EP0008697B1

EP0008697B1 - Verwendung von Alkalichloroferrat (II,III) als Füllstoff in Schleifscheiben und den Füllstoff enthaltende Schleifscheibe

Info

Publication number: EP0008697B1
Application number: EP79102877A
Authority: EP
Inventors: Rudolf Dr. Hirschberg; Bernd Dr. Schönfeld
Original assignee: Riedel de Haen AG
Current assignee: Honeywell Riedel de Haen AG
Priority date: 1978-08-14
Filing date: 1979-08-09
Publication date: 1983-04-27
Also published as: ATE3140T1; DK337579A; FI63879B; JPS5531589A; DE2835543A1; US4263016A; FI63879C; DE2965285D1; FI792499A; EP0008697A1; JPS6254628B2; NO792636L; CA1133262A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Alkalichloroferrat (11, III) als nichttoxischer aktiver Füllstoff in Schleifscheiben und die Schleifscheibe, die diesen Füllstoff enthält.
Schleifscheiben, z.B. zum Trennschleifen, bestehen aus einem Schleifmittel, einem Bindemittel und aktiven Füllstoffen. Die Wirkungsweise dieser Füllstoffe 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. Mann 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 2216135). 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 1984423 und 2258774). In derTechnik haben sich jedoch insbesondere für Verwendung in Trennscheiben nur Bleichlorid (PbCl₂) und Antimonsulfid (Sb₂S₃) durchgesetzt, gegebenenfalls im Gemenge mit weiteren Hilfsstoffen. Ferner ist die Herstellung von Alkalimetall-Tetrachloroferraten der Formel XFeC1₄ bekannt, wobei X ein Alkalimetallkation darstellt (vgl. deutsche Offenlegungsschrift 2110611); diese Ferrate sollen nützlich sein in einem Verfahren zur Herstellung von Chlor.
Beim Schleifvorgang verdampfen die Füllstoffe. 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 zweckmässig, 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 betrifft die Verwendung von Alkalichloroferrat (II, III) der Formel (I)
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, als nichttoxischer aktiver Füllstoff in Schleifscheiben. Insbesondere eignen sich als aktiver Füllstoff Alkalichloroferrate (11) der 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 Alkalichloroferrats (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% Zn0 eingeschmolzen wurden; bei zusätzlicher Verwendung von 3% K₂C0₃ 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(lll)-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 A_xFeCl_x+2 (x=1 bis 6), also z. B. die bekannten Verbindungen KFeCl₃, K₂FeCl₄, Na₂FeCl₄, NaK- ₃FeC1₆ oder Mischungen derselben untereinander oder im Gemisch mit Kaliumchlorid oder Natriumchlorid.
Die gemäss der Erfindung verwendeten Füllstoffe können allein oder mit anderen Füllstoffen gemischt für Schleifscheiben verwendet werden. Bei Verwendung dieser 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 (11) anstelle von 20% Bleichlorid. Dies wirkt sich in vorteilhafter Weise so aus, dass die Sprenggeschwindigkeit, 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. 600mm Durchmesser und ca. 8mm 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 100x 100mm 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 Tabell I mit V1 und V2 bezeichneten Beispiele sind Vergleichsbeispiele ohne Verwendung eines aktiven Füllstoffs oder mit Bleichlorid als Füllstoff gemäss Stand der Technik.

Claims

1. Verwendung von Alkalichloroferrat (11, III) der Formel (I)

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, als nichttoxischer aktiver Füllstoff in Schleifscheiben.

2. Verwendung von Alkalichloroferrat (11) der Formel (1), 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 einer Menge von 3 bis 15 Gewichtsprozent (bezogen auf das Gewicht der gesamten Schleifscheibe).

3. Verwendung von Alkalichloroferrat (II, 111) der Formel (I), das durch Verschmelzen eines Alkalichlorids oder Ammoniumchlorid, wasserfreiem Eisen(III)chlorid und Eisenpulver in Kombination mit einer basischen anorganischen Verbindung hergestellt worden ist.

4. Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass sie als nicht-toxischen aktiven Füllstoff Alkalichloroferrate (II, III) der Formel (I) enthält.