DE2001736A1

DE2001736A1 - Schleifwerkzeug

Info

Publication number: DE2001736A1
Application number: DE19702001736
Authority: DE
Inventors: Petrone Joseph Vincent
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1969-01-16
Filing date: 1970-01-15
Publication date: 1970-07-30
Also published as: JPS495719B1; FR2028468A1; GB1245373A; AU1020070A; CA941173A

Description

^ Patentanwälte -Drying. MANS RUSCHKE

D pl.-fr.Ci. ΗΞΙΝΖ AGULAR Steh fiJ, nsnzenauerstr. 2

Sch/Gl N 604

Norton Company, 1 New Bond Street, Worcester, Mass. / USA Schleifwerkzeug

Die Erfindung betrifft Schleifwerkzeuge und "bezieht sich insbesondere auf Schleifscheiben, die harzartige Bindemittel enthalten und flexibel, federnd oder halbfedernd sind. Dieser Typ von Schleifscheiben findet zum Polieren, Glänzen oder Glanz-Bohle if en von Gegenständen Verwendung, die aus Metallen, Kunststoffen, Holz oder dergleichen hergestellt werden. ■ Scheiben dieses Typs sind auch mit Erfolg zum Rohschleifen von exotischen Materialien, die gegenüber einer Schleifwärme, wie sie von Üblichen Schleifscheiben erzeugt wird, sehr empfindlich sind, herangezogen worden.

Praktisch alle Schleifscheiben fallen in drei allgemeine Kategorien, die durch den Typ des eingesetzten Bindemittels defi-

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niert werden. Dae Bindemittel wird dazu verwendet, das Schleifmittel In der gewünschten Form zusammenzuhalten. Sie drei allgemeinen Kategorien sind durch Metalle» durch Gläser und durch Barsse (oder organische Polymere) verbundene Scheiben· Von diesen drei Kategorien hat der Typ, in welchem ein Harz als Bindemittel verwendet wird, für diffizile Schleifoperationen, wie beispielsweise zum Polieren und Glänzen, die breiteste Anwendung gefunden. Jedoch auch die weioheste Formulierung dieses Schleifscheibentype hat sich dann als zu hart erwiesen, wenn eine besonders glatte Oberflächenbeschaffenheit erssielt werden soll, oder wenn stark wärmeempfindliche Metalle relativ rauh an der Oberfläche geschliffen werden sollen. Diese Harz-enthaltenden Soheiben erzeugen eine Oberfläche mit Battermarken und keine extrem fehlerlosen, und zwar als Folge der Unfähigkeit derartiger Soheiben, sich eng an das Werkstück anschmiegen zu können. Werden wärmeempfindliche Metalle rauh geschliffen, dann werden harzhaltige Scheiben mit dem Metall beladen und erzeugen echliesellch soviel Wärme, dass das Werkstück zu brennen anfangen kann. Federnde Bindemittel bestehen fast aussohliesslich aus dem Kondensationsprodukt von Phenol mit Formaldehyd, das mit Hexamethylentetramin vernetzt ist. Es wurden bereite Versuohe unternommen, die Arbeitsweise dieser Phenol/Formaldehyd-Harze bei derartigen Sohleifoperationen zu verbessern, und zwar durch die Einmengung in das Phenol/Formaldehyd-GrundharB ausreichender Mengen an thermoplastischen Materialien, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, Vinylbutyral oder dergleichen. Diese modifizierten Harze liefern etwas bessere Ergebnisse, wobei jedoch die erhaltenen Soheiben immer nooh weit von einem Idealzustand entfernt sind.

Die nächste Stufe in der Entwicklung von Soheiben für diese Sohlelfiweoke war die Einführung von mit Kautschuk gebundenen Sohleifsoheiben. Diese Soheiben waren beträchtlich weicher als

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die Scheiben, die unter Verwendung eines Harzes hergestellt worden sind. Jedoch waren auch diese Scheiben immer noch etwas zu hart, was zur Folge hatte, dass keine restlos befriedigenden Oberflächen erhalten wurden. Wurden derartige Scheiben weich genug gemacht, um eine gute Oberfläche zu erzielen, dann trat der Nachteil auf, dass das Zusammenhalten der Scheiben schnell zerstört wurde, wobei die Zerstörung gewöhnlich von dem unangenehmen Geruch von sich zersetzendem Kautschuk begleitet war* Die neueste und wahrscheinlich auch bemerkenswerteste Entwicklung sind die Schleifscheiben, die mit einem geschäumten oder zellförmigen A Polyurethan verbunden sind. Dieser Schleifscheibentyp vermag infolge der Porosität des Schaums sowie des hitzehärtbaren Charakters des Polyurethans selbst ausgezeichnete Oberflächen zu erzeugen, die frei von Battermarken oder Kerben sind, und zwar deshalb, da dieser Scheibentyp federnd genug ist, sich eng an das Werkstück anzuschmiegen und dieses daher glatt zu schleifen. Ferner verhindern die in starkem KaBe ausgeprägten Hitzehärtbar keitseigensohaften der Polyurethane eine übermässige Abnützung der Schleifscheiben infolge einer thermischen Zersetzung des Bindemittels, so dass nicht die Geruchsprobleme auftreten, wie sie im Falle von mit Kautschuk gebundenen Scheiben vorliegen. Bis heute existieren grundsätzlich zwei Typen von Scheiben, die mittels eines geschäumten oder zellenförmigen Polyurethans zusammengehalten werden. Diese werden in der US-Patentschrift 2 972 527 sowie in der südafrikanischen Patentschrift 66/2805 beschrieben.

Die in der US-Patentschrift 2 972 527 beschriebene zellförmige Schleifscheibe wird in der Weise hergestellt, dass ein Polyester und/oder ein Polyäther mit einem Diisocyanate einem Schäumungsmittel und Schleifkörnern vermischt werden, worauf die Mischung in eine Form mit einer gewünschten Grosse und Konfiguration gegossen wird, die Form bedeckt wird und schliesslich die Mischung

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geschäumt und abschliessend In einen hltzogehärteten Zustand überführt wird. Bei diesem Produkttyp sind die Schleifkörner in der Urethanharzmatrix verteilt.

Das In der südafrikanischen Patentschrift 66/2805 beschriebene Schleifwerkzeug, das mittels eines zellfurmlgen Polyurethans zusammengehalten wird, wird in der Weise hergestellt, dass zuerst eine bestimmte Menge eines hitzehärtbaren organischen Polymerenschaums erzeugt wird, der Schaum wird anschliessend in relativ kleine diskrete zellförmig© Teilchen mit einer Grosse zerschnitzelt, die merklich grosser ist als die Grosse der einzelnen Teilchen des verwendeten Schleifmittels. Die Schaumteilchen werden mit den Schleifteilchen und einer bestimmten Menge eines hitzehärtbaren polymeren Bindemittels vermischt. Diese Mischung wird anschliessend in eine form mit einer gewünschten Grosse gegeben. Die Abdeckplatte der form wird dann aufgesetzt, worauf Druck auf die Mischung ausgeübt wird, während gleichzeitig Wärme einwirken gelassen wird, um das Bindematerial zu härten. Dabei entetent eine Schleifscheibe, die aus diskreten zellförmigen leuchen besteht, welche von Teilchen aus dem Schleifmittel umgeben sind. Das Ganze ist zu einer einzigen Einheit verbunden.

Beiden diesen Typen federnder, geschäumter oder zellförmiger Produkte haften jedoch Nachteile an, und zwar entweder in Bezug auf die jeweiligen Schleifprodukte selbst oder hinsichtlich des Verfahrene, das zu ihrer Herstellung angewendet wird. Werden das Schleifmittel, das Vorpolymere und das Schäumungsmlttel vermischt und das Endprodukt an Ort und Stelle geschäumt, dann tritt ein schwerwiegendes Problem hinsichtlich der Handhabung einer derartigen Mischung auf, und zwar infolge der Sohneiligkeit, mit welcher eine derartige Masse aushärtet. Gelingt es, die Handhabung derartiger Mischungen zu meistern, dann tritt das Problem auf, das an Ort und Stelle gebildete Produkt aus

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Schaummaterial und Schleifteilchen gleichmässig herzustellen, und zwar infolge des grossen Unterscheides der spezifischen Gewichte der Schleifteilchen sowie des Urethanpolymeren. Dieser Unterschied hat zur Folge, dass eine Neigung besteht, dass sich die schwereren Schleifteilchen absetzen.

Bei der Durchführung des Verfahrens, das zu dem Produkt führt, welches Gegenstand der südafrikanischen Patentschrift Nr. 66/2805 ist, muss eine erhebliche Sorgfalt dahingehend aufgewendet werden, sicherzustellen, dass die zellförmigen Teilchen eine ausreichend kleine Grosse besitzen, um eine gleichmässige Mischung dieser Teilchen mit den Sohle ifteilchen zu ermöglichen. Naohdem das Vermischen der Schaumteilchen, der Schleifteilchen sowie des nicht-gehärteten polymeren Bindemittels erfolgt ist, besteht die Gewähr, dass das Schleif produkt, das dann erhalten wird, naohdem die Mischung in eine form gebracht und gehärtet worden ist, sehr gleichmässig 1st. Das auf diese Weise hergestellte Produkt weist Schleifteilchen auf, die rund um einen klassierbaren Kern aus einem geschäumten Material herum angeordnet sind. Diese Einheiten werden unter Bildung der vollständigen Schleifscheibe miteinander verbunden. In idealer Welse sollte das Schleifmittel durch die geschäumten Teilchen hinduroh verteilt sein und nicht an ihrem äusseren Umfang sitzen.

Durch die Erfindung wird ein Schleifwerkzeug zur Verfügung gestellt, das eine Dichte von wenigstens 0,22 g/cm besitzt und aus Teilchen aus einem zellförmigen, porösen, hitzegehärteten organischen polymeren Material und Schleifkörnern besteht. Dabei sind die Schleifkörner in den Wänden der Zellen des zellförmigen polymeren Materials enthalten, wobei

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die Teilchen aus dem zellförmigen Material untereinander mittels eines federnden organischen polymeren Bindemittels unter Bildung des Sohlelfwerkzeugee verbunden sind.

Durch die Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeuges zur Verfügung gestellt, welches darin besteht, eine Mischung aus Schleifteilchen und einem federnden organischen Polieren zu schäumen und zu härten, anschliessend diese Mischung zu Teilchen mit einer Grosse von 0,8 - 12,7 mm (1/32 - 1/2") zu zerkleinern, die zerkleinerten Teilchen mit einem hitzehärtbaren organischen polymeren Bindemittel zu überziehen, eine bestimmte Menge der mit dem organischen Polymeren beschichteten Teilchen in eine form mit einer entsprechenden Grosse und Ausgestaltung einzubringen, einen ausreichenden Druck auf die Form zur Komprimierung der mit einem organischen Polymeren überzogenen Mischung aus Schleifteilchen und Polymeren! auszuüben, um eine gewünschte Diohte zu erzielen, und das hitzehärtbare organische Polymerenbindemittel zu härten, wodurch in einer permanenten Form alle zuvor diskreten Teilchen aus Schleiftellohen und Polymerenschaum miteinander verbunden werden,

Auf diese Weise wird im allgemeinen ein weiches, federndes und duroh ein gesohäumtes Polyurethan gebundenes Schleifwerkzeug zur Verfügung gestellt, das eine sehr gleichmässige Dichte besitzt, und in welchem die Schleifteilchen in idealer Weise in der porösen Polyurethanina tr ix verteilt sind. Dieses Schleifwerkzeug besitzt eine neue Konstruktion und wird nach einem neuen Verfahren hergestellt.

Die äusserst gleiohmässlge Dichte des Produktes hat zur Folge, dass es in seinem Sohlelfverhalten über seine ganze Schleifoberfläohe hinweg gleichmäasig ist, wobei diese Oleiohmäselg-

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keit auch über seine ganze Gebrauchsdauer hinweg aufrechterhalten bleibt, wenn sich das Schleifwerkzeug bei der Verwendung abnützt. Eine Ungleichmässigkeit der Dichte eines Werkzeugs hat entweder die Bildung harter Stellen in der Schleiffläche des Werkzeugs zu irgendeinem beliebigen Zeitpunkt während der Lebensdauer des Werkzeugs zur Folge oder, falls das Werkzeug eine Scheibe ist, resuliert in einer Scheibe, die in sehr abrupter Form von hart zu weich oder umgekehrt wechselt, wenn sich die Schleifscheibe um ihren Umfang herum abnützt. Ein Produkt mit einer gleichmässigen Dichte oder Härte erzeugt in reproduzierbarer Weise die gleiche Sohleifwirkung, wobei ferner in reproduzierbarer Weise die gleiche Oberfläche auf allen bearbeiteten Seilen erzeugt wird.

Die ideale Verteilung der Schleifteilchen in der Urethanmatrix hat zur Folge, dass eine Scheibe mit optimalem Wirkungsgrad und einer glatten Schleif wirkung erzielt wird. Eine mikroskopische Untersuchung eines Schnittes durch eine erfindungsgemässe Scheibe zeigt ein poröses Produkt, in welchem die Poren gleichmässig über den ganzen Schnitt verteilt sind, während die Schleifteilchen in gleichmäseigen Abständen über die ganze feste Polyurethanmatrix, welche die Wände der Poren bildet, verteilt sind. Eine derartige Anordnung hat zur Folge, dass alle eingemengten Schleifteilchen physikalisch sich in einer Position befinden, die einen optimalen Wirkungsgrad gestattet. Die neue erfindungsgemässe Schleifscheibe wird nach einem neuen Herstellungsverfahren erzeugt. In der ersten Stufe des Verfahrens werden Schleifkörner und ein schäumbares Polyurethan-Vorpolymeres sowie ein Katalysator miteinander vermissht, worauf die Mischung unbehindert schäumen gelassen wird. Dabei wird ein Sohleifteilohen-enthaltendes Polyurethan-Schaumstück erhalten, dessen Form unwesentlich ist. Die Dichte dieses Stückes schwankt dabei von dem Boden des Stückes bis zu seinem Oberteil. Dies

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ist darauf zurückzuführen, dass die dichteren Schleifteilchen ßioh schnell aus dem flüssigen Urethan-Vorpolymeren absetzen. Dieses grosse Stück eines Schleifteilchen-enthaltenden Schaums wird anschliessend zu kleineren Teilchen zerkleinert, beispielsweise mit einer Grosse von 0,8 - 6,3 mm (1/32 - 1/4") im Durchmesser. Dieses Zerkleinern mischt in gleichmässiger Weise die dichteren Bodenteilchen des ursprünglichen, Schleifteilchen-enthaitenden Schaumstücke mit dem weniger dichten oberen Teil, so dass die erhaltene zerkleinerte Mischung aus Teilchen im wesentlichen gleichmässlg ist. Ein Teil des zerkleinerten Produktes wird anschliessend gründlich mit einem polymerisierbaren flüssigen Polymeren, vorzugsweise einem Polyurethan-Polymeren, benetzt. Es handelt sich bei diesem Polymeren um ein Polymeres, das federnd ist. Diese Mischung aus Polymerem und Schleifteliehen wird anschliessend in eine Scheibenform gegeben und zu einer vorherbestimmten Dicke und Dichte verpresst, worauf sich eine abschliessende Härtung ansohllesst.

Das erflndungsgemässe Verfahren ermöglicht die Herstellung eines Produktes mit einer sehr gleichmässigen Härte sowie mit gleiohmässig verteilten Schleifkörnern. Ausserdem hat man hinsichtlich der Einstellung der Härte und der Biegsamkeit des fertigen Sohleifproduktes einen herheblichen Spielraum zur Verfügung. Man kann extrem weiche und federnde Produkte sowie harte und steife Produkte herstellen, wobei die harten und steifen Produkte praktisch so hart sind wie die bisher üblichen, mit Phenol/Formaldehyd-Harz gebundenen Sohleifprodukte,

Durch die beigefügten Zeichnungen werden einige AusfUhrungeformen der Erfindung beschrieben.

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Figur 1 zeigt ein vergrössertes, durch Zerkleinerung hergestelltes Teilchen aus einem porösen geschäumten polymeren Material, das Schleifteilchen in der federnden Polymerenmatrix enthält.

Figur 2 ist ein erheblich vergröeserter Seil des Seilchens von Figur 1 und zeigt die Schleifteilchen» welche in der harzartigen Matrix sowie zwischen den Poren der Zellen verteilt sind.

Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht einer typischen Schleifscheibe, wobei ein Teil der Scheibe weggeschnitten worden ist, um die innere Konstruktion der Scheiben zu zeigen.

Figur 4 1st ein erheblich vergrösserter Querschnitt eines kleinen Seils der inneren Konstruktion der Scheibe von Figur 3 und zeigt die Poren oder Zellen, die teilweise komprimiert sind. Ferner sieht man die Schleifteilchenlinie zwischen zwei derartigen Seilohen, wie sie in Figur 1 gezeigt werden.

Figur 5 entspricht im wesentlichen der Figur 4, mit der Ausnahme, dass 4 .η dieser vergröeserten Ansicht die Poren in einem erheblich gröseeren Ausmaße komprimiert worden sind als dies bei den Poren gemäss Figur 4 der Fall ist.

Gemäss einer bevorzugten Ausftthrungsform der Erfindung wird ein weiches und federndes Schleifwerkzeug nach einem Vierstufen-Verfahren hergestellt.

Sie erste Stufe besteht darin, die Sohleifkörner und ein flüssiges, schaumbares, federndes und hitzehärtbares Vorpolymeres solange zu vermischen, bis eine gleichmäßige Verteilung der Körner in der Flüssigkeit erzielt worden ist. Die Mischung wird anschliessend in einen offenen Behälter mit einer beliebigen

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Form überführt und ungehindert schäumen gelassen. Der Schleiftellchen-enthaltende Schaum wird anschliessend während einer kurzen Zeitspanne zur Beendigung der Polymerisationsreaktion wärmebehandelt· Die Temperatur sowie die Zeit der Wärmebehandlung schwanken mit dem jeweils eingesetzten schäumbaren Vorpolymeren. Jedoch stellt eine Behandlung bei einer Temperatur von ungefähr 122°C während einer Zeitspanne von 3 Stunden eine typische Wärmebehandlung dar. Das jeweils eingesetzte Bars ist nicht kritisch, es muss lediglich ein federndee, sohäumbares und hitzehärtendes Harz sein. Die Polyurethane sind besonders geeignet zur Durchführung der Erfindung. Beispielsweise kommen Vultafoam 15 J16 und Vultafoam 15 J18 zusammen mit geeigneten Katalysatoren (verkauft von der General Latex and Chemical Corporation) sowie Plaskon P.F.R. ITr. 5» dem ein Aminkatalysator, gewöhnlich etwas H₂O und ein grenzflächenaktives Mittel zugesetzt werden muss, in Frage. Die einzige andere Beschränkung hinsichtlich des eingesetzten Polyurethans ist darin zu sehen, dass es entweder biegsam oder halb-biegsam sein muss. Eine ausgezeichnete Übersicht Über Polyurethanharze im allgemeinen und geschäumte Polyurethane im besonderen findet man in "Polyurethanes, Chemistry and Technology", I Chemistry, Band 16, High Polymers, J. H. Saunders und K.C. Prisoh. Die verwendeten Sohleifteilchen können aus jedem in Form ν on Einzelteilchen vorliegenden Material mit Schleifeigenschaften bestehen. Beispielsweise kommen a-Aluminiumoxyd, Siliciumcarbid, Aluminiumoxyd/Zirkonoxyd, Diamant, Granat, Quarz, Borcarbid, Schmirgel, Flint oder dergleichen in Frage.

Im Hinbliok auf die gewünschten Eigenschaften des fertigen Schleifwerkzeuges sind einige Parameter hinslchtlioh der Zusammensetzung des Schleifmittel enthaltenden Schaume zu beaohten. Das geeignete Oeviohtaverhältnis von Schleifteilohen zu

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Polyurethanharz schwankt von 1:2 bis 8:1. Ein Gewichtsverhältnis von Schleifteilchen zu Polyurethan von weniger als 1:2 bedeutet, dass zu wenig Schleif teilchen in dem fertigen Produkt vorliegen, und zwar auch dann, wenn das leichteste verfügbare Schleifmittel verwendet wird. Gewichtsverhältnisse von mehr als 8:1 haben einen schlechten Schaum zur folge, und zwar infolge der sehr hohen Dichte der Sohleifteilchen. Ausserdem hat ein derartiges Verhältnis ein relativ schwach und schlecht gebundenes fertiges Schleifwerkzeug zur Folge.

Die nächste Stufe bei der Durchführung des erfindungsgemäseen Verfahrens ist das Zerkleinern des zellförmigen geschäumten, Schleifteilchen enthaltenden Polyurethans, das in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt worden ist. Diese relativ grossen Stücke werden irgendeiner mechanischen Vorrichtung zugeführt, die dazu in der Lage ist, diese Stücke zu Teilchen mit einer Grosse zwischen 0,8 und 12,7 mm (1/32 - 1/2") zu zerkleinern. Diese Schleifteilchen enthaltenden geschäumten Urethanteilchen besitzen in unvermeidbarer Weise eine sehr unregelmäßige Form. Dies hat jedoch praktisch keine Wirkung auf das Verfahren oder das Produkt. Desgleichen ist die Tellchengrösse innerhalb des angegebenen Bereiches ohne Bedeutung.

Sin typisches Teilchen wird in Figur 1 gezeigt. Aus dieser Figur wird die Unregelmässigkeit des Seilchens ersichtlich. In Figur 1 stehen die Poren oder Zellen 12 nicht miteinander in Verbindung, sondern sind durch die gehärtete Polymerenmatrix 10 getrennt, in welcher die Schleifteilchen 14 enthalten sind. Die Figur 2 ist ein erheblich vergrösserter Teil 16 des Teilchens von Figur 1 und zeigt deutlicher die relativen Anordnungen der Schleifteilchen 14, der Poren 12 sowie der Polymerenmatrix 10 zueinander. Diese Polymerenmatrix 10 bildet die Wände der Poren oder Zellen 12.

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In der nächsten Stufe des Verfahrens werden die das Schleifmittel enthaltenden Teilchen in einen Mischer gegeben, beispielsweise einen Sigma-Schaufelmischer oder einen Hobart-Mischer, und gründlich mit einer ausreichenden Menge eines elastischen oder steifen, schäumbaren oder nicht-schäumbaren Harzes vermischt, wobei es sich bei dem Harz vorzugsweise um den gleiohen Typ handelt, aus dem das geschäumte Harz besteht. In nooh bevorzugterer Welse verwendet man ein nicht-schäumendes flüssiges Polyurethanharz. Ein typisches derartiges Polyurethanharz ist Vultabond 15 S10, das von der General Latex and Chemical Corporation hergestellt wird. Sie Menge des hitzehärtbaren flüssigen Harzes muss dazu ausreichen, gerade die Oberfläche der Teilchen aus geschäumten Polymeren und Schleifteilchen zu benetzen. Die Menge des flüssigen Harzes schwankt natürlich mit der Veränderung der Oberfläche der Teilchen als Funktion der Grosse der Teilchen. Beträgt beispielsweise die Grosse der Teilchen ungefähr 0,8 mm (1/32"), dann ist mehr Polymeres erforderlich ale dann, wenn die Grosse der geschäumten Teilchen ungefähr 12,7 mm (1/2") beträgt. Der Zweck dieser Flüssigkeit besteht darin, letztlich in einer festen und stabilen einzigen Masse eine sehr grosse Anzahl von diskreten Teilchen aus Polymeren^ das Schleifteilchen enthält, miteinander zu verbinden. Daher wirkt diese Flüssigkeit als Klebstoff und sollte in Mengen entsp sehend seines Gebrauchszweckes eingesetzt werden. Eine Menge von 10-20 Gewichts-^ des als Bindemittel dienenden flüssigen Polymeren, bezogen auf das Gewicht der Teilchen aus geschäumten Polymeren und SohleIfmaterial, hat ein gut miteinander verbundenes Endprodukt zur Folge.

Die vierte Hauptstufe bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist das Pressverformen der mit dem flüssigen Polymeren benetzten Teilohen aus Polymerem und Schleifteil-

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chen, die durch die vorstehend geschilderten Stufen erzeugt worden sind. Durch das Pressverformen kann man jede beliebige Form erzeugen, beispielsweise die durch Figur 3 wiedergegebene Schleifscheibenform. In Figur 3 ist ein Teil aus dieser Schleifscheibe weggeschnitten. Diese Stufe entscheidet über die letztlichen Eigenschaften des fertigen Schleifwerkzeuges. Je nach der gewünschten Scheibendichte und Härte sowie je nach der gewünschten Schleifwirkung wird im allgemeinen eine vorherbestimmte Menge benetzter Teilchen in eine Form mit einer geeigneten Ausgestaltung gegeben, worauf ein Druck angelegt wird, der dazu ausreicht, die gewünschte Dichte zu erzeugen. Dann wird während einer Zeitspanne erhitzt, die dazu ausreicht, das flüssige polymere Bindemittel oder den flüssigen Klebstoff auszuhärten.

Die Wirkung des Druckes besteht darin, die grossen relativ runden Foren 12 gemäes Figur 1 auf ein kleineres Volumen zu bringen. Diese Wirkung geht aus den Figuren 4 und 5 hervor. Man sieht einen erheblich vergrösserten Teil 18 des inneren Teiles der Soheibe von Figur 3. In Figur 4 sind die Veilchen aus Schaum und Schleifmittel massig zusammengepresst worden. Die Poren 12 haben ein kleineres Volumen angenommen und sind von Polymerenmatrix 10, welche das Schleifmittel 14 enthält, umgeben. Durch 20 wird die Klebstofflinie gekennzeichnet, die sich an der Grenzfläche von zwei komprimierten Teilchen aus Schleifmittel und Schaum ausbildet. Das Klebemittel besteht aus dem nicht-schäumbaren (oder eohäumbaren) federnden Polymeren, das auf die Teilchen in dem welter oben beschriebenen !Teil des Verfahrene aufgebracht worden ist.

Figur 5 entspricht der Figur 4, mit der Ausnahme, dass es sich dabei um eine Schleifscheibe handelt, die eine höhere

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Dichte besitzt, und zwar infolge einer weiteren Komprimierung. Das Ergebnis dieser weiteren Komprimierung besteht darin, das Volumen der Poren 12 weiter zu verkleinern, so dass die Schleif teilchen 14 und die Polymerenmatrix noch enger zusammenrücken .

Die Vielseitigkeit dieser Phase des erfindungsgemässen Verfahrens ermöglicht die Herstellung von Schleifwerkzeugen mit einer Volumenzusammensetzung von Schleifteilchen:Harz von 1:4 bis 2:1, wobei die Dichte 0,22 - 5,48 g/ccm betragen kann. Die Porosität kann bis zu 85 Volumen-^ ausmachen.

Die Härtungsbedingungen, die zur Härtung des flüssigen polymeren Bindemittels eingehalten werden, sind nicht kritisch. Die Temperatur muss natürlich unterhalb der Temperatur liegen, die eine Zersetzung dieses flüssigen organischen Polymeren bewirken würde. Ausserdem muss die Temperatur unterhalb der Temperatur liegen, welche eine Zersetzung des geschäumten Polymeren zur Folge hätte. Das andere Extrem ist das Härten bei Zimmertemperatur, das bei einer Verwendung von vielen Polyurethanen durchgeführt werden kann. Jedoch sind diese Härtungen gewöhnlioh langwierig, beispielsweise dauern sie 3-7 Tage. Wie eine geeignte Härtung durchzuführen ist, wird im allgemeinen von den Herstellern der Jeweiligen Polymeren angegeben. Im allgemeinen betragen die Hartwigszeiten 2-5 Stunden bei 120 - 130°C. Eine sehr wirksame Härtung kann durch die gleichzeitige Einwirkung von Druck und einer Temperatur von 16O°G während einer Zeitspanne von 15-30 Minuten durchgeführt werden. Unabhängig davon, welche Härtungstemperatur gewählt wird, muss der Druck auf die Form solange aufrechterhalten werden, bis das polymere Bindemittel ausgehärtet ist. Dann kann das Schleifwerkzeug aus der Form entnommen werden.

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Manchmal .let eine Endbehandlungastufe erforderlich, Insbesondere dann, wenn eich das Schleifwerkzeug in Form einer Schleifscheibe befindet. Diese Behandlung besteht in einer Ausrichtung oder in einer Zentrierung der Schleifscheibe, und zwar deshalb, um eine Schleifscheibe zu erhalten, die vibrationsfrei läuft und in optimaler Weise ihre Schleifwirkung ausUbt, ohne dass dabei das Schleifen unterbrochen werden muse. Derartige Maßnahmen sind in der Xeohnik der Herstellung von Schleifscheiben Üblich.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel 1

Die nachstehend angegebenen Materialien werden gleichmässig miteinander vermischt:

354 g eines geschmolzenen Aluininiumoxyd-Schleifmittels (240 Grit)

234 g eines flüssigen TJrethanvorpolymeren (1) 12 g eines flüssigen Katalysators (2)

(1) Tultafoam 15 J18 Seil A (hergestellt von der General

Latex and Chemical Corporation)

(2) Yultafoam 15 J17 Seil B (hergestellt von der General

Xiatez and Chemical Corporation)

Die Mischung aus Schleif teilchen und Vorpolymeren! wird in offene zylindrische Behälter gegeben und bei Zimmertemperatur schäumen gelassen. Die erhaltenen Stücke aus Schleifteilchen und Schaum werden anschliessend bei 125⁰C während einer Zeitspanne von 3 Stunden gehärtet. Diese relativ grossen Stücke werden solange zerkleinert, bis die zerkleinerten

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!Teilchen eine Grosse von 6,3 mm oder darunter "bis herab zu ungefähr 0,8 mm (1/4 bzw. 1/32") besitzen. Die Schleifmittelenthaltenden geschäumten Teilchen werden in einer Menge von 586 g in einen Sigma-Schaufelmischer gegeben und gründlich mit 59 g eines nicht-schäumbaren flüssigen Urethanvorpolymeren, und zwar Vultabond 15 S10 (99,5 Teile A und 0,5 Teile B (General Latex and Chemical Corporation)), sowie 59 g Wasser vermischt. Diese rohe Chargenmisohung wird in eine Stahlschleifscheibenform mit einem Innendurchmesser von 152 mm (6ⁿ) gegeben. Diese Form besteht aus einem Formrand, einem Bodenteil und einem Deckel sowie einem Aufsteckdorn. Die Form, welche die Mischung enthält, wird in eine mit Dampf beheizte hydraulische Fresse gegeben. Diese Presse wird auf ungefähr 160⁰C vorerhitzt, worauf die Mischung bei dieser Temperatur während einer Zeitspanne von ungefähr 15 Minuten auf eine Dicke von 12,7 mm (1/2") verpresst wird. Diese Wärmebehandlung hat zur Folge, dass das nicht-schäumbare flüssige Vorpolymere aushärtet (polymerisiert). Auf diese Weise verbindet es die zerkleinerten Teilchen aus Schleifmittel und Urethanschaum zu einer dimensionsstabilen Scheibe mit einer Dichte von 1,32 g/com, die einen Durchmesser von 152 mm, eine Dicke von 12,7 mm und eine Mittelöffnung von 32 mm (6, 1/2 bzw. 1 1/4") besitzt. Die Scheibe wird dazu verwendet, einen Weichetahlblock zu polieren.

Beispiel 2

Eine Zubereitung aus Schleifteilchen und Schaum wird nach der In Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt, wobei die gleichen Rohmaterialien verwendet werden. In diesem Falle setzt sich jedoch die Eohoharge wie folgt zusammen:

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240 g geschmolzene Aluininiiimoayd-SchleiiteileheE (240 Grit)

152 g des flüssigen Urethanvorpolymeren 8 g des flüssigen Katalysators

Bas erhaltene Stück wird ssu Teilchen aus Schleifmittel und Schaum mit einer Grosse von 0,8 mm bis 6,3 mm (1/32 - 1/4") zerkleinert. Zu 255 g dieser Seilchen wird eine Mischung aus 25»6 g des gleichen nicht-schäunibaren flüssigen Urethanvorpolyraeren wie in Beispiel 1 und 23,6 g Wasser gegeben. Diese benetzte Mischung wird anschliessend zur Herstellung einer Scheibe mit der gleichen Grosse verwendet, wobei man auf die in Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise zurückgreift. Diese Scheibe wird jedoch mit einer Dichte von 0,597 g/oom hergestellt. Bs handelt sich um eine weichere und porösere Scheibe als die Scheibe, die gemäss dem vorstehenden Beispiel hergestellt worden ist. Diese Scheibe wird dazu verwendet, die Oberflächen eines Weichstahlblockes zu polieren.

Beispiel 3

Eine gehärtete Zubereitung aus Schleifteilchen und Schaum wird nach den in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Arbeitsweisen unter Verwendung der gleichen Rohmaterialien hergestellt, mit der Ausnahme, dass in diesem Falle das verwendete Schleifmittel ein Schleifmittel mit 120 Grit ist. Me Gewichtsausammensetzung der Charge ist wie folgt:

354 g des geschmolzenen Alurainiumo^yd-SciileifiEittelB (120 Grit)

234 g des flüssigen Urethanvorpolymsron 12 g des Katalysators

Das erhaltene 3tüok wird wie in den Beispielen 1 und 2 zu XeIl-

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chen mit einer Grosse von 0,8 mm Ms 6,3 mm (1/32 - 1/4") zerkleinert. Eine Scheibe mit der gleichen G-rösse wie in den vorstehenden Beispielen wird in der gleichen Weise hergestellt, und zwar durch Verwendung von 586 g der Teilchen aus Schleifmittel und Schaum, die mit 59 g des flüssigen niohtschäumbaren Urethanvorpolymeren und 59 g Wasser benetzt worden Bind. Die erhaltene Scheibe besitzt eine Dichte von 1t306 g/ccm.

Beispiel 4

Nach der in Beispiel 2 beschriebenen Arbeitsweise wird eine gehärtete Zubereitung aus Schleifmittel und Schaum hergestellt. Dabei werden die gleichen Mengen und Materialien verwendet, mit der Ausnahme, dass das Schleifmittel ein Schleifmittel mit 80 Grit aus geschmolzenem Aluminiumostyd ist.

Das erhaltene Stück wird zu Teilohen aus Schleifmittel und Schaum mit einer Grosse von 0,8 - 6,3 mm (1/32 - 1/4") zerkleinert. Zu 255 g dieser Teilchen werden 25,5 g eines pulverisierten Phenolformaldehyd-Kondensationsharzes (Union Carbide Corporation, BRP-5417) gegeben. Die zwei Bestandteile werden solange vermischt, bis die Teilchen aus Schleifmittel und Schaum mit dem Phenolharz-Bindemittel bedeckt sind. Diese Mischung wird anechllessend zur Herstellung einer Scheibe verwendet, welche die gleiche Grosse wie die gemäss Beispiel 2 hergestellte Scheibe besitzt. Es wird ausserdem die gleiche Arbeitsweise wie bei der Durchführung dee genannten Beispiels eingehalten, mit der Ausnahme, dass das Heissverpressen ei ungefähr 160⁰C während einer Zeitspanne von 20 Minuten durchgeführt wird. Die erhaltene Soheibe besitzt ebenfalls eine Diohte von ungefähr 0,597 g/oom, sie ist jedoch etwas steifer, d.h. halbsteif, und zwar im Vergleich zu der gemäss Beispiel 2 hergestellten Soheibe.

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Claims

- 19 -Patentansprüche

1, Schleifwerkzeug aus einem zellförmigen porösen hitzegehärteten organischen polymeren Material und Sohle if köraera, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner in den Wänden der Zellen des zellförmigen polymeren Materials enthalten sind, wobei das zellförraige Material in Form von Teilchen vorliegt, die untereinander mittels eines federnden organischen polymeren Bindemittels unter Bildung eines Schleifwerkzeuges mit einer Dichte von wenigstens O,22 g/ccm verbunden sind.
2. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zellfb'rmige nolvraere Material ein geschäumtes Polyurethanharz ist, wähl \& «*»a xfeciepnde organische polymere Bindemittel ein Polyurethaahfc.ii ist« fias geschäumt nftea? nicht geschäumt ist.
3. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, daaa. cL gel.t,

dass das zellförmige polymere Material ein geschäumtes Polyurethanharz ist, während es sich bei dem polymeren Bindemittel um ein Phenolformaldehyd-Kondensatlonsharz handelt.
4. Schleifwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenverhältnis der Schleif teilchen zu dem Gesamtvolumen von beiden Polyurethanharzen, ausechliesslioh der Porosität, 1:4 bis 2:1 beträgt, und das Schleifmittel aus Aluminiumoxyd, Siliciumcarbid, Aluminiumoxyd/Zirkonoxyd, Diamant, Granat, Quarz, Borcarbid, Schmirgel oder Flint besteht.
5. Schleifwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Dichte von 0,22 - 3,48 g/com besitzt und eine Porosität von bis zu 85 Volumen-^ aufweist.

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6. Rohchargenmisclmng, dadurch gekennzeichnet, daes sie ein Sohleifteilchen-enthaltendes geschäumtes und gehärtetes Polyurethanpolymeres enthält, das mit 10-20 Gewichts-^ eines nicht-gehärteten flüssigen Polyurethanharzes benetzt ist, wobei das geschäumte, Sohleifmittel-enthaltende Polyurethan aus Schleifmittel und Polyurethan in einem Gewichtsverhältnis von 1:2 hie 8:1 besteht.
7. Verfahren zur Herstellung eines porösen Sohle if werks?euges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

a) eine Mischung aus Schleifteilchen und einem federnden organischen Polymeren geschäumt und gehärtet wird_?

b) die Mischung aus geschäumtem Polymeren und Schleif teilchen eu Teilchen mit einer Grb'see von 0„8 - 12,7 mm (1/32 bis 1/2") zerkleinert v/ird,

c) die zerkleinerten 'feilchen mit einem hitsehärtbaren organischen Polymerenbindemittel Überzogen werden,

d) eine bestimmte Menge der mit dem organischen Polymeren überzogenen Teilchen in eine Form mit einer entsprechenden Grosse und Konfiguration eingebracht wird,

e) auf die Form zur Komprimierung der Mischung aus Schleifteilchen und Polymeren, die rait dem organischen Polymeren Überzogen ist, zur Erzielung einer gewünschten Dichte ein Druck ausgeübt wird, und

f) das hitzehärtbare organische Polymere gehärtet wird.

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8. Verfahren nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das verwendete schäumbare organische Polymere als auch das eingesetzte Mtzehärtbare organische Polymere jeweils Polyurethane sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das als Bindemittel verwendete hitzehärtbare organische Polymere in der SOrm durch Einwirkenlassen von Wärme gehärtet wird, wobei die Temperatur und die Behandlungszeit dazu ausreichen müssen, die Härtung zu bewirken.

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