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SCHLEIFMITTEL
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Verbesserung des Metallschleifprozesses
unter Verwendung neuer Schleifmittel, insbesondere von solchen auf flexiblen Unterlagen,
wie z.B. Papier, Vulkanfiber, Gewebe, Vliese oder Kunststoffolien. Sie ist gekennzeichnet
durch die Anwendung von neuen Wirk- oder Hilfsstoffen, oder Wirkstoff-Hilfsstoffkombinationen
in Verbindung mit neuartigen Bindemitteln zur Verbindung der genannten Zusatzstoffe.
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Schleifmittel auf Unterlage werden nach bekannten Verfahren durch
Fixieren von gekörnten Schleifmineralien, wie Schmelz- oder Sinter-Korund, Zirkonkorund,
Siliziumkarbid, Schmirgel etc. auf der Unterlage mittels geeigneter Binder hergestellt.
Meistens wird vor dem Aufbringen des Schleifkorns auf die Unterlage eine sogenannte
Grundbinderschicht aufgetragen. Nach einer ersten Fixierung des Schleifkorns durch
Trocknen und/oder Härten des Grundbinders, wird zwecks besserer Einbettung und Befestigung
des Korns eine zweite, sogenannte Deckbinderschicht aufgetragen. Als Binder
werden
typischerweise solche Stoffe verwendet, welche nach dem Verfestigungsprozess hart
und zäh sind und überdies sowohl mit der Unterlage als auch mit dem Korn eine gute
Haftung ergeben. Zudem müssen diese Binder die genanntes Eigenschaften auch bei
der beim Schleifen auftretenden erhöhten Temperatur aufrechterhalten. Typische Beispiele
für solche Binder stellen Glutinleime, Harnstoff-Formaldehyd- oder Phenol-Formaldehyd-Harze
und Expoxydharze dar. Es ist ebenfalls üblich, diesen Bindern weitere Stoffe, z.B.
Füllstoffe, wie Kreide, Kaolin, organische Kunststoffe etc. beizufügen, um die oben
erwähnten mechanischen und physikalischen Eigenschaften und zum Teil eine Verbilligung
zu erreichen. Solche Schleifmittel verarbeitet in endlose Schleifbänder, Schleifscheiben
oder andere Artikel, stellen heute unentbehrliche Werkzeuge für die Bearbeitung
verschiedenster metallischer und anderer Werkstoffe dar.
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Die einzelnen Schleifkörner verhalten sich dabei ähnlich wie spanabhebende
Schneidwerkzeuge und müssen wie erwähnt, für günstigen Metallabtrag sehr gut unter
sich und auf der Unterl:àge fixiert sein.
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Ein allgemein bekannter Nachteil dieser Schleifwerkzeuge ist nun
aber der Umstand, dass der pro Zeiteinheit sich ergebende Materialabtrag zwar am
Anfang hoch ist, dann aber sehr rasch absinkt, so dass das Schleifwerkzeug in vielen
Fällen nach einer relativ kurzen Einsatzzeit ersetzt werden muss, obwohl die Unterlage
noch völlig intakt ist und ein grösserer Teil'der Schleifkörner noch auf der Unterlage
fixiert sind. Die Erhöhung der Abschliffleistung und/oder der Standzeit entspricht
einem grossen Bedürfnis und erlaubt nicht nur die Einsparung von Arbeit oder Zeitaufwand,
sondern auch von wertvollem Schleifmaterial. Eine der wichtigsten Ursachen-für diesen
Leistungsabfall liegt in der raschen Abnutzung der Kornspitzen,
d.
h. im Spanabnahmevermögen der Kornspitzen. Insbe-, sondere beim Schleifen von Metallen,
spielen neben rein mechanischer Abnutzung oder Abbrechen der Kornspitzen offensichtlich
weiteiephysikalische und chemische Vorgänge und Reaktionen eine wesentliche Rolle.
So kann die durch Reibung und Spanabtrag entstehende hohe Temperatur eine Oxidation
der zu bearbeitenden Metalloberfläche bewirken. Die chemische Oxidationswärme bewirkt
dann eine weitere Temperaturerhöhung, so dass auch chemische Umsetzungen zwischen
der abzutragenden Metalloberfläche und/oder dem entstandenen Metalloxid und dem
Schleifkorn selbst eintreten können. Die an der schleifenden Kornspitze auftretenden
Temperaturen können so hoch ansteigen, dass es zu einem eigentlichen Verschweissen
des Schleifkorns mit dem Metall kommt.
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Wie dem auch sei, all diese Vorgänge können zu einem Abstumpfen oder
einem "Verglasen" der Kornspitzen führen, welches den Materialabtragprozess verlangsamt,
oder fast zum Stillstand bringen kann. In vielen Fällen bedecken sich überdies die
schleifenden Kornspitzen mit einer dünnen Schicht von "Gleitstoffen". Diese Gleitstoffschichten
können den Spanabtrag verhindern oder mindestens stark reduzieren,sie stellen z.B.
Doppeloxide dar, welche aus der chemischen Umsetzung zwischen dem Oxid des zu bearbeitenden
Metalles und dem Schleifkorn entstehen.
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Es hat nun in der Vergangenheit nicht an Vorschlägen gefehlt, diese
unerwünschten Erscheinungen zu verhindern oder mindestens zu reduzieren, mit dem
Ziele, dadurch höheren Materialabtrag zu erreichen. Z.B. ist die Verwendung von
Hilfsstoffen bekannt, welche dem Binderbzugesetzt oder als zusätzliche Schicht aufgetragen
werden können.
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Es wurde auch versucht, Mechanismen für die Wir-' kung dieser Stoffe
anzugeben. So wird vermutet, dass durch das
Schmelzen oder Zersetzen
der Hilfsstoffe dem zu bearbeitenden Werkstück Wärme entzogen und somit eine tiefere
Schleiftemperatur erreicht werde. Im Falle von schmelzenden Stoffen, sollen diese
überdies als "Schmiermittel" und Trennmittel dienen und so das Verschweissen mit
der Kornspitze verhindern. Es wird aber auch eine Passivierung der Metalloberfläche
erwähnt. Es wird auch die allgemeine Regel angegeben, dass diese Stoffe einen Schmelzpunkt
haben, der zwischen 500 und 10000C liegt.
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Eine weitere theoretische Erklärung für die Verbesserung der Abtragsleistung
durch bestimmte Zusatzstoffe wird in der Hervorrufung einer Spannungs-risskorr-osion
gesehen, welche den Materialabtrag erleichtern soll. Diese Spannungsrisskorrosion
soll durch Anodisierung des zu schleifenden Metalls zustandekommen. Die Anodiserung
geschieht über die Aufnahme der Elektronen durch "Lewissäuren" oder "freie Radikale'.
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Lewissäuren entstehen z.B. bei der Zersetzung während des Schleifens
der als Hilfsstoffe bekannten Metallhalogenide, wie etwa Natriumfluoroborat. Freie
Radikale dagegen können sich bei den hohen Schleiftemperatren bilden aus dem als
Hilfsstoff zugesetzten, Doppelbindungen enthaltenden elastomeren Material.
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Die bekannten Hilfsstoffe weisen aber eine Reihe vonNhteilen auf,
die in der Praxis deren Bedeutung mehr oder weniger stark einschränken. So ist die
tatsächliche Steigerung der Abtragsleistung teilweise sehr gering oder hat nur bei
Anwendung grosser Mengen, d. h. auf das Bindemittel bezogener Konzentrationen eine
Bedeutung. Dies gilt auch für die bekannteste Klasse dieser Hilfsstoffe, nämlich
derjenigen der komplexen oder einfach Fluoride. Bei diesen handelt es sich zudem
um relativ teure Stoffe. Diese hohe notwendige Konzentration bezüglich der Bindemittel
hat zudem den wesentlichen Nachteil einer Verminderung der Bindekraft zum Schleifkorn
und
zur Unterlage. Andere bekannte Stoffklassen, wie diejenige der
chlorhaltigen Stoffe, können auf gewissen Werkstoffen, wie z.B. dem Titan, gefährliche,
z.T. erst beim nachträglichen Gebrauch auftretende Spannungsrisse induzieren. Viele
der bekannten Stoffe sind zudem in physiologischer Hinsicht nicht unbedenklich,
so dass die entsprechenden Schleifmittel nur dort eingesetzt werden können, wo sich
die Arbeiter durch Abzüge oder entsprechende Schutzmasken schützen können. Einer
der bedeutensten Nachteile besteht aber darin, dass sich der Anwendungsbereich der
bekannten Stoffklassen meist nur auf wenige spezielle Metalle ausdehnt. So wurde
z.B. gezeigt, dass Kryolit und Sulfide zwar bei rostfreiem Stahl und anderen hochlegierten
Metallen eine verbesserte Leistung gegenüber dem Vergleich ohne Hilfsstoffe ergibt,
dass bei Kohlenstoffstahl aber sogar eine Verschlechterung, bzw. wenigstens keine
Verbesserung gegenüber dem Vergleich resultiert.
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Es wurde nun eine Erfindung gemacht, mit welcher die meisten der
Nachteile der bekannten Verfahren eliminiert werden können.
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Sie ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschleifprozess
in Gegenwart von in speziellen Bindemitteln eingebauten Zusatzstoffen, insbesondere
Wirkstoffen, gegebenenfalls kombiniert mit Hilfsstoffen durchgeführt wird.
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Als Wirkstoffe im Sinne der Erfindung kommen elementarer Schwefel
sowie Stoffe, welche bei den Bedingungen des Schleifens elementaren Schwefel abspalten,
wie z.B. Natriumthiosulfat, Kaliumpolysulfid und Phosphorpentasulfid in Frage.
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Es wurde zudem gefundeu,und dies ist eine besonders vorteilhafte
Ausführungsform dieser Erfindung, dass bei gleichzeitiger Gegenwart weiterer Hilfsstoffe
die gewünschte Wirkung in vielen Fällen nochmals wesentlich verbessert werden kann;
d.h. die Kombination der in die erfindungsgemäss verwendeten Bindemittel eingebauten
Wirkstoffe mit diesen Hilfsstoffen ergibt bessere Ergebnisse als gleiche Mengen
der Einzelkomponenten.
Als Hilfsstoffe kommen eine Reihe von Alkali-und
Erdkali-Salze, insbesondere Halogenide, Sulfate, Peroxidisulfate, Phosphate, Nitrite,Nitrate,
Borate sowie organische Halogenverbindungen in Frage. Einige dieser Hilfsstoffe
sind neu und ergeben in völlig unerwarteter Weise, auch wenn ohne Wirkstoffe eingesetzt,
eine wesentliche Steigerung der Abtragsleistung. Als konkrete Beispiele seien zitiert:
Natriumsulfat, Kaliumperoxidisulfat, Kryolit, Kaliumfluoroborat, Kaliumaluminium--fluorid,
Natriumbromid, Halogen- oder Polyhalogen-Paraffine, cyclische Chlorverbindungen
wie sie aus der Ziegler-Synthese von Hexachlorcyclopentadien und cyclischen Dienen
erhalten werden. Beispiele für die letztere Substanzgruppe stellen die Reaktionsprodukte
von 2 Molen Hexachlorcyclopentadien mit einem Mol Cyclooctadien (a) oder Furan (b)
dar. Die Produkte haben folgende Strukturformel:
In völlig überraschender Weise wurde gefunden, dass bei feiner Verteilung der genannten
Wirkstoff- und/oder der Hilfsstoffpartikel in erfindungsgemäss verwendeten Bindemitteln
wesentlich bessere Abschliffleistungen und/oder Standzeiten erhalten werden, als
wenn die Wirk- oder Hilfsstoff-Partikel lt.
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der bestehenden Lehre als sogenannter aktiver Füllstoff in den bei
Schleifmitteln üblichen Binder: eingebaut werden (übliche Bindemittel sind wie oben
erwähnt, solche,welche bei den während dem Schleifen auftretenden Temperaturen nicht
schmelzen oder
erweichen und die Fixierung der Schleifkörner aufrecht
erhalten. Die bekanntesten sind: Tierische Leime, vernetzte Phenol-Formaldehydharze,
Harnstoffharze, Epoxidharze).
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Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäss verwendeten Bindemittel
mindestens zwei Voraussetzungen gleichzeitig zu erfüllen haben: Sie müssen erstens
bei den auf dem Schleifbelag auftretenden Temperaturen schmelzen, oder mindestens
so stark erweichen, dass sie in einen weich plastischen Zustand übergehen und zweitens
dürfen sie sich bei den genannten Temperaturen und der in Frage kommenden Schleifdauer
höchstens soweit zersetzen, dass der gewünschte Effekt beibehalten wird. Es wurde
eine Reihe von Bindemitteln gefunden, welche sich für diesen Zweck eignen. Meistens
sind es organische, mittel- bis hochmolekulare und nicht oder höchstens schwach
vernetzte Produkte. Auf Grund der Anwendungsform können Beispiele von folgenden
drei Gruppen genannt werden: Bei der ersten Gruppe handelt es sich um Stoffe, welche
sich in organischen Lösungsmitteln auflösen lassen und bevorzugt als Lösung eingesetzt
werden, wie z.B. Polyvinylester, Polyacryl- und Metacryl-Ester, Celluloseester,
Polyacryläther und verschiedene Copolymere. Die Wirk- und Hilfsstoffe werden z.B.
in den Lösungen der Bindemittel dispergiert und mit dem Deckbinder vermischt, bzw.
auf die Deckbinderschicht aufgetragen. Bei der zweiten Gruppe handelt es sich um
wasserlösliche Produkte oder um wässerige Dispersionen oder Latices, wie z.B. Polyäthylenoxide,
Nitril-, SBR-, SBS-, Polyacryl, Polyvinylchlorid-, Polyvinylchloridacetat-, Polyvinylacetat-,
Polyvinylacetatäthylen-Latices. Es ist notwendig, dass im Falle des Eintrages der
genannten Wirkstoff-Bindemitteldispersion in den flüssigen Deckbinder sich das Dispergier-
oder Lösungsmittel im flüssigen Deckbinder nicht auflöst (siehe Zeichnung). Die
Anwendung erfolgt bei der zweiten Gruppe in ähnlicher Weise wie bei der ersten Gruppe.
Eine dritte Gruppe wird bevorzugt ohne Lösungs-oder Dispergiermittel eingesetzt.
Es handelt sich um sogenannte
thermoplastische Polymere, wie z.B.
Polyolefine, Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polychlortrifluoräthylen, Polystyrol,
ABS-Polymere, Polyamide, Polyphenylensulfide, Polyformaldehyde, Polysulfone etc.
In diesem Falle werden beispielsweise die Wirk- und/oder Hilfsstoffe mit den thermoplastischen
Polymeren gemischt, in einem Schneckenextruder aufgeschmolzen und mittels einer
Lochdüse zu feinen Fäden verarbeitet und in kurze Stücke geschnitten oder auch pulverisiert.
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Diese stäbchenförmige Mischung kann entweder mit dem flüssigen Deckbinder
vermischt oder aber als separater zweiter Auftrag auf die Deckbinderschicht aufgetragen
werden (siehe Fig. lb).
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In letzterem Falle wird dieser zweite Auftrag z.B. durch kurzes Erhitzen
auf den Deckbinder/Kornbelag aufgeschmolzen oder aufgesintert. Die genannte Mischung
kann aber auch in kugelförmigenteilchen nach Fig. la eingesetzt werden. Kugelförmige
Teilchen können z.B. nach bekanntenPrillierverfahren aus der Schmelze hergestellt
werden. Bei Verwendung der erfindungsgemässen Schleifmittel kann die Gefahr der
Spannungsrisse auf Grund der gemachten Versuche ganz oder zumindest teilweise reduziert
werden.
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Entgegen bekannter Zusätze, welche insbesondere bei rostfreien, hochlegierten
Stählen oder sonstigen Spezialmetallen wirksam sind, wird bei den erfindungsgemässen
Schleifmitteln überraschenderweise auch bei der Bearbeitung von gewöhnlichen Eisenwerkstoffen,
wie z.B. niedrig oder nicht legiertem Baustahl oder sogenanntem Kohlenstoffstahl
und Gusseisen eine wesentliche Steigerung der Abtragsleistung und/oder der Standzeit
erreicht.
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Ein wichtiger Fortschritt liegt auch darin, dass es bei der erfindungsgemässen
Anwendung der neuen oder auch an sich bereits bekannten Hilfsstoffe erstmals möglich
ist, schon bei relativ geringen Mengen wesentliche Verbesserungen der Abtragsleistungen
bei fast allen metallischen Werkstoffen
zu erreichen. Das Verfahren
ist daher wirtschaftlicher, physiologisch unbedenklicher, und die Bindung zwischen
den einzelnen Kornpartikeln und zwischen Korn und Unterlage resultiert nicht mehr
geschwächt, sondern teilweise sogar verbessert.
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Die auf Grund der vorliegenden Erfindung erreichten Resultate beim
Metallschleifen sind also völlig unerwartet und nicht aus den allgemeinen Regeln
ableitbar, welche auf Grund der vorher geschilderten Wirkungsmechanismen aufgestellt
werden können. Z.B. liegt der Schmelzpunkt der Wirkstoffe meist ausserhalb des allgemein
empfohlenen Bereiches von 500 - l0OO9C.
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Auch kann die Bildung eines die Verschweissung zwischen Schleifkorn
und Metalloberfläche verhindernden Schmierfilm nicht zur völligen Erklärung herangezogen
werden. Offensichtlich liegt der Erfindung eine bisher in diesem Zusammenhang nicht
bekannte Wirkungsweise zu Grunde. Obwohl für die Erfindung nicht bindend, kann vermutet
werden, dass der elementare Schwefel bzw.
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die beim Schleifvorgang entstehenden Reaktionsprodukte mit der erhitzten
Metalloberfläche oder auch mit den Metalloxiden sich umsetzt unter Bildung von Metallsulfiden.
Es dürfte nun der besonderen Wirkung der erfindungsgemäss verwendeten Bindemittel
zuzuschreiben sein, dass sie z.B. die Verbrennung und damit die Verflüchtigung des
vorhandenen oder entstehenden elementaren Schwefels durch eine schützende Haut verhindern.
Die entstandenen Metallsulfide verändern nun die physikalischen Eigenschaften der
Metalloberfläche derart, dass ein Abtrag erleichtert wird. Durch die Diffusion dieser
Sulfide, bzw.
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des Schwefels in die abzutragende oberste Metallschicht wird nun eine
"Heisskorrosion" erzeugt, welche zu der genannten Steigerung der Abtragsleistung
führt. Es ist bekannt, dass die gleichzeitige Gegenwart gewisser Salze (z.B. Natriumsulfat)
diese an sich unschädliche Korrosion beschleunigt. Vermutlich
lösendiese
Salze bei Temperaturen über ca. 30Q°C l die vor-handene Oxidschutzschicht auf und
erle ichtern die Diffusion des Schwefels. Auf diese Weise könnte das überraschende
Resultat bei Kombination der Wirkstoffe mit den Hilfsstoffen erklärt werden.
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Der geschilderte theoretische Mechanismus kann allerdings die beobachteten
Vorteile der Erfindung nicht voll erklären und soll sie auch in keiner Weise einschränken.
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Anhand der Zeichnung (Figuren la,lb, 2a und 2b) wird die Erfindung
noch näher erläutert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die im
erfindungsgemäss verwendeten Bindemittel fein verteilten Wirk- und gegebenenfalls
Hilfsstoffe direkt während des Fabrikationsvorgangs ic die Deckbinderschicht eingebracht,
so dass die Mischung darin als kleine Partikel eingebaut wird. Dies ist in Fig.
la und-lb illustriert. Darin stellt l die flexible Unterlage, 2 der Grundbinder,
3 der Deckbinder, 4 das Schleifkorn, 5 und 6 die genannten Partikel dar. Die Partikel
5 haben eine kugelige oder rundliche Form QFig. la), die Partikel 6sind stäbchen-
oder faserförmig (Fig. lb). Die Partikelgrösse ist nicht kritisch, dürfte aber bevorzugterweise
im Bereich von 0,002 bis 1 mm liegen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können
die im Bindemittel fein verteilten Wirk-und gegebenenfalls Hilfsstoffe auch als
zusätzliche Schicht auf den bereits mit dem Deckbinder versehenen Schleifbelag aufgebracht
werden. Dies ist in Fig. 2a ersichtlich. 1 - 4 hat die gleiche Bedeutung wie in
Fig. la und lb, 7 stellt die genannte zusätzliche Schicht dar. Aehnlich wie in Fig.
1 ist es auch möglich, eine zusätzliche Schicht in der Art und Zusammensetzung wie
in Fig. la oder lb aufzubringen. Dies ist der Belag 8 in Fig. 2b. Das die-Partikel
5 und 6 in Fig. la und lb und 8 in
Fig. 2b umgebende Bindemittel
ist bevorzugt ein übliches Bindemittel, wie z.B. ein Harnstoff-, Phenol- oder Epoxid-Harz.
Diese dritte Schicht wird mittels der üblichen Auftragsmethoden, z.B. durch Rakeln,
Streichen, Rollen, Spritzen oder Streuen aufgebracht. Je nach dem Zustand der Mischung
beim Auftragen wird nachträglich getrocknet, gehärtet oder aufgeschmolzen. Diese
Schicht wird meistens während dem Fabrikationsvorgang des Schleifmittels aufgebracht.
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In einer dritten Ausführungsform der Erfindung kann die Mischung,
bestehend aus erfindungsgemässen Bindemitteln, Wirk- und gegebenenfalls Hilfsstoffen
als zusätzliche Schicht auch erst unmittelbar vor oder während dem Schleifen auf
den fertig geformten Schleifkörper aufgetragen werden. Die in diesem Falle in fester
Form, z.B. als Stab vorliegende Mischung wird gegen das rotierende Schleifmittel
gedrückt, wobei durch die Reibungswärme die Mischung anschmilzt und auf dem Schleifbelag
haften bleibt. Gegebenenfalls kann der Auftrag während dem Schleifen wiederholt
werden. Weitere Ausführungsformen sind für den Fachmann leicht ableitbar.
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Es hat sich auch gezeigt, dass es möglich ist, die weiter oben definierten
Hilfsstoffe entweder zusammen mit den Wirkstoffen in den erfindungsgemässen Bindemitteln
oder aber separat in den üblichen Bindemitteln einzubauen.
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Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher illustrieren,
ohne sie aber damit einzuschränken:
Beispiele 1 bis 8 Es werden
nach bekannten Verfahren mit Korund bestreute Fiberscheiben hergestellt und erfindungsgemäss
mit Wirk- und Hilfsstoffen versehen. Die fertigen Fiberscheiben werden auf einer
im folgenden beschriebenen Testmaschine bezüglich der Abtragsleistung untersucht.
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Auf einem Vulkanfiberträgermaterial der Dicke 0,81 mm wird eine Grundbinderschicht
eines wässerigen kommerziellen Phenolharzes aufgetragen. Hernach wird auf die beschichtete
Seite synthetischer Braunkorund mit 96,5% Al203-Gehalt der Körnung P 36 aufgestreut.
Die Kornbeschichtung beträgt ca. 750 g/m². Nach erfolgter Antrocknung wird in ähnlicher
Weise wie die Grundbinderschicht eine Deckbinderschicht, bestehend aus einer Mischung
von wässerigem kommerziellem Phenolresol und Kalziumcarbonat aufgetragen und anschliessend
ausgehärtet.
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Die erfindungsgemässen Scheiben werden hernach mit einer Schicht
bestehend aus einer wässerigen Dispersion von carboxyliertem Styrol/Butadien copolymer
(SB) und den in folgender Tabelle aufgeführten Wirk- und/oder Hilfsstoffen versehen.
Diese Schicht kann mit irgendwelchem geeigneten Verfahren, z.B. mit einer Walze,
aufgetragen werden. Als Vergleich werden in ähnlicher Weise anstelle des erfindungsgemässen
Bindemittels auch Scheiben mit bisher in der Herstellung von Schleifmitteln auf
Unterlagen üblichen Bindemitteln verwendet.
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Beschichtungsmengen und Zusammensetzung der Schicht sind in den Kolonnen
2 bis 5 der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt.
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Tabelle 1
| Bei- Zusammensetzung der zus. Schicht Beschichtungsmenge |
| spiel Bindemittel % Wirkstoff % Hilfsstoff % (4/mm, |
| 1 - - - - |
| 2 Harnstoffharz Schwefel 72 - 145 |
| 28 |
| 3 Hautleim 28 Schwefel 72 - 145 |
| 4 Phenolharz 28 Schwefel 72 - 145 |
| 5 SB 28 Schwefel 72 - 145 |
| 6 Elarnstoffharz Schwefel 48 K2S208 24 125 |
| 28 |
| 7 Phenolharz 28 Schwefel 48 K2S208 24 125 |
| 8 SB 28 Schwefel 48 K2S2°8 24 125 |
Die nach obigem Verfahren hergestellten Schleifmittel werden nach üblichem Stanzverfahren
zu Fiberscheiben des Durchmessers 180 mm mit zentralem Loch von 20 mm verarbeitet
und nach genormter Vorschrift auf der genannten Prüfmaschine getestet. Die mittlere
Schleifgeschwindigkeit beträgt 36 m/sec.
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Der Abschliff wurde durch Wägen des Werkstückes ermittelt. Als Werkstoff
wurde rostfreier Stahl mit 19 Nickel- und 10% Chrom-Gehalt (NC-19/10) verwendet.
Es ergaben sich folgende Resultate:
Tabelle 2
| Beispiel Schleifdauer (Min.) Abschliff (g) |
| 1 18 84 |
| 1 30 120 |
| 2 30 190 |
| 3 1 30 170 |
| 4 30 175 |
| 5 30 255 |
| 6 18 157 |
| 6 30 216 |
| 7 30 130 |
| 8 18 190 |
| 8 30 .270 |
Die Resultate zeigen deutlich, dass erstens mit den Wirkstoffen, bzw. Wirk- und
Hilfsstoffen eine Steigerung der Abtragsleistung möglich ist (Beispiel 2-4, bzw.
6 und 7) im Vergleich zu Beispiel 1. Zweitens geht aber aus den Resultaten auch
deutlich hervor, dass durch die Verwendung eines erfindungsgemässen Bindemittels
(Beispiele 5 und 8) die Steigerung der Abtragsleistung bedeutend höher ist als bei
Verwendung von üblichen Bindemitteln.
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Beispiele 9 bis 18 In ähnlicher Weise wie bei den Beispielen 1 bis
8 werden erfindungsgemäss Fiberscheiben hergestellt und auf der beschriebenen Testmaschine
geprüft. Es wird jedoch ein Braunkorund mit 98% Al 203 der Körnung P 36 verwendet.
Die aufgetragene Kornmenge beträgt 900 g/m .
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Als Bindemittel für die zusätzliche Wirk- und/oder Hilfsstoff enthaltende
Schicht wird eine handelsübliche hitzevernetzbare Mischpolymer-Dispersion auf Basis
von Acrylaten verwendet.
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Die Zusammensetzung und die Beschichtungsmenge 2 ausgedrückt in g
Trockensubstanz pro m Schleifoberfläche ist in den Kolonnen 2 - 5 der Tabelle 3
angegeben.
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Tabelle 3
| Bei- Zusammensetzung der zusätzl. Schicht Beschichtungs- |
| spiel Bindemittel % Wirkstoff % Hilfsstoff 8 menge (g/mZ) |
| 9 |
| 10 Acrylat 33 Schwefel 67 - 118 |
| 11 " 33 - K2S208 67 119 |
| 12 11 33 Schwefel 45 K2S208 22 115 |
| 13 " 33 - KNO3 67 120 |
| 14 " 33 Schwefel 45 KNO3 22 118 |
| 15 " 33 - KBF4 67 117 |
| 16 " 33 Schwefel 45 KBF4 22 112 |
Die verschiedenen Schleifmaterialien werden in bereits beschriebener Weise zu Fiberscheiben
verarbeitet und wie oben beschrieben bei genormten Bedingungen auf Abtragsleistung
geprüft. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 4 aufgeführt.
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Tabelle 4
| Beispiel Gesamtabschliff in (g) nach Wirksamkeitskoeffizient |
| 30 Min. Schleifdauer W (g Mehrabschliff pro g |
| Wirkschicht) |
| 9 109 - |
| 10 214 100 |
| 11 205 90 |
| 12 285 171 |
| 13 175 62 |
| 14 292 174 |
| 15 1 201 88 |
| 16 260 151 |
In der dritten Kolonne der Tabelle 4 ist der sogenannte Wirksamkeitskoeffizient
W angegeben. Der Wirksamkeitskoeffizient W ist ein Mass für die durch die erfindungsgemässe
schleifaktive Schicht erreichte spezifische Mehrabschliffleistung. Er wird folgendermassen
berechnet: (A1 - A0) W = B . F wobei A1: Die Abschliffmenge in g des die schleifaktive
Schicht enthaltenden Schleifmittels Ag: Die Abschliffmenge des Vergleichsschleifmittels
ohne schleifaktive Schicht B: Die Beschichtungsmenge an schleifaktiver Schicht in
2 g Trockenstoff pro m 2 F: Die Schleiffläche in m bedeutet, auf welcher die Abschliffmengen
A1 bzw. Ag erhalten wurden.
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Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass schon durch die Wirkstoffe oder
die Hilfsstoffe allein bedeutende Steigerungen der Abtragsleistung erzielt werden.
Die durch die Kombination von Wirk- und Hilfsstoffen erreichten Resultate liegen
aber bedeutend höher als diejenigen der Einzelkomponenten bei gleichen Mengen.
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Beispiele 17 bis 28 Es werden nach an sich bekanntem Verfahren Schleifbänder
mit Tuchunterlage hergestellt, wobei diese z.T.
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erfindungsgemäss mit Wirk- und Hilfsstoffen ausgerüstet werden.
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Die Schleifbänder werden auf einer im folgenden näher beschriebenen
automatisch und nach genormter Vorschrift arbeitenden Schleifprüfmaschine bezüglich
Materialabtrag und Standzeit getestet. Auf ein handelsübliches mit tierischem Leim
appretiertes und beschichtetes Bäumwollkörpergewebe wird eine Grundbinderschicht
von wässrigem Phenolresolharz aufgebracht. Danach wird durch elektrostatisches Verfahren
auf die beschichtete, klebrige Seite synthetischer Braunkorund mit 98% A1203-Gehalt
der Körnung P 36 aufgebracht. Die Kornbeschichtung beträgt 2 ca. 800 g/m . Nach
Antrocknung wird in analoger Weise wie die Grundbinderschicht eine Deckbinderschicht,
bestehend aus Phenolharz mit Calciumcarbonat-Füllstoff aufgebracht. Das erhaltene
Schleifmittel auf Tuchunterlage wird dann erfindungsgemäss kornseitig mit einer
schleifaktiven Schicht versehen, deren Zusammensetzung in der Tabelle 5 aufgeführt
ist.
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Die letztere Schicht kann mit irgendwelchem geeigneten Verfahren,
z.B. durch Spritzen und nachfolgendem Trocknen, aufgetragen werden. Zu Vergleichszwecken
wird das Schleifmittel auch ohne zusätzlichen schleifaktiven Belag hergestellt (Beispiel
19). In Beispiel 20 wird ebenfalls zu Vergleichszwecken
ein mit
üblichen Bindemitteln hergestellter schleifaktiver Belag und in Vergleichsbeispiel
21 ein mit erfindungsgemässen Bindemitteln, jedoch an Stelle eines erfindungsgemässen
Wirk- oder Hilsstoffes, Calciumcarbonat verwendet. Beim erfindungsgemäss verwendeten
Bindemittel der Beispiele 22 bis 30 handelt es sich um ein Vinylchlorid/Acrylat-Mischpolymer
(VAiM. Der Hilfsstoff C-70 ist ein chlorierter Paraffin mit einem Chlorgehalt von
ca. 70%, einem Molekulargewicht von 516 und einer Summenformel von C11,6 H15,0 C10,7.
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Der Hilfsstoff C-66 ist das Syntheseprodukt aus 2 MolenHexachlorcyclopentadien
und 1 Mol Cyclooktadien (Formel a) auf Seite 4) mit ca. 66% Cl-Gehalt.
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Tabelle 5
| Bei- Zusammensetzung der zusätzlichen Schicht Beschichtungs- |
| spiel Bindemittel % Wirkstoff % Hilfsstoff % menge (g/m²) |
| lT |
| 18 Phenolharz 24 - Kryolit/Ka- 282 |
| liumf luobo- |
| rat 1:1 76 |
| 19 VAM 24 - - 263 |
| + CaCO3 76 3 |
| 20 VAM 24 - Kryolit/Ka- 275 |
| liumfluobo- |
| rat 1:1 76 |
| 21 VAM 24 Schwefel 76 - 260 |
| 22 VAM 24 Schwefel 76 - 340 |
| 23 VAM 24 - C-70 76 239 |
| 24 VAM 24 Schwefel 50 C-70 26 246 |
| 25 VAM 24 Schwefel 50 K25208 26 197 |
| 26 VAM 24 Schwefel 50 K2S2°8 26 311 |
| 27 VAM 24 - C-66 76 196 |
| 28 VAM 24 Schwefel 50 C-66 26 191 |
Die in oben angegebener Weise hergestellten Schleifmittel werden
nach üblichen Verfahren zu endlosen Schleifbändern der Dimension 3000 mm x 50 mm
verarbeitet und auf der Prüfmaschine getestet. Die Schleifprüfmaschine arbeitet
mit einer Schleifgeschwindigkeit von 15 m/sec. Die nach total 90 Min.
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Schleifdauer erzielten Resultate, d.h. die Menge an abgeschliffenem
Werkstoff NC 19/10, sowie die Wirksamkeitskoeffizienten W sind in folgender Tabelle
6 aufgeführt.
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Tabelle 6
| Beispiel Gesamtabschliff in (g) nach Wirksamkeitskoeffizient
W |
| 90 Min. Schleifdauer {g Mehrabschliffjg Wirkschicht |
| 17 348 |
| 8 554 6,1 |
| 19 425 1,8 |
| 20 1125 25,3 |
| 21 920 18,3 |
| 22 826 1 11,7 |
| 23 1030 23,9 |
| 24 1280 31,5 |
| 5 1320 41,1 |
| 26 1100 20,1 |
| 27 1030 29,0 |
| 28 1380 45,0 |
Aus der Tabelle 6 gehen die bezüglich der Vergleichsbänder erreichten
starken Leistungssteigerungen hervor.
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Ueberdies können die erfindungsgemässen Bänder viel länger eingesetzt
werden. So z.B. betrug die zeitbezogene Abschliffleistung beim Vergleichsbeispiel
19 nach 90 Minuten weniger als 2 g/Min., was wegen der zu stark abgefallenen Leistung
einen Bandwechsel notwendig macht, während das-erfindungsgemässe Band des Beispiels
23 nach 90 Min. Schleifdauer immer noch 6 g/Min. abschleift, was ein noch längeres
Einsetzen des Bandes ermöglicht. Die erhöhte Totalabschliffmenge, sowie die höhere
zeitbezogene Abschliffleistung erlaubt in der Praxis nicht nur eine grössere $Standzeit
der Schleifbänder, sondern auch eine kürzere Schleifzeit zu erreichen.
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In ähnlicher Weise erhöhte Abschliffleistungen konnten auch bei anderen
Werkstoffen, z.B. bei Aluminium und bei Superlegierungen wie Nimonic 80 der Zusammensetzung
Nickel 69%, Chrom 19%, Eisen 5%, Kobalt 2t, Rest Aluminium, Titan, Tantal und Nicb,
erreicht werden.
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Beispiele 29 bis 38 Es werden verschiedene Schleifbänder in analoger
Weise wie bei den Beispielen 19 - 30 beschrieben, hergestellt und nacH'genormten
Verfahren geprüft. Zuerst werden die drei Grundschleifprodukte A-1, B-l und C-l
hergestellt. Die dazu verwendeten Schleifkorntypen und Zusammensetzungen der Deckbinderschichten
sind in der folgenden Tabelle 7 aufgeführt. Ein Teil dieses Schleifmaterials wird
nach Verarbeitung zu endlosen Bändern in dieser Form geprüft, bei einem andern Teil
wird noch eine zusätzliche erfindungsgemässe, sclileifaktive Schicht aufgetragen,
deren Zusammensetzung und Menge ebenfalls in der genannten Tabelle angegeben ist
(Schleifprodukte A-2, B-2 und C-2). Als Bindemittel wird ein vernetzbares Mischpolymer
auf Basis von Vinylacetat und Aethylen (A) verwendet. Die Schleifprodukte
A-1,
bzw. A-2 werden in den drei Körnungen P 36, P 60 und P 100, die restlichen in den
Körnungen P 36 hergestellt.
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Die daraus hergestellten Schleifbänder werden nach dem in den Beispielen
19 bis 30 beschriebenen, genormten Sciileifverfahren geprüft. Als Werkstoff wird
jedoch gewöhnlicher Stahl (Stahl 35, WS No. 10308, max. 0,18% C, 0,05% P, 0,05%
S) verwendet. Die Schleifgeschwindigkeit wird auf 31 m/sec. eingestellt.
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Die erreichten Testresultate sind in der folgenden Tabelle 8 zusammengestellt.
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Tabelle 7
| Schleif- Schleifkorn- Zusammensetzung Zusätzliche schleifaktive |
| produkt typ Deckbinder Schicht |
| Zusammensetzung Menge (g/m2) |
| A-1 Braunkorund Phenolharz 42 % ~~~ |
| 98 % A1203 CaCO3 58 % |
| B-1 Braunkorund Phenolharz 42 % |
| 98 % A1203 CaCO 20 % ~~~ |
| Kryolit 19 % |
| KBF4 19 % |
| c-l tut. mikro- Phenolharz 42 % |
| kristalliner CaCO3 58 % |
| Zirkonkorund |
| 40 % ZrO2 |
| 60 % Al2O3 |
| A-2 wie A-1 wie A-1 AA 28 % 220 (Kr. 36) |
| Schwefel 48 % 130 (Kr. 60) |
| K2S208 24 % 90 (Kr.100) |
| B-2 wie B-1 wie B-1 AA 28 % 170 |
| Schwefel 72 % |
| C-2 wie C-l wie c-l AA 28 % |
| Schwefel 48 % 230 |
| K2S208 24 % |
Tabelle 8
| Bei- Schleif- Korngrösse Gesamtabschliff (g) |
| spiel produkt nach 90 Min. SchleiE- |
| dauer |
| 29 A-1 P 36 2370 |
| 30 A-1 P 60 1850 |
| 31 A-1 P 100 980 |
| 32 A-2 P 36 3190 |
| 33 A-2 P 60 2600 |
| 34 A-2 P 100 1650 |
| 35 B-l P 36 2550 |
| 3o B-2 P 36 3250 |
| 37 C-l P 36 4070 |
| 38 C-2 P 36 5100 |
Beispiel 39 und 40 Es werden in der bereits beschriebenen Weise Schleifbänder hergestellt
und wie ebenfalls bereits beschrieben, bezüglich Abschliffleistung geprüft.
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Während bei den Vergleichsbändern des Beispiels 41 übliche Phenolharz-Calciumcarbonat-Mischung
als Deckbindemittel eingesetzt wird, besteht die Deckbinderschicht des Beispiels
42 erfindungsgemäss aus einer Mischung folgender Zusammensetzung: 3 Teile Deckbinder
wie Beispiel 41 2 Teile stäbchenförmige, aktive Substanz.
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Die Stäbchen der schleifaktiven Substanz haben einen Durchmesser
von 0,05 - 0,2 mm und eine Länge von 0,5 mm.
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Sie werden in einem Kunststoffextruder durch Mischen unter Aufschmelzen
folgender Bestandteile hergestellt: 30 Teile Niederdruckpolyäthylen 35 Teile Schwefeiblüte
25 Teile Kaliumfluoroborat.
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Die aufgeschmolzene Mischung wird durch eine Lochplatte gepresst
und nach dem Abkühlen auf einem Messerrad zu feinen Stäbchen der angegebenen Länge
geschnitten. Die Aushärtung der Deckbinderschicht wird bei 105°C während 20 Std.
vorgenommen.
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Als Schleifkorn wird chromhaltiger Dunkelrosakorund der Körnung P
36 verwendet.
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Die erhaltenen Abschliffresultate sind in der Tabelle 9 dargestellt
und zeigen, dass mit dem erfindungsgemässen Band sowohl bei rostfreiem, wie auch
bei gewöhnlichem Stahl eine starke Leistungssteigerung erzielt wird.
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Tabelle 9
| Beispiel Totalabschliff in g nach Totalabschliff in g nach |
| 110 Min. Schleifdauer 110 Min. Schleifdauer |
| Werkstoff Stahl 35 Werkstoff NC 19/10 |
| 59 2750 450 |
| 4Q 3600 950 |