DE3112953A1

DE3112953A1 - Schleifkoerper mit schleifkorn

Info

Publication number: DE3112953A1
Application number: DE19813112953
Authority: DE
Inventors: Karl 6130 Schwaz Colleselli
Original assignee: Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Current assignee: Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Priority date: 1980-04-01
Filing date: 1981-03-31
Publication date: 1982-01-28
Also published as: AT365552B; ATA175480A; DE3112953C2; US4381925A

Description

- I PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DlPL-INO.

H. KINKEUDEY

OR-INQ

W. STOCKMAIR DRlNQ A^ICAUGCX

K. SCHUMANN

OK RER. NAT. · OPU-PHYS

P. H. JAKOB

DlPL-INa

G. BEZOLD

Pft RCH MW-GlPL-CWtM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

31.März 1981 P 16 121-60/dg

TJROIJIT SCHIiEIlMITTELVEEiKE
SWJLROVSKI E.G.
Swarovskistr. 33
Schwaz
Österreich

Schleifkörper mit
Schleifkorn

130064/073 2

(öse) 9a 9a ca TSLEX oa-Qoaeo thleoramme monapat telekopierer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schleifkörper mit Schleifkorn, beispielsweise Korund, einem organischen Bindemittel, beispielsweise Phenolharz oder einem anorganischen kaltbindenden Bindemittel, beispielsweise einer Phosphatbindung und einem schleifaktiven Füllstoff.

Die Verwendung von Füllstoffen in Schleifkörpern ist bekannt. Dabei umfaßt der Begriff Füllstoffe in der Schleifmittelindustrie praktisch folgende 3 Begriffe:

1. Füllstoffe im klassischen bzw. üblichen Sinn zur Verfüllung von Kunststoffen.
Diese haben folgende Wirkungen:

a) Harzersparnis und damit eine Verbilligung des Harzsystems und damit des Schleifkörpers.

b) Verfestigungswirkungen (Armierungswirkung) und damit eine Erhöhung der Festigkeit des Bindungssteges zwischen den Schleifkörnern. Dies bewirkt eine Erhöhung des "Sprengwertes" (Bruchumfangsgeschwindigkeit) , der Schleifhärte, der Seitensteif igkeit etc. des Schleifkörpers.

c) Herabsetzung der Festigkeit des BindungsSteges und damit Erzielung einer weicheren Bindung und eines milderen Schliffes. Abgestumpfte Schleifkörner brechen leichter aus, die Selbstschärfeigenschaften der Schleifkörper werden verbessert, jedoch nimmt auch der Scheibenverschleiß zu.

Bei manchen Füllstoffen treten die Wirkungen a) und b) bzw. a) und c) gemeinsam auf.

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Beispiele für solche Füllstoffe sind: Holzmehl/ Kokosnußschalenmehl, Gesteinsmehl, Kreide, Ton, Feldspate, Kaolin, Quarz, Glaskurzfasern, Asbestfasern, Glaskugeln (Ballotini), oberflächenbehandeltes Feinkron (Siliciumkarbid, Korund etc.)/ Bimsstein, Korkpulver, etc.

Gemeinsam ist diesen Füllstoffen, daß sie "schleifinaktiv" sind, d.h. daß sich beim Schleifprozeß keine diesen Vorgang positiv beeinflussenden chemischen und physikalischen Reaktionen abspielen.

2. Füllstoffe, die den Verarbeitungsprozeß, insbesondere die thermische Aushärtung der Kunstharze beeinflussen, z.B. Magnesiumoxid, Calciumoxid.

3. "Schleifaktive Füllstoffe". Diese bewirken beim Schleifprozeß chemische und physikalische Vorgänge, welche das Schleifverhalten positiv beeinflussen. Insbesondere sollen diese Füllstoffe Standzeiterhöhungen des Schleifwerkzeuges und die Herabsetzung der Erwärmung von Werkstück und Schleifkörper und damit die Vermeidung thermischer Zerstörungen bewirken. Bei manchen schwierig zu zerspanenden Werkstoffen, z.B. unlegierten, niedriggekohlten Stählen oder Titan, sind diese Füllstoffe die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Bearbeitung.

Selbstverständlich können die schleifaktiven Füllstoffe auch Wirkungen der unter 1) und 2) erwähnten Füllstoffe (Erhöhung oder Herabsetzung der Festigkeit, Beeinflussung des Aushärteprozesses etc.) aufweisen.

Neben den erwähnten Füllstoffen gibt es noch Zusätze in den Schleifkörpern, die entweder eine verbesserte Haftung

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(ο

des Schleifkofnes in der Bindung bewirken (Haftvermittler, z.B. Silane bzw. haftverbessernde überzüge, z.B. Fritten mit eingeschmolzenen Metalloxyden, keramische Überzüge usw.). Andere Zusätze bewirken z.B. die erleichterte Fertigung, indem sie entweder die Rieselfähigkeit der Schleifmasse verbessern oder die innere Reibung beim Pressen herabsetzen. Diese Zusätze spielen außer in Sonderfällen beim Schleifprozeß selbst keine Rolle.

Die wichtigsten Füllstoffe in Schleifscheibenmassen sind die schleifaktiven Füllstoffe. Ihre Wirkungen lassen sich im allgemeinen in folgende 3 Hauptgruppen unterteilen:

■1. Herabsetzung der Reibung zwischen Schleifkorn, Werkstück und Spänen, d.h. die Füllstoffe bzw. ihre Folgeprodukte müssen als Hochtemperatur- und Hochdruckschmiermittel wirken. Sie können dabei einen Schmelzfilm (z.B. Kryolith) oder einen Feststoffschmierfilm (Graphit, Molybdänsulfid) bilden.

2. Schutzwirkungen durch Bilden von primären bzw. sekundären Oberflächenfilmen auf Korn, Werkstück und Spänen. Dadurch werden Kornζerstörung durch Diffusionsvorgänge (z.B. Spinellbildung beim Schleifen von Eisenwerkstoffen mit Korund), Aufbauschneiden am Korn und Wiederaufschweißeffekte (Späne und Werkstoff )vermieden.

3. Kühleffekte im Mikrobereich durch hohe Schmelz-, Verdampfungs- und Umwandlungswärmen und temperaturmäßig günstig gelegene thermische Umwandlungspunkte.

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Als besonders schleifaktiv haben sich beispielsweise Halogenide (z.B. Bleichchlorid, Flußspat, Kryolith etc.) Chalkogenide (z.B. Pyrit, Antimonsulfide, Zinksulfid, Molybdänsulfid, Selenide, Telluride etc.) niedrigschmelzende Metalle (z.B. Blei, Zinn, niedrigschmelzende Mischmetalle), Hochdruckschmiermittel (z.B. Graphit) erwiesen.

In der Praxis sind allerdings zahlreiche Substanzen nicht oder nur unter besonderen Voraussetzungen einsetzbar, weil sie teuer (Edelmetall-Halogenide, Molybdänsulfid) toxisch (Arsen-, Selen-, Blei-Verbindungen) hygroskopisch bzw. leicht wasserlöslich (zahlreiche Chloride) sind bzw. mit dem ungehärteten Phenolharzsystem stark reagieren (hygroskopische Chloride) oder die Scheibenfestigkeit herabsetzen (z.B. Graphit, Schwefel).

Einige dieser Materialien, beispielsweise Metallchloride, wie Eisenchlorid (FeCl₃), Zinkchlorid, Zinnchlorid, ■ Kaliumchlorid sowie elementarer Schwefel sind äußerst schleifaktiv und liegen außerdem hinsichtlich Toxizität (hoher MAK-Wert) als auch in preislicher Hinsicht sehr günstig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schleifkörper zu schaffen bei dem der Füllstoff verschiedenartige Anforderungen erfüllen kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zumindest ein Teil der Füllstoffpartikel aus Festkörpern, mit laminarer Schichtstruktur mit einem Trägergitter vorzugsweise aus Graphit und einer eingelagerten Gastkomponente bestehen. Durch die erfindungsgemäße Ausführung sind die Füllstoffpartikel zugleich äußerst schleifaktiv und · ₍ gegebenenfalls als Hochdruck- und Hochtemperaturschmiermittel wirksam.

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Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Gastkomponente entweder aus Metall oder einem Metallhalogenid oder Metallsulfid besteht.

Als Einlagerungsverbindungen bezeichnet man Substanzen, bei denen in das Gitter eines Elementes oder einer Verbindung andere Atome, Ionen oder Moleküle als "Gastkomponente" eingelagert sind, wobei das Verhältnis der Atome des "Wirtsgitters" zu denen der Gastkomponente meist nicht stöchiometrisch ist.

Beispiele dafür sind die metallischen Hydride, Carbide und Nitride von Ti, V, Mo, W und anderen Übergangsmetallen. Solche Einlagerungsverbindungen mit Alkalimetallen sind zuerst beim Graphit gefunden worden. Charakteristisch für die polaren Graphitverbindungen ist die stufenweise Einlagerung: der Reaktionspartner kann in jede basisparallele Schichtenlücke des Graphitgitters eintreten (I.Stufe), er kann aber auch nur jede zweite, dritte, vierte usw. Lücke besetzen (2., 3·» 4., usw. Stufe). Die regelmässige Einlagerung erklärt sich aus ionogenem Charakter der Verbindungen, denn die positiv oder negativ geladenen Schichten werden bestrebt sein, sich mit möglichst gleichem Abstand über das Gitter zu verteilen. Diesen Verbindungen ist gemeinsam, daß sie bei der thermischen Zersetzung wieder in Graphit übergehen.

Zu den Verbindungen mit polarem Charakter sind auch die Metall-Chlorid-Graphit-Einlagerungsverbindungen zu rechnen. Sie sind in größerer Zahl erst in den letzten 10 Jahren hergestellt worden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Füllstoffpartikel aus einer Graphit-Eisen-II-Chlorid'-Einlagerungsverbindung oder daß die Füllstoffρartikel aus einer Graphit-Eisen-III-Chlorid-Einlagerungsverbindung bestehen.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß die Füllstoffpartikel eine Ummantelung aufweisen.

Die Ummantelung kann ein mit dem Bindemittel verträgliches, ausgehärtetes Kunstharz sein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Ummantelung aus anorganischem Material, vorzugsweise aus Silikaten bzw. Phosphaten besteht.

Vorteilhaft ist vorgesehen, daß der Ummantelung zur Verbesserung der Haftung feinkörnige, harte Stoffe (beigemischt werden), wie Siliciumcarbid, Korunde od.Silikate beigemischt sind.

Es hat sich gezeigt, daß die Kombination von Graphit mit Füllstoffen, die bei relativ niedrigen Temperaturen '■ (bis ca. 400 ) Wasser abspalten (z.B. Calciumhydroxyd), günstige Schleifeigenschaften der damit gefertigten Schleifkörper, insbesondere kühles Schleifverhalten, ergibt.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß der Durchmesser oder äquivalente sphärische Durchmesser der Füllstoffpartikel ungefähr gleich dem durchschnittlich äquivalenten sphärischen Durchmesser der Schleifkörner ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß dem Fachmann eine wesentliche breitere Palette von Füllstoffen dadurch zur Verfügung steht, daß Füllstoffe, die an sich aufgrund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften allein nicht in die Schleifscheibe eingebaut werden können, nun im einge- j

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lagerten Zustand durchaus verwendbar sind.

Insbesondere sei auf die Eisenchloride verwiesen, da das hygroskopische Eisenchlorid in Verbindung mit dem Graphit feuchtigkeitsunempfindlich ist. Hygroskopische Metallhalogenide, wie insbesondere FeCl₃, würden bei reiner Verwendung die Lagerfähigkeit der Scheibe äußerst ungünstig beeinflussen. Es käme zu einem Abfall von Flüssigkeit und die Scheibe würde wesentlich an Bruchgeschwindigkeit verlieren.

Andererseits ist das Eisenchlorid wegen seiner Fähigkeit, bzw. der Fähigkeit seiner Bestandteile mit dem Werkstoff zu reagieren ein ausgezeichneter, aktiver Füllstoff.

Aber auch die Verwendung anderer eingelagerter Gastkomponenten bringt Vorteile. So wird beispielsweise durch die Verwendung eines Trägergitters aus Graphit und Sulfiden als Gastkomponente ein Doppeleffekt erzielt. Einmal kommt es zu einem wesentlichen kühleren Schnitt und keiner Verfärbung oder Aufhärtung an der Schnittfläche und zusätzlich wird durch das Graphit ein Schmiereffekt erzielt.

Die Herstellung der Schleifkörper erfolgt in üblicher Weise. Beispielsweise werden das Schleifkorn und die Füllstoffpartikel· mit einem flüssigen Phenolresol benetzt. Dann wird die pulverförmige Bindung, normalerweise eine Mischung aus einem pulverförmigen Novolakharz und Füllstoffen, zugegeben, sodaß Korn und Füllstoffpartikel ummantelt sind. Anschließend werden die Schleifkörper in Formen gepreßt und in öfen bei ca. 18O⁰C ausgehärtet.

Selbstverständlich sind auch andere Herstellverfahren, wie sie beispielsweise für heißgepreßte, kunstharz-

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if

Ki-irVi sind, anwendbar
gebundene Schleifkörper ublxch

o,71 mm Gew.% 7o Halbedelkorund (24 mesh) .....-- ^^ ₄

Phenolresol * * * Gew.% ⁸

Novolakharz

bindung

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Claims

Patentansprüche

/ 1.)Schleifkörper mit Schleifkorn, beispielsweise Korund, einem organischen Bindemittel, beispielsweise Phenolharz, oder einem anorganischen kaltbindenden Bindemittel, beispielsweise einer Phosphatbiudung, und einem schleifaktiven Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Füllstoffpartikel aus Festkörpern mit laminarer Schichtstruktur, mit einem Trägergitter vorzugsweise aus Graphit und einer eingelagerten Gastkomponente bestehen.
2. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gastkomponente entweder aus Metall oder aus einem Metallhalogenid oder Metallsulfid besteht.
3. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffpartikel aus einer Graphit-Eisen-II-Chlorid Einlagerungsverbindung bestehen.
4. Schleifkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffpartikel aus einer Graphit-Eisen-III-Chlorid Einlagerungsverbindung bestehen.
5. Schleifkörper nach einem dur Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffpartikel eine Ummantelung aufweisen.
6. Schleifkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung ein mit dem Bindemittel verträgliches ausgehärtetes Kunstharz ist.

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-Z-
7. Schleifkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung aus anorganischem Material, vorzugsweise aus Silikaten bzw. Phosphaten besteht.
8. Schleifkörper nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ummantelung zur Verbesserung der Haftung feinkörnige, harte Stoffe wie Siliciumcarbid, Korunde oder Silikate beigemischt sind.

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