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Verwendung eines funktionellen Organoalkenylpolysiloxans als Überzugsmittel
für Schleifmittel Schleifkörper unter Verwendung von Kautschuken und Harzen, wie
z. B. Phenolharzen, als Bindemittel sind bekannt. Bei ihrer Herstellung wird zunächst
aus dem Schleifmittel und dem Kautschuk bzw. Harz, gegebenenfalls unter Zugabe weiterer
Zusatzstoffe, eine Mischung hergestellt, die sodann nach Zugabe von Vulkanisations-
bzw. Härtungsmitteln verformt und vulkanisiert bzw. gehärtet wird. Um eine bessere
Einbettung des Schleifmittels im Schleifkörper zu schaffen, hat man vorgeschlagen,
zunächst den flüssigen Anteil der Bindemasse mit dem Schleifmittel innig zu vermischen
und dann das übrige feste Gut sowie die Vulkanisations- bzw. Härtungsmittel zuzugeben
(vgl. deutsche Patentschrift 726735). Weiterhin hat man das Schleifmittel zur Erzielung
einer besseren Verbindung mit dem Bindemittel vorher mit einem Material überzogen,
das mit dem Bindemittel in Reaktion treten kann, wie z. B. mit Furfurol bei Verwendung
von Phenolharzen oder Lösungen mehrfunktioneller Isocyanate bei Verwendung von Polyurethanen
als Bindemitteln (vgl. deutsche Patentschrift 1 oil 732).
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Erfindungsgemäß wird nun die Verwendung eines funktionellen Organoalkenylpolysiloxans
als Überzugsmittel für Schleifmittel in Mengen von mindestens 10-8 g Polysiloxan
je Quadratzentimeter der Schleifmitteloberfläche in hitzehärtbaren Formmassen beansprucht,
die ungesättigte polymere organische Verbindungen in einer Menge von mindestens
5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Nicht-Schleifmittel-Festkörper, als Bindemittel
enthalten.
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Im Gegensatz zu den obengenannten tÇberzugsmitteln handelt es sich
bei dem erfindungsgemäß verwendeten Polysiloxan um eine polymere Substanz, die auf
dem Schleifmittelkorn einen Film bildet. Bei der Herstellung der Schleifkörper werden
die Schleifmittel zunächst mit einem Überzug von Siliconen versehen, worauf man
die überzogenen Schleifmittelkörner mit ungesättigten polymeren organischen Bindemitteln,
vorzugsweise Phenolharz-Kautschuk-Gemischen, aber auch mit Kautschuk allein oder
Butadienpolymerisaten oder -mischpolymerisaten (es ist praktisch jedes Polymerisat
mit ungesättigten Gruppen brauchbar), sowie Vulkanisations- bzw. Härtungsmitteln
und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen vermischt und die Mischung vulkanisiert
bzw. härtet.
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Auf diese Weise werden Schleifkörper erhalten, die eine bedeutend
höhere Feuchtigkeitsbeständigkeit, insbsondere beim Naßschleifen, aufweisen. Die
erfindungsgemäß unter Verwendung der Polysiloxane hergestellten Schleifkörper sind
von Scheibe zu Scheibe und Serie zu Serie gleichmäßiger und sind dauer-
hafter und
länger verwendbarer als die bisher bekannten Schleifscheiben. Die neuen Schleifscheiben
besitzen eine gleichmäßige Wirkung und sind - insbesondere in feuchtem Zustand -
bruchfester, so daß sie bei gleicher oder besserer Sicherheit mit höherer Geschwindigkeit
unter höherer Schleifleistung - insbesondere in nassem Zustand - betrieben werden
können.
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Die Verwendung von Siliconen, unter anderem von Alkenylpolysiloxanen,
zur Herstellung von Schleifkörpern ist zwar aus der Patentschrift 14 532 des Amtes
für Erfindungs- und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands
bekannt, doch werden die Silicone hier als Bindemittel und nicht wie erfindungsgemäß
als Überzugsmittel für die Schleifmittelkörner verwendet.
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Das erfindungsgemäß zur Herstellung der Polysiloxanüberzüge verwendete
Silan ist eine Verbindung der folgenden Strukturformel:
worin R ein Alkenylrest, z. B. ein Vinyl- oder Allylrest ist, der mit den ungesättigten
Polymerisaten zu reagieren vermag, und worin C eine hydrolysierbare Gruppe, wie
Methoxy-, Äthoxy-, Propoxy-, Butoxy-, Methoxyäthoxygruppe, oder ein Fluor-, Brom-,
Jod-oder Wasserstoffatom ist und worin A und B die
gleichen oder
verschiedenen Reste sein können und entweder die oben angegebenen oder mit ungesättigten
Polymrisaten nicht reagierende oder nicht hydrolysierbare Gruppen sein können. Die
Hydrolyse eines Silans führt in bekannter Weise über die Silnaole zu hochmolekularen
cyclischen, langkettigen oder vernetzten Polysiloxanen der allgemeinen Formel
wobei n eine ganze Zahl bedeutet und zu beachten ist, daß in cyclischen oder vernetzten
Produkten das Verhältnis von B : Si und A: Si kleiner ist, als die obige allgemeine
Formel angibt.
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Die Vinylgruppe, CH.> 011-, verbindet sich mit den Doppelbindungen
des Kautschuks bzw. anderen ungesättigten Polymerisats, und die OH-Gruppe stellt
in irgendeiner nicht näher bekannten Weise die Bindung zu dem Schleifmittel her.
Die Doppelbindung der ungesättigten Polymerisate reagieren also sowohl mit der Doppelbindung
der Vinylgruppe des Polysiloxans als auch mit dem Schwefel bzw. anderen Härtungsmitteln.
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Ungesättigte Polymerisate, die in den Bindemitteln verwendet werden
können, sind Naturkautschuk, Polymerisate von Isopreni, Butadien, Butadien und Acrylsäurenitril,
Butadien und Styrol, Chloropren oder Polyesterharze. Diese können der einzige Bestandteil
des Bindemittels in der Schleifscheibe sein oder mit verschiedenen Harzen, wie Phenolharz,
Schellack, Anilin-Formaldehydharz, Vinylbutyraldehydharz, Epoxyharz oder Cumaronindenharz
- entweder allein oder kombiniert -- vermischt werden. Schwefel und andere Vulkanisationsmittel
können zugesetzt werden und werden dadurch, daß sie an den Bindungsreaktionen teilnehmen,
zu einem Teil des Bindemittels; ebenso können Weichmacher und Dämpfungsmittel zu
einem Teil des Bindemittels werden, soweit sie nach dem Härtungsvorgang in der Schleifscheibe
verbleiben. Füllstoffe und andere Zusätze, deren Art und Menge bekannt ist, können
zugesetzt werden, sind aber nicht als Teil des Bindemittels anzusehen, das aus dem
ungesättigten organischen Polymerisat oder aus ungesättigten Polymerisat und Harz
besteht.
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Das Bindemittel kann mit unterschiedlichen Mengenanteilen an ungesättigtem
Polymerisat und Harz hergestellt werden. Überraschenderweise brauchen nur 3 bis
6 Gewichtsprozent ungesättigtes Polymerisat zusammen mit 97 bis 94 Gewichtsprozent
Harz als Bindemittel für Schleifscheiben verwendet zu werden, um den Produkten wertvolle
Schleifeigenschaften im Gegensatz zu entsprechenden bekannten Schleifscheiben zu
verleihen, die nur Harz als Bindemittel enthalten. Die Haftfestigkeit des Bindemittels
gegenüber dem Schleifmittel, insbesondere in feuchtem Zustand, wird durch die Anwendung
der hier genannten Silicone verbessert, auch wenn nur die oben angegebenen kleinen
Mengen an ungesättigtem Polymerisat zugesetzt werden. Ein Bindemittel, das nur aus
Harz besteht, wird nicht in dieser Weise verbessert.
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Die Härtungstemperaturen und -zeiten schwanken stark mit der Zusammensetzung
der Scheibe, z.B. hinsichtlich Art und Menge an ungesättigtem Poly-
merisat und Harz
und gegebenenfalls Vulkanisationsmittel und Härtungskatalysator, der Größe und Form
der Produkte oder der Art der Härtung in den Öfen.
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Alle diese Maßnahmen sind bekannt. Die höchsten Härtungstemperaturen
können im Bereich von etwa 120 bis 200° C liegen.
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Der genaue Mechanismus, durch den bei Verwendung des angegebenen
Silicons die verbesserten Ergebnisse erzielt werden, ist nicht völlig bekannt. Es
wird jedoch angenommen, daß das Silicon sich an die Schleifmitteloberfläche bindet
oder von dieser adsorbiert wird, und diese Erscheinung tritt auch dann in gewissem
Maße auf, wenn das Silicon mit flüssigen Bestandteilen vermischt wird und das Gemisch
auf das Schleifmittel einwirken gelassen wird, anstatt das Schleifmittel mit dem
Silicon allein zu überziehen, wie es bei den meisten der folgenden Beispiele der
Fall ist. Die Alkenylreste in dem Silicon treten wahrscheinlich mit dem ungesättigten
Polymerisat in dem Bindemittel in Reaktion.
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Die in den Beispielen beschriebenen Schleifscheiben werden mit Nr.
46 und Nr. 60 großen Schleifkörpern hergestellt. Dies bedeutet, daß die Korngröße
ungefähr der Größe von Siebmaschen entspricht, die 46 bzw. 60 Maschen je 2,54 cm
haben. Schleifscheiben mit Korngrößen von etwa Nr. 220 und darüber können aber erfindungsgemäß
ebenfalls hergestellt werden.
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Derartige Körner haben kleine Oberflächen von weniger als 1 m2 je
Gramm und unterscheiden sich erheblich von den feinen Teilchen, die Pulver oder
Staube sind und oftmals eine Oberfläche von mehreren hundert Quadratmetern je Gramm
haben. Die verbesserten Schleifscheiben sind sicherer in der Anwendung, haltbarer
und eignen sich besser zum Naßschleifen. Bei dem Schleifvorgang werden Zug- und
Spannungskräfte direkt auf die Schleifkörner ausgeübt, durch die dieselben von dem
Bindemittel fortgerissen werden; die erfindungsgemäß hergestellten Scheiben wiederstehen
diesen Kräften besser und unter geringerer Abnutzung der Scheibe und zeigen zugleich
eine erwünschte Schleifwirkung.
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Die mit organischen Substanzen gebundenen Schleifkörper können zwischen
etwa 99 und nur 5 Gewichtsprozent Schleifmittel oder noch weniger enthalten, je
nach dem Zweck für den der Schleifkörper bestimmt ist, der Korngröße des Schleifmittels
usw. Die meisten Schleifmittel haben Korngrößen von etwa Nr. 4 grit bis etwa Nr.
220 grit. Die Angabe »grit-Korngröße« bezieht sich auf die Maschenweite eines USA.-Standardsiebes;
die grit-Größen 4 und 220 bedeuten 6,6 bzw. 0,07 mm, die grit-Größen46 und 60 (siehe
weiter unten) 0,46 bzw. 0,41 mm).
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Mindestens 50 Gewichtsprozent des Schleifmittels in den meisten mit
Harz gebundenen Schleifscheiben bestehen aus Aluminiumoxyd oder Siliciumcarbid,
und das Gewicht des Schleifmittels beträgt darin mindestens 50°lo des Gesamtgewichts.
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Die Härte eines Schleifmittels kann auf der Knoppschen Härteskala
angegeben werden, oftmals abgekürzt zu »Kiou «, womit die Eindringhärte gemeint
ist, die mit einem bestimmten diamantgeformten Diamantritzer unter einer Belastung
von 100 g erhalten wird. Die Härtezahl verläuft umgekehrt zur Eindringtiefe. Einige
typische Kt0O-Werte für einige Schleifmittel sind B4C 2800, SiC 2800, Al203 2000,
Granat 1350 oder ZrO2 1200. Die Definition von Schleifmitteln ist unterschiedlich,
doch kann man sagen, daß die KnoopHärte mindestens 1000 betragen muß. In
den
Beispielen werden geschmolzenes Aluminiumoxyd und kristallines Siliciumcarbid verwendet,
doch können auch andere Schleifmittel, z. B. andere Oxyde oder andere Carbide, verwendet
werden.
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Um die Oberfläche von Schleifkörpern verschiedener Größe zu berechnen,
wird der Durchmesser einer Kugel, die gerade der Sieböffnung eines Standardsiebes
der gleichen Größenbezeichnung, wie sie das
Schleifkorn aufweist, entspricht, als
die mittlere Längenachse einer orthorhombischen Bipyramide mit dem Achsenverhältnis
1 : 2 :4 angenommen, die als Annäherung an die geometrische Form von durchschnittlichen
Schleifkörnern gesetzt wird und deren Oberfläche und Rauminhalt deshalb als Oberfläche
und Rauminhalt der Schleifkörner dieser Größe angenommen werden.
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Der Durchmesser der Sieböffnung in 2,54 cm wird in der folgenden Formel
mit h bezeichnet: Gramm Silicon je 0,453 kg Schleifmittel Gramm Silicon je Quadratzentimeter
Schleifmitteloberfläche = k/h wobei k ein Proportionalitätsfaktor ist, der umgekehrt
von der Dichte des Schleifkorns abhängig ist, und h der Durchmesser einer Kugel
in 2,54 cm von der Größe der Sieböffnung ist, die der Schleifmittelgrößenangabe
entspricht. Die Oberfläche von 0,453 kg Schleifmittel ist demnach klh. Der Wert
für k ist bei Aluminiumoxyd . . 621 bei Siliciumcarbid .. . 767 Beispiel 1 a) Behandlung
des Schleifmittels 11,35 kg Siliciumcarbidschleifkömer von 60 grit wurden in eine
vertikale Spindelmischvorrichtung gege ben. Dann wurden 38,5 g einer Siliconlösung
aus Vinylpolysiloxan und Toluol zu dem Schleifmittel gegeben. Die Vorrichtung wurde
laufen gelassen, bis alles Schleifmittel gleichmäßig mit Silicon überzogen war.
Noch zwei weitere Ansätze von je 11,35 kg wurden in der gleichen Weise behandelt,
so daß insgesamt 34 kg Schleifmittel behandelt worden waren.
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Das behandelte Schleifmittel wurde dann ungefähr 1 Stunde an der Luft
getrocknet, dann 2 Stunden auf 1250 C erwärmt und anschließend 1 Stunde auf 2750
C erwärmt. Das behandelte Schleifmittel war nach dm Abkühlen fertig zur Verwendung
in Schleifscheiben. Die Silikonharzmenge betrug 1,0.10-5g/cm2 Schleifmitteloberfläche.
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Erfindungsgemäße Verwendung b) Herstellung der Schleifscheibe Ein
Gemisch, das das mit Silicon behandelte Schleifmittel enthielt, wurde wie folgt
hergestellt: Gewichtsprozent Mit Silicon behandeltes SiC, 60 grit 77,0 Naturkautschuk,
in der Wärme verflüssigt . . ... . 5,3 Gepulverter Schwefel . .. . 2,7 Gepulvertes
Zweistufen-Penholharz 10,7 Gepulverter Ton . . . 4,3 Das mit Silicon behandelte
Schleifmittel wurde in eine Mischvorrichtung gegeben, und flüssiger Kautschuk und
Schwefel wurden in den angegebenen Mengenanteilen zugesetzt. Nachdem diese Bestandteile
innerhalb von 10 Minuten gründlich gemischt worden waren, wurden das Phenolharz
und der Ton zugesetzt, und es wurde nochmals 5 Minuten gemischt.
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1,955 kg dieses Gemisches wurden abgenommen und in eine Form für
eine Scheibe von 20,8 cm Durchmesser und 2,7 cm Stärke mit einem Loch von 2,54 cm
gegeben. Dann wurde die Scheibe zu ihrer Stärke von 2,7 cm kalt gepreßt, wonach
sie eine Dichte von 2,16 hatte und das Gesamtporenvolumen zu etwa 12 ovo der Masse
der Scheibe berechnet wurde.
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Die Scheibe wurde dann aus der Form genommen, in einen Heißlufttrockner
gegeben, der rasch auf 100 + 50 C erwärmt wurde, dort etwa 10 Stunden belassen,
dann um etwa 1,60 C je Stunde bis auf 1600 C erwärmt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur
wurde die Scheibe in üblicher Weise auf eine endgültige Größe von 20,3 2,54 2,54
cm gebracht.
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Vergleichsscheiben wurden mit unbehandeltem Schleifmittel in sonst
gleicher Weise hergestellt.
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Beispiel 2 a) In diesem Beispiel wurde 46-grit-Aluminiumoxyd als
Schleifmittel verwendet, und es wurden vier verschiedene Mengen des gleichen Silicon
wie im Beispiel 1 entsprechend den Beispielen 2 A, 2 B, 2 C und 2 D angewendet.
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Behandlung des Schleifmittels
| Gewicht der Silicon- Gewicht des Silicons |
| Beispiel lösung in kg je 30 kg in g/cm² der |
| Aluminiumoxyd Schleifmitteloberfläche |
| von Nr. 46 grit |
| 2 A 0,0039 6,5 10-7 |
| 2B 0,0269 4,5 10-6 |
| 2C 0,0518 8,7.10-0 |
| 2 D 0,0768 1,3 10-5 |
Jede der obigen Körnerproben wurde gemischt, getrocknet und dann wie im Beispiel
1 in der Wärme behandelt. b) Scheiben mit einer Endgröße von 20,3 2,54 2,54cm wurden
mit den oben angeführten behandelten Schleifmitteln hergestellt. Die folgende Mischung
wurde verwendet: Gewichtsprozent Mit Silicon behandeltes Aluminiumoxyd ....... ...
. . . 84,0 Naturkautschuk, in der Wärme verflüssigt ............... ..... 3,2 Gepulverter
Schwefel . . 1,6 Gepulvertes Zweistufen-Phenolharz 6,3 Pyritpulver .. 4,9
Die
Scheiben von 20,3 2,54 2,54 cm wurden zu einer Dichte von 2,44 gepreßt, woraus das
Gesamtporenvolumen zu etwa 24% berechnet wurde.
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Vergleichsscheiben mit unbehandeltem Schleifmittel wurden in sonst
gleicher Weise hergestellt.
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Beispiel 3 In diesem Beispiel wurde Siliciumcarbid von Nr. 46 grit
als Schleifmittel verwendet. Da das Gewicht der Siliconlösung je Kilogramm Schleifkörner
das gleiche wie im Beispiel 2 war, war das tatsächliche Gewicht an Silicon je Quadratzentimeter
Schleifmitteloberfläche etwas geringer, wie die folgende Tabelle zeigt, doch ist
die Menge, um die diese Werte kleiner sind, unwesentlich. a) Behandlung des Schleifmittels
| Gewicht der Silicon- Gewicht des Silicons |
| lösung in kg je 40 kg |
| Beispiel Siliciumcarbid in g/cm² der |
| von Nr. 46 grit |
| 3A 0,0039 0 5,3 |
| 3 B 0,0269 3,6 10-6 |
| 3C 0,0518 7,0.10-6 |
| 3 D 0,0768 I,1 10-5 |
Innerhalb der Versuchsfehlergrenzen können diese Siliconmengen je Quadratzentimeter
Schleifmitteloberfläche als die gleichen wie von Aluminiumoxyd von 46 grit angesehen
werden. b) Die Verarbeitung erfolgte in gleicher Weise wie im Beispiel 2; es wurde
die unten angegebene Zusammensetzung verwendet; und die Dichte der geformten Scheibe
betrug 2,05 glcm2, woraus das Gesamtporenvolumen zu etwa 240h berechnet wurde.
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Gewichtsprozent Mit Silicon behandeltes SiC . 81,0 Naturkautschuk,
in der Wärme verflüssigt . 3,8 Gepulverter Schwefel . 1,9 Gepulvertes Zweistufen-Phenolharz
7,5 Pyritpulver . 5,8 Beispiel 4 Herstellung einer Behandlungslösung aus Vinylsilan
4,49 kg Wasser wurden in einen Porzellanbehälter gegeben. Hierzu wurde 0,91 g Natriumhydroxyd
gegeben, und es wurde bis zur vollständigen Auflösung gerührt. Dann wurden 45 g
eines bestimmten Vinylsilans zugesetzt und gründlich damit vermischt. Nach 15 Minuten
war diese Lösung fertig zur Anwendung auf das Schleifmittel. a) Behandlung des Schleifmittels
65.7 kg Aluminiumoxydschleifkörner von 60 grit wurden in eine vertikale Spindelmischvorrichtung
gegeben. Dann wurden 11 cm3 der obigen Vinylsilanlösung zu dem Schleifmittel gegeben.
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Die Mischvorrichtung wurde laufen gelassen, bis das Schleifmittel
gleichmäßig mit der Vinylsilanlösung überzogen war. Das behandelte Schleifmittel
wurde
dann 12 Stunden auf 1250 C erwärmt und war nach dem Abkühlen fertig zur Verwendung.
Die Menge Siliconharz je Quadratzentimeter Schleifmitteloberfläche betrug 1,4 10-6
g. b) Herstellung der Schleifscheibe Die im folgenden angegebenen Gemische mit dem
mit Vinylsilan bzw. Vinylpolysiloxan behandelten Schleifmittel wurden hergestellt:
| Gemisch Nr. |
| 11213 |
| Mit Silicon behandeltes Alu- |
| miniumoxyd von 60 grit, |
| Gewichtsprozent. 81,4 80,5 79,7 |
| Naturkautschuk, in der |
| Wärme verflüssigt, Ge- 47 |
| wichtsprozent . 4,3 1 4,5 i 4,7 |
| Gepulverter Schwefel, Ge- |
| wichtsprozent . . 2,2 2,3 2,4 |
| Gepulvertes Zweistufen-Phe- |
| nolharz, Gewichtsprozent 8,6 9,0 9,4 |
| Gepulverter Ton, Gewichts- |
| prozent . 3,5 1 3,7 3,8 |
| Gepreßt zu einer Dichte von 2,52 2,55 2,58 |
| Berechnetes Porenvolumen, |
| % . . 14 , 12 10 |
Diese Gemische wurden in gleicher Weise wie im Beispiel 1 hergestellt.
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Aus jedem dieser Gemische wurden sechs Scheiben von 30,5 2,54. 10,2
cm und eine von 50,1 10,2 30,5 cm hergestellt. Die Scheiben wurden in einen Heißlufttrockner
gebracht und wie im Beispiel 1 beschrieben gehärtet.
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Versuchsergebnisse Ergebnisse von Beispiel 1 Die Geschwindigkeitsfestigkeit
wurde nach längerem Eintauchen in Wasser von 800 C mit den im Beispiel 1 beschriebenen
Scheiben von 20,3 2,54.
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2,54 cm aus behandeltem und unbehandeltem Schleifmittel ermittelt.
| Geschwindigkeitsfestigkeit |
| Meter je Minute |
| 15 Tage |
| trocken in Wasser Differenz |
| von 800 C (Verlust) |
| Mit Silicon behandel- |
| tes Schleifmittel . 7860 6100 1760 |
| Unbehandeltes Schleif- |
| mittel. 8610 4340 1 4270 |
Die trockenen Scheiben wurden in trockenem Zustand geprüft. Die in Wasser getränkten
Scheiben wurden in nassem Zustand unmittelbar nach dem Herausnehmen aus dem Wasser
geprüft. Die Zahlen geben die Umfangsgeschwindigkeit der Scheiben beim Zerbrechen
in Meter je Minute an. Bei jedem Versuch brach nur eine Scheibe.
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Ergebnisse der Beispiel 2 und 3 Geschwindigkeitsfestigkeit Die Scheiben
wurden zum Zerbrechen gebracht, nachdem sie 6 Tage lang in Wasser von Raumtemperatur
getränkt worden waren (etwa 220 C).
| Gramm Mittlere |
| Silicon Reißfestigkeit Verbesserung |
| Kenn- je Quadrat- Meter |
| Zentimeter je Minute, |
| zeichnung Schleifmittel- nach 6 Tagen Meter |
| oberfläche, in Wasser je |
| ungefähr von 220 C Minute olo |
| 2 nur. 46 0 2760 - - |
| Al203 |
| 2A 6 - 10-7 3910 1150 42 |
| 2B 4.10-6 4810 2050 75 |
| 2C 8.10-6 5110 2350 86 |
| 2D 1 10-5 4600 1840 67 |
| 3 Nr. 46 0 4050 - - |
| SiC |
| 3A 6 - 10-7 5310 1260 31 |
(Fortsetzung)
| Gramm Mittlere |
| Silicon Reißfestigkeit Verbesserung |
| Kenn- je Quadrat- Meter rbesserung |
| zeichnung zentimeter je Minute |
| Schleifmittel- nach 6 Tagen Meter |
| oberfläche, in Wasser je |
| ungefähr von 220 C Minute % |
| 3B 4.10-6 5720 1670 41 |
| 3C 8.10-6 5940 1890 47 |
| 3D 1 10-5 5690 1 1640 41 |
Drei Scheiben von jeder Serie wurden in jedem Zustand untersucht.
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Ergebnisse von Beispiel 4 Geschwindigkeitsfestigkeit Scheibengröße:
30,5 2,54 10,2 cm. Drei Scheiben jeder Serie wurden bei der Prüfung in trockenem
Zustand und ferner nach 10 Tagen Eintauchen in Wasser von Raumtemperatur (etwa 220
C) zum Zereißen gebracht. Es folgen die Ergebnisse:
| Trocken O/o des Wertes Nach 10 Tagen O/o des Wertes |
| Gemisch Meter der behandelten Probe in Wasser von 220 C der
behandelten Probe |
| je Minute in trockenem Zustand Meter je Minute in trockenem
Zustand |
| Nr. 1 unbehandelt . 7150 101 3530 50 |
| behandelt . 7100 100 6910 97 |
| + 3380 |
| Nr. 2 unbehandelt . 7100 96 3900 52 |
| behandelt . 7440 100 6950 93 |
| + 3050 |
| Nr. 3 unbehandelt . 7530 99 3990 52 |
| behandelt . . 7610 100 6910 91 |
| + 2920 |
Es ist also ersichtlich, daß die nach 10 Tagen Liegen in Wasser von Raumtemperatur
untersuchten Scheiben mehr als 90°/o des Geschwindigkeitsbruchwertes der gleichen
Proben in trockenem Zustand hatten. Es ist ferner ersichtlich, daß ein großer Unterschied
zwischen den Angaben unter »% des Wertes der behandelten Probe in trockenem Zustand«
für die in nassem Zustand untersuchten behandelten und unbehandelten Scheiben besteht.
Diese Proæntdifferenz, die hier als »relative Geschwindigkeitsdifferenz gegenüber
der Vergleichsprobe« bezeichnet werden soll, beträgt in den obigen drei Fällen 47,
41 bzw. 39%.
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Eine durch die erfindungsgemäße Verwendung der Polysiloxane als Obergangsmittel
erzielte Erhöhung der Geschwindigkeitsfestigkeit von 3 /s' oder mehr ist als fortschrittlich
anzusehen, so daß diese gewünschte Verbesserung in den obigen drei Fällen der »relativen
Geschwindigkeitsdifferenz gegenüber der Vergleichsprobe« eintritt.
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Es ist bekannt, daß bei der Drehung einer Schleifscheibe eine Zugkraft
entsteht, die dem Quadrat der Geschwindigkeit proportional ist. Um also die Schleifscheibengeschwindigkeit
beim Zerreißen in die Zugkraft umzurechnen, die vorliegt, wenn die Scheibe auseinanderbricht,
und die ein Maß für die Festigkeit der Scheibe ist, muß man die Geschwindigkeit
ins Quadrat erheben. Die wahre Bedeutung der ertin-
dungsgemäß erzielten Verbesserung
wird also erkennbar, wenn Festigkeitsvergleiche durch Quadrieren der zum Zerreißen
erforderlichen Geschwindigkeiten angestellt werden. Hierbei wird die Verbesserung
hinsichtlich der Zerreißgeschwindigkeiten der behandelten Scheiben in feuchtem Zustand
gegenüber den unbehandelten Scheiben in feuchtem Zustand mehr als verdoppelt.
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Naßschleifversuche Scheibengröße .. . 50,1 10,2.30,5 Vorrichtung.
. Schleifmaschine ohne Mittelteil Umfangsgeschwindigkeit . . . 1980 m je Minute
Abschleifen des Schleifgutes . . dreiDurchgängejeUntersuchung (0,381, 0,102 und
0,025 mm) Material . . 52100 gehärteter Stahl, Rockwell C 60 2,54 cm Durchmasser,
12,7 cm Länge, 200 Stücke je Untersuchung
Werte
| Abnutzung |
| Gemisch Schleifmittel Schleifversuch der Scheibe |
| Nr. mm |
| Nr. 1 unbehandelt 1 2,74 |
| behandelt 2 0,838 |
| Nr. 2 unbehandelt 3 1,650 |
| behandelt 4 0,799 |
| Nr.3 unbehandelt 5 1,117 |
| behandelt 6 0,774 |
Um zu ermitteln, ob die in den Beispielen nachgewiesene Verbesserung der Bindungsfestigkeit
auf den Kautschuk (ungesättigtes Polymerisat) oder auf das Phenolharz zurückzuführen
war, wurden die folgenden Versuche angestellt, bei denen die Bindekraft von Phenolharzen
für die erfindungsgemäßen Scheiben mit der Bindekraft von Kautschuk-Phenolharzen
verglichen wurde.
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Versuch Nr. 1, - Vergleich mit Beispiel 1 Das Schleifmittel wurde
genau wie im Beispiel 1 mit dem gleichen Silicon behandelt und ebenso wie dort erwärmt.
Dann wurde eine mit einem Phenolharz gebundene Schleifscheibe ohne jeden Kautschuk
und
jedes ungesättigte organische Polymerisat als Bindemittel gemäß der folgenden
Zusammensetzung hergestellt: Mit Silicon behandeltes SiC, 60 grit, Gewichtsprozent
. 84,8 Gepulvertes zweistufiges Phenolharz, Gewichtsprozent . . . 13,7 Calciumoxyd,
Gewichtsprozent . . 1,5 Furfurol, cma/kgHarz . . . 124 Neutrales Anthracenöl, cm³/kg
Harz 44,1 Scheiben der Größe 20,8 . 2,6 . 2,54 cm wurden zu einer Dichte von 1,96
(berechnetes Gesamtvolumen etwa 26o/o) mit 1,69 kg Gemisch geformt. Die Scheiben
wurden aus der Form genommen, in einen Ofen gelegt und mindestens 1 Stunde bei einer
Endtemperatur von 185° C gehärtet. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurden die
Scheiben in üblicher Weise auf eine Größe von 20,3 2,54 2,54 cm gebracht.
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Vergleichsscheiben mit dem gleichen Phenolharz als Bindemittel wurden
mit unbehandeltem Schleifmittel in sonst gleicher Weise hergestellt. Als Vergleich
für erfindungsgemäß mit Kautschuk-Phenolharz-Bindemittel hergestellte Scheiben dienen
die Scheiben von Beispiel 1 selbst und die Vergleichsscheibn mit unbehandeltem Schleifmittel.
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Die Untersuchungsergebnisse waren wie folgt: Geschwindigkeitsprüfung
bis zum Zerreißen (Meter je Minute)
| Bindemittel Schleifmittel 15 Tage in Wasser Verbesserung |
| Trocken von 80° C getränkt der Naßfestigkeit |
| unbehandelt 8110 5330 |
| Phenolharz . .. behandelt 5240 3260 -2070 (Ab- |
| nahme> |
| unbehandelt 8610 4340 |
| Kautschuk-Phenolharz ..# behandelt 7860 6100 + 1760 |
Ein Vergleichsversuch wurde in gleicher Weise mit Scheiben von 15 2,06 2,54 cm ausgeführt,
und es wurden praktisch die gleichen Ergebnisse erzielt.
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Es besteht also ein wesentlicher Unterschied zwischen der Wirkung
der Vinylsiliconbehandlung auf die beiden Arten von Bindemitteln. Diese Wirkung
war bei dem Phenolharz als Bindemittel außerordentlich negativ, verglichen mit der
erheblichen Verbesserung bei Verwendung von Kautschuk-Phenolharz-Gemisch.
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Versuch Nr. 2 - Vergleich mit Beispiel 4 Es wurden mit Phenolharz
gebundene Schleifscheiben unter Verwendung des gleichen Vinylsilans wie im Beispiel
4 hergestellt. Das Schleifmittel wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 4 behandelt,
nur wurden etwa 60 cm3 der 1°/oigen Vinylsilanlösung zu 1,36 kg Aluminiumoxyd gegeben
und das behandelte Schleifmittel wurde 6 Stunden auf 1250 C und 1 Stunde auf 2750
C erwärmt, ehe es zur Herstellung der Scheiben verwendet wurde.
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Die Scheiben hatten die folgende Zusammensetzung: Mit Silicon behandeltes
Aluminiumoxyd, 16 grit, Gewichtsprozent . 89,9 Gepulvertes Zweistufen-Phenolharz,
Gewichtsprozent . . . 7,4 Kryolith, Gewichtsprozent 2,1 Calciumoxyd, Gewichtsprozent
. . 0,6 Furfurol . . . 45 cm8/453 g Harz Neutrales Anthracenöl .. . 45 cm3/453 g
Harz Vergleichsscheiben wurden ferner mit unbehandeltem Schleifmittel in sonst gleicher
Weise hergestellt.
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Alle Scheiben wurden bei einer Höchsttemperatur von 1850 C gehärtet.
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Die Versuchsergebnisse mit einem Satz Scheiben waren wie folgt: Geschwindigkeitsprüfung
bis zum Zerreißen (Meter je Minute)
| Nach Schleifmittel Trocken Nach 10 Tagen Verbesserung |
| Bindemittel Schleifmittel Trocken bei Raumtempe- der Naßfestigkeit |
| ratur In Wasser |
| unbehandelt 5550 5550 5550 5060 |
| Phenolharz . ..... | behandelt 5550 4510 -550 (Ab- |
| nahme) |
Die Geschwindigkeitsfestigkeitsergebnisse von Beispiel 4 können als Vergleichswert
für Scheiben mit Kautschuk-Phenolharz als Bindemittel herangezogen werden.
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Die Ergebnisse aller Vergleichsversuche zeigen, daß die Vinylsilicone,
die mit Vorteil zur Herstellung verbesserter Scheiben mit Kautschuk-Phenolharz als
Bindemittel verwendet wurden, nur mit Phenolharz als Bindemittel keine befgtiedigende
Wirkung zeigen.
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Erfindungsgemäß reicht eine sehr kleine Menge an Alkenylsilicon aus.
Die Beispiele demonstrieren die großen Vorteile, die beim Überziehen von Schleifmitteln
im allgemeinen Bereich von etwa 10-7 g Silicon je Quadratzentimeter Schleifmitteloberfläche
bis etwa 10-5 g/cm2 erzielt werden. Dies ergibt sich aus der Berechnung der Oberfläche
von Schleifmitteln verschiedener Grit-Korngröße und der zur Behandlung verwendeten
Menge an Silicon.
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Da Alkenylsilanderivate der aktive Bestandteil des Silicons sind,
wird angenommen, daß der Siliconrest auf dem behandelten Schleifmittel am besten
aus mindestens 50°/o Alkenylsilanderivat bestehen sollte. Die Werte zeigen, daß
ein Zusatz von bis zu 5 10-3 g Vinylsilicon je Quadratzentimeter Schleifmitteloberfläche
immer noch verbesserte Ergebnisse bringt, die gegenüber den mit 10-6 und 10- g/cm2
erzielten etwa gleichbleiben, jedoch nicht wesentlich schlechter werden. Es ist
jedoch nicht zweckmäßig, mehr als 25 bis 50 Gewichtsprozent des Schleifmittels an
Vinylsilicon zu verwenden. Allyl- oder andere Alkenylsilicone haben ähnliche Grenzen.
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Eine Menge von 6 10-7 g Vinylsilicon ergibt eine Verbesserung der
Festigkeit von 42 °/o, wie Beispiel 2 zeigt. Es scheint, daß eine Mindestemenge
von etwa 10 - s Alkenylsilicon je Quadratzentimeter Schleifmitteloberfläche erforderlich
ist, um eine meßbare
Verbesserung der Ergebnisse gegenüber unbehandeltem Schleifmittel
zu bewirken.
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In den Beispielen bestand das Bindemittel aus Kautschuk und Phenolharz.
Die verschiedenen Schleifscheiben waren porös. Das genaue Porenvolumen ist nicht
bekannt, doch ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das gesamte Porenvolumen
mindestens 100/0. Bei dicken Scheiben wird angenommen, daß das Volumen der offenen,
miteinander verbundenen Poren wahrscheinlich mindestens etwa 50/0 beträgt, wenn
das Silicon einen erkennbaren Vorteil hinsichtlich der Festigkeit in nassem Zustand
gegenüber dem trockenen Zustand zeigt. Bei dünneren Scheiben, bei denen die Oberflächen
durch die Wirkung des Träkens erweichen, insbesondere wenn längere Zeit bei höheren
Temperaturen getränkt wird, spielt die Wirkung an der Oberfläche eine verhältnismäßig
größere Rolle gegenüber der Wirkung auf die gesamte Masse der Scheibe.