EP2391482B1 - Schleifscheibe mit pflanzlichen samenkapseln als füllstoff und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Schleifscheibe mit pflanzlichen samenkapseln als füllstoff und verfahren zu ihrer herstellung Download PDF

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EP2391482B1
EP2391482B1 EP10701675.0A EP10701675A EP2391482B1 EP 2391482 B1 EP2391482 B1 EP 2391482B1 EP 10701675 A EP10701675 A EP 10701675A EP 2391482 B1 EP2391482 B1 EP 2391482B1
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EP
European Patent Office
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abrasive disk
abrasive
plant seeds
binder
previous
Prior art date
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EP10701675.0A
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EP2391482A1 (de
Inventor
Josef Keuler
Christian Stang
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Rhodius Schleifwerkzeuge GmbH and Co KG
Original Assignee
Rhodius Schleifwerkzeuge GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/34—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
    • B24D3/342—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24D3/20—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • B24D3/32—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds for porous or cellular structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/34—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
    • B24D3/348—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 utilised as impregnating agent for porous abrasive bodies

Definitions

  • the present invention relates to a resin-bonded grinding wheel using seed pods as a pore-forming agent, and to a method for producing such grinding wheels.
  • a grinding wheel consists essentially of abrasive grain, binder material and pore space.
  • the pore space is composed of the natural interstices that arise between the abrasive grains and the pores introduced into the grinding wheel by pore formers.
  • the pores are also influenced in size and number by the pressing pressure. This results in a low pore space at high pressure, while a low pressure results in a correspondingly larger pore space.
  • a low compression pressure also requires a softer disc.
  • other fillers in grinding wheels can also be used. These may be abrasive (e.g., cooling), thus assisting the grinding process or serving to stabilize (burst resistance, flexibility) the grinding wheel.
  • the fineness of the forming during the grinding process chip or the roughness of the material surface depends essentially on the size of the abrasive grain.
  • Abrasive grains usually consist of hard, brittle materials and are routinely used in a wide range of sizes.
  • the binder material may be a synthetic resin as in the present application. It serves to hold the individual abrasive grains together. The pore space makes it possible, among other things, to remove the material chip safely, but it can also be used to hold coolant.
  • the properties of the grinding wheel can be adjusted, so that one can achieve the desired grinding results for each material to be processed.
  • a ceramic bonded grinding wheel which can be produced in a single firing process and thereby manages without the use of a binder.
  • Walnut shells, plastic beads or foamed organic material are used as pore formers.
  • the starting material used is a sol gel based on boehmite seed crystals, which is mixed with walnut shells of an average size of 275 ⁇ m. Subsequently, this mixture is poured into the desired shape, dried and finally fired at a maximum temperature of 1300 ° C.
  • the boehmite crystallizes to ⁇ -alumina.
  • the walnut shells burn without residue at these high temperatures and therefore leave pores in the grinding wheel.
  • the final product has a porosity of about 40% and is sufficiently stable to be used as a grinding wheel.
  • a grinding wheel consisting of a combination of pore formers, namely hollow alumina spheres and organic pore former, and a sol gel of alumina abrasive grains.
  • the organic pore former may be made from nutshells, carbon, flower seeds, starch, sugar or wood particles.
  • the organic pore-forming agent completely decomposes on firing of the grinding wheel, leaving open pores in the grinding wheel.
  • the resulting achieved porosity of the grinding wheel is about 1 to 12% of its volume.
  • the temperature-resistant, hollow, thin-walled aluminum oxide beads give the grinding wheel, as closed pores, additional porosity of up to 70% and at the same time ensure sufficient stability.
  • the problem here is, however, that these closed pores can absorb coolant, but are usually not able to remove sanding chip.
  • the DE 602 06 661 T2 describes an impregnated vitreous bonded grinding wheel which is impregnated with a sulfur-containing organic substance as a grinding aid.
  • This impregnating agent is a hydrocarbon compound having at least one carbon-sulfur bond.
  • Organic substances, such as nutshells, resins or wood flour, may be used as pore formers, but they should burn without residue at the specified firing temperature of 538 to 1371 ° C. (1000 to 2500 ° F.) during the firing process.
  • Pore formers are a variety of substances, such as wood, hemp, flax, paper and grains called various types. However, these pore formers burn in the process described during the firing process.
  • the stoneware produced by this process is suitable, inter alia, for use as artificial millstones in grain mills.
  • the DE 10 2004 035 088 A1 describes an organically bonded cutting disc with a functional additive.
  • the abrasive article comprises a binder (phenolic resins, epoxy resins, imides), abrasive grain and at least one functional filler.
  • the functional filler here is a metal alloy, which can be selected depending on the material to be processed. In the production, a firing temperature in the range of 150 ° C to 250 ° C is applied, and the curing takes a total of 12 to 76 hours.
  • the DE 697 05 538 T2 describes abrasive articles and methods for their manufacture.
  • the binders used include phenolic resins and epoxy resins.
  • the abrasive grain used has diameters of about 1 ⁇ m to about 10 mm. The curing of these grinding wheels takes place over a period of 8 to 15 hours at temperatures of 66 to 120 ° C.
  • the DE 102 97 124 T5 describes a method of making a vitrified superabrasive tool that selects a fritted glass bonding composition
  • Superabrasive ingredient, a filler component with hollow bodies and the glass bonding composition are combined, and the combined components are fired at about 600 to 850 ° C.
  • Object of the present invention is to provide resin-bonded grinding wheels, which have long service life, do not clog and have a cool cut.
  • this object is achieved in that the plant seeds are included in the finished grinding wheel.
  • the grinding wheel consists of a mixture of abrasive grain, binder and pore-forming agent, wherein the pore-forming agents are plant seeds, and the plant seeds are not burned during production, but are included in the finished grinding wheel.
  • the plant seeds are used in the production of the grinding wheel as organic pore formers.
  • the plant seeds are not - as in the production of ceramic bonded grinding wheels usual - burned during manufacture, but remain intact and form an important part of the finished grinding wheel.
  • the plant seeds have several functions. They have as part of the grinding wheel a certain support effect, which prevents the early breaking out of the abrasive grain. In addition to this support function, however, the plant seeds can also fulfill the task of conventional pores and provide, for example, for the removal of the grinding chips. Since the plant seeds are relatively soft, they can be deformed by the usually harder grinding chips, and then transport them away in the newly formed pore space. It is also possible that the hot grinding chips, which have temperatures of between 1500 ° C and 2000 ° C, the plant seeds Burn grinding process. The resulting pore space is then comparable to that of a conventional pore and can accordingly serve for the removal of the sanding chip. In addition, when grinding non-ferrous metals by the addition of pore formers in the form of plant seeds, the clogging of the disc can be prevented.
  • An advantage of the present invention is that there are natural plant seeds in various shapes and sizes, so that the porosity of the grinding tool can be adapted almost arbitrarily. This is particularly important because the size of the resulting chip may vary depending on the size of the abrasive grain and the nature of the workpiece.
  • the resin-bonded abrasive wheel of the present invention consists of 60 to 90% by weight of abrasive grain and 10 to 40% by weight of binder.
  • the plant seeds can make up to 80% by weight of the binder.
  • various other known fillers can be used.
  • abrasive materials commonly used as abrasive grains are suitable as abrasive grains. These include corundum, silicon carbides, chromium oxides, cubic boron nitride, diamonds, silicon oxides, zirconium oxides, garnet and emery, and mixtures thereof.
  • the abrasive grains may have different sizes in the range of 0.5 ⁇ m to 5000 ⁇ m.
  • the size and the material of the abrasive grains can be selected depending on the workpiece to be machined.
  • the abrasive grain has a particle size of 105 microns to 2830 microns, more preferably from 250 microns to 2830 microns.
  • oily seeds such as rapeseed are used.
  • the oil contained in the plant seeds causes a lubricating effect, ie the oil reduces the friction of the abrasive grain during chip formation and thus reduces the heat development during grinding.
  • the oil increases the service life of the grinding wheel and on the other hand the workpiece before protected against undesired hardening.
  • the binder is a mixture of a synthetically produced polymeric compound and fillers.
  • the polymeric compound may be synthetic resin, which may be used both in liquid form and in powder form. Suitable resins are, for example, polyimides, phenolic resins, epoxy resins, unsaturated polyesters, and the like.
  • the invention also relates to a method for producing the grinding wheels according to the invention.
  • a free-flowing mixture of abrasive grain, binder and plant seeds is produced. This mixture is poured evenly into a preformed mold and then pressed to a predetermined volume. The pellet then undergoes a curing program in an oven, exposing it to temperatures of up to 250 ° C. The pressing and curing of the grinding wheel can also be done in one step.
  • the grinding wheel mixture is filled into a mold under extremely even distribution.
  • the compact is used in a conventional press, for example a hydraulic press, under pressing pressures of 15 to 45 N / mm 2 , preferably 20 to 35 N / mm 2 , more preferably pressed from 30 N / mm 2 to form a green compact.
  • the pressing time can be in the range of 1 to 100 seconds, preferably 5-50 seconds.
  • additional reinforcements eg glass fabric
  • the pressing operation is carried out at room temperature.
  • the green compact is then cured at elevated temperature.
  • the curing process takes place in chamber or tunnel ovens.
  • the temperature can be controlled automatically by the program controller.
  • the selection of a suitable curing program depends on one A series of factors such as the dimensions and structure of the disk, the filler content, the resin bond rate and the resin properties.
  • the temperature at which curing occurs, we selected so that the plant seeds present in the green plant do not burn.
  • the pellets are first pre-dried at temperatures between 50 ° C and 100 ° C and then at temperatures of up to 250 ° C, preferably up to 200 ° C, more preferably up to 180 ° C and in particular up to 150 ° C cured, whereby they get their final shape and texture.
  • the curing process lasts between 5 and 40 hours, preferably between 10 and 30 hours and more preferably 15 hours.
  • abrasive grain with a grain size of 36 ( ⁇ 500 ⁇ m) is first premixed in a mixer.
  • Resol liquid phenolic resin
  • the abrasive grain is evenly moistened and coated with a thin film of resin.
  • a mixture of powdered phenolic resin, poppy seeds and cryolite is added.
  • the recipe is composed as follows:
  • the mixing process is continued until the desired homogeneous consistency is achieved.
  • the grinding wheel mixture should not be too dry but dust-free and free-flowing. After its completion will be the mixture sieved and deposited for several hours.
  • the press mixture is accurately weighed and conveyed by means of sliders in the mold.
  • the mixture is filled into the mold with extremely even distribution.
  • the compact is pressed in a conventional press, under a pressure of 30 N / mm 2 within a few seconds cold to a green compact. In order to increase the structural integrity of the grinding wheel while three tissues are mitverpresst.
  • the green compact produced is clamped between metal discs and fired over a multi-stage curing profile up to a temperature of 180 ° C for a total of 15 hours. After firing, the finished grinding wheel is removed between the metal plates.
  • the finished disc measures 125 x 7 x 22.23 mm and has a pleasantly cool finish.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine kunstharzgebundene Schleifscheibe, bei der pflanzliche Samenkapseln als Porenbildner verwendet werden, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Schleifscheiben.
  • Eine Schleifscheibe besteht im Wesentlichen aus Schleifkorn, Bindermaterial und Porenraum. Der Porenraum setzt sich aus den natürlichen Zwischenräumen, die sich zwischen den Schleifkörnern ergeben, sowie den durch Porenbildner in die Schleifscheibe eingebrachten Poren zusammen. Zusätzlich zur Rezeptur werden die Poren in Größe und Anzahl auch durch den Pressdruck beeinflusst. So entsteht bei hohem Druck ein geringer Porenraum, während ein niedriger Druck einen entsprechend größeren Porenraum zur Folge hat. Ein niedriger Pressdruck bedingt allerdings auch eine weichere Scheibe. Neben Porenbildnern können auch noch weitere Füllstoffe in Schleifscheiben verwendet werden. Diese können schleifaktiv sein (z.B. Kühlung) und damit den Schleifprozess unterstützen oder der Stabilisierung (Berstfestigkeit, Flexibilität) der Schleifscheibe dienen.
  • Die Feinheit des sich beim Schleifprozess bildenden Spans bzw. die Rauhigkeit der Werkstoffoberfläche hängt im Wesentlichen von der Größe des Schleifkorns ab. Schleifkörner bestehen meist aus harten, spröden Materialien und werden routinemäßig in einem weiten Größenbereich eingesetzt. Das Bindermaterial kann wie in der vorliegenden Anmeldung ein Kunstharz sein. Es dient dazu die einzelnen Schleifkörner zusammenzuhalten. Der Porenraum ermöglicht es unter anderem, den Werkstoffspan sicher abzutransportieren, kann aber auch dazu genutzt werden, Kühlmittel aufzunehmen. Durch Variation des Volumenverhältnisses der einzelnen Komponenten zueinander lassen sich die Eigenschaften der Schleifscheibe einstellen, so dass man für jedes zu bearbeitende Material die gewünschten Schleifergebnisse erzielen kann.
    • Stand der Technik
  • Organische Porenbildner werden bisher nur in keramisch gebundenen Schleifscheiben eingesetzt.
  • In der US 5,221,294 A ist eine keramisch gebundene Schleifscheibe beschrieben, welche in einem einzigen Brennvorgang hergestellt werden kann und dabei ohne die Verwendung eines Bindemittels auskommt. Als Porenbildner werden unter anderem Walnussschalen, Kunststoffkügelchen oder geschäumtes organisches Material verwendet. Als Ausgangsprodukt dient ein Sol-Gel auf Basis von Böhmit-Kristallkeimen, welches mit Walnussschalen einer durchschnittlichen Größe von 275 µm vermischt wird. Anschließend wird diese Mischung in die gewünschte Form gegossen, getrocknet und schließlich bei einer maximalen Temperatur von 1300 °C gebrannt. Dabei kristallisiert das Böhmit zu α-Aluminiumoxid. Die Walnussschalen verbrennen bei diesen hohen Temperaturen rückstandslos und hinterlassen daher Poren in der Schleifscheibe. Das Endprodukt besitzt eine Porosität von etwa 40 % und ist ausreichend stabil, um als Schleifscheibe eingesetzt zu werden.
  • In der US 5,203,886 A wird eine Schleifscheibe beschrieben, die aus einer Kombination von Porenbildnern, nämlich hohlen Aluminiumoxidkügelchen und organischem Porenbildner, sowie einem Sol-Gel aus Aluminiumoxid-Schleifkörnern besteht. Der organische Porenbildner kann aus Nussschalen, Kohlenstoff, Blumensamen, Stärke, Zucker oder Holzteilchen hergestellt sein. Der organische Porenbildner zersetzt sich beim Brennen der Schleifscheibe komplett und hinterlässt dabei offene Poren in der Schleifscheibe. Die dadurch erreichte Porosität der Schleifscheibe beträgt etwa 1 bis 12 % ihres Volumens. Die temperaturbeständigen, hohlen, dünnwandigen Aluminiumoxidkügelchen verleihen der Schleifscheibe als geschlossene Poren zusätzliche Porosität von bis zu 70 % und sorgen dabei gleichzeitig für ausreichend Stabilität. Problematisch ist hierbei allerdings, dass diese geschlossenen Poren zwar Kühlmittel aufnehmen können, aber für gewöhnlich nicht in der Lage sind Schleifspan abzutransportieren.
  • Die DE 602 06 661 T2 beschreibt eine imprägnierte glasartig gebundene Schleifscheibe, die mit einer schwefelhaltigen organischen Substanz als Schleifhilfsstoff imprägniert ist. Dieses Imprägniermittel ist eine Kohlenwasserstoffverbindung mit mindestens einer Kohlenstoff-Schwefel-Bindung. Als Porenbildner können unter anderem auch organische Stoffe, wie Nussschalen, Harze oder Holzmehl, verwendet werden, die jedoch bei der angegebenen Brenntemperatur von 538 bis 1371°C (1000 bis 2500°F) während dem Brennvorgang rückstandslos verbrennen dürften.
  • In der DE 12 943 A geht es um ein Verfahren, um poröses Porzellan, Steingut oder Ton herzustellen. Als Porenbildner werden eine Vielzahl von Stoffen, so wie Holz, Hanf, Flachs, Papier und Körner verschiedener Art genannt. Diese Porenbildner verbrennen allerdings bei dem beschriebenen Verfahren während des Brennprozesses. Das nach diesem Verfahren hergestellte Steingut eignet sich unter anderem zur Verwendung als künstliche Mühlsteine in Getreidemühlen.
  • Die DE 10 2004 035 088 A1 beschreibt eine organisch gebundene Trennscheibe mit einem funktionellen Additiv. Der Schleifkörper umfasst ein Bindemittel (Phenolharze, Epoxidharze, Imide), Schleifkorn und mindestens einen funktionellen Füllstoff. Der funktionelle Füllstoff ist hierbei eine Metalllegierung, die in Abhängigkeit von dem zu bearbeitenden Werkstoff gewählt werden kann. Bei der Herstellung wird eine Brenntemperatur im Bereich von 150°C bis 250°C angewandt, und der Aushärtevorgang dauert insgesamt 12 bis 76 Stunden.
  • Die DE 697 05 538 T2 beschreibt abrasive Gegenstände und Verfahren zu deren Herstellung. Als Bindemittel kommen unter anderem Phenolharze und Epoxidharze zum Einsatz. Das verwendete Schleifkorn hat Durchmesser von etwa 1 µm bis etwa 10 mm. Das Aushärten dieser Schleifscheiben erfolgt über einen Zeitraum von 8 bis 15 Stunden bei Temperaturen von 66 bis 120°C.
  • Die DE 102 97 124 T5 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines verglasten Werkzeugs mit Superschleifmittel, bei dem eine gefrittete Glasbindungszusammensetzung ausgewählt wird, ein Superschleifmittelbestandteil, ein Füllmittelbestandteil mit Hohlkörpern und die Glasbindungszusammensetzung kombiniert werden, und die kombinierten Bestandteile bei etwa 600 bis 850°C gebrannt werden.
    • Darstellung der Erfindung Technische Aufgabe
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, kunstharzgebundene Schleifscheiben bereitzustellen, die hohe Standzeiten aufweisen, sich nicht zusetzen und einen kühlen Schliff haben.
    • Technische Lösung
  • Bei einer Schleifscheibe der eingangs genannten Art, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Pflanzensamen in der fertig gestellten Schleifscheibe enthalten sind.
  • Die Schleifscheibe besteht aus einer Mischung von Schleifkorn, Bindemittel und Porenbildner, wobei die Porenbildner Pflanzensamen sind, und die Pflanzensamen bei der Herstellung nicht verbrannt werden, sondern in der fertig gestellten Schleifscheibe enthalten sind.
  • Die Pflanzensamen werden bei der Herstellung der Schleifscheibe als organische Porenbildner verwendet. Die Pflanzensamen werden dabei nicht - wie bei der Herstellung von keramisch gebundenen Schleifscheiben üblich - bei der Herstellung verbrannt, sondern bleiben intakt und bilden einen wichtigen Bestandteil der fertig gestellten Schleifscheibe.
  • Den Pflanzensamen kommen dabei mehrere Funktionen zu. Sie besitzen als Bestandteil der Schleifscheibe eine gewisse Stützwirkung, die das frühzeitige Ausbrechen des Schleifkorns verhindert. Neben dieser Stützfunktion können die Pflanzensamen allerdings auch die Aufgabe von herkömmlichen Poren erfüllen und zum Beispiel für den Abtransport der Schleifspäne sorgen. Da die Pflanzensamen relativ weich sind, können sie von den zumeist härteren Schleifspänen verformt werden, und diese dann in dem neu entstandenen Porenraum abtransportieren. Es ist auch möglich, dass die heißen Schleifspäne, welche Temperaturen von zwischen 1500 °C und 2000 °C besitzen, die Pflanzensamen beim Schleifvorgang verbrennen. Der dabei entstehende Porenraum ist dann vergleichbar mit dem einer herkömmlichen Pore und kann dementsprechend zum Abtransport des Schleifspans dienen. Zusätzlich kann beim Schleifen von NE-Metallen durch den Zusatz von Porenbildnern in Form von pflanzlichen Samen das Zusetzen der Scheibe verhindert werden.
    • Vorteilhafte Wirkungen
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass es natürliche Pflanzensamen in den verschiedensten Formen und Größen gibt, so dass die Porosität des Schleifwerkzeugs nahezu beliebig angepasst werden kann. Dies ist besonders wichtig, weil die Größe des entstehenden Spans je nach Größe des Schleifkorns und je nach Beschaffenheit des Werkstückes unterschiedlich sein kann.
  • Die harzgebundene Schleifscheibe der vorliegenden Erfindung besteht zu 60 bis 90 Gew.-% aus Schleifkorn und zu 10 bis 40 Gew.-% aus Binder. Die Pflanzensamen können bis zu 80 Gew.-% des Binders ausmachen. Daneben können auch verschiedene andere bekannte Füllstoffe zum Einsatz kommen.
  • Als Schleifkorn eignen sich im Wesentlichen alle üblicherweise als Schleifkorn verwendeten Materialien. Diese umfassen Korunde, Siliziumkarbide, Chromoxide, kubisches Bornitrid, Diamanten, Siliziumoxide, Zirkonoxide, Granat und Schmirgel, sowie Mischungen daraus. Die Schleifkörner können unterschiedliche Größen im Bereich von 0,5 µm bis 5000 µm haben. Die Größe sowie das Material der Schleifkörner kann in Abhängigkeit des zu bearbeitenden Werkstücks gewählt werden. Vorzugsweise hat das Schleifkorn eine Korngröße von 105 µm bis 2830 µm, noch bevorzugter von 250 µm bis 2830 µm.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kommen ölhaltige Samen, wie z.B. Rapssamen, zum Einsatz. Durch das in den Pflanzensamen enthaltene Öl kommt es zu einem Schmiereffekt, d.h. das Öl reduziert die Reibung des Schleifkorns bei der Spanbildung und verringert damit die Wärmeentwicklung beim Schleifen. Dadurch wird zum einen die Standzeit der Schleifscheibe erhöht und zum anderen das Werkstück vor unerwünschter Aufhärtung geschützt.
  • Neben ölhaltigen Pflanzensamen können auch Mohn-, Klee-, Lupinen-, Senf-, Seradella- oder Wickensamen oder ähnliche Pflanzensamen verwendet werden.
  • Das Bindemittel ist eine Mischung aus einer synthetisch hergestellten, polymeren Verbindung und Füllstoffen. Die polymere Verbindung kann Kunstharz sein, das sowohl in flüssiger Form als auch pulverförmig verwendet werden kann. Geeignete Harze sind zum Beispiel Polyimide, Phenolharze, Epoxidharze, ungesättigte Polyester, und dergleichen.
    • Herstellungsverfahren
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schleifscheiben. Dabei wird zunächst eine rieselfähige Mischung aus Schleifkorn, Binder und Pflanzensamen hergestellt. Diese Mischung wird gleichmäßig in eine vorgefertigte Pressform eingefüllt und anschließend auf ein vorher festgelegtes Volumen gepresst. Anschließend durchläuft der Pressling in einem Ofen ein Aushärteprogramm, wobei er Temperaturen von bis zu 250°C ausgesetzt wird. Das Pressen und Aushärten der Schleifscheibe kann dabei auch in einem Schritt erfolgen.
  • Die Schleifscheibenmischung wird unter äußerst gleichmäßiger Verteilung in eine Pressform eingefüllt. Anschließend wird der Pressling in einer gebräuchlichen Presse, z.B. einer hydraulischen Presse, unter Pressdrücken von 15 bis 45 N/mm2, vorzugsweise 20 bis 35 N/mm2 eingesetzt, noch vorzugsweise von 30 N/mm2 zu einem Grünling verpresst. Die Pressdauer kann im Bereich von 1 bis 100 Sekunden vorzugsweise 5-50 Sekunden liegen. Zur Steigerung der strukturellen Integrität der Schleifscheibe können zusätzliche Armierungen (z.B. Glasgewebe) mitverpresst werden. Vorzugsweise wird der Pressvorgang bei Raumtemperatur durchgeführt.
  • Der Grünling wird dann bei erhöhter Temperatur ausgehärtet. Der Aushärteprozess erfolgt in Kammer- oder Tunnelöfen. Die Temperatur kann dabei durch Programmregler automatisch gesteuert werden. Die Auswahl eines geeigneten Härtungsprogramms ist abhängig von einer Reihe von Faktoren, wie den Abmessungen und der Struktur der Scheibe, dem Füllstoffanteil, dem Harzbindungsanteil sowie den Harzeigenschaften. Die Temperatur, bei der das Aushärten erfolgt, wir so gewählt, dass die in dem Grünling vorhanden Pflanzensamen nicht verbrennen.
  • Typischerweise werden die Presslinge zunächst bei Temperaturen zwischen 50°C und 100°C vorgetrocknet und anschließend bei Temperaturen von bis zu 250°C, vorzugsweise von bis zu 200°C, noch vorzugsweise von bis zu 180°C und insbesondere von bis zu 150°C ausgehärtet, wodurch sie ihre endgültige Form und Beschaffenheit erhalten. Der Aushärteprozess dauert zwischen 5 und 40 Stunden, vorzugsweise zwischen 10 und 30 Stunden und noch vorzugsweise 15 Stunden.
    • Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
  • Im Folgenden wird beispielhaft die Herstellung einer Schleifscheibe mit Mohnsamen beschrieben:
  • Zur Herstellung der Schleifscheibe wird Schleifkorn mit der Korngröße 36 (~500 µm) zunächst in einem Mischer vorgemischt. Dann erfolgt die Zugabe von Resol (flüssiges Phenolharz), wodurch das Schleifkorn gleichmäßig befeuchtet und mit einem dünnen Harzfilm überzogen wird. Wenn das Schleifkorn gleichmäßig mit Resol benetzt ist, wird eine Mischung aus pulverförmigem Phenolharz, Mohnsamen und Kryolith hinzugefügt.
  • Die Rezeptur setzt sich folgendermaßen zusammen:
  • Tabelle 0001
    Schleifkorn (Korngröße 36) ca. 75 Gew.-%
    Mohnsamen ca. 5 Gew.-%
    Phenolharz ca. 13 Gew.-%
    Kryolith ca. 7 Gew.-%
  • Der Mischprozess wird solange fortgesetzt bis die gewünschte homogene Konsistenz erreicht ist. Die Schleifscheibenmischung soll dabei nicht zu trocken aber staubfrei und rieselfähig sein. Nach ihrer Fertigstellung wird die Mischung abgesiebt und einige Stunden abgelagert.
  • Nach der Ablagerung wird die Pressmischung genau eingewogen und mit Hilfe von Schiebern in die Pressform befördert. Die Mischung wird unter äußerst gleichmäßiger Verteilung in die Pressform eingefüllt. Anschließend wird der Pressling in einer gebräuchlichen Presse, unter einem Pressdruck von 30 N/mm2 innerhalb weniger Sekunden kalt zu einem Grünling verpresst. Zur Steigerung der strukturellen Integrität der Schleifscheibe werden dabei drei Gewebe mitverpresst.
  • Nach dem Pressen wird der erzeugte Grünling zwischen Metallscheiben verspannt und über ein mehrstufiges Aushärteprofil bis zu einer Temperatur von 180°C über insgesamt 15 Stunden gebrannt. Im Anschluss an das Brennen wird die fertige Schleifscheibe zwischen den Metallplatten entnommen.
  • Die fertige Scheibe hat die Maße 125 x 7 x 22,23 mm und weist einen angenehm kühlen Schliff auf.

Claims (14)

  1. Kunstharzgebundene Schleifscheibe, enthaltend eine Mischung von Schleifkorn, Bindemittel und Porenbildner, wobei die Porenbildner Pflanzensamen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanzensamen in der fertig gestellten Schleifscheibe enthalten sind.
  2. Schleifscheibe gemäß Anspruch 1, die zu 60 bis 90 Gew.-% aus Schleifkorn und zu 10 bis 40 Gew.-% aus Binder besteht.
  3. Schleifscheibe gemäß Anspruch 2, wobei die Pflanzensamen bis zu 80 Gew.-% des Binders ausmachen.
  4. Schleifscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schleifkorn Korund, Siliziumkarbid, Chromoxid, kubisches Bornitrid, Diamant, Siliziumoxid, Zirkonoxid, Granat und Schmirgel, oder Mischungen daraus ist.
  5. Schleifscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Größe der Schleifkörner im Bereich von 105 µm bis 2830 µm, vorzugsweise im Bereich von 250 µm bis 2830 µm, ist.
  6. Schleifscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pflanzensamen Öl enthalten.
  7. Schleifscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pflanzensamen Raps-, Mohn-, Klee-, Lupinen-, Senf-, Seradella-, Wickensamen oder ähnliche Pflanzensamen sind.
  8. Schleifscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel flüssiges oder pulverförmiges Kunstharz, zum Beispiel Polyimid, Phenolharz, Epoxidharz, ungesättigtes Polyester ist.
  9. Schleifscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Armierung enthält, insbesondere eine Armierung aus Glasgewebe.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, welches die folgenden Schritte umfasst: Vermischen von Schleifkorn, Bindemittel und Pflanzensamen, Einfüllen der Ausgangsmischung in eine dafür vorgesehene Form, Pressen der Mischung, Vortrocknen der Mischung und Aushärten der Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanzensamen bei der Fertigung der Schleifscheibe nicht verbrannt werden.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Pressen der Mischung unter Pressdrücken von 15 bis 45 N/mm2, vorzugsweise 20 bis 35 N/mm2, noch vorzugsweise von 30 N/mm2 zu einem Grünling erfolgt.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Pressdauer im Bereich von 1 bis 100 Sekunden vorzugsweise 5 bis 50 Sekunden liegt.
  13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Schleifscheibe bei Temperaturen von bis zu 250°C, vorzugsweise von bis zu 200°C, noch vorzugsweise von bis zu 180°C und insbesondere von bis zu 150°C ausgehärtet wird.
  14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Aushärten der Schleifscheibe 5 bis 40 Stunden, vorzugsweise 10 bis 30 Stunden und noch vorzugsweise 15 Stunden dauert.
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