DE3829220A1

DE3829220A1 - Behandlungsmittel zum gleitschleifen sowie gleitschleifverfahren und schleifkoerper zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3829220A1
Application number: DE19883829220
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Prueller; Klaus Beckschaefer; Klaus-Peter Dose; Reimund Glodde
Original assignee: Carl Kurt Walther GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Kurt Walther GmbH and Co KG
Priority date: 1988-05-04
Filing date: 1988-08-29
Publication date: 1989-11-16

Description

Die Erfindung betrifft ein wäßriges, eine Sauerstoff abspal tende Komponente enthaltendes Behandlungsmittel zum Gleit schleifen.

Bei dem Gleitschleifverfahren wird ein Werkstück-Schleif körpergemisch derart umgewälzt, daß eine Relativbewegung zwischen den Bestandteilen auftritt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, Oberflächen zu glätten und Kanten zu brechen bzw. Grate abzutragen. Dem Gemisch aus Werkstücken und Schleifkörpern wird ein Wasser enthaltendes Behandlungsmit tel zugeführt, wodurch zum einen der Schleifabrieb abtrans portiert werden kann und zum anderen eine gute Benetzung der Schüttung sichergestellt wird. Es ist auch bekannt, den Behandlungsmitteln Stoffe zuzugeben, die den mechanischen Angriff der Schleifkörper auf die Werkstücke auf chemischer Grundlage beschleunigen. Dabei führt das Behandlungsmittel zu einer Oxidbildung an der Werkstückoberfläche, wobei die durch die Schleifkörper erreichbaren gebildeten Oxidschich ten mit hohem Wirkungsgrad abgetragen und sofort unter An griff auf das Metall wieder gebildet werden, so daß sich in kurzer Zeit eine Flächeneinebnung einstellt. Zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen den Werkstücken und der Schleif körper sind verschiedene Möglichkeiten gegeben: Es können Rommeln, Vibrationsgleitschleifmaschinen oder aber auch Behältern eingesetzt werden, die eine feststehende Mantel wand und einen relativ hierzu rotierenden Boden aufweisen.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dem während des Gleitschleifverfahrens zugeführten Wasser zur chemischen Prozeßbeschleunigung Oxalsäure und Wasserstoffperoxid beizu geben. Dieses so gebildete Behandlungsmittel beschleunigt zwar den Gleitschleifprozeß, es bestehen jedoch erhebliche Gesundheitsrisiken, da Oxalsäure eine hohe Toxizität aufwei st. Sie wird relativ gut durch die äußere Haut und sehr gut von der Schleimhaut resorbiert, so daß es bei Zufuhr größe rer Mengen schnell zur Vergiftung kommt. Die orale Aufnahme ruft Reizwirkungen mit Schmerzen im Mund, und Magen hervor. Übelkeit, blutige Erbrechen, Kollaps, Übererregbarkeit und Krämpfe sind die Folge. Ein Herz-Kreislaufversagen ist nicht ausgeschlossen. Nach Hantierung mit 58%iger Oxalsäurelösung ohne Schutzhandschuhe treten nach wenigen Tagen Schmerzen an den Händen auf, Blutstauungen und Gefäßschädigungen sind die Folge, so daß u.U. die Amputation der Finger erforderlich wird. Bei stärkeren Lösungen steht die oberflächliche Ätzwir kung im Vordergrund. Inhalation von Dämpfen bzw. Staub ruft Reizwirkungen der Schleimhäute mit Kopfschmerzen, Übererreg barkeit, chronischem Husten, Erbrechen usw. hervor. Insge samt gesehen wird somit deutlich, daß das Hantieren mit Oxalsäure aufgrund ihrer Gesundheitsschädlichkeit nur äußerst vorsichtig mit den entsprechenden Schutzmaßnahmen erfolgen kann. Überdies treten erhebliche Probleme bei der Entsorgung des bei dem Gleitschleifprozeß anfallenden, mit Oxalsäure versehenen Abwassers auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Behand lungsmittel zum Gleitschleifen der eingangs genannten Art anzugeben, das eine Behandlung der Werkstücke mit hohem Wirkungsgrad zuläßt, ohne daß gesundheitlich bedenkliche Stoffe dem Behandlungsgut zugeführt werden müssen. Ferner soll auch die Abwasserbelastung vermindert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine weitere Komponente aus Tannin. Von den erfindungsgemäß verwendeten Substanzen gehen keine gesundheitsschädlichen Wirkungen aus. Es ist daher nicht erforderlich, besondere Schutzmaßnahmen bei der Zuführung zu ergreifen, die über die üblichen hinaus gehen, und es stellen sich ferner auch keine Abwasserbesei tigungsprobleme besonderer Bedeutung ein. Der Zusatz des erfindungsgemäßen Behandlungsmittels zu dem Schleifkörper- Werkstückgemisch bewirkt überraschenderweise eine Beschleuni gung der Oxidbildung auf den Werkstückoberflächen, wobei auf den (mikroskopisch) höhergelegenen Werkstückoberflächenberei chen die Oxidschicht durch den Angriff der Schleifkörper sehr schnell abgetragen wird. Die (mikroskopisch) tiefergele genen Werkstückoberflächenbereiche können von den Schleifkör pern nicht erreicht werden, so daß hier die Oxidschicht nicht abgetragen, sondern das quasi eine Art Schutzschicht gebildet wird. Schon nach einer kurzen Bearbeitungszeit ebnet sich bei dem Gleitschleifprozeß die Werkstückoberflä che ein, so daß gute Ergebnisse erzielt werden. Sehr gute Ergebnisse mit außerordentlich hohem Wirkungsgrad werden erreicht, wenn die Behandlungsmittellösung angesäuert wird.

Aus der DE-PS 27 01 321 ist es zwar bekannt bei Verfahren zur Nachbehandlung von Oberflächen von Zink oder Zinklegie rungen neben Titanionen auch Tannin und Wasserstoffperoxid einzusetzen, jedoch soll aufgrund dieser Behandlung keine Einebnung der Oberfläche erfolgen, sondern eine Oberflächen veredlung erzielt werden. Überdies erfolgt im Stande der Technik der Einsatz von Tannin und Wasserstoffperoxid in Kombination mit Titanionen und gegebenenfalls noch mit weite ren Komponenten aus der Gruppe Phosphorsäure, und Phytin säure. Ferner ist der dort beschriebene Einsatz auf die Nachbehandlung von mit einem chemischen Umwandlungsüberzug versehenen Oberflächen von Zink oder Zinklegierungen begrenzt; während bei dem erfindungsgemäßen Gleitschleifver fahren Werkstücke aus unterschiedlichsten Metallen oder Metallegierungen eingesetzt werden. Während also bei den Verfahren der DE-PS 27 01 321 eine Oberflächenveredlung im Sinne eines Korrosionsschutzes hergestellt werden soll, ist es Ziel der Erfindung einen hohen Wirkungsgrad in der Flä cheneinebnung bei einem Gleitschleifverfahren ohne gesund heitliche Risiken und Abwasserprobleme zu erreichen.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein wäßriges, eine Sauerstoff abspaltende Komponente enthaltendes Behandlungs mittel zum Gleitschleifen und zeichnet sich durch eine weite re Komponente aus Sacchariden (Kohlehydraten) aus. Auch diese Stoffe, insbesondere Zucker, zucker -oder stärkehalti ge chemische Verbindungen lassen sich gefahrlos handhaben. Insbesondere kommt als Saccharid Rohrzucker zum Einsatz. Jedoch ist es auch denkbar als Saccharid Gummiarabikum zu verwenden. Selbstverständlich ist auch eine Mischung der genannten Stoffe möglich. Dieses gilt auch für die genannte Stärke bzw. stärkehaltige Verbindungen.

Ferner betrifft die Erfindung ein wäßriges, eine Sauerstoff abspaltende Komponente enthaltendes Behandlungsmittel zum Gleitschleifen und ist dadurch gekennzeichnet, daß als weite re Komponente Zuckeralkohol oder Saccharonsäure verwendet wird. Die beiden genannten Stoffe sind ebenfalls gesundheit lich unbedenklich und führen dennoch zu einem ausgezeichne ten Gleitschleifergebnis bei hohem Wirkungsgrad. Es können jedoch auch Mischungen der genannten Stoffe, z.B. Tannin und Saccharonsäure usw. zum Einsatz gelangen.

Auch bei dem Einsatz von Saccharid(en) und/oder Zuckeralko hol(en) und/oder Saccharinsäure steigert der Zusatz einer Säure erheblich die Effektivität.

Für die Sauerstoff abspaltende Komponente kann der Fachmann im Zuge seines Fachwissens entsprechende Stoffe einsetzen. Bevorzugt ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Sauerstoff abspaltende Komponente Wasserstoffperoxid ist.

Durch den Einsatz der jeweils genannten, erfindungsgemäßen Behandlungsmittel wird das Gleitschleifverfahren zeitlich optimiert. Betrachtet man beispielsweise den Einsatz von Sacchariden (auch bei den anderen genannten Stoffen Tannin, Zuckeralkoholen, Saccharinsäure ergibt sich eine entspre chend ähnliche Wirkungsweise), so ist festzustellen, daß die Saccharid-Moleküle auf den Werkstückoberflächen auch ohne Einwirkung des Oxidationsmittels (Sauerstoff abspaltende Komponente) einen leichten Schutzfilm bilden. Dieser erschwe rt den Angriff des Oxidationsmittels auf die Oberfläche mit der Folge, daß bei der mechanischen Beanspruchung beim Gleit schleifen dieser Schutzfilm auf den (mikroskopisch) höherge legenen Bereichen der Werkstückoberflächen abgetragen und die Metalloberfläche dem Angriff des Oxidationsmittels ausge setzt wird. Eine entsprechende Abtragung des Materiales ist die Folge. Hingegen bleiben die (mikroskopisch) tieferliegen den Bereiche der Werkstückoberflächen belegt, so daß hier dieser Schutzfilm durch Verminderung der Diffusionsgeschwin digkeit des Sauerstoffs eine gewisse Barriere hinsichtlich des Abtrages des Materiales bildet, wobei -wie schon gesagt- hinzukommt, daß diese Bereiche auch keiner wesentlichen mechanischen Beanspruchung unterliegen.

Das erfindungsgemäße Behandlungsmittel kann in seiner Effek tivität noch dadurch gesteigert werden, daß es weitere Kompo nenten aufweist. Hierbei handelt es sich -wie schon erwähnt- um Säure, insbesondere Schwefelsäure. Säurebeständige Tenside und/oder Polyglykol erhöhen die Benetzbarkeit der Werkstücke.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Gleitschlei fen unter Verwendung eines Behandlungsmittels nach den vor stehenden Ausführungen, wobei zur Erzielung eines möglichst guten Wirkungsgrades eine Arbeitstemperatur in der dem Gleit schleifvorgang unterworfenen Masse von 20 bis 80°C einge stellt wird. Beste Ergebnisse werden bei einer Arbeitstempe ratur von 50°C erzielt.

Schließlich ist die Erfindung durch einen Schleifkörper gekennzeichnet, der zum Gleitschleifen verwendet wird und eine mittels eines Bindemittels gehaltene Schleifsubstanz (z.B. Korund) aufweist. Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgese hen, daß darüber hinaus Komponente aus Tannin und/oder Sac chariden und/oder Zuckeralkohol und/oder Saccharonsäure in das Bindemittel eingebettet ist. Als Bindemittel kann vor zugsweise Polyesterharz verwendet werden. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Komponente oder Komponenten in Pulver form in gleichmäßiger Konzentrationsverteilung in das Binde mittel eingebettet ist bzw. sind.

Ein derartiger Schleifkörper erfordert für den Einsatz ledig lich die Zugabe eines Sauerstoff abspaltenden Mittels und vorzugsweise einer Säure, um die vorstehend genannten positi ven Wirkungen zu entfalten. Dabei tritt als besonders vor teilhaft hervor, daß die Abgabe der Wirksubstanz Tannin und/oder Saccharide und/oder Zuckeralkohol und/oder Sac charonsäure nur dann dem Prozeß zugeführt wird, wenn der Schleifvorgang erfolgt, d.h. eine Abnutzung (Abtrag) der Schleifkörper stattfindet. Dieses hat ferner zur Folge, daß innerhalb des Behältnisses, in dem der Gleitschleifvorgang vorgenommen wird, überall etwa die gleiche Konzentration des Behandlungsmittels vorliegt; es gibt mithin so gut wie kei nen Konzentrationsgradienten im Schleifbehälterbett, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, wenn das Behandlungs mittel an einer bestimmten Stelle in den Behälter eingegos sen wird. Vielmehr stellt sich überdies eine automatische selbstdosierende "Filmbildnerzugabe" ein.

Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß über eine Dosiermengeneinstellung der übrigen -vorstehend genannten- Komponenten und auch über die Menge der Sauerstoff abspalten den Verbindung optimale Arbeitsbedingungen herbeigeführt werden.

Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert:

Zum Einsatz gelangt eine Gleitschleifmaschine mit feststehen der Behältermantelwand und rotierendem Behälterboden. Zwi schen Boden und Mantelwand ist ein umlaufender Spalt ausge bildet, durch den das erfindungsgemäße Behandlungsmittel abfließen kann und dabei den Schleifabrieb austrägt. Hier durch ist verhindert, daß der Behälterinhalt "verschlammt". Zum Einsatz gelangen Schleifkörper geeigneter Form, vorzugs weise aus bzw. mit Korund. Die Werkstücke bestehen aus Stahl; sie sollen an der Oberfläche geglättet werden, sowie ist die Entfernung von Stanzgraten und das Brechen von Kan ten erforderlich. Insbesondere kann die Erfindung jedoch beim Gleitschleifen in Vibratoren eingesetzt werden.

Das Behandlungsmittel wird als wäßrige Lösung hergestellt. Es setzt sich wie folgt zusammen:

2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 5 Gew.-% einer Lösung sowie
1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 3 Gew.-% Wasserstoff peroxid
einem Rest (Ergänzung zu 100 Gew.-%) aus Wasser,
wobei die Lösung aus
5-30 Gew.-%, vorzugsweise 15 Gew.-% Schwefelsäure;
5-30 Gew.-%, vorzugsweise 20 Gew.-% Tannin oder 10 Gew.-% Sacchariden oder
10 Gew.-% Zuckeralkoholen oder
15 Gew.-% Saccharinsäure;
1-5 Gew.-%, vorzugsweise 2 Gew.-% säurebeständige Tenside;
5-10 Gew.-%, vorzugsweise 6 Gew.-% Polyglykol und
zum Rest (zu 100 Gew.-% aus Wasser besteht.

Bei der Durchführung des Verfahrens wird der Behälterinhalt umgewälzt und das Behandlungsmittel kontinuierlich zuge führt. Bei einem Behälterinhalt von 100 l wird vorzugsweise 20 l Behandlungsmittel pro Stunde eingeleitet. Die Durchfüh rung des Verfahrens erfolgt vorzugsweise bei Zimmertempera tur, wobei durch die Umwälzung des Behälterinhaltes eine Temperaturerhöhung stattfindet. Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn die Temperatur des Schleifkörper-Werkstück- Behandlungsmittelgemisches zwischen 20°C und 80°C, vorzugs weise 50°C beträgt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Tannins Saccharide eingesetzt sind. Vorzugs weise wird Zucker, insbesondere Rohrzucker verwendet; jedoch sind auch andere Kohlehydrate geeignet. Ebenfalls gute Ergeb nisse sind mit Gummiarabikum oder Stärke erreichbar.

Sofern anstelle von Sacchariden Zuckeralkohol oder aber Saccharonsäure zum Einsatz gelangt, können ebenfalls die erfindungsgemäß geschilderten positiven Wirkungen herbeige führt werden. Für Saccharide, Zuckeralkohol und Saccaron- säure gelten insofern die gleichen Ausführungen wie bereits zum Tannin dargelegt.

Überdies ist denkbar, daß eine Mischung aus Tannin und/oder Saccharide und/oder Zuckeralkohol und/oder Saccharonsäure zum Einsatz gelangt.

Die erfindungsgemäßen Vorteile lassen sich ebenfalls herbei führen, wenn beim Gleitschleifprozeß Schleifkörper zum Einsatz gelangen, die neben der Schleifsubstanz Komponenten aus Tannin und/oder Saccharide und/oder Zuckeralkohol und/oder Saccharonsäure enthalten. Vorzugsweise sind diese Stoffe in das Bindemittel des Schleifkörpers, das auch die Schleifsubstanz hält, eingebettet. Während des Gleitschleif prozesses nutzen sich die Schleifkörper ab, so daß die Wirk substanzen freigegeben werden, denen lediglich die Sauer stoff abspaltende Komponente hinzuzufügen ist. Dieses kann durch Einleiten einer Flüssigkeit, z.B. einer wäßrigen, Wasserstoffperoxid und Säure enthaltenden Lösung, in das Gleitschleifbehältnis erfolgen.

Weitere Komponenten, insbesondere säurebeständige Tenside und/oder Polyglykol können zur Erhöhung der Effektivität des Prozesses ebenfalls zusätzlich in das Gleitschleifbehältnis eingeleitet werden.

Alle in der Beschreibung erwähnten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.

Claims

1. Wäßriges, eine Sauerstoff abspaltende Komponente enthal tendes Behandlungsmittel zum Gleitschleifen, gekennzeichnet durch eine weitere Komponente aus Tannin.

2. Wäßriges, eine Sauerstoff abspaltende Komponente enthal tendes Behandlungsmittel zum Gleitschleifen, gekennzeichnet durch eine weitere Komponente aus Sacchariden oder deren Derivaten.

3. Behandlungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das Saccharid Rohrzucker ist.

4. Behandlungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das Saccharid Stärke ist.

5. Behandlungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Saccharide Gummiarabikum sind.

6. Wäßriges, eine Sauerstoff abspaltende Komponente enthal tendes Behandlungsmittel zum Gleitschleifen, gekennzeichnet durch eine weitere Komponente aus einem oder mehreren Zucker alkohol(en).

7. Wäßriges, eine Sauerstoff abspaltende Komponente enthal tendes Behandlungsmittel zum Gleitschleifen, gekennzeichnet durch eine weitere Komponente aus Saccharonsäure.

8. Behandlungsmittel, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff abspaltende Komponente Wasserstoffperoxid ist.

9. Behandlungsmittel, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Komponente aus Säure, insbesondere Schwefelsäure.

10. Behandlungsmittel, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Komponente aus säurebeständigen Tensiden.

11. Behandlungsmittel, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Komponente aus Polyglykol.

12. Behandlungsmittel, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsmittel sich wie folgt zusammensetzt: 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 5 Gew.-% einer Lösung, sowie 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 3 Gew.-% Wasserstoffperoxid und dem verbleibenden Rest (Ergänzung zu 100 Gew.-%) aus Wasser, wobei die Lösung aus 5-30 Gew.-%, vorzugsweise 15 Gew.-% Schwefelsäure; 5-30 Gew.-%, vorzugsweise 20 Gew.-% Tannin oder 10 Gew.-% Sacchariden oder 10 Gew.-% Zuckeralkoholen oder 15 Gew.-% Saccharinsäure; 1-5 Gew.-%, vorzugsweise 2 Gew.-% säurebeständigen Tensiden; 5- 10 Gew.-%, vorzugsweise 6 Gew.-% Polyglykol und dem verbleibenden Rest (zu 100 Gew.-%) aus Wasser besteht.

13. Verfahren zum Gleitschleifen unter Verwendung eines Behandlungsmittels nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Arbeitstemperatur in der dem Gleitschleifvorgang unterworfenen Masse von 20 bis 80°C.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitstemperatur 50° beträgt.

15. Schleifkörper für den Einsatz beim Gleitschleifen mit einer mittels eines Bindemittels gehaltenen Schleifsubstanz, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente aus Tannin in das Bindemittel eingelagert ist.

16. Schleifkörper für den Einsatz beim Gleitschleifen mit einer mittels eines Bindemittels gehaltenen Schleifsubstanz, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente aus Sacchariden in das Bindemittel eingelagert ist.

17. Schleifkörper für den Einsatz beim Gleitschleifen mit einer mittels eines Bindemittels gehaltenen Schleifsubstanz, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente aus Zuckeralko hol(en) in das Bindemittel eingelagert ist.

18. Schleifkörper für den Einsatz beim Gleitschleifen mit einer mittels eines Bindemittels gehaltenen Schleifsubstanz, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente aus Saccharon säure in das Bindemittel eingelagert ist.

19. Schleifkörper, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Binde mittel Polyesterharz ist.

20. Schleifkörper, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompo nente in Pulverform in gleichmäßiger Konzentrationsvertei lung in das Bindemittel eingebettet ist.

21. Verfahren zum Gleitschleifen unter Verwendung von Schleifkörpern nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Gleitschleifvorgang unterworfenen Masse eine Sauerstoff ab spaltende Komponente hinzugefügt wird.

22. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Flüssigkomponente hinzugefügt wird.

23. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 21 und/oder 22, da durch gekennzeichnet, daß als Komponente Wasserstoffperoxid verwendet wird.

24. Verfahren, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch die Verwendung einer weiteren Komponente aus Schwefelsäure.

25. Verfahren, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 24, gekennzeichnet durch die Verwendung einer weiteren Komponente aus säurebeständigen Tensiden.

26. Verfahren, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 25, gekennzeichnet durch die Verwendung einer weiteren Komponente aus Polyglykol.