DE2531182A1 - Polishing, honing and deburring compsn. - contg. organic boron silicon polymer, metal soap and hydrocarbon oil gel and abrasive - Google Patents
Polishing, honing and deburring compsn. - contg. organic boron silicon polymer, metal soap and hydrocarbon oil gel and abrasiveInfo
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Abstract
Description
Schlei fmittel Die Erfindung betrifft ein fließfähiges Schleifmittel, das aus einer viskoser ?-gersubstanz besteht, die mit körnigen Schleifpartikeln durchsetzt ist und zum Honen, Schleifen und Glätten oder Entgraten einer Fläche benutzt wird, wobei insbesondere das Schleifmittel mit Druck und bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten in einer Hin- und Herbewegung über die Fläche geführt wird.Abrasives The invention relates to a flowable abrasive, which consists of a viscous? -ger substance with granular abrasive particles is interspersed and for honing, grinding and smoothing or deburring a surface is used, in particular the abrasive with pressure and at different Velocities in a reciprocating motion across the surface.
Derartige Schleifmittel, die aus einer ViskoseiTragersubstanz mit eingelagerten Schleifpartikeln bestehen, geben Anlaß zu Schwierigkeiten, wenn sie unter Druck und mit hohen Geschwindigkeiten auf einer zu behandelnden Flache hin- und herbewegt werden, da bei den hohen Geschwindigkeiten und durch den Druck infolge der Reibung ein Punkt erreicht wird, wo die Zusammensetzung des Schleifmittels zerfällt und das Schleifmittel seine Wirksamkeit verliert. Man ist deshalb ständig auf der Suche nach Verbesserungen bei derartigen fließfähigen Schleifittelzusammensetzungen, Mit der Erfindung wird ein fließfähiges Schleifmittel zum Honen, Schleifen, Entgraten und Polieren von Flachen geschaffen, dessen Zusammensetzung vor dem Gebrauch eine genschte Konsistenz hat und die den wertvollen Vorteil besitzt, diese Konsistenz und damit auch seine Wirksamkeit während des Gel brauchs praktisch zu behalten, auch wenn die Gebrauchsbedingungen Werte hohen Druckes und hoher Geschwindigkeit enthalten, so daß wegen der auftretenden Reibung auch hohe Temperaturen entstehen. Die Schleifmittelzusammensetzung weist eine organische Polyborsilziumverbindung (ein Polymer) auf, in die Schleifpartikel eingelagert ist und die mit einem praktisch im Wasser unlöslichen Gel abgewandelt ist, das aus einer Metallseife (8 bis 22 Kohlenstoffatome) und einem Kohlenwasserstofföl gebildet ist. Die Zusammensetzung kann noch durch Hinzufügen geringer Mengen von Kopplern und/oder Schmiermitteln der bekannten Art abgewandt werden, wenn dies gewünscht ist. Die Zusammensetzung wird zu einem Teil durch das verwendete Gel charakterisiert, welches die gewünschte Konsistenz erzeugt und aufrecht erhält. Such abrasives, which consist of a viscose carrier substance with embedded abrasive particles exist, give rise to difficulties when they under pressure and at high speeds on a surface to be treated and be moved because at the high speeds and by the pressure as a result friction reaches a point where the composition of the abrasive breaks down and the abrasive loses its effectiveness. You are therefore constantly on the Looking for improvements in such flowable abrasive compositions, With The invention provides a flowable abrasive for honing, grinding, deburring and polishing of surfaces created, the composition of which before use a Has a good consistency and which has the valuable advantage of this consistency and thus to keep its effectiveness practically during the use of the gel, even if the conditions of use are high pressure and high speed values included, so that high temperatures arise because of the friction that occurs. The abrasive composition comprises an organic polyborosilicon compound (a polymer), in which the abrasive particles are embedded and which with a practical a gel that is insoluble in water and made of a metal soap (8 to 22 carbon atoms) and a hydrocarbon oil. The composition can still go through Adding small amounts of couplers and / or lubricants of the known type be turned away if so desired. The composition becomes a part characterized by the gel used, which creates the desired consistency and maintains.
Das Polymer allein, das mit Schleifpartikeln versetzt ist, ist für das Honen von Innenflachen eines Durchtrittskanals nicht vollstandig zufriedenstellend, während es dann, wenn es mit dem Gel der Metallseife und einem Kohlenwasserstofföl versetzt ist, weich und ausreichend fließfähig ist und eine Konsistenz besitzt, die während des Mischens und beim Gebrauch zwischen Pastenform und teigiger Masse liegt. Die Zusammensetzung besitzt verschiedene Grade innerer Schmierfähigkeit mit ganz geringfügiger wenn überhaupt vorhandener Elastizität, wenn sie heruntertropft, ob nun Schleifpartikel enthalten sind oder nicht. Das Polymer, das it dem Gel modifiziert ist, erhöht die Härte oder vermindert die Fließfahigkeit unter statischem Druck nicht nenneswert. The polymer alone that is spiked with abrasive particles is for the honing of inner surfaces of a passage channel is not completely satisfactory, while it then when it is with the gel of the metal soap and a hydrocarbon oil is offset, is soft and sufficiently flowable and has a consistency those during mixing and when using between Paste form and doughy mass. The composition has various degrees of internal Lubricity with very little if any elasticity, when it drips down, whether it contains abrasive particles or not. The polymer the fact that the gel is modified increases the hardness or reduces the flowability not significant under static pressure.
Das zum Modifizieren des Polymer verwendete Gel ist bekannt und wird durch Reaktion einer Metallseife mit einem Kohlenwasserstofföl gebildet. Es wird bisher bereits für zahlreiche Anwendungsfälle benutzt wie etwa als Eindickzusatz für Anstrichfarben, Tinten, Spezialharzbeschichtungen, Plastikmassen, Gießbetonverbindungen und viele andere Massen, die eine erhöhtc Viskosität haben sollen. The gel used to modify the polymer is known and will be formed by the reaction of a metal soap with a hydrocarbon oil. It will already used for numerous applications, such as a thickening additive for paints, inks, special resin coatings, plastic compounds, cast concrete joints and many other compounds which are said to have an increased viscosity.
Der Metallseifeanteil des Gel ist, wie es bekannt ist, ein Salz, das vorzugsweise im wesentlichen wasserunlöslich ist und aus einer fettigen Karboxylsäure mit üblicherweise 8 bis 22 Kohlenstoffatomen besteht, wobei typische Beispiele Aluminium, Beryllium, Kadmium, Kalzium, Lithium, Magnesium und Zinksalze von Säuren wie Laurinsäure Stearinsäure. Ölsäure. Linolsäure. Palmitinsäure, Linolens ure, Cetylsüure,/Bensaure oder Mischungen daraus sind. The metallic soap portion of the gel is, as it is known, a salt, which is preferably substantially water-insoluble and of a fatty carboxylic acid with usually 8 to 22 carbon atoms, typical examples being aluminum, Beryllium, cadmium, calcium, lithium, magnesium and zinc salts of acids such as lauric acid Stearic acid. Oleic acid. Linoleic acid. Palmitic acid, linolenic acid, cetylic acid, / benzic acid or mixtures thereof.
Häufig werden diese Salze der Fettsäuren oder Metallsei.fen im Umgang als Metallstearate bezeichnet, was nicht nur die unlöslichen Metallsalze der Stearinsaure sondern auch eine große Xnzahl von Salzen mit organischen Säuren von hohem Molekulargewicht umfaßt. Die Aluminiumsalze werden bevorzugt verwendet, da sie besonders stabile Gels bilden, und besonders die Stoffe, die unter Fachleuten als Aluminiumstearate bezeichnet werden, sind bevorzugt.These salts of fatty acids or metal soaps are often used in handling referred to as metal stearates, which is not just the insoluble metal salts of stearic acid but also a large number of salts with organic acids of high molecular weight. The aluminum salts are preferably used, as they form particularly stable gels, and especially the substances that are used by experts referred to as aluminum stearates are preferred.
Das Kohlenwasserstofföl, vorzugsweise ein aliphatisches Öl, das als zweite Komponente für das Gel benötigt wird, ist am besten eines aus der Gruppe der Paraffinöle, kann jedoch auch ein anderes Kohlenwasserstofföl sein, das üblicherweise mit Metallseifen zur Bildung von Gels verwendet wird wie etwa ein naphtenisches Öl. The hydrocarbon oil, preferably an aliphatic oil, which as The second component needed for the gel is best from one of the group the paraffin oils, but can also be another hydrocarbon oil that is usually used with metallic soaps to form gels such as a naphthenic Oil.
Das Gel wird durch Mischen von 1 bis D5 Gew.-% und vorzugsweise 5 bis 15 Gew.- Metallseife mit dem Kohlenwasserstofföl und Erhitzen der Mischung auf eine über der Geliertemperatur liegende Temperatur gebildet, vorzugsweise zwischen 6 bis 120 über der Geliertemperatur, wobei diese Temperatur dann wenigstens 15 Minuten so gehalten wird. The gel is made by mixing from 1 to D5 wt .-% and preferably 5 up to 15% by weight of metal soap with the hydrocarbon oil and heating the mixture a temperature above the gelation temperature is formed, preferably between 6 to 120 above the setting temperature, this temperature then at least 15 minutes is kept that way.
Durch Reagieren eines Silikonöls, z.B. Polydimethylsiloxan, mit einer Borverbindung, z.B. Pyroborsäure, Borsäureanhydrid oder dergleichen in Anwesenheit eines Katalysators, z.B. eines Lewis-Säurekatalysators, wird unter Wärmezufuhr und Rühren gefolgt von einer Behandlung mit Aluminiumkarbonat oder Ammoniak, um die Reste des Katalysators zu neutralisieren, das Polymer gebildet. By reacting a silicone oil, e.g. polydimethylsiloxane, with a Boron compound such as pyoboric acid, boric anhydride or the like in the presence of a catalyst, for example a Lewis acid catalyst, is supplied with heat and Stir followed by treatment with aluminum carbonate or ammonia to get the Neutralizing remnants of the catalyst formed the polymer.
Der Schleifbestandteil der Zusammensetzung ist ein übliches Schleifmaterial, das etwa beim Honen eingesetzt wird, so z.B. Siliziumkarbid, Alaunerde, Borkarbid oder dergleichen. The abrasive component of the composition is a common abrasive material, that is used in honing, e.g. silicon carbide, alum earth, boron carbide or similar.
Die Größe der Partikel kann über einen weiten Bereich schwanken, was davon abhängt, was mit der Schleifpaste später gemacht werden soll und welche physikalischen Eigenschaften für die Zusammensetzung gewünscht sind. Die Größe kann deshalb schwanken zwischen 20 mesh und 600 mesh, und für manche Fälle kann die Korngröße bis zu 2 bis 5 Mikron sinken. Es hat sich herausgestellt, daß bei Verwendung größerer Schleifpartikel für schwerere Bearbeitung erheblich bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn in Kombination mit den größeren Partikeln auch Partikel feinerer Korngröße eingesetzt werden.The size of the particles can vary over a wide range, what depends on what is to be done with the grinding paste later and which physical Properties for the composition are desired. The size can therefore vary between 20 mesh and 600 mesh, and in some cases the grain size can be up to 2 sink to 5 microns. It has been found that using larger abrasive particles for heavier machining, significantly better results can be achieved when used in combination with the larger particles, particles of finer grain size can also be used.
Die Menge der Schleifpartikel in bezug auf das übrige der Zusammensetzung (Gel und Polymer) beträgt wenigstens 25 Gew.-% von der Zusammensetzung, liegt aber vorzugsweise zwischen 50 und 300 Gew.-% und in der Regel zwischen 100 und 190 Gew.-der Zusammensetzung. The amount of abrasive particles relative to the remainder of the composition (Gel and polymer) is at least 25% by weight of the composition, but lies preferably between 50 and 300% by weight and generally between 100 and 190% by weight Composition.
Um die fließfähige Schleifzusammensetzung gemäß der Erfindung zu erhalten, wird das Polymer sorgfältig mit dem Gel zusammengeknetet, bis eine homogene Masse entsteht, die die gewünscht Weichheit, Fließfähigkeit und Viskosität besitzt. Anschlieend wird das Schleifpartikelmaterial gleichmäßig durch Rühren in die Masse eingemischt, woraufhin sie dann fertig ist. In order to use the flowable abrasive composition according to the invention obtained, the polymer is carefully kneaded together with the gel until homogeneous The result is a mass that has the desired softness, flowability and viscosity. The abrasive particle material is then uniformly mixed into the mass by stirring mixed in, after which it is then ready.
Die dem Polymer hinzugofügte Gelmenge hängt von den FJigenschaften des Gels und von der gewünschten Konsistenz der fertigen Zusammensetzung ab. Dies wiederum wird vom Verwendl.ngszweck der Schleifmasse bestimmt. Soll beispielsweise eine verhältnismäßig kleine Bohrung mit der Schleifmasse behandelt werden, z.B. 5 mm Durchmesser oder kleiner, dann treten Bedingungen mit verhältnismäßig hohem Druck und hoher Geschwindigkeit auf, so daß eine gufMflieBende Schleifmasse von pastenförmiger Konsistenz wiinschenswert ist. Dies wird mit einem verhältnismäßig weichen Gel erzielt (einem aus Aluminiumstearat und Paraffinöl gebildeten Gel) bei mittlerer Konzentration oder mit einem festeren Gel (gebildet aus Aluminiumstearat und einem naphtenischen Öl) bei niedriger Konzentration. Wenn dagegen die Schleifzusammensetzung zum Bearbeiten und Schleifen der Innenfläche eines relativ großen Kanals eingesetzt werden soll, wo der Druck und die Geschwindigkeit verhältnismäBig niedrig sind, dann empfiehlt es sich, eine steifere Schleifzusammensetzung mit einer teigigen Konsistenz einzusetzen. Eine solche läßt sich aus einem steiferen Gel in entsprechender Konzentration gewinnen. Unter Beachtung dieser vorstehend genannten Richtlinien kann das Verhältnis von Gel zu Polymer zwischen 1 zu 4 und 4 zu 1 schwanken, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 1 zu 2 und 2 zu 1 liegt und das Verhältnis 1 zu 1 den überwiegenden Anteil ausmacht. The amount of gel added to the polymer depends on the film properties of the gel and the desired consistency of the finished composition. this in turn, it is determined by the intended use of the abrasive compound. Should for example a relatively small bore can be treated with the grinding compound, e.g. 5 mm in diameter or smaller, then conditions occur with a relatively high Pressure and high speed, so that a smooth abrasive mass of paste-like consistency is desirable. This is done with a proportionate soft gel (a gel made from aluminum stearate and paraffin oil) medium concentration or with a more solid gel (formed from aluminum stearate and a naphthenic oil) at a low concentration. If, on the other hand, the abrasive composition used for machining and grinding the inner surface of a relatively large channel should be where the pressure and speed are relatively low, then it is best to use a stiffer abrasive composition with a doughy one Use consistency. Such can be obtained from a stiffer gel in the same way Gain concentration. In accordance with the above guidelines the ratio of gel to polymer can vary between 1 to 4 and 4 to 1, whereby the preferred range is between 1 to 2 and 2 to 1 and the ratio is 1 to 1 makes up the majority.
Die fließfähige Schleifzusammensetzung gemäß der Erfindung hat folgende Vorteile als Trägermasse für Schleifpartikel gegeniber den bekannten Schleifmassen: 1. Der fjr das Erreichen gleich hoher Geschwindigkeiten durch die Einengung, die zum Teil oder im Ganzen durch die zu bearbeitende Fläche auf dem Werkstück durch die Wirkung des Druckabfalls gebildet wird, ist verhältnismäßig gering, das heißt weniger als 35 Kilopond/cm². The flowable abrasive composition according to the invention has the following Advantages as a carrier for abrasive particles compared to the known Abrasive masses: 1. The one for the achievement of equally high speeds through the Constriction caused in part or in whole by the area to be processed on the Workpiece is formed by the action of the pressure drop is proportionate low, i.e. less than 35 kilopond / cm².
2. Die Sanftheit oder Härte des fertigen Werkstücks als auch der benötigte Druck können in weiten Grenzen variiert werden durch Variieren der Menge und Art von Gel und Schleifpartikein, wodurch Viskosittt, Weichheit, Geschmeidigkeit und Schmierfähigkeit gesteuert werden können.2. The smoothness or hardness of the finished workpiece as well as that required Pressure can be varied within wide limits by varying the amount and type of gel and abrasive particles, creating viscosity, softness, suppleness and Lubricity can be controlled.
7. Die Schleifpartikel setzen sich nicht ab, auch wenn große Mengen vorhanden sind.7. The abrasive particles do not settle, even in large quantities available.
4. Die Zusammensetzung ist völlig stabil, so daß sie auch lange gelagert werden kann, 5. Obgleich die Schleifmasse mikroskopisch ist, kann sie leicht in wasser oder einem Lösungsmittel dispergiert werden, so daß die Schleiflächen leicht zu reinigen sind.4. The composition is completely stable, so that it can also be stored for a long time 5. Although the abrasive mass is microscopic, it can easily be put into water or a solvent, so that the grinding surface is easy to be cleaned.
6. Die Schleifzusammensetzung klebt nicht am Werkstück oder an der Schleifeinrichtung und kann deshalb leicht davon wieder entfernt werden.6. The abrasive composition does not stick to the workpiece or to the Grinding device and can therefore easily be removed from it again.
Anhand einiger Beispiele soll die Erfindung nun nochmals im einzelnen erläutert werden. The invention will now be detailed again using a few examples explained.
BEISPIEL 1 Ein Polymer wird gebildet aus 50 kg eines Dimethylsilikonöls, 1/2 kg FeCl3 . 6H20 (Lewis-Säureatalysator) und 5 kg Pyroborsäure, wobei unter Rühren die Reaktion bei einer Temperatur zwischen 200 und 2500 C abläuft, so daß ein hochviskoses Bor-Organo-,ilikon-Heteropolymer entsteht. Dieses wird weiter reagiert mit 1 1/2 kg NH4COD, um jeglichen S=urerest zu neutralisieren. Das sich ergebende Material ist etwas bröckelig und steif. EXAMPLE 1 A polymer is formed from 50 kg of a dimethyl silicone oil, 1/2 kg FeCl3. 6H20 (Lewis acid analyzer) and 5 kg of pyroboric acid, with stirring the reaction takes place at a temperature between 200 and 2500 C, so that a highly viscous Boron-organo-, silicone-heteropolymer is formed. This is further reacted with 1 1/2 kg NH4COD to neutralize any acid residue. The resulting material is a bit crumbly and stiff.
Durch HnzuSügen von ),6 kg Aluminiumstearat (Nr. 801, S.B. Penich und C) und 60 kg Kohlenwasserstofföl (Drakol 9, Pennsylvania Refining Co.) bei Raumtemperatur und unter Rühren wird ein Gel gebildet. Die Mischung wird.dann auf die Geliertemperatur von 900 C und weiter auf 1150 C erhitzt und 15 Minuten bei dieser Temperatur gehalten, so daß ein relativ dickes Gel entsteht. By adding) 6 kg of aluminum stearate (No. 801, S.B. Penich and C) and 60 kg of hydrocarbon oil (Drakol 9, Pennsylvania Refining Co.) at room temperature and a gel is formed with stirring. The mixture is then brought to the setting temperature heated from 900 C and further to 1150 C and held at this temperature for 15 minutes, so that a relatively thick gel is formed.
20 kg des Polymer werden dann mit 50 kg des Gel bei der Temperatur von 100° C vermischt. Nach intensivem Durchmischen wird die Mischung gekühlt und solange geknetet, bis sie homogen ist. Danach wird der Polymerzusammensetzung 75 kg Silikonkarbid-Schleifpartikelpulver zugegeben mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 200 mesh. In diesem Stadium hat die Mischung dann eine pastenartige Konsistenz. 20 kg of the polymer are then mixed with 50 kg of the gel at that temperature mixed at 100 ° C. After thorough mixing, the mixture is cooled and Knead until it is homogeneous. Thereafter, the polymer composition is 75 kg silicon carbide abrasive particle powder added with an average particle size of 200 mesh. At this stage the mixture has a paste-like consistency.
Die sich daraus ergebende Schleifpastenmischung wird mit einem Druck von 200 Kilopond/cm² 10 Minuten lang durch ein 3 mm starkes Loch von Testscheiben aus Stahl hin- und hergepumpt. Der Druckabfall an den Löchern bedingt, daß die Mischung mit äußerst hoher Geschwindigkeit durch die Löcher hindurchschießt. The resulting abrasive paste mixture is applied with a pressure of 200 kilopond / cm² for 10 minutes through a 3 mm thick hole in test disks pumped back and forth made of steel. The pressure drop across the holes causes the mixture shoots through the holes at extremely high speed.
Es stellte sich heraus, daß die Grate an den Kanten der Löcher vollständig beseitigt waren und die Lochwandungen ein ausgezeichnetes Oberflächenfinish aufwiesen. It turned out that the burrs on the edges of the holes completely were eliminated and the hole walls had an excellent surface finish.
BEISPIEL 2 Es wurden gleich gute Ergebnisse erhalten, wenn bei sonst unveranderten Bedingungen wie im Beispiel 1 statt Aluminiumstearat Zinkstearat verwendet und eine Geliertemperatur von 900 C angewandt wurde. EXAMPLE 2 Equally good results were obtained if otherwise unchanged conditions as in Example 1, zinc stearate was used instead of aluminum stearate and a gelling temperature of 900 ° C was used.
BEISPIEL 3 Unter sonst gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 wurde das Kohlenwasserstofföl durch naphtenisches Öl (Audobon 50, Getty Oil Co.) ersetzt, was zu gleich guten Ergebnissen führte. EXAMPLE 3 Under otherwise the same conditions as in Example 1 replaced the hydrocarbon oil with naphthenic oil (Audobon 50, Getty Oil Co.), which led to equally good results.
Diese Schleifpaste oder Mischung war in ihrer Konsistenz teigiger.This grinding paste or mixture was doughier in consistency.
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