DE10392644B4

DE10392644B4 - Beschichteter schleifartikel und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE10392644B4
Application number: DE10392644T
Authority: DE
Inventors: Christopher E. Knapp; Olivier Leon-Marie Fernand Giuselin; Kenneth Lorenz
Original assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2023-03-22
Also published as: GB2404922B; US6797023B2; AU2003230723A1; JP2005526171A; DK176825B1; RU2279966C2; GB2404922A; CA2484169A1; CN100584535C; CH698999B1; SE0402743D0; DK200401729A; NO335223B1; NL1022988A1; SE528955C2; AU2003230723B2; BR0310025A; JP5048732B2; KR20050016400A; HUP0500274A2

Abstract

Beschichteter Schleifartikel umfassend ein Trägermaterial und abrasive Agglomeratkörner, die mit einem Bindemittelmaterial an das Trägermaterial haftend angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten abrasiven Agglomeratkörner gesintert sind und jedes davon eine Vielzahl Schleifpartikel umfassen, die in einer dreidimensionalen Struktur haftend miteinander verbunden sind, in der jedes Schleifpartikel mit zumindest einem benachbarten Schleifpartikel über ein glasartiges Partikel-Bindemittelmaterial verbunden ist, wobei das glasartige Partikel-Bindemittelmaterial als eine diskontinuierliche Phase vorliegt, wobei mindestens 70% des glasartigen Partikel-Bindemittelmaterials in der Form von Bindungsbrücken vorliegt, die die benachbarten Schleifpartikel verbinden, wobei das glasartige Partikel-Bindemittelmaterial zu 2 bis 25 Volumen-% basierend auf dem Gesamtfeststoffvolumen innerhalb von jedem abrasiven Agglomeratkorn vorliegt, und wobei durch Division des gesamten Volumens der Feststoffe im Schleifkornagglomerat einschließlich des glasartigen Partikel-Bindemittelmaterials durch das sichtbare Volumen des Agglomeratkorns ein um mindestens 2% kleinerer Wert als für das Volumen der Schleifpartikel und dem glasartigen Partikel-Bindemittel im Einzelzustand erhalten wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf beschichtete Schleifartikel (im Folgenden auch beschichtete Schleifmittel genannt) die angepasst sind um in einer verbesserten Art und Weise zu arbeiten, wenn sie unter Schleifbedingungen bei mittlerem bis niedrigem Druck eingesetzt werden.
Bei der Herstellung von beschichteten Schleifmitteln wird ein Trägermaterial, das behandelt werden kann, um die absorptiven Eigenschaften zu verändern, mit einer Grundbinderschicht versehen, die ein aushärtbares Bindeharz enthält, und Schleifkörner werden auf der Grundbinderschicht abgeschieden, bevor das Bindemittel zumindest teilweise ausgehärtet ist. Danach wird eine Deckbinderschicht, die ein aushärtbares Bindeharz enthält, über die Schleifkörner abgeschieden, um sicherzustellen, dass die Körner auf dem Träger sicher verankert sind.
Wenn das beschichtete Schleifmittel benutzt wird, um ein Werkstück zu schleifen, berühren die Spitzen der Schleifkörner, die in der Ebene der Oberfläche liegen, das Werkstück und beginnen die Arbeit des Abschleifens. Die Körner, die auf diese Weise das Werkstück berühren, sind großen Belastungen ausgesetzt, und wenn das Korn nicht ausreichend von der Deckbinderschicht gehalten wird, kann es aus der Oberfläche gerissen werden, bevor es das Schleifen beendet hat. Die Bindung sollte deshalb das Korn sicher halten. Mit fortschreitendem Schleifen kann das Korn poliert werden, in welchem Falle in signifikantem Maße Reibungswärme erzeugt wird und wenig Abtrag vom Werkstück erfolgt. Zusätzlich bauen sich die Belastungen weiter auf und eventuell wird das Korn entweder vollständig herausgerissen oder es zerbricht, so dass ein großer Teil verloren geht. Dies jedoch erzeugt neue scharfe Ränder, derart, dass der Schleifvorgang fortgesetzt werden kann. Idealerweise sollte die Art des Bruches so gering wie möglich sein, so dass jedes Korn eine lange Zeit hält. Dies wird durch das Benutzen von Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkörnern erreicht, von denen jedes mikrometergroße oder kleinere Kristallite enthält, die unter Schleifbedingungen abbrechen können, um neue Schnittkanten offen zu legen. Dies geschieht jedoch unter mittlerem bis hohem Schleifdruck, und nur ein geringer Betrag an Selbstschärfen tritt unter Schleifbedingungen bei niedrigem Druck ein. Es besteht daher Bedarf an einem hoch effektiven Schleifpartikel, der sehr wirkungsvoll bei mitteleren bis niedrigen Schleifdruck-Bedingungen arbeitet.
Eine Möglichkeit, die erforscht worden ist, ist der Gebrauch von agglomerierten Schleifkörnern, in denen ein Schleifpartikel, das aus einer Anzahl feinerer Schleifpartikel gebildet wird, von einem Bindungsmaterial zusammengehalten wird, das organischer oder glasartiger Natur sein kann. Weil die Bindung im Allgemeinen brüchiger als die Schleifpartikel ist, bricht die Bindung unter Schleifbedingungen, die andernfalls zum Polieren oder zu einem Bruch des Schleifkorns in großem Umfang führen würden.
Agglomerierte Schleifkörner erlauben generell den Gebrauch kleinerer Partikel-(Korn-)Größen, um den gleichen Schleifwirkungsgrad zu erreichen wie eine größere Schleifkorngröße. Es wird auch berichtet, dass agglomerierte Schleifkörner den Schleifwirkungsgrad verbessern.
U.S. Pat. No.-A-2,194,472 an Jackson beschreibt beschichtete Schleifwerkzeuge mit Agglomeraten aus einer Vielzahl von verhältnismäßig kleinen Schleifkörnern und einem jeglichen Bindemittel, das normalerweise in beschichteten oder gebundenen Schleifwerkzeugen benutzt wird. Organische Bindemittel werden benutzt, um die Agglomerate an den Trägern der beschichteten Schleifmittel festzuhalten. Die Agglomerate verleihen den beschichteten Schleifmitteln, die aus verhältnismäßig feinen Körnern hergestellt sind, eine Oberfläche mit offener Beschichtung. Die beschichteten Schleifmittel, die aus Agglomeraten an Stelle einzelner Schleifkörner hergestellt sind, sind charakterisiert durch verhältnismäßig schnelles Schneiden, Langlebigkeit und die Eignung zum Erstellen eines qualitativ feinen Oberflächenfinishes des Werkstückes.
U.S. Pat. No.-A-2,216,728 an Benner beschreibt Schleifkorn/Bindung-Agglomerate, die mit jeglichen Typen von Bindung hergestellt sind. Ziel der Agglomerate ist es, sehr dichte Scheibengefüge zu erhalten, um die Diamant- oder CBN-Körner während des Schleifvorganges festzuhalten. Wenn die Agglomerate mit porösen Strukturen hergestellt werden, dann dient dies dem Zweck, den Inter-Agglomerat-Bindungsmaterialien zu ermöglichen, in die Poren des Agglomerates zu fließen und die Struktur während des Brennens vollständig zu verdichten. Die Agglomerate erlauben den Gebrauch von mikrokörnigen Schleifkörnern, die ansonsten im Produktionsprozess verloren gehen.
U.S. Pat. No.-A-3,048,482 an Hurst beschreibt geformte abrasive Micro-Segmente aus agglomerierten Schleifkörnern und organischen Bindungsmaterialien in Form von Pyramiden oder anderen spitz zulaufenden Formen. Die geformten abrasiven Micro-Segmente sind an faserige Träger angehaftet und werden benutzt, um beschichtete Schleifmittel herzustellen und die Oberfläche von dünnen Schleifscheiben zu beschichten. Charakteristisch für die Erfindung ist, dass sie zu längerer Lebensdauer, beeinflussbarer Flexibilität des Werkzeuges, hoher Festigkeit und Drehzahlsicherheit, Unverwüstlichkeit im Gebrauch und hocheffizienter Schnittwirkung führt, im Vergleich zu Werkzeugen, die ohne agglomerierte Schleifkorn–Mikro-Segmente hergestellt sind.
U.S. Pat. No.-A-3,982,359 an Elbel lehrt die Ausbildung von Harzbindung- und Schleifkorn-Agglomeraten, die eine größere Härte haben, als die der Harzbindung, welche benutzt wird, um die Agglomerate innerhalb eines Schleifwerkzeugs zu binden. Schnellere Schleifgeschwindigkeiten und längere Standzeiten werden mit Gummi gebundenen Scheiben erzielt, die die Agglomerate enthalten.
U.S. Pat. No.-A-4,355,489 an Heyer beschreibt einen Schleifgegenstand (Scheibe, Teller, Band, Bogen, Block und dergleichen) der aus einer Matrix von welligen Fäden gefertigt ist, die an Punkten von manuellem Kontakt verbunden sind, und Schleifagglomerate und ein Lückenvolumen von etwa 70–97% haben. Die Agglomerate können mit glasartigen oder Harzbindungen und jeglichem Schleifkorn hergestellt sein.
U.S. Pat. No.-A-4,364,746 von Bitzer legt Schleifwerkzeuge offen, die unterschiedliche Schleifagglomerate mit unterschiedlicher Festigkeit enthalten. Die Agglomerate sind aus Schleifkörnern und Harz-Bindemitteln hergestellt und können andere Materialien wie geschnitzelte Faserstoffe für zusätzliche Festigkeit oder Härte enthalten.
U.S. Pat. No.-A-4,393,021 an Eisenberg, et al., beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Schleifagglomeraten aus Schleifkörnern und einem Harz-Bindemittel unter Benutzung eines Siebnetzes, wobei eine Paste aus Körnern und Bindemittel durch das Netz gerollt wird, um schneckenartige Extrusionsteile zu fertigen. Die Extrusionsteile werden durch Erhitzen gehärtet und dann gebrochen, um Agglomerate zu bilden.
U.S. Pat. No.-A-4,799,939 von Bloecher unterrichtet über erodierbare Agglomerate aus Schleifkorn, Hohlkörpern und organischem Bindemittel und die Verwendung dieser Agglomerate in beschichteten und gebundenen Schleifmitteln. Höherer Materialabtrag, längere Lebensdauer und Nutzung unter nassen Schleifbedingungen werden für Schleifartikel, die diese Agglomerate enthalten, behauptet. Die Agglomerate sind in ihren größten Ausmaßen vorzugsweise 150–3.000 Mikrometer. Zur Herstellung der Agglomerate werden die Hohlkörper, Körner, Bindemittel und Wasser als Aufschlämmung angemischt, die Aufschlämmung wird durch Hitze oder Strahlung verfestigt, um das Wasser zu entfernen, und die feste Mischung wird in einem Backen- oder Rollenbrecher gebrochen und ausgesiebt.
U.S. Pat. No.-A-5,129,189 an Wetscher legt Schleifwerkzeuge offen, die eine Bindungsmatrix aus Harz haben, die Konglomerate aus Schleifkörnern und Harz und Füllstoffmaterial wie Kryolith enthalten.
U.S. Pat. No.-A-5,651,729 an Benguerel unterrichtet über eine Schleifscheibe, die einen Kern hat und einen Schleifrand, der aus einer Harzbindung und gebrochenen Agglomeraten aus Diamant- oder CBN-Schleifkörnern hergestellt ist, mit einer metallischen oder keramischen Bindung. Die aufgeführten Vorteile der Scheiben, die mit den Agglomeraten hergestellt sind, beinhalten großen Freischnitt, hohen Abnutzungswiderstand, selbst-schärfende Charakteristika, hohe mechanische Widerstandsfähigkeit der Scheibe und die Fähigkeit, den Schleifrand direkt mit dem Kern der Scheibe zu verbinden. In einer Ausführungsform werden die eingesetzten gebundenen Diamant- oder CBN-Schleifränder zu einer Größe von 0,2–3 mm gebrochen, um die Agglomerate zu bilden.
U.S. Pat. No.-A-4,311,489 an Kressner beschreibt Agglomerate und ihren Gebrauch bei der Herstellung von beschichteten Schleifwerkzeugen, die aus feinen (≤ 200 Mikrometer) Schleifkörnern oder Kryolith, wahlweise mit einem Silikat-Bindemittel, bestehen.
U.S. Pat. No.-A-4,541,842 an Rostoker beschreibt beschichtete Schleifmittel und Schleifscheiben, die gefertigt sind mit Agglomeraten aus Schleifkörnern und einem Schaum, der aus einer Mischung aus vitrifizierten Bindungsmaterialien mit anderen Ausgangsmaterialien hergestellt ist, wie Ruß oder Carbonaten, die zum Aufschäumen während des Brennens geeignet sind. Die Agglomerat-”Pellets” enthalten, auf das Volumen bezogen, einen größeren Prozentsatz an Bindung als Körner. Pellets, die zur Herstellung von Schleifscheiben benutzt werden, werden bei 900°C (zu einer Dichte von 70 lbs/cu.ft.; 1,134 g/cm³) gesintert und die vitrifizierte Bindung, die verwendet wird, um die Scheiben herzustellen, wird bei 880°C Grad gebrannt. Scheiben, die mit 16 Vol.-% Pellets hergestellt wurden, arbeiteten beim Schleifen mit einer Effizienz, die ähnlich der von vergleichbaren Scheiben mit 46 Vol.-% Schleifkörnern ist. Die Pellets enthalten innerhalb der vitrifizierten Bindungsmatrix offene Zellen, wobei um deren Durchmesser die verhältnismäßig kleineren Schleifkörner gruppiert sind. Zum Brennen der grünen Schaumagglomerate wird ein Drehrohrofen genannt.
U.S. Pat. No.-A-5,975,988 unterrichtet über herkömmliche Schleifagglomerate, die, in einer Bindemittelmatrix verteilt, Schleifpartikel enthalten, aber in Gestalt geformter Körner, die in einer genauen Ordnung auf einem Träger abgeschieden und daran gebunden sind.
U.S. Pat. No.-A-6,319,108 beschreibt einen starren Träger mit, durch eine metallische Beschichtung daran anhaftend, einer Vielzahl von Schleif-Kompositen, die eine Vielzahl von Schleifpartikeln enthalten, die überall in einer porösen Keramikmatrix verteilt sind.
WO 2001/085393 A1 beschreibt einen gebundenen Schleifartikel, der aus Schleifkorn-Kompositen besteht, die über ein Bindemittel miteinander verbunden sind. Die Schleifkorn-Komposite beinhalten Schleifkörner, die über eine Bindemittelmatrix miteinander verbunden sind und eine „intra-Komposit” Porosität aufweisen. Insbesondere handelt es sich bei den Schleifartikeln aus WO 2001/085393 A1 um Schleifscheiben oder -steine mit einer einheitlichen Struktur, die aus einer Vielzahl von gebundenen Schleifkorn-Kompositen bestehen.
JP 08-112 765 A beschreibt eine verglaste gebundene Schleifscheibe, in der kubisches Bornitrid mittels eines Glasbindemittels gebunden ist.
DE 3147597 C1 beschreibt ein Korund-Schleifkorn mit keramischer Ummantelung aus 0,25 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des unbehandelten Kornes, einer gemahlenen Glasfritte, einem Bindemittel und einem Feinkorn.
WO 02/028 980 A2 beschreibt Schleifkornagglomerate, die mehrere, kristalline Schleifpartikel umfassen und die miteinander über kristallines keramisches Metalloxid-Bindematerial verklebt sind, wobei dieses Metalloxid-Bindematerial mindestens 50 Gewichtsprozent Al₂O₃ aufweist.
Keine dieser Entwicklungen nach dem Stand der Technik legt die Herstellung von beschichteten Schleifmitteln unter der Verwendung einer Bindung und, wie der Begriff hier gebraucht wird, poröser Schleifkornagglomerate nahe. Ebensowenig schlagen sie die Herstellung eines Produktes mit Schleifpartikeln vor, die durch eine verhältnismäßig kleine Menge an Bindemittel zusammengehalten werden, so dass die Partikel-Bindemittelphase diskontinuierlich ist. Die Methoden und Werkzeuge der Erfindung führen zu neuen Strukturen und zu Vorteilen aus der Verwendung solcher agglomerierter Schleifkörner, sie sind sogar so hoch entwickelt, dass sie den geordneten Aufbau und die Herstellung einer großen Auswahl von Schleifartikel-Strukturen erlauben, die die vorteilhaften Eigenschaften verbundener Porösität haben. Solche verbundene Porösität verbessert die Leistung von Schleifwerkzeugen bei großen Berührungsflächen, Präzisionsschleifvorgängen und im Allgemeinen bei Schleifanwendungen unter verhältnismäßig mittlerem bis niedrigem Druck.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt einen beschichteten Schleifartikel umfassend ein Trägermaterial und abrasive Agglomeratkörner bereit, die mit einem Bindemittelmaterial an das Trägermaterial haftend angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten abrasiven Agglomeratkörner gesintert sind und jedes davon eine Vielzahl Schleifpartikel umfassen, die in einer dreidimensionalen Struktur haftend miteinander verbunden sind, in der jedes Schleifpartikel mit zumindest einem benachbarten Schleifpartikel über ein glasartiges Partikel-Bindemittelmaterial verbunden ist, wobei das glasartige Partikel-Bindemittelmaterial als eine diskontinuierliche Phase vorliegt, wobei mindestens 70% des glasartigen Partikel-Bindemittelmaterials in der Form von Bindungsbrücken vorliegt, die die benachbarten Schleifpartikel verbinden, wobei das glasartige Partikel-Bindemittelmaterial zu 2 bis 25 Volumen-% basierend auf dem Gesamtfeststoffvolumen innerhalb von jedem abrasiven Agglomeratkorn vorliegt, und wobei durch Division des gesamten Volumens der Feststoffe im Schleifkornagglomerat einschließlich des glasartigen Partikel-Bindemittelmaterials durch das sichtbare Volumen des Agglomeratkorns ein um mindestens 2% kleinerer Wert als für das Volumen der Schleifpartikel und dem glasartigen Partikel-Bindemittel im Einzelzustand erhalten wird.
Dabei stellt die vorliegende Erfindung einen beschichteten Schleifartikel bereit, der ein Trägermaterial und, mit einem Bindemittelmaterial daran anhaftend, Schleifkornagglomerate beinhaltet, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Körner, die in der Herstellung des beschichteten Schleifmittels verwendet werden, eine Vielzahl von Schleifpartikeln enthalten, die in einer dreidimensionalen Struktur haftend miteinander verbunden sind, in der jedes Partikel mindestens mit einem benachbarten Partikel durch ein glasartiges Partikel-Bindemittelmaterial verbunden ist, welches in dem Agglomerat innerhalb des Agglomeratkorns als eine diskontinuierliche Phase vorliegt und im Wesentlichen in Form von Bindungsbrücken lokalisiert ist, die benachbarte Partikel verbinden, so dass das Agglomerat ein loses Packungsvolumen hat, welches mindestens 2% geringer als das das Schleifpartikel im Einzelzustand ist.
In dieser Applikation wird der Begriff ”Körner” für Agglomerate einer Vielzahl von abrasiven ”Partikeln” vorbehalten. Folglich haben die Körner die oben bestimmten Porositäts-Eigenschaften, wohingegen die Partikel notwendigerweise die Porösität Null haben. Weiterhin wird das Bindemittel, welches die Partikel zusammenhält als ”Partikel-Bindemittel” festgelegt, was das gleiche sein kann (oder öfter verschieden ist) wie das Bindemittel, durch das die Körner am Trägermaterial befestigt sind.
Das Partikel-Bindemittel in den Agglomeratkörnern ist im Wesentlichen vollkommen in Gestalt von Bindungsbrücken lokalisiert und dies bedeutet, dass mindestens 70% des Bindemittels und vorzugsweise mehr als 80% benutzt werden, um Bindungsbrücken zu bilden, die benachbarte Partikel verbinden. Eine Bindungsbrücke wird unter Agglomeratbildungsbedingungen ausgebildet, wenn das Partikel-Bindemittel sich in einem flüssigen Zustand befindet und dazu neigt, zuerst die Partikel zu beschichten und dann an Punkte der Berührung oder der nächsten Annäherung benachbarter Partikel zu fließen und sich mit dem Bindemittel zu vereinigen, das mit solchen benachbarten Partikeln verbunden ist. Wenn die Temperatur erniedrigt wird und das Bindemittel verfestigt, formt das Bindemittel einen festen Kontakt zwischen den Partikeln, der als ”Bindungsbrücke” bekannt ist. Natürlich ist jede Bindungsbrücke auch an der Oberfläche der Partikel, die sie verbindet, festgemacht; aber dieses Bindemittel wird im Sinne dieser Beschreibung als Teil der Bindungsbrücke angesehen. Dies schließt nicht die Möglichkeit aus, dass eine verhältnismäßig kleine Menge als Beschichtung zumindest eines Teils der Partikeloberfläche, die nicht mit der Bindungsbrücke verbunden ist, vorliegt. Es ist jedoch gedacht, die Situation, in der die Partikel in eine Bindemittelmatrix eingebunden sind, wie sie in herkömmlichen aggregierten Schleifkörnern auftritt, auszuschließen. Wie es aus der Betrachtung der 5–7 in den Zeichnungen ersichtlich ist, sind die einzelnen Schleifpartikel, die das Agglomeratkorn bilden, einzeln erkennbar und sind tatsächlich im Wesentlichen alles, was in typischen Agglomeratkörnern gemäß der Erfindung gesehen werden kann. Es ist deshalb möglich, die Partikel als ”agglomeriert” zu beschreiben, wobei angedeutet wird, dass sie mehr miteinander verbunden sind, als dass sie in einer Matrix gehalten werden, die den größeren Teil des Raumes zwischen den Partikeln ausfüllt. Natürlich sind dann, wenn eine größere Anzahl Partikel agglomeriert sind, einige einzelne nicht gesondert innerhalb des Agglomerats sichtbar, aber wenn es möglich wäre einen Querschnitt anzufertigen, wäre das gleiche Muster individueller Partikel-Sichtbarkeit offenkundig.
Es ist klar, dass wenn die Anzahl der agglomerierten Partikel groß wird, werden durchaus beträchtliche Volumina an Porösität durch diese Agglomeration geschaffen. Dies können bis zu 70% des gesamten sichtbaren Volumens des Agglomerats sein. Wenn jedoch die Anzahl der agglomerierten Partikel klein ist, vielleicht im einstelligen Bereich, wird das Konzept der ”Porosität” weniger zweckdienlich für die Beschreibung der Agglomerate. Beispiele solcher Agglomerate, die die Art betroffener Strukturen zeigen, sind in den 5–7 dargestellt.
Aus diesem Grund wird der Begriff ”loses Packungsvolumen” (LPV) eingeführt. Der LPV-Wert wird erhalten durch Dividieren des Feststoff-Volumens (das ist das gesamte tatsächliche Volumen der Feststoffe im Schleifkorn oder Partikel einschließlich der Bindungskomponente) durch das sichtbare Volumen des Agglomeratkorns. Die höchstmögliche Zahl wird von den Partikeln selber, ohne dass irgend eine Agglomeration stattgefunden hat, erhalten. Je größer die Zahl der agglomerierten Partikel ist, desto größer ist der Unterschied zur Maximalzahl. Folglich kann der Unterschied von niedrigen 2% bis 40% oder sogar höher steigen, wenn größere Zahlen von Partikeln auf die Art und Weise, über die hier unterrichtet wird, zusammen agglomeriert werden.
Die Berechnung des LPV wird unter Verwendung der folgenden Daten beispielhaft dargestellt, die ein tatsächliches Agglomerat darstellen, dass unter Verwendung von Partikeln der Korngröße 60 Grit aus unter Beimpfung gebildeten Sol-Gel-Aluminiumoxid als Schleifpartikel und einer herkömmlichen glasartigen Bindung die für den Einsatz mit solchen Partikeln geeignet ist hergestellt, unter Anwendung eines Prozesses wie im Wesentlichen in Beispiel 2 nachfolgend beschrieben, hergestellt wurde.

Die Produkte werden durch die Größe des Agglomeratkorns identifiziert, die in der Überschrift jeder Spalte dargestellt ist. In jedem Fall wurden die Messungen basierend auf einem festgelegten Volumen der agglomerierten Schleifkörner, hier als ”sichtbares Volumen” bezeichnet, gemacht.

	Partikel 60 Grit	–40 +45	–30 +35	–25 +30	–20 +25
Gewicht	25,1	23,1	19,73	18,3	16
Dichte (Feststoff)*	3,9	3,759	3,759	3,759	3,759
Volumen von Korn + Bindemittel	6,436	6,145	5,249	4,868	4,256
Sichtbares Volumen	12,797	12,797	12,797	12,797	12,797
LPV	0,503	0,480	0,410	0,380	0,333

*Dichte berechnet nach der Mischungsregel.

Wie aus Obigem entnommen werden kann, ist das LPV verglichen mit dem der nicht agglomerierten Partikel um so kleiner, je größer das Agglomeratkorn ist. Die kleinsten Körner zeigten eine Abnahme um 4,6%, wogegen die größten (–20 + 52) eine Abnahme von nahezu 34% im Vergleich mit dem LPV der Partikel der Korngröße 60 zeigten.
Die Agglomeratkörner haben generell einen Durchmesser (definiert über die Maschenweite in einem Sieb (Standardsiebreihe) mit der größten Masche, von der die Körner festgehalten werden), d. h. mindestens zweimal den Durchmesser der einzelnen darin enthaltenen Schleifpartikel. Die Gestalt der agglomerierten Schleifpartikel ist nicht entscheidend und sie können deshalb von zufälliger, etwas blockiger, Gestalt oder, vorzugsweise, etwas gestreckter Gestalt sein. Sie können auch eine aufgezwungene Gestalt haben; dies ist oft für bestimmte Anwendungen vorteilhaft.
Die Schleifpartikel, die in den Agglomeraten der Erfindung vorliegen, können eine oder mehrere der für den Gebrauch in Schleifwerkzeugen in bekannten Schleifmittel enthalten wie Aluminiumoxid einschließlich Schmelzaluminiumoxid, gesintertes und Sol-Gel-gesintertes Aluminiumoxid, gesintertes Bauxit und dergleichen, Siliziumcarbid, Zirkonkorund, Granat, Flint, Diamant einschließlich natürlichem und synthetischem Diamant, kubisches Bornitrid (CBN) und Kombinationen davon. Jede Größe oder Form der Schleifpartikeln kann eingesetzt werden. Zum Beispiel kann das Korn längliche gesinterte Sol-Gel-Aluminiumoxidpartikel enthalten, die ein großes Längenverhältnis von Typ, der im U.S. Pat. 5,129,919 beschrieben wird, haben oder die im U.S. Pat. 5,009,676 beschriebenen faserartig gestalteten Schleifpartikel.
Die Schleifpartikel können Mischungen von Schleifmittel unterschiedlicher Qualität enthalten, da das Leistungsverhalten eines erstklassigen Partikels oft nur unwesentlich durch die Verdünnung mit geringen Mengen minderwertiger Partikel verringert wird. Es ist also möglich, die Schleifpartikel mit geringen Mengen nicht-abrasiven Materials wie Schleifhilfsmitteln, Porenbildnern und Füllstoffmaterialien herkömmlicher Sorten zu mischen.
Partikelgrößen, die hier zur Verwendung geeignet sind, reichen von normalen Schleifkörnern (z. B. 60 bis 7.000 Mikrometer) bis zu Mikroschleifkörnern (z. B. 2 bis 60 Mikrometer) und ebenfalls Mischungen dieser beiden Größen. Für jegliche sich ergebende Schleifarbeit wird im Allgemeinen vorgezogen, ein agglomeriertes Korn mit einer kleineren Korngröße als herkömmliches Schleifkorn (nicht agglomeriert) mit einer Korngröße, die normalerweise für diesen Schleifeinsatz gewählt wird, zu verwenden. Zum Beispiel, wenn agglomerierte Körner verwendet werden, wird die Korngröße 80 an die Stelle von Körnung 54 herkömmlicher Schleifmittel, Korngröße 100 an die Stelle von Schleifkorngröße 60 und Korngröße 120 an die Stelle von Schleifkorngröße 80 gesetzt und so weiter.
Die Schleifpartikel innerhalb des Agglomerates sind durch ein glasartiges Bindungsmaterial miteinander verbunden und diese werden allgemein als „Partikel-Bindemittel” bezeichnet.
Partikel-Bindemittel, die brauchbar sind, um Agglomerate herzustellen, schließen glasartige Materialien, (hier so definiert, dass sie sowohl herkömmliche Glasmaterialien als auch Glas-Keramik-Materialien einschließen) vorzugsweise von der Sorte, die als Bindungssysteme für glasartig gebundene Schleifwerkzeuge verwendet werden. Diese können vorgebranntes Glas, das zu einem Pulver gemahlen wurde (Fritte), sein oder eine Mischung von verschiedenen Rohmaterialien, wie Ton, Feldspat, Kalk, Borax und Soda, oder eine Kombination aus gefritteten und Rohmaterialien. Solche Materialien verschmelzen miteinander und bilden eine flüssige Glasphase bei Temperaturen die von 500 bis 1400°C reichen und benetzen die Oberfläche der Schleifpartikel und fließen zu Punkten des nähesten Kontakts zwischen benachbarten Partikeln, um Bindungsbrücken beim Abkühlen zu bilden in der Weise, dass sie die Schleifpartikel in einer Kompositstruktur halten. Das Partikel-Bindemittel wird in pulverisierter Form benutzt und kann einem flüssigen Bindemittel beigegeben werden, um eine gleichförmige, homogene Mischung der Beschichtung mit Schleifpartikeln während der Herstellung der Agglomeratkörner sicherzustellen.
Andere flüchtige organische Binder werden vorzugsweise pulverisierten anorganischen Beschichtungsbestandteilen beigegeben, entweder gefrittet oder roh, als Hilfsmittel zur Formgebung oder Aufbereitung. Diese Bindemittel können Dextrin, Stärke, tierischen Proteinleim und andere Typen von Leim enthalten; eine flüssige Komponente wie Wasser oder Ethylenglycol, Viskositäts- oder pH-Wert-Modifizierer; und Hilfsmittel zur Vermischung. Der Gebrauch solcher temporären Bindemittel verbessert die Gleichförmigkeit der Agglomerate und die strukturelle Qualität der vorgebrannten oder grünen Agglomerate. Da die organischen Bindemittel während des Brennens herausbrennen, werden sie nicht Bestandteil des fertigen Korns.
Ein anorganischer Haftungsverstärker wie Phosphorsäure kann der Mischung beigegeben werden, um die Haftung zwischen dem Partikel-Bindemittel und den Schleifkörnern wie gewünscht zu verbessern. Die Beimengung von Phosphorsäure zu Aluminiumoxidkörnern verbessert die Qualität der Mischung sehr stark, wenn das Partikel-Bindemittel gefrittetes Glas enthält. Der anorganische Haftungsverstärker kann mit oder ohne organischen Partikel-Bindemittel zur Herstellung der agglomerierten Körner verwendet werden.
Das Partikel-Bindemittel ist ein anorganisches Material, nämlich ein glasartiges Bindungsmaterial. Dies hat einen erheblichen Vorteil gegenüber organischen Bindemittelmaterialien, weil es erlaubt, die agglomerierten Körner unter Verwendung eines UP-Verfahrens in der Form eines beschichteten Schleifmittels auf einem Trägermaterial abzuscheiden. Das UP-Abscheideverfahren ist ebenfalls für den Gebrauch sehr geeignet, wenn die Partikel unter Verwendung eines metallischen Bindemittels miteinander verbunden sind. Da dieser Prozess etwas effektiver und steuerbarer ist als ein Schwerkraftabscheideverfahren, bedeuted dies einen erheblichen Vorteil gegenüber herkömmlichen Aggregatkörnern, die unter Verwendung einer organischen Harzbindemittelmatrix hergestellt sind.
Das Partikel-Bindemittel liegt mit 2 bis 25 Volumen-%, vorzugsweise mit 3 bis 15 Volumen-% und besonders vorzugsweise mit 3 bis 10 Volumen-% basierend auf dem Gesamtvolumen von Partikeln und Bindemittel vor. Die Erfindung schließt beschichtete Schleifmittel ein, die gesinterte Schleifagglomerate beinhalten, die mit einem Verfahren hergestellt wurden, das folgende Schritte enthält:

a) Zuführen von Schleifpartikeln und einem glasartigen Partikel-Bindemittel in einen Drehkalzinierungsofen mit einer kontrollierten Zuführungsrate;
b) Rotieren des Ofens bei einer kontrollierten Geschwindigkeit;
c) Erhitzen der Mischungen mit einer durch die Zuführungsrate und der Geschwindigkeit des Ofens bestimmten Heizrate auf eine Temperatur von etwa 145 bis 1300°C;
d) Taumeln der Schleifpartikel und des glasartigen Partikel-Bindemittels in dem Ofen bis das glasartige Partikel-Bindemittel an die Schleifpartikel anhaftet und eine Vielzahl von Schleifpartikeln zusammenhaften, um eine Vielzahl von gesinterten Agglomeratkörnern zu bilden; und
e) Entnahme der gesinterten Agglomeratkörner aus dem Brennofen,

Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Drehkalzinierungsanlage, die verwendet werden kann, um erfindungsgemäße Agglomerate zu produzieren.
2 ist ein Graph, der die Menge an Metallabtrag in der Bewertung von vier Schleifscheiben, die entsprechend Beispiel 1 ausgeführt wurden, aufzeigt.
3 ist ein Graph, der den Menge an Metallabtrag in der Bewertung von vier Schleifscheiben, die entsprechend Beispiel 2 ausgeführt wurden, aufzeigt.
4 ist ein Graph, der die Menge an Metallabtrag in der Bewertung von vier Schleifscheiben, die entsprechend Beispiel 3 ausgeführt wurden, aufzeigt.
5–7 sind vergrößerte Fotographien von Agglomeraten, die verwendet wurden, um beschichtete Schleifmittel gemäß der Erfindung herzustellen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In diesem Abschnitt werden die Eigenschaft und Herstellung von Schleifagglomeraten und den beschichteten Schleifmitteln, die mit solchen Körnern hergestellt sind, untersucht und dargestellt, mit Hilfe von mehreren Beispielen, die die überraschenderweise verbesserten Eigenschaften veranschaulichen, die man bei der Verwendung von Schleifagglomeratkörnern als Bestandteile von beschichteten Schleifmitteln erhält.
Nicht erfindungsgemäße Herstellung von Schleifagglomeraten
Die Agglomeratkörner können durch eine Vielfalt von Verfahren in zahlreiche Größen und Gestalten geformt werden. Diese Verfahren können vor oder nach dem Brennen der Ausgangsmischung (”grün”) von Korn- und Partikel-Bindemittels ausgeführt werden. Der Arbeitsgang des Erhitzens der Mischung, um ein Schmelzen und Fließen des Partikel-Bindemittels zu erreichen und somit das Bindemittel an das Korn anzuhaften und das Korn in einer agglomerierten Form zu fixieren, wird als Brennen, Kalzinieren oder Sintern bezeichnet.
In einer Ausführungsform des Verfahrens, die hier zum Vergleich genannt wird, um agglomerierte Körner herzustellen, wird die ursprüngliche Mischung von Partikeln und Partikel-Bindemittel agglomeriert bevor die Mischung gebrannt wird, um eine relativ schwache mechanische Struktur zu erzeugen, die bezeichnet wird als „grünes Agglomerat” oder „vorgebranntes Agglomerat”.
Um ein solche Ausführungsform auszuführen, werden die Schleifpartikel und ein anorganisches Partikel-Bindemittel im Grünzustand durch irgendeine aus einer Anzahl von verschiedenartigen Verfahren, z. B. in einem Pfannenpelletisierer agglomeriert und dann zum Sintern in eine Drehkalzinierungsvorrichtung gefördert. Die grünen Agglomerate können auch auf einer Wanne oder auf einer Ablage platziert werden und ohne Taumeln in einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Verfahren ofengebrannt werden.
In einem anderen Verfahren werden die Schleifpartikel in ein Fließbett gefördert, dann mit einer Flüssigkeit benetzt, die das glasartige Partikel-Bindemittel enthält, um das Bindemittel an die Oberfläche der Partikel anzuhaften, gesiebt für die Agglomeratgröße, und dann gebrannt in einem Ofen oder einer Kalzinierungsvorrichtung.
Pfannen-Pelletisieren wird häufig ausgeführt durch Zugabe der Partikel in eine Mischschüssel und Dosierung einer flüssigen Komponente (z. B. Wasser, oder organisches Bindemittel und Wasser), die das glasartige Partikel-Bindemittel enthält, auf das Korn, um es durch Mischen zu agglomerieren. Alternativ wird eine flüssige Dispersion des glasartige Partikel-Bindemittels, wahlweise mit einem organischen Bindemittel, auf die Partikel gesprüht, und dann werden die beschichteten Partikel vermischt, um Agglomerate zu bilden.
Eine Niederdruck-Extrusionsvorrichtung kann verwendet werden, um eine Paste aus Partikeln und glasartigem Partikel-Bindemittel in Größen und Formen zu extrudieren, die getrocknet werden, um agglomerierte Körner zu bilden. Die Paste kann aus dem glasartigen Partikel-Bindemittel und den Partikeln hergestellt werden, wahlweise mit einem flüchtigen organischen Bindemittel, und mit der Anlage und Methode, offengelegt in U.S. Pat. 4.393.021 , in länglichen Partikeln extrudiert werden.
In einem Trockengranulationsverfahren wird ein Bogen oder Block aus Schleifpartikeln, die eingebettet sind in eine Dispersion oder Paste aus Partikel-Bindemittel, getrocknet und dann unter Verwendung eines Rollenstampfers aufgebrochen, um Precursoren der Agglomeratkörner zu bilden.
In einem anderen Verfahren zur Herstellung grüner oder Precursor-Agglomeratkörner wird die Mischung aus glasartigem Partikel-Bindemittel und Partikeln in eine Formungsvorrichtung gegeben und die Mischung geformt, um präzise Formen und Größen zu bilden, z. B. in der Art, wie es in U.S. Pat. 6.217.413 offengelegt ist.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens, um Agglomeratkörner herzustellen, wird eine Mischung aus Schleifpartikeln, Partikel-Bindemittel und einem flüchtigen organischen Binder in einen Ofen gefördert und ohne Voragglomerierung aufgeheizt. Die Mischung wird auf eine Temperatur erhitzt, die hoch genug ist, das Partikel-Bindemittel zum Schmelzen, zum Fließen und zur Anbindung an die Partikel zu bringen, danach wird die Mischung abgekühlt, um ein Komposit zu erzeugen. Das Komposit wird zerstoßen und gesiebt, um gesinterte Agglomeratkörner zu erzeugen.
Es ist des Weiteren möglich, Agglomerate zu sintern während die Partikel und das Bindemittel in einem geformten Hohlraum enthalten sind, so dass die Agglomerate so, wie sie hergestellt sind, eine spezifische Form haben, wie z. B. eine Pyramide mit quadratischem Grundriss. Die Formen müssen nicht exakt sein und in der Tat, weil die Gesamtmenge des Partikel-Bindemittels relativ klein ist, sind die Seiten der Formen oftmals relativ rau. Solche agglomerierten Körner können jedoch für die Herstellung beschichteter Schleifmittel extrem nützlich sein, mit der Fähigkeit, eine sehr gleichmäßige Oberfläche mit einem sehr aggressiven Schleifvorgang zu erzeugen.
Erfindungsgemäße Fertigung von Schleifagglomeraten
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Agglomeraten wird eine einfache Mischung aus den Partikeln und einem anorganischen glasartigem Partikel-Bindemittel (wahlweise mit einem flüchtigen organischen Bindemittel) in eine Drehkalziniervorrichtung des in 1 dargestellten Typus zugeführt. Die Mischung wird mit einer vorgegebenen Drehzahl unter Hitzezufuhr, entlang eines vorgegebenen Gefälles, umgeschlagen. Die Agglomeratkörner bilden sich wenn das glasartige Partikel-Bindemittel erhitzt wird, schmilzt, fließt und an den Partikeln anhaftet. Die Brenn- und Agglomerationsschritte werden gleichzeitig bei geregelten Geschwindigkeiten und Zuführvolumina und bei Hitzeeinwirkung ausgeführt. Die Zuführrate wird im Allgemeinen so eingestellt, dass ein Durchfluss erzielt wird, der grob 8 bis 12 Vol.-% des Rohrs der Drehkalzinierungsvorrichtung einnimmt. Die maximale Temperatureinwirkung innerhalb der Vorrichtung wird so gewählt, dass die Viskosität des Partikel-Bindemittelmaterials in einem flüssigen Zustand bei einer Viskosität von mindestens um 1.000 Poise gehalten wird. Dies vermeidet übermäßiges Fließen des Partikel-Bindemittels auf die Oberfläche des Rohrs und eine daraus resultierende Minderung auf der Oberfläche der Schleifpartikel.
Eine Drehkalzinierungsvorrichtung vom Typus wie in 1 dargestellt, kann verwendet werden, um den Agglomerationsprozess zum Agglomerieren und Brennen der Agglomerate in einem Einstufenverfahren auszuführen. Wie in 1 dargestellt, wird ein Zuführtrichter (10), der die Rohstoffmischung (11) aus Partikel-Bindemittel und Schleifpartikeln enthält, in ein Mittel (12) zum Dosieren der Mischung in ein hohles Heizrohr (13) zugeführt. Das Rohr (13) ist in einem Neigungswinkel (14) von etwa 0,5 bis 5,0 Grad positioniert, so dass der Rohstoff (11) mit Hilfe der Gravitationskraft durch das hohle Rohr (13) gefördert werden kann. Gleichzeitig dreht sich das hohle Rohr (13) in Richtung des Pfeiles (a) mit einer geregelten Geschwindigkeit, um den Rohstoff (11) und die erhitzte Mischung (18) umzuschlagen, während sie das Rohr der Länge nach passieren.
Ein Teil des hohlen Rohres (13) wird erhitzt. In einer Ausführungsform kann der Heizbereich drei Heizzonen (15, 16, 17) umfassen, die eine Längenausdehnung (d1) von 152 cm (60 inches) entlang der Länge (d2) von 305 cm (120 inches) des hohlen Rohres (13) aufweisen. Die Heizzonen erlauben dem Benutzer die Prozesstemperatur zu regeln und so zu verändern, wie es nötig ist, um die Agglomeratkörner zu sintern. In anderen Bauformen der Vorrichtung kann das hohle Rohr nur eine oder zwei Heizzonen umfassen oder es kann mehr als drei Heizzonen enthalten. Obwohl in 1 nicht dargestellt, ist die Vorrichtung mit einer Heizvorrichtung sowie mechanischer, elektronischer und Temperaturregelung und Sensorvorrichtungen ausgestattet, die wirken, um den thermischen Prozess auszuführen. Wie im Querschnitt des hohlen Rohres (13) sichtbar, wird der Rohstoff (11) im Rohr in eine erhitzte Mischung (18) umgeformt und sie verlässt das Rohr und wird als Agglomeratkörnchen (19) aufgefangen. Die Wandung des hohlen Rohres hat einen inneren Durchmesser (d3), der von 14 bis 76 cm (5,5 bis 30 inches) reichen kann, und einen Durchmesser (d4), der von 15 bis 91 cm (6 bis 36 inches) reichen kann, in Abhängigkeit von der Bauform und vom Materialtyp, der für die Konstruktion des hohlen Rohres verwendet wird (z. B. feuerfeste Metalllegierung, Edelstahl, Schamotteziegel, Siliziumcarbid, Mullit). Die Materialwahl für die Konstruktion hängt weitgehend von den erreichten Temperaturen ab. Temperaturen bis 1000°C können gewöhnlich mit einem Edelstahlrohr bewältigt werden aber oberhalb dieser Temperatur wird ein Siliziumcarbidrohr oftmals bevorzugt.
Der Neigungswinkel des Rohres kann von 0,5 bis 5 Grad reichen und die Rotation des Rohres kann bei 0,5 bis 10 U/min betrieben werden. Die Zuführrate kann von etwa 5 bis 10 kg/h für einen Drehkalzinierofen kleinen Ausmaßes und von 227 bis 910 kg/h für einen eines Ausmaßes zur industriellen Herstellung reichen. Der Drehrohr-Kalzinierofen kann bis zu einer Sintertemperatur von 800 bis 1400 Grad Celsius aufgeheizt werden und das zugeführte Material kann mit einer Geschwindigkeit von bis zu 200°C/min aufgeheizt werden, wenn der Rohstoff in die Heizzone eintritt. Die Kühlung findet im letzten Bereich des Rohres statt, wenn sich der Rohstoff von der Heizzone in eine unbeheizte Zone bewegt. Das Produkt wird, z. B. mit einem Kühlwassersystem, auf Raumtemperatur gekühlt und aufgefangen.
Geeignete Maschinen zur Drehkalzinierung können bezogen werden von Harper International, Buffalo, New York oder von Alstom Power, Inc. Applied Test Systems, Inc. und anderen Ausrüstungsherstellern. Die Vorrichtung kann wahlweise ausgerüstet werden mit elektronischen prozessinternen Regelungs- und Nachweisgeräten, einem Kühlsystem, verschiedenen Bauformen von Zuführvorrichtungen und anderen wahlweisen Geräten.
Fertigung beschichteter Schleifmittel Die beschichteten Schleifmittel gemäß der Erfindung können die Gestalt eines Schleifbandes, Bogens, einzelner Schleifscheiben oder Kompositschleifmittels in jeglicher Struktur oder Ausführung haben. Folglich kann das Trägermaterial, an welchem die Schleifkornagglomerate anhaften, eine Folie, Papier, Textil, Fasern (sowohl in der Form eines nicht gewebten Vlieses, wie auch als offene faserförmige Struktur) oder sogar ein Schaummaterial sein. Der Begriff ”beschichtetes Schleifmittel”, wie er hier dafür benutzt wird, umfasst beide herkömmlichen Schleifprodukte wie Bänder und Scheiben, die ebene Trägermaterialien aus herkömmlichen Material verwenden, und zusätzlich dazu Produkte, in denen die Schleifagglomerate gemäß der Erfindung an offenen faserförmigen Strukturen eines Typus, der oft ”Kompositschleifmittel” genannt wird, anhaften und solche, in denen sie in den Oberflächenschichten einer offenzelligen Schaumstruktur verteilt sind und haften.
Die beschichteten Schleifmittel der Erfindung können mit einer jeglichen der herkömmlichen Techniken gestaltet werden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Diese beinhalten den Auftrag über eine Grundbinderschicht, die auf einer Trägerschicht abgeschieden ist, gefolgt von der Ablagerung einer Deckbinderschicht ebenso wie die Ablagerung der, in einem geeigneten aushärtbaren Bindemittel verteilten, Schleifkornagglomerate auf einem Trägermaterial. Das aushärtbare Bindemittel kann, wie angewandt, ausgehärtet werden oder die Oberfläche kann durch bekannte Techniken behandelt werden, um darauf eine Oberflächenstruktur aufzubringen.
Wahlweise können beschichtete Schleifmittel, in denen die Schleifkornagglomerate auf offenen faserförmigen Strukturen oder mindestens in den Oberflächenschichten eines Polymerschaums abgeschieden sind, durch die Anwendung von aus dem Stand der Technik bekannter Verfahren erhalten werden.
Ein beschichtetes Schleifmittel kann durch Abscheidung des Schleifkornagglomerates auf ein Trägermaterial, das mit einer Grundbinderschicht auf konventionelle Weise beschichtet wurde, erhalten werden. In diesem Fall kann die Abscheidung durch Zufuhr mittels Gravitationskraft oder durch einen UP-Verfahren erfolgen. Bei Verwendung des glasartigen Partikel-Bindemittels wird es möglich, die UP-Abscheidetechnik anzuwenden, die im Allgemeinen für beschichtete Schleifmittel bevorzugt wird. Diese Technik ist weniger zur Abscheidung von Agglomeraten unter Verwendung eines organischen Harzes angepasst, da derartige Körner unter dem Einfluss eines elektrostatischen Feldes nicht gut aufschleuderbar sind.
Das Schleifkornagglomerat kann alleine oder unter Beimischung anderer herkömmlicher Schleifkörnern abgeschieden werden. Der Grad der Anwendung kann eine geschlossene Beschichtung schaffen (100% Bedeckung des Oberflächenbereiches des Trägermaterials, auf das die Körner aufgetragen werden), oder eine offenere Beschichtung, in der die Körner in Abhängigkeit vom Grad der ”Offenheit” zu einem gewissen Grad getrennt sind. In manchem Fall ist es erstrebenswert, die Schleifkornagglomerate über eine vorher abgeschiedene Schicht eines anderen Schleifmittels aufzutragen, vielleicht eines von mindererer Qualität, um eine bessere Auflage für die Schleifkornagglomerate zu schaffen.
Wo das beschichtete Schleifmittel auf herkömmliche Weise durch Verwendung von Grundbinder- und Deckbinderschichten gestaltet wird, um die Agglomeratkörner zu verankern, wird oft bevorzugt, dass der Auftrag der Deckbinderschicht nicht den Effekt einer wesentlichen Verringerung der Porosität des Schleifkornagglomerates hat. Die Deckbinderschicht ist typischerweise eine verhältnismäßig flüssige, aushärtbare Harz-Formulierung und wenn diese unter einem gewissen Druck, z. B. durch eine Roll-Auftragstechnik, appliziert wird, kann die aushärtbare Formulierung in die Poren des Korns gezwungen werden, wodurch eine wichtige Eigenschaft der Schleifkornagglomerate reduziert wird. Es wird deshalb bevorzugt, dass die Deckbinderschicht unter Verwendung einer kontaktfreien Technik aufgebracht wird, wie etwa Spray-Applikation. Zusätzlich oder alternativ dazu ist es oft erstrebenswert, die Eigenschaften des Deckschichtharzes zu verändern, um die Viskosität, vielleicht durch Zugabe von Füllstoffen wie Siliziumdioxid, zu erhöhen, um die Tendenz des Harzes, in das Korngefüge einzudringen, zu verringern. Vorzugsweise wird die Viskosität auf einen Wert von mindestens 1000 Centipoise und noch besser von mindestens 1500 Centipoise oder höher eingestellt. Wo das Bindemittel als Matrix verwendet wird, um das Agglomeratkorn zu halten und es gleichzeitig am Träger festzumachen, wird eine ähnliche Viskositätseinstellung bevorzugt.
Bei der Fertigung von beschichteten Schleifmitteln unter Verwendung einer Grundbinderschicht tauchen die Körner nicht in die Grundbinderschicht ein, die in jedem Fall gewöhnlich teilweise ausgehärtet und deshalb nicht sehr flüssig ist, wenn sie die Schleifagglomerate aufnimmt. Die Deckbinderschicht wird jedoch üblicherweise über das Agglomeratkorn aufgebracht und hat deshalb wesentlich größere Möglichkeiten zur Penetration in die Struktur des Agglomerats. Während ein übermäßiger Verlust der Offenheit einer Agglomeratstruktur, die viele Partikel enthält, unerwünscht sein kann, ist ein begrenztes Maß an Penetration der Agglomeratstruktur nicht notwendigerweise eine schlechte Sache, da der Effekt ist, den Oberflächenbereich des Korns, der im Kontakt mit der Deckbinderschicht steht zu, vergrößern, und dabei den Griff zu verstärken, der von der Deckbinderschicht auf das Korn ausgeübt wird.
Das beschichtete Schleifmittel kann auch durch Aufbringen einer Aufschlämmung, die die Schleifkornagglomerate enthält, verteilt in einer härtbaren Bindemittel-Formulierung, auf ein geeignetes Trägermaterial gestaltet werden. In diesem Falle kann auch das Bindemittel behandelt werden, um die Penetration der Struktur der Schleifkornagglomerate durch das Bindemittelharz zu verringern. Das Aufbringen der Aufschlämmung kann in zwei oder mehr Arbeitsgängen erfolgen, unter wahlweisem Gebrauch unterschiedlicher Formulierungen in den aufeinanderfolgenden Abscheidungen. Dies erlaubt eine gewisse Flexibilität, um die Ausprägung der Schleifwirkung zu verändern, wenn sich das beschichtete Schleifmittel abnutzt.
Bei beschichteten Schleifbändern gemäß der Erfindung kann es vor dem Gebrauch erforderlich sein, diese zu biegen, wie es üblich ist mit Bändern, die unter Verwendung eines Bindemittelharzes gefertigt sind, das auf einer unflexiblen Schicht aushärtet. Zusätzlich ist es oft erstrebenswert, die Schleiffläche vor dem Gebrauch abzurichten, um von Beginn an gleichmäßige hohe Schleifraten zu erzielen.
Offene faserförmige Strukturen gemäß der Erfindung können zum Beispiel hergestellt werden, indem eine offene Fasermatte, unter häufigem Gebrauch einer Spray-Technik, mit einem Bindermaterial behandelt wird und dann die Schleifkornagglomerate darauf abgeschieden werden, bevor das Binderharz ausgehärtet wird. Die Produkte gemäß der Erfindung in dieser Gestalthaben einen besonderen Nutzen beim Polieren und Finishen von Metalloberflächen.
Beispiele
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht, die gedacht sind, die überraschend vorteilhaften Eigenschaften der Produkte gemäß der Erfindung aufzuzeigen.
Fertigung von glasartig gebundenen Schleifkornagglomeraten
Die in den folgenden Beispielen ausgewerteten Agglomeratkörner wurden in einem Verfahren hergestellt, das mit dem oben beschriebenen ”Erfindungsgemäße Fertigung von Schleifagglomeraten” übereinstimmt und die in 1 beschriebene Ausrüstung verwendet.
Die ersten sechs Beispiele erläutern die Herstellung der Schleifagglomerate, die in der Erfindung eingesetzt werden. Die auf diese Weise hergestellten Agglomeratkörner wurden in beschichtete Schleifmittel eingelagert, um ihre Leistung im Vergleich mit herkömmlichen hochwertigen handelsüblichen Schleifkörnern zu bewerten. Die Ergebnisse sind in den Beispielen 7–9 dokumentiert, die zum Zwecke der Erläuterung und nicht der Einschränkung der Erfindung vorgesehen sind.
Beispiel 1
Eine Serie von Schleifkornagglomerat-Proben wurden in einer Drehkalzinierungsvorrichtung (elektrisch beheiztes Modell #HOU-5D34-RT-28, 1200°C Maximaltemperatur, 30 kW Eingangsleistung, ausgerüstet mit einem feuerfesten Metallrohr von 183 cm (72'') Länge, 14 cm (5,5'') innerem Durchmesser, hergestellt von Harper International, Buffalo, New York). Das feuerfeste Metallrohr wurde durch ein Siliziumcarbid-Rohr mit gleichen Abmessungen ersetzt und die Vorrichtung wurde verändert, um bei einer Maximaltemperatur von 1550°C zu arbeiten. Der Agglomerationsprozess wurde unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt mit einem Sollwert von 1180°C für die Temperaturregelung der Heißzone, mit einer Rohrdrehgeschwindigkeit von 9 U/min, einem Rohrneigungswinkel von 2,5 bis 3 Grad und einer Material-Zuführungsrate von 6 bis 10 kg/h. Die verwendete Vorrichtung war im Wesentlichen mit der in 1 erläuterten identisch. Die Ausbeute an brauchbaren frei fließenden Körnchen (definiert als Maschengröße 12 bis Feinanteil) war 60–90% des Rohmaterial-Gesamtgewichts vor der Kalzinierung.
Die Agglomerat-Proben wurden aus einer einfachen Mischung von Schleifpartikeln gemischt mit Wasser, wie in Tabelle 1-1 beschrieben, hergestellt. Die zum Anfertigen der Proben verwendeten glasartig gebundenen Partikel-Bindemittel sind in Tabelle 2 aufgelistet. Die Proben wurden aus drei Typen von Schleifpartikeln hergestellt: Aluminiumoxid 38A, geschmolzenes Aluminiumoxid 32A und gesintertes Sol-Gel-Alpha-Aluminiumoxid Norton SG Korn, von Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA, USA, in den in Tabelle 1 aufgelisteten Korngrößen.
Nach der Agglomeration in der Drehkalzinierungsvorrichtung wurden die Proben der Schleifkornagglomerate ausgesiebt und auf lose Packungsdichte (LPD), Größenverteilung und Agglomeratfestigkeit untersucht. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 1 abgebildet. Tabelle 1-1 Eigenschaften der Agglomeratkörner
^aDie Volumen-% Bindemittel sind der Prozentsatz des festen Materials innerhalb des Korns (d. h. Bindermaterial und Partikel) nach dem Brennen und beinhaltet nicht die Volumen-% an Porosität.
Die Vol.-% an Bindemittel der gebrannten Agglomeratkörner wurden unter Verwendung des durchschnittlichen LOI (Glühverlust) des Binderrohmaterials berechnet.
Die gesinterten Agglomeratkörner wurden mit U.S.-Standard-Testsieben, (Ro-Tap; Modell RX-29; W. S. Tyler Inc. Mentor, OH) montiert auf eine vibrierende Siebvorrichtung, ausgemessen. Die Siebmaschenweiten reichten von 18 bis 140, wie es für verschiedene Proben zweckdienlich ist. Die lose gepackte Dichte der gesinterten Agglomeratkörner (LPD) wurde mit dem American National Standard Verfahren für Massedichte von Schleifkörnern gemessen.
Die ursprüngliche durchschnittliche relative Dichte, als Prozentsatz ausgedrückt, wurde berechnet durch Division des LPD (ρ) mit einer theoretischen Dichte des Agglomeratkorns (ρ₀) unter Voraussetzung der Porosität 0. Die theoretische Dichte wurde berechnet nach dem Verfahren der volumetrischen Normung von Mischungen aus dem Gewichts-Prozentsatz und dem spezifischen Gewicht des Partikel-Bindemittels und der Schleifpartikel, die in den Agglomeraten enthalten waren.
Die Festigkeit der Agglomeratkörner wurde in einem Verdichtungstest gemessen. Die Verdichtungstests wurden durchgeführt unter Verwendung einer geölten Stahlpressform, Durchmesser 2,54 cm (ein Inch), auf einer Instron Universaltestmaschine (Modell MTS 1125, 9072 kg (20000 lbs)) mit einer Probe aus fünf Gramm Agglomeratkorn. Die Agglomeratkornprobe wurde in die Pressform geschüttet und durch Klopfen an die Außenseite der Pressform etwas eingeebnet. Ein Oberstempel wurde eingesetzt und ein Querhaupt abgesenkt bis eine Kraft (”Ausgangsposition”) am Messwertaufnehmer beobachtet wurde. Mit einer konstanten Zuwachsrate (2 mm/min) wurde Druck bis zu einem Maximum von 810 MPa auf die Probe ausgeübt. Das Volumen der Agglomeratkornprobe (die verdichtete LPD der Probe), betrachtet als die Verschiebung des Querhaupts (die Belastung), wurde als relative Dichte, als eine Funktion des Logarithmus des angewandten Druckes, aufgezeichnet. Das verbleibende Material wurde dann ausgesiebt, um die prozentuale Bruchfraktion zu bestimmen. Unterschiedliche Drücke wurden gemessen, um ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Logarithmus des angewandten Druckes und dem Prozentsatz der Bruchfraktion zu ermitteln. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angezeigt als Logarithmus des Druckes an dem Punkt, an dem die Bruchfraktion 50 Prozent der Agglomeratkornprobe ausmacht. Die Bruchfraktion ist das Verhältnis des Gewichtes der zerbrochenen Partikel, die durch das kleinere Drahtsieb hindurch gehen, zum ursprünglichen Probengewicht.
Die fertigen, gesinterten Agglomerate hatten dreidimensionale Gestalt, wechselnd zwischen dreieckig, kugelförmig, kubisch, rechteckig und anderen geometrischen Formen. Die Agglomerate bestanden aus einer Vielzahl einzelner Schleifkörner (z. B. 2–20 Körner) miteinander verbunden durch glasartiges Bindungsmaterial an den Berührungspunkten von Korn zu Korn.
Die Größe der Agglomeratkörner erhöhte sich mit der Zunahme der Bindemittelmaterialmenge im Agglomeratkorn über einen Bereich von 3 bis 20 Gewichts-% des Partikel-Bindemittels.
Für alle Proben 1 bis 9 wurde eine angemessene Verdichtungsfestigkeit beobachtet, die anzeigte, dass das glasartige Partikel-Bindemittel gereift und geflossen war, um eine wirksame Bindung zwischen den Schleifpartikeln innerhalb des Agglomeratkorns zu schaffen. Agglomeratkörner, die mit 10 Gewichts-% Partikel-Bindemittel hergestellt waren, hatten eine wesentlich höhere Verdichtungsfestigkeit als solche, die mit 2 oder 6 Gewichts-% Partikel-Bindemittel hergestellt wurden.
Niedrigere LPD-Werte waren ein Hinweis auf einen höheren Agglomerationsgrad. Die LPD der Agglomeratkörner nahm ab mit zunehmenden Gewichts-% an Partikel-Bindemittel und abnehmender Schleifpartikelgröße. Verhältnismäßig große Differenzen, zwischen 2 und 6 Gewichts-% Partikel-Bindemittel, verglichen mit verhältnismäßig kleinen Unterschieden, zwischen 6 und 10 Gewichts-% Partikel-Bindemittel zeigen, dass ein Gewichtsanteil von weniger als 2 Gewichts-% Partikel-Bindemittel unzureichend für die Bildung von Agglomeratkörner sein kann. Bei höheren Gewichtsanteilen, über etwa 6 Gewichts-%, muss die Zugabe von mehr Partikel-Bindemittel für das Herstellen wesentlich größerer und festerer Agglomeratkörner nicht vorteilhaft sein.

Wie die Ergebnisse der Messungen der Agglomeratkörner andeuteten, hatten die Partikel-Bindemittel-Proben C, mit der niedrigsten Viskosität des geschmolzenden Glases, die niedrigsten LPD der drei Partikel-Bindemittel. Der Schleifmitteltyp hatte keine wesentliche Auswirkungen auf die LPD. Tabelle 2 In den Agglomeraten verwendetes Partikel-Bindemittel

Zusammensetzung der gebrannten Bestandteile^b	A Partikel-Bindemittel (A-1 Partikel-bindemittel)^a Gew.-%	B Partikel-bindemittel Gew.-%	C Partikel-bindemittel Gew.-%	D Partikel-bindemittel Gew.-%	E Partikel-bindemittel Gew.-%	F Partikel-bindemittel Gew.-%
Aluminiumoxid	15 (11)	10	14	10	18	16
Glasbildner (SiO₂ + B₂O₃)	69 (72)	69	71	73	64	68
Erdalkali (CaO, MgO)	5–6 (7–8)	< 0.5	< 0.5	1–2	6–7	5–6
Alkali (Na₂O, K₂O, Li₂O)	9–10 (10)	20	13	15	11	10
Spez. Gewicht g/ccm	2,40	2,38	2,42	2,45	2,40	2,40
Geschätzte Viskosität (Poise) bei 1180°C	25590	30	345	850	55300	7800

a. Die in Klammern dargestellte A-1 Partikel-Bindemittelvariante wurde für die Proben in Beispiel 2 verwendet
b. Verunreinigungen (z. B. Fe₂O₃ und TiO₂) sind mit etwa 0,1–2% vorhanden.

Beispiel 2
Zusätzliche Proben von Agglomeratkörnern wurden unter Verwendung verschiedener anderer Verfahrensausführungsformen und Rohmaterialien hergestellt.
Eine Serie von Agglomeratkörnern (Probennummern 10–13) wurde bei unterschiedlichen Sintertemperaturen, die von 1100°C bis 1250°C reichten, gebildet, wobei eine Drehkalzinierungsvorrichtung (Modell HOU-6D60-RTA-28, ausgerüstet mit einem Mullitrohr von 305 cm (120'') Länge, 15,6 cm (5,75'') innerem Durchmesser, 0,95 cm (3/8'') Dicke, mit einer beheizten Länge von 152 cm (60'') mit drei Temperatur-Regelzonen, verwendet wurde. Die Vorrichtung wurde hergestellt von Harper International, Buffalo, New York). Ein Brabender-Zufuhrapparat mit einstellbarer volumetrischer Zuführrate wurde verwendet, um die Mischung aus Schleifpartikeln und Partikel-Bindemittel in das Heizrohr der Drehkalzinierungsvorrichtung zu dosieren. Der Agglomerationsprozess wurde unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt mit einer Drehgeschwindigkeit des Vorrichtungsrohres von 4 U/min, einem Rohrneigungswinkel von 2,5 Grad und einer Zuführrate von 8 kg/h. Die benutzte Vorrichtung war im Wesentlichen mit der in 1 dargestellten identisch. Die Auswahl der Temperaturen und anderer Variablen, die zur Herstellung dieser Agglomerate verwendet wurden, sind in Tabelle 2-1 dargelegt.
Alle Proben enthielten eine Mischung aus, bezogen auf das Gewicht, 89,86% Schleifpartikel (Korngröße 60 38A Aluminiumoxid von Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc.), 10,16% Mischung flüchtes Bindemittel (6,3 Gew.-% flüssigen Proteinbinder, 1,0% Carbowax^® 3350 PEG und 2,86% des Partikel-Bindemittels A). Diese Mischung ergab 4,77 Vol.-% Partikel-Bindemittel und 95,23 Vol.-% Schleifpartikel im gesinterten Agglomeratkorn. Die berechnete theoretische Dichte der Agglomeratkörner (keine Porosität vorausgesetzt) war 3,852 g/cm³.
Bevor die Mischung in die Zuführeinheit gegeben wurde, wurden Agglomeratkörner im Grünzustand durch simulierte Extrusion gebildet. Um extrudierte Agglomeratkörner herzustellen, wurde das flüssige flüchtige Proteinbindemittel erhitzt, um das Carbowax^® 3350 PEG zu lösen. Dann wurde das Partikel-Bindemittel langsam unter Rühren der Mischung zugegeben. Schleifpartikel wurden in einen Mischer mit hoher Scherung (112 cm (44 Inch) Durchmesser) gegeben und die vorbereitete Partikel-Bindemittel-Mischung wurde langsam zu den Partikeln im Mischer zugegeben. Die Kombination wurde drei Minuten lang gemischt. Die gemischte Kombination wurde durch ein 12-Mesh-Kastensieb (US Standard Siebgröße) in einer maximalen Schichthöhe von 2,5 cm (1 Inch) auf Böden nassgesiebt, um nasse, grüne extrudierte Agglomeratkörner zu bilden. Die Schicht der extrudierten Agglomeratkörner wurde bei 90°C 24 Stunden lang im Ofen getrocknet. Nach dem Trocknen wurden die Agglomeratkörner wieder in einem 12–16-Mesh-Kastensieb (US Standard Siebgröße) gesiebt.
Während der Drehofenkalzinierung wurde beobachtet, dass die Agglomeratkörner, die im grünen Zustand hergestellt wurden, beim Erhitzen auseinanderzubrechen schienen und sich dann wieder zurückbildeten als sie aus dem Ausgangsende des aufgeheizten Bereiches des Drehkalzinierungsrohres heraustaumelten. Die größere Abmessung der Agglomeratkörner, die im Grünzustand hergestellt worden waren, relativ zu der der Agglomeratkörner nach dem Brennen, war bereits bei visueller Überprüfung der Proben offensichtlich.

Nach dem Brennen wurden die Abmessungen der Agglomeratkörner als ausreichend gleichförmig für kommerzielle Zwecke betrachtet, mit einer Größenverteilung über einen Bereich von etwa 500–1200 Mikrometer. Die Messungen der Größenverteilung sind im Folgenden in Tabelle 2-2 dargelegt. Tabelle 2-1

a. Sollwert für den Temperaturregler des Drehrohr-Kalzinierofens (für alle drei Zonen)
b. „n/a”: zeigt an, dass keine Messung vorgenommen wurde. Tabelle 2-2 Größenverteilung der gebrannten Agglomeratkörner

Sieb # ASTM-E	Sieb # ISO 565 μm	Gewicht-% auf Sieb
Probe Nr.		10	11	12	13
–35	–500	41,05	17,49	11,57	14,31
35	500	22,69	17,86	14,56	17,69
30	600	18,30	24,34	21,27	26,01
25	725	12,57	21,53	24,89	23,06
20	850	3,43	13,25	16,17	12,43
18	1000	1,80	4,58	10,09	5,97
16	1180	0,16	0,95	1,44	0,54

Beispiel 3
Agglomeratkörner (Proben Nrn. 14–23) wurden wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass die Temperatur konstant auf 1000°C gehalten wurde und eine Drehkalzinierungsvorrichtung (Modell #KOU-8D48-RTA-20) mit einem Quarzglasrohr, 274 cm (108 Inch) lang, 20 cm (8 Inch) innerer Durchmesser, mit 122 cm ( 48 Inch) heizbarer Länge mit drei Temperaturregelzonen verwendet wurde. Die Vorrichtung wurde hergestellt von Harper International, Buffalo, New York). Verschiedene Verfahren zur Herstellung der Mischung von Schleifpartikeln und Partikel-Bindemittelmaterial vor dem Brennen wurden untersucht. Der Agglomerationsprozess wurde unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt mit einer Drehgeschwindigkeit des Vorrichtungsrohres von 3–4 U/min, einem Rohrneigungswinkel von 2,5 Grad und einer Zuführrate von 8 bis 10 kg/h. Die benutzte Vorrichtung war im Wesentlichen mit der in 1 dargestellten identisch.
Alle Proben enthielten 13,6 kg (30 lbs) Schleifpartikel (die gleichen, die in Beispiel 2 verwendet wurden, außer dass die Probe 11,3 kg (16,25 lbs) Korngröße 70 Norton SG Sol-Gel-Aluminiumoxid von Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. enthielt) und 0,41 kg (0,9 lbs) Partikel-Bindemittel A (führt zu 4,89 Vol.-% Partikel-Bindemittel-Material im gesinterten Agglomeratkorn). Das Partikel-Bindemittelmaterial wurde in verschiedenen flüchtigen Bindemittelsystemen dispergiert bevor die Schleifpartikel zugegeben wurden. Das flüchtige Bindemittelsystem aus Beispiel 2 (”Bindemittel 2”) wurde für einige Proben verwendet und andere Proben wurden hergestellt unter Verwendung von AR30 flüssigem flüchtigen Proteinbindemittel (”Binder 3”) in den Gew.-%, die unten in Tabelle 3 aufgelistet sind. Probe 20 wurde verwendet, um Agglomeratkörner im grünen, ungebrannten Zustand mit der Methode der simulierten Extrusion wie in Beispiel 2 herzustellen.
Die getesteten Variablen und die Testergebnisse sind unten in Tabelle 3 zusammengefasst.

Diese Ergebnisse bestätigen, dass eine Agglomeration im grünen Zustand nicht nötig ist, um eine akzeptable Qualität und Ausbeute an gesinterten Agglomeratkörnern zu schaffen (vgl. Proben 18 und 20). Als der prozentuale Gewichtsanteil von Binder 3, der in der ursprünglichen Mischung verwendet wurde, von 1 auf 8% zunahm, zeigte die LPD einen Trend zu einer moderaten Abnahme, darauf hinweisend, dass die Verwendung eines Bindemittels einen vorteilhaften, aber nicht wesentlichen Effekt auf den Agglomerationsprozess hat. Folglich, ziemlich unerwartet, zeigte es sich als nicht notwendig, eine gewünschte Agglomeratkorn-Gestalt oder -Größe vor dem Sintern in einem Drehrohrkalzinierofen vorzuformen. Die gleiche LPD wurde erhalten, indem der Drehrohrkalzinierofen lediglich mit einer nassen Mischung der Agglomeratkomponenten beschickt wurde und die Mischung, wenn sie den aufgeheizten Bereich der Vorrichtung passiert, getaumelt wird. Tabelle 3: GrünzustandBindemittel-Behandlung

Probe Nr.	Mischung Verfahren	Gew.-% Bindemittel (als% des Korngewichts) %	%-Ausbeute –12 Mesh Sieb %	LPD g/cm³
14	Bindemittel 3	2,0	100	1,45
15	Bindemittel 3	1,0	100	1,48
16	Bindemittel 3; SG Korn	4,0	92	1,38
17	Bindemittel 3	4,0	98	1,44
18	Bindemittel 2	6,3	90	1,35
19	Bindemittel 3	8,0	93	1,30
20	Bindemittel 2; simulierte Extrusion	6,3	100	1,37
21	Bindemittel 3	3,0	100	1,40
₂	Bindemittel 3	6,0	94	1,44
3	Bindemittel 2	4,0	97	1,54

Beispiel 4
Agglomeratkörner (Proben Nrn. 24–29) wurden wie in Beispiel 2 beschrieben hergestellt, außer dass die Temperatur konstant auf 1200°C gehalten wurde und verschiedene Methoden zur Herstellung der Mischung von Schleifpartikeln und Partikel-Bindemitteln vor dem Brennen untersucht wurden. Alle Proben (außer Proben 28–29) enthielten eine Mischung von 136,4 kg (300 lbs) Schleifpartikel (die gleichen wie in Beispiel 2: Korngröße 60 38A Aluminiumoxid) und 4,1 kg (9,0 lbs) Partikel-Bindemittel A (führt zu 4,89 Vol.-% Partikel-Bindemittelmaterial im gesinterten Agglomeratkorn).
Probe 28 (gleiche Zusammensetzung wie Beispiel 2) enthielt 20,4 kg (44,9 lbs) Schleifpartikel und 0,6 kg (1,43 lbs) flüchtiges Bindemittel A. Das Bindemittel wurde mit der flüssigen Bindemittelmischung (37,8 Gew.-% (3,1 lbs) AR30 Bindemittel in Wasser) kombiniert und 4,98 lbs dieser Kombination wurde zu den Schleifpartikeln zugegeben. Die Viskosität der flüssigen Kombination betrug 784 Centipoise bei 22°C (Brookfield LVF Viskosimeter).
Probe 29 (gleiche Zusammensetzung wie Beispiel 2) enthielt 28,6 lbs (13 kg) Schleifpartikel und 0,4 kg (0,92 lbs) Partikel-Bindemittel A (führt zu 4,89 Vol.-% Partikel-Bindemittelmaterial im gesinterten Agglomeratkorn). Das Partikel-Bindemittel wurde mit der flüssigen, flüchtigen Bindemittelmischung (54,7 Gew.-% (0,2 kg (0,48 lbs)) Duramax^®-Harz B 1052 und 30,1 Gew.-% (0,7 kg (1,456 lbs)) Duramax^®-Harz B 1051, Harz in Wasser) kombiniert und diese Kombination wurde zu den Schleifpartikeln zugegeben. Die Duramax-Harze wurden von Rohm und Haas Philadelphia, PA bezogen. Der Agglomerationsprozess wurde unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt, mit einer Drehgeschwindigkeit des Vorrichtungsrohres von 4 U/min, einem Rohrneigungswinkel von 2,5 Grad und einer Zuführrate von 8 bis 12 kg/h. Die benutzte Vorrichtung war im Wesentlichen mit der in 1 dargestellten identisch.
Probe 28 wurde vor der Kalzinierung in einer Fließbettvorrichtung von Niro, INc., Columbia, Maryland (Modell MP-2/3 Multi-Prozessor, ausgerüstet mit einem MP-1 Konus (0,9 m (3 Fuß)) im Durchmesser an seiner weitesten Stelle) voragglomeriert. Die folgenden Prozessvariablen wurden für die Fließbett-Verfahrensdurchläufe zur Probenherstellung ausgewählt:
Einlass-Lufttemperatur 64–70°C
Einlass-Luftfluss 100–300 m³/h
Fließgeschwindigkeit der Granulationsflüssigkeit 440 g/min
Betttiefe (Eingangscharge 3–4 kg) etwa 10 cm
Luftdruck 1 bar
zwei externe Flüssigkeits-Mischdüsen, 800 Mikrometer Öffnung
Die Schleifmittel wurden in die Bodenvorrichtung geladen und Luft wurde durch die Fließbett-Diffusorplatte nach oben in die Partikel geleitet. Zu der gleichen Zeit wurde die flüssige Mischung aus Partikel-Bindemittel und flüchtigem Bindemittel zur externen Mischdüse gepumpt und dann von den Düsen durch die Diffusorplatte in die Partikel gesprüht, wobei die einzelnen Partikel beschichtet wurden. Agglomeratkörner im Grünzustand wurden während des Trocknens des Partikel-Bindemittels und der Bindemittelmischung ausgeformt.
Probe 29 war vor der Kalzinierung in einem Niederdruck-Extrusionsverfahren unter Verwendung eines Benchtop Granulators der LCI Corporation, Charlotte, North Carolina (ausgestattet mit einem perforierten Korb mit Löchern von 0,5 mm Durchmesser) voragglomeriert. Die Mischung aus Schleifpartikeln, Partikel-Bindemittel und flüchtigem Bindemittel wurde manuell in den perforierten Korb (das Extrudersieb) eingefüllt, durch das Sieb mittels rotierender Klingen gepresst und in einer Auffangwanne gesammelt. Die extrudierten Voragglomeratkörner wurden bei 90°C 24 Stunden im Ofen getrocknet und als Rohmaterial für den Drehofen-Kalzinierungsprozess verwendet.

Die Variablen wurde getestet und die Resultate des Tests sind unten in den Tabellen 4-1 und 4-1 zusammengefasst. Diese Tests bestätigen, dass die Ergebnisse, die in Beispiel 3 dargelegt werden, auch bei höherer Brenntemperatur (1200 gegenüber 1000°C) beobachtet werden. Diese Tests veranschaulichen auch, dass Niederdruck-Extrusion und Fließbett-Voragglomeration benutzt werden können, um agglomerierte Körnchen herzustellen, aber ein Agglomerationsschritt vor der Drehofen-Kalzinierung nicht nötig ist, um die Agglomerate der Erfindung herzustellen. Tabelle 4-1 Agglomerat-Charakteristika

Probe Nr.	Mischung Verfahren	Gew.-% Bindemittel auf Partikeln Gew-% Basis	% Ausbeute –12 Mesh Sieb	Durchschn größe μm	LPD g/cm³
24	Bindemittel 3	1,0	71,25	576	1,30
25	Bindemittel 3	4,0	95,01	575	1,30
26	Bindemittel 3	8,0	82,63	568	1,32
27	Bindemittel 2	7,2	95,51	595	1,35
28	Bindemittel 3	7,2	90,39	n/a	n/a
29	Duramax- Harz	- 7,2	76,17	600	1,27

Tabelle 4-2 Korngrößenverteilung der Agglomeratkörner

Sieb # ASTM-E	Sieb # ISO 565 μm	Gewicht-% auf Sieb
Probe Nr,		24	25	26	27	28	29
–40	–425	17,16	11,80	11,50	11,50	n/a	11,10
40	425	11,90	13,50	14,00	12,50	n/a	12,20
35	500	17,30	20,70	22,70	19,60	n/a	18,90
30	600	20,10	25,20	26,30	23,80	n/a	23,70
25	725	17,60	19,00	17,20	18,40	n/a	19,20
20	850	10,80	8,10	6,40	9,30	n/a	10,30
18	1000	3,90	1,70	1,60	3,20	n/a	3,60
16	1180	0,80	0,10	030	1,60	n/a	1,10

Beispiel 5
Zusätzliche Agglomeratkörner (Beispiele Nrn. 30–37) wurden wie in Beispiel 3 beschrieben hergestellt, außer dass das Sintern bei 1180°C erfolgte, unterschiedliche Typen von Schleifpartikeln wurden getesteten und 13,6 kg (30 lbs ) Schleifpartikel wurden gemischt mit 0,9 kg (1,91 lbs) Partikel-Bindemittel A (führt zu 8,94 Vol.-% Partikel-Bindemittelmaterial in den gesinterten Agglomeratkörnern). Bindemittel 3 aus Beispiel 3 wurde mit Wasser als flüchtigem Bindemittel für Agglomeration im Grünzustand verglichen. Die Beispiele 30–34 verwendeten 0,4 kg (0,9 lbs) Wasser als flüchtiges Bindemittel. Die Beispiele 35–37 verwendeten 0,3 kg (0,72 lbs) kg) Bindemittel 3. Die getesteten Variablen sind unten in Tabelle 5 zusammengefasst.
Der Agglomerationsprozess wurde unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt, mit einer Drehgeschwindigkeit des Vorrichtungsrohres von 8,5–9,5 U/min, einem Rohrneigungswinkel von 2,5 Grad und einer Zuführrate von 5 bis 8 kg/h. Die benutzte Vorrichtung war im Wesentlichen mit der in 1 dargestellten identisch.

Nach der Agglomeration wurden die agglomerierten Schleifkornproben ausgesiebt und auf lose Packungsdichte (LPD), Größenverteilung und Agglomeratfestigkeit untersucht. Die Resultate sind in Tabelle 5 abgebildet. Tabelle 5

Probe Nr.	Schleifpartikel	Temp. Bindemittel	Gew.-% auf Partikeln	Durchschnittsgröße μm	LPD g/cm³	Druck bei 50% gemahlener Fraktion MPa
30	60 Grit 57A Aluminiumoxid	Wasser	10	479	1.39	1.2 ± 0.1
31	60 Grit 55A Aluminiumoxid	Wasser	10	574	1.27	2.5 ± 0.1
32	80 Grit XG Aluminiumoxid	Wasser	3.0	344	1.18	0.4 ± 0.1
33	70 Grit Targa^® sol gel Aluminiumoxid	Wasser	3.0	852	1.54	17 ± 1.0
34	Gew.-% 70/30 60 Grit 38A/Norton 60 Grit SG Aluminiumoxid	Wasser	3.0	464	131	1.1 ± 0.1
35	60 Grit 38A Aluminiumoxid	Bindemittel 3	2.4	n/a	n/a	n/a
36	60 Grit Norton SG^® Aluminiumoxid	Bindemittel 3	2.4	n/a	n/a	n/a
37	60/25/15 Gew.-% 60 Grit 38A/120 Grit Norton SG/320 Grit 57A	Bindemittel 3	2.4	n/a	n/a	n/a

Diese Resultate veranschaulichen erneut die Brauchbarkeit von Wasser als flüchtigem Bindemittel für die Agglomeratkörner im Drehofenkalzinierungsprozess. Des Weiteren können Mischungen von Korntypen, Korngrößen oder beiden in dem Verfahren dieser Erfindung agglomeriert werden und diese Agglomerate können bei einer Temperatur von 1180°C im Drehrohr-Kalzinierofen beschichtet werden. Eine Wesentliche Erhöhung der Bruchfestigkeit wurde beobachtet, wenn ein längliches Schleifkorn mit einem hohen Aspektverhältnis (d. h. ≥ 4:1) zur Herstellung der Agglomeratkörner verwendet wurde (Probe 33).
Beispiel 6
Eine andere Serie von Agglomeratkörnern (Proben Nr. 38–45) wurden wie in Beispiel 3 beschrieben vorbereitet, mit der Ausnahme, dass verschiedene Sintertemperaturen verwendet wurden, und verschiedene Typen von Mischungen von Schleifpartikelkorngrößen und verschiedene Partikel-Bindemittel getestet wurden. In einigen Mischungen der Rohmaterialien wurde Walnussschale als organisches, Poren bildendes Füllmaterial verwendet (Walnussschale wurde bezogen von Composition Materials Co., Inc., Fairfield, Conneticut, in US-Siebgröße 40/60). Die getesteten Variablen sind unten in Tabelle 6 zusammengefasst. Alle Proben enthielten eine Mischung von 13,6 kg (30 lbs) Schleifpartikel und 2,5 Gew.-% Bindemittel 3, bezogen auf das Korngewicht, mit verschieden hohen Anteilen an Partikel-Bindemittel, wie in Tabelle 6 verdeutlicht.
Der Prozess der Aglglomeration wurde unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt, mit einer Drehgeschwindigkeit des Vorrichtungsrohres von 8,5–9,5 U/min, mit einem Rohrneigungswinkel von 2,5 Grad und einer Zuführrate von 5–8 Kg/Std. Die benutzte Vorrichtung ist im Wesentlichen mit der in dargestellten identisch.

Nach der Agglomeration wurden die Proben der Agglomeratkörner gesiebt und auf lose Packungsdichte (LPD), durchschnittliche Größe und Bruchfestigkeit (siehe Tabelle 6) getestet. Die Eigenschaften aller Agglomeratkörner waren für den Gebrauch zur Herstellung beschichteter Schleifmittel akzeptabel. Diese Daten scheinen darauf hinzuweisen, dass die Verwendung von organischen Porenbildnern anzuzeigen, das heißt, Walnussschalen, hatte keine signifikante Auswirkung auf die Eigenschaften der Agglomerate hatte. Tabelle 6

Probe Nr	Schleifpartikel.	Bindemittel	Vol.-% Gebranntes Partikel-Bindemittel^a	Vol.-% Gebrannter Porenbildner	LPD g/cm³	Druck bei 50% gemahlener Fraktion MPa
Probe Nr	Gew.-% Mischung Körnungsgröße/ Typ	Bindemittel	Vol.-% Gebranntes Partikel-Bindemittel^a	Vol.-% Gebrannter Porenbildner	LPD g/cm³	Druck bei 50% gemahlener Fraktion MPa
38	90/10 Gew.-% 60 grit 38A/70 grit Targa^® sol gel Aluminiumoxid	F	5,18	0	1,14	11,5 ± 0,5
39	''	C	7,88	2	1,00	11,5 ± 0,5
40	90/10 Gew.-% 80 Grit 38A/70 Grit Targa^® sol gel Aluminiumoxid	F	5,18	2	1,02	10,5 ± 0,5
41	''	C	7,88	0	0,92	n/a
42	50/50 Gew.-% 60 Grit 38A/60 Grit 32A	F	5,18	2	1,16	11,5 ± 0,5
43	''	C	7,88	0	1,06	n/a
44	50/50 Vol.-% 80 Grit 38A/60 Grit 32A	F	5,18	0	1,08	8,5 ± 0,5
45	''	C	7,88	2	1,07	11,5 ± 0,5

a. Volumen-% bezieht sich auf das gesamte Feststoffvolumen (Korn, Bindemittelmaterial und Porenbildner) und schließt die Porosität der Agglomerate nicht mit ein.
38A und 32A sind Schmelzaluminiumoxid-Schleifmaterialien

Beispiel 7
In diesem Beispiel wurde die Leistungsfähigkeit einer 17,8 cm (7 inch) Scheibe, hergestellt unter Verwendung von Schleifkornagglomeraten gemäß der Erfindung, mit kommerziellen Schleifscheiben, hergestellt unter Verwendung konventioneller Materialien und Schleifkörner, verglichen.
Die Schleifscheibe gemäß der Erfindung wurde hergestellt unter Verwendung von Schleifkornagglomeraten, die beimpfte Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifpartikel mit Korngröße 90 enthalten, bezogen von Saint-Gobain Ceramics and Plastics, Inc. Diese Partikel wurden wie in Verbindung mit der Vorbereitung der Probe 7 in Beispiel 1 beschrieben in Schleifagglomerate umgewandelt. Die Körner wurden klassiert und die Fraktionsstufe –28 +40 wurde für die Verwendung einbehalten.
Diese Schleifkornagglomerate wurden verwendet, um eine beschichtete Schleifscheibe herzustellen, durch Abscheidung auf einem konventionellen Faserscheibenträgermaterial unter Verwendung eines konventionellen Grundbinderschicht/Deckbinderschicht-Verfahrens. Das Kunstharz, das verwendet wurde, um die Grundbinder- und Deckbinderschicht zu bilden, war ein herkömmliches Phenolharz. Die Grundbinderschicht wurde mit einem Wert von 0,12 kg/m² (8,3 pounds/Ream) aufgetragen und die Schleifagglomerate wurden abgeschieden in einem UP-Verfahren mit einem Wert von 0,28 kg/m² (19 pounds/Ream). Die Deckbinderschicht wurde in einem Sprühverfahren auf einen Wert von 0,49 kg/m² (33 pounds/Ream) aufgetragen und war ein Standard-Phenolharz mit einer Viskosität von 800 Centipoise, modifiziert durch die Zugabe von Cab-O-Sil-Siliziumoxid, bezogen von Cabot Corporation, zu einer Viskosität von 2000 Centipoise. In allen Fällen bezog sich das „Ream” auf das Ries der Sandpapierhersteller und ist gleichbedeutend mit 30,7 m²(330 square feet).
Die Scheibe gemäß der Erfindung wurde verwendet, um ein flache Stange aus Stahl 1008 zu schleifen. Die Scheibe wurde für 30 Sekunden mit der Stange unter einem Kontaktdruck von 13 lbs/sq.in. in Kontakt gebracht und das Gewicht der Stange wurde nach jedem Kontakt ermittelt, um das Gewicht des Metalls zu bestimmen, das bei jedem Kontakt abgetragen wurde. Die Ergebnisse wurden in Form eines Graphen aufgezeichnet, der in aufgezeigt ist.
Zum Zwecke des Vergleichs wurden drei konkurrenzfähige handelsübliche Scheiben der selben Größe dem gleichen Test unterzogen und die Ergebnisse sind in der selben aufgezeichnet. Die getesteten Scheiben waren:
984 C, eine Fasergestützte Scheibe, Beschichtung 44, Schleifkorn aus beimpftem Sol-Gel-Aluminiumoxid mit Korngröße 80, vertrieben durch die Firma 3M.
987 C, welche ähnlich der 984 C ist, mit der Ausnahme, dass das Schleifkorn die Größe 80 ”321 Cubitron^®” hat und die Scheibe hat eine Zusatzdeckbinder-Behandlung erhalten. Die Scheibe wurde ebenfalls von der Firma 3M vertrieben.
983 C, welche die selbe ist wie 984 C, mit der Ausnahme, dass das Schleifkorn der Korngröße 80 aus MgO-modifiziertem Sol-Gel-Aluminiumoxid ist und das Korn in einem 100% UP–Verfahren aufgetragen ist. Sie ist ebenfalls bei der Firma 3M erhältlich.
Wie aus ersichtlich ist, schnitt die Scheibe gemäß der Erfindung wesentlich länger und besser als jede der drei vergleichbaren Scheiben der Firma 3M, während alle Scheiben das Schneiden mit der selben Rate begannen.
Beispiel 8
In diesem Beispiel wurde die Auswirkung der Verwendung einer modifizierten Deckbinderschicht studiert. Zwei sonst identische Schleifscheiben, hergestellt auf die selbe Weise wie die Scheibe entsprechend der Erfindung aus Beispiel 1, wurden mit verschiedenen Deckbinderschichten hergestellt. In der ersten Probe war die Scheibe genau dieselbe wie die Probe gemäß der Erfindung aus Beispiel 1 und die zweite war genau dieselbe, mit der Ausnahme, dass eine nicht modifizierte Deckbinderschicht verwendet wurde. Die Bewertung verwendete die selben Prozeduren wie die in Beispiel 1 beschriebenen und die erhaltenen Ergebnisse werden in 3 der Zeichnungen gezeigt.
Wie klar zu erkennen ist, während die Leistungsfähigkeit noch besser ist als bei Produkten nach dem Stand der Technik, ist sie nicht so gut als die des Produkts mit viskositätsmodifizierter Deckbinderschicht. Dies verleiht der Ansicht Glaubwürdigkeit, dass die niedrigere Viskosität den Nutzeffekt von Porosität in Schleifkornagglomeraten in gewissem Maße reduziert.
Beispiel 9
Dieses Beispiel vergleicht die Leistungsfähigkeit zweier Scheiben gemäß der Erfindung, wobei jede eine Standarddeckbinderschicht (d. h. nicht modifiziert, um die Viskosität wie in der in Beispiel 8 getesteten Scheibe zu erhöhen) besitzt. In diesem Fall lag der einzige Unterschied zwischen den beiden Scheiben im Bindemittel, das verwendet wurde, um die Schleifpartikel miteinander zu verbinden, um die Schleifkornagglomerate zu formen. In der Probe, gekennzeichnet als ”Vitrifizierte SCA Standartdeckbinderschicht”, war die Bindung glasartig und die Probe war die, die in Beispiel 8, wie oben aufgezeigt, getestet wurde. In der Probe, gekennzeichnet als „Organische SCA Standarddeckbinderschicht”, war die Bindung eine organische Bindung und die beimpften Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifpartikel in den Agglomeraten waren etwas gröber mit einer Korngröße von 80. Jedoch war die Porosität grundlegend dieselbe. Der Vergleichswerte, erhalten unter Anwendung der selben Testprozedur, die in den vorigen Beispielen angewandt wurde, ist, gezeichnet als Graph, dargestellt in der Zeichnungen.
Am Graph kann abgeschätzt werden, dass die glasartig gebundenen Agglomerate etwas besser arbeiten als die organisch gebundenen Agglomerate, auch wenn die gröberen Körner in der Organischen SCA Standarddeckbinderschicht-Scheibe erwarten ließen, dass sie zu einer höheren Metallabtragsrate führen würden. Der Unterschied wurde signifikanter in späteren Phasen der Standzeit der Scheibe.
Durch die oben gezeigten Werte ist es sehr klar, das aus der Verwendung von Schleifagglomeraten eine signifikante Verbesserung gegenüber Scheiben nach dem Stand der Technik resultiert, insbesondere wenn die Bindung, die die Agglomerate zusammen hält, eine glasartige Bindung ist, und der Deckschicht eine höhere Viskosität gegeben ist, als sie normalerweise verwendet wird, um Verlust an Porosität zu verhindern, wenn die Agglomerate für die Herstellung eines beschichteten Schleifmittels verwendet werden.

Claims

Beschichteter Schleifartikel umfassend ein Trägermaterial und abrasive Agglomeratkörner, die mit einem Bindemittelmaterial an das Trägermaterial haftend angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten abrasiven Agglomeratkörner gesintert sind und jedes davon eine Vielzahl Schleifpartikel umfassen, die in einer dreidimensionalen Struktur haftend miteinander verbunden sind, in der jedes Schleifpartikel mit zumindest einem benachbarten Schleifpartikel über ein glasartiges Partikel-Bindemittelmaterial verbunden ist, wobei das glasartige Partikel-Bindemittelmaterial als eine diskontinuierliche Phase vorliegt, wobei mindestens 70% des glasartigen Partikel-Bindemittelmaterials in der Form von Bindungsbrücken vorliegt, die die benachbarten Schleifpartikel verbinden, wobei das glasartige Partikel-Bindemittelmaterial zu 2 bis 25 Volumen-% basierend auf dem Gesamtfeststoffvolumen innerhalb von jedem abrasiven Agglomeratkorn vorliegt, und wobei durch Division des gesamten Volumens der Feststoffe im Schleifkornagglomerat einschließlich des glasartigen Partikel-Bindemittelmaterials durch das sichtbare Volumen des Agglomeratkorns ein um mindestens 2% kleinerer Wert als für das Volumen der Schleifpartikel und dem glasartigen Partikel-Bindemittel im Einzelzustand erhalten wird.
Beschichteter Schleifartikel gemäß Anspruch 1, wobei das glasartige Partikel-Bindematerial zu 3 bis 15 Volumenprozent basierend auf dem Gesamtfeststoffvolumen innerhalb von jedem abrasiven Agglomeratkorn vorliegt.
Beschichteter Schleifartikel gemäß Anspruch 1, in dem das Bindemittel, das die Körner an den Träger haftet, ein organisches Harz ist.
Beschichteter Schleifartikel gemäß Anspruch 3, in dem das Bindemittel ein organisches Harz mit einer Viskosität von zumindest 1500 Centipoise ist.
Beschichteter Schleifartikel gemäß Anspruch 4, in dem die Viskosität des Bindemittels durch Zugabe eines Füllstoffmaterials angepasst ist.
Beschichteter Schleifartikel gemäß Anspruch 1, in dem die Schleifpartikel bei der Herstellung der Agglomeratkörner in Mischung zusammen mit zumindest einem nicht-abrasiven Material verwendet werden, das ausgesucht ist aus der Gruppe bestehend aus Schleifhilfsmitteln, Füllstoffen und Porenbildern.
Beschichteter Schleifartikel gemäß Anspruch 1, in dem die Schleifpartikel ausgesucht sind aus der Gruppe bestehend aus Schleifpartikeln mit unterschiedlichen Schleifqualitäten, Schleifpartikeln mit unterschiedlichen Abmessungen sowie deren Mischungen.
Beschichteter Schleifartikel gemäß Anspruch 1, in dem die Agglomeratkörner durch ein UP-Verfahren auf dem Träger abgeschieden sind.
Beschichteter Schleifartikel gemäß Anspruch 1 bis 4, in dem die Agglomeratkörner in einer Matrix aus dem Bindemittel dispergiert sind.
Beschichteter Schleifartikel gemäß Anspruch 4, in dem die Oberfläche des beschichteten Schleifmittels eine strukturierte Oberfläche aufweist, die eine Vielzahl diskreter Formen umfasst.
Beschichteter Schleifartikel gemäß Anspruch 1, in dem die Agglomeratkörner als geformte Strukturen vorliegen, die auf dem Träger in regelmäßiger Anordnung abgeschieden sind.
Ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifartikels gemäß Anspruch 1 umfassend ein Trägermaterial und eine Vielzahl von mit einem Bindemittel daran gebundenen Agglomeratkörner, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst: a) Zuführen von Schleifpartikeln und einem glasartigen Partikel-Bindemittel in einen Drehkalzinierungsofen mit einer kontrollierten Zuführungsrate; b) Rotieren des Ofens bei einer kontrollierten Geschwindigkeit; c) Erhitzen der Mischungen mit einer durch die Zuführungsrate und der Geschwindigkeit des Ofens bestimmten Heizrate auf eine Temperatur von etwa 145 bis 1300°C; d) Taumeln der Schleifpartikel und des glasartigen Partikel-Bindemittels in dem Ofen bis das glasartige Partikel-Bindemittel an die Schleifpartikel anhaftet und eine Vielzahl von Schleifpartikeln zusammenhaften, um eine Vielzahl von gesinterten Agglomeratkörnern zu bilden; und e) Entnahme der gesinterten Agglomeratkörner aus dem Brennofen, wobei die gesinterten Agglomeratkörner eine dreidimensionale Form aufweisen, in der jedes Schleifpartikel durch das glasartige Partikel-Bindemittelmaterial mit mindestens einem benachbarten Schleifpartikel verbunden ist, wobei das glasartige Partikel-Bindemittelmaterial in den abrasiven Agglomeratkörnern als eine diskontinuierliche Phase vorliegt, wobei mindestens 70% des glasartigen Partikel-Bindemittelmaterials in der Form von Bindungsbrücken innerhalb des Agglomeratkorns vorliegt, wobei das glasartige Partikel-Bindemittelmaterial zu 2 bis 25 Volumen-% basierend auf dem Gesamtfeststoffvolumen innerhalb von jedem abrasiven Agglomeratkorn vorliegt, und wobei durch Division des gesamten Volumens der Feststoffe im Schleifkornagglomerat einschließlich des glasartigen Partikel-Bindemittelmaterials durch das sichtbare Volumen des Agglomeratkorns ein um mindestens 2% kleinerer Wert als für das Volumen der Schleifpartikel und dem glasartigen Partikel-Bindemittel im Einzelzustand erhalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das glasartige Partikel-Bindematerial zu 3 bis 15 Volumenprozent basierend auf dem Gesamtfeststoffvolumen innerhalb von jedem abrasiven Agglomeratkorn vorliegt.
Verfahren gemäß Anspruch 12, des weiteren umfassend das Anhaften der gesinterten Agglomeratkörner mit Hilfe eines Bindemittels an ein Trägermaterial, wobei das Bindemittel, das die gesinterten Agglomeratkörner an den Träger bindet, ein organisches Harz ist.
Verfahren gemäß Anspruch 14, in dem das Bindemittel ein organisches Harz mit einer Viskosität von zumindest 1500 Centipoise ist.
Verfahren gemäß Anspruch 15, in dem die Viskosität des Bindemittels durch Zugabe eines Füllstoffmaterials angepasst ist.
Verfahren gemäß Anspruch 12, in dem die Schleifpartikel bei der Herstellung der Agglomeratkörner in Mischung zusammen mit zumindest einem nicht-abrasiven Material ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Schleifhilfsmitteln, Füllstoffen und Porenbildern verwendet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 12, in dem die Schleifpartikel ausgesucht sind aus der Gruppe bestehend aus Schleifpartikeln mit unterschiedlichen Schleifqualitäten, Schleifpartikeln mit unterschiedlichen Abmessungen sowie deren Mischungen.
Verfahren gemäß Anspruch 12, in dem die Agglomeratkörner durch ein UP-Verfahren auf dem Träger abgeschieden sind.
Verfahren gemäß Anspruch 14, in dem die Agglomeratkörner in einer Matrix bestehend aus dem Bindemittel dispergiert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 14, in dem die Oberfläche des beschichteten Schleifmittels eine strukturierte Oberfläche aufweist, die eine Vielzahl diskreter Formen umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 14, in dem die Agglomeratkörner als geformte Strukturen vorliegen, die auf dem Träger in regelmäßiger Anordnung abgeschieden sind.