DE1494224B2

DE1494224B2 - Herstellen von Schleifkörpern

Info

Publication number: DE1494224B2
Application number: DE19611494224
Authority: DE
Inventors: Roy Stanley Sterling Mass. Nelson (V.St.A.O
Original assignee: Norton Company, Worcester, Mass. (V.St.A.)
Priority date: 1960-03-29
Filing date: 1961-03-27
Publication date: 1970-08-13
Also published as: GB985751A; DE1494224A1

Description

I 494 224

1 2

Bei der Herstellung von Schleifkörpern und beson- der Weise durch eine außerordentliche Dimensions-

ders von Schleifscheiben hat sich gezeigt, daß, solange beständigkeit auszeichnen.

eine gewisse Menge Schleifmaterial in dem aus Schleif- Nach einem bevorzugten Verfahren werden einem mittel und Bindemittel bestehenden Gemisch vornan- herkömmlichen Gemisch aus Schleifkörnern und Binden ist, die Schleif körner alle einander berühren, so 5 demittel kleinere Mengen eines bei Raum-oder niedriger daß nach dem Brennen der rohen Schleifscheibe die Temperatur aushärtenden flüssigen Harzes zugesetzt. Körner anscheinend einander abstützen, da die Be- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsstandteile des Bindemittels beim Verfestigen eine mehr form des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das oder weniger plastische oder flüssige Phase durchlaufen. bei der niedrigen Temperatur erhärtende Bindemittel Infolge dieser gegenseitigen Abstützung der Körner io aus einem flüssigen Diglycidyläther-Epoxydharz, oder behält die fertige Schleifscheibe im wesentlichen die einem flüssigen Epoxydnovolakharz, das etwa 10 GeGröße und Form der rohen Schleifscheibe bei, die vor wichtsprozent der gesamten Bindemittel ausmacht, dem Brennen unter Druck geformt wurde. wobei dieses Epoxydharz mit einem Cyanäthylamin aus-

Bei einem gewissen Volumenverhältnis von Körner- gehärtet wird, oder 18 Gewichtsprozent dieses Epoxydzu Bindemittelbestandteilen, das von der Art und der 15 harzes, wobei mit Aminopolyamid gehärtet wird.
Korngröße des Schleifmittels im Schleifkörper abhängt, Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, verteilen sich die Schleifkörner in dem zur Herstellung daß das bei der hohen Temperatur erhärtende Bindeder Schleifscheibe verwendeten Gemisch mit so weitem mittel vor dem Aushärten aus 1,5 bis 2 Gewichtspro-Abstand voneinander, daß sie sich, wenn die Bestand- zent eines flüssigen Phenolharzes und 12,5 bis 14 Geteile des Bindemittels während des Aushärtens erhitzt 20 wichtsprozent Schellackpulver, bezogen auf das gewerden und sich dem flüssigen oder fließfähigen Zu- samte Produkt, hergestellt wird,
stand nähern, nicht mehr gegenseitig abstützen können, Das vorzugsweise aus einem Epoxyharz bestehende, so daß die noch nicht fertige Schleifscheibe vor dem bei niedriger Temperatur aushärtende Stabilisierungs-Aushärten des Bindemittels zusammenzusinken be- harz kann dem Schleifkörner- und Bindemittelgemisch ginnt. Dieses Zusammensinken kann in nur geringem 25 in beliebiger Form zugesetzt werden, vorausgesetzt, Ausmaß zugelassen werden, wenn nur der erwünschte daß es nicht mit den Bestandteilen des Hauptbindeweite Abstand der Schleif körner im fertigen Erzeugnis mittels reagiert und daß die Aushärtung des Stabilisievoneinander erhalten bleibt. Müssen Schleifscheiben rungsharzes nicht derart beschleunigt wird, daß eine mit noch weiterem Abstand der Schleifkörner vonein- ordnungsgemäße Formung der Rohschleifscheibe aus ander mit Harzbindemitteln hergestellt werden, so hat 30 dem Gemisch nicht mehr möglich ist. Das Stabilisiesich gezeigt, daß zuweilen ein unzulässig starkes Zu- rungsharz muß sich mit dem Hauptbindemittel im sammensinken auftritt, da die Schleif körner sich selbst fertigen Erzeugnis derart vertragen, daß weder während nicht mehr nennenswert abstützen können, wenn die der Reaktion noch im fertigen Erzeugnis unerwünschte Bestandteile des Bindemittels vor dem endgültigen Eigenschaften erzeugt werden.
Festwerden fließen. 35 Das Stabilisierungsharz wird am besten in einer

Eine Schleifscheibe mit weitem Abstand der Schleif- Menge zugesetzt, die gerade ausreicht, um die Schleifkörner voneinander wird in der Schleifmitteltechnik körner kurzzeitig dispergiert festzuhalten, bis das allgemein mit einer hohen Strukturnummer versehen. Hauptbindemittel ausgehärtet werden kann. Anderer-Je höher die Strukturnummer, desto weiter liegen die seits ist das Zusammensinken um so geringer, je mehr Schleifkörner voneinander entfernt. 40 Stabilisierungsharz dem Gemisch hinzugefügt wird.

Auf Grund der Erfindung können Schleifscheiben Wird die Menge des Stabilisierungsharzes auf einem mit einer hohen Strukturnummer hergestellt werden, Mindestwert gehalten, so können die bekannten Eigenwobei die Schleifkörner in der Schleifscheibe mit viel schäften des fertigen Erzeugnisses erzielt werden, ohne größerem Abstand voneinander im Bindemittel verteilt daß infolge der Anwesenheit des stabilisierenden Bindewerden können, als es nach den bisher bekannten 45 mittels ein nennenswerter Effekt auftritt.
Verfahren möglich war. Übliche, bei erhöhter Temperatur härtende Binde-Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur mittel sind Natur- oder Kunstharze, wie Schellack Herstellung von Schleif körpern aus einer Masse aus oder Phenolformaldehydharze, sowie Gummibinde-Schleifmitteln und einem verträglichen Gemisch aus mittel der verschiedensten Art.

10 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- 50 Das zusammen mit einem der obengenannten Hauptmasse, eines bei Zimmertemperatur härtenden Binde- bindemittel zu verwendende Stabilisierungsharz muß mittels und einem üblichen, bei erhöhter Temperatur so gewählt werden, daß es mit dem Wesen der Aushärtenden Bindemittel durch Mischen, Verformen und härtung des Hauptbindemittels im Einklang steht. Härten bei erhöhter Temperatur. Dieses Verfahren ist Das gehärtete Stabilisierungsharz muß bei der foldadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Härten bei 55 genden Aushärtung des Hauptbindemittels die Steife erhöhter Temperatur den geformten Körper zuerst so beibehalten.

lange bei Zimmertemperatur hält, bis das bei Zimmer- Bei Zimmertemperatur härtende Bindemittel (Stabi-

temperatur härtende Bindemittel gehärtet ist. lisierungsharze) sind z. B. flüssige Epoxyharze aus der

Durch die zunächst erfolgende Aushärtung bei nied- nachstehenden Gruppe: flüssiges Diglycidyläther-

riger Temperatur werden die Schleifmittelkörner und 60 Epoxyharz mit einem Cyanäthylamin- oder Amin-

das Hauptbindemittel in einer erhärteten Matrize polyamid-Aushärtungsmittel, flüssiges Epoxy-Novolac

festgehalten. Anschließend erfolgt die Härtung des mit einem der gleichen Aushärtungsmittel oder flüssi-

Hauptbindemittels bei einer höheren Temperatur, ges Polyesterharz mit einem Methyläthylketon-per-

wobei das Hauptbindemittel vor dem Verfestigen oxyd-Aushärtungsagens.

plastisch wird. 65 . .

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstel- Beispiel 1

lung von Schleifkörpern, die sich, wie die weiter unten Es wurden zwei Schleifscheiben mit den Abmessun-

folgenden Vergleichsversuche ergeben, in überraschen- gen 160 · 100 mm hergestellt mit einer Volumenstruk-

3 4

tür von 44°/o Schleifmittel, 26% Bindemittel und Beispiel 2
30°/₀ Poren, welche Struktur bekanntermaßen stark

einsinkt. Die beiden Schleifscheiben, von denen die Es wurden zwei Schleifscheiben mit Abmessungen eine nach den herkömmlichen Vorschriften und die von etwa 200 · 75 · 50 mm, wie in Beispiel 1 aus folgenandere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her- 5 Mischungen hergestellt:
gestellt wurde, wurden aus in der folgenden Weise
zubereiteten Gemischen hergestellt: Normales Gemisch

Siliziumkarbid, Korn 30 .... 82,7 Gewichtsprozent

Normales Schleifscheibengemisch Flüssiges Phenolharz 3,1 Gewichtsprozent

In einen Drehtiegelmischer wurden Schleifmittel, io Schellackpulver 14,2 Gewichtsprozent

flüssiges Phenolharz, Schellackpulver als Bindemittel Rizinusöl 44 cm³ pro 1000 g

und eine kleine Menge Rizinusöl in der genannten Bindemittel

Reihenfolge und mit den nachstehend angegebenen _,.,..

Gewichtsprozent eingefüllt: ' Stabihsierungsharzgemisch

..... 15 An Stelle der Befeuchtung des Schleifmittels mit

Aluminiumoxya, flüssigem Phenolharz wurden 3,1 Gewichtsprozent

Korngroße 90 85,5 Gewich sprozen _flüssi|_{es DigIycidy}i_äther._Epoxyhar^ _{(und als} l_ushär.

Flüssiges Phenolharz 2,0 Gewich sprozen tungsagens Aminopolyamid) verwendet. Hierbei wurde

Schellackpulver 12,5 Gewichtsprozent _ein Gemisch erhalten, dessen gesamtes Bindemittel

^Rlzmuso1 44 cm* pro 1000 g _2Q _{lg Gewichtsprozent} Stabilisierunisharz enthielt.

in emi e ^_us ^_6n b_ej_den obenstehenden Gemischen wurden

Die Materialien wurden zu einem gleichmäßigen, zwei Rohschleifscheiben geformt, 24 Stunden lang bei

frei strömenden Gemisch verrührt, aus dem eine Schleif- Raumtemperatur stehengelassen und wie oben be-

scheibe gepreßt wurde. schrieben ausgehärtet. Es zeigte sich, daß die herkömm-

.,,.,.. ■ , . . ' 25 liehe Schleifscheibe um 5 mm, die stabilisierte Schleif-

Stabihsierungsharzgemisch scheibe jedoch nur um 0,9 mm zusammengesunken war.

Dieses Gemisch wurde in der Weise zubereitet, daß

zuerst zwei gesonderte Gemische hergestellt wurden, Vergleich gegenüber einstufiger Härtung
und zwar ein normales Gemisch und ein zweites Ge- Um die Überlegenheit der erfindungsgemäßen zweimisch mit einem Anteil an Stabilisierungsharz. 3° stufigen Härtung des geformten Gemisches gegenüber

Das normale Gemisch für die eine Schleifscheibe einer einstufigen Härtung bei höherer Temperatur zu

wurde wie oben beschrieben hergestellt. veranschaulichen, wurde das Beispiel 2 mit der Aus-

Das zweite, das Stabilisierungsharz enthaltende nähme wiederholt, daß der geformte Körper sogleich Gemisch wurde in der Weise hergestellt, daß das auf 90⁰C erhitzt wurde und damit eine direkte Aus-Schleifmittel, Diglycidyläther-Epoxyharz in flüssiger 35 härtung des gesamten Harzes erfolgte. Während die Form (und als Aushärtungsagens Cyanäthylamin) und nach der erfindungsgemäßen Arbeitsweise erhaltene als Bindemittel Schellackpulver in der genannten Schleifscheibe lediglich einen Schwund von 0,9 mm Reihenfolge in einen Drehtiegelmischer eingefüllt aufwies, trat bei der direkten Härtung des Gemisches wurde. Die Anteile der Schleif körner und des gesamten ein Schwund von über 3 mm ein.
Bindemittels waren die gleichen wie bei dem normalen 4°

Gemisch; jedoch bestand das Bindemittel in diesem Beispiel 3
zweiten Gemisch aus 50 Gewichtsprozent Epoxyharz

und 50 Gewichtsprozent Schellack. Es wurde kein Wie im Beispiel 1 wurde nach dem erfindungsge-

Rizinusöl verwendet. mäßen Verfahren eine als Bindemittel Phenolformalde-

Acht Teile des ersten normalen Gemisches wurden 45 hyd enthaltende Schleifscheibe mit einem Gehalt an mit 2 Teilen des zweiten, das Stabilisierungsharz ent- 46 Volumprozent Schleifmittel, 20 Volumprozent Binhaltenden Gemisches vermischt. Aus diesem vereinigten demittel und 34 Volumprozent Poren hergestellt. BeGemisch, dessen Bindemittel nunmehr 10 Gewichts- kanntermaßen sinkt eine solche nach den herkömmprozent Stabilisierungsharz enthielt, wurde eine Schleif- liehen Vorschriften und ohne Anwendung der Erfinscheibe mit den Abmessungen 160 · 100 mm geformt. 50 dung hergestellte Scheibe stark zusammen.

Beide nach den oben gemachten Angaben hergestellte Schleifscheiben wurden bei einer Raumtempera- Aluminiumoxyd, Korn 36 ... 89,9 Gewichtsprozent

tür von ungefähr 25 bis 28° C während 24 Stunden Flüssiges Phenolharz 2,02 Gewichtsprozent

stehengelassen. Die Abmessungen der rohen Schleif- Phenolharzpulver 8,08 Gewichtsprozent

scheiben wurden dann aufgezeichnet und die Schleif- 55 Neutrales Anthracenöl 66 cm³ pro 1000 g

scheiben wie für ein normales Schellackbindemittel Bindemittel
üblich ausgehärtet, wobei die Temperatur der Schleifscheiben in einer Zeitspanne von 64 Stunden von der Die Materialien wurden zu einem gleichmäßigen, Raumtemperatur allmählich auf 160⁰C erhöht wurde. frei strömenden Gemisch miteinander verrührt.
Diese Temperatur wurde zum Quellen der Schleif- 60 ... . .
scheiben 8 Stunden lang aufrechterhalten, wonach der Stabihsierungsharzgemisch
Ofen abgestellt wurde, so daß die Schleifscheiben sich In einen Drehtiegelmischer wurden folgende Beim Ofen auf ungefähr Raumtemperatur abkühlen standteile eingefüllt: Schleifmittel und flüssiges konnten. Diglycidyläther-Epoxyharz (und als Aushärtungsagens

Nach Beendigung der oben beschriebenen Aushär- 65 Cyanäthylamin) in den folgenden Mengen:
tung war die herkömmliche Schleifscheibe um 4 mm,

die mit Epoxyharz stabilisierte Schleifscheibe jedoch Aluminiumoxyd, Korn 36 ... 89,9 Gewichtsprozent

nur um 0,075 mm zusammengesunken. Flüssiges Epoxyharz 10,1 Gewichtsprozent

1 4t>4

5 6

Es wurden 8 Teile des herkömmlichen Gemisches waren Schleifscheiben mittleren Grades und mit einer mit 2 Teilen des Stabilisierungsharzgemisches vermischt. sehr hohen Strukturzahl bei gröberem Korn, die für Das Bindemittel dieses endgültigen Gemisches enthielt diese Art von Arbeit erforderlich waren, bisher nicht dann 20 Gewichtsprozent stabilisierendes Epoxyharz. herstellbar, da bei dem Versuch, eine solche Schleif-Aus diesem Gemisch wurde eine Schleifscheibe mit den 5 scheibe herzustellen, während der Aushärtung ein Abmessungen 160 · 100 mm geformt und 24 Stunden Zusammensinken erfolgte mit der Folge, daß die bei Raumtemperatur stehengelassen. Danach wurden Scheibe eine niedrige Strukturnummer und/oder einen die Abmessungen der rohen Schleifscheibe aufgezeich- höheren Härtegrad aufwies, als erwünscht war.
net, und die Scheibe wurde gebacken und dabei einer Es hat sich gezeigt, daß überraschenderweise eine Wärmebehandlung unterworfen, wobei die Tempera- io solche mittelharte Schleifscheibe mit einer hohen Struktur in der Mitte der Masse der Scheibe während 4 Stun- turnummer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren den von einer Raumtemperatur von 25 bis 28°C auf hergestellt werden kann. Nachstehend werden die eine endgültige Temperatur von ungefähr 185°C all- Ergebnisse von Schleifversuchen gegeben, wobei die mählich erhöht wurde. Schleifgüte von Schleifscheiben mit Schellack als Binde-

Die Abmessungen des ausgehärteten Erzeugnisses 15 mittel und mit einer hohen Strukturnummer, nach dem

waren denen der rohen Schleifscheibe gleich. erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, mit der Nor-

Die oben gegebenen Beispiele sind für die Anwen- ton-Schleifscheibe verglichen wird, die die höchste

dung der Erfindung typisch. Die durch hohe Struktur- Strukturzahl aufweist und ohne Anwendung des erfin-

zahlen gekennzeichneten erfindungsgemäßen Schleif- dungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden kann,

scheiben zeigten besonders gute Schleif eigenschaften 20 . . ..

beim Abschleifen von Metallwalzen, wie sie für gewisse Prüfungsergebnisse bei einer herkömmlichen

Arbeiten in Papierfabriken verwendet werden. Schleifscheibe im Vergleich zu einer neuen

Das Schleifen von Walzen für Papierfabriken gehört Schleif scheibe mit hoher Strukturzahl
bekanntlich zu den schwierigsten Arbeiten, die das Schleifscheibendaten
Aufrauhen (neue Formgebung) und das Polieren der 25 Die herkömmliche Schleifscheibe wies Abmessungen Walzen umfassen. Die Schwierigkeit bei der Durch- von etwa 500 · 75 · 300 mm auf und enthielt als Schleifführung dieser Arbeiten wird durch die strengen Anf or- mittel Siliziumkarbid, Korn 36, wobei die verwendeten derungen an die Güte der verwendeten Schleifscheiben Harze aus flüssigem Phenol und Schellack bestanden, begründet. Zwecks Erzielung bester Schleifergebnisse Die Zusammensetzung der Schleifscheibe betrug muß die Schleifscheibe die folgenden Eigenschaften 30 50 Volumprozent Schleifmittel, 20 Volumprozent Binaufweisen: demittel und 30 Volumprozent Poren.

1. Die Scheibe muß unter dem außerordentlich Die nach der Erfindung hergestellte neue Schleifleichten Vorschubdruck, der zur Vermeidung eines scheibe wies eine verhältnismäßig höhere Strukturzahl Durchbiegens oder Verformens der langen Walzen und gleichfalls die Abmessungen 500 · 75 · 300 mm auf. während des Aufrauhens erforderlich ist, ein Zer- 35 Sie enthielt als Schleifmittel Siliziumkarbid, Korn 36, reißen oder Zerbrechen des Bindemittels zulassen, um wobei die verwendeten Harze aus flüssigem Phenolneue Schleifkörner freizulegen. Zugleich muß die harz, flüssigem Epoxyharz und Schellack bestanden. Schleifscheibe genügend Dauerhaftigkeit besitzen, um Die Schleifscheibe setzte sich aus 44 Volumprozent die Schneid wirkung über die ganze Länge der Walze Schleifmittel, 24 Volumprozent Bindemittel und 32 Vohinweg ununterbrochen beibehalten zu können, damit 40 lumprozent Poren zusammen.

die vorgeschriebenen Abmessungen der Walze einge- _. ... . '

halten werden. Prüfverfahren

2. Die Scheibe muß Elastizität aufweisen, damit das Maschine 250 > 900 mm Nortonerforderliche Polieren durchgeführt werden kann. Die Zylinderschleifmaschine Polierfähigkeit der Schleifscheibe hängt von der Fähig- 45 Schleifscheibe Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe ab, sich an die Walze bei geringem keit 1530 m/min

oder keinem Andruck bei der Darchquerung der Arbeitsgeschwin-

ganzen Walzenlänge ohne Rattern oder Stoßen anzu- digkeit 92 U/min

legen. Diese Fähigkeit der Schleifscheibe hängt ihrer- Durchquerung 600 mm/min

seits von der Elastizität des Bindemittels ab. Somit ist 50 Vorschub 0,005 mm pro Darchquerung

ein kräftiges, jedoch nachgebendes Bindemittel erfor- für 40Djrchgänge,

derlich. Es wurde bisher angenommen, daß eine Schleif- 20 Durchgänge ohne Vorschub

scheibe mit sehr hoher Strukturnummer mittleren Material 125 · 450 mm Hartgußsisen-

Grades diese erwünschten Eigenschaften besäße. Jedoch walzen Skleroskops 65

	Ergebnisse	Durchschnittliche Leistungsaufnahme pro Durchlauf	Bemerkungen
Schleifscheibe	Durchschnittliche Abnutzung am Durchmesser pro Durchlauf	2050 Watt 1650 Watt	leichtes bis mittleres Rattern; Ergeb nis: nur gute Oberfläche kein oder nur sehr geringes Rattern; Ergebnis: ausgezeichnete Ober fläche
Herkömmliche Scheibe Scheibe mit hoher Strukturzahl ...	0,045 mm 0,070 mm

Die herkömmliche Schleifscheibe wies nur eine schlechte Schleifwirkung auf, die sich in einem plötzlichen Zerbrechen einer glasierten Scheibenoberfläche, die zum Rattern und zur Erzeugung der üblichen Ratternarben auf der Eisenwalze führte, zeigte.

Andererseits zeigte die Schleifscheibe mit der hohen

Strukturzahl eine ausgezeichnete Schleifwirkung und nutzte sich gleichmäßig ab, was aus dem niedrigen Leistungsverbrauch und der auf der Eisenwalze er-

■■> zeugten ausgezeichneten Oberfläche hervorgeht.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen von Schleifkörpern aus einer Masse aus Schleifmitteln und einem verträglichen Gemisch aus 10 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmasse, eines bei Zimmertemperatur härtenden Bindemittels und einem üblichen, bie erhöhter Temperatur härtenden Bindemittel durch Mischen, Verformen und Härten ίο bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Härten bei erhöhter Temperatur den geformten Körper zuerst so lange bei Zimmertemperatur hält, bis das bei Zimtemperatur härtende Bindemittel gehärtet ist.

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