DE60206661T2

DE60206661T2 - Imprägnierte schleifscheibe

Info

Publication number: DE60206661T2
Application number: DE60206661T
Authority: DE
Inventors: K. Mark KRUEGER; C. Soo YOON; G. Ken FORNEY; Henry Turchin; A. Cor. SMITS
Original assignee: CINCINNATI TYROLIT Inc; Cincinnati Tyrolit Inc Cincinnati
Current assignee: CINCINNATI TYROLIT Inc; Cincinnati Tyrolit Inc Cincinnati
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2022-11-09
Also published as: ATE306364T1; DE60206661D1; US6500220B1; EP1485233A1; ES2249627T3; BR0215605A; WO2003070428A1; EP1485233B1; MXPA04008052A; CN1646268A; CA2478899A1; KR20040096573A

Description

I. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft glasartig gebundene Schleifkörper, insbesondere glasartig gebundene Schleifscheiben. Insbesondere betrifft diese Erfindung glasartig gebundene Schleifkörper, die mit einem Schleifhilfsstoff imprägniert sind.
II. Hintergrund der Erfindung
Glasartig gebundene Schleifgegenstände oder Schleifkörper weisen Schleifkörner auf, die durch eine glasartige Matrix gebunden sind, und werden dazu verwendet, feste Körper durch einen Werkstoffabtrag mechanisch zu formen, der durch einen Schleifvorgang bewirkt wird, in dem die Schleifkörner Werkstoff von dem festen Körper abschneiden. Es ist bekannt, feste Körper aus verschiedenen Werkstoffen durch Schleifen zu formen, einschließlich beispielsweise von Metallen, Gläsern und Keramik. Glasartig gebundene Schleifkörper werden gewöhnlich in verschiedenen Formen geformt, die für die maschinelle Bearbeitung geeignet sind, bei der ein rotierendes Werkzeug ein festes Werkstück berührt, das durch die Schleifkörner bearbeitet werden soll, und meistens werden solche Körper als Scheiben und Scheibenränder geformt bei denen die maschinelle Bearbeitung hauptsächlich durch die Peripherie der Scheibe erfolgt oder Scheiben und Scheibensegmente, bei denen die maschinelle Bearbeitung hauptsächlich durch die Seite der Scheibe erfolgt, wobei hierin beide Arten gebundener Schleifscheiben als „Schleifscheiben" bezeichnet werden. Es ist bekannt, glasartig gebundene Schleifkörper zu erzeugen, die über Hohlräume oder „Poren" in der Matrix verfügen, wobei miteinander verbundene Hohlräume als „offene Poren" bezeichnet werden. Die Porenstruktur eines glasartig gebundenen Schleifkörpers beeinflusst eine Anzahl von charakteristischen Eigenschaften des Körpers einschließlich beispielsweise seiner physikalischen Festigkeit, der Ausbröcklungsrate des Körpers in frische Schneiden und seine Wirksamkeit bei der Abfuhr von Schleifabfall und der Abgabe von Metallbearbeitungsflüssigkeit in den Bereich des Werkstoffabtrags. Es ist bekannt, dass in einer glasartig gebundenen Schleifscheibe mit offenporiger Struktur gleichzeitig eine zufällige Verteilung von Porengrößen und -formen vorliegt (indem einige Poren relativ groß und einige Poren relativ klein sind). Glasartig gebundene Schleifscheiben können also eine in Hinsicht auf Porengröße, -form und -verteilung heterogene offenporige Struktur aufweisen.
Wie wohlbekannt ist, kann beim schleifenden Formen von festen Körpern, d. h. beim Schleifen von Werkstücken, erzeugte Wärme die Abnutzungsgeschwindigkeit der Scheibe erhöhen und in Extremfällen die Qualität des Werkstückes beeinträchtigen, in dem sie zur Überschreitung von Abmessungstoleranzen, unannehmbarer Oberflächengüte, sowie Versengen von Werkstoff des Werkstückes führen kann. Die beim Schleifen in großem Umfang erzeugte Wärme ist das Ergebnis der Gleitreibung zwischen den Schleifkörnern der Schleifscheibe und dem Werkstück. Die Menge erzeugter Wärme kann von vielen Faktoren abhängen, einschließlich, aber nicht ausschließlich, von der Zusammensetzung und der Struktur der Schleifkörner, der Beschaffenheit des Werkstückes, der Schneidtiefe beim Schleifen, der Scheibengeschwindigkeit und der glasartigen Bindung, die zur Einbindung der Schleifkörner verwendet wird. Dem Fachmann ist bekannt, dass in verschiedenen Schleifvorgängen (beispielsweise Oberflächen-, Innen-, Wälz-, Tauch-, Ab-, Voll-, Trennschleifen) unterschiedliche Kräfte, Geschwindigkeiten, Temperaturen, Vorschubgeschwindigkeiten, Metallabtragsgeschwindigkeiten und Werkstückmaterialien auftreten. Manche Schleifvorgänge (beispielsweise Fein- oder Oberflächenschliff) können mit relativ sanften physikalischen Bedingungen arbeiten, in denen geringe Kräfte, Vorschubgeschwindigkeiten und Metallabtragsgeschwindigkeiten auftreten. Andere Schleifvorgänge (beispielsweise Vollschleifen, Tauchtrenn- und Abtrennschleifen) können mit relativ harten physikalischen Bedingungen arbeiten, wie etwa starken Kräften, hohen Vorschubgeschwindigkeiten und großen Metallabtragsgeschwindigkeiten. Es ist daher dem Fachmann bekannt, glasartig gebundene Schleifscheiben herzustellen, die auf bestimmte Arten von Schleifvorgängen und/oder Werkstücken abgestimmt sind. So können verschiedene glasartig gebundene Schleifscheiben für Oberflächen-, Tauchtrenn-, Innen-, Voll- und Wälzschleifvorgänge, sowie für verschiedene Werkstückmaterialien, wie verschiedene Metalle, Glas und Keramik als Werkstückmaterial verwendet wer den. Derartige Schleifscheiben können sich in Menge und Art der Schleifkörner, dem glasartigen Binderwerkstoff und Struktur und Grad der Porosität unterscheiden.
Zur Verringerung oder Abführung von während des Schleifens erzeugter Wärme und damit zur Verbesserung von Schleifleistung und -effektivität, ist dem Fachmann bekannt, beim Schleifen Metallbearbeitungsflüssigkeiten, üblicherweise Schleifflüssigkeiten genannt, zu verwenden. Bei diesen Flüssigkeiten handelt es sich im Allgemeinen um Flüssigkeiten auf Wasser- oder Ölbasis und sie sind dafür bekannt, in vielen Fällen die Reibung zu verringern und die Wärme während des Schleifens abzuführen. Die Verringerung der Reibung zwischen Schleifkorn und Werkstück durch die Flüssigkeiten kann die beim Schleifen erzeugte Wärme verringern. Die Fähigkeit dieser Flüssigkeiten zur Verringerung der Reibung zwischen der Schleifscheibe und ihren Teilen und dem Werkstück und zur Abführung von Wärme während des Schleifens kann von Faktoren abhängen, wie der Zusammensetzung des Fluids und der Fähigkeit des Fluids, in den Berührungsbereich zwischen Werkstück und Schleifscheibe einzudringen und insbesondere in den Bereich zwischen Werkstück und Schleifkorn während des Schleifens. Das Eindringen der Schleifflüssigkeit in den Bereich zwischen Schleifscheibe und Werkstück, der auch als Arbeitsbereich bezeichnet wird, kann teilweise durch die rotierende Schleifscheibe erreicht werden, die Schleifflüssigkeit in den Schleifbereich trägt, mindestens teilweise durch die offenporige Struktur der Scheibe an der Schleifoberfläche der Scheibe. Ungünstigerweise neigt die wechselseitige Einwirkung von Schleifscheibe und Schleifflüssigkeit aufeinander dazu, Flüssigkeit aus dem Schleifbereich zu verdrängen, und kann Nebel erzeugen, der in der Lage ist, sich erheblich über den Schleifbereich hinaus zu bewegen, was den Umfang der zur Reinhaltung der Arbeitsumgebung erforderlichen Maßnahmen vergrößert.
Eine Art, auf die versucht wurde, Nachteile des Gebrauchs von Schleifflüssigkeiten zu überwinden und gleichzeitig die Schleifleistung glasartig gebundener Schleifscheiben zu verbessern, ist die Imprägnierung der Poren der Scheibe mit Schleifhilfsstoffen, wie etwa Schmiermitteln. Bei diesem Verfahren geben die Poren den Schleifhilfsstoff an den Schleifbereich ab. Um als Schleifhilfsstoff zu wirken, muss das Imprägniermittel oder einer seiner Bestandteile im Schleifbereich in ausreichender Menge zur Verfügung stehen, um die Reibung zu verringern oder auf andere Weise die Effektivität des Schneidens zu verbessern, um die Schleifleistung zu verbessern. Schwefel, Wachse, Öle, Graphit und halogenhaltige Polymere gehören zu den Stoffen, mit denen glasartig gebundene Schleifscheiben imprägniert wurden, um die Schleifleistung der Scheiben bei Schleifvorgängen zu verbessern, bei denen Schleifflüssigkeiten verwendet werden mögen oder nicht verwendet (d. h. Nass- und Trockenschliff).
Da schädliche Schwefeldämpfe beim Imprägnieren gebundener Schleifmittel mit Schwefel entstehen können und unannehmbare Dämpfe beim Trockenschliff mit schwefelimprägnierten, gebundenen Schleifmitteln abgegeben werden können, war die Verwendung von mit Schwefel imprägnierten Scheiben trotz der verbesserten Schleifleistung, die mit solchen Scheiben erzielt wurde, begrenzt.
Verschiedene Öle wurden zur Imprägnierung glasartig gebundener Schleifscheiben verwendet oder vorgeschlagen. Beim Schleifen erzeugt die rotierende Scheibe Zentrifugalkräfte, die auf das Öl in den Poren der Scheibe ausgeübt werden. Diese Zentrifugalkraft neigt dazu, die vorzeitige Abgabe des Öls aus der Scheibe zu bewirken und/oder kann die Konzentration des Öls an der Peripherie der Scheibe herbeiführen, wodurch das Scheibeninnere ölfrei wird oder über eine erheblich verringerte Ölkonzentration verfügt. Die sich daraus ergebende Scheibe kann nachteiligerweise veränderliche oder abnehmende Schleifleistung über die Lebensdauer der Scheibe während eines Schleifvorgangs aufweisen. Schmieröle einschließlich unpolarer, hygroskopischer, flüssiger Öle geringer Viskosität wurden in Wachse eingearbeitet, deren Schmelzpunkt oberhalb der Raumtemperatur liegt, als Mittel zur Imprägnierung glasartig gebundener Schleifscheiben mit dem Öl, um deren Schleifleistung zu verbessern. Das Wachs dient als Träger des Öls und hilft dabei, das Öl gegen die Wirkung der Zentrifugalkräfte in den Poren zurückzuhalten, die beim Schleifen durch die rotierende Schleifscheibe erzeugt werden. Im Schleifbereich schmilzt Wärme, die beim Schleifen erzeugt wird, den Wachsträger, der das Öl freisetzt, wodurch das Öl zur Verringerung der Reibung beim Schleifen zur Verfügung steht. In diesem Verfahren hat die imprägnierte Scheibe eine um einen Betrag geringere Ölkonzentration zur Reibungsverringerung, als bei direkter Imprägnierung der Scheibe mit Öl, der der Menge verwendeten Wachses gleich ist. Siehe beispielsweise US 6 086 648 A .
Obwohl Verbesserungen der Schleifleistung mit imprägnierten glasartig gebundenen Schleifscheiben des Standes der Technik in unterschiedlichem Maße erreicht wurden, so weisen diese Scheiben doch verschiedene Unzulänglichkeiten auf, die sie weniger wünschenswert machen und/oder deren erwartete Leistungsfähigkeit verringern.
Diese Unzulänglichkeiten und der begrenzte Gebrauch imprägnierter glasartig gebundener Schleifscheiben zeigen den Bedarf an Verbesserungen imprägnierter glasartig gebundener Schleifscheiben.
III. Kurzbeschreibung der Erfindung
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, einen imprägnierten glasartig gebundenen Schleifkörper (beispielsweise Schleifscheibe) zu schaffen, der Unzulänglichkeiten bekannter glasartig gebundener Schleifkörper überwindet, die mit Schleifhilfsstoffen imprägniert sind.
Ein anderes Ziel dieser Erfindung besteht darin, einen imprägnierten glasartig gebundenen Schleifkörper (beispielsweise Schleifscheibe) zu schaffen, der mit einer schwefelhaltigen organischen Substanz als Schleifhilfsstoff imprägniert ist, wobei die Substanz bei Raumtemperatur fest ist.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, einen imprägnierten glasartig gebundenen Schleifkörper (beispielsweise Schleifscheibe) zu schaffen, der mit einer schwefelhaltigen organischen Substanz als Schleifhilfsstoff imprägniert ist, wobei die Substanz wasserunlöslich und bei Raumtemperatur fest ist.
Diese und andere Ziele, die dem Fachmann aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen deutlich werden werden, werden erfindungsgemäß durch einen imprägnierten glasartig gebundenen Schleifkörper erreicht, der eine Mehrzahl von Schleifkörnern umfasst, eine glasartige Matrix, die die Schleifkörner miteinander verbindet und in der eine Mehrzahl offener Poren verteilt ist, wobei mindestens ein Teil der genannten Poren ein Imprägniermittel enthält, wobei das genannte Imprägniermittel eine wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthält, die mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweist, mindestens ungefähr 5 Gewichtsprozent Schwefel und einen Schmelzpunkt von mindestens etwa 30°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 10°C unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt und sie aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nicht substituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl- Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, wobei das genannte Imprägniermittel frei von einem anderen Medium, als der Substanz ist, in der die genannte Substanz oder das Gemisch der genannten Substanzen gelöst oder dispergiert wäre.
Die erfindungsgemäße imprägnierte, glasartig gebundene Schleifscheibe bringt eine schwefelhaltige organische Substanz in den Schleifbereich zwischen Scheibe und Werkstück ein, die vermutlich in Reaktion auf die im Schleifbereich beim Schleifen erzeugte Wärme genügend schwefelhaltige Substanzen im Schleifbereich freisetzt oder zur Verfügung stellt, um die Reibung zwischen dem Werkstück und den Schleifkörnern und/oder anderen Bestandteilen der Schleifscheibe (beispielsweise der glasartigen Bindung) zu verringern, also als Schleifhilfsstoff zu wirken. Diese Reibungsverringerung führt mindestens teilweise zu geringeren Schleifkräften, erhöhter Schleifleistung (beispielsweise höherem G-Wert, erhöhter Metallabtragsrate) und erhöhter Schleifeffektivität.
IV. Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird der Begriff Imprägniermittel im Sinne der Substanz oder Substanzen verwendet, die in die offenporige Struktur des glasartig gebundenen Schleifkörpers eingeführt und dort zurückgehalten werden. Der Begriff „wasserunlöslich" soll in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Wasser im Wesentlichen unlöslich bedeuten, d. h. Löslichkeit in Wasser von 1 Gramm oder weniger pro 100 Gramm Wasser bei Raumtemperatur. Im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche soll der Begriff „gelöst" bedeuten: anwesend in molekularer und/oder atomarer und/oder ionischer Form in einer ununterbrochenen Matrix. Der Begriff „dispergiert" wird hierin und in den beigefügten Ansprüchen im Sinne von in mizellarer und/oder zusammengeballter und/oder Teilchen- und/oder Tröpfchenform in einer ununterbrochenen Matrix anwesend gebraucht. Hierin und in den beigefügten Ansprüchen soll „offenporig" miteinander verbundene, unumschlossene Räume oder Hohlräume innerhalb der Bindung des Schleifkörpers bedeuten. Die Formulierungen „Bereich zwischen Schleifscheibe und Werkstück", „Bereich zwischen den Schleifkörnern und dem Werkstück" und „Bereich zwischen den Bestandteilen der Schleifscheibe und dem Werkstück" werden untereinander austauschbar verwendet und sollen dieselbe Bedeutung haben, wie „Schleifbereich". Nach dem Gebrauch hierin und in den beigefügten Ansprüchen soll „Schleifhilfsstoff" eine Substanz bezeichnen, die bei Anwesenheit im Schleifbereich in ausreichender Menge eine Verringerung der Reibung bewirkt, die Schneideffektivität erhöht oder in anderer Weise die Schleifleistung erhöht. Hierin und in den beigefügten Ansprüchen soll das Wort „Medium" eine ununterbrochene Phase bedeuten und beschreiben, in der eine Substanz gelöst oder dispergiert ist, beispielsweise ein Kohlenwasserstofflösungsmittel, in dem ein Kohlenwasserstofföl gelöst ist. Die Formulierung „anderes Medium, als die genannte Substanz" soll im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche eine ununterbrochene organische Phase bezeichnen, die nicht die wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz entsprechend dieser beschriebenen und beanspruchten Erfindung ist. Im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche soll die Formulierung „Mehrzahl von Schleifkörnern" sich sowohl auf die Anzahl von Schleifkörnern beziehen, als auch auf Größe und Zusammensetzung der Schleifkörner (beispielsweise ein Gemisch von Schleifkörnern unterschiedlicher Zusammensetzung und Struktur).
Erfindungsgemäß wurde ein imprägnierter, glasartig gebundener Schleifkörper gefunden, insbesondere eine glasartig gebundene Schleifscheibe, die mit einem Schleifhilfsstoff imprägniert ist, insbesondere eine mit einer schwefelhaltigen organischen Substanz imprägnierte, glasartig gebundene Schleifscheibe, die eine gegenüber vergleichbaren nicht imprägnierten, glasartig gebundenen Schleifscheiben verbesserte Schleifleistung aufwiesen. Die erfindungsgemäße, mit einer schwefelhaltigen organischen Substanz imprägnierte, glasartig gebundene Schleifscheibe ist widerstandsfähig gegen durch Zentrifugalkräfte, die durch die Rotation der Schleifscheibe entstehen, bewirkten vorzeitigen Verlust oder Änderung der Verteilung des Imprägniermittels. Außerdem wurde festgestellt, dass die erfindungsgemäße imprägnierte, glasartig gebundene Schleifscheibe keinen anderen Träger für das schwefelhaltige organische Imprägniermittel erfordert, und daher nicht aufweist, als die genannte schwefelhaltige organische Substanz.
Es wird vermutet, dass die beim Schleifen durch die Berührung eines Werkstückes und einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe erzeugte Wärme die Freisetzung des Imprägniermittels aus der imprägnierten Schleifscheibe in den Schleifbereich verursacht, und dass dieses freigesetzte Imprägniermittel als Schleifhilfsstoff zur Verringerung der Reibung und Erhöhung der Schleifleistung wirksam ist.
Erfindungsgemäß wird ein glasartig gebundener Schleifkörper geschaffen, der eine Mehrzahl von Schleifkörnern enthält, eine glasartige Matrix, die die Schleifkörner miteinander verbindet und in der eine Mehrzahl offener Poren verteilt ist, wobei mindestens ein Teil der genannten Poren als ein Imprägniermittel einen Schleifhilfsstoff enthält, wobei das genannte Imprägniermittel mindestens eine wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthält, wobei die genannte Substanz mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweist, mindestens ungefähr 5 Gewichtsprozent Schwefel und einen Schmelzpunkt von mindestens ungefähr 30°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 10°C unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nicht substituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, wobei das genannte Imprägniermittel frei von einem anderen Medium, als der genannten Substanz ist, in dem die genannte Substanz oder das Gemisch der genannten Substanzen gelöst oder dispergiert wäre.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein glasartig gebundener Schleifkörper (beispielsweise eine Schleifscheibe) geschaffen, der eine Mehrzahl von Schleifkörnern enthält, eine glasartige Matrix, die die Schleifkörner miteinander verbindet und in der eine Mehrzahl offener Poren verteilt ist, wobei mindestens ein Teil der genannten Poren als ein Imprägniermittel einen Schleifhilfsstoff enthält, wobei das genannte Imprägniermittel mindestens eine wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthält, wobei die genannte Substanz mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweist, mindestens einen Schwefelgehalt im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 60 Gewichtsprozent und einen Schmelzpunkt von mindestens ungefähr 30°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 10°C, vorzugsweise mindestens 20°C, unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl- Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, wobei das genannte Imprägniermittel frei von einem anderen Medium, als der genannten Substanz ist, in dem die genannte Substanz oder das Gemisch der genannten Substanzen gelöst oder dispergiert wäre.
Entsprechend einer Anwendungsform dieser Erfindung wird ein glasartig gebundener Schleifkörper geschaffen (beispielsweise eine Schleifscheibe), der eine Mehrzahl von Schleifkörnern enthält, eine glasartige Matrix, die die Schleifkörner miteinander verbindet und in der eine Mehrzahl offener Poren verteilt ist, wobei mindestens ein Teil der genannten Poren als ein Imprägniermittel einen Schleifhilfsstoff enthält, wobei das genannte Imprägniermittel mindestens eine wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthält, wobei die genannte Substanz mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweist, einen Schwefelgehalt von mindestens ungefähr 10 Gewichtsprozent und einen Schmelzpunkt im Bereich von ungefähr 30°C bis ungefähr 500°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 10°C unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nicht substituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl- Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, wobei das genannte Imprägniermittel frei von einem anderen Medium, als der genannten Substanz ist, in dem die genannte Substanz oder das Gemisch der genannten Substanzen gelöst oder dispergiert wäre.
Eine andere Anwendungsform dieser Erfindung schafft einen glasartig gebundenen Schleifkörper (beispielsweise eine Schleifscheibe), der eine Mehrzahl von Schleifkörnern enthält, eine glasartige Matrix, die die Schleifkörner miteinander verbindet und in der eine Mehrzahl offener Poren verteilt ist, wobei mindestens ein Teil der genannten Poren als ein Imprägniermittel einen Schleifhilfsstoff enthält, wobei das genannte Imprägniermittel mindestens eine wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthält, wobei die genannte Substanz mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweist, einen Schwefelgehalt Im Bereich von ungefähr 20 bis ungefähr 60 Gewichtsprozent und einen Schmelzpunkt im Bereich von ungefähr 40°C bis ungefähr 250°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 10°C unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nicht substituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl- Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, wobei das genannte Imprägniermittel frei von einem anderen Medium, als der genannten Substanz ist, in dem die genannte Substanz oder das Gemisch der genannten Substanzen gelöst oder dispergiert wäre.
Außerdem wird in Übereinstimmung mit dieser Erfindung ein glasartig gebundener Schleifkörper (beispielsweise eine Schleifscheibe) betrachtet, der eine Mehrzahl von Schleifkörnern enthält, eine glasartige Matrix, die die Schleifkörner miteinander verbindet und eine Mehrzahl offener Poren, wobei mindestens ein Teil der genannten Poren ein Im prägniermittel enthält, wobei das Imprägniermittel mindestens eine wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthält, wobei die genannte Substanz mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweist, mindestens eine Kohlenstoff-Halogen-Bindung, beispielsweise eine Kohlenstoff-Chlor-Bindung, im Bereich von ungefähr 15 bis ungefähr 60 Gewichtsprozent Schwefel und einen Schmelzpunkt im Bereich von ungefähr 40°C bis ungefähr 250°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 20°C unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nicht substituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, wobei das genannte Imprägniermittel frei von einem anderen Medium, als der genannten Substanz ist, in dem die genannte Substanz oder das Gemisch der genannten Substanzen gelöst oder dispergiert wäre.
Als Ausführungsform dieser Erfindung wird ein glasartig gebundener Schleifkörper (beispielsweise Schleifscheibe) geschaffen, der eine Mehrzahl von Schleifkörnern enthält, eine glasartige Matrix, die die Schleifkörner miteinander verbindet und in der eine Mehrzahl offener Poren verteilt ist, wobei mindestens ein Teil der genannten Poren als ein Imprägniermittel einen Schleifhilfsstoff enthält, wobei das genannte Imprägniermittel mindestens eine wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthält, wobei die genannte Substanz mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweist, mindestens ungefähr 10 Gewichtsprozent Schwefel und einen Schmelzpunkt von mindestens ungefähr 30°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 10°C unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nicht substituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl- Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, wobei das genannte Imprägniermittel frei von einem anderen Medium, als der genannten Substanz ist, in dem die genannte Substanz oder das Gemisch der genannten Substanzen gelöst oder dispergiert wäre, und wobei mindestens eine der genannten Substanzen die allgemeine Formel
aufweist, in der R₁, R₂, R₃ und R₄ gleich oder verschieden sind und aus der Gruppe der Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkylaryl- und Arylalkylgruppen gewählt wurde und x zwischen 1 und 6 liegt.
Als eine andere Ausführungsform dieser Erfindung wird ein glasartig gebundener Schleifkörper geschaffen, der eine Mehrzahl von Schleifkörnern enthält, eine glasartige Matrix, die die Schleifkörner miteinander verbindet und in der eine Mehrzahl offener Poren verteilt ist, wobei mindestens ein Teil der genannten Poren als ein Imprägniermittel einen Schleifhilfsstoff enthält, wobei das genannte Imprägniermittel mindestens eine wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthält, wobei die genannte Substanz mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweist, mindestens ungefähr 10 Gewichtsprozent Schwefel und einen Schmelzpunkt von mindestens ungefähr 30°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 10°C unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nicht substituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl- Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, wobei das genannte Imprägniermittel frei von einem anderen Medium, als der genannten Substanz ist, in dem die genannte Substanz oder das Gemisch der genannten Substanzen gelöst oder dispergiert wäre und wobei mindestens eine der genannten Substanzen die allgemeine Formel
aufweist, in der R₁, R₂, R₃ und R₄ gleiche oder verschiedene Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind und x zwischen 1 und 6 liegt.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung wird ein glasartig gebundener Schleifkörper geschaffen, der eine Mehrzahl von Schleifkörnern enthält, eine glasartige Matrix, die die Schleifkörner miteinander verbindet und in der eine Mehrzahl offener Poren verteilt ist, wobei mindestens ein Teil der genannten Poren als ein Imprägniermittel einen Schleifhilfsstoff enthält, wobei das genannte Imprägniermittel mindestens eine wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthält, wobei die genannte Substanz mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweist, mindestens ungefähr 10 Gewichtsprozent Schwefel und einen Schmelzpunkt von mindestens ungefähr 30°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 10°C unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nicht substituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl- Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, wobei das genannte Imprägniermittel frei von einem anderen Medium, als der genannten Substanz ist, in dem die genannte Substanz oder das Gemisch der genannten Substanzen gelöst oder dispergiert wäre und wobei mindestens eine der genannten Substanzen die allgemeine Formel
aufweist, in der R₁, R₂, R₃ und R₄ gleiche oder verschiedene Arylgruppen sind und x zwischen 1 und 6 liegt.
Nach einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung wird ein glasartig gebundener Schleifkörper geschaffen, der eine Mehrzahl von Schleifkörnern enthält, eine glasartige Matrix, die die Schleifkörner miteinander verbindet und in der eine Mehrzahl offener Poren verteilt ist, wobei mindestens ein Teil der genannten Poren als ein Imprägniermittel einen Schleifhilfsstoff enthält, wobei das genannte Imprägniermittel mindestens eine wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthält, wobei die genannte Substanz mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweist, mindestens ungefähr 10 Gewichtsprozent Schwefel und einen Schmelzpunkt von mindestens ungefähr 30°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 10°C unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nicht substituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl- Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, wobei das genannte Imprägniermittel frei von einem anderen Medium, als der genannten Substanz ist, in dem die genannte Substanz oder das Gemisch der genannten Substanzen gelöst oder dispergiert wäre und wobei mindestens eine der genannten Substanzen die allgemeine Formel
aufweist, in der R₁, R₂, R₃ und R₄ gleiche oder verschiedene Arylalkylgruppen sind und x zwischen 1 und 6 liegt.
In einer weiteren Anwendungsform dieser Erfindung wird ein glasartig gebundener Schleifkörper geschaffen, der eine Mehrzahl von Schleifkörnern enthält, eine glasartige Matrix, die die Schleifkörner miteinander verbindet und in der eine Mehrzahl offener Poren verteilt ist, wobei mindestens ein Teil der genannten Poren als ein Imprägniermittel einen Schleifhilfsstoff enthält, wobei das genannte Imprägniermittel mindestens eine wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthält, wobei die genannte Substanz mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweist, mindestens ungefähr 10 Gewichtsprozent Schwefel und einen Schmelzpunkt von mindestens ungefähr 30°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 10°C unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nicht substituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl- Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, wobei das genannte Imprägniermittel frei von einem anderen Medium, als der genannten Substanz ist, in dem die genannte Substanz oder das Gemisch der genannten Substanzen gelöst oder dispergiert wäre und wobei mindestens eine der genannten Substanzen Tetraethylthiuramdisulfid ist.
Die hierin verwendeten Substanzen entsprechend der Formel
sind unter ihrem allgemeinen Namen Tetraorganothiuramdisulfide bekannt und umfassen Monosulfide, bei denen x gleich 1 ist, und Polysulfide, bei denen x größer ist, als 1, während -organo- sich auf die Gruppen R₁, R₂, R₃ und R₄ bezieht. Wenn also beispielsweise alle R-Gruppen Methylgruppen sind und x gleich 1, wäre die Substanz als Tetramethylthiurammonosulfid bekannt und wenn x größer ist, als 1, wäre die Substanz als Tetramethylthiurampolysulfid (beispielsweise -disulfid, -tetrasulfid, -hexasulfid) bekannt. Es besteht die Absicht, dass in der Anwendung dieser Erfindung das erfindungsgemäße Imprägniermittel ein Gemisch der erfindungsgemäßen Substanzen sein kann. So kann beispielsweise das Imprägniermittel ein Gemisch von Tetraorganothiurammonosulfiden, ein Gemisch von Tetraorganothiurampolysulfiden, sowie ein Gemisch von Tetraorganothiurammonosulfiden und Tetraorganothiurampolysulfiden sein.
Es wurde festgestellt, dass die Schleifleistung eines offenporigen glasartig gebundenen Schleifkörpers (beispielsweise Schleifscheibe) verbessert wird, wenn die Poren mit einem Imprägniermittel als Schleifhilfsstoff imprägniert werden, das mindestens eine wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthält, wobei die genannte Substanz mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweist, mindestens ungefähr 10 Gewichtsprozent Schwefel und einen Schmelz punkt von mindestens ungefähr 30°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 10°C unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nicht substituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl- Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, wobei das genannte Imprägniermittel frei von einem anderen Medium, als der genannten Substanz ist, in dem die genannte Substanz oder das Gemisch der genannten Substanzen gelöst oder dispergiert wäre. Die schwefelhaltige organische Substanz des Imprägniermittels kann mehrere Kohlenstoff-Schwefel-Bindungen enthalten und kann sowohl Kohlenstoff-Schwefel-Einfachbindungen, als auch Kohlenstoff-Schwefel-Doppelbindungen enthalten. Außerdem kann die schwefelhaltige organische Substanz des Imprägniermittels auch Schwefel-Schwefel-Bindungen und/oder Schwefel-Stickstoff-Bindungen und/oder Schwefel-Sauerstoff-Bindungen zusätzlich zur Kohlenstoff-Schwefel-Bindung enthalten. Wenn auch erforderlich ist, dass die schwefelhaltige organische Substanz wasserunlöslich ist, so ist doch keine absolute Wasserunlöslichkeit erforderlich. Der Ausdruck „wasserunlöslich" soll also entsprechend dem oben definierten Begriff „wasserunlöslich" im Wesentlichen wasserunlöslich einschließen.
Die Menge erfindungsgemäßer wasserunlöslicher, schwefelhaltiger organischer Substanz, mit der die offenen Poren der glasartig gebundenen Schleifscheibe imprägniert werden, wird von Faktoren abhängen, wie beispielsweise der Offenporigkeit der Schleifscheibe (d. h. Menge und Größe der offenen Poren), der Viskosität der wasserunlöslichen, schwefelhaltigen organischen Substanz in geschmolzenem Zustand, wenn die Scheibe mit ihr imprägniert wird, dem Druck, bei dem die Imprägnierung erfolgt, und der Zeit, während derer die Schleifscheibe der geschmolzenen wasserunlöslichen, schwefelhaltigen organischen Substanz ausgesetzt wird. Vollständige Imprägnierung der offenen Poren der Schleifscheibe mit der erfindungsgemäßen wasserunlöslichen, schwefelhaltigen organischen Substanz ist die bevorzugte Anwendungsweise der hier beschriebenen und in den beigefügten Ansprüchen beanspruchten Erfindung. Auf jeden Fall ist beabsichtigt, dass der glasartig gebundene Körper mit genügend schwefelhaltiger organischer Substanz imprägniert wird, damit diese als Schleifhilfsstoff unter den Arbeitbedingungen wirksam ist, unter denen die Scheibe verwendet werden soll.
Vorteilhafterweise wurden Verbesserungen der Schleifleistung glasartig gebundener Schleifscheiben entsprechend der vorliegenden Erfindung erzielt, wenn die offenen Poren der Schleifscheibe nur (d. h. ausschließlich) die erfindungsgemäße wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz enthalten. Vorteilhafterweise ist also ein Medium oder Träger, in dem die wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz oder das Gemisch derartiger Substanzen gelöst oder dispergiert wäre, entsprechend dieser Erfindung weder erforderlich noch wird er verwendet, wenn ein derartiges Medium oder Träger eine andere Substanz ist, als die erfindungsgemäße wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz. Es wird berücksichtigt und klar erkannt, dass ein Gemisch von zwei oder mehr erfindungsgemäßen wasserunlöslichen, schwefelhaltigen organischen Substanzen tatsächlich eine oder mehrere derartige wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanzen in einer anderen wasserunlöslichen, schwefelhaltigen organischen Substanz, die der vorliegenden Erfindung entspricht, gelöst oder dispergiert enthalten kann.
Die erfindungsgemäße wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz, in der eine oder mehrere andere erfindungsgemäße wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanzen gelöst oder dispergiert sind, kann als Medium oder Träger für derartige gelöste oder dispergierte Substanzen angesehen werden und ist in Übereinstimmung mit der hierin beschriebenen und in den beigefügten Ansprüchen beanspruchten Erfindung zulässig. Es kann also beispielsweise in Übereinstimmung mit dieser Erfindung ein Gemisch von A und B, die beide erfindungsgemäße wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanzen sind, die chemisch und/oder physikalisch voneinander unterscheidbar sind, als Imprägniermittel der offenen Poren einer glasartig gebundenen Schleifscheibe entsprechend der Erfindung, in dem B in A gelöst oder dispergiert wäre und A dann als Medium oder Träger für B angesehen werden kann, verwendet werden. In einem derartigen Fall berücksichtigt diese Erfindung und würde einschließen einen glasartig gebundenen Schleifkörper (beispielsweise Schleifscheibe), der eine Mehrzahl von Schleifkörnern enthält, eine glasartige Matrix, die die Schleifkörner miteinander verbindet und in der eine Mehrzahl offener Poren verteilt ist, wobei mindestens ein Teil der genannten Poren als ein Gemisch aus A und B enthält, wobei beide wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanzen sind, die mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung aufweisen, mindestens 10 Gewichtsprozent Schwefel und einen Schmelzpunkt von mindestens ungefähr 30°C, wobei der genannte Schmelzpunkt mindestens 10°C unter der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nicht substituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl- Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen organischen Substanzen besteht, oder ein Gemisch der genannten Substanzen, und wobei B in A gelöst oder dispergiert wäre und A als Medium oder Träger für B wirken würde. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass ein Gemisch aus zwei oder mehr erfindungsgemäßen wasserunlöslichen, schwefelhaltigen organischen Substanzen eine oder mehrere derartige wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanzen in einer anderen erfindungsgemäßen wasserunlöslichen, schwefelhaltigen organischen Substanz gelöst oder dispergiert enthält, vielmehr kann das genannte Gemisch jede derartige Substanz als getrennten und physikalisch unterschiedlichen Bestandteil des Gemisches enthalten, in der Art etwa eines Gemisches aus Sand und Kies.
In den offenen Poren des hierin beschriebenen und in den beigefügten Ansprüchen beanspruchten erfindungsgemäßen glasartig gebundenen Schleifkörpers enthaltene wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanzen sind bei oder um Raumtemperatur (beispielsweise 25°C) feste Stoffe, wie durch den erforderlichen Schmelzpunkt von mindestens ungefähr 30°C berücksichtigt. Der glasartig gebundene Schleifkörper (beispielsweise Schleifscheibe) nach dieser Erfindung weist also bei oder um Raumtemperatur eine Mehrzahl offener Poren auf, die ein erfindungsgemäßes Imprägniermittel enthalten, das im festen Zustand ist. Vorzugsweise hat die in Übereinstimmung mit dieser Erfindung verwendbare wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanz einen genügend hohen Schmelzpunkt, um das Imprägniermittel in den offenen Poren der glasartig gebundenen Schleifscheibe im festen Zustand zu halten, mit Ausnahme lediglich der Poren, die sich im Schleifbereich befinden. Die als Imprägniermittel in der Anwendung dieser Erfindung verwendbaren wasserunlöslichen, schwefelhaltigen organischen Substanzen umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf beispielsweise schwefelhaltige organische Substanzen aus Klassen wie den organischen Sulfiden, Polysulfiden, Thiazolen, Mercaptanen, Mercaptosäuren und deren Derivaten, Thio-Verbindungen, Thiolen, Thioestern, Thiosäuren, substituierten Thioharnstoffen und Sulfonen. Beispiele für in der Anwendung dieser Erfindung verwendbare erfindungsgemäße wasserunlösliche, schwefelhaltige organische Substanzen umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf Tetraisobutylthiuramdisulfid, Tetraethylthiuramdisulfid (alternativ bezeichnet als Tetraethylthioperoxydicarbondiamid), Diphenyldisulfid, Tetraisobutylthiurammonosulfid, Dipentamethylenthiuramhexasulfid, Tetramethylthiuramdisulfid, Dipyridylethylsulfid, Tetrabenzylthiuramdisulfid, Dicyclopentamethylenthiuramdisulfid, Bis(chlorobenzyl)disulfid, Dibutyltetrasulfid, Isooctyl-3-mercaptopropionat, Dioctylmercaptosuccinat, p-Chlorobenzylmercaptan, Mercaptobenzothiazol, 2-Mercaptobenzoesäure, Thioacetylaldehyd, Thioacetamid, Diphenylthioharnstoff, 2-Amino-5-sulfanilyl-thiozol, Thiophenylamin, Thioglycoll-β-aminonaphtalidthiophendiiodid, 2-Aminothiozol, N-Oxydiethylen-2-benzothiazolsulfinamid, N,N-Diethylthioharnstoff, 1,3-Dibutylthioharnstoff, Diphenyldisulfid, Dithiobisbenzothiazol, Dibenzylsulfid, Thianaphthen, 2(Morpholinothio)benzthiazol, Dimercaptobenzothiazol, 4,4-Dithiomorpholin, 4,4'-Thiobis(6-tert-butyl-m-cresol), 4,4'Thiobis(2-methyl-6-tertbutylphenol), 2,4-Dimercapto-1,3,4-thiadiazol, Dimethylsulfon, Dipentamethylenthiuramtetrasulfid, Dichlorodiphenylsulfon, Dipentaerythritolhexa(3-mercaptopropionat), 4,4-Diaminodiphenylsulfon, Butylbenzylsulfonamid, Dibenzylsulfon, Dibenzyldisulfid, Thiosalicylsäure, Thionalid(thioglycoll-β-aminophthalid). Andere in der Anwendung dieser Erfindung verwendbare schwefelhaltige organische Substanzen umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf Tetramethylthiurammonosulfid, Dithiodipropionsäure, Bis(4-aminophenyl)sulfon und Monochlorodiphenylsulfon.
Es wird in Betracht gezogen, in der Anwendung dieser Erfindung, wie sie hierin beschrieben und in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird, verschiedene Schleifkörner zu verwenden, einschließlich Gemische von Schleifkörnern unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Struktur und/oder Größe. In der Anwendung dieser Erfindung verwendbare Schleifkörner umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf Kunstkorund, Sol-Gel-Korund (Sol-Gel-Aluminiumoxid), „seeded" (mit Zuchtkeim hergestellter) Sol-Gel-Korund, gesinterter Sol-Gel-Korund, Siliziumkarbid, kubisches Bornitrid, Diamant, hexagonales Bornitrid, Titankarbid, Aluminiumnitrid und mikrokristallines Aluminiumoxid. Das in dieser Erfindung verwendbare gesinterte Sol-Gel-Korund-Schleifmittel kann ein gesintertes, polykristallines, Sol-Gel-Alphakorund-Schleifkorn hoher Dichte (d. h. mit mindestens 95% der theoretischen Dichte) sein.
Schleifkorngrößen aus einem großen Bereich können in der Anwendung dieser Erfindung verwendet werden, einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf, beispielsweise US-Normsiebgrößen von 24 bis 220 mesh.
Die dieser Erfindung entsprechende glasartige Matrix wird aus einem Vorgängergemisch der glasartigen Matrix hergestellt, bei dem es sich um ein Gemisch von Stoffen handelt, das beim Brennen die glasartige Matrixbindung in Verbindung mit dem Schleifkorn des Schleifkörpers ausbildet. Diese glasartige Matrix, ebenfalls als Glasphase, Glasbindung oder Keramikbindung bezeichnet, kann aus einer Kombination oder einem Gemisch von Oxiden und Silikaten gebildet werden, die bei Erhitzen auf eine hohe Temperatur (beispielsweise Brenntemperatur) reagieren und/oder Schmelzen, oder kann aus Frittenteilchen gebildet werden, die zusammengeschmolzen werden. Fritte ist eine wohlbekannte Form eines glasartigen oder keramischen Stoffes, der aus Oxiden und Silikaten erzeugt wird, der bei Erhitzung auf eine hohe Temperatur schmilzt, um eine glasartige Matrix auszubilden. Die Oxide und Silikate im Vorgängergemisch der glasartigen Matrix können in erster Linie Stoffe wie Metalloxide, Metallsilikate und Siliziumdioxid sein. Die glasartige Matrix kann beispielsweise eine Zusammensetzung auf Oxidbasis haben, einschließlich einiger oder aller der folgenden: Siliziumoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Eisenoxid, Kaliumoxid, Natriumoxid, Kalziumoxid, Bariumoxid, Boroxid und Magnesiumoxid. Es können Temperaturen im Bereich von beispielsweise 1000°F bis 2500°F verwendet werden, um die glasartige Matrixbindung mit den Schleifkörnern in der Anwendung dieser Erfindung auszubilden. Diese Erhitzung wird gewöhnlich als Brennvorgang oder Brennen bezeichnet und erfolgt üblicherweise in einem Ofen, in dem Temperaturen und Zeiten zum Brennen des Schleifkörpers entsprechend von Faktoren, wie Größe und Form des Schleifkörpers, Zusammensetzung und Struktur der Schleifkörner und des Vorgängergemisches der glasartigen Matrix geregelt werden. Brennbedingungen wie Temperatur, Dauer und Atmosphäre, die in der Herstellung glasartig gebundener Schleifkörper (beispielsweise Schleifscheiben) gut bekannt sind, können bei Anwendung dieser Erfindung angewandt werden. In der Anwendung dieser Erfindung ist wünschenswert, dass die glasartige Matrix und das Vorgängergemisch der glasartigen Matrix nicht mit den Schleifkörnern in einer Weise reagieren, die eine nachteilige Wirkung auf Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften der Schleifkörner hätte.
Der hierin beschriebene und in den beigefügten Ansprüchen beanspruchte erfindungsgemäße glasartig gebundene Schleifkörper verfügt über offene Poren. Es ist jedoch klar, dass der genannte Körper in gewissem Grade geschlossene Poren enthalten kann. Ein dem Fachmann gut bekannter Zustand. Die Porosität (d. h. Menge und Art der Poren) im glasartig gebundenen Schleifkörper kann im Verfahren der Schleifkörperherstellung entsprechend der beabsichtigten Verwendung des Körpers variiert und reguliert werden. So ist in der Fertigung glasartig gebundener Schleifkörper (beispielsweise Schleifscheiben) bekannt, unterschiedliche Mengen offener Poren und geschlossener Poren, von wenigen oder ganz fehlenden geschlossenen Poren, mit offenen Poren für den Rest der Porosität, bis zu einem hohen Anteil geschlossener Poren und wenigen oder fehlenden offenen Poren vorliegen zu haben. In der Anwendung der Erfindung wird bevorzugt, über große Mengen offener Poren (beispielsweise 65% offene Poren, ausgedrückt als Prozentsatz des Volumens des Körpers) im glasartig gebundenen Schleifkörper zu verfügen.
Größe, Menge und Verteilung von Poren in gebundenen Schleifkörpern können durch absichtlichen Einschluss von Werkstoffen beeinflusst werden, die Hohlräume erzeugen oder enthalten, die als „Porenbildner" bezeichnet werden. Porenbildner können offene Poren erzeugen, d. h.
Hohlräume in der fertigen Bindung, oder geschlossene Poren, d. h. Hohlräume innerhalb der Porenbildner selbst, die in der glasartigen Bindung anwesend sind. Allgemein wird geschlossenzellige Porosität durch anorganische Porenbildner erzeugt, wie vorgeformte, hohle Teilchen, deren Form beim Brennen des glasartig gebundenen Schleifkörpers (beispielsweise Schleifscheibe) erhalten bleibt, um getrennte, nicht miteinander verbundene, geschlossenzellige Poren oder Hohlräume im Schleifkörper auszubilden.
Offenzellige Porosität in glasartig gebundenen Schleifkörpern (beispielsweise Schleifscheiben) wird im Allgemeinen durch organische Porenbildner erzeugt, die beim Brennen zur Verglasung der Bindung verdampft und/oder zersetzt werden. Eine Anzahl von Stoffen, die dem Fachmann wohlbekannt sind, können als organische, offene Zellen erzeugende Porenbildner bei Anwendung dieser Erfindung zur Erzeugung der Porosität im erfindungsgemäßen glasartig gebundenen Schleifkörper verwendet werden. Derartige organische Porenbildner können umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf, beispielsweise derartige Werkstoffe, wie zerkleinerte Nussschalen, synthetische Polymere, Harze, Holzmehl und bei hoher Temperatur (beispielsweise über 50°C) schmelzende und zerfallende organische Gemische und Substanzen. Feste organische Porenbildner sind im Allgemeinen leichter bei der Herstellung glasartig gebundener Schleifkörper (beispielsweise Schleifscheiben) zu verarbeiten und werden daher in der Anwendung dieser Erfindung bevorzugt. Die offenporige Struktur eines glasartig gebundenen Schleifkörpers, die durch organische Porenbildner erzeugt wurde, verfügt im Allgemeinen über eine große Spannweite von Porengrößen und -formen, die in der glasartigen Matrix verteilt sind. Entsprechend dem glasartig gebundenen Schleifkörper dieser Erfindung ist es die offenporige Struktur dieses Körpers, die das Imprägniermittel enthält.
Die offenzellige Porosität des glasartig gebundenen Schleifkörpers (beispielsweise Schleifscheibe) nach der hierin beschriebenen und in den beigefügten Ansprüchen beanspruchten Erfindung, kann über eine größe Spannweite in Hinsicht auf Gesamtmenge und Art (d. h. geschlossen- und offenzellig) der Porosität variieren. Die Menge an Poren oder die Porosität eines glasartig gebundenen Schleifkörpers wird übli cherweise als Volumenprozentsatz des Gesamtvolumens des Körpers ausgedrückt. Der glasartig gebundene Schleifkörper entsprechend dieser Erfindung kann also beispielsweise über eine offenzellige Porosität im Bereich von ungefähr 20 bis ungefähr 65 Volumenprozent verfügen, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 25 bis ungefähr 58 Volumenprozent.
Es ist bekannt, bei der Herstellung glasartig gebundener Schleifkörper verschiedene Zusätze zu verwenden, um den Körper einfacher herstellen zu können. Derartige Zusätze können umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf, Füllstoffe, flüchtige Bindemittel und Verarbeitungshilfen. Diese Zusätze in dem Fachmann gut bekannten Mengen sind bei der Anwendung dieser Erfindung optional verwendbar.
Gut bekannte Apparaturen können für die Herstellung erfindungsgemäßer glasartig gebundener Schleifkörper verwendet werden. Herkömmliche Mischtechniken, -bedingungen und -geräte, die dem Fachmann wohlbekannt sind, können für die Herstellung des hierin beschriebenen und in den beigefügten Ansprüchen beanspruchten glasartig gebundenen Schleifkörpers angewandt werden. Techniken, Bedingungen und Geräte zur Bereitung des Gemisches aus Schleifkorn, Vorgänger der glasartigen Bindung und Zusätzen (beispielsweise flüchtiges Bindemittel, Porenbildner etc.) und zum Pressen des Gemisches zur Herstellung eines kaltgeformten Schleifkörpers können angewandt werden. Trocknen des kaltgeformten Schleifkörpers vor dem Brennen kann verwendet werden, um Wasser oder organische Lösungsmittel zu entfernen, die gewöhnlich mit den flüchtigen Bindemitteln in den Körper eingeführt werden. Nach dem Trocknen kann der kaltgeformte Körper, gewöhnlich grüner Körper oder grüne Scheibe genannt, hohen Temperaturen ausgesetzt werden, beispielsweise 1000°F bis 2500°F, um die glasartige Matrixbindung mit dem Schleifkorn und die Poren des Körpers auszubilden und damit den glasartig gebundenen Schleifkörper (beispielsweise Schleifscheibe). Dieser Brennvorgang erfolgt gewöhnlich in einem Ofen, in dem Zeit, Temperatur, Atmosphäre und Heizverlauf (d. h. Zeit-Temperatur-Verlauf) geregelt oder variierend geregelt werden. Wohlbekannte Brennbedingungen können in der Anwendung dieser Erfindung angewandt werden.
Erfindungsgemäß enthält mindestens ein Teil der offenen Poren des glasartig gebundenen Schleifkörpers (beispielsweise Schleifscheibe) ein Imprägniermittel, wie es hierin beschrieben und in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird. Dieses Imprägniermittel kann durch unterschiedliche Verfahren in offene Poren eingeführt werden. Ein derartiges Verfahren besteht allgemein darin, einen erhitzten glasartig gebundenen Schleifkörper mit geschmolzenem Imprägniermittel in Berührung zu bringen. So wird beispielsweise in einer Variante eines derartigen Verfahrens a) der glasartig gebundene Schleifkörper auf eine Temperatur erhitzt, die gleich oder vorzugsweise höher ist, in einigen Fällen nur geringfügig höher ist, als der Schmelzpunkt jeder der wasserunlöslichen schwefelhaltigen organischen Substanzen, die Bestandteil des Imprägniermittels sind, aber unter der Zersetzungstemperatur der genannten organischen Substanz liegt, b) das Imprägniermittel auf eine Temperatur erhitzt, die gleich oder höher ist, als der Schmelzpunkt jeder der wasserunlöslichen schwefelhaltigen organischen Substanzen, die Bestandteil des Imprägniermittels sind, aber unter der Zersetzungstemperatur der genannten organischen Substanz liegt, vorzugsweise auf eine Temperatur, die das Imprägniermittel relativ flüssig macht, um ein Imprägnierbad zu bereiten, c) der erhitzte glasartig gebundene Schleifkörper mindestens teilweise in das Imprägnierbad getaucht wird, d) der Körper ausreichend lange eingetaucht gehalten wird, um die Imprägnierung der offenen Poren zu maximieren, und vorteilhafterweise wird die Orientierung des Körpers im Imprägnierbad während der Eintauchdauer von Zeit zu Zeit oder durchgehend geändert, um die Imprägnierung offener Poren durch den gesamten Körper zu erleichtern und e) der Körper dann dem Bad entnommen. In einigen Fällen kann wünschenswert sein, dass die Temperatur des geschmolzenen Imprägnierbades höher ist, als die des erhitzten Körpers, um Wärmeverlust durch den Körper während des Imprägniervorganges zu verhüten oder zu verringern. Außerdem können Drücke über oder unter Atmosphärendruck in Verfahren zur Imprägnierung glasartig gebundener Schleifscheiben mit dem erfindungsgemäßen Imprägniermittel angewandt werden. Beispielsweise können Scheibe und Bad in einer Umgebung unter Atmosphärendruck gehalten werden, um Luft aus offenen Poren der Bindung zu entfernen, was den Widerstand gegen das Ein dringen des Imprägniermittels in die Poren verringert. Umgekehrt können Scheibe und Bad in einer Umgebung über Atmosphärendruck gehalten werden, um das Imprägniermittel in die Poren der Bindung zu treiben und Luft auszutreiben. Bei Entfernung des Körpers aus dem Bad aus geschmolzenem Imprägniermittel wird überschüssiges geschmolzenes Imprägniermittel von der Oberfläche des Körpers ablaufen gelassen und der Körper auf weniger als den Schmelzpunkt des Imprägniermittels abgekühlt. Die Temperatur, auf die der glasartig gebundene Schleifkörper und das Imprägniermittel im Einzelfall erhitzt werden, hängt vom Schmelzpunkt und der Zersetzungstemperatur der wasserunlöslichen, schwefelhaltigen organischen Substanz(en) ab, die Bestandteil des Imprägniermittels ist/sind.
In einer anderen Variante des Verfahrens zum Einführen von Imprägniermittel in Poren der Bindung, wird erhitztes Imprägniermittel mit einer Temperatur gleich oder über dem Schmelzpunkt, aber unter der Zersetzungstemperatur jeder wasserunlöslichen, schwefelhaltigen organischen Substanz, die Bestandteil des Imprägniermittels ist, für eine vorbestimmte Zeit auf die Oberfläche des erhitzten, langsam rotierenden glasartig gebundenen Schleifkörpers fließen gelassen oder gegossen, wobei die Temperatur des erhitzten Körpers gleich oder höher ist, als der Schmelzpunkt jeder wasserunlöslichen, schwefelhaltigen organischen Substanz, die Bestandteil des Imprägniermittels ist, aber unter der Zersetzungstemperatur dieser Bestandteile liegt, wobei die Rotation des glasartig gebundenen Schleifkörpers fortgesetzt wird, um überschüssiges geschmolzenes Imprägniermittel von der Oberfläche des Körpers ablaufen zu lassen, und der glasartig gebundene Schleifkörper und das darin enthaltene Imprägniermittel unter Rotation des Körpers oder ohne diese, auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt jeder wasserunlöslichen, schwefelhaltigen organischen Substanz, die Bestandteil des Imprägniermittels ist, abgekühlt.
Andere Verfahren können zur Herstellung des erfindungsgemäßen, glasartig gebundenen Schleifkörpers angewandt werden, der hierin beschrieben und in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird, einschließlich in Berührung bringen eines glasartig gebundenen Schleifkörpers (beispielsweise Schleifscheibe) mit einer Lösung des Impräg niermittel nach dieser beschriebenen und beanspruchten Erfindung in einem Lösungsmittel und anschließende Entfernung des Lösungsmittels aus dem glasartig gebundenen Schleifkörper. Entsprechend dem hierin beschriebenen und in den beigefügten Ansprüchen beanspruchten glasartig gebundenen Schleifkörper verwendet, wird beabsichtigt, dass das beschriebene und beanspruchte Imprägniermittel derart sein soll, wie es in den offenen Poren des genannten Schleifkörpers zu dem Zeitpunkt vorliegt, zu dem der genannte Schleifkörper für seine beabsichtigte Verwendung zur Verfügung steht, und soll sich nicht auf die Mittel beziehen, durch die das genannte Imprägniermittel in die offenen Poren des genannten Schleifkörpers eingebracht wird.
Es ist erforderlich, dass der glasartig gebundene Schleifkörper entsprechend dieser Erfindung über eine Mehrzahl offener Poren verfügt und dass mindestens ein Teil der genannten Poren ein Imprägniermittel enthält, wie es hierin beschrieben und in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird. Die Formulierung „wobei mindestens ein Teil der genannten Poren ein Imprägniermittel enthält" bezieht sich auf die Menge offener Poren, die ein erfindungsgemäßes Imprägniermittel enthalten, sowie auf die Menge an erfindungsgemäßem Imprägniermittel in jeder offenen Pore. Entsprechend dieser Erfindung können also a) die Menge offener Poren, die ein Imprägniermittel enthalten, und b) die Menge an Imprägniermittel in jeder offenen Pore über eine große Spannweite variieren. Die Menge an genanntem Imprägniermittel, die in jeder offenen Pore enthalten ist, kann in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Weise über das Volumen des glasartig gebundenen Schleifkörpers variieren, der hierin beschrieben und in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird. Es wird in Betracht gezogen, aber nicht bevorzugt, dass mindestens einige offene Poren kein Imprägniermittel enthalten.
Der glasartig gebundene Schleifkörper der Erfindung, wie sie hierin beschrieben und in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird, kann verschiedene Formen und Strukturen entsprechend dem beabsichtigten Gebrauch des Schleifkörpers annehmen. Beispiele für solche Formen und Strukturen umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf, Schleifscheiben, Schleifsegmente, die zur Konstruktion eines Schleifwerkzeuges verwendet werden können, segmentierter Schleifkörper, becherför miger Schleifkörper, Randschleifscheiben, konische Schleifscheiben, Schleifstangen und spezifisch geformte, glasartig gebundene Schleifwerkzeuge (d. h. glasartig gebundene Schleifwerkzeuge, die zur Verwendung für spezifische Schleifvorgänge geformt sind).
Diese Erfindung wird jetzt in den folgenden nicht einschränkenden Beispielen weiter beschrieben, in denen, sofern nicht anders angegeben, die Mengen und Prozentsätze sich auf das Gewicht beziehen, die Temperatur in Grad Fahrenheit, Zeit in Minuten, Längen in Inch, Korngrößen oder mesh in US-Normsiebgrößen angegeben werden und worin

1) CUBITRON 321 ein Sol-Gel-Korundschleifkorn ist, dass bei der Minnesota Mining and Manufacturing Company erhältlich ist. CUBITRON ist ein eingetragenes Warenzeichen der Minnesota Mining and Manufacturing Company;
2) 3029 UF-Harz ist ein Gemisch aus 65 Gewichtsprozent Harnstoff-Formaldehyd-Harz und 35 Gewichtsprozent Wasser;
3) CRUNCHLETS CR 20 sind Teilchen, die Zucker und Stärke enthalten, wobei die Teilchen über ein Gewichtsverhältnis von Zucker zu Stärke von 78,5 bis 21,5 haben und eine Größe im Bereich von 16 bis 45 mesh, erhältlich bei Custom Industries Inc. CRUNCHLETS ist ein eingetragenes Warenzeichen der Custom Industries Inc.;
4) NORLIG ist eine wässrige Lösung von 50% Kalziumlignosulfonat, erhältlich bei LignoTech USA. NORLIG ist ein eingetragenes Warenzeichen von LignoTech USA;
5) Dual Screen Aggregate AD 6 ist ein gemahlenes Pflanzenschalenprodukt mit einer Teilchengröße im Bereich von 20 bis 40 mesh, das bei Agrashell Inc. erhältlich ist, und
6) Bindung (Vorgänger der glasartigen Matrix) hat eine Zusammensetzung auf der Basis von Molprozent Oxid von

Verfahren zur Erzeugung der glasartig gebundenen Schleifscheiben der Beispiele
Verfahren 1: Die Bestandteile des Gemisches wurden in folgender Weise in den Prozentsätzen kombiniert, die in der Formulierung angegeben sind. Wenn zwei oder mehr Schleifkörner verschiedener chemischer Zusammensetzung, physikalischer Struktur und Eigenschaften und Größe verwendet wurden, wurden sie vor den folgenden Schritten zusammengemischt.
Schleifkorn, 3029 UF-Harz und Ethylenglykol wurden zusammengemischt, bis gleichmäßige Beschichtung der Schleifkörner erreicht wurde. Dem erhaltenen Gemisch wurde eine Kombination aus Bindungsgemisch und Dextrinpulver unter Mischen zugefügt und das Mischen fortgesetzt, bis ein gleichmäßiges Gemisch erreicht wurde. Hiernach erfolgte der Zusatz von CRUNCHLETS CR 20 – Teilchen unter Schütteln, bis ein gleichförmiges Gemisch erzielt wurde. Das erhaltene Gemisch wurde gesiebt, um unerwünschte Klumpen zu entfernen und eine vorbestimmte Menge des Gemisches wurde in die Vertiefung einer Stahlform der Form und ungefähren Größe der herzustellenden Scheibe gebracht. Nach gleichförmiger Verteilung des Gemisches in der Formvertiefung wurde es kaltgepresst, um das Gemisch auf die Abmessungen der Formvertiefung zu verdichten. Das verdichtete Gemisch (d. h. die grüne Scheibe) wurde dann aus der Form genommen und einem Trocknungsvorgang durch Erhitzung der grünen Scheibe von Raumtemperatur auf 275°F für 13 Stunden und Abkühlung an Umgebungsluft auf Raumtemperatur unterworfen. Die getrocknete grüne Scheibe wurde dann einem Brennvorgang an Luft von Raumtemperatur bis zu 1650°F in elf Stunden unterworfen, für 12 Stunden auf 1650°F gehalten, in 6,5 Stunden von 1650°F auf 2100°F erhitzt und für 3 Stunden auf 2100°F gehalten. Die Scheibe wurde dann an Umgebungsluft in 27,5 Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt. Dann wurde die Scheibe auf die gewünschte Größe abgepasst.
Verfahren 2: Genauso, wie Verfahren 1, abgesehen davon, dass die CRUNCHLETS CR 20 des Verfahrens 1 durch Stärke ersetzt wurden und die grüne Scheibe einem Brennvorgang an Luft von Raumtemperatur bis zu 1650°F in elf Stunden unterworfen, für 12 Stunden auf 1650°F gehalten, in 9,5 Stunden von 1650°F auf 2300°F erhitzt und für 3 Stunden auf 2300°F gehalten wurde. Die Scheibe wurde dann an Umgebungsluft in 27,5 Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt und die abgekühlte Scheibe auf die gewünschte Größe abgepasst.
Verfahren 3: Die Bestandteile des Gemisches wurden in folgender Weise in den Prozentsätzen kombiniert, die in der Formulierung angegeben sind. Die Schleifkörner unterschiedlicher Größe wurden zusammengemischt, um ein gleichmäßiges Gemisch der Schleifkörner zu erreichen. Dann wurde Dual Screen Aggregate AD 6 mit dem Schleifkorngemisch gemischt, um ein gleichförmiges Gemisch auszubilden. NORLIG und Wasser wurden dann dem erhaltenen Gemisch unter Mischen zugesetzt und das Mischen fortgesetzt, bis die Oberflächen der Schleifkörner im Wesentlichen gleichförmig beschichtet waren. Dextrin und die Bindung wurden innig zusammengemischt, das erhaltene Gemisch dann unter Mischen dem beschichteten Schleifkorn zugesetzt, bis ein einförmiges Gemisch erzielt wurde, und eine vorbestimmte Menge des Gemisches wurde in die Vertiefung einer Stahlform der Form und ungefähren Größe der herzustellenden Scheibe gebracht. Nach gleichförmiger Verteilung des Gemisches in der Formvertiefung wurde das Gemisch kaltgepresst, um das Gemisch auf die Abmessungen der Formvertiefung zu verdichten. Das verdichtete Gemisch (d. h. die grüne Scheibe) wurde dann aus der Form genommen und einem Trocknungsschritt durch Erhitzung der grünen Scheibe von Raumtemperatur auf 275°F während 13 Stunden und Abkühlung an Umgebungsluft auf Raumtemperatur unterworfen. Die grüne Scheibe wurde dann einem Brennvorgang an Luft durch Erhitzung von Raumtemperatur auf 1650°F in elf Stunden unterworfen, für 12 Stunden auf 1650°F gehalten, in 5 Stunden von 1650°F auf 2000°F erhitzt und für 3 Stunden auf 2000°F gehalten. Die Scheibe wurde dann an Umgebungsluft in 27,5 Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt und dann auf die gewünschte Größe abgepasst.
In den folgenden Beispielen ist die Scheibengröße als Durchmesser × Breite × Bohrung angegeben. Schleifscheibenbeispiel 1 Formulierung

CUBITRON 321 Schleifkorn Körnungsnummer 60 30,0

Kunstkorund 9A Körnungsnummer 60 70,0

3029 UF-Harz 2,8

Bindung A 12,0

Dextrin 3,0

Ethylenglykol 0,4

CRUNCHLETS CR 20 2,5

Verfahren zur Herstellung der Scheibe: Verfahren 1
Scheibengröße 14 × 0,5 × 5,0 Inch

Kunstkorund 2A Körnungsnummer 60	40,0
Kunstkorund 9A Körnungsnummer 60	60,0
Bindung B	12,0
3029 UF-Harz	2,4
Dextrin	2,0
Ethylenglykol	0,2
Stärke	0,3

Verfahren zur Herstellung der Scheibe: Verfahren 2
Scheibengröße 14 × 0,5 × 5,0 Inch

Kunstkorund 12A Körnungsnummer 80

100,0

Bindung C	12,3
3029 UF-Harz	2,4
Dextrin	2,0
Ethylenglykol	0,2
Stärke	0,4

Verfahren zur Herstellung der Scheibe: Verfahren 2
Scheibengröße 12 × 1,0 × 3,0 Inch

Kunstkorund 12A Körnungsnummer 36	34,0
Kunstkorund 12A Körnungsnummer 46	33,0
Kunstkorund 12A Körnungsnummer 54	33,0
Bindung D	14,58
Wasser	0,98
NORLIG	2,39
Dextrin	2,0
Dual Screen Aggregate AD 6	3,01

Verfahren zur Herstellung der Scheibe: Verfahren 3
Scheibengröße 12 × 1,0 × 5,0 Inch

Kunstkorund 9A Körnungsnummer 36	34,0
Kunstkorund 9A Körnungsnummer 46	33,0
Kunstkorund 9A Körnungsnummer 54	33,0
Bindung D	14,58
Wasser	0,98
NORLIG	2,39
Dextrin	2,0
Dual Screen Aggregate AD 6	3,01

Siliziumkarbid Körnungsnummer 90	100,0
Bindung E	19,58
3029 UF-Harz	5,3
Ethylenglykol	0,70
Dextrin	2,39
Dual Screen Aggregate AD 6	4,19

Verfahren zur Herstellung der Scheibe: Verfahren 2
Scheibengröße 12 × 1,0 × 5,0 Inch

Die folgenden Beispiele imprägnierter Schleifscheiben wurden in folgender Weise hergestellt. Die zu imprägnierende Schleifscheibe ringähnlicher Form wurde durchgehend und gleichmäßig auf eine Temperatur von mindestens etwa 10°C über dem Schmelzpunkt des Imprägnierungsmittels erhitzt und dann sofort in eine erhitzte Pfanne gelegt, wobei eine Flachseite auf dem inneren Boden der Pfanne ruhte. Geschmolzenes Imprägniermittel wurde dann sorgfältig in die zentrale Öffnung der Scheibe gegossen, aber nicht auf die obere Oberfläche der Scheibe. Nach Absorption des Imprägniermittels durch die Scheibe zeigt die freie Oberfläche der Scheibe ein feuchtes Aussehen. Als die Oberfläche der Scheibe ein gleichmäßig feuchtes Aussehen zeigte, wurde die Scheibe der Pfanne entnommen, umgedreht und über einem Auffangbecken aufgehängt, bis das Imprägniermittel anfing, von der dann unteren Oberfläche der Scheibe abzutropfen. Die Scheibe wurde dann umgedreht, so dass die ursprünglich freie Oberfläche wieder die obere Oberfläche war, und die Scheibe wurde auf ein absorbierendes Material, wie Baumwollstoff, gelegt. Danach wurde die Scheibe in Abständen umgedreht, die ungefähr der Zeit entsprachen, die zwischen dem Entnehmen der Scheibe aus der Pfanne und dem Beginn des Abtropfens von Imprägniermittel von der Scheibe vergangen war. Das Umdrehen der Scheibe wurde fortgesetzt, bis sich das Imprägniermittel verfestigte, woraufhin das Umdrehen beendet und die imprägnierte Scheibe abgelegt wurde.
Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel A
Schleifscheibe, Beispiel 1

Imprägnierungsmittel: Tetraethylthiuramdisulfid

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel B
Schleifscheibe, Beispiel 2

Imprägnierungsmittel: Tetraethylthiuramdisulfid

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel C
Schleifscheibe, Beispiel 3

Imprägnierungsmittel: Tetraethylthiuramdisulfid

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel D
Schleifscheibe, Beispiel 4

Imprägnierungsmittel: Tetraethylthiuramdisulfid

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel E
Schleifscheibe, Beispiel 5

Imprägnierungsmittel: Tetraethylthiuramdisulfid

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel F
Schleifscheibe, Beispiel 5

Imprägnierungsmittel: 1,3-Dibutylthioharnstoff

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel G
Schleifscheibe, Beispiel 5

Imprägnierungsmittel: N-Oxydiethylen-2-bezothiazolsulfenamid

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel H
Schleifscheibe, Beispiel 5

Imprägnierungsmittel: N,N-Diethylthioharnstoff

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel I
Schleifscheibe, Beispiel 5

Imprägnierungsmittel: Tetraisobutylthiuramdisulfid

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel J
Schleifscheibe, Beispiel 5

Imprägnierungsmittel: Dibenzylsulfid

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel K
Schleifscheibe, Beispiel 6

Imprägnierungsmittel: Tetraethylthiuramdisulfid

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel L
Schleifscheibe, Beispiel 5

Imprägnierungsmittel: Monochlorodiphenylsulfon

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel M
Schleifscheibe, Beispiel 5

Imprägnierungsmittel: 50 Gewichtsprozent Tetraethylthiuramdisulfid und
50 Gewichtsprozent Tetraisobutylthiuramdisulfid

Imprägnierte Schleifscheibe, Beispiel N
Schleifscheibe, Beispiel 5

Imprägnierungsmittel: Distearyldithiodipropionat

Die folgenden Testverfahren wurden bei der Ausführung der Schleiftests angewandt, die in der unten folgenden Tabelle mitgeteilt werden.
Testverfahren 1: Die Schleifscheibe wurde auf eine übliche „center type"-(Zentrums)schleifmaschine montiert und Tauchschleifen bei der angegebenen spezifischen Metallabtragsrate (Q') an einem röhrenförmigen Werkstück aus Stahl 4145 von 10 × 0,51 × 3,18 cm (4 × 0,20 × 1,25 Inch) mit einer Rockwellhärte (mit Spitze) von 52–54 ausgeführt, die mit 60,96 Quadratmetern pro Minute (200 Quadratfuß pro Minute) bei Verwendung einer Scheibengeschwindigkeit von 1718 U/min rotierte. Mit Wasser auf eine Gebrauchskonzentration von ungefähr 2,5% verdünnte Metallbearbeitungsflüssigkeit CIMSTAR^® 40 wurde während des Tests im Schleifbereich angewandt. CIMSTAR ist ein eingetragenes Warenzeichen der Milacron Inc. Jeder Test wurde bis zur Entfernung von 1,270 cm (0,500 Inch) vom Durchmesser des Werkstückes durchgeführt und Messungen des abgetragenen Metalls und der Scheibenabnutzung ausgeführt, um die G-Werte (Beträge des Schleifverhältnisses) zu berechnen.
Testverfahren 2: Die Schleifscheibe wurde auf einer Oberflächenschleifmaschine montiert und Oberflächenschliff ausgeführt, wobei die bei 6000 Quadratfuß pro Minute rotierende Schleifscheibe mit der angegebenen spezifischen Metallabtragsrate (Q') an eine 100 Quadratinch große flache Oberfläche eines Blocks aus Stahl SAE 8617 gedrückt und darüber geschoben wurde. Vorschub der Schleifscheibe gegen den Block erfolgte durch einen konstant zunehmenden Abstand und die Scheibe wurde bei konstanter Tiefe über die Fläche des Blockes geschoben. Der Berührungsbereich zwischen Scheibe und Stahlblock wurde mit Schleifflüssigkeit CIMTECH^® 95, mit Wasser auf eine Gebrauchskonzentration von ungefähr 2,5% verdünnt, überströmt. CIMTECH ist ein eingetragenes Warenzeichen der Milacron Inc. Die verdünnte Flüssigkeit wurde aus einem Vorratsbehälter durch den Berührungsbereich zwischen Schleifscheibe und Stahlblock und zurück in den Vorratsbehälter zirkulieren gelassen. Wiederholte Schleifdurchgänge über den Stahlblock wurden ausgeführt, um die angegebene spezifische Metallabtragsrate zu erreichen, wobei unterschiedliche Vorschubraten (zunehmender Vorschub der Scheibe auf den Block zu) verwendet wurden, die letzten fünf Durchgänge der Scheibe über den Block erfolgten ohne weiteren Vorschub der Scheibe, um die Kräfte zu entspannen und Verformungen durch elastisches Nachgeben von Trägern der Scheibe und/oder des Blockes zu beseitigen. Die Volumina der Schleifscheibe und des Stahlblockes wurden vor und nach dem Test gemessen, um das Volumen der Schleifscheibenverkleinerung und das Volumen des vom Stahlblock abgetragenen Materials zu bestimmen. Die Messungen erfolgten in denselben Einheiten für die Schleifscheibe und den Stahlblock. Dann wurde der G-Wert durch Division des Volumens des Schleifscheibenverlustes durch das Volumen des vom Block entfernten Stahls berechnet.
Testverfahren 3: Genauso, wie Testverfahren 2, abgesehen von der Anwendung einer Schleifscheibengeschwindigkeit von 4000 Quadratfuß pro Minute.
Tabelle 1 – Ergebnisse der Schleiftests
Scheiben-Nummern in Tabelle 1, die Zahlenwerte haben, beziehen sich auf die nicht imprägnierte glasartig gebundene Schleifscheibe der entsprechenden Beispiel-Nr., während Scheiben-Nummern, die durch Buchstaben angegeben sind, sich auf die imprägnierte glasartig gebundene Schleifscheibe des entsprechenden Beispiels bezieht, das mit dem Buchstaben bezeichnet ist.
Die Verbesserung der Schleifleistung kann durch Vergleich der G-Werte bestimmt werden, die unter denselben Schleiftestbedingungen für die nicht imprägnierte Schleifscheibe und die imprägnierte Schleifscheibe erhalten wurden, und kann als Prozentsatz der Änderung des G-Wertes angegeben werden. Ein positiver Änderungsprozentsatz des G-Wertes würde einer Verbesserung der Schleifleistung entsprechen, während ein negativer Prozentsatz der Änderung des G-Wertes eine Verringerung der Schleifleistung bedeuten würde. Je größer der positive Änderungsprozentsatz des G-Wertes ist, desto größer ist die Verbesserung der Schleifleistung. Der Änderungsprozentsatz des G-Wertes wird nach der folgenden Formel bestimmt: (G2 – G1)/G1·100 = % der Änderung des G-Wertesworin

G1: = G-Wert der nicht imprägnierten Schleifscheibe
G2: = G-Wert der imprägnierten Schleifscheibe

Tabelle 2 – Verbesserung der Schleifleistung

Claims

Glasartig gebundener Schleifgegenstand mit einer Mehrzahl von Schleifkörnern, wobei eine glasartige Matrix die Schleifkörner miteinander verbindet und wobei eine Mehrzahl offener Poren darin verteilt ist, wobei zumindest ein Teil der Poren einen schwefelhaltigen Mahlhilfsstoff als Imprägniermittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägniermittel mindestens eine wasserunlösliche, schwefelhaltige, organische Substanz aufweist, wobei die Substanz mindestens eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung und mindestens etwa 5 Gew.-% Schwefel aufweist und einen Schmelzpunkt von mindestens etwa 30°C hat, wobei der Schmelzpunkt mindestens 10°C unterhalb der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, und wobei sie aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten und nichtsubstituierten aliphatischen, aromatischen, cycloaliphatischen, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl- und substituierten, heterocyclischen, schwefelhaltigen, organischen Substanzen oder einer Mischung dieser Substanzen besteht, wobei das Imprägniermittel frei von einem anderen Medium als der Substanz ist, in dem die Substanz oder Mischung der Substanzen aufgelöst oder dispergiert ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 1, bei dem der Schwefelgehalt mindestens etwa 10 Gew.-% beträgt und bei dem mindestens eine der Substanzen die allgemeine Formel hat, wobei R₁, R₂, R₃ und R₄ gleich oder unterschiedlich sind und ausgewählt werden aus der Gruppe, die aus Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkylaryl- und Arylalkylgruppen besteht, und wobei x 1 bis 6 ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 1, bei dem der Schwefelgehalt mindestens etwa 10 Gew.-% beträgt und bei dem mindestens eine der Substanzen ein Sulfid ist, das ausgewählt wird aus der Gruppe, die aus aliphatischem, aromatischem, cycloaliphatischem, Aryl-substituiertem aliphatischen und Alkyl-substituiertem aromatischen Monosulfid und Polysulfid besteht.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine der Substanzen ausgewählt wird aus der Gruppe, die aus Mercaptosäuren, Derivaten von Mercaptosäuren, Thiosäuren, Derivaten von Thiosäuren, substituiertem Thioharnstoff, Sulfonen und Thiazolen besteht.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 1, bei dem der Schmelzpunkt der Substanz mindestens 20°C unterhalb der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 1, bei dem die Substanz einen Schwefelgehalt im Bereich von etwa 15 bis etwa 60 Gew.-% hat und der Schmelzpunkt mindestens 20°C unterhalb der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 1, bei dem der Schmelzpunkt im Bereich von etwa 30°C bis etwa 500°C liegt.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 1, bei dem die Substanz einen Schwefelgehalt im Bereich von etwa 15 bis etwa 60 Gew.-% hat, einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 40°C bis etwa 250°C, und bei dem der Schmelzpunkt mindestens 20°C unterhalb der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 1, bei dem die Substanz einen Schwefelgehalt im Bereich von etwa 15 bis etwa 60 Gew.-% und einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 40°C bis etwa 250°C hat, wobei der Schmelzpunkt mindestens 20°C unterhalb der Zersetzungstemperatur der Substanz liegt, und zusätzlich mindestens eine Kohlenstoff-Halogen-Bindung aufweist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 1, bei dem die Schleifkörner ausgewählt werden aus der Gruppe, die aus Schleifkörnern aus einem der Materialien Kunstkorund, Sol-Gel-Aluminiumoxid und Siliciumcarbid sowie Mischungen derartiger Schleifkörner besteht.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 2, bei dem R₁, R₂, R₃ und R₄ ein Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 2, bei dem mindestens eine der Substanzen Tetraethylthiuramdisulfid ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 2, bei dem R₁, R₂, R₃ und R₄ Cycloalkylgruppen sind.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 2, bei dem R₁, R₂, R₃ und R₄ Arylgruppen sind.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 2, bei dem R₁, R₂, R₃ und R₄ Arylalkylgruppen sind.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 2, bei dem R₁, R₂, R₃ und R₄ Benzyl sind.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 2, bei dem x 1 bis 4 ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 2, bei dem die Schleifkörner ausgewählt werden aus der Gruppe, die aus Schleifkörnern aus einem der Materialien Kunstkorund, Sol-Gel-Aluminiumoxid und Siliciumcarbid sowie Mischungen derartiger Schleifkörner besteht.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 3, bei dem mindestens eine der Substanzen ein aliphatisches Monosulfid ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 3, bei dem mindestens eine der Substanzen ein aliphatisches Polysulfid ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 3, bei dem mindestens eine der Substanzen ein aromatisches Monosulfid ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 3, bei dem mindestens eine der Substanzen ein aromatisches Polysulfid ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 3, bei dem mindestens eine der Substanzen Arylalkyl-Polysulfid ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 3, bei dem mindestens eine der Substanzen ein Arylalkyl-Monosulfid ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 3, bei dem mindestens eine der Substanzen ausgewählt wird aus der Gruppe, die aus Halogen-substituierten Alkyl-, Aryl-, Arylalkyl- und Alkylaryl-Monosulfiden und Polysulfiden besteht.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 3, bei dem die Schleifkörner ausgewählt werden aus der Gruppe, die aus Schleifkörnern aus einem der Materialien Kunstkorund, Sol-Gel-Aluminiumoxid und Siliciumcarbid sowie Mischungen derartiger Schleifkörner besteht.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 4, bei dem mindestens eine der Substanzen ausgewählt wird aus der Gruppe, die aus aliphatischen Mercaptosäuren und schwefelhaltigen Derivaten derselben besteht.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 4, bei dem mindestens eine der Substanzen ausgewählt wird aus der Gruppe, die aus aromatischen Mercaptosäuren und schwefelhaltigen Derivaten derselben besteht.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 4, bei dem mindestens eine der Substanzen ausgewählt wird aus der Gruppe, die aus aliphatischen Thiosäuren und schwefelhaltigen Derivaten derselben besteht.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 4, bei dem mindestens eine der Substanzen ausgewählt wird aus der Gruppe, die aus aromatischen Thiosäuren und schwefelhaltigen Derivaten derselben besteht.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 4, bei dem mindestens eine der Substanzen ein aliphatischer Thioharnstoff ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 4, bei dem mindestens eine der Substanzen ein aromatischer Thioharnstoff ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 4, bei dem mindestens eine der Substanzen ein Arylalkyl-Thioharnstoff ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 4, bei dem mindestens eine der Substanzen ein Cycloalkyl-Thioharnstoff ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 4, bei dem mindestens eine der Substanzen ein aliphatisches Sulfon ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 4, bei dem mindestens eine der Substanzen ein aromatisches Sulfon ist.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 4, bei dem die Schleifkörner ausgewählt werden aus der Gruppe, die aus Schleifkörnern aus einem der Materialien Kunstkorund, Sol-Gel-Aluminiumoxid und Siliciumcarbid sowie Mischungen derartiger Schleifkörner besteht.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 1, bei dem die offene Porosität im Bereich von etwa 20 bis etwa 65 Volumenprozent liegt.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 2, bei dem die offene Porosität im Bereich von etwa 20 bis etwa 65 Volumenprozent liegt.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 3, bei dem die offene Porosität im Bereich von etwa 20 bis etwa 65 Volumenprozent liegt.
Glasartig gebundener Schleifgegenstand nach Anspruch 4, bei dem die offene Porosität im Bereich von etwa 20 bis etwa 65 Volumenprozent liegt.