DE102020002640A1 - Resin-bonded abrasive tool - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Harzgebundenes Abrasivwerkzeug, das durch ein Verfahren erhältlich ist, bei dem der üblichen Mischung von Schleifpartikeln, organischem Bindemittel und Füllstoff eine oder mehrere Si-Verbindungen aus der Gruppe umfassend Silane, Siloxane, Silazane und Silikonharze zugegeben werden.The present invention relates generally to a resin-bonded abrasive tool that is obtainable by a process in which one or more Si compounds from the group comprising silanes, siloxanes, silazanes and silicone resins are added to the usual mixture of abrasive particles, organic binder and filler.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Herstellen eines harzgebundenen Abrasivwerkzeugs, bei dem der üblichen Mischung von Schleifkorn, organischem Bindemittel und Füllstoff eine oder mehrere Si-Verbindungen aus der Gruppe umfassend Silane, Siloxane, Silazane und Silikonharze zugegeben werden und diese Mischung nach Formgebung und Verdichten für einen längeren Zeitraum bei erhöhter Temperatur ausgehärtet wird. Mit dem Verfahren erhältliche Abrasivwerkzeuge sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.The present invention relates generally to a method for producing a resin-bonded abrasive tool in which one or more Si compounds from the group comprising silanes, siloxanes, silazanes and silicone resins are added to the usual mixture of abrasive grain, organic binder and filler and this mixture is added after shaping and Compaction is cured for a longer period of time at an elevated temperature. Abrasive tools obtainable with the method are also the subject of the invention.

Aus dem Stand der Technik sind harzgebundene Abrasivwerkzeuge verschiedener Ausprägung allgemein bekannt. Neben Trenn-, Schleif- und Schruppscheiben, teilweise mit Gewebeeinlage zur Verstärkung, sind weiterhin trägergebundene Abrasivwerkzeuge wie Schleifpads, Schleifpapier, Schleifsegmente und dergleichen sowie Schleifsteine zu nennen.Resin-bonded abrasive tools of various types are generally known from the prior art. In addition to cutting, grinding and grinding disks, some with a fabric insert for reinforcement, there are also carrier-bound abrasive tools such as grinding pads, abrasive paper, grinding segments and the like, as well as grinding stones.

Diese Abrasivwerkzeuge werden sämtlich aus einer Mischung von Schleifkorn, organischem Bindemittel und Füllstoffen hergestellt in dem die Mischung in eine Form gefüllt oder auf einen Träger aufgebracht und anschließend verdichtet und bei erhöhter Temperatur gehärtet wird.These abrasive tools are all made from a mixture of abrasive grain, organic binder and fillers by filling the mixture into a mold or applying it to a carrier and then compacting it and hardening it at an elevated temperature.

Aus der DE 696 09 709 T2 ist ein Schleifgegenstand mit einem ein Polysiloxan umfassenden Bindungssystem bekannt, wobei das Polysiloxan als Schmiermittel dient. Ferner ist die Offenbarung im wesentlichen auf Schleifmittel gerichtet, bei denen die enthaltenen Schleifkörper faser- oder filamentgebunden sind und das Polysiloxan nicht notwendigerweise mit dem Schleifkörper im selben Filament vorliegen muss. Gebundene Schleifmittel sind nur allgemein und am Rande erwähnt.From the DE 696 09 709 T2 discloses an abrasive article having a bond system comprising a polysiloxane, the polysiloxane serving as a lubricant. Furthermore, the disclosure is essentially directed to abrasives in which the abrasive bodies contained are fiber-bonded or filament-bonded and the polysiloxane does not necessarily have to be present in the same filament with the abrasive body. Bonded abrasives are only mentioned in general and in passing.

Die WO 93/24272 offenbart insbesondere Trennscheiben als Schleifmittel bei denen Polysiloxane als reibungserhöhender Bestandteil eingesetzt werden, insbesondere Poly(dimethyl)siloxane.the WO 93/24272 discloses in particular cut-off wheels as abrasives in which polysiloxanes are used as a friction-increasing component, in particular poly (dimethyl) siloxanes.

Eine verstärkte Bindung von Schleifpartikeln innerhalb der Bindungsmatrix oder des Bindungssystems ist in dem genannten Stand der Technik an keiner Stelle offenbart.An increased bond of abrasive particles within the bond matrix or the bond system is not disclosed at any point in the cited prior art.

Obwohl derartige Abrasivwerkzeuge seit Jahren bekannt sind und ständig weiter entwickelt werden, besteht im Stand der Technik Verbesserungsbedarf, da gewisse Nachteile bisher nicht oder nur ungenügend überwunden werden konnten und es ferner wünschenswert ist die Schneid- oder Schleifleistung dieser Werkzeuge zu verbessern.Although such abrasive tools have been known for years and are constantly being further developed, there is a need for improvement in the state of the art, since certain disadvantages could not be overcome or only insufficiently so far and it is also desirable to improve the cutting or grinding performance of these tools.

Zu den bisher nur ungenügend gelösten Problemen im Stand der Technik gehört das Altern der Abrasivwerkzeuge allein bei der Lagerung, das durch Aufnahme von Wasser bedingt ist, insbesondere durch die Aufnahme von Wasserdampf oder Luftfeuchtigkeit. Im schlimmsten Fall haben die Werkzeuge nur eine Lagerdauer von wenigen Jahren und dürfen dann, selbst wenn sie noch nicht benutzt wurden, nicht mehr verwendet werden. Selbst wenn der Effekt der Wasseraufnahme nicht so nachteilig ist und die Werkzeuge grundsätzlich noch eingesetzt werden können, ist mit einem Leistungsverlust von bis zu 30 % bei der Schneidleistung zu rechnen.The problems in the prior art that have not been adequately solved so far include the aging of the abrasive tools solely during storage, which is caused by the absorption of water, in particular due to the absorption of water vapor or atmospheric humidity. In the worst case, the tools only have a shelf life of a few years and can then no longer be used even if they have not yet been used. Even if the effect of water absorption is not that disadvantageous and the tools can still be used in principle, a power loss of up to 30% in cutting performance can be expected.

Ein weiteres Problem stellt die Einbindung des Schleifkorns in die Matrix dar, das heißt die Festigkeit mit der das Schleifkorn an die Matrix gebunden ist. Zur Verbesserung dieser Einbindung ist es bekannt das Schleifkorn oder die Schleifkörner oder die Schleifkornmischung mit Metalloxiden, insbesondere Fe2O3, zu überziehen oder das Schleifkorn mit Haftvermittlern zu silanisieren, bevor das Schleifkorn in die Mischung zum Herstellen des Abrasivwerkzeugs eingebracht wird. Auch kolloidale Kieselsäure wird für diesen Zweck verwendet.Another problem is the integration of the abrasive grain into the matrix, i.e. the strength with which the abrasive grain is bound to the matrix. To improve this integration, it is known to coat the abrasive grain or the abrasive grains or the abrasive grain mixture with metal oxides, in particular Fe 2 O 3 , or to silanize the abrasive grain with adhesion promoters before the abrasive grain is introduced into the mixture for producing the abrasive tool. Colloidal silica is also used for this purpose.

Obwohl dadurch schon Verbesserungen erzielt werden konnten, besteht weiterhin Bedarf an verbesserten Abrasivwerkzeugen mit längerer Lagerfähigkeit und besserer Schneidleistung, insbesondere besteht Bedarf an Abrasivwerkzeugen mit verbessertem G-Faktor, dem Quotienten von getrennter Fläche und dem Flächenverlust des Abrasivwerkzeugs.Although improvements have already been achieved in this way, there is still a need for improved abrasive tools with a longer shelf life and better cutting performance, in particular there is a need for abrasive tools with an improved G-factor, the quotient of the separated area and the area loss of the abrasive tool.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Angabe eines Verfahrens zum Herstellen von verbesserten Abrasivwerkzeugen, die zumindest einen Teil der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwinden sowie kostengünstig herstellbar sind.The object of the invention is therefore to provide a method for producing improved abrasive tools which overcome at least some of the disadvantages known from the prior art and which can be produced inexpensively.

Die vorliegende Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch ein harzgebundenes Abrasivwerkzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der direkt oder indirekt rückbezogenen abhängigen Ansprüche.The present object is achieved by a method according to the attached claim 1 and by a resin-bonded abrasive tool according to claim 10. Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the directly or indirectly referenced dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Abrasivwerkzeugs umfasst folgende Verfahrensschritte in der angegebenen Abfolge:

  1. a) Mischen von Schleifkorn, organischem Bindemittel und Füllstoff,
  2. b) nachfolgend Zugeben von einer oder mehreren Si-Verbindungen aus der Gruppe umfassend Silane, Siloxane, Silazane und Silikonharze und Vermischen mit der in Schritt a) hergestellten Rohmischung, gefolgt von einem
  3. c) Einfüllen in eine Form, Verdichten der Mischung und abschließendes
  4. d) Härten des in Schritt c) hergestellten Formgegenstands bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 300 °C für eine Dauer von 10 bis 70 Stunden zum Erhalt eines Abrasivwerkzeugs.
The method according to the invention for producing an abrasive tool comprises the following method steps in the specified sequence:
  1. a) Mixing abrasive grain, organic binder and filler,
  2. b) subsequently adding one or more Si compounds from the group comprising silanes, siloxanes, silazanes and silicone resins and mixing with the raw mixture prepared in step a), followed by one
  3. c) pouring into a mold, compacting the mixture and finally
  4. d) curing the molded article produced in step c) at a temperature in the range from 100 ° C. to 300 ° C. for a period of from 10 to 70 hours to obtain an abrasive tool.

In einer unabhängigen und alternativen Ausgestaltung weist das Verfahren zum Herstellen eines Abrasivwerkzeugs die folgende Abfolge von Verfahrensschritten auf:

  1. a) Mischen von organischem Bindemittel und Füllstoff,
  2. b) nachfolgend Zugeben von einer oder mehreren Si-Verbindungen aus der Gruppe umfassend Silane, Siloxane, Silazane und Silikonharze und Vermischen mit der in Schritt a) hergestellten Rohmischung, gefolgt von einer
  3. c) Zugabe von Schleikorn und Vermischen mit der in Schritt b) hergestellten Mischung, dann
  4. d) Einfüllen in eine Form, Verdichten der Mischung und abschließendes
  5. e) Härten des in Schritt d) hergestellten Formgegenstands bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 300 °C für eine Dauer von 10 bis 70 Stunden zum Erhalt des Abrasivwerkzeugs.
In an independent and alternative embodiment, the method for producing an abrasive tool has the following sequence of method steps:
  1. a) Mixing organic binder and filler,
  2. b) subsequently adding one or more Si compounds from the group comprising silanes, siloxanes, silazanes and silicone resins and mixing with the raw mixture prepared in step a), followed by a
  3. c) adding the grain and mixing with the mixture prepared in step b), then
  4. d) pouring into a mold, compacting the mixture and finally
  5. e) curing the molded article produced in step d) at a temperature in the range from 100 ° C. to 300 ° C. for a period of from 10 to 70 hours to obtain the abrasive tool.

Unabhängig von der gewählten Verfahrensvariante erfolgt in einer vorteilhaften Weiterbildung, wenn als eine oder mehrere Si-Verbindungen nur monomere Silane mit ausschliesslich aliphatischen Substituenten am Si-Atom mit einer Kettenlänge von C1 bis C5 verwendet werden, eine zusätzliche Zugabe eines Katalysators zum Beschleunigen der Umsetzung der Si-Verbindung in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% der Gesamtmenge an Si-Verbindung.Regardless of the process variant selected, in an advantageous further development, if only monomeric silanes with exclusively aliphatic substituents on the Si atom with a chain length of C 1 to C 5 are used as one or more Si compounds, an additional catalyst is added to accelerate the Conversion of the Si compound in an amount of 0.1 to 10% by weight of the total amount of Si compound.

Dabei ist zu verstehen, dass der Katalysator zum Beschleunigen der Umsetzung der Si-Verbindung oder der Si-Verbindungen in einer unabhängigen Ausführungsform auch grundsätzlich zugegeben werden kann, das heißt auch bei anderen Silanen als den erwähnten monomeren Silanen mit ausschliesslich aliphatischen Substituenten am Si-Atom mit einer Kettenlänge von C1 bis C5.It should be understood that the catalyst to accelerate the conversion of the Si compound or the Si compounds can in principle also be added in an independent embodiment, that is to say also in the case of silanes other than the mentioned monomeric silanes with exclusively aliphatic substituents on the Si atom with a chain length of C 1 to C 5 .

Erfindungswesentlich ist, dass einer an sich aus dem Stand der Technik bekannten Mischung aus Schleifkorn, organischem Bindemittel und Füllstoff eine oder mehrere Si-Verbindungen aus der Gruppe umfassend Silane, Siloxane, Silazane und Silikonharze zugegeben und nachfolgend zu entsprechenden Abrasivwerkzeugen weiterverarbeitet werden, wobei das Härten bei der angegebenen Temperatur und für die angegebene Dauer zu einer äußerst festen, reaktiven Anbindung von Schleifkorn an das Bindemittel verantwortlich gemacht wird.It is essential to the invention that one or more Si compounds from the group comprising silanes, siloxanes, silazanes and silicone resins are added to a mixture of abrasive grain, organic binder and filler known per se from the prior art and then processed further to appropriate abrasive tools, with hardening at the specified temperature and for the specified duration is made responsible for an extremely strong, reactive binding of abrasive grain to the binder.

Durch die Zugabe der einen oder mehreren Si-Verbindungen konnte die An- oder Einbindung des Schleifkorns in die Matrix aus organischem Bindemittel und Füllstoff in ihrer Festigkeit auf äußerst überraschende Weise verbessert werden. In diesem Zusammenhang wird davon ausgegangen, dass dies auf einer chemischen Umsetzung zwischen Schleifkorn und der bzw. den Si-Verbindungen beruht, die zu einer im Rasterelektronenmikroskop deutlich erkennbaren Ausbildung wolkenförmiger Strukturen führt, bei denen der Übergang von Schleifkorn zur Matrix verschwindet und nicht mehr erkennbar ist. Vorliegend wird daher davon ausgegangen, dass das Schleifkorn erfindungsgemäß chemisch in die Matrix eingebunden wird, während man im Stand der Technik nur von einer adhäsiven Einbindung ausgeht.The addition of the one or more Si compounds made it possible to improve the strength of the abrasive grain in the matrix of organic binder and filler in an extremely surprising manner. In this context, it is assumed that this is based on a chemical reaction between the abrasive grain and the Si compound (s), which leads to the formation of cloud-shaped structures that can be clearly seen in the scanning electron microscope, in which the transition from the abrasive grain to the matrix disappears and is no longer recognizable is. In the present case, it is therefore assumed that the abrasive grain is chemically bound into the matrix according to the invention, while the prior art only assumes an adhesive binding.

Zum Erreichen dieser Wirkung und des resultierenden strukturellen Unterschieds zum Stand der Technik reicht in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereits aus, wenn die eine oder mehreren Si-Verbindungen in einer Menge zwischen 0,1 und 25 Gew.-% der Gesamtmasse zu der Mischung von Schleifkorn, organischem Bindemittel und Füllstoff gegeben werden.To achieve this effect and the resulting structural difference from the prior art, in a preferred embodiment of the present invention, it is sufficient if the one or more Si compounds are added to the mixture in an amount between 0.1 and 25% by weight of the total mass of abrasive grain, organic binder and filler.

Die eine oder mehreren Si-Verbindungen aus der aus Silanen, Siloxanen, Silazanen und Silikonharzen bestehenden Gruppe sind bevorzugt ausgewählt aus einer oder mehreren der Alkylsilane, Arylsilane, Fluoralkylsilane, Epoxysilane, Acetoxysilane, Kieselsäureester, Alkylsiloxane, Cycloalkylsiloxane, Polysiloxane, Alkylsilazane, Alkyldisilazane, Polysilazane, Methylphenylsiliconharze, methoxyfunktionelle Methylpolysiloxanharze, und silanolfunktionelle Methylphenylsiliconharze und Mischungen derselben.The one or more Si compounds from the group consisting of silanes, siloxanes, silazanes and silicone resins are preferably selected from one or more of the alkylsilanes, arylsilanes, fluoroalkylsilanes, epoxysilanes, acetoxysilanes, silicic acid esters, alkylsiloxanes, cycloalkylsiloxanes, polysiloxanes, alkylsilazanes, alkyldisilazanes , Methylphenyl silicone resins, methoxy functional methylpolysiloxane resins, and silanol functional methylphenyl silicone resins, and mixtures thereof.

Wenn mehr als eine Si-Verbindung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, werden diese üblicherweise zunächst miteinander vermischt bevor sie zu der Mischung aus Schleifkorn, organischem Bindemittel und Füllstoff gegeben wird. Hierdurch wird eine gleichmäßige Verteilung der Si-Verbindungen zumindest gefördert.If more than one Si compound is used in the context of the present invention, these are usually first mixed with one another before they are added to the mixture of abrasive grain, organic binder and filler. This at least promotes a uniform distribution of the Si compounds.

Alternativ besteht die Möglichkeit, eine oder mehrere Si-Verbindungen zunächst mit organischem Bindemittel und Füllstoff zu vermischen und nachfolgend Schleifkorn zuzugeben.Alternatively, there is the possibility of first mixing one or more Si compounds with organic binder and filler and then adding abrasive grain.

Bei den Untersuchungen zur vorliegenden Erfindung wurde außerdem überraschend gefunden, dass eine Zugabe der einen oder mehreren Si-Verbindungen in gelöster oder kolloidal gelöster Form und in feiner Verteilung, insbesondere durch Sprühen oder langsames Zutropfen oder Gießen einen positiven Einfluß auf die Anbindung des Schleifkorns an das Bindemittel hat. Dabei kann dieser Effekt bei einer Bulk-Zugabe z.B. nicht durch ein verlängerstes oder intensiveres Durchmischen nachgestellt werden.In the investigations into the present invention, it was also surprisingly found that an addition of the one or more Si compounds in dissolved or colloidally dissolved form and in fine distribution, in particular by spraying or slow dropping or pouring, has a positive effect on the bonding of the abrasive grain to the Has binder. When adding bulk, this effect cannot be reproduced, for example, by prolonged or more intensive mixing.

Eine weitere Verbesserung der Anbindung des Schleifkorns an das Bindemittel kann verwirklicht werden, indem das Mischen nach der Zugabe der einen oder mehreren Si-Verbindungen unter Eintrag hoher Scherkräfte erfolgt, bevorzugt durch Einhalten einer hohen Umdrehungszahl beim Mischen.A further improvement in the binding of the abrasive grain to the binder can be achieved by mixing after the addition of the one or more Si compounds with the introduction of high shear forces, preferably by maintaining a high number of revolutions during mixing.

Wenn ein Katalysator verwendet wird, ist dabei bevorzugt denselben in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% an eingesetzter Si-Verbindung oder eingesetzten Si-Verbindungen zuzugeben. Der Katalysator ist bevorzugt ein Organotitankatalysator, besonders bevorzugt ein Ti-Isopropoxid-Katalysator, oder ein Kobaltkatalysator, insbesondere Co-Acetat oder Co-Acetylacetonat. Grundsätzlich sind aber auch andere Katalysatoren einsetzbar. Dies sind insbesondere Metallorganyl-Katalysatoren, wobei Ti, Zr, Co, Cu, Zn, Sn, Fe, Mn, Mg, Al, oder B enthaltende Metallorganyl-Katalysatoren bevorzugt sind.If a catalyst is used, it should preferably be added in an amount of 0.1 to 5% by weight of Si compound or Si compounds used. The catalyst is preferably an organotitanium catalyst, particularly preferably a Ti-isopropoxide catalyst, or a cobalt catalyst, in particular co-acetate or co-acetylacetonate. In principle, however, other catalysts can also be used. These are, in particular, organometallic catalysts, with organometallic catalysts containing Ti, Zr, Co, Cu, Zn, Sn, Fe, Mn, Mg, Al, or B being preferred.

Besonders überraschend ist auch die Tatsache, dass als Schleifkorn, wobei der Ausdruck „Schleifkorn‟ im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl in der Einzahl als auch in der Mehrzahl zu verstehen ist und auch Mischungen von Schleifkörnern unterschiedlicher Größe und/ oder unterschiedlicher Art umfasst, uneingeschränkt sämtliche Arten von auf dem vorliegenden Gebiet gebräuchlichem Schleifkorn eingesetzt werden kann, wie beispielsweise geschmolzene oder gesinterte Korunde, also Al2O3, Zirkonkorunde, gesintertes, mikrokristallines Sol-Gel-α-Aluminiumoxid, kubisches Bornitrid oder Diamant, Siliziumcarbide, Siliziumnitrid und Borcarbid. Der Anteil an Schleifkorn in der Mischung beträgt allgemein zwischen 30 und 93 Gew.-%, bevorzugt 55 bis 70 Gew.-%.Also particularly surprising is the fact that as abrasive grain, where the term “abrasive grain” in the context of the present invention is to be understood both in the singular and in the plural and also includes mixtures of abrasive grains of different sizes and / or different types, without restriction all Types of abrasive grains customary in the present field can be used, such as, for example, molten or sintered corundum, i.e. Al 2 O 3 , zirconium corundum, sintered, microcrystalline sol-gel-α-aluminum oxide, cubic boron nitride or diamond, silicon carbide, silicon nitride and boron carbide. The proportion of abrasive grain in the mixture is generally between 30 and 93% by weight, preferably 55 to 70% by weight.

Als Bindemittel werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls auf dem vorliegenden Gebiet einschlägige, im Stand der Technik bekannte Bindemittel eingesetzt und umfassen zum Beispiel wärmehärtbares Harz wie Epoxidharz, Phenolharz, Polyamidharz, Polyurethanharz, Urethanacrylat oder Gummi, oder Mischungen derselben, wobei hier sowohl flüssige als auch Pulverharze einsetzbar sind. Bei den Phenolharzen beispielsweise Resole als Flüssigharze und Novolake als Pulverharze. Die Bindemittel sind in einem Anteil von 5 bis 40 Gew.-% in der Mischung enthalten, bevorzugt in einem Anteil von 25 bis 37 Gew.-%.In the context of the present invention, binders that are relevant in the present field and known in the art are used as binders and include, for example, thermosetting resin such as epoxy resin, phenolic resin, polyamide resin, polyurethane resin, urethane acrylate or rubber, or mixtures thereof, both liquid and Powder resins can also be used. In the case of phenolic resins, for example, resoles as liquid resins and novolaks as powder resins. The binders are contained in the mixture in a proportion of 5 to 40% by weight, preferably in a proportion of 25 to 37% by weight.

Dem Bindemittel kann, wie im Stand der Technik üblich, auch ein Polymerisationsbeschleuniger oder Peroxidkatalysator in einem Anteil von 0, 5 bis 5 Gew.-% zugegeben werden, wobei dies bei entsprechender Wahl des Katalysators für die Umsetzung von Si-Verbindung auch unterbleiben kann.As is customary in the prior art, a polymerization accelerator or peroxide catalyst can also be added to the binder in a proportion of 0.5 to 5 wt.

Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte organische Bindemittel ist allgemein und unabhängig von der gewählten Ausgestaltung des Verfahrens in flüssiger Form, in fester Form oder in einer Mischung aus flüssiger und fester Form mit dem Schleifkorn und dem Füllstoff einsetzbar.The organic binder used in the context of the present invention can generally be used in liquid form, in solid form or in a mixture of liquid and solid form with the abrasive grain and the filler, regardless of the chosen configuration of the method.

Auch die Füllstoffe sind dieselben wie die aus dem Stand der Technik bekannten und haben dieselben Funktionen. Diese sind zu 5 bis 20 Gew.-% in der Mischung enthalten. Hier kann entsprechend aus einer Vielzahl an Füllstoffen gewählt werden, wie beispielsweise Kryolith, Pyrit oder Eisenoxid.The fillers are also the same as those known from the prior art and have the same functions. These are contained in the mixture to an extent of 5 to 20% by weight. Here you can choose from a variety of fillers, such as cryolite, pyrite or iron oxide.

Nach diesem Verfahren sind Harzgewbundene Abrasivwerkzeuge erhältlich, die über verbesserte Schneidleistungen, geringere Abnutzung und/oder ein verbessertes Alterungsverhalten verfügen.According to this process, resin-bonded abrasive tools are available which have improved cutting performance, lower wear and / or improved aging behavior.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei diesen, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Abrasivwerkzeugen um Trenn- Schleif- oder Schruppscheiben.These abrasive tools obtainable by the process according to the invention are particularly preferably cutting, grinding or grinding disks.

Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung zunächst allgemein und nachfolgend anhand von ausgewählten Ausführungsbeispielen nochmals erläutert. Wie bereits erwähnt, ist die Reihenfolge der Zugabe der einzelnen Komponenten bedingt und entsprechend der beiden hierin offenbarten Verfahrensalternativen variabel. Die nachfolgend beschriebene Verfahrensweise wurde einzig aus dem Grund einer gewissen Standardisierung und Vergleichbarkeit insbesondere mit dem Vergleichsbeispiel gewählt, weil auf diese Weise alle auftretenden Effekte ausschliesslich der erfindungsgemäßen Modifikation des bekannten Herstellungsverfahrens zuzuordnen sind.The present invention is initially explained in general by the following description and then again on the basis of selected exemplary embodiments. As already mentioned, the order in which the individual components are added is conditional and can be varied in accordance with the two process alternatives disclosed herein. The procedure described below was chosen solely for the reason of a certain standardization and comparability, in particular with the comparative example, because in this way all the effects that occur can be assigned exclusively to the inventive modification of the known manufacturing process.

Zunächst wird eine Rohmasse zur Herstellung von Trenn- oder Schleifscheiben oder von Probensegmenten hergestellt. Hierzu wird zunächst Korund in einem Rührwerk zusammen mit organischem Bindemittel und Füllstoffen versetzt. Der Masse wird dann gegebenenfalls ein Benetzungsmittel zugegeben und nochmals gerührt. Zum Abschluss wird die Masse gesiebt.First of all, a raw material for the production of cutting or grinding wheels or sample segments is produced. For this purpose, corundum is first mixed with organic binding agents and fillers in an agitator. If necessary, a wetting agent is then added to the mass and the mixture is stirred again. Finally, the mass is sieved.

Diese Rohmasse kann direkt verwendet oder vor der Weiterverarbeitung gelagert werden. Wenn die Rohmasse nicht direkt weiterverarbeitet wird, wird diese vor der Weiterverarbeitung zum Vermeiden von Verklumpungen nochmals gesiebt.This raw mass can be used directly or stored before further processing. If the raw mass is not processed further directly, it is sieved again before further processing to avoid clumping.

Die Rohmasse wird dann, also umgehend nach ihrer Herstellung oder nach Zwischenlagerung und nochmaligem Sieben, erfindungsgemäß modifiziert indem nach der Zugabe von Benetzungsmittel eine oder mehrere Si-Verbindungen hinzugegeben werden und für 2 bis 10 Minuten gerührt wird, ebenso wenn die eine oder mehrere Si-Verbindungen nach der Lagerung der Rohmasse hinzugegeben wird bzw. werden. Normalerweise entstehen zwar keine größeren Agglomerate, sicherheitshalber wird aber nochmals wie bereits bei der Herstellung der Rohmasse beschrieben gesiebt.The raw mass is then modified according to the invention, i.e. immediately after its production or after intermediate storage and repeated sieving, by adding one or more Si compounds after the addition of wetting agent and stirring for 2 to 10 minutes, also when the one or more Si compounds Compounds after storage of the raw material is or will be added. Normally there are no larger agglomerates, but to be on the safe side it is sieved again as described for the production of the raw material.

Die so modifizierte Rohmasse kann sofort weiterverarbeitet oder nochmals zwischengelagert werden. Sofern eine Zwischenlagerung erfolgt, wird die modifizierte Rohmasse vor der weiteren Verarbeitung nochmals gesiebt.The raw mass modified in this way can be further processed immediately or stored again temporarily. If intermediate storage takes place, the modified raw mass is sieved again before further processing.

In einigen Fällen hat sich überraschender Weise herausgestellt, dass ein Zwischenlagern offensichtlich zu einem Reifen der Mischung führt, was sich in einer besseren, d.h. festeren Anbindung des Schleifkorns niederschlägt.In some cases, it has surprisingly been found that intermediate storage obviously leads to a tire of the mixture, which is reflected in a better, i.e. stronger connection of the abrasive grain.

Es hat sich dabei überraschender Weise herausgestellt, dass beim Mischen und bei der Zugabe von Si-Verbindung zwei Faktoren einen besonderen Einfluss auf das Endergebnis, also das harzgebundene Abrasivwerkzeug haben.It has surprisingly been found that when mixing and when adding Si compounds, two factors have a particular influence on the end result, i.e. the resin-bonded abrasive tool.

Zum einen wird das Schleifkorn beim Mischen unter Eintrag hoher Scherkräfte, das heißt z.B. beim Mischen mit einer hohen Umdrehungszahl, stärker aktiviert und in der nachfolgenden Umsetzung besser eingebunden und es kommt zu einer gleichmäßigeren Verteilung in der Mischung, was zusätzlich in einer intensiveren und homogeneren Vernetzung resultiert.On the one hand, the abrasive grain is activated more strongly during mixing with the application of high shear forces, i.e. for example when mixing at a high number of revolutions and is better integrated in the subsequent implementation and there is a more even distribution in the mixture, which also results in more intensive and homogeneous crosslinking results.

Zum anderen ist beim Einbringen der Si-Verbindung oder der Si-Verbindungen eine feine Zerstäubung für eine gleichmäßigere Verteilung derselben und eine homogenere Vernetzung von Vorteil. Dies geschieht daher bevorzugt durch Sprühen der gelösten Si-Verbindung mit einem möglichst feinen Sprühnebel, durch Beregnen oder langsamen Zulauf. Keinesfalls sollte die Si-Verbindung auf ein Mal als Batch hinzugegeben werden. Bevorzugt ist das Einbringen durch Sprühen, besonders bevorzugt mit einem feinen Sprühnebel.On the other hand, when introducing the Si compound or the Si compounds, fine atomization is advantageous for a more uniform distribution of the same and a more homogeneous crosslinking. This is therefore preferably done by spraying the dissolved Si compound with a spray mist that is as fine as possible, by sprinkling it or by slowly adding it. Under no circumstances should the Si compound be added all at once as a batch. Introduction by spraying is preferred, particularly preferably with a fine spray mist.

Ein besonderer und zumindest vom Ausmaß überraschender Vorteil des erfindungsgemäßen Zusatzes von Si-Verbindung ist, dass das Verdichten in einer Form, Formpressen, zu einer dichteren Packung in dem Abrasivwerkzeug führt und den reibungsmindernden Eigenschaften der Si-Verbindungen zuzuschreiben ist. Auch hierdurch wird eine feste Einbindung des Schleifkorns in die Matrix gefördert und verstärkt.A particular and at least surprisingly advantageous advantage of the addition of Si compounds according to the invention is that the compression in a mold, compression molding, leads to a denser packing in the abrasive tool and is attributable to the friction-reducing properties of the Si compounds. This also promotes and strengthens a firm integration of the abrasive grain into the matrix.

Ein weiterer Vorteil, der ebenfalls den Si-Verbindungen zugeschrieben wird, ist dass die im Ergebnis erhaltenen harzgebundenen Abrasivwerkzeuge hydrophob und gegen Luftfeuchtigkeit und Dampf beständig sind. Sie können zumindest länger und ohne besondere Maßnahmen, wie Einzelverpackungen und dergleichen, bei gewöhnlichen Umgebungsbedingungen gelagert werden und zeigen zumindest eine stark verlangsamte Alterung oder Leistungsabnahme. Überraschenderweise wurde tatsächlich gefunden, dass die erfindungsgemäßen Abrasivwerkzeuge im allgemeinen sogar eine Leistungsverbesserung durch eine Alterung erfahren.Another advantage, which is also ascribed to the Si compounds, is that the resin-bonded abrasive tools obtained as a result are hydrophobic and resistant to humidity and steam. They can be stored at least longer and without special measures, such as individual packaging and the like, under normal ambient conditions and show at least a greatly slowed down aging or decrease in performance. Surprisingly, it has actually been found that the abrasive tools according to the invention generally even experience an improvement in performance through aging.

Schließlich ist noch zu erwähnen, dass beim Formpressen ein Teil der eingesetzten Si-Verbindung an der Oberfläche des verpressten Werkzeugs austritt und sich sammelt. Dies wird allgemein als Ausölen bezeichnet und führt unerwarteter Weise zu einer leichteren Entformbarkeit und Trennbarkeit vor und nach der Wärmebehandlung.Finally, it should also be mentioned that during compression molding, part of the Si compound used emerges on the surface of the pressed tool and collects. This is commonly referred to as oiling out and unexpectedly results in easier demoldability and separability before and after the heat treatment.

Diese Wärmebehandlung oder auch Härtungsprozess wird allgemein bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 300 °C, je nach eingesetztem Bindemittel insbesondere zwischen 120 °C und 200 °C oder zwischen 250 °C und 300 °C, für eine Zeitraum von 10 Stunden bis 70 Stunden durchgeführt, insbesondere für einen Zeitraum von 12 Stunden bis 48 Stunden, wobei die angegebenen Verfahrensparameter insofern eine besondere Bedeutung haben, als deren Einhalten erst eine ausreichende Umsetzung der eingesetzten Si-Verbindung oder Si-Verbindungen mit dem Bindemittel einerseits und mit dem Schleifkorn andererseits ermöglicht.This heat treatment or hardening process is generally carried out at a temperature in the range from 100 ° C. to 300 ° C., depending on the binder used, in particular between 120 ° C. and 200 ° C. or between 250 ° C. and 300 ° C., for a period of 10 hours carried out for up to 70 hours, in particular for a period of 12 hours to 48 hours, the specified process parameters being of particular importance as compliance with them requires sufficient reaction of the Si compound or Si compounds used with the binder on the one hand and with the abrasive grain on the other hand enables.

Bei geringeren Temperaturen und/oder einer kürzeren Zeit für das Aushärten findet keine ausreichende reaktive Anbindung von Schleifkorn an Bindemittel statt und die Festigkeit der Anbindung von Schleifkorn an Bindemittel wird nicht nennenswert erhöht.At lower temperatures and / or a shorter time for curing, there is no sufficient reactive binding of abrasive grain to binder and the strength of the binding of abrasive grain to binder is not significantly increased.

Die nachfolgenden Beispiele geben Zusammensetzungen für eine Rohmasse gemäß dem Stand der Technik als Vergleichsbeispiel sowie als Nullprobe und für erfindungsgemäß modifizierte Rohmassen an.The following examples give compositions for a raw material according to the prior art as a comparative example and as a blank sample and for raw materials modified according to the invention.

Als Schleifkörper werden in sämtlichen der nachfolgend angegebenen Zusammensetzungen eine Mischung aus gleichen Masseanteilen von silanisiertem Korund verwendet. Beispiele 1 bis 3 enthalten jeweils nur eine Si-Verbindung, während die Beispiele 4 bis 8 zwei Si-Verbindungen enthalten. Bei den Beispielen 4 und 5 wurden die Si-Verbindungen jeweils als Gemisch zugegeben. Sämtliche Prozentangaben erfolgen dabei als Gewichtsprozent, Gew.-%: A mixture of equal mass fractions of silanized corundum is used as the grinding body in all of the compositions given below. Examples 1 to 3 each contain only one Si compound, while Examples 4 to 8 contain two Si compounds. In Examples 4 and 5, the Si compounds were each added as a mixture. All percentages are given as percent by weight,% by weight:

Vergleichsbeispiel (nichtmodifizierte Rohmasse)Comparative example (unmodified raw material)

Korund (silanisiertes Al2O3)Corundum (silanized Al 2 O 3 ) 65,44 %65.44% 5000 g5000 g PhenolharzPhenolic resin 18,96 %18.96% KryolithCryolite 15,60 %15.60%

Beispiel 1example 1

Korund (Al2O3)Corundum (Al 2 O 3 ) 65,44 %65.44% 5000 g5000 g PhenolharzPhenolic resin 18,96 %18.96% KryolithCryolite 15,10 %15.10% 1163 g1163 g Baysilone Polydimethylsiloxan M 50Baysilone polydimethylsiloxane M 50 0,50 %0.50% 38 g38 g

Beispiel 2Example 2

Korund (Al2O3)Corundum (Al 2 O 3 ) 65,44 %65.44% 5000 g5000 g PhenolharzPhenolic resin 18,96 %18.96% KryolithCryolite 15,10 %15.10% Polydimethylsiloxan H-terminiert (average Mn ∼ 580)Polydimethylsiloxane H-terminated (average M n ∼ 580) 0,50 %0.50% 38 g38 g

Beispiel 3Example 3

Korund (Al2O3)Corundum (Al 2 O 3 ) 65,44 %65.44% 5000 g5000 g PhenolharzPhenolic resin 18,96 %18.96% KryolithCryolite 15,10 %15.10% Polydimethylsiloxan Hydroxy-terminiert (Korasilon Öl R 0,5)Polydimethylsiloxane hydroxy-terminated (Korasilon Oil R 0.5) 0,25 %0.25% 19 g19 g

Beispiel 4Example 4

Korund (Al2O3)Corundum (Al 2 O 3 ) 65,69%65.69% 5000 g5000 g PhenolharzPhenolic resin 18,96 %18.96% KryolithCryolite 15,10 %15.10% Baysilone Polydimethylsiloxan M 50Baysilone polydimethylsiloxane M 50 0,45 %0.45% 34 g34 g Polydimethylsiloxan H-terminiert (average Mn ~ 580)* *von Sigma AldrichPolydimethylsiloxane H-terminated (average M n ~ 580) * * from Sigma Aldrich 0,05 %0.05% 4 g4 g

Beispiel 5Example 5

Korund (Al2O3)Corundum (Al 2 O 3 ) 65,44 %65.44% 5000 g5000 g PhenolharzPhenolic resin 18,9618.96 KryolithCryolite 15,19 %15.19% Baysilone Polydimethylsiloxan M 50Baysilone polydimethylsiloxane M 50 0,45 %0.45% 34 g34 g Wacker Vernetzer V90 (PDMS H-terminiert)Wacker crosslinker V90 (PDMS H-terminated) 0,05 %0.05% 4 g4 g

Beispiel 6Example 6

Korund (Al2O3)Corundum (Al 2 O 3 ) 65,44 %65.44% 5000 g5000 g PhenolharzPhenolic resin 18,96 %18.96% KryolithCryolite 15,10 %15.10% Baysilone Polydimethylsiloxan M 50Baysilone polydimethylsiloxane M 50 0,45 %0.45% 34 g34 g Wacker Vernetzer V24 (PDMS H-terminiert)Wacker Vernetzer V24 (PDMS H-terminated) 0,05 %0.05% 4 g4 g

Beispiel 7Example 7

Korund (Al2O3)Corundum (Al 2 O 3 ) 65,44 %65.44% 5000 g5000 g PhenolharzPhenolic resin 18,96 %18.96% KryolithCryolite 15,10 %15.10% Baysilone Polydimethylsiloxan M 50Baysilone polydimethylsiloxane M 50 0,45 %0.45% 34 g34 g Dynasylan 9116Dynasylan 9116 0,05 %0.05% 4g4g

Beispiel 8Example 8

Korund (Al2O3)Corundum (Al 2 O 3 ) 64,65 %64.65% 5000 g5000 g PhenolharzPhenolic resin 18,96 %18.96% KryolithCryolite 15,19 %15.19% Baysilone Polydimethylsiloxan M 50Baysilone polydimethylsiloxane M 50 0,60 %0.60% 46 g46 g Dynasylan 9116Dynasylan 9116 0,60 %0.60% 46 g46 g

Die Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels sowie die Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 8 werden dann wie im Stand der Technik weiterverarbeitet. Das heißt, die Zusammensetzungen werden mittels Presse verdichtet und der fertige Probenkörper, mit anderen Worten, die fertige Schleifscheibe oder das fertige Schleifsegment werden dann bei erhöhter Temperatur in dem beschriebenen Temperaturbereich für die angegebene Dauer ausgehärtet.The composition of the comparative example and the compositions of examples 1 to 8 are then processed further as in the prior art. That is, the compositions are compressed by means of a press and the finished specimen, in other words the finished grinding wheel or the finished grinding segment, are then cured at an elevated temperature in the temperature range described for the specified duration.

Aus den oben angegebenen Zusammensetzungen Wurden Probensegmente in einer Größe von 120 x 60 mm hergestellt und in einem 3-Punkt-Biegezugtest solange mit steigender Kraft belastet bis Sie brechen. Der angegebene Wert entspricht der maximalen Belastung bei Bruch.Sample segments with a size of 120 × 60 mm were produced from the compositions given above and subjected to increasing force in a 3-point flexural tensile test until they break. The specified value corresponds to the maximum load in the event of breakage.

Vergleichsbeispiel. Beispiel 1 und Beispiel 2 vor der AlterungComparative example. Example 1 and Example 2 before aging

VergleichsbeispielComparative example

ProbennummerSample number Dicke in mmThickness in mm Benötigte Kraft in kNRequired force in kN 11 15,0515.05 2,8632.863 22 14,9514.95 2,2222.222 33 15,2515.25 2,4862.486 44th 15,2015.20 2,3562.356 55 15,3515.35 2,8962,896 66th 15,2015.20 2,3972.397 77th 15,3515.35 2,2272.227 88th 15,4015.40 2,5312.531 Durchschnittaverage 15,2215.22 2,4972.497

Beispiel 1example 1

Probennummer Dicke in mm Benötigte Kräft in kN 1 15,45 2,689 2 15,20 2,746 3 15,35 3,164 4 15,55 2,691 5 15,20 2,897 Durchschnitt 15,35 2,837* *2,837 kN
(=̂ 13,61% Steigerung zur nicht gealterten Nullprobe 2,497kN)
(=̂ 27,10% Steigerung zur gealterten Nullprobe 2,232 kN)
Sample number Thickness in mm Required forces in kN 1 15.45 2,689 2 15.20 2.746 3 15.35 3.164 4th 15.55 2.691 5 15.20 2.897 average 15.35 2,837 * * 2.837 kN
(= ̂ 13.61% increase compared to the non-aged blank sample 2.497kN)
(= ̂ 27.10% increase compared to the aged blank sample 2.232 kN)

Beispiel 2Example 2

Probennummer Dicke in mm Benötigte Kraft in kN 1 15,25 2,600 2 15,15 3,127 3 15,05 2,838 4 15,25 3,285 5 15,40 3,126 Durchschnitt 15,22 2,995* *2,995 kN
(=̂ 19,94%Steigerung zur nicht Nullprobe 2,497kN
(=̂ 34,18% Steigerung zur gealterten Nullprobe 2,232 kN)
Sample number Thickness in mm Required force in kN 1 15.25 2,600 2 15.15 3.127 3 15.05 2.838 4th 15.25 3.285 5 15.40 3.126 average 15.22 2,995 * * 2.995 kN
(= ̂ 19.94% increase compared to the non-blank sample 2.497 kN
(= ̂ 34.18% increase compared to the aged blank sample 2.232 kN)

Vergleichsbeispiel. Beispiel 1 und Beispiel 2 nach der Alterung in FeuchtekammerComparative example. Example 1 and Example 2 after aging in a humidity chamber

Bedingungen: 48h, Luftfeuchtigkeit in Atmosphäre 95% bei +37°CConditions: 48h, humidity in the atmosphere 95% at + 37 ° C

VergleichsbeispielComparative example

Probennummer Dicke in mm Benotigte Kraft in kN 1 15,15 2,055 2 15,35 2,424 3 15,15 2,355 4 15,25 2,081 5 15,20 2,135 6 15,25 2,246 7 15,20 2,466 8 15,25 2,090 Durchschnitt 15,22 2,232* *2,232 kN
(=̂ 10,60% Reduzierung zur nicht gealterten Nullprobe 2,497kN)
Sample number Thickness in mm Required force in kN 1 15.15 2.055 2 15.35 2,424 3 15.15 2.355 4th 15.25 2.081 5 15.20 2.135 6th 15.25 2.246 7th 15.20 2,466 8th 15.25 2.090 average 15.22 2,232 * * 2.232 kN
(= ̂ 10.60% reduction compared to the non-aged blank sample 2.497kN)

Beispiel 1example 1

Probennummer Dicke in mm Benötigte Kraft in kN 1 15,25 3,161 2 15,25 3,363 3 15,00 2,674 4 15,15 3,522 5 15,30 2,741 Durchschnitt 15,19 3,092* *3,092 kN
(=̂ 23,83% Steigerung zur nicnt gealterten Nullprobe 2,497kN
(=̂ 38,53% Steigerung zur gealterten Nullprobe 2,232 kN)
Sample number Thickness in mm Required force in kN 1 15.25 3.161 2 15.25 3.363 3 15.00 2,674 4th 15.15 3.522 5 15.30 2.741 average 15.19 3.092 * * 3.092 kN
(= ̂ 23.83% increase compared to the non-aged blank sample 2.497 kN
(= ̂ 38.53% increase compared to the aged blank sample 2.232 kN)

Beispiel 2Example 2

Referenz Dicke in mm Benötigte Kraft in kN 1 15,25 2,850 2 15,25 3,124 3 15,00 3,237 4 15,15 2,825 5 15,35 3,428 Durchschnitt 15,22 3,093* *3,093 kN
(=̂ 23,87% Steigerung zur nicht gealterten Nullprobe 2,497kN)
(=̂ 38,57% Steigerung zur gealterten Nullprobe 2,232 kN)
reference Thickness in mm Required force in kN 1 15.25 2,850 2 15.25 3.124 3 15.00 3.237 4th 15.15 2.825 5 15.35 3.428 average 15.22 3.093 * * 3.093 kN
(= ̂ 23.87% increase compared to the non-aged blank sample 2.497kN)
(= ̂ 38.57% increase compared to the aged blank sample 2.232 kN)

Die Prüfung orientiert sich an folgenden Normen:

  • DIN EN ISO 7438-2012 Metallische Werkstoffe - Biegeversuch ( ISO 7438:2005 )
  • DIN EN ISO 178 (2013-09) Kunststoffe - Bestimmung der Biegeeigenschaften ( ISO 178:2010 + Amd.1:2013); Deutsche Fassung EN ISO 178:2010 + A1:2013
  • DIN EN 12390-5 (2009-07) Prüfung von Festbeton - Teil 5: Biegezugfestigkeit von Probekörpern; Deutsche Fassung EN 12390-5:2009
  • DIN EN 843-1:2006 Hochleistungskeramik - Mechanische Eigenschaften monolithischer Keramik bei Raumtemperatur - Teil 1: Bestimmung der Biegefestigkeit
  • DIN EN 843-2:2006 Hochleistungskeramik - Mechanische Eigenschaften monolithischer Keramik bei Raumtemperatur - Teil 2: Bestimmung des Elastizitätsmoduls, Schubmoduls und der Poissonzahl
The test is based on the following standards:
  • DIN EN ISO 7438-2012 Metallic materials - bending test ( ISO 7438: 2005 )
  • DIN EN ISO 178 (2013-09) Plastics - Determination of the bending properties ( ISO 178: 2010 + Amd.1: 2013); German version EN ISO 178: 2010 + A1: 2013
  • DIN EN 12390-5 (2009-07) Testing hardened concrete - Part 5: Flexural strength of test specimens; German version EN 12390-5: 2009
  • DIN EN 843-1: 2006 Advanced ceramics - Mechanical properties of monolithic ceramics at room temperature - Part 1: Determination of flexural strength
  • DIN EN 843-2: 2006 High-performance ceramics - Mechanical properties of monolithic ceramics at room temperature - Part 2: Determination of the modulus of elasticity, shear modulus and Poisson's number

Zu einem weiteren Vergleich der vorliegenden Erfindung wurden aus den Zusammensetzungen jeweils des Vergleichsbeispiels, Beispiel 4, Beispiel 5 und Beispiel 6 auf bekannte Weise Trennscheiben hergestellt und mit einem Rasterelektronenmikroskop untersucht.For a further comparison of the present invention, separating disks were produced in a known manner from the compositions of each comparative example, example 4, example 5 and example 6 and examined with a scanning electron microscope.

Die beigefügten 1A bis 3D zeigen die Ergebnisse dieser Untersuchungen jeweils in drei unterschiedlichen Auflösungen. Im einzelnen zeigen:

  • 1A eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Trennscheibe, hergestellt aus einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 in der geringsten Auflösung,
  • 1B eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Trennscheibe, hergestellt aus einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 4 in der geringsten Auflösung,
  • 1C eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Trennscheibe, hergestellt aus einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 5 in der geringsten Auflösung,
  • 1D eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Trennscheibe, hergestellt aus einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 6 in der geringsten Auflösung,
  • 2A eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Trennscheibe, hergestellt aus einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 in einer mittleren Auflösung,
  • 2B eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Trennscheibe, hergestellt aus einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 4 in einer mittleren Auflösung,
  • 2C eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Trennscheibe, hergestellt aus einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 5 in in einer mittleren Auflösung,
  • 2D eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Trennscheibe, hergestellt aus einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 6 in einer mittleren Auflösung,
  • 3A eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Trennscheibe, hergestellt aus einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 in der höchsten Auflösung,
  • 3B eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Trennscheibe, hergestellt aus einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 4 in der höchsten Auflösung,
  • 3C eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Trennscheibe, hergestellt aus einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 5 in der höchsten Auflösung,
  • 3D eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Trennscheibe, hergestellt aus einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 6 in der höchsten Auflösung.
The attached 1A until 3D show the results of these investigations in three different resolutions. Show in detail:
  • 1A a scanning electron microscope image of a cutting disk made from a composition according to example 1 in the lowest resolution,
  • 1B a scanning electron microscope image of a cutting disk made from a composition according to example 4 in the lowest resolution,
  • 1C a scanning electron microscope image of a cutting disk, produced from a composition according to example 5 in the lowest resolution,
  • 1D a scanning electron microscope image of a cutting disk, produced from a composition according to example 6 in the lowest resolution,
  • 2A a scanning electron microscope picture of a cutting disk, produced from a composition according to example 1 in a medium resolution,
  • 2 B a scanning electron microscope image of a cutting disk, produced from a composition according to example 4 in a medium resolution,
  • 2C a scanning electron microscope image of a cutting disk, produced from a composition according to example 5 in a medium resolution,
  • 2D a scanning electron microscope image of a cutting disk, produced from a composition according to example 6 in a medium resolution,
  • 3A a scanning electron microscope image of a cutting disk made from a composition according to example 1 in the highest resolution,
  • 3B a scanning electron microscope image of a cutting disk made from a composition according to example 4 in the highest resolution,
  • 3C a scanning electron microscope image of a cutting disk, produced from a composition according to example 5 in the highest resolution,
  • 3D a scanning electron microscope picture of a cutting disk, produced from a composition according to Example 6 in the highest resolution.

Bei der Betrachtung dieser Aufnahmen ist insgesamt festzustellen, dass die Anbindung des Schleifkorns, das in den Aufnahmen als vergleichsweise einheitliche, glatte Fläche zu erkennen ist, an die Matrix bei den erfindungsgemäßen Beispielen eine deutlich stärkere als bei dem Vergleichsbeispiel ist. Das wird mit höher werdender Auflösung anhand des Übergangs von Schleifkorn zur Matrix immer deutlicher, da die Grenzen, es handelt sich dabei wohl um fest-fest-Phasengrenzen, im schwerer erkennbar sind.When looking at these recordings, it can be seen overall that the bonding of the abrasive grain, which can be seen in the recordings as a comparatively uniform, smooth surface, to the matrix in the examples according to the invention is significantly stronger than in the comparative example. This becomes more and more clear with increasing resolution based on the transition from abrasive grain to the matrix, since the boundaries, which are probably solid-solid phase boundaries, are more difficult to recognize.

Wie bereits beschrieben, wird dieses Phänomen als Hinweis auf eine direkte, chemische Anbindung des Schleifkorns bei den erfindungsgemäßen Beispielen angesehen, während bei dem Vergleichsbeispiel das Schleifkorn nur adhäsiv an die Matrix gebunden ist. Dies wird auch durch die beschriebenen Festigkeitsuntersuchungen mit dem Biegezugtest vor und nach Alterung der Probensegmente belegt.As already described, this phenomenon is regarded as an indication of a direct, chemical bond of the abrasive grain in the examples according to the invention, while in the comparative example the abrasive grain is only adhesively bonded to the matrix. This is also proven by the strength tests described with the flexural tensile test before and after aging of the sample segments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • DIN EN ISO 7438-2012 [0052]DIN EN ISO 7438-2012 [0052]
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  • ISO 178:2010 [0052]ISO 178: 2010 [0052]
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Claims (11)

Verfahren zum Herstellen eines Abrasivwerkzeugs mit folgenden, in dieser Abfolge durchgeführten Verfahrensschritten: a) Mischen von Schleifkorn, organischem Bindemittel und Füllstoff, b) nachfolgend Zugeben von einer oder mehreren Si-Verbindungen aus der Gruppe umfassend Silane, Siloxane, Silazane und Silikonharze und Vermischen mit der in Schritt a) hergestellten Rohmischung, gefolgt von einem c) Einfüllen in eine Form, Verdichten der Mischung und abschließendes d) Härten des in Schritt c) hergestellten Formgegenstands bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 300 °C für eine Dauer von 10 bis 70 Stunden zum Erhalt des Abrasivwerkzeugs.Process for producing an abrasive tool with the following process steps carried out in this sequence: a) Mixing abrasive grain, organic binder and filler, b) subsequently adding one or more Si compounds from the group comprising silanes, siloxanes, silazanes and silicone resins and mixing with the raw mixture prepared in step a), followed by one c) pouring into a mold, compacting the mixture and finally d) curing the molded article produced in step c) at a temperature in the range from 100 ° C. to 300 ° C. for a period of from 10 to 70 hours to obtain the abrasive tool. Verfahren zum Herstellen eines Abrasivwerkzeugs mit folgenden, in dieser Abfolge durchgeführten Verfahrensschritten: a) Mischen von organischem Bindemittel und Füllstoff, b) nachfolgend Zugeben von einer oder mehreren Si-Verbindungen aus der Gruppe umfassend Silane, Siloxane, Silazane und Silikonharze und Vermischen mit der in Schritt a) hergestellten Rohmischung, gefolgt von einer c) Zugabe von Schleikorn und Vermischen mit der in Schritt b) hergestellten Mischung, dann d) Einfüllen in eine Form, Verdichten der Mischung und abschließendes e) Härten des in Schritt d) hergestellten Formgegenstands bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 300 °C für eine Dauer von 10 bis 70 Stunden zum Erhalt des Abrasivwerkzeugs.Process for producing an abrasive tool with the following process steps carried out in this sequence: a) Mixing organic binder and filler, b) subsequently adding one or more Si compounds from the group comprising silanes, siloxanes, silazanes and silicone resins and mixing with the raw mixture prepared in step a), followed by a c) adding the grain and mixing with the mixture prepared in step b), then d) pouring into a mold, compacting the mixture and finally e) curing the molded article produced in step d) at a temperature in the range from 100 ° C. to 300 ° C. for a period of from 10 to 70 hours to obtain the abrasive tool. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenn als eine oder mehrere Si-Verbindungen nur monomere Silane mit ausschliesslich aliphatischen Substituenten am Si-Atom mit einer Kettenlänge von C1 bis C5 verwendet werden, eine zusätzliche Zugabe eines Katalysators zum Beschleunigen der Umsetzung der Si-Verbindung in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% der Gesamtmenge an Si-Verbindung erfolgt.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that if only monomeric silanes with exclusively aliphatic substituents on the Si atom with a chain length of C 1 to C 5 are used as one or more Si compounds, an additional addition of a catalyst to accelerate the conversion of the Si compound in an amount of 0.1 to 10 wt .-% of the total amount of Si compound takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Si-Verbindungen in einer Menge zwischen 0,1 und 25 Gew.-% der Gesamtmasse zu der Mischung von Schleifkorn, organischem Bindemittel und Füllstoff gegeben werden.Method according to one of the Claims 1 until 3 characterized in that the one or more Si compounds are added to the mixture of abrasive grain, organic binder and filler in an amount between 0.1 and 25% by weight of the total mass. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Silanen, Siloxanen, Silazanen und Silikonharzen bestehende Gruppe Alkylsilane, Arylsilane, Fluoralkylsilane, Epoxysilane, Acetoxysilane, Kieselsäureester, Alkylsiloxane, Cycloalkylsiloxane, Polysiloxane, Alkylsilazane, Alkyldisilazane, Polysilazane, Methylphenylsiliconharze, methoxyfunktionelle Methylpolysiloxanharze, und silanolfunktionelle Methylphenylsiliconharze und Mischungen derselben umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that consisting of silanes, siloxanes, silazanes, and silicone resins existing group alkylsilanes, arylsilanes, fluoroalkylsilanes, epoxy silanes, acetoxysilanes, Kieselsäureester, alkylsiloxanes, Cycloalkylsiloxane, polysiloxanes, Alkylsilazane, alkyldisilazanes, polysilazanes, Methylphenylsiliconharze, methoxy-functional Methylpolysiloxanharze , and silanol functional methylphenyl silicone resins and mixtures thereof. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe der einen oder mehreren Si-Verbindungen in gelöster oder kolloidal gelöster Form und in feiner Verteilung erfolgt, insbesondere durch Sprühen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the one or more Si compounds are added in dissolved or colloidally dissolved form and in fine distribution, in particular by spraying. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischen unter Eintrag hoher Scherkräfte erfolgt, bevorzugt durch Einhalten einer hohen Umdrehungszahl beim Mischen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mixing takes place with the introduction of high shear forces, preferably by maintaining a high number of revolutions during mixing. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Bindemittel aus der Epoxidharz, Phenolharz, Polyamidharz, Polyurethanharz, Urethanacrylat oder Gummi, oder Mischungen derselben umfassenden Guppe ausgewählt ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the organic binder is selected from the group comprising epoxy resin, phenolic resin, polyamide resin, polyurethane resin, urethane acrylate or rubber, or mixtures thereof. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass organische Bindemittel in flüssiger Form, in fester Form oder in einer Mischung aus flüssiger und fester Form mit dem Schleifkorn und Füllstoff vermischt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that organic binding agent in liquid form, in solid form or in a mixture of liquid and solid form is mixed with the abrasive grain and filler. Harzgebundenes Abrasivwerkzeug, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Resin-bonded abrasive tool obtainable by a method according to one of the preceding claims. Harzgebundenes Abrasivwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrasivwerkzeug eine Trenn- Schleif- oder Schruppscheibe ist.Resin-bonded abrasive tool according to Claim 10 , characterized in that the abrasive tool is a cutting, grinding or grinding wheel.
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