EP0008697A1 - Verwendung von Alkalichloroferrat (II,III) als Füllstoff in Schleifscheiben und den Füllstoff enthaltende Schleifscheibe - Google Patents

Verwendung von Alkalichloroferrat (II,III) als Füllstoff in Schleifscheiben und den Füllstoff enthaltende Schleifscheibe Download PDF

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EP0008697A1 EP79102877A EP79102877A EP0008697A1 EP 0008697 A1 EP0008697 A1 EP 0008697A1 EP 79102877 A EP79102877 A EP 79102877A EP 79102877 A EP79102877 A EP 79102877A EP 0008697 A1 EP0008697 A1 EP 0008697A1
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    • B24D3/344—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties incorporated in the bonding agent the bonding agent being organic

Definitions

  • the invention relates to a non-toxic active filler for grinding wheels, the use of this F üll- substance and the grinding wheel that contains this filler.
  • Grinding wheels e.g. for abrasive cutting, consist of an abrasive, a binder and active fillers.
  • the mode of operation of these filler pins is not sufficiently clear, they may have the task of cooling the contact zone during the grinding process and forming a protective and sliding film between the abrasive grain and the workpiece. This prevents excessive wear of the grinding wheels and achieves good cutting quality.
  • the cut surface shows tarnish colors, while when using an effective filler it has a bare appearance.
  • oxidizing substances such as potassium permanganate or sodium bichromate, or low-melting metals such as zinc, cadmium, tin, lead, antimony and bismuth can also be used (cf. US Pat. Nos. 1,984,423 and 2,258,774).
  • lead chloride (PbCl 2 ) and antimony sulfide (Sb 2 S 3 ) have become established in technology, in particular for use in cutting discs, optionally in a mixture with other auxiliaries.
  • the invention was therefore based on the object of replacing lead chloride or antimony sulfide as an active filler in grinding wheels with a similarly effective, non-toxic and inexpensive substance.
  • alkali chloroferrates (II, III) of the general formula I where A is an alkali metal ion or an ammonium ion, x is a number from 1 to 10, y is a number from zero to 1, z is a number from zero to 1 and y and z are not simultaneously zero.
  • alkali metal chloroferrates (II) of the general formula I ## STR1 ## in which A is an alkali metal ion, x is a number from 1 to 6, y is 1 and z is zero, in amounts of 3 to 15, preferably 4 to 10,% by weight % (based on the weight of the entire grinding wheel).
  • alkali chloroferrates (II, III) to be used according to the invention as an active filler for grinding wheels are non-toxic and, in terms of cutting performance, are just as effective as the toxic substances to be replaced. They are also inexpensive to produce, for example by a process in which one or more alkali metal chlorides or Ammonium chloride, anhydrous iron (III) chloride and iron powder are melted together.
  • an alkali chloroferrate (II, III) which is obtained by fusing the above-mentioned starting materials in combination with a basic inorganic compound, eg. B. zinc oxide, potassium carbonate or sodium sulfide has been produced.
  • the amount of the basic compound is preferably 2 to 5 percent by weight (based on the total amount of all starting materials). This combination shows a lower acidity than the pure alkali chloroferrate (II, III).
  • the pH of a 5% by weight aqueous slurry of K 2 FeCl 4 .2KCl increases from 3.8 to 5.2 if an additional 5% ZnO has been melted down; with the additional use of 3% K 2 CO 3 , the pH value is 4.8.
  • lithium, sodium and potassium ions come into consideration as alkali metal ions.
  • the incorporation of ammonium ions instead of or in addition to alkali metal ions can also be considered.
  • the active filler In industrial applications, the active filler must have the smallest possible hygroscopicity.
  • the hygroscopicity of the filler according to the invention depends on the type and amount of the alkali content and on the iron (III) content. It decreases in the series lithium, sodium, potassium. Too little alkali and too much iron (III) increase hygroscopicity. Very high alkali content also increases hygroscopicity.
  • the fillers according to the invention can be used alone or mixed with other fillers for grinding wheels.
  • disks of the same composition were used for abrasive cutting.
  • rod-shaped workpieces with a cross section of 100 x 100 mm made of a standard steel alloy "CK 45 normalized", which is standardized for testing purposes were used.
  • a number of cuts were made perpendicular to the longitudinal axis with the respective cutting disc, and the diameter loss of the cutting disc per cut was determined.
  • the specific cutting performance which results from the decrease in the workpiece per time in cm 2 / s
  • the power factor which is the quotient of the decrease in the workpiece and the decrease in the cross section of the cutting wheel, each measured in cm 2 , were determined.
  • the power consumption of the grinding machine during the grinding process was recorded and the profile of the cutting disc and the appearance of the cut surface of the workpiece were assessed after the grinding process. The corresponding values are summarized in Table I.
  • V 1 and V 2 in Table I are comparative examples without the use of an active filler or with lead chloride as filler according to the prior art.

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Abstract

Schleifscheiben bestehen üblicherweise aus einem Schleifmittel, einem Bindemittel und aktiven Füllstoffen. Als aktive Füllstoffe in Schleifscheiben werden insbesondere Bleichlorid und Antimonsulfid eingesetzt, die jedoch toxisch sind. Statt dieser toxischen Stoffe sind nichttoxische Alkalichloroferrate (II,III) mit Vorteil als aktive Füllstoffe für Schleifscheiben anwendbar; sie werden hergestellt durch Zusammenschmelzen von Alkalichlorid, wasserfreiem Eisen (III) chlorid und Eisenpulver.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen nichttoxischen aktiven Füllstoff für Schleifscheiben, die Verwendung dieses Füll- stoffes und die Schleifscheibe, die diesen Füllstoff enthält.
  • Schleifscheiben, z.B. zum Trennschleifen, bestehen aus einem Schleifmittel, einem Bindemittel und aktiven Füllstoffen. Die Wirkungsweise dieser Füllstiffe ist nicht mit hinreichender Sicherheit geklärt, möglicherweise haben sie die Aufgabe, während des Schleifvorganges die Kontaktzone zu kühlen und zwischen Schleifmittelkorn und Werkstück einen Schutz- und Gleitfilm zu bilden. Dadurch wird eine übermäßige Abnutzung der Schleifscheiben verhindert und eine gute Schnittqualität erreicht. Bei Abwesenheit derartiger aktiver Füllstoffe zeigt die Schnittfläche Anlauffarben, während sie bei Verwendung eines wirksamen Füllstoffs ein blankes Aussehen aufweist.
  • Es wurde bereits eine große Anzahl von Substanzen zum Einsatz als aktive Füllstoffe vorgeschlagen. Man kann z.B. alle nicht wasserhaltigen, aber wasserlöslichen, nicht oxidierenden anorganischen Alkali- und Erdalkalisalze mit Schmelzpunkten von 700 - 1200°C als aktive Füllstoffe verwenden (vgl. US-Patentschrift 2 216 135).
  • Es können aber auch oxidierende Stoffe wie Kaliumpermanganat oder Natriumbichromat, oder niedrig schmelzende Metalle wie Zink, Cadmium, Zinn, Blei, Antimon und Wismut eingesetzt werden (vgl. US-Patentschriften 1 984 423 und 2 258 774). In der Technik haben sich jedoch insbesondere für Verwendung in Trennscheiben nur Bleichlorid (PbCl2) und Antimonsulfid (Sb2S3) durchgesetzt, gegebenenfalls im Gemenge mit weiteren Hilfsstoffen.
  • Beim Schleifvorgang verdampfen diese Stoffe. Da Blei und Antimon eine hohe Toxizität aufweisen, ergeben sich bei Verwendung von mit diesen Stoffen ausgerüsteten Schleifscheiben Umweltprobleme. Man hat versucht dem Rechnung zu tragen, indem die Schleifmaschine mit Absaugvorrichtungen ausgerüstet wurden. Diese Vorrichtungen sind jedoch sehr aufwendig, erschweren die Schleifarbeiten und vermögen häufig auch nicht die Einhaltung der am Arbeitsplatz maximal zulässigen Konzentrationswerte zu gewährleisten. Deswegen erschien es zweckmäßiger, die umweltbelastenden Substanzen zu vermeiden.
  • Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Bleichlorid oder Antimonsulfid als aktiver Füllstoff in Schleifscheiben durch einen ähnlich wirksamen, ungiftigen und preiswerten Stoff zu ersetzen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Einsatz von Alkalichloroferraten(II,III) der allgemeinen Formel I
    Figure imgb0001
    wobei A ein Alkalimetallion oder ein Ammoniumion ist, x eine Zahl von 1 bis 10, y eine Zahl von Null bis 1, z eine Zahl von Null bis 1 ist und y und z nicht gleichzeitig Null sind. Insbesondere eignen sich als aktiver Füllstoff Alkalichloroferrate(II) der allgemeinen Formel I wobei A ein Alkalimetallion, x eine Zahl von 1 bis 6, y gleich 1 und z gleich Null ist, in Mengen von 3 bis 15, vorzugsweise 4 bis 10 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der gesamten Schleifscheibe).
  • Die erfindungsgemäß als aktiver Füllstoff für Schleifscheiben zu verwendenden Alkalichloroferrate(II,III) sind nichttoxisch und hinsichtlich der Schnittleistung ähnlich wirksam wie die zu ersetzenden toxischen Stoffe. Sie sind darüberhinaus auch preiswert herzustellen, z.B. nach einem Verfahren, bei dem ein oder mehrere Alkalichloride oder Ammonchlorid, wasserfreies Eisen(III)chlorid und Eisenpulver miteinander verschmolzen werden.
  • Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Alkali- chloroferrats(II,III), das durch Verschmelzen der vorgenannten Ausgangsstoffe in Kombination mit einer basischen anorganischen Verbindung, z. B. Zinkoxid, Kaliumcarbonat oder Natriumsulfid, hergestellt worden ist. Dabei beträgt die Menge der basischen Verbindung vorzugsweise 2 bis 5 Gewichtsprozent (bezogen auf die Gesamtmenge aller Ausgangsstoffe). Diese Kombination zeigt eine geringere Acidität als das reine Alkalichloroferrat(II,III). Beispielsweise erhöht sich der pH-Wert einer 5-gewichtsprozentigen wäßrigen Aufschlämmung von K2FeCl4· 2KCl von 3,8 auf 5,2, wenn zusätzlich 5 % ZnO eingeschmolzen wurden; bei zusätzlicher Verwendung von 3 % K2CO3 ergibt sich entsprechend ein pH-Wert von 4,8.
  • Als Alkalimetallionen kommen im Prinzip Lithium-, Natrium-und Kaliumionen in Betracht. Auch der Einbau von Ammoniumionen anstelle von Alkalimetallionen oder zusätzlich zu diesen kann in Betracht gezogen werden. Bei der technischen Anwendung muß der aktive Füllstoff eine möglichst kleine Hygroskopizität besitzen. Die Hygroskopizität des erfindungsgemäßen Füllstoffes hängt von Art und Menge des Alkaligehaltes und vom Eisen(III)-Gehalt ab. Sie vermindert sich in der Reihe Lithium, Natrium, Kalium. Zu geringer Alkaligehalt und zu großer Eisen(III)-Gehalt erhöhen die Hygroskopizität. Sehr großer Alkaligehalt erhöht die Hygroskopizität ebenfalls. Am vorteilhaftesten sind Eisen(III)-arme Natrium- oder Kaliumchloroferrate, etwa der Zusammensetzung AxFeClx+2 (x = 1 bis 6), also z. B. die bekannten Verbindungen KFeCl3, K2FeCl4, Na2FeCl4, NaK3FeCl6 oder Mischungen derselben untereinander oder im Gemisch mit Kaliumchlorid oder Natriumchlorid.
  • Die erfindungsgemäßen Füllstoffe können allein oder mit anderen Füllstoffen gemischt für Schleifscheiben verwendet werden.
  • Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Füllstoffe für Schleifscheiben hat es sich überraschenderweise herausgestellt, daß man gegenüber der Verwendung von Bleichlorid und Antimonsulfid mit erheblich kleineren Mengen auskommen kann, ohne daß die Schnittqualität leidet. So genügt ein Zusatz von 10 % Alkalichloroferrat(II) anstelle von 20 % Bleichlorid. Dies wirkt sich in vorteilhafter Weise so aus, daß die Springgeschwindigkeit, d. h. die Umfangsgeschwindigkeit, bei der die Schleifscheibe zerspringt, der mit dem erfindungsgemäßen Füllstoff hergestellten Schleifscheibe um etwa 10 % gegenüber der mit Bleichlorid hergestellten gesteigert werden kann.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele erläutert.
    • Beispiele
  • Es wurden gleichartige Versuchs-Trennschleifscheiben aus Phenolharz, Korundpulver und aktivem Füllstoff von ca.600 mm Durchmesser und ca. 8 mm Dicke hergestellt. Die Scheiben wurden auf einer Schleifmaschine mit steigender Umfangsgeschwindigkeit in Rotation versetzt bis eine Zerstörung eintrat. Der entsprechende Wert ist unter Sprenggeschwindigkeit in Tabelle I aufgeführt.
  • Sodann wurden Scheiben gleicher Zusammensetzung zum Trennschleifen eingesetzt. Dazu wurden stabförmige Werkstücke von 100 x 100 mm Querschnitt aus einer für Prüfzwecke standardisierten handelsüblichen Stahllegierung "CK 45 normalisiert" eingesetzt. Es wurden mit der jeweiligen Trennscheibe eine Anzahl von Schnitten senkrecht zur Längsachse durchgeführt, und der Durchmesserverlust der Trennscheibe pro Schnitt wurde bestimmt. Außerdem wurde die spezifische Trennleistung ermittelt, die sich aus Abnahme des Werkstücks pro Zeit in cm2/s ergibt, und der Leistungsfaktor, der den Quotienten aus Abnahme des Werkstücks und Abnahme des Querschnitts der Trennscheibe, jeweils gemessen in cm2, darstellt. Darüberhinaus wurden die Leistungsaufnahme der Schleifmaschine während des Schleifvorgangs registriert und das Profil der Trennscheibe und das Aussehen der Schnittfläche des Werkstücks nach dem Schleifvorgang begutachtet. Die entsprechenden Werte sind in Tabelle I zusammengestellt.
  • Die in Tabelle I mit V 1 und V 2 bezeichneten Beispiele sind Vergleichsbeispiele ohne Verwendung eines aktiven Füllstoffs oder mit Bleichlorid als Füllstoff gemäß Stand der Technik.
    Figure imgb0002

Claims (3)

1. Nichttoxischer aktiver Füllstoff für Schleifscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß er besteht aus Alkali- chloroferraten(II,III) der allgemeinen Formel I
Figure imgb0003
wobei A ein Alkalimetallion oder ein Ammoniumion ist, x eine Zahl von 1 bis 10, y eine Zahl von Null bis 1 und z eine Zahl von Null bis 1 ist und y und z nicht gleichzeitig Null sind.
2. Verwendung von Alkalichloroferrat(II) der allgemeinen Formel I, wobei A ein Alkalimetallion, x eine Zahl von 1 bis 6, y gleich 1 und z gleich Null ist, als nichttoxischer aktiver Füllstoff in Schleifscheiben in Mengen von 3 bis 15 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der gesamten Schleifscheibe).
3. Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß sie als nichttoxischen aktiven Füllstoff Alkalichloroferrate-(11,111) der in Anspruch 1 angegebenen Formel enthält.
EP79102877A 1978-08-14 1979-08-09 Verwendung von Alkalichloroferrat (II,III) als Füllstoff in Schleifscheiben und den Füllstoff enthaltende Schleifscheibe Expired EP0008697B1 (de)

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