DE3537792A1

DE3537792A1 - Schleifscheibe

Info

Publication number: DE3537792A1
Application number: DE19853537792
Authority: DE
Inventors: Keiichi Orita; Akira Tokio/Tokyo Yamashita
Original assignee: Tohoku Chemical Industries Ltd
Current assignee: Tohoku Chemical Industries Ltd
Priority date: 1984-10-26
Filing date: 1985-10-24
Publication date: 1986-05-07
Also published as: JPS61103778A; GB8525873D0; US4654051A; FR2572322A1; GB2168992A; GB2168992B

Description

Patentanwälte ., 1498.2 ΚΑ/Be

Wenzel & Kalkoff **

Flaßkuhle 6
Postfach 2448
5810 Witten/Ruhr

Anmelderin: Tohoku Chemical Industries, Ltd.

Tokio, Japan

Bezeichnung: Schleifscheibe

Die Erfindung betrifft eine Schleifscheibe, die aus einem Bindemittel und aus Schleifkörnern besteht. Sie soll zur Hervorbringung einer spiegelnden Oberfläche dienen und insbesondere als Schleifscheibe für den Feinschliff optischer Gläser, Halbleitersubstraten oder dergleichen eingesetzt werden.

Als Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen bis zu einer Spiegelqualität ist im allgemeinen das Honen, das Superfinishen, das Läppen, das Schleifen mit überzogenen Schleifkörnern, das Polieren, das Bürsten usw. bekannt. Bein Honen und Superfinishen wird eine Schleifscheibe benutzt, die ähnlich der bei einem normalen Schleifvorgang ist, das Ergebnis ist jedoch qualitativ besser. Beim Superfinishen wird eine Schleifscheibe eingesetzt, die ähnlich der beim

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normalen Schleifen ist, und darin liegt ein Vorteil in der Bearbeitungseffektivität. Der Grund dafür ist folgender: Ein scharfer Schliff wird stets aufgrund des Bruches von Schleifkörnern erreicht, der aus der hohen Vibrationsgeschwindigkeit der Schleifscheibe und den häufigen Änderungen der Richtungen dieser Vibrationen herrührt. Die Wirksamkeit eines Honvorganges hängt von der Leistung des scharfes Schliffes infolge des Bruches von Schleifkörnern ab. Das Läppen ist ein Oberflächenveredelungsprozeß für die Oberfläche von Teilen, der mit einem Schneidwerkzeug durchgeführt wird und der bei hohen Genauigkeitsanforderungen und hohen Anforderungen an eine gute Oberfläche eingesetzt wird. Das Schleifen mit überzogenen Schleifkörnern zielt auf gute Oberflächen der Werkstücke ab, die schön aussehen sollen, jedoch nicht unbedingt genau sein müssen.

Bei einer Bearbeitung, bei der eine hohe Genauigkeit der Oberfläche verlangt wird, wie zum Beispiel beim Oberflächenveredeln von Linsen für Kameras, Mikroskope und dergleichen ist bisher das Läppen in der Hauptsache angewendet worden. Dieses Verfahren weist jedoch insofern einen Nachteil auf, als es sehr zeitaufwendig ist. Das Oberflächenveredeln mit Hilfe einer Schleifscheibe hat Vorteile in der betrieblichen Anwendung, ihre Schleifleistung hängt jedoch von dem Füllungsgrad des Schleifkornes ab. Es war also nötig, den Füllungsgrad des Schleifkornes anzuheben, um die Abtragsleistung zu verbessern. Es gibt eine praktische Grenze des Füllungsgrades des Schleifkornes aufgrund der Schwierigkeit der Bindekraft zwischen den Schleifkörnern untereinander. Deshalb ist der Füllungsgrad von Schleifkörnern bisher bei höchstens 90 Prozent gewesen, in der Praxis gab es also eine Grenze bei der Abtragsleistung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Füllungsgrad des Schleifkorns in einer Schleifscheibe zur Oberflächenveredelung von zum Beispiel Linsen, optischen Gläsern, Halbleitersubstraten und dergleichen zu erhöhen, um bei guten

Standzeiten kurze Schleifzeiten bei hoher Genauigkeit zu erzielen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß in das Bindemittel ein Reaktionsprodukt aus einem Harz einerseits und einer Acajounuß-Flüssigkeit oder deren Derivat andererseits enthalten ist.

Der Füllungsgrad der Acajounuß-Flüssigkeit in der Schleifscheibe kann 0,4 bis 2,4 Prozent, insbesondere jedoch

1,6 bis 2,4 Prozent betragen. Der Füllungsgrad der Schleif körner ist besonders günstig im Bereich von 96 bis 98 Prozent. Schließlich kann dem Bindemittel ein Oberflächenaktivierungsmittel beigegeben werden. 15

Die von der vorliegenden Erfindung verwandte Acajounuß-Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, die ähnlich den Rhus-Lacken (japanische Lacke) ist, die in der äußeren Schale einer Acajounuß enthalten ist, die eine Art tropischer Pflanze ist.

Ihr Hauptbestandteil besteht aus einer Mischung aus Cardanol

OH

25 (

) , Acajousäure (

Cardol (

C₁₅H₂^

) und so weiter.

Acajounuß-Flüssigkeit oder deren Derivate wird mit einem Harz aus synthetischem Bindemittel zur Reaktion gebracht, um acajou-modifiziertes Phenolharz zu erhalten. Das synthetische Bindemittel, das dieses Reaktionsprodukt enthält, wird mit Schleifkorn gemischt^und zusätzlich wird eine geringe Menge eines Oberflächenaktivierungsmittels hinzugesetzt. Diese Mischung wird erhitzt und gepreßt entsprechend der üblichen Art zur Herstellung eines ge-

formten Produktes,und so erhält man eine Schleifscheibe der vorliegenden Erfindung.

Als Harz, das heißt als Bindemittel, das mit der Acajounuß-Flüssigkeit oder deren Derivaten zur Reaktion gebracht wird, können Duroplaste wie zum Beispiel Phenolharze, Epoxylharze, ungesättigte Polyesterharze und so weiter und als thermoplastische Harze zum Beispiel Polyamidharz, Polyolefinharz, Vinylchloridharz und so weiter benutzt werden. Bezüglich des Schleifkornes, das für die vorliegende Erfindung benutzt werden kann, gibt es so gut wie keine Einschränkungen. Je nach Verwendungszweck können mit gutem Erfolg Metalloxide mit einem hohen Schmelzpunkt wie zum Beispiel Ceroxid, Magnesiumoxid, Chromoxid, darüber hinaus abrasive Körner wie zum Beispiel ein kubisch kristallines Bornitrid, Diamanten, Aluminiumoxid, Saphire, Silikonkarbide, Borkarbide,Silikonnitride usw. verwendet werden.

Bei der vorliegenden Erfindung wird das wahlweise zusetzbare Oberflächenaktxvierungsmittel hauptsächlich dazu benutzt, um die Benetzbarkeit der Oberfläche einer spangebenden Schleifscheibe sicherzustellen, die während der Schleifoperation mit Schleifflüssigkeit benetzt worden ist.

Das acajou-modifizierte Harz, das durch eine Reaktion von Acajounuß-Flüssigkeit oder deren Derivat mit Harzen oder einem synthetischen Harzbindemittel hervorgebracht worden ist, ist von Haus aus wasserabstoßend. Durch Hinzufügen von einer geringen Menge eines Oberflächenaktivierungsmittels in die Struktur der spangebenden Schleifscheibe wird die Zwischenflächenspannung zwischen einem Festkörper und einer Flüssigkeit herabgesetzt. Durch emulsierende, benetzende und permeable Vorgänge wird der Flüssigkeitsfilm zwischen der spangebenden Schleifscheibe und dem zu veredelnden Werkstück nicht unterbrochen, wodurch die Schleif- und Abtragsleistung verbessert wird, der Reinigungseffekt verstärkt wird und im übrigen der Abrieb der Schleifkorns in kurzer Zeit vermieden wird.

Das in diesem Fall eingesetzte Oberflächenaktivierungsmittel ist nicht auf ein bestimmtes begrenzt. Zum Beispiel Natrxumalkylsulfonsäure, Natriumsalz eines Sulfonsäureester höherer Alkohole und andere. Das Oberflächen-

aktivierungsmittel wird in geeigneter Menge zwischen vorgegebenen Grenzen zugefügt, innerhalb derer die mechanische Festigkeit der spangebenden Schleifscheibe nicht beeinträchtigt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß bei einer spangebenden Schleifscheibe mit einem Bindemittel, das acajou-modifiziertes Phenol enthält, die Abtragsleistung proportional der Zugabe von Acajou-Flüssigkeit (Menge an Acajou-Modifikation) gesteigert werden konnte^ und daß es möglich ist, die Füllrate des Schleifkornes bis zu 98 Prozent für den Fall zu steigern, daß das Bindemittel konstant bleibt. Im Vergleich zu einem Bearbeitungsbeispiel nach der herkömmlichen Methode, bei dem 45 Minuten

benötigt werden, um eine Oberfläche von R (A) 600 an

max

Oberflächenrauhigkeit der fertig bearbeiteten Oberfläche

aus einem kristallisierten Glas (R ■ 1000 A) an Ober-

IUa-X

flächen-Ausgangsrauhigkeit mit einer Schleifscheibe zu erreichen, die nicht mit Acajounuß-Flüssigkeit versetzt ist,

kann eine Oberflächenrauhigkeit von 100 A innerhalb von 3 Minuten im Falle einer abrasiven Schleifscheibe erzielt werden, in der 2,4 Prozent an Acajounuß-Flüssigkeit enthalten sind unter sonst gleichen Bedingungen.

Beispiele

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend erläutert.

Eine Schleifscheibe wird unter den folgenden Bedingungen durch Zusammenbacken von Zeroxydmehl (2μ Durchmesser) mit Hilfe eines Bindemittels geformt, das durch Phenolharz gewonnen ist, das Phenolnovolak und ein Reaktions-

Λ-

produkt mit Acajounuß-Flüssigkeit (acajou-modifiziertes Phenol) enthält.

Formbedingungen:
5

1. Mischverhältnis zwischen abrasivem Korn und einem Bindemittel

Zeroxydmehl 96 Gewichtsprozent

Bindemittel mit acajoumodif iziertem Phenolharz. 4 Gewichtsprozent

2. Zuschlagverhältnis (Gewichtsprozent) von Acajounuß-Flüssigkeit gegenüber Phenolnovolak

Phenolnovolak : Acajounuß-Flüssigkeit

100 : 0 (Vergleichsbeispiel)

90 : 10 (Beispiel 1)

80 : 20 (Beispiel 2)

60 : 40 (Beispiel 3)

40 : 60 (Beispiel 4)

3. Formherstellung Pressformen

Formtemperatur: 150° C

Druck: 200 kg/cm² (2000 N/cm²)

Formzeit: 10 min. 4. Form und Abmessung des geformten Produktes

150 mm χ 10 mm (Durchmesser χ Scheibenbreite)

1 Auf der zu schleifenden Fläche waren V-förmige Rillen eingelassen, und zwar jeweils 3 mm tief mit einem Abstand von 8 mm zueinander.

5 Unter Einsatz der geformten Produkte, die nach den Beispielen 1 bis 4 und dem Vergleichsbeispiel gebildet waren, wurde eine Schleifoperation unter den folgenden Bedingungen durchgeführt, und die erhaltenen Schleifprodukte wurde einem Eigenschaftstest unterworfen.
10

Versuchsbedingungen

1) Schleifmaschine

15 2) Rotationsgeschwindigkeit des Tellers

Oscar-Type 500 U/min.

3) Belastung

1 kg/cm² (10 N/cm²)

20 4) Tommy Amplitude

15 mm χ 122 s/min.

5) geschliffenes Material

kristallisiertes Glas (Oberflächenrauhigkeit;

^R

max

6) Konzentration der Schlämme Wasser: 100 gr/5 Liter

Das Ergebnis dieser Versuche ist in der Tabelle 1 wiedergegeben.

Tabelle 1

Vergleichs- Bei- Bei- Bei- Beibeispiel spiel 1 spiel 2 spiel 3 spiel 4

Füllungsgrad von

Acajou in der Schleifscheibe

0,4

0,8

1,6

2,4

Härte der sehr Schleifscheibe hart

sehr hart normal weich weich

benötigte Zeit für Spiegelfläche (min.)

10

Oberflächenrauhigkeit der fertigen Oberfläche

<^R

max

600

200

150

100

	V-Rinnen	gesplittert	etwas	kaum	keine	keine
25	Schleifbarkeit		ge	ge	Split	Split
			split	split	ter	ter
			tert	tert

*) Acajounuß-Flüssigkeit

Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich wurde die Schleifleistung bei bis zu 4 Gewichtsprozent, des Bindemittels verbessert, 35 wenn die Zugabemenge einer Lösung aus Acajounuß-Flüssigkeit (Menge an Acajou-Modifikation) erhöht wurde. Bei dem Vergleichsbeispiel hat es 45 Minuten gedauert, um eine fertige

Oberfläche mit einer Rauhigkeit von R (A) 600 zu er-

max

reichen. Bei dem Beispiel 1 hingegen wurden nur 3 Minuten

benötigt, um eine Oberfläche von 100 A zu erzielen.

Die Menge an Acajounuß-Flüssigkeit sollte jedoch nicht grenzenlos erhöht werden, da eine natürliche Grenze insofern vorhanden ist, als eine gewisse Bindefestigkeit des Bindemittels erhalten werden muß. Folglich kann festgestellt werden, daß es wünschenswert ist, die zugesetzte Menge an Acajounuß-Flüssigkeit oder deren Derivat so weit wie möglich anzuheben innerhalb des oben genannten Rahmens.

Im Verhältnis der Zunahme von Acajounuß-Flüssigkeit nahm das Auftreten von Splittern oder Rissen bei der Bearbeitung der V-förmigen Rillen ab. Es gab keinerlei Risse oder Splitter bei den Beispielen 4 und 5. Das liegt an den Wirkungen der langkettigen Grundstruktür, die die Acajounuß-Flüssigkeit auszeichnet.

Es konnte festgestellt werden, daß der Füllungsgrad von Schleifkörpern bis zu 98 Prozent gesteigert werden konnte.

Durch die vorangegangene Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist erkennbar geworden, daß die Leistung einer Schleifscheibe sprunghaft gesteigert werden kann durch Anheben der Füllungsrate des Schleifkornes über 96 Prozent hinaus, was oberhalb der Grenze der bisherigen Herstellungsverfahren liegt.

Wie vorangehend beschrieben worden ist, bewirkt die vorliegende Erfindung außerdem eine verbesserte Abtragsleistung, wenn zur Verbesserung der Oberflächenbenetzbarkeit während der Schleifoperation weitere Oberflächenaktivierungsmittel zu dem Bindemittel hinzugegeben werden, die ein Reaktionsprodukt eines Harzes einerseits und einer Lösung von Acajounuß-Flüssigkeit oder deren Derivat andererseits enthält; zusätzlich werden die verschiedenen Eigenschaften, die in dem Oberflächenaktivierungsmittel ent-

1 halten sind, für die Abtragsleistung in bester Weise hervorgekehrt, wodurch eine Schleifscheibe zur Verfügung steht, die die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstückes, das bearbeitet werden soll, verbessert und die Benetzbar-

5 keit der Oberfläche des Werkstückes erhöht und lange Standzeiten aufweist.

Claims

Patentanwälte 1498.2 ΚΑ/Be Wenzel & Kalkoff Flaßkuhle 6 Postfach 2448 Witten/Ruhr Patentansprüche

1. Schleifscheibe, bestehend aus einem Bindemittel und Schleifkörnern, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bindemittel ein Reaktionsprodukt aus einem Harz einerseits und einer Acajounuß-Flüssigkeit oder deren Derivat andererseits enthalten ist.

2. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllungsgrad der Acajounuß- Flüssigkeit in der Schleifscheibe 0,4 bis 2,4 Prozent, insbesondere 1,6 bis 2,4 Prozent beträgt.

3. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllungsgrad der Schleif- körner 96 bis 98 Prozent beträgt.

4. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Oberflächenaktivierungsmittel enthält.