DE3112954C2

DE3112954C2 - Schleifkörper mit Schleifkorn

Info

Publication number: DE3112954C2
Application number: DE3112954A
Authority: DE
Inventors: Harald Dr.-Chem. Wattens Helletsberger; Christof Dr.-Chem. Schwaz Kriegshaber; Volker Dr.-Chem. Innsbruck Selgrad; Walter Dr.-Chem. Innsbruck Waizer
Original assignee: Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Current assignee: Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Priority date: 1980-04-01
Filing date: 1981-03-31
Publication date: 1986-07-03
Also published as: ATA175380A; DE3112954A1; US4381188A; AT370024B

Abstract

Die Erfindung betrifft Schleifkörper mit Schleifkorn, einem Bindemittel, das beispielsweise von einem duroplastischen Kunstharz gebildet wird oder eine kaltgebundene Keramikbindung, beispielsweise Phosphatbindung oder Silikatbindung, ist, und schleifaktiven Füllstoffen, wobei der Füllstoff oder ein Teil des Füllstoffes in der Form von Pellets oder Granulaten im Schleifkörper ist, oder die Pellets aus einer Matrix und darin eingebetteten Substanzen bestehen, und die Matrix aus gegenüber Wasser bzw. Luft und Temperaturen unter der Scheibenherstelltemperatur beständigen, feinkörnigen Füllstoffen, z.B. Graphit, Pyrit, Kaliumfluoborat, Zinksulfid, Kryolith, Calciumfluorid, Chiolith besteht, wobei diese Matrixsubstanzen allein oder als Mischungen eingesetzt sind und die eingebetteten Substanzen aus der Gruppe der schleifartigen, wasser- bzw. temperaturempfindlichen Füllstoffe gewählt sind, beispielsweise Eisen-III-Chlorid, Zinn-II-Chlorid und Mn-Chlorid.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schleifkörper, bestehend aus Schleifkorn, einem duroplastischen oder kaltbindendera anorganischen Bindemittel und schleif aktiven Füllstoffen, welche ausschließlich oder zum Teil in Pellets oder Granulaten enthalten im Schleifkörper eingelagert sind.

Die Verwendung von Füllstoffen in Schleifkörpern ist bekannt Dabei umfaßt der Begriff »Füllstoffe« in der Schleifmittelindustrie praktisch folgende drei Begriffe:

1. Füllstoffe im klassischen bzw. üblichen Sinn zur Verfüllung von Kunststoffen.

Z Füllstoffe, die den Verarbeiiungsprozeß, insbesondere die thermische Aushärtung der Kunstharze beeinflussen, z. B. Magnesiumoxid, Kalziumoxid.

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. unlegierte, niedr^gekohlte Stähle oder Titan, sind diese Füllstoffe die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Bearbeitung.

Neben den erwähnten Füllstoffen gibt es noch Zusätze in den Schleifkörpern, die entweder eine verbesserte Haftung des Schieifkornes in der Bindung bewirken (Haftvermittler, z. B. Silane bzw. haftverbessernde Oberzüge, z. B. Fritten mit eingeschmolzenen Metalloxyden, keramische Überzüge usw.).

Als besonders schleifaktiv haben sich beispielsweise Halogenide (z. B. Bleichlorid, Flußspat, Kryolith etc.), Chalkogenide (z. B. Pyrit Antimonsulfide, Zinksulfid, Molybdänsulfid, Selenide, Telluride etc.), n:cdrigschmelzende Metall (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, Molybdäirsulfid), 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 (FeCb), Zinkchlorid, Zinnchlorid, Kaliumchlorid sowie elementarer Schwefel sind äußerst schleifaktiv und liegen außerdem hinsichtlich Toxizität (hoher MAK-Wert) als auch in preislicher Hinsicht sehr günstig.

Graphit ist zwar ein bekanntes Hochdruck- und Hochtemperatur-Schmiermittel, zeigt in Schleifkörpern jedoch eine Reihe von Nachteilen. In Pulverform bringt er allein bzw. in Verbindung mit üblichen aktiven

so Füllstoffen nur geringe Verbesserungen der Schleifeigenschaften. Wird er, was schleiftechnisch günstig wäre, in grober Form (Korngröße ungefähr gleich der Größe des Schleifkornes) eingesetzt, so ergeben sich Nachteile wegen des starken Abriebes beim Herstellen der rohen Sciileifscheibenmischungen und wegen der schlechten Haftung der Kunstharze, insbesondere Phenolharze, auf den glatten Flächen der Graphitkörner, was zu starkem Festigkeitsabfall des Schleifkörpers führt.

Aus der DE-OS 28 13 258 und aus der DE-OS 29 21 341 sind Schleifkörper bekannt, die Schleifmaterial in der Form von Konglomeraten aufweisen. Dabei sind mehrere Einzelschleifkörner durch ein Harz gebunden. Diesen Konglomeraten können, wie in der DE-OS 29 21 341 gezeigt, porenbildende Hohlkugeln beigegeben sein.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schleifkörper der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem schleifaktive Füllstoffe, die bisher wegen fertigungstechnischer Schwierigkeiten, da sie mit dem ungehärteten Phenolharzsystem stark reagieren, nicht oder nur beschränkt eingesetzt werden konnten, verwendet werden, und bei denen fallweise Graphit so eingebaut wird, daß seine schleifaktive Wirkung durch Kombination mit anderen Stoffen verstärkt wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Pellets aus einem Bindemittel und einem oder mehreren der Füllstoffe, wie Graphit, Pyrit, Kaliumfluoborat, Zinksulfid, Kryolith, Kalziumfluorid, Chiolith, sowie einem

es schleifaktiven hygroskopischen Füllstoff, wie Eisen-Ill-Chlorid, Zinn-Il-Chlorid, Mangan-Chlorid etc., bestehen.
Es liegt im Erfindungsgedanken, auch andere Füllstoffsubstanzen, wie elementaren Schwefel, Alkali- und Erdalkalichloride bzw. Halogenide, AICI3, CoCl₂, CrCb, FeCb, NH₄Cl in die Pellets einzubringen. Diese Aufzählung erfolgte ohne Wertung der Toxizität.

Es ist vorteilhaft wenn die Korngröße der hygroskopischen Füllstoffe mit 60—150 μιη größer ist als die der anderen Füllstoffe.

Es ist vorgesehen, daß in den Pellets der Anteil der hygroskopischen Füllstoffe 10 bis 40 Volumprozent beträgt

Durch die Pelletierung bzw. Granulation können auch Füllstoffe, die handelsüblich nur als feinkörnige Pulver erhältlich sind, beispielsweise Kryolith, Bleichlorid, auf die gewünschte Korngröße, beispielsweise ähnlich der des Schleifkornes, gebracht werden.

Zahlreiche Füllstoffe, beispielsweise Graphit oder Pyrit, weisen in massiver, grober Form mit glatten Bruchflächen eine schiechte Einbindung in die Schleifscheibe auf und setzen damit die Festigkeit derselben herab bzw. bereiten wegen der schlechten Benetzbarkeit bei der Herstellung der Schleifkörner Schwierigkeiten.

Als Bindemittel für die Pellets wird vorzugsweise ein Kunstharz verwendet, wobei beispielsweise das Harz das gleiche ist wie das der Bindung des Schleifkörpers bzw. eine hohe Affinität zu demselben besitzt.

Die Zusammensetzung der Pellets ist so zu wählen, daß ein ausreichender Schutz der hygroskopischen oder in anderer Weise instabilen Substanzen gewährleistet ist So hat sich gezeigt, daß es günstig ist, wenn der Anteil des Graphits bzw. der stabilen, schleifaktiven Füllstoffe in den Pellets mindestens 40 Volumprozent beträgt. Der Anteil der stark hygroskopischen Substanzen (z. B. Fe-III-Chlorid) oder bei der Verarbeitungstemperatur flüssigen Substanzen (z. B. Schwefel) soll 30—40 Volumprozent nicht überschreiten.

Es hat sich weiter gezeigt, daß die Kombination von Graphit mit Füllstoffsubstanzen, die bei relativ niedrigen Temperaturen (bis ca. 400°) Wasser abspalten (z. B. Kalziumhydrox'd, Aluminiumhydroxid) günstige Schleif eigenschaften der damit gefertigten Schleifkörper, insbesondere kühles Schleifverhalten ergibt *uch die Zugabe von geringen Mengen (1 bis 10 VoL-°/o) von Tefionpuiver oder sonstiger hochfluorhaitiger Polymerer mit niedrigem Reibungskoeffizienten zu den Peflets hat sich als günstig erwiesen.

Durch die Bindung des Granulats mit einem Kunstharz, das mit der Schleifkörperbindung gleich oder ähnlich ist, erhält man eine wesentlich bessere Einbindung der Pellets, als dies bei Graphitkörnern der Fall ist.

Die Einbindung sowie die Abschirmung der empfindlichen Fällstoffe in den Pellets wird noch wesentlich verbessert, wenn die Pellets einen möglichst dichten Überzug aufweisen. Für diesen haben sich sowohl Kunstharze, die mit denen der Scheibenbindung identisch bzw. verträglich (verklebbar) sind, als auch Silikate (z. B. kaltaushärtende Systeme auf Wasserglasbasis) als günstig erwiesen. Die Haftung der Scheibenbindung am Mantel der Pellets wird zweckmäßigerwei&e durch Zugabe von Feinkorn (beispielsweise feinem Korund) und beim Silikatmantel zusätzlich durch Silanisieren verbessert.

Die Herstellung der Pellets kann beispielsweise mittels Formwalzen erfolgen, wie sie in der AT-PS 3 54 2S9 beschrieben werden, jedoch kommen auch andere Verfahren in Betracht

Die Herstellung der Schleifkörper erfolgt in üblicher Weise. Beispielsweise werden das Schleifkorn und die den Füllstoff bildenden Pellets mit einem flüssigen Phenolresol benetzt Dann wird das pulverförmige Bindemittel des Schleifkörpers, normalerweise eine Mischung aus einem pulverförmigen Novolakharz und Füllstoffen, zugegeben, so daß Schleifkorn und Füllstoffpellets ummantelt sind. Anschließend werden die Schleifkörper in Formen gepreßt und in öfen bei ca. 180° C ausgehärtet

Selbstverständlich sind auch andere Herstellverfahren, wie sie beispielsweise für heißgepreßte, kunstha; agebundene Schleifkörper üblich sind, anwendbar.

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Als Bindemittel wird eine Lösung eines Novolakharz-Hexagemisches in Spiritus bzw. Epoxidharzes in Aceton verwendet

Mittlere Pelletgröße ca. 700 μπι.

	Ausführungsbeispiel
Pellets:
1.1 Typl:	(Gew.-o/o) 50 ' 20 5 10 15
Pulvergraphit (Korngröße ca. 5 μπι) Eisen-IH-Chlorid (Korngröße ca. 40 μπι) Kalziumhydroxid (Korngröße ca. 15 μπι) Schwefelpulver (Korngröße ca. 15 μπι) Phenolharzlösung	(Gew.-%) 85 15
1.1 Typ 2: Pyrit (Korngröße ca. 50 μπι) Phenolharzlösung	(Gew.-%) 65 20 15
1.3 Typ 3: Kryolith (Korngröße ca. 10 μιη) Zinkchlorid (Korngröße ca. 40 μπι) Epoxidharzlösung

1.4 Ummantelung:

(Gew.-%)

Korund Körnungs-Nr.600 20 1 , „ ,. , ,

Phenolharz (in Spiritus gelöst) 80 | ^"fähiger »Lack«

Mittlere Mantelstärke 40 μπι. Die Aushärtung erfolgt bei 135° C.

2. Schleifkörper:

ίο (Gew.-%)

Normalkorund Körnungs-Nr. 24 Phenolresol (SWC FI4) Novolakharz(SWClOl) Granulat (Typ I bis 3)

Preßdichte der Schleifkörper 2,45.

Schleifresultate:

Trennscheiben 600 mm 0,7,5 mm Stärke, gewebearmiert

Getrennter Werkstoff: Baustahl 100 mm

spez. Trennleistung: 6,5cm²/sec

Umfangsgeschwindigkeit: 80 m/s

Leistungsfaktoren:

Typ 1... 2.9 blanker Schnitt Typ 2 ... 25 Schnitt verfärbt Typ 3 ... 2.6 blanker Schnitt

Die Ergebnisse der Typen 1 und 2 sind mit denen von bleihaltigen Trennscheiben vergleichbar.

Die Figuren der Zeichnung zeigen jeweils schematisch einen Querschnitt durch zwei Ausführungsbeispiele erfinc"ungsgemäßer Pellets.

In der Fi g. 1 wird der eigentliche Pelletkörper 1, der von Graphitpulver oder Pyrit oder Kryolith plus einem Bindemittel gebildet wird, von einem Mantel 2 aus Phenolharz umgeben.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig.2 zeigt eine Matrix 3 aus Graphit, der beispielsweise Pyrit und ein Bindemittel beigegeben sein können.

In die Matrix 3 sind FeCb-Partikel 4 eingebettet, sowie CaCh-Partikel Das Pellet ist wieder mit einem Mantel 6 aus Phenolharz umgeben, wobei in den Mantel 6 Korundpartikel 7 einer Korngröße von beispielsweise Nr. 600 beigemengt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schleifkörper, bestehend aus Schleifkorn, einem duroplastischen oder kaltbindenden anorganischen Bindemittel und schleifaktiven Füllstoffen, welche ausschließlich oder zum Teil in Pellets oder Granulaten enthalten im Schleifkörper eingelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets aus einem Bindemittel und einem oder mehreren der Füllstoffe, wie Graphit, ^tyrit, Kaliumfluoborat Zinksulfid, Kryolith, Kalzhimfluorid, Chiolith, sowie einem schleifaktiven hygroskopischen Füllstoff, wie Eisen-Ill-Chlorid, Zinn-II-Chlorid, Mangan-Chlorid etc, bestehen.

2. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der hygroskopischen ίο Füllstoffe mit 60— 150 um größer ist als die der anderen Füllstoffe.

3. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß in den Pellets der Anteil der hygroskopischen Füllstoffe 10 bis 40 Vol.-% beträgt.

4. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Pellets einen dichten Oberzug aufweisen, der aus dem Schleifkörperbindemittel oder einem mit diesem verträglichen Bindemittel besteht