DE3147597C1 - Korund-Schleifkorn mit keramischer Ummantelung - Google Patents
Korund-Schleifkorn mit keramischer UmmantelungInfo
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Description
15
20
Die Erfindung betrifft ein Korund-Schleifkorn mit keramischer Ummantelung aus 0,25 bis 2 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht des unbehandelten Kornes, einer gemahlenen Glashütte, einem Bindemittel und
einem Feinkorn.
Ein mit einer relativ glatten, festhaftenden keramischen
Ummantelung versehenes Schleifkorn, bei dem die Ummantelung aus. einer aufgeschmolzenen Glasfritte
besteht und zusätzlich feinverteilte Metalloxidpartikel enthält, die in die Ummantelung so eingebettet sind,
daß ein Teil ihrer Oberfläche aus der Ummantelung herausragt, ist in der US-PS 25 27 044 beschrieben
worden.
In der EP-OS 0 014 236 wird ein Verfahren zur Gütebehandlung von Schleifkorn aus Al2O3, das einen
Anteil von Titanoxid aufweist, durch Aufbringen einer keramischen Ummantelung beschrieben. Das Aufschmelzen
der Ummantelung und die Umwandlung der Kornstruktur durch Umwandlung der Ti-oxide in die
vierwertige Oxidationsstufe erfolgen gleichzeitig während der Temperaturbehandlung von 1250 bis 13500C.
Weiter wird vorgeschlagen, dem Ummantelungsmaterial einen Zuschlag von Siliziumkarbid (SiC) zuzugeben,
der sich bei den angewandten Temperaturen unter Bildung von CO2 bzw. CO und SiO2 bzw. SiO vollständig
zersetzt.
Die verbesserte Einbindung von keramisiertem Schleifkorn in Kunstharzbindemitteln wird nach diesem
Stand der Technik und auch in der Praxis in der Vergrößerung der spezifischen Oberfläche des Schleifkorns
und daraus resultierenden festeren Einbindung in das Kunstharz durch die Verwendung fein- bis
feinstkörniger Füllstoffe oder feinverteilter Blasen beim Zusatz von SiC gesehen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, gegenüber diesem Stand der Technik eine noch bessere Einbindung
des Schleifkornes bei dessen Verarbeitung zu kunstharzgebundenen Schleifmitteln zu erreichen.
Besonders beim Naßschleifen unter Einsatz von kunstharzgebundenen Schleifscheiben oder -bändern,
bei dem auf die Kunstharzbindung aggressiv, d.h. aufweichend, wirkende Kühlschmiermittel eingesetzt
werden müssen, besteht ein Bedürfnis nach verbesserter Einbindung und höheren Standzeiten bzw. Arbeitsgeschwindigkeiten
kunstharzgebundener Schleifmittel.
Anhaltspunkte für das Verhalten von keramisiertem kunstharzgebundenem Schleifkorn beim Naßschleifen
ergeben sich insbesondere aus Messungen der Biegebruchfestigkeit von Prüfkörpern aus kunstharzgebundenem
Schleifkorn, die in Kühlschmiermitteln gelagert werden. Aus solchen Messungen läßt sich der zeitliche
Festigkeitsabfall beim Naßschleifen beurteilen.
Die Lösung der Erfindungsaufgabe besteht darin, bei einem Korund-Schleifkorn der angegebenen Art einen
Zusatz von 1 bis 5 Gew.-% eines schleifaktiven Feinkorns in der Ummantelung mit einer Größenabmessung
des Feinkorns von 10 bis 50 μηι, die 1 bis 10%
des mittleren Durchmessers des Ausgangskorns entspricht, vorzuschlagen.
Hierdurch wird bei der Verwendung in kunstharzgebundenen Naß-Schleifmitteln eine verbesserte Naßschleifleistung
erzielt.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Korund-Schleifkorns erfolgt nach an sich bekannten Verfahren
wie folgt.
Das Schleifkorn, z. B. Elektrokorund, wird in einem Mischer mit einem Bindemittel, z. B. Wasserglas,
benetzt.
Anschließend erfolgt die Zugabe einer feingemahlenen Glasfritte. Für die Ummantelung des Elektrokorundes
werden bleifreie Glasurfritten bevorzugt. Bewährt hat sich hinsichtlich der erzielten Festigkeitseigenschaften
der Einsatz eines geschmolzenen und nach dem Erkalten gemahlenen Materials der folgenden Zusammensetzung
SiO2
B2O3
K2O
Na2O
MgO
Al2O3
CaO
BaO
27%
23%
19%
12%
8%
7%
4%
2%
mit einer Fritte-Kornverteilung von 0 bis 100 μπι.
Der erfindungsgemäße Zusatz von schleifaktivem Eeinkorn aus Korund oder SiC haftet wie die Glasfritte
auf der Oberfläche des benetzten Schleifkornes an. Das zugesetzte schleifaktive Korn weist eine Korngröße
von 10 bis 50 μπι im 50%-Punkt auf.
Das so behandelte Schleifkorn wird anschließend über eine Dosiereinrichtung in einen indirekt beheizten
Drehrohrofen gegeben. Bei Temperaturen zwischen 800 und 10500C, vorzugsweise 850 bis 9500C und Verweilzeiten
von 6 bis 20 Minuten erweichen die Partikel der Glasfritte unter Verlaufen an der Oberfläche des
Schleifkorns und es kommt beim anschließenden Abkühlen unter Verfestigung zur keramischen Ummantelung
des Korns unter Einbindung des schleifaktiven Feinkorns in der keramischen Ummantelung der zu
ummantelnden Körner.
Die Schichtdicke der erhaltenen keramischen Ummantelung liegt dabei im Bereich von etwa 1 bis 5 μπι.
Bei Keramisierungsschichten mit einer größeren Schichtdicke kann es zum Abplatzen von Schleifkorn
kommen.
Das unter Zusatz von schleifaktivem Feinkorn keramisierte erfindungsgemäße Korund-Schleifkorn
hat eine im wesentlichen glatte und nahezu porenfreie keramisierte Oberfläche, über die nur ein Teil der in die
Keramisierungsschicht eingebetteten schleifaktiven Feinpartikel herausragen. Aus mikroskopischen Aufnahmen
der Oberfläche erfindungsgemäßer Korund-Schleifkörner ergibt sich, daß glattere bzw. geschlossenere
Oberflächen vorliegen als bei im Handel -erhältlichem keramisiertem Korund-Schleifkorn, das
einen Fe2O3-Zusatz als Feinkorn in der Ummantelung
enthält. Eine noch glattere Oberfläche eines erfindungsgemäßen Korund-Schleifkorns erhält man gegenüber
dem Zusatz von schleifaktivem Edelkorund beim Zusatz von SiC. Hier ist die Oberfläche zu einem Anteil von
höchstens etwa 10% durch Poren unterbrochen. Eine vollständige Zersetzung des zugesetzten SiC-Feinkorns
in dem erfindungsgemäßen ummantelten Schleifkorn hat allerdings nicht stattgefunden. Insbesondere ist
keine Erhöhung der spezifischen Oberfläche des erfindungsgemäßen Korns gegenüber einem nichtkeramisierten
Korundkorn festgestellt worden. Demgemäß konnte auch gegenüber Material nach dem Stand der
Technik, das eine größere Oberflächenrauhigkeit aufweist, keine bessere Einbindung des Schleifkornes in
Kunstharz erwartet werden. Die Festigkeitswerte von Prüfkörpern aus kunstharzgebundenem keramisiertem
Schleifkorn nach dem Stand der Technik unterschieden sich bei Trockenlagerung der Prüfkörper kaum von den
Festigkeitswerten für das erfindungsgemäße Material. Überraschend ergaben sich für das erfindungsgemäße
Material aber erheblich höhere Festigkeitswerte nach Lagerung der Prüfkörper in Kühlschmiermittel. Aufgrund
dieser Ergebnisse mit erfindungsgemäßen keramisiertem Schleifkorn kann angenommen werden, daß
für die Einbindung des Schleifkornes im Kunstharz nicht allein die spezifischen Kornoberflächen von Einfluß
sind. Mit dem erfindungsgemäßen Material werden nach bekannten Verfahren kunstharzgebundene
Schleifkörper hergestellt, die sich durch höhere Standzeiten und Arbeitsgeschwindigkeiten beim Naßschliff
auszeichnen. Insbesondere ist bei so hergestellten Schleifscheiben ein Ansteigen der Sprengfestigkeit
festzustellen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh-
rungsbeispielen erläutert. Das mit feingemahlener Fritte
der angegebenen Zusammensetzung und Korngröße unter Zugabe von wäßriger 58gew.-°/oiger Natriumsilikat-Lösung
und schleifaktivem Feinkorn vorbehandelte Korund-Schleifkorn wurde in einem Taumel-Mischer
gemischt, anschließend bei 1200C 3 Stunden getrocknet,
dann in einem Drehrohrofen bei 950° C und 8 Minuten Verweilzeit keramisiert. Aus den keramisierten Schleifkörnungen
wurden quaderförmige Probekörper mit den Abmessungen 120 · 60 · 20 mm3 unter Verwendung von
2,5Gew.-°/o Flüssigharz und 7,5Gew.-°/o Festharz
hergestellt. Die Aushärtung der Probekörper erfolgte bei 180°C, die Dichte der Probekörper betrug
2,34 g/cm3. Aus den Probekörpern wurden mit einer Diamantsäge Biegebruchstäbe in den Abmessungen
120 - 20 - 10 mm3 geschnitten.
Die Ermittlung der Biegebruchfestigkeit erfolgte mit
einem üblichen Prüfgerät bei einem Auflageabstand von 100 mm und einem Vorschub des Stempels von
3 mm/min. Die Naßlagerung der Prüfkörper erfolgte in Anlehnung an praxisnahe Bedingungen in Wasser mit
2 Gew.-°/o Kühlschmiermittelzusatz bei 35° C.
In Tabelle 1 sind die Angaben über die eingesetzten Materialien hinsichtlich Körnung, Wasserglas-Bindemittel,
Gehalt an Glasfritte und Feinkornzusatz enthalten, wobei in den zum Vergleich herangezogenen
Beispielen nach dem Stand der Technik keramisierte Korundkörnungen sowie nicht oberflächenbehandeltes
Material den Messungen unterzogen wurden.
In Tabelle 2 sind die gemessene Biegebruchfestigkeiten der untersuchten Materialien in Abhängigkeit von
der Dauer der Naßlagerung angegeben. Die besten Festigkeitswerte weisen im untersuchten Zeitintervall
die Materialien, wie sie in den erfindungsgemäßen Beispielen 1,21,22 und 3 eingesetzt wurden, auf.
Material
Körnung
Wasserglas
Massen-
anteil
w% Fritte
Feinkorn
w%
1 | (Vergleich) | Edelkorund | 80P | 1,4 |
IA | (Vergleich) | Edelkorund | — | |
IB | Edelkorund keramisiert |
handelsübl. Qualität A |
n.b. | |
21 | Edelkorund | 36SN | 1,4 | |
22 | (Vergleich) | Edelkorund | 36SN | 1,4 |
2A | (Vergleich) | Edelkorund | — | |
2B | Edelkorund, keramisiert |
handelsübl. Qualität A |
n.b. | |
3 | (Vergleich) | Halbedel- korand |
24SN | 1,6 |
3A | (Vergleich) | Halbedel- korund |
— | |
3B | (Vergleich) | Halbedel- korund keramisiert |
handelsübl. Qualität A |
n.b. |
3C | Halbedel- korund keramisiert |
handelsübl. Qualität B |
n.b. | |
0,4
n.b.
0,35
0,35
0,35
n.b.
0,5
0,5
n.b.
n.b.
n.b.
1,8; Korund
10-20 μπι
10-20 μπι
Fe2O3
1,6; SiC 10-30 μπι 1,8; Edelkorund
10-30 μπι
10-30 μπι
Fe2O3
2,6; Halbedelkorund 30-50 μπι
Fe2O3
Fe2O3
x) n.b. = nicht bekannt
Tabelle | 2 | 31 47 | 168 | 597 | 504 | 672 | |
5 | Beispiel | 1780 | _ | 1460 | |||
910 | - | 820 | |||||
Biegebruchfestigkeit | 1220 | (N · cm~· | — | 1100 | |||
1 | Naßlagerung, h | 1900 | — | 1630 | |||
IA | 24 | 2030 | 336 | — | 1750 | ||
IB | 2280 | 1530 | 1580 | — | 870 | ||
21 | 1230 | 1360 | 900 | — | 1140 | ||
22 | 1510 | 2410 | 1160 | 1870 | 1730 | ||
2A | 2110 | 1280 | 1740 | 800 | 780 | ||
2B | 2220 | 1690 | 1860 | 1360 | 1310 | ||
3 | 1510 | 1710 | 1010 | 1340 | 1280 | ||
3A | 1410 | 1190 | |||||
3B | 3170 | 1960 | |||||
3C | 2080 | 960 | |||||
2790 | 1400 | ||||||
2600 | 1400 | ||||||
Claims (3)
1. Korund-Schieifkorn mit keramischer Ummantelung
aus 0,25 bis 2 Gew-%, bezogen auf das Gewicht des unbehandelten Kornes, einer gemahlenen
Glasfritte, einem Bindemittel und einem Feinkorn,
gekennzeichnet durch einen Gehalt von 1 bis 5 Gew.-% eines schleifaktiven Feinkorns in der
Ummantelung mit einer Größenabmessung von 10 bis 50 μηι, die 1 bis 10% des mittleren Durchmessers
des Ausgangskornes entspricht.
2. Korund-Schieif korn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Feinkorn schleifaktiver
Edelkorund in der Ummantelung vorliegt.
3. Korund-Schieif korn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Feinkorn in der Ummantelung
schleifaktives Siliziumkarbid vorliegt.
10
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