DE1494224C - Herstellen von Schleifkorpern - Google Patents

Description

Bei der Herstellung von Schleifkörpern und besonders von Schleifscheiben hat sich gezeigt, daß, solange eine gewisse Menge Schleifmaterial in dem aus Schleifmittel und Bindemittel bestehenden Gemisch vorhanden ist, die Schleifkörner alle einander berühren, so daß nach dem Brennen der rohen Schleifscheibe die Körner anscheinend einander abstützen, da die Bestandteile des Bindemittels beim Verfestigen eine mehr oder weniger plastische oder flüssige Phase durchlaufen. Infolge dieser gegenseitigen Abstützung der Körner behält die fertige Schleifscheibe im wesentlichen die Größe und Form der rohen Schleifscheibe bei, die vor dem Brennen unter Druck geformt wurde.

Bei einem gewissen Volunienverhältnis von Körnerzu Bindemittelbestandteilen, das von der Art und der Korngröße des Schleifmittels im Schleifkörper abhängt, verteilen sich die Schleif körner in dem zur Herstellung der Schleifscheibe verwendeten Gemisch mit so weitem Abstand voneinander, daß sie sich, wenn die Bestandteile des Bindemittels während des Aushärtens erhitzt werden und sich dem flüssigen oder fließfähigen Zustand nähern, nicht mehr gegenseitig abstützen können, so daß die noch nicht fertige Schleifscheibe vor dem Aushärten des Bindemittels zusammenzusinken beginnt. Dieses Zusammensinken kann in nur geringem Ausmaß zugelassen werden, wenn nur der erwünschte weite Abstand der Schleifkörner im fertigen Erzeugnis voneinander erhalten bleibt. Müssen Schleifscheiben mit noch weiterem Abstand der Schleifkörner voneinander mit Harzbindemitteln hergestellt werden, so hat sich gezeigt, daß zuweilen ein unzulässig starkes Zusammensinken auftritt, da die Schleifkörner sich selbst nicht mehr nennenswert abstützen können, wenn die Bestandteile des Bindemittels vor dem endgültigen Festwerden fließen.

Eine Schleifscheibe mit weitem Abstand der Schleifkörner voneinander wird in der Schleifmitteltechnik allgemein mit einer hohen Strukturnummer versehen. Je höher die Strukturnummer, desto weiter liegen die Schleifkörner voneinander entfernt.

Auf Grund der Erfindung können Schleifscheiben mit einer hohen Strukturnummer hergestellt werden, wobei die Schleifkörner in der Schleifscheibe mit viel größerem Abstand voneinander im Bindemittel verteilt werden können, als es nach den bisher bekannten Verfahren möglich war.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung 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, bei erhöhter Temperatur härtenden Bindemittel durch Mischen, Verformen und Härten bei erhöhter Temperatur. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Härten bei erhöhter Temperatur den geformten Körper zuerst so lange bei Zimmertemperatur hält, bis das bei Zimmertemperatur härtende Bindemittel gehärtet ist.

Durch die zunächst erfolgende Aushärtung bei niedriger Temperatur werden die Schleifmittelkörner und das Hauptbindemittel in einer erhärteten Matrize festgehalten. Anschließend erfolgt die Härtung des Hauptbindemittels bei einer höheren Temperatur, wobei das Hauptbindemittel vor dem Verfestigen plastisch wird.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung von Schleifkörpern, die sich, wie die weiter unten folgenden Vergleichsversuche ergeben, in überraschender Weise durch eine außerordentliche Dimensionsbeständigkeit auszeichnen.

Nach einem bevorzugten Verfahren werden einem herkömmlichen Gemisch aus Schleifkörnern und Bindemittel kleinere Mengen eines bei Raum- oder niedriger Temperatur aushärtenden flüssigen flarzes zugesetzt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das bei der niedrigen Temperatur erhärtende Bindemittel

ίο aus einem flüssigen Diglycidyläther-Epoxydharz, oder einem flüssigen Epoxydnovolakharz, das etwa 10 Gewichtsprozent der gesamten Bindemittel ausmacht, wobei dieses Epoxydharz mit einem Cyanäthylamin ausgehärtet wird, oder 18 Gewichtsprozent dieses Epoxydharzes, wobei mit Aminopolyamid gehärtet wird.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß das bei der hohen Temperatur erhärtende Bindemittel vor dem Aushärten aus 1,5 bis 2 Gewichtsprozent eines flüssigen Phenolharzes und 12,5 bis 14 Gewichtsprozent Schellackpulver, bezogen auf das gesamte Produkt, hergestellt wird.

Das vorzugsweise aus einem Epoxyharz bestehende, bei niedriger Temperatur aushärtende Stabilisierungsharz kann dem Schleifkörner- und Bindemittelgemisch in beliebiger Form zugesetzt werden, vorausgesetzt, daß es nicht mit den Bestandteilen des Hauptbindemittels reagiert und daß die Aushärtung des Stabilisierungsharzes nicht derart beschleunigt wird, daß eine ordnungsgemäße Formung der Rohschleifscheibe aus dem Gemisch nicht mehr möglich ist. Das Stabilisierungsharz muß sich mit dem Hauptbindemittel im fertigen Erzeugnis derart vertragen, daß weder während der Reaktion noch im fertigen Erzeugnis unerwünschte Eigenschaften erzeugt werden.

Das Stabilisierungsharz wird am besten in einer Menge zugesetzt, die gerade ausreicht, um die Schleifkörner kurzzeitig dispergiert festzuhalten, bis das Hauptbindemittel ausgehärtet werden kann. Andererseits ist das Zusammensinken um so geringer, je mehr Stabih'sierungsharz dem Gemisch hinzugefügt wird. Wird die Menge des Stabilisierungsharzes auf einem Mindestwert gehalten, so können die bekannten Eigenschaften des fertigen Erzeugnisses erzielt werden, ohne daß infolge der Anwesenheit des stabilisierenden Bindemittels ein nennenswerter Effekt auftritt.

Übliche, bei erhöhter Temperatur härtende Bindemittel sind Natur- oder Kunstharze, wie Schellack oder Phenolformaldehydharze, sowie Gummibindemittel der verschiedensten Art.

Das zusammen mit einem der obengenannten Hauptbindemittel zu verwendende Stabilisierungsharz muß so gewählt werden, daß es mit dem Wesen der Aushärtung des Hauptbindemittels im Einklang steht. Das gehärtete Stabilisierungsharz muß bei der folgenden Aushärtung des Hauptbindemittels die Steife beibehalten.

Bei Zimmertemperatur härtende Bindemittel (Stabilisierungsharze) sind z. B. flüssige Epoxyharze aus der nachstehenden Gruppe: flüssiges Diglycidyläther-Epoxyharz mit einem Cyanäthylamin- oder Aminpolyamid-Aushärtungsmittel, flüssiges Epoxy-Novolac mit einem der gleichen Aushärtungsmittel oder flüssiges Polyesterharz mit einem Methyläthylketon-peroxyd-Aushärtungsagens.

Beispiell

Es wurden zwei Schleifscheiben mit den Abmessungen 160 · 100 mm hergestellt mit einer Volumenstruk-

3 4

tür von 44⁰/₀ Schleifmittel, 26°/₀ 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 folgen-

andere 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: Stabilisierungsharzgemisch

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

Aluminiumoxyd, - flüssigem Phenolharz wurden 3,1 Gewichtsprozent

Korngroße 90 85,5 Gewichteprozent _flüssi Diglycidyläther-Epoxyharz (und als Aushär-

Flussiges Phenolharz 2,0 Gewichteprozen _tungsagens Aminopolyamid) verwendet. Hierbei wurde

Schellackpulver. 12,5 Gewichtsprozent _{dn Gemisch erha}, ^_{n mtes BindemiUel}

^Rlzinuso1 Jt cm» pro 1000 g _{20 lg Gewichtsprozent} Stabilisierungsharz enthielt.

in emi e _Aus j_en beiden obenstehenden Gemischen wurden

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

ζ) 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-

„■,.,.. . · t ²5 liehe Schleifscheibe um 5 mm, die stabilisierte Schleif-

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

Dieses Gemisch wurde in der Weise zubereitet, daß _Tr ■ .

zuerst zwei gesonderte Gemische hergestellt wurden, Vergleich gegenüber einstufiger Härtung

und zwar ein normales Gemisch und ein zweites Ge- Um die Überlegenheit der erfindungsgemäßen zwei-

tnisch mit einem Anteil an Stabilisierungsharz. 30 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 AusSchleifmittel, 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 Schleifkörner und des gesamten ein Schwund von über 3 mm ein.
Bindemittels waren die gleichen wie bei dem normalen 40

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 Einhaltenden 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 herge- ·

stellte 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 ct.i,·!·«,· u · 1
scheiben 8 Stunden lang aufrechterhalten, wonach der Stabilisierungsharzgeimsch
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, _v

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

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

i 4bl4

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. Schleif gute 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 Prufungsergebnisse bei einer herkömmlichen

Arbeiten in Papierfabriken verwendet werden. Schlei scheibe im Vergleich zu einer neuen

Das Schleifen von Walzen für Papierfabriken gehört Schleifscheibe mit hoher Strukturzahl
bekanntlich zu den schwierigsten Arbeiten, die das bcnleifscneibendaten
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 Anfor- 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 Schneidwirkung 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 Durchquerung

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 Hartgußiisen-

G rades diese erwünschten Eigenschaften besäße. Jedoch walzen S kleroskops 65

Ergebnisse

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

7 8

Die herkömmliche Schleifscheibe wies nur eine Andererseits zeigte die Schleifscheibe mit der hohen

schlechte Schleifwirkung auf, die sich in einem plötz- Strukturzahl eine ausgezeichnete Schleifwirkung und

liehen Zerbrechen einer glasierten Scheibenoberfläche, nutzte sich gleichmäßig ab, was aus dem niedrigen

die zum Rattern und zur Erzeugung der üblichen Leistungsverbrauch und der auf der Eisenwalze er-

Ratternarben auf der Eisenwalze führte, zeigte. s zeugten ausgezeichneten Oberfläche hervorgeht.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen von Schleifkörpern demittel durch Mischen, Verformen und Härten aus einer Masse aus Schleifmitteln und einem ver- io bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennträglichen Gemisch aus 10 bis 20 Gewichtsprozent, zeichnet, daß man vor dem Härten bei erhöhbezogen auf die Gesamtmasse, eines bei Zimmer- ter Temperatur den geformten Körper zuerst so temperatur härtenden Bindemittels und einem lange bei Zimmertemperatur hält, bis das bei Zimüblichen, bie erhöhter Temperatur härtenden Bin- temperatur härtende Bindemittel gehärtet ist.