-
Werkzeuge,
die für
das Schleifen verwendet werden, umfassen häufig Schleifkörner, die
in einem Polymer oder an ein Polymer gebunden sind. Typischerweise
liegen solche Werkzeuge in der Form von gebundenen Komposits oder
in der Form von flexiblen Substraten, die mit Schleifzusammensetzungen
beschichtet sind, vor. In beiden Fällen wird jedoch die Abnutzung
der Schleifwerkzeuge durch verschiedene Faktoren bestimmt, zum Beispiel
einschließlich
des Materials, das geschliffen wird, der Kraft, die auf die Schleiffläche angewendet
wird, der Abnutzungsrate der Schleifkörner und der chemischen und
physikalischen Eigenschaften des Polymers, das verwendet wird, um
die Schleifkörner
zu binden.
-
Die
Schleifeffizienz in einem gebundenen Komposit wird durch die Geschwindigkeitsrate
beeinflusst, bei der das bindende Polymer verschleißt, sich
zersetzt, flüssig
wird oder andersweitig verloren geht. Falls zum Beispiel die Bindung
zum Polymer zu schnell verloren geht, werden die Schleifkörner abgeworfen
werden, bevor sie ausreichend verschlissen sind, um ihre Leistungsfähigkeit
für ein
effektives Schleifen ausgeschöpft
zu haben.
-
Umgekehrt,
falls die Bindung zum Polymer sich nicht schnell genug abnützt, werden
die Schleifkörner auf
der Oberfläche
des Schleifwerkzeugs über
ihre Lebensdauer hinaus zurückbehalten
werden, wodurch verhindert wird, dass die neuen darunterliegenden
Körner
zum Vorschein kommen. Im Allgemeinen können beide Effekte die Schleifeffizienz
einschränken.
-
Verschiedene
Lösungswege
sind angewendet worden, um die Lebensdauer der Schleifwerkzeuge und
ihre Effizienz zu verbessern. Ein solcher Lösungsweg ist die Anwendung
eines "Mahlhilfsmittels" gewesen. Es existieren
viele Arten von Mahlhilfsmitteln, und von ihnen wird angenommen,
dass sie durch verschiedene Mechanismen wirksam sind. Entsprechend
einem vorgeschlagenen Mechanismus wird die Schleiftemperatur durch
das Vermindern der Reibung mittels der Verwendung eines Mahlhilfsmittels
herabgesetzt, welches während
des Schleifverfahrens schmilzt oder flüssig wird, wodurch die Schleiffläche eingeschmiert
wird. Bei einem zweiten Mechanismus reagiert das Mahlhilfsmittel
mit dem Metallwerkstück
durch das Korrodieren von den frisch geschnittenen Metallspänen, oder
von dem Abrieb, wodurch die Reaktion der Späne mit dem Schleifmittel oder
das Wiederverschmelzen der Späne
mit dem Grundmetall verhindert wird. Bei einem dritten vorgeschlagenen
Mechanismus reagiert das Mahlhilfsmittel mit der geschliffenen Metalloberfläche, um
ein Schmiermittel zu bilden. Ein vierter vorgeschlagener Mechanismus
umfasst die Reaktion des Mahlhilfsmittels mit der Oberfläche des
Werkstücks
um die Bildung von Spannungskorrosionsrissen zu beschleunigen, wobei
die Abnahme des Materials erleichtert wird. Ein Schleifwerkzeug,
das ein organisches Bindemittel mit einem anorganischen Mahlhilfsmittel
umfasst, ist von der US-A-5,702,811 bekannt.
-
Im
Allgemeinen bezieht sich die Erfindung auf Schleifwerkzeuge.
-
Das
erfindungsgemäße Schleifwerkzeug
besteht aus einem Schleifwerkzeug aus gebundenem Schleifmittel,
einschließlich
eines organischen Bindemittels, Schleifkörnern, die in dem organischen
Bindemittel dispergiert sind, und eines hydratisierten Füllstoffs
in dem organischen Bindemittel, wobei der hydratisierte Füllstoff
aus dem Folgenden ausgewählt
wird: Aluminiumtrihydrat, Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, hydratisiertem
Natriumsilikat, Alkalimetallhydraten, Nesquehonit, basischem Magnesiumcarbonat,
Magnesiumcarbonat -Subhydrat und Zinkborat.
-
Die
vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Der Einschluss eines
hydratisierten Füllstoffs
als ein Mahlhilfsmittel reduziert zum Beispiel signifikant die hohen
Temperaturen, die durch die Reibung erzeugt werden. Es wird angenommen,
dass der hydratisierte Füllstoff
den Temperaturanstieg während
des Schleifens durch das endotherme Freisetzen von Wasser einschränkt, wodurch
der Verlust des Bindemittels verlangsamt wird.
-
Die
Füllstoffe,
die in den erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugen
eingearbeitet sind, können
die Wahrscheinlichkeit des thermischen Abbaus in der Art von Flammenhemmstoffen
verringern. All diese Mechanismen können die Lebensdauer und Effizienz
der Schleifwerkzeuge aus gebundenen und beschichteten Schleifmitteln
signifikant vergrößern. Außerdem werden,
im Gegensatz zu vielen Mahlhilfsmitteln, die Mahlhilfsmittel, die
in den erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugen
mit eingeschlossen sind, während
des Schleifens keine potentiell lebensgefährlichen Halogene freisetzen.
-
Die
Merkmale und andere Details des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nun im
Besonderen beschrieben werden. Die besonderen Ausführungsformen
der Erfindung sind so zu verstehen, dass sie nur als Erläuterungen
und nicht als Einschränkungen
der Erfindung gezeigt werden. Die grundsätzlichen Merkmale dieser Erfindung
können
in unterschiedlichen Ausführungsformen
angewendn werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
-
Ein
erfindungsgemäßes Schleifwerkzeug
umfasst ein organisches Bindemittel, Schleifkörner und ein Mahlhilfsmittel,
welches einen hydratisierten Füllstoff,
und wahlweise einen anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoff,
umfasst, wobei das Mahlhilfsmittel vorteilhafterweise den thermischen
und/oder mechanischen Abbau des organischen Bindemittels während des
Schleifens verändert.
Bei einem bevorzugten Beispiel stellt das Schleifwerkzeug eine Schleifscheibe
aus gebundenem Harz dar.
-
Das
organische Bindemittel des Schleifwerkzeugs ist für die Verwendung
als ein Matrixmaterial einer Schleifscheibe geeignet, wobei Schleifkörner durchgehend
darin dispergiert sind. Ein duroplastisches Harz ist ein Beispiel
für ein
geeignetes organisches Bindemittel.
-
Vorzugsweise
ist das duroplastische Harz entweder ein Epoxidharz oder ein Phenolharz.
Spezifische Beispiele von geeigneten duroplastischen Harzen umfassen
Phenolharze (z.B. Novolak und Resol), Epoxidharze, ungesättigte Polyester,
Bismaleinimid, Polyimid, Cyanatester und so weiter.
-
Typischerweise
beträgt
das Volumen des organischen Bindemittels zwischen ungefähr 2% und
ungefähr
64% der Schleifmittelzusammensetzung eines Schleifwerkzeugs aus
gebundenem Schleifmittel, wobei die Schleifmittelzusammensetzung
aus dem Bindemittel, den Schleifkörnern, den Füllstoffen
in dem Bindemittel und der Porosität in dem Bindemittel besteht.
Vorzugsweise liegt das Volumen des organischen Bindemittels in einer
Schleifmittelzusammensetzung eines erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs aus gebundenem Schleifmittel
in einem Bereich zwischen ungefähr
20% und ungefähr
60%, und bevorzugter zwischen ungefähr 30–42%.
-
Bei
einem typischen für
die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeigneten Schleifwerkzeug aus
beschichtetem Schleifmittel wird ein flexibles Substrat, bestehend
aus zum Beispiel Papier, Folie oder aus gebundenem Webstoff oder
aus nähgebundenem
Stoff, mit der Schleifmittelzusammensetzung beschichtet. Das flexible
Substrat wird mit einem harzartigen Bindemittel, ebenfalls als eine
Grundbinderschicht bekannt, beschichtet. Dann werden Schleifkörner auf
die Grundbinderschicht durch elektrostatische Verfahren oder durch
eine einfache Schwerkraftzuführung
aufgetragen, und die Schleifkörner
werden mit einer Phenoldeckbinderschicht an die Grundbinderschicht
befestigt. Wahlweise kann eine Zusatzdeckbinderschicht über die Deckbinderschicht
aufgetragen werden. Typischerweise sind die Mahlhilfsmittel in der
Deckbinder- oder der Zusatzdeckbinderschicht mit eingeschlossen.
Alle Beschichtungen können
in einem Polymerträger
aus zum Beispiel Acrylpolymer aufgetragen werden. Nach jeder Auftragung
wird das Werkzeug gehärtet,
typischerweise bei ungefähr
107°C. Weitere
Beschreibungen von Schleifwerkzeugen aus beschichteten Schleifmitteln,
die für
die Anwendung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, werden in
den U.S. Patenten mit den Nummern 5,185,012, 5,163,976, 5,578,343
und 5,221,295 zur Verfügung
gestellt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bindemittel,
oder die Grundbinderschicht, eines geeigneten Schleifwerkzeugs aus
beschichtetem Schleifmittel EbecrylTM 3605
(ein Reaktionsprodukt aus diepoxiliertem Bisphenol A und Acrylsäure in einem molaren
Verhältnis
von eins- zu-eins,
erhältlich
von UCB Chemicals). Es weist bei einer bevorzugten Ausführungsform
eine als eine Funktion der Substratoberfläche ausgedrückte Masse von 30 g/m2 auf.
-
Im
Allgemeinen sind die Schleifkörner
des Schleifwerkzeugs für
das Schleifen von Metall, oder in einigen Fällen von keramischen Werkstücken, geeignet.
Beispiele für
geeignete Schleifkörner
sind solche, die aus Aluminiumoxid, Diamant, kubischem Bornitrid,
Siliziumcarbid und so weiter gebildet werden. Im Allgemeinen liegt
die Größe der Schleifkörner in
dem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug
in einem Bereich zwischen ungefähr
Korngröße 4 und
ungefähr
Korngröße 240 (6,848-63
Mikrometer), vorzugsweise zwischen Korngröße 4 bis Korngröße 80 (6,848-266
Mikrometer). Körner
aus Aluminiumoxid mit einer Korngröße in einem Bereich zwischen
ungefähr
Korngröße 16 und
ungefähr
Korngröße 20 (1,660-1,340 Mikrometer)
sind besonders geeignet. Das Volumen der Schleifkörner in
der Schleifmittelzusammensetzung eines Schleifwerkzeugs aus gebundenem
Schleifmittel liegt typischerweise in einem Bereich zwischen ungefähr 34% und
ungefähr
56% der Schleifmittelzusammensetzung. Vorzugsweise liegt in einer
Schleifscheibe aus gebundenen Schleifmittel das Volumen der Schleifkörner in
einem Bereich zwischen ungefähr
40% und ungefähr
52%. Bei einer Ausführungsform
eines Schleifwerkzeugs aus beschichtetem Schleifmittel bestehen
die Schleifkörner
aus Siliziumcarbid mit einer Größe von 76 μm (Korngröße 180),
und die als eine Funktion der Substratoberfläche ausgedrückte Masse beträgt 188 g/m2.
-
Typischerweise
ist die Schleifmittelzusammensetzung eines Schleifwerkzeugs aus
gebundenem Schleifmittel porös.
Die Porosität,
oder das Porenvolumen, der Schleifmittelzusammensetzung liegt typischerweise
in einem Bereich von bis zu ungefähr 52% des Volumens der Schleifmittelzusammensetzung.
Vorzugsweise geht das Porenvolumen hoch bis zu ungefähr 26% des
gesamten Volumens der Schleifmittelzusammensetzung.
-
Ein
Mahlhilfsmittel eines erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs umfasst
einen hydratisierten Füllstoff und
einen anorganischen, wahlweise nicht halogenhaltigen, Füllstoff.
Geeignete hydratisierte Füllstoffe
sind solche, die dehydratisieren, um Wasser während des Schleifens eines
Metallwerkstücks
freizusetzen. Beispiele für
geeignete hydratisierte Füllstoffe
umfassen Zinkborat, erhältlich
als FirebrakeTM ZB (2 ZnO 3 B2O3 3,5 H2O: dehydratisiert
bei 293°C)
oder FirebrakeTM 415 (4 ZnO B2O3 H2O: dehydratisiert
bei 415°C)
von U.S. Borax; Aluminiumtrihydrat (Al(OH)3,
erhältlich
als HydralTM 710 oder PGA-SDTM von
Alcoa); Calciumhydroxid (Ca(OH)2); Magnesiumhydroxid
(Mg(OH)2), erhältlich als FR-20 MHRMTM 23-2 (behandelt mit Aminosilan), FR-20
MHRMTM 640 (mit einem Polyolefin-Kopplungsmittel)
oder FR-20 MHRMTM 120 (behandelte Fettoberfläche) von
Ameribrom, Inc.; hydratisiertes Natriumsilikat (Na2SiO3 9H2O); Alkalimetallhydrate;
Nesquehonit (MgCO3 Mg(OH)2 3H2O); Magnesiumcarbonat-Subhydrat (MgO CO2 (0,96) H2O (0,30));
und so weiter.
-
Spezifische
hydratisierte Füllstoffe
stellen besonders bevorzugte Vorteile zur Verfügung. Ein besonders bevorzugter
Füllstoff
ist Zinkborat. Zinkborat sintert bei 500–600°C, und es wird angenommen, dass
es eine boratartige Anglasung über
das organische Bindemittel bildet, wodurch der thermische Abbau
des organischen Bindemittels verhindert wird. Von einem anderen
hydratisierten Füllstoff,
Aluminiumtrihydrat, wird angenommen, dass es nach dem Erwärmen und
der Dehydratisierung Aluminiumoxid (Al2O3) bildet. Aluminiumoxid ist als ein Schleifmaterial
bekannt, welches das Schleifverfahren unterstützen kann. Bevorzugte hydratisierte
Füllstoffe
umfassen Aluminiumtrihydrat und Magnesiumhydroxid.
-
Eine
andere Ausführungsform
des Schleifwerkzeugs gemäß der Erfindung
umfasst wahlweise einen anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoff,
der den Abbau des organischen Bindemittels während des Schleifens vermindert.
Der wie hierin benutzte Ausdruck „vermindert den Abbau" bedeutet, dass der
anorganische nicht halogenhaltige Füllstoff wirksam ist, um das
organische Bindemittel durch einen Mechanismus anders als nur dem
Vergrößern der
Leichtigkeit, mit welcher das Material von dem Werkstück, das
geschliffen wird, entfernt wird, zu erhalten, so wie es angenommen
wird, dass es zum Beispiel bei der Verwendung von Eisendisulfid
(FeS2) als einem Mahlhilfsmittel vorkommt,
wobei das Eisendisulfid die Abnahme des Materials durch das Oxidieren
der Oberfläche
sowohl des Werkstücks
als auch von dessen Spänen
beschleunigt. Beispiele von geeigneten anorganischen nicht halogenhaltigen
Füllstoffen
umfassen Molybdän(VI)oxid
(MoO3, erhältlich von Aldrich), Natriumantimonat
(NaSbO3, erhältlich als ThermoguardTM FR von Elf Atochem), Antimonoxid (Sb2O3, erhältlich als
ThermoguardTM S von Elf Atochem) und so
weiter. Bei einer bevorzugten Ausführungsform stellt der anorganische
nicht halogenhaltige Füllstoff
Antimonoxid dar.
-
Das
Mahlhilfsmittel kann sowohl hydratisierte als auch anorganische
nicht halogenhaltige Füllstoffe umfassen.
Das Mahlhilfsmittel in einem Schleifwerkzeug aus gebundenem Schleifmittel
bildet zwischen ungefähr
10 Vol.-% und ungefähr
50 Vol.-% der vereinigten Zusammensetzung des Bindemittels und der
Füllstoffe, wobei
die„Fülistoffe" aktive Füllstoffe,
porenbildende Mittel, Kalk für
die Wasserabsorption und so weiter, aber keine Schleifkörner, umfassen.
Vorzugsweise bildet das Mahlhilfsmittel eines Schleifwerkzeugs aus
gebundenem Schleifmittel zwischen ungefähr 20 Vol.-% und ungefähr 40 Vol.-%
der vereinigten Zusammensetzung des Bindemittels und der Füllstoffe.
Am bevorzugtesten bildet das Mahlhilfsmittel eines Schleifwerkzeugs
aus gebundenem Schleifmittel ungefähr 25 Vol.-% der vereinigten
Zusammensetzung des Bindemittels und der Füllstoffe, obwohl das Verhältnis in
Abhängigkeit
von der Härte
und der Struktur des Werkzeugs variieren wird. Weiterhin kann das
Schleifwerkzeug wahlweise andere Füllstoffe umfassen, wie zum
Beispiel zusätzliche Mahlhilfsmittel
(z.B. Eisendisulfid für
das Reagieren mit dem Werkstück)
und Verarbeitungshilfsmittel (z.B. Benetzungsmittel).
-
Die
oben aufgelisteten Komponenten können
in jeder Reihenfolge kombiniert werden, um ein erfindungsgemäßes Schleifwerkzeug
zu bilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Schleifwerkzeugs aus
gebundenem Schleifmittel werden die Schleifkörner mit einem flüssigen Harz
(z.B. Resol) befeuchtet. Mahlhilfsmittel (hydratisierte oder anorganische
nicht halogenhaltige Füllstoffe),
andere Füllstoffe,
ein fester Harz-Precursor zu dem organischen Bindemittel (z.B. Novolak)
und ein geeigneter Katalysator (z.B. Hexamethylentriamin) für das Härten der
Harze werden vereinigt, um eine Mischung zu bilden. Die befeuchteten Schleifkörner werden
mit der Mischung gemischt, um eine Precursor-Zusammensetzung zu
bilden. Die Precursor-Zusammensetzung wird dann in eine Form gepresst
und gehärtet.
Die Zusammensetzung wird vorzugsweise bei einer Temperatur in einem
Bereich zwischen ungefähr
130°C und
ungefähr
230°C gehärtet. Die Schleifmittelzusammensetzung
liegt dann in der Form eines Schleifwerkzeugs oder eines Schleifschneidewerkzeugs
vor, wie zum Beispiel einer Schleifscheibe aus gebundenem Schleifmittel.
Alternativ ist die Schleifmittelzusammensetzung eine Komponente
eines Schleifwerkzeugs oder eines Schleifschneidewerkzeugs. Andere
Verfahren können
ebenfalls angewendet werden, um erfindungsgemäße Schleifwerkzeuge oder Schleifschneidewerkzeuge
zu bilden.
-
Bei
einem Schleifwerkzeug aus beschichtetem Schleifmittel umfasst eine
Schleifmittelzusammensetzung eine Grundbinderschicht, Schleifkörner, eine
Deckbinderschicht, und wahlweise eine Zusatzdeckbinderschicht über der
Deckbinderschicht. Typischerweise sind Mahlhilfsmittel in der Zusatzdeckbinderschicht,
falls vorhanden, oder in der Deckbinderschicht mit eingeschlossen.
Die Schleifmittelzusammensetzung wird auf ein flexibles Substrat
aufgetragen, wie zum Beispiel einer Folie, einem Band, einer Scheibe
und so weiter. An der Steile, an der eine Zusatzdeckbinderschicht,
einschließlich
eines Bindemittels und eines Mahlhilfsmittels, vorhanden ist, macht
das Mahlhilfsmittel vorzugsweise mehr als ungefähr 50% des Gesamtgewichts aller
Feststoffe des Bindemittels und des Mahlhilfsmittels aus. Bei einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
macht das Mahlhilfsmittel ungefähr
60 bis 80% des Gesamtgewichts aller Feststoffe des Bindemittels
und des Mahlhilfsmittels aus.
-
Die
erfindungsgemäßen Schleifscheiben
aus gebundenem Schleifmittel können
bei einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Beispiele für solche
Anwendungen umfassen das Schleifen von Schienen, wobei Eisenbahngleise
geschliffen werden, um Rundungen zu entfernen, und das Schleifen
von Gusswaren, wobei Metallartikel, die in gusseiserne Formen gegossen
werden, geschliffen werden, um Gussnahte und andere Gießfehler
zu entfernen. Andere Anwendungen für erfindungsgemäße Schleifscheiben
aus gebundenem Schleifmittel umfassen, aber sind nicht eingeschränkt auf, "Verkürzungs-verfahren" und Stahlbehandlung.
Erfindungsgemäße Schleifwerkzeuge
aus beschichtetem Schleifmittel können zum Beispiel in vielen
industriellen Anwendungen, wie zum Beispiel der Metallendbearbeitung
angewendet werden.
-
Wenn
ein Schleifwerkzeug aus gebundenem Schleifmittel verwendet wird,
um ein Werkstück,
wie zum Beispiel eine Schiene oder einen Gusswarengegenstand, zu
schleifen, schleifen die Schleifkörner an der Oberfläche des
organischen Bindemittels das Werkstück, indem die Oberfläche des
Werkstückes
geschnitten, aufgeschnitten oder abgeschliffen wird. Die durch diese
Schleifmechanismen hergestellte Reibung erzeugt beträchtliche
Wärme,
welche die Geschwindigkeitsrate, mit der sich das organische Bindemittel
zersetzt, schmilzt oder abnutzt, erhöht. Folglich nimmt die Schleiffläche des
organischen Bindemittels ab, und die Schleifkörner, die innerhalb der Matrix
des organischen Bindemittels eingebettet sind, werden zunehmend
freigelegt, bis sie schließlich
von dem Schleifwerkzeug abgelöst
werden. Unverbrauchte Schleifkörner
werden nach und nach mit der Abnahme der Oberfläche des organischen Bindemittels
freigelegt, um scharfe neue Oberflächen für das Schleifen zur Verfügung zu
stellen.
-
Die
Abnahme der Oberfläche
des organischen Bindemittels setzt ebenfalls andere Komponenten
frei, wie zum Beispiel die hydratisierten Füllstoffe, und wahlweise die
anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoffe, die in dem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug
angewendet werden. Die hydratisierten Füllstoffe in dem Schleifwerkzeug
setzen während
des Schleifens Wasser frei. Es wird angenommen, dass die endotherme
Dehydratisierung des hydratisierten Füllstoffs eine kühlende Wirkung
auf die Schleifflächen
aufweist. Es wird ebenfalls angenommen, dass das durch die Dehydratisierung
freigesetzte Wasser, als ein Schmiermittel an der Grenzfläche zwischen
dem Schleifwerkzeug und dem Werkstück wirken kann, und dass es
zusätzliche
Wärme von
den Schleif-flächen
durch Verdampfung absorbieren kann.
-
Es
wird angenommen, dass anorganische nicht halogenhaltige Füllstoffe
in einem Schleifwerkzeug die Geschwindigkeitsrate, bei der das organische
Bindemittel von der Schleiffläche
verloren geht, vermindert. Ein Mechanismus, von dem angenommen wird,
dass durch ihn anorganische nicht halogenhaltige Füllstoffe den Abbau
vermindern, wird durch das Hemmen des chemischen Pfades, mit dem
typischerweise ein organisches Bindemittel abbaut, erreicht. Im
Allgemeinen umfasst dieser chemischer Pfad die Oxidation einer Polymerkette des
organischen Bindemittels während
des Schleifens, welches die Freisetzung von freien Radikalen von
der Polymerkette auslöst.
Diese freien Radikalen setzen sich dann mit dem organischen Bindemittel
an anderen Stellen entlang der Kette um, wodurch das Polymer veranlasst
wird, weiter abzubauen und zusätzliche
freie Radikale freizusetzen. Es wird angenommen, dass die anorganischen
nicht halogenhaltigen Füllstoffe
den Abbau des organischen Bindemittels durch das Hemmen des durch
freie Radikale verursachten Aufbrechens der Polymerkette vermindern.
Es wird angenommen, dass der anorganische nicht halogenhaltige Füllstoff,
oder Abbauprodukte des anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoffs,
den Abbau des organischen Bindemittels durch das Vereinigen vermindert,
wie zum Beispiel durch das Umsetzen mit von dem organischen Bindemittel freigesetzten
freien Radikalen. Die Radikale sind, wenn einmal vereinigt, mit
dem anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoff oder seinem Abbauprodukt,
nicht mehr erhältlich,
um zu dem Abbau des organischen Bindemittels beizutragen.
-
Die
Erfindung wird nun weiter und vollständiger durch die folgenden
Beispiele beschrieben werden.
-
BEISPIEL 1
-
Eine
Anzahl von Schleifwerkzeugen aus gebundenem Schleifmittel in der
Form von Handschleifscheiben für
die Verwendung in einer Handschleifmaschine wurden hergestellt,
um einen von mehreren verschiedenen hydratisierten Füllstoffen
oder anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoffen zu enthalten. Überdies wurde
eine „Standard" -Schleifscheibe
(unten als „1" bezeichnet) hergestellt,
um als eine Referenzkontrolle beim Bewerten der Schleifleistung
von erfindungsgemäßen Schleifscheiben
zu dienen. In jeder der erfindungsgemäßen Schleifscheiben (unten
als 2–7
bezeichnet) wurden die Füllstoffe
durch das organische Bindemittel hinweg dispergiert, wobei sie ungefähr 25 Vol.-%
der vereinigten Bindemittel/Füllstoff-Zusammensetzung
bilden. Die Schleifscheiben, die mit diesen Zusammensetzungen hergestellt
wurden, wurden verwendet, um einen Rohrleitungsring aus 1026 unlegiertem
Stahl, aufweisend einen äußeren Durchmesser
von 30,5 cm (12,5 Zoll), einen inneren Durchmesser von 25,4 cm (10
Zoll) und eine Länge
von 15,2 cm (6 Zoll), zu schleifen. Das Schleifen wurde unter Verwendung
von 6,8 kg (15 Pfund × Fuss
(lbf.)), 9,1 kg (20 Pfund × Fuss
(lbf.)) und 11,3 kg (25 Pfund × Fuss
(lbf.)) Ladung ausgeführt.
-
Jede
der Schleifscheiben wies die folgende Zusammensetzung auf, mit all
den nach dem Volumen berechneten Prozentsätzen, und mit „variablen
aktiven Füllstoffen", die für jede Schleifscheibe
variiert werden:
-
Die "variablen aktiven
Füllstoffe" in allen Schleifscheiben,
die unten durch die Ziffer aufgeführt sind, waren von der folgenden
jeweiligen Zusammensetzung:
| 1 (Vergleichsbeispiel): | Kaliumsulfat
(K2SO4, von Astro
Chemicals, Inc., Springfield MA) (Dichte = 2,66 g/cm3) |
| 2: | Aluminiutrihydrat
(Al(OH)3, HydralTM 710
von Alcoa, Pittsburgh, PA) (Dichte = 2,4 g/cm3) |
| 3: | Calciumhydroxid
(Ca(OH)2, von Aldrich, Milwaukee, WI) (Dichte
= 2,24 g/cm3) |
| 4 (Vergleichsbeispiel): | Molybdän(VI)oxid
(MoO3, von Aldrich, Milwaukee, WI) (Dichte
= 4,69 g/cm3) |
| 5: | Magnesiumhydroxid
(Mg(OH)2, FR-20 MHRM 640 von Ameribrom,
Inc., New York, NY) (Dichte = 2,36 g/cm3) |
| 6: | Zinkborat
(4 ZnO B2O3 H2O, FirebrakeTM 415
von U.S. Borax, Valencia, CA) (Dichte = 3,70 g/cm3) |
| 7 (Vergleichsbeispiel): | Antimonoxid
(Sb2O3, ThermoguardTM S von Elf Atochem, Philadelphia, PA) (Dichte
= 5,67 g/cm3) w/Dechlorane PlusTM (das
Diels-Alder-Diadditionsprodukt aus Nexachlorcyclopentadien und 1,5-Cyclooctadien, erhältlich von
Occidental Chemical Corp., Niagara Falls, NY) (Dichte = 1,9 g/cm3) (Volumen von 1 : 3) |
-
Alle
Schleifscheiben wurden für
18 Minuten untersucht. Die Ergebnisse der Schleifscheibenleistung werden
in den folgenden drei Tabellen gezeigt. Wie in den Tabellen angezeigt,
stellt MRR die Geschwindigkeitsrate dar, bei der das Metall von
dem Werkstück
entfernt wird. WWR stellt die Schleifscheibenabnutzungsrate dar.
Das g-Verhältnis
ist das Verhältnis
von dem Volumen des von dem Werkstück entfernten Metalls zu dem
Volumen der Schleifscheibe, die verschlissen wird. Folglich bedeutet
ein hohes g-Verhältnis
einen hohen Grad an Schleifscheibenbeständigkeit relativ zu der Menge
an Schleifen, die ausgeführt
und im Allgemeinen gewünscht
wird.
Tabelle
1 (6,8 kg)
Tabelle
2 (9,1 kg)
Tabelle
3 (11,3 kg)
-
Wie
gesehen werden kann, erbrachte jeder der hydratisierten und anorganischen
nicht halogenhaltigen Füllstoffe
bei jedem der drei Beladungsgrade ein höheres g- Verhältnis
als die Standard-Kontrollscheibe (1). Die Schleifscheibe 6, die
Zinkborat als einen aktiven Füllstoff
aufwies, erbrachte in jedem Versuch, wie durch das g-Verhältnis gemessen,
die größte Schleifeffizienz.
-
BEISPIEL 2
-
In
diesem Beispiel wurde der Versuch im Zusammenhang mit dem Schleifen
von Schienen durchgeführt,
welches ein aggressiveres Verfahren darstellt, als die Handschleifmaschine
mit feststehendem Schleifkopf, welche in Beispiel 1 verwendet wurde.
Bei dem Schleifen von Schienen stellt die Lebensdauer der Schleifscheibe
einen Schlüsselfaktor
bei dem Bewerten der Schleifscheibenleistung dar. Wiederum wurden
erfindungsgemäße Schleifscheiben,
einschließlich
der hydratisierten Füllstoffe,
für den
Versuch ausgewählt.
-
Jede
der Schleifscheiben in diesem Versuch wies die folgende Grundzusammensetzung
auf, mit all den nach dem Volumen berechneten Prozentsätzen, und
mit „variablen
aktiven Füllstoffen", die für jede Schleifscheibe
variiert werden:
-
Die "variablen aktiven
Füllstoffe" in allen Schleifscheiben,
die unten durch die Ziffer aufgeführt sind, waren von der folgenden
jeweiligen Zusammensetzung:
| 014-1
(Vergleichsbeispiel): | Kaliumsulfat
(K2SO4, von Astro
Chemicals, Inc., Springfield MA) (Dichte = 2,66 g/cm3) |
| 014-2: | Aluminiutrihydrat
(Al(OH)3, HydralTM 710
von Alcoa, Pittsburgh, PA) (Dichte = 2,4 g/cm3) |
| 014-3: | Magnesiumhydroxid
(Mg(OH)2, FR-20 MHRM 640 von Ameribrom,
Inc., New York, NY) (Dichte = 2,36 g/cm3) |
| 014-4: | Calciumhydroxid
(Ca(OH)2, von Aldrich, Milwaukee, WI)(Dichte
= 2,24 g/cm3) |
| 014-5: | Zinkborat
(4 ZnO B2O3 H2O, FirebrakeTM 415
von U.S. Borax, Valencia, CA) (Dichte = 3,70 g/cm3) |
-
Während des
Versuchs wurde wiederum die Schleifscheibe mit Kaliumsulfat als
variablen aktiven Füllstoff
(Schleifscheibe 014-1) als eine Kontrolle verwendet. Wie die Schleifdaten,
dargestellt in den Tabellen 4–6 zeigen,
steigerten die ausgewählten
Mahlhilfsmittel die Lebensdauer der Schleifscheiben um soviel wie
näherungsweise
200% der Lebensdauer der Kontrollschleifscheibe. Die Daten mit Al(OH)3 zeigten keine Steigerung der Lebensdauer,
wahrscheinlich aufgrund seiner relativ niedrigen Dehydratisierungstemperatur
(näherungsweise
200°C).
-
Die
Ergebnisse von Beispiel 2 werden in den folgenden Tabellen 4–6 zur Verfügung gestellt.
Tabelle 4 listet die Ergebnisse der Versuche auf, die bei einer
Leistung von 23,1 kW und einer Schleifdauer von 5 Minuten durchgeführt wurden.
-
Tabelle
5 listet die Errgebnisse der Versuche auf, die bei einer Leistung
von 17,2 kW und einer Schleifdauer von 6 Minuten durchgeführt wurden.
Tabelle 6 listet die Ergebnisse der Versuche auf, die bei einer
Leistung von 13,4 kW und einer Schleifdauer von 15 Minuten durchgeführt wurden.
Jeder der unten aufgelisteten Werte stellt einen Durchschnitt der
Ergebnisse von zwei Versuchen dar, durchgeführt auf verschiedenen Schleifscheiben
mit der jeweiligen Spezifikation.
Tabelle
4
Tabelle
5
Tabelle
6
-
ÄQUIVALENTE
-
Obwohl
diese Erfindung besonders unter Bezugnahme auf deren bevorzugte
Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben worden ist, soll es durch einen Fachmann
verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Form und in
den Einzelheiten darin gemacht werden können, ohne von dem Umfang der
Erfindung, wie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert, abzuweichen.
Tabelle 1 (6,8 kg)
Tabelle 2 (9,1 kg)
Tabelle 3 (11,3 kg)
Tabelle 5
Tabelle 6