminiumoxid Dispersion kann nach jeder konventionellen Technik folgen. Das getrocknete Gel kann zum Beispiel bis zur gewünschten Schleifkorngröße gemahlen werden bevor das getrocknete Gel gebrannt wird. Dies ist bedeutend einfacher als das gebrannte Material zu mahlen, nachdem die Umwandlung zur Alpha-Form und das Sintern begannen hat, obwohl beide Möglichkeiten genutzt werden können. Es ist auch möglich das Gel zu Konturen zu extrudieren oder zu formen, welche dann gebrannt werden, um in die Alpha-Form umgewandelt zu werden. Dies führt zur Herstellung von stabförmigen Teilchen, welche besondere Vorteile für einige Anwendungsgebiete haben. Das teilweise getrocknete Gel kann auch sehr schnellen Temperaturerhöhungen unterworfen werden, um Wasser innerhalb der Schleifkörner zu verdampfen, was zu einer „explosiven” Zerkleinerung führt. Dieses Verfahren führt zu Schleifkorn mit deutlich schwachen (oder länglichen) Formen, die recht vorteilhafte Eigenschaften haben. Es ist beabsichtigt, daß alle diese Schleifkornherstellungsverfahren von dem Begriff „Bilden” von Schleifkörnern umfaßt werden soll.
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Die Erfindung wird nun näher erläutert unter besonderer Bezugnahme auf die folgenden Beispiele, welche nicht so verstanden werden sollen, daß sie den Umfang der Erfindung einschränken sollen. Die Beispiele zeigen die vorteilhafte Auswirkung auf die Schleifleistung, die durch das Einbringen einer geringen Menge Polymer Latex in ein Sol-Gel Verfahren bei der Herstellung von Aluminiumoxid Schleifkörnern entsteht.
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1 zeigt einen Vergleich der Verschleißquotienten einer Kontrolprobe mit Schleifkorn ohne Mikroporen und einer Probe von erfindungsgemäßem Schleifkorn mit Mikroporen von 0,6 μm.
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Beispiel 1
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Ein Gel-Vorrat wurde hergestellt durch Zugabe von 2400 g Boehmit, erhalten von der Firma Condea unter dem Handelsnamen Dispural®, zu 10 Litern ent-ionisiertem Wasser. Die Mischung wurde für 10 Minuten mit einem Lightning Labor Mischer gerührt und dann 286,82 g ionen-ausgetauschtes Alpha-Aluminiumoxid Impfmaterial hinzugefügt, gefolgt von nochmaligem, fünf-minütigem Rühren. Die Mischung wurde durch Zusatz von 178,75 g einer 70%igen Salpetersäure geliert, die mit 7142,57 g ent-ionisiertem Wasser verdünnt wurde, und wurde für weitere zehn Minuten gerührt, bevor sie für 24 Stunden stehen gelassen wurde. Das Gel wurde dann dekantiert und als „Vorratsgel” für alle weiteren Experimente zurückbehalten.
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Eine Latex Dispersion wurde durch Zugabe von 1,5 g eines 10% Feststoff enthaltenden Polystyrol Latex zu 99 g ent-ionisiertem Wasser hergestellt. Der Polystyrol-Latex enthielt 0,6 Micrometer Partikel des Polystyrols und wurde von Sigma Chemicals unter dem Handelsnamen „LB-6” erhalten. Diese Latex-Dispersion wurde zu 420 g des Vorratsgels gegeben und die Mischung behutsam mit einem Lightning Labor Mischer gerührt, um den Einschluß von Luftblasen zu vermeiden. Ionenaustausch-Kügelchen (40 g HCR-W2 H+, 16–40 Maschengröße(mesh) erhalten von DOWEX), welche vorher zweimal mit ent-ionisiertem Wasser gewaschen worden waren, wurden 5 Minuten lang in das Gel gerührt, bevor sie per 80er Maschensieb (80 mesh screen) entfernt wurden. Dieses Ionenaustauschverfahren wurde wiederholt, bevor 6 g einer, in 20 g ent-ionisiertem Wasser verdünnter, 70%igen Salpetersäure dem Gel beigefügt und für fünf Minuten gemischt wurde. Das Gel wurde dann bei 100°C in einem Trockenofen getrocknet, auf –18 Maschengröße (–18 mesh) zerkleinert und in einem Drehofen bei 1250°C gebrannt, wobei das Gel für 10 Minuten in der Heißzone verblieb.
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Die so hergestellten Schleifkörner hatten, gemessen mit der nicht korrigierten Abschnittsmethode (uncorrected intercept method), eine Kristallgröße von 0,1 Mikrometer. Das Schleifkorn hatte eine Dichte von 3,85 g/cm3 und ein unter einem optischen Mikroskop betrachteter polierter Abschnitt zeigte Mikro-Poren innerhalb des Schleifkorns.
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Eine Kontrollausbeute, erhalten genau wie oben beschrieben aber ohne Latex Zusatz, hatte eine Dichte von 3,88 g/cm3 und eine Kristallgröße von 0,1 Mikrometer. Sie wies keine Mikro-Poren auf.
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Schleifkörner des Kontroll- und des erfindungsgemäß hergestellten Produkts wurden ausgewählt. Jedes Schleifkorn hatte eine Maschengröße von –30 + 35 (–30 + 35 mesh size). Diese wurden jeweils einem Einzelpunkt Kratzversuch unterworfen. In diesem Versuch wurde das Korn mit Hilfe eines Phenolharzbindemittels auf einer Stahlradnabe mit einem Durchmesser von 305 mm befestigt. Ein 52100 Stahl-Versuchsstück wurde mit dem Rad bei 1600 UpM in Kontakt gebracht. Der Vorschub des Korns wurde mit 10 Mikrometer festgesetzt und die Oberfläche mit einem wäßrigen Kühlmittel besprüht, um die Temperatur zu regeln. Nach jedem Durchgang wurde das Werkstück seitlich versetzt, um mit einem neuen Stück Stahl in Kontakt zu gelangen. Insgesamt wurden fünf Durchgänge für jedes Schleifkorn durchgeführt. Nach den Versuchen wurde jedes Werkstück unter einem Zygo Profilometer begutachtet, um den Querschnitt jeder Rille zu messen. Messungen wurden zu Beginn des Versuchs und in Abständen beim Schleifen während des Versuchs vorgenommen.
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Der „Verschleißquotient” wird durch Teilung des gemessenen Rillenquerschnitts durch den Rillenquerschnitt nach dem ersten Durchgang bestimmt.
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Die Ergebnisse werden in 1 gezeigt, welche deutlich darlegt, daß das erfindungsgemäß hergestellte Schleifkorn einen gleichbleibend höheren Verschleißquotienten aufweist als das ohne Latex-Modifikation hergestellte Schleifkorn.
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Beispiel 2
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Ein Gelvorrat wurde durch Zugabe von 3200 g Dispural®, erhältlich von Condea, in 10571,43 g ent-ionisiertes Wasser unter 10-minütigem Rühren mit einem Lightning Labor Mischer hergestellt. Dieses Gemisch wurde darin mit 228,57 g einer 70%igen Salpetersäure, verdünnt mit 18 Litern ent-ionisiertem Wasser, unter weiterem Rühren für 10 Minuten vereinigt. Das Gel wurde dann bei 3000 UpM für 1 Stunde zentrifugiert und die überstehende Flüssigkeit zu 850 g einer Dispersion gegeben, die Alpha-Aluminiumoxid Impfmaterial mit 4% Feststoffgehalt enthielt, und für weitere fünf Minuten gemischt.
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Zu fünf Kilogramm des obigen Gelgemischs wurden 15 g eines 10% Feststoffe enthaltenden Polystyrol Latex gegeben, ähnlich in Gehalt und Herkunft des in Beispiel 1 verwandten, mit der Ausnahme, daß die Teilchen eine Größe von 1,1 Mikrometer hatten, mit 200 g ent-ionisiertem Wasser verdünnt und der Latex für eine Minute ultra-beschallt worden war. Die Mischung, die 0,3% an Polymer Teilchen enthielt, wurde wie in Beispiel 1 einem doppelten Ionenaustausch Prozeß unterworfen.
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Die Mischung wurde dann mit 28 g einer 70%igen Salpetersäure behandelt, die mit 250 g ent-ionisiertem Wasser verdünnt war, und für fünf Minuten gemischt. Das Gel wurde dann bei 110°C getrocknet, in einem Braun Rollenbrecher mit einem Spalt von 1,07 mm (0,042 inch) zermahlen und in einem Drehofen, mit einer heißesten Zone von 1210°C, in welcher die Körnern für 10 Minuten verblieben, gebrannt.
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Die erhaltenen Körner hatten eine Dichte von 3,85 g/cm3 und eine Kristallgröße von 0,1 Mikrometer. Körner, die in genau gleicher Weise, aber ohne Latex-Zugabe hergestellt worden waren, hatten eine ähnliche Kristallgröße, aber eine Dichte von 3,89 g/cm3. Erfindungsgemäß hergestellte Körner und herkömmliche Körner, hergestellt auf genau die gleiche Weise, jedoch ohne Latex-Zugabe, wurden den gleichen Versuchen wie in Beispiel 1 aufgezeigt, unterworfen, außer daß 80er Korngrößen genommen wurden und das Werkstück M7 Stahl war. Die erhaltenen Ergebnisse zeigten, daß nach Abschluß der Versuche die erfindungsgemäßen Körner einen Verschleißquotienten hatten, der 162% der konventionellen Körner betrug.
