DE2608273A1

DE2608273A1 - Schleifmittel auf unterlage mit einer schleifmittelschicht aus kugelfoermigen schleifkoerpern

Info

Publication number: DE2608273A1
Application number: DE19762608273
Authority: DE
Inventors: Wilfried Loehmer
Original assignee: CARBORUNDUM WERKE GmbH
Current assignee: CARBORUNDUM WERKE GmbH
Priority date: 1976-02-28
Filing date: 1976-02-28
Publication date: 1977-09-08
Also published as: JPS52109689A; ZA771123B; FR2342132A1; BR7701169A; ES456356A1; AU2268877A; SE7702093L; DE2608273B2

Description

COHAUSZ & FLORACK

PATFNTANWALrE:
Dipl. lriy. W. COHAIJSZ - Dipl. lny W. FlORACK · Dipl. Iny R. KNAUF Dr. lny.. Dipl. Win-.· I. Imj A GFRBtR D.pl. Ir, j H B COIIAUS?

PATKNTANWA I ,TS H Ü H O n-4 IJUHSIiI. I)O HI·' · HUHUMANNtJTH. U7

Carborundum-Werke GmbH

4ooo Düsseldori'-Reisholz * 27. Febr. 1976

Schleifmittel auf Uutorlyge mit einer Schleifmittelschioht aus kugelförmigen Sohle i f i-'örpf-rn

Die Erfindung betrifft ein Schleifmittel auf Unterlage mit den iiri Oberbegriff des Anspruchs i angegebenen Merkmalen.

Er ist bekannt, dass bei Schleifmitteln auf Unterlagen die einzelnen Schleifkörner üblicherweise einschichtig auf dem Trägermaterial verankert sind. Je nach Schleif operation kommt es i'.u einem Abstumpfen des Einzelkornes <.,Jer zu einem teilweiseri Kornausbruch, bei dem im idealen Fall das Schleifkorn bis auf das Trägermaterial abgenutzt wird. Das Trägermaterial ist nach der Schleifoperation häufig gut erhalten.

Zur Erzielung höherer Standzeiten wurde versucht, Schleifkörner mehrschichtig auf der Unterlage aufzubringen. Bei in Schleifen mit diesen Schleifmitteln sollte an der Schneidfläche verbrauchtes Korn durch neues Korn ersetzt werden. In der· Praxis erweist sich dieser Weg als schwie-rig, da die Schleifkornbindemittelschicht starr ist und somit der typische flexible Charakter dieser Schleifwerkzeuge verlorengeht. Hinzu kommt, dass die Festigkeit

Ce/Un.

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der Schleif schicht £.uf die Schlei f operation abgestimmt sein muss, damit zu huhe Anpressdruck oder der stückweise Ausbruch von Schleifkorn und Bindemittel vermieden werden. Auch beim Schleifen von schmierenden und weichen Werkstoffen kommt es bei dieser Schleifkornanordnung zu einem Zusetzen der oberen Schleifschicht.

Es gab schon Ansätze, durch eine Änderung der Schleifkornanordnung zu wirtschaftlicheren Lösungen bei Oberflächenbearbeitungen zu gelangen. So sind z.B. Schleifmittel auf Unterlage bekannt, die so aufgebaut sind, dass auf die erste Bindemittel schicht zunächst eine Lage aus Kork oder expandierten Vermiculitpartikeln aufgestreut wird. Auf diese Lage wird dann eine erneute Bindemittelschicht aufgebracht, in die das Korn nach den üblichen Streuverfahren eingestreut wird oder in der das Korn bereits als Anschlämmung enthalten ist. Durch die unterlegten Trägerpartikel bekommt die Schleifkernschicht die gewünschte dreidimensionale Anordnung. Schleifmitteln mit einem derartigen Aufbau wird jedoch ein erhöhter Reibungswiderstand nachgesagt, was in einigen Fällen, wie z.B. bei Polierarbeiten, jedoch erwünscht ist, da die Kork- oder Vermiculitpartikel den Poliervorgang unterstützen. Ein derart aufgebautes Schleifmittel auf Unterlage für Polierzwecke ist in der US-PS 2 5^2 058 beschrieben.

Im Gegensatz zu den Schleifmitteln auf Unterlage verfugen Schleifwerkzeuge der Gattung Schleifkörper nicht über eine im wesentlichen einschichtige Belegung mit Schleifkorn; vielmehr ist hier die Schleifkörnung dreidimensional im Bindemittel verteilt. Die einzelnen Körner verfügen nicht über eine bevorzugte Orientierung. Schleifkörper verfügen daher nicht über die hohe Anfangsschärfe der Schleifmittel auf Unterlage, jedoch bleibt bei ihnen der Abschliff pro Zeiteinheit und die erreichte Oberflächengüte in der Regel über einen längeren Zeitraum konstant. Zur Erreichung einer

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hohen Abschliff leistung ist es notwendig, dass immer wieder neue Schleifkörnung freigelegt wird. Dies ist nur möglich, wenn die Bindung herunterbrlcht und neue Schleifkörner freigibt. Daher sind bei der Anwendung von Schleifkörpern im allgemeinen höhere Anpressdriicke erforderlich als bei Schleifmitteln auf Unterlage.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die bei den Schleifkörpern gemachten -Ei*fahrungen bezüglich des Aufbaus der Bindemittelschleifkornschicht auf Schleifmittel auf Unterlage zu übertragen und so zu einer längeren Lebensdauer des Schleifwerkzeuges zu kommen.

So wird in der GB-PS 1 570 853 vorgeschlagen, das Korn mit einem flüssigen Bindemittel zu umhüllen und dann in Mischung mit einem festen Bindemittel auf die Unterlage aufzuschütten. Die Kornbindernittelschicht, die bis zu 6 mm dick sein kann, wird durch Walzenpressung bis zu einem gewissen Grade verdichtet. Schleifwerkzeuge dieses Aufbaas haben bisher jedoch keine praktische Bed-eutung erlangt. Möglicherweise liegt dies an der mangelhaften Flexibilität der dort beschriebenen Schleifmittel auf Unterlagen.

In der DT-PS 1 427 591 wird ein Schleifmittel auf Unterlagen beschrieben, das als Schleifmittel kleine pyramidenförmige Schleifkornaggregate in einer elastischen Bindung enthält. Ein Schleifwerkzeug dieser Art ist schwierig herzustellen, da die Schleifkörper eine bestimmte Form haben sollen und auch in einer definierten Anordnung auf der Unterlage fixiert sein sollen.

Auch in der DT-OS 1 752 612 werden harteingebundene Schleifkornaggregate, die jedoch in diesem Falle eine unregelmässige Form haben, in ein elastisches Bindemittel eingebettet. Auch hier werden die Schleifkornaggregate von der elastischen Bindung ganz ummantelt.

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Bei beiden DruckschriCten sind die harten Sohieifkornaggregate praktisch in einer elastischen Einbettung schwimmend gelagert, wobei beim Schleifen die weichen Einbettmassen kontinuierlich mit abgearbeitet v/erden.

Die DT-OS 2 4l4 0^7 beschreibt ein kugelförmiges Kompositschleifkornmaterial, das^ feine Schleifmittelkörner in keramischer Bindung enthält. Derartige Komposittnaterialien sind bevorzugt dann einzusetzen, wenn sehr harte Mikrokörnungen, wie z.B. Diamant oder Borcarbid, benutzt werden sollen. Eine harte keramische Bindung wird hier bevorzugt, weil organische Bindemittel nicht die erwünschte Festigkeit haben sollen.

Aus der Schleifkörperfertigung ist auch bekannt, dass man die Schleifleistung einer Scheibe dadurch verbessern kann, dass man in die Bindung Hohlkörper aus geschmolzenem Aluminiumoxid einbringt. Durch die untergemischten Aluminium-Hohlkörper wird das Herunterbrechen harter Bindungen gefördert und die Schneidfläche

iniger
US-PS 2 986 J555 beschrieben.

neigt weniger zum Zusetzen. Derartige Schleifkörper sind in der

Auch die CH-PS 366 212 beschreibt derartige Schleifkörper. In dieser Patentschrift wLrd auch die Ausdehnung dieser Arbeitstechnik auf Schleifmittel auf Unterlage angeregt. Durch das Unter mischen von Aluminiumoxid-Hohlperlen in die Deckbindung werden dichtgestreute Schleifmittel auf Unterlagen tatsächlich schnittfreudiger und neigen weniger zum Zusetzen. Auch kann hierdurch die Lebensdauer des Schleifwerkzeuges etwas verlängert werden, da die Deckbindung besser herunterbricht und dadurch neues Schleifkorn freigibt.

Nach einem anderen, in der DT-AS 2 j548 J>$& beschriebenen, Verfahren werden auf dünnwandigen Hohlkugeln Schleifkörner mittels eines

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Bindemittels fixiert und anschließend auf einex' Unterlage verankert. Die so hergestellten Schleifmittel zeigen gegenüber den konventionellen Schleifmitteln mit einschichtiger. Schleifkornanordnung höhere Standzeiten, wobei als besonders vorteilhaft der sich beim Schleifen durch Aufbrechen der Hohlkugel bildende Hohlraum angesehen wird. Bei der Herstellung der hohlkugelförmigen Schleifkörper nach diesem Verfahren können Zusammenbauungen und damit Materialverluste entstehen.

Hohlkugelf öi'mige Schleifkörper werden auch in der^urvtröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 25 I6o.o8.1 beschrieben und dadurch hergestellt, dass man vorgeschäumte Polystyrolperlen in erhitztes Schleifmittel einträgt und dieses Schleifkorn in die Perlen einschmilzt, wodurch dann eine Hohlkugel entsteht, die auf ihrem Umfang die Schleifkörner in dichter Packung enthält. Mit derartigen hohlkugelförmigen Schleifkörpern bestreute Schleifmittel auf Unterlagen wird eine hohe, gleichbleibende Abschliffleistung bei gleichbleibender Hauhtiefe nachgesagt. Derartige Schleifmittel sollen unempfindlich gegen Zusetzen sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schleifmittel auf Unterlage zu entwickeln, das eine huhe gleichmässige Abschliffleistung bei gleichbleibender Rauhtiefe ohne vorzeitiges Zusetzen erbringt. Gleichzeitig soll versucht werden, ohne nachteilige Nebenwirkungen eine höhere Kornmenge pro Flächeneinheit unterzubringen, um dadurch die Lebensdauer des Schleifmittels auf Unterlage und damit die wirtschaftliche Nutzung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemässen Schleifmittel auf Unterlage, bei dem das Schleifmittel inform von kugelförmigen Schleifkörpern vorliegt, dadurch gelöst, dass die kugelförmigen Schleifkörper die Schleifkörner in einer organischen Bindemittelmatrix verankert enthalten, wobei die organische Bindemittelmatrix maximal die Härte des zur Befestigung auf der Unterlage dienenden, üblichen Bindemittels aufweist.

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Die kugelförmigen Schleifkörper sind bei dieser Konstruktion über den ganzen Durchmesser mit organischer Bindemittelmatrix durchsetzt, so dass im kugelförmigen Schleifkörper eine Vielzahl von Schleifkörnern verankert ist. Die organische Bindemittelmatrix benetzt die einzelnen Schleifkörner und hält sie inform von Bindemittelbrücken zum kugelförmigen Schleifkörper zusammen. Die organische Bindemittelmatrix kann je nach Verfahrensweise mehr uder weniger offene und/oder geschlossene Poren enthalten. Es wird als wesentlich angesehen, dass bei dieser Anordnung die organische Bindemittelmatrix max. gleich hart, vorzugsweise weicher als das Übliche Bindemittel, ist, welches für die Befestigung des Schleifmittels auf der Unterlage herangezogen wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die kugelförmigen Schleifkörper kontinuierlich und gleichmässig das Schleifkorn freigeben, ohne dass gleichzeitig die Gefahr entsteht, dass die Oberfläche der zu schleifenden Werkstücke zerkratzt wird, da die Schleifkörper selbst nicht wie ein grosses Überkorn wirken können.

Die Härte der erfindungsgemässen, kugelförmigen Schleifkörper ist nicht sehr gross. Sie kann innerhalb gewisser Grenzen durch die Wahl der Bindemittel für die Matrix und durch Änderung der Verfahrensweise und der Porosität beeinflusst werden. Die erfindungsgemässen Schleifkörper lassen sich in der Regel noch gut zwischen den Pingerspitzen zerreiben. Die härtesten Spezies sind in der Härte mit Bruchpartikeln phenolharzgebundener Schleifscheiben zu vergleichen, während die weicheren Spezies in der Härte etwa den vorerwähnten, hohlkugelförmigen Schleifkörpern aus Polystyrol entsprechen.

Gemäss einer bevorzugten AusfUhrungsform bestehen die kugelförmigen Schleifkörper zu 8o bis 97 Gew.% aus Schleifkörnern und zu 3 bis 20 Gew.% aus der organischen Bindendtte!matrix.

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Die organische Bindemittelmatrix, kann bis zu öo Gew.% durch Füllstoffe ersetzt sein. Hierbei kommen dem Fachmann bekannte, inerte Füllstoffe, wie Calciumkarbonat oder Kaolin, und/oder schleifaktive Füllstoffe, wie Kryolith oder KalLumburofluorat, infrage.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass die kugelförmigen Schleifkörper bis zu 35 % ihres Volumens, vorzugsweise 7 - 15 % ihres Volumens, geschlossene Poren enthalten. Die Scliüttgewichte "der kugelförmigen Schleifkörper sollen je nach den Schüttgewichten der Bestandteile und der Verfahrensweise zwischen 0,65 und 1,35 ß/inl> vorzugsweise 1,15 bis 1,25 g/ml* ausmachen.

Für den Aufbau der kugelförmigen Schleifkörper empfehlen sich übliche Schleifkörnungen wie Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Flint oder Schmirgel.

■£ Als organische Bindeinittelmatrix: eignen sich Stoffe, die übli-ς; ö cherweise zur Schleifkornbixaung verwendet werden. Diese Stoffe

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sollen eine starke Haftung zum Schleifkorn haben und sich der

jjj jj. beim Schleifen auftretenden Reib-, Schlag- und Stossbeanspruchung ^cwidersetzen.

Als organische Bindemittel eignen sich insb. die bekannten Phenolformaldehydharze, Harnstoffharze oder Melaminharze, aber auch andere Bindemittel, wie z.B. Kunststoffdispersionen, insb. Polyacrylate.

FUr die Beurteilung der Härte wird man in der Regel davon ausgehen können, dass Phenolresule aic die härtesten Bindemittel anzusehen sind und dass modifizierte Phenolharze weicher als nicht modifizierte Phenolharze sind. Harnstoffharze dürfen als" weicher als Phenolharze und Polyacrylate als weicher als Harnstoffharze gelten. Es ist wesentlich, dass die einzelnen Schleifkörper

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unter dem Einfluss des Anpressdruckes während des Schleifvorganges möglichst gleichmässig herunterbrechen. Dazu trägt neben der Wahl der geeigneten Bindemittelmatrix vor allem die Porosität der Matrix und die Anordnung des Schleifkörpers auf der Unterlage bei.

Für das erfindungsgemässe Schleifmittel auf Unterlage wert ~-n kugelförmige Schleifkörper mit einem mittleren Durchmesser von 2oo bis 3.000 Mikron bevorzugt. Das Schleifkorn soll eine mittlere Korngrösse zwisehen 3 und 500 Mikron, vorzugsweise zwischen 5o und 3oo Mikron, aufweisen. Del diesen Abmessungen können die kugelförmigen Schleifkörper einen A innendurchmesser bis zum 5oo--faehen des mittleren Durehmessers des Schleifkorn.es haben. Es wird aber ein Aussendurchmesser vom 5- bis 30-fachen, insb. vom 5- Ms 10-fachen des mittleren Durchmessers des Schleifkornes besonders bevorzugt.

Es ist wichtig, dass die kugelförmigen Schleifkörper in der richtigen Streudichte auf der Unterlage befestigt sind. Ausserdem ist darauf zu achten, dass die das Einzelkorn irn kugelförmigen Schleifkörper bindende Bindern.tte!matrix auf den zu erwartenden Schleifdruck abgestimmt ist, so dass die Einzelkörgfer hinreichend fest miteinander verbunden sind und beim Schleifen ein guter Verbund erhalten bleibt.

Aufgrund der kugelförmigen Gestalt der Schleifkörper ergibt sien nach dem Befestigen auf der Unterlage ein hohes Schleifkornangebwt pro Fläche. Durch die Änderung des Durchmessers der kugelförmigen Schleifkörper kann ggf. die Dicke der schleifkornhaltigen Schicht variiert v/erden ohne die Schleif kornmenge pro Flächeneinheit zu ändern.

Aufgrund der vorstehenden Überlegungen empfiehlt es sich, innerhalb der gegebenen Schleifkörper Durchmesser von 200 bis 3OOO Mikron

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ORIGINAL INSPECTED

vor dem Bestreuen der Unterlage Fraktionen innerhalb engei\ · Durchmessergrenzen abzusieben, um für den jeweiligen Anwendungsfall das optimale Ergebnis zu erzielen. So haben sich als geeignete Fraktionen Schleifkörper von J500 bis 500 Mikron, 500 bis 7'10 Mikron, 710 bis 1000 Mikron oder 1000 bis I500 Mikron als vorteilhaft herausgestellt. Durch die Wahl des geeigneten Durchmessers ist es möglich, bei gleichem Kornmengenangebot pro Fläche ein Aufbrechen der kugelförmigen Schleifkörper bei. unterschiedlichen Anpressdrücken zu erzielen. Ausserdern gewinnt das Schleifwerkzeug bei gleicher Kornmenge je nach gewählter Kornfraktion den Charakter eines mehr oder weniger offengestreuten Schleifmittels. Der Einfluss der Auswahl geeignetor Fraktionenauf die Abschliffleistung ergibt sich aus Fig. ^l\.

Macht man von diesen Möglichkeiten Gebrauch, so kommt man in der Praxis zu guten Ergebnissen, wenn zwischen 4o und 80 % der Fläche der Unterlage durch kugelförmige Schleifkörper abgedeckt sind.

Die kugelförmigen Sch]elfkörper werden in an sich bekannter Weise auf der Unterlage befestigt. Zunächst wird auf die in der Regel bahnförmige Unterlage ein übliches Bindemittel, z.B. ein modifiziertes oder nicht-modifiziertes Phenolharz, aufgebracht und anschliessend die kugelförmigen Schleifkörper, z.B. mittels Schwerkraftstreuung oder elektrostatischer Streuung, aufgebracht. Die Bindemittelschicht wird dann getrocknet Anschliessend wird vorzugsweise mit einer zweiten Bindemittelschicht überleimt und hierdurch die kugelförmigen Schleifkörper in dem anschliessenden Trocknungsprozess endlich auf der Unterlage befestigt. Die zweite Bindeniittelschicht vird abweichend von der sonst bei der Herstellung von Schleifmittel auf Unterlage üblichen Arbeitsweise mit einer besonders niedrigen Viskosität aufgetragen. Hierdurch wird bewirkt, dass die Schleifkörper auf der Unterlage genügend

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freistehen und nicht zu sehr durch das Bindemittel zugedeckt werden. Die Schleifkörper sollen also nicht schwimmend in der zweiten Bindemittelschicht befestigt sein, sondern nur filmartig umhüllt und im wesentlichen an der Basis befestigt werden. Hierdurch verbleiben in der Ebene der zweiten Bindemittelschicht Freiräume, die sich vorteilhaft auf die Abführung von Spänen auswirken. Gleichzeitig wirkt sich diese Massnahme vorteilhaft auf die Flexibilität des Schleifmittels auf Unterlage aus.

Die Viskositäten bei Bindemitteln!} schungen werden üblicherweise in Centipoise gemessen, jedoch würde die bloße Angabe der Viskosität das Wesen der Arbeitsweise nicht deutlich machen, da auch bei konventionellen Schleifmitteln je nach eingesetzter Harztype und Arbeitsweise unterschiedliche Viskositäten gemessen werden. Die Arbeitsweise lässt sich daher am besten an einem Beispiel erläutern: Kugelförmige Schleifkörper mit einem mittleren Durchmesser von 80OyA entsprechen etwa der Korngrösse 20 bei einem konventionellen Schleifmittel auf Unterlage, während kugelförmige Schleifkörper der Grosse 600 At in etwa Korn ~$o entsprechen. Wenn man nun bei üblichen Schleifmitteln auf Unterlage die erste Bindemittelschicht mit einer Viskosität von z.B. 800 cP aufbringt, wird man gemäss der erfindungsgemassen I^hre bei sonst gleicher Arbeitsweise die Viskosität der ersten Bindemittelschicht für die kugelförmigen Schleifkörper ebenfalls auf 800 cP einstellen, während für die zweite Bindemittelschicht jedoch mit wesentlich niedrigerer Viskosität von 200 cP

In der praktischen Handhabung hat es sich bewährt, die Viskosität der zweiten Bindemittelschicht so zu wählen, dass sie weniger als die Hälfte der Viskosität der ersten Bindemittelschicht ausmacht.

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Für die Herstellung des Schleifmittels auf Unterlage werden die kugelförmigen Schleifkörper als besonders wesentlich angesehen. Diese kugelförmigen Schleifkörper gewinnt man zweckmässigerweise, indem man die Schleifkörperbestandteile in einer organischen Lösungsmittelphase dispergiert und diese Bestandteile bis zur Bildung formstabiler Kugeln in der organischen Lösungsmittelphase in Schwebe hält, anschliessend von der organischen Lösungsmittelphase abtrennt und trocknet.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn man zunächst in die organische Lösungsmittelphase die Schleifkörnung, ggf. mit Füllstoffen, eingibt und dispergiert und anschliessend das die Matrix bildende organische Bindemittel, ggf. mit darin dispergierten Füllstoffen, zugibt. Für das organische Bindemittel empfiehlt sich eine Menge von 5 - ^O %, vorzugsweise Io - 2o #, bezogen auf das Gewicht der Schleifkörnung. Diese Mengenangaben beziehen sich auf die Nassgewichte der üblichen Bindemittel und legen Feststoffgehalte dieser Bindemittel zwischen 45 und 80 # zugrunde. Ggf. sind noch Katalysatoren, wie Ammonchlorid, Oxalsäure, Salzsäure oder Phosphorsäure, zuzusetzen., welche insb. zur katalytischen Beschleunigung der Aushärtung von Formaldehydkondensat ionsprodukten geeignet sind.

Als organische Lösungsmittelphase 1st jedes inerte, mit Wasser nicht mischbare, organische Lösungsmittel geeignet. Die Lösungsmittel sollten jedoch einen nicht zu geringen Siedepunkt haben, damit die Kondensationsreaktion der Bindemittelmatrix ggf. durch eine Durchführung des Verfahrens bei erhöhter Temperatur unterstützt werden kann. Dadurch können die Reaktionszeiten nachhaltig verkürzt werden. Die Reaktion kann je nach Bedarf bei Temperaturen zwischen 20 und 100⁰C durchgeführt werden. Geeignet sind als organische Lösungsmittelphase Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemische. Besonders bewährt hat sich als organisches

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mittel Halogenkohlenwasserstoff , insb. Perchloräthylen. Perchloräthylen ist günstig, da es nicht feuergefährlich ist, einen relativ günstigen MAK-Wert hat, über einen hinreichend hohen Siedepunkt bei einer relativ hohen Verduristungszahl verfügt und somit die Gewähr für eine schnelle Trocknung der kugelförmigen Schleifkörper bietet. Andere Lösungsmittel, in denen sich die Bindemittelmatrix der kugelförmigen Schleifkörper nicht löst, sind z.B. hochsiedende Mineralöle oder aromatische Lösungsmittel, wie Shellsol A. Für die gewünschte organische Bindemittelmatrix sind wässrige Bindemittelgemische besonders geeignet, da sich gezeigt hat, dass sie in organischen Lösungsmittelphasen, wie sie z.B. verstehend beschrieben wurden, eine ausgezeichnete Affinität zum Schleifkorn und den ggf. zugesetzten Füllstoffen entwickeln. Diese Affinität begünstigt die Bildung der kugelförmigen Schleifkörper. Die gewünschte Dispergierung wird gemäss einer bevorzugten Ausführungsform durch Rühren der Schleifkörperbestandteile erreicht, wobei das Rühren solange vorgenommen wiü, bis sich formstabile Kugeln in der organischen Lösungsmittelphase gebildet haben. Dieses Rühren kann z.B. in einem für andere Zwecke bekannten Rührgefäss vorgenommen werden. Es hat sich gezeigt, dass insb. ein Gefäss geeignet ist, bei dem die Rührscheibe einen Durchmesser von l/h bis 1/2 des Rührgefässdurchmessers hat. Hierbei wird die gewünschte Bildung der kugelförmigen Körper im Schwebezustand in der organischen Lösungsmittelphase besonders gut erzielt. Durch die Wahl einer geeigneten Ruhrgeschwindigkeit in Verbindung mit der z.B. in Fig. j5 gezeigten Rühr^cheibenform erreicht man eine besonders günstige Dispergierung. Die wässrige Bindemittelphase wird in diesem B'alle in mehr oder weniger große Tröpfchen zerschlagen, die bei richtiger Drehzahl solange in Schwebe gehalten werden, bis durch Aushärtung des Harzes eine Stabilisierung der Form erfolgt ist. Es hat sich gezeigt, dass die Tröpfchen nahezu ideale Kugelform erhalten und in relativ engen Durchmessergrenzen entstehen. Die Kugelgrösse kann durch die Veränderung der Rührgeschwindigkeit und durch die Bindemittel-

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zugabe gesteuert werden. Die Kugelform bleibt auch nach der Abtrennung von der organischen Lösungsmittelphase erhalten. Es ist jedoch möglich, dass bei noch nicht völlig ausgehärteter Bindemittelmatrix grössere Kugelkornanschüttungen unter dem Einfluss des Eigengewichtes zu einer Deformation der Kugelform führen, wobei Abweichungen vom mittleren Aussendurchmesser bis zu ca. Io % von der idealen Kugelform beobachtet wurden. Eine Erhöhung des Bindemittelzusatzes führtbei gleichbleibender Rührgeschwindigkeit zu einer Vergrösserung des durchschnittlichen Kugeldurchrressers. Umgekehrt führt eine Erhöhung der Rührgeschwindigkeit bei gleichbleibender Bindemittelmenge zu einer Verkleinerung des durchschnittlichen Kugeldurchmessers. Zu hohe Drehzahlen des Rührers können zur Zerschlagung bereits gebildeter Kugeln führen. Es besteht auch die Möglichkeit, in Kombination mit geeigneten Drehzahlen und RUhr-^erformen bestimmte Luftmengen in die Dispersion einzurühren (einzuleiten), welche als feine Bläschen in den kugelförmigen Sohleifkörpern eingeschlossen werden. Hierdurch lässt sich ein begrenztes Mass an Porosität in den Kugeln in relativ engen Grenzen erzeugen. Ein höheres Maß an Porosität lässt sich durch den Zusatz von Treibmitteln, z. B. Ammoniumcarbonat, zur Dispersion erreichen.

Wenn die kugelförmigen Schleifkörper soweit angehärtet sind, dass sie eine für die Handhabung hinreichende Festigkeit haben, wird das Rühren beendet und die Schleifkörper werden durch übliche Verfahrenstechniken,wie Dekantieren, Abfiltrieren oder Zentrifugieren, von der organischen Lösungsmittelphase getrennt, welche dann erneut in den Prozess zurückgeführt wird. Die kugelförmigen Schleifkörper werden ggf. nuch mit frischem Lösungsmittel gewaschen. Die NaehwaBDhung ist insb. dann zu empfehlen, wenn als Dispergiermittel ein hochsiedendes Lösungsmittel mit relativ niedriger Verdunstungszahl verwendet wurde. In einem solchen Fall wählt man zum Nachwaschen ein Lösungsmittel mit relativ hoher Verdunstungszahl, um die Trocknung zu beschleunigen. Die

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Trocknung kann durch Hindurchsaugen oder Hindurchblasen von Luft durch eine Schüttschicht gefördert werden. Die Luft kann hierzu auch vorgewärmt werden. Es ist jedoch nicht ratsam, hierbei zu hohe Temperaturen zu wählen, da dann bei nicht genügend ausgehärteter Bindemittelmatrix ein Verklumpen der Schleifkörper eintreten kann. Als zweckmässig haben sich bei Verwendung von Perchloräthylen als organische Phase Lufttemperaturen von 35 - 5o° herausgestellt.

Die wichtigsten Vorteile des erfindungsgemässen Schleifmittels auf Unterlage:

Hohe, gleichbleibende Abschliffleistung über einen langen Zeitraum; gleichbleibende Rauhtiefe;

hohe Kornmenge pro Flächeneinheit und damit hohe Wirtschaftlichkeit der eingesetzten Unterlage;

trotz der hohen Kornmenge pro Flächeneinheit bleibt der flexible Charakter eines Schleifmittels auf Unterlage erhalten;

durch Änderung des Durchmessers der kugelförmigen Schleifkörper können die aufgestreute Kornmenge pro Fläche und die in der Fläche zum Einsatz kommende Kornmenge ohne gegenseitige Beeinflussung variiert werden;

eine individuelle Anpassung an urterschiedliche Anpressdrücke kann durch Variation von Bindemittel, Porenvolumen der Schleifkörper, Durchmesser der Schleifkörper und durch die Streudichte erfolgen;

da die Streudichte der Schleifkörper ohne Veränderung der Kornmenge

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pro Fläche variiert v/erden kann, können ohne Minderung der anderen Vorteile Schleifmittel auf Unterlage hergestellt werden, die wenig empfindlich gegen Zusetzen sind;

einfaches, sehr kostengünstiges Herstellungsverfahren;

die bei der Herstellung der Schleifkörper abgesiebten Feinoder Grobanteile können wieder in den Herstellungsprozess eingeschleust werden, so dass praktisch kein Verlust entsteht, pie Grobanteile werden vorher zerkleinert. -

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schleifmittel auf Unterlage in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des kugelförmigen Schleifkörpers in vergrösserter Darstellung;

Fig.5a-3c eine Rühreinrichtung, die zur Herstellung der kugelförmigen Schleifkörper besonders geeignet if.«;;

Fig. 4 in einem Diagramm den Einfluss unte3'¹schiedlicher Kugeldurchmesser auf die Schleifleistung sowie einen Vergleich mit einem konventionellen Band.

Fig. 1 zeigt die Unterlage 1, z.B. ein Gewebe, die erste übliche Bindemittelschicht 2, die zweite übliche Bindemittelschicht 3 und den kugelförmigen Schleifkörper 4. Die Figur zeigt, dass die zweite Bindemittelschicht eine verhältnismässig offene Struktur aufweist, wobei sie im wesentlichen dazu dient, die Schleifkörper auf der ersten Bindemittelschicht 2 zu befestigen.

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Die offene Struktur geht deutlich aus der Fig. 1 hervor. Die Schleifkörper ragen aus der Ebene des üblichen Bindemittels 3 heraus, wobei von einer gewissen Benetzung über den Umfang der Schleifkörner abzusehen ist. Unabhängig von diesem speziellen Beispiel wird allgemein bevorzugt, wenn die Schleifkörner· mit l/k bis 3/k ihres Durchmessers aus der Ebene des üblichen BindaiLttels 3 herausragen.

Die vefgrösserte Darstellung in Fig. 2 zeigt den kugelförmigen Schleifkörper K, der über seinen gesamten Querschnitt von der organischen Bindemittelmatrix 5 und den einzelnen Schleifkömern durchsetzt ist. In geringem Umfange weist der Schleifkörper Poren 7 auf.

Fig. 3g zeigt die Rühreinrichtung mit RUhrgefäss 9 und RUhrwelle 10 mit angeflanschter Rührscheibe I3. Im Rührgefäss befinden sich die organische Lösungsmittelphase 8 und in der organisch- η Lösungsmittelphase 8 dispergierte, kugelförmige Schleifkörper k. Die Figuren 3a und 3b zeigen die Rührscheibe 13 in vergrösserter Darstellung. Am Umfang weist die Rührscheibe 13 abgebogene Zacken 14 auf.

Fig. k- zeigt ein Schleifdiagramm, in dem die Abschliffrnenge in Gramm gegen die Anzahl der Schleifperioden zu je 23 Kontakten aufgetragen istj während der ersten sechs Kontaktperioc!en wurde mit steigender Belastung geschliffen, während der übrigen Kontaktperioden mit einer gleichbleibenden Belastung von 10 Ib. In Fig.k stellt die Kurve 1 die Schleifleistung eines Schleifbandes dar, welches das Schleifmittel inform von kugelförmigen Schleifkörpern der Siebfraktion 750 bis 1000 Mikron aufgestreut enthielt. Die Schleifkörper enthielten Schleifkörner der Körnung P 120 entsprechend 125^mittlerer Durchmesser. Die Kurve 2 zeigt ein Schleifband, welches die Sohleifkörnung P 120 inform kugelförmiger Schleifkörper der Siebfraktion 5oo bis 750 Mikron

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enthielt. Die Sohle!i'körper mit grö*S3*-i*fe'ii liuiOhrtuiSser erbringen den höheren Abschliff.

Die Kurve 3 zeigt schliesslich die Sohleifleistung eines konventionellen Schleifbandes, welches in bekannter* Weise mit der Körnung P 120 bestreut worden iai..

Beispiel 1

In einem RUhrgefäaa usit SohnellrUhrer wurden 550 ml Benzol vorgelegt und auf 60°C erwärmt. Es wurden 100 g Schleifkorn (Korund) ßilt einem mittleren Korndurclirnesner von 90 Mikron eingetragen und anschliessend bei 9^o U/ain eine Mischung, bestehend aus Io g einea Harnstoff-Portnaldehydharzes vom Typ HW 50^ (Packwerke Hoechst AQ), 1 g Anuaoniumchlorid und 5-4 ml Wasser, zugegeben. Innerhalb von 3-5 Min. bildeten sich kugel- und ellipsenförraige Schleif körper au*» Einzelkörnern und Harnstoff-Formaldehydharz. Nach 35 Min. wurde das Benzol von den entstandenen Schleifkörpern abgetrennt und die Schleifkörper bei 7o-8o°C getrocknet.

Die entstandenen Kugeln hatten, die aas Figur 2 ersichtliche,

relativ offöne Struktur, wobei die Einzelkörner ungeordnet vorlagen.

Mit der Siebfraktion 500-7I0 Mikron wurde eineSchleifband in Vcllkunstharzbildung hergestellt. Hierzu tturdh ein ausgerüsteter üaumwollktirper mit einem' Phenolrescl beschichtet, die Schleifkörper aufgestreut, anachlieasend nochmals mit einer Mischung aus Phenolresol und Füllstoff Uberschichtet und getrocknet. Ansohlieesend wurde das Schlelfband«-Abmessung 50 χ 2134 ιωη, auf einer Kontaktbandmaschine mit automatischer Werkstückzuführung prüfgeschliffen. Werkstück: 20 χ 3 mra Winkeleisen St. 37. Geschliffen wurd· in insg. 12 Schleifperioden mit jeweils 23 Kontakten zu Io Sekunden. In den ersten fünf Sohlelfperioden wurde die Belastung von fünf-bis auf acht-1/3 Ib gesteigert, während In den letzten sieben Perioden gleichbleibend mit acht1/3 Ib Belastung geschliffen wurde.

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Eg ergab sich gegenüber einem herkömmlichen Schleifband eine mehr als düppelt so grosse Abschliffmenge, wobei in den einze]nen Schleifperioden bei gleicher Belastung die Abschliff menge praktisch gleich war. Das erf indurigsgeniässe Schleifband war nach diesem Versuch noch nicht abgenutzt.

Beispiel 2

Schleifkörper der Siebfraktion 8'Io - luoo Mikron mit Elnzelsehleifkörnern (Korund) mit einem mittleren Korndurchmesser von l8o Mikron wurden nach dem für Beispiel I geltenden Verfahren' hergestellt. Die Prüfsch]eifbedingungen entsprachen Beispiel 1, wobei allerdings unter einer steigenden Belastung von 5 his auf Io Ib in den ersten fünf Schleifperioden und anschliessend für 16 v/eitere Schleifperioden mit der höchsten Belastung von Io Ib geschliffen wurde. Auch hierbei ergab sich eine gleichmässig hohe Abschliffmenge über den langen Zeitraum. Demgegenüber war das zum Vergleich eingesetzte konventionelle Schleifband nach elf Perioden verbraucht.

Beispiel 3

In einem Kessel mit Schnellrührer wurden ίβυ kg Shellaol A mit ^lj)O kg Korund (mittlerer Korndurchmesser 9o Mikron = Fepakorn P 15<->) vorgelegt. Bei 500 U/min wurde eine Mischung, bestehend aus 5 kg Harnstoff-Formaldehydharz vom Typ IIW 503 (Farbwerke Hoechst AG) und 5oo g Aminoniumchlorid,gelöst in 1,5 1 Wasser, zugegeben. Nach Io Min. wurde die Rührgeschwindigkeit auf 3oo U/min reduziert. Es wurde 9o Minuten bei Raumtemperatur gerührt und danach das Shellsol abfiltriert. Das entstandene, kugelförmige Schleifmaterial wurde mit Frigen 113 TR-T gewaschen und anschliessend getrocknet und gesiebt. Wie im Beispiel 1 angegeben, wurde mit Siebfraktion 5oo - 7I0 Mikron eil. Schleifband hergestellt und prüfgeschliffen. Das Schleifband erzielte einen

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Gesatiitabschlif f von J-I-T g, während daa Standardband ο Inen Gesamtabschliff von J>lh g brachte.

Beispiel ^Ji

Tn einem Kessel mit Sohneilrührer wurden 2oo 1 Perohlui-äthylen und loo'^Korund (mittlerer Korndui'chmesser 9o Mikron) vorgelegt. Bei 55o U/tnin wurde eine Mischung, bestehend aus Io kg Harnstoff-Formaldehydharz vorn Typ HW 503 (Farbwerke Hoechst AG) und looo g Arntnorichlorid,gelöst in 3 1 Wasser, zugegeben. Mach Io Min. wurde die Ruhrgeschwindigkeit auf 3oo bis 4oc U/min reduziert und so gehalten, dass das Korn sich nicht am Boden absetzte. Es wurde 9o Min. beL Raumtemperatur gerührt und danach das Perchioräthylen abgelassen. Die entstandenen kugelförmigen Schleifkörper wurden getrocknet und gesiebt. Mit der Siebfraktion von 5υο - 71ο Mikron wurden Schleifbänder mit einer Abmessung von loo χ 4οοο min hergestellt. Die Bänder wurden im spitzenlosen Rundschliff zur Bearbeitung von Rohren mit hohem Mickeigehalt eingesetzt. Abmessung der Rohre: 25 x 3 und 38 χ 3 rom, Länge zwischen 7 und 8 mm. Mit herkömmlichen Schleifbändern in Vollkunstharzbildung wurden durchschnittlich 2o Rohre geschliffen, danach wurden die Bänder abgenommen, da der erforderliche Abtrag nicht mehr erreicht wurde. Mit den erfindungsgemässen Bändern wurden insges. 9° Rohre geschliffen.

Beispiel 5.

Hierbei wurde wie im Beispiel 4 verfahren, nur die Arisatzmengen wurden erhöht.

250 1 Perchlorätliylen
150 kg Korund (9o Mikron)

15 kg Bindemittel

1*5 kg Ammonchlorid,. gelöst in H,5 1 Wasser.

Mit der Siebfraktion 5"o - 7I0 Mikron wurden Schleifbänder mit einer Abmessung von loo χ 3ooo mm hergestellt. Die Bänder wurden

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UQPY

im spitzenlosen Rundschliff zur Bearbeitung von Rohren mit hohem Chrorn-Nickel-Gehalt eingesetzt. Abmessung der Rohre: 13 x 0,6 mm, Länge 6,5 mm. Mit herkömmlichen Schleifbändern in Vollkunstharzbildung wurden durchschnittlich 500 m geschliffen; mit den erfindungsgemassen Bändern wurden I3I0 m geschliffen.

Patentansprüche;

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Leerseite

Claims

1. ^Schleifmittel auf Unterjage, bestehend aus einem,mittels

üjnes üblichen Bindemittels auf der IJntex'lage befestigten Schleifmittels in Form kugelförmiger Schleifkörper, weiche jev/eils eine Vielzahl von Sohlelfkörnern ciufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelförmigen auhieifkörper (-¹I) die Schleifkörner (6) in einer ox'ganisehen Binderr.i ttelmatrix (5) voi . leert ontlulten, Wv-bei die ox-ganische Bindemittelmatrix (5) max. die lläi'te des üblichen Bindemittels (3) auf vielst.

2. Schleifmittel auf Unterlage nach Anspruch I, dadui-ch gekennzeichnet, dass die kugelförmigen Sohlei['körper (h) zu 8ü - 97 Gew.;« aus Schi elf körnern (6) und zu 5 - 20 Gew. # aus organischer Dindemittelriiatri.x (5) bestehen.

'j>. Schi t3 if mit te! auf Unterlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Lis 'Δ\χ 6θ Gew.# der ui'ganlsehen Bindemittelmatrix (5) durch Füllstoffe ersetzt sind.

^i. Schleifmittel auf Untex-lage nach einetn der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Bindemittelmatrlx

(5) durch ein Phenolformaldehydharz, Harnstofformaldehydharz odex» Melamirüiarz gegeben ist.

5. Schleifmittel auf Unterlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Dux'chmesser der kugelförmigen Schleifkörper (4) 300 - 2.000 Mikron beträgt und das 3- bis 500-fache des mittleren Durchmessers des Schleifkox'nes

(6) ausmacht.

29 4ü4 Ge/Hn-

— d —

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6. Verfahren zur Herstellung d-js Sohlt-i. Tttii ttels auf ^ nach einem dei· Ansprüche 1-3, wöbe L aian in an sLeii bekannter W'ii-Se eine vorzugsweise bahnförmige Unterlage mit einer ersten Bi ndetnittelsohicht beschichtet, dann das Schleifmittel aufbringt, die erste Bindemittelsehicht trocknet und ggf. das Schleifmittel mit einer zweiten Bindemittelsehicht überleirnt und anschliessend die Bindemittelsehicht-(en) zur Aushärtung trocknet, dadurch gekennzeichnet, dass alü Schleifmittel kugelförmige Schleifkörper (H) verwendet werden, die durcli Dispergieren der Schleifkörperbestandteile (5,6) in einer organischen Lösungsmittelphase (c) gewonnen werden, wobei die Schleifkörperbestandteile (5,6) bis zur Bildung formstabiler Kugeln in der organischen Lösungsmittelphase (8) in Schwebe gehalten, ansehliessend von der organischen Lösungsmittelphase (8) abgetrennt und getrocknet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Lösungsmitte!phase (8) ein Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemisch verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Lösungsmittel phase (8) Perchloräthylen verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, üass die Schleifkörperbestandteile (^,6) bis zur Bildung der formstabilen Kugeln in der organischen Lösungsrnittelphase gerührt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, dass zum Rühren ein Rührgefäss (11) verwendet wird, dessen Rührscheibe (12) einen Durchmesser von 1/4 bis 1/2 des RMhrgefässdurchrnessers ausmacht.

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