HUT63977A - Grinding material granules for abrasive stones containing glasslike binder and method for producing the grinding material granules and the abrasive stone - Google Patents

Description

A jelen találmány tárgya olyan csiszolóanyag szemcsékre vonatkozik, amelyekből üvegszerű kötőanyagot tartalmazó köszörűkövek készíthetők. A találmány tárgya továbbá eljárás a csiszolóanyag szemcsék, elsősorban köbös bórnitrid és gyémántszemcsék, valamint a köszörűkő előállítására.

A 4 951 427 számú USA szabadalom szerint olyan csiszolóanyag szemcséket állítanak elő, amelyek legalább 20 súlyszázaléknyi hőálló fémoxid bevonattal vannak ellátva. A fémoxidok lehetnek titánoxid, cirkonoxid, alumíniumoxid és sziliciumoxid. Az ilyen bevonattal ellátott csiszolószemcsék alkalmassakká válnak arra, hogy kötőanyag mátrixba lehessen ágyazni őket. A bevonatréteg megvédi a csiszolóanyag szemcséket, elsősorban a köbös bórnitrid szemcséket az üvegszerű kötőanyagok alkalmazása esetén általánosan használt folyasztószerek káros hatásától. Az ilyen folyasztószerek, amelyek általában alkáli fémoxidok, megtámadják a köbös bórnitrideket és alkáli bórátokat képeznek, miközben nagymennyiségű gáz, elsősorban nitrogén és némi ammónia szabadul fel, ha víz is jelen van. Mindezek következtében a köszörűkő alakját megváltoztatja.

A 31 883 számú USA használati minta leírásban olyan módszer található, amely szerint a köbös bórnitrid részecskéket 30-80 súlyszázaléknyi nikkel bevonattal látják el, ami elsősorban a gyantával kötött köszörűkövek esetében alkalmazható. A 4 011 064 számú USA szabadalmi leírás olyan köbös bórnitrid szemcséket ír le, amelyek durva, pikkelyes borító• · · · · · · • ··· · · ··· • · · · · réteggel vannak ellátva. A borítóréteg összetétele szerint lehet fém, illetve a szemcse, valamint a borítóréteg közötti fém boridjainak és nitridjeinek keveréke. A 4 399 167 számú USA szabadalom köbös bórnitrid- vagy gyémántszemcsék fémborítását, a 3 528 788 számú USA szabadalom gyantakötésű köszörűkövek csiszolóanyag szemcséinek bevonatait ismerteti. Ez utóbbi gyémánt csiszolóanyag, amelynek bevonatrétege 25-275 egységnyi, 100 egység gyémántra vonatkozva és az alkalmazott fémet nagyszámú lehetőség közül választják ki.

A szakirodalom többszörös borítórétegek kialakítását is ismerteti. Ilyen megoldások találhatók például a 3 826 630 vagy a 3 929 432 számú USA szabadalmi leírásokban.

Annak érdekében, hogy a köszörűkő teljesítménye minél nagyobb legyen, igen fontos, hogy a csiszolóanyag szemcsék rendkívül egyenletesen legyenek eloszolva az üvegszerű kötőanyagban és ennek megfelelően a köszörűkő porozitása is egyenletes és állandó értékű legyen. Ez a követelmény azonban a fent ismertetett technológiákkal nem könnyen valósítható meg. A porozitás beállítása során számos tényezőt kell figyelembe venni, többek között a köszörűkő törékenységét és a hűtőfolyadék anyagát.

A jelen találmánnyal ezért olyan megoldás kidolgozása a célunk, amellyel a fenti hátrányok kiküszöbölhetők és megbízható, jó minőségű köszörűkövek állíthatók elő. A kitűzött feladatot olyan csiszolóanyaggal oldottuk meg, amelyben a

-4csiszolóanyag szemcsék öntött üveggyöngyökbe vannak befoglalva., A csiszolóanyag szemcsék általában gyémánt vagy köbös bórnitrid szemcsék, amelyek mérete 10 és 1000 yu, illetve 1 és 3 mm között van.

A fenti csiszolóanyag szemcsékből a köszörűkövet a találmány szerint oly módon lehet előállítani, hogy először üvegporból, csiszolóanyag szemcsékből és folyékony kötőanyagból keveréket készítünk, majd a keverékből tömböt formálunk és állni hagyjuk, amíg a kötőanyag megköt, utána pedig a megszilárdult tömböt részecskékké aprítjuk. A részecskéket oly módon osztályozzuk, hogy a csiszolóanyag szemcsék szükséges méreteit meghaladó, illetve azt el nem érő szemcséket kiválasztjuk és a kívánt mérettartományú szemcséket felmelegítjük, amíg a csiszolóanyag részecskéket tartalmazó üvegszemcsék gyöngyökké olvadnak.

A folyékony kötőanyag célszerűen tartalmaz vizes kötőanyagot, amelynek megkötése a víz elgőzölögtetésével történik.

Az összetört tömbből nyert szemcsék osztályozása célszerűen szitálással történik és a megfelelő méretű szemcsék hevítését melegítőtoronyba lefelé ejtve vagy fluidizált ágyban lebegtetve végezzük.

A köszörűkő előállítása során a csiszolóanyag szemcséket tartalmazó üveggyöngyökből és kötőanyag mátrixból készítünk keveréket, majd a keveréket formába helyezzük és préseljük. A préselt anyagot ezután addig melegítjük, amíg a kötőanyag mátrix összeolvad.

A keverék készítésekor a csiszolóanyag részecskéket tartalmazó üveggyöngyökön kívül tiszta üveggyöngyöket is a keverékbe lehet adagolni. Kötőanyagként üvegyszerű vagy gyanta mátrixot lehet alkalmazni.

A szemcsék előállítása során a kívánt mérettartomány alatti, illetve fölötti szemcséket a gyártás során újra fel lehet használni.

A találmány szerinti megoldás előnye, hogy lehetővé teszi a csiszolóanyag részecskék egyenletes méretben történő előállítását, aminek következtében könnyebbé válik az egyenletesen porózus köszörűkövek előállítása.

További előnye a találmány szerinti megoldásnak, hogy a csiszolóanyag szemcsék jól ellenállnak például az alkáli fémoxidok vagy a vizes kötőanyagok korróziós hatásának.

A találmány további részleteit az alábbiakban ismertetjük.

Ha a szemcsék előállítása során alkalmazott üvegporban nincs olyan komponens, amely a csiszolóanyag részecskéket károsítja, bármilyen üvegösszetétel használható. Célszerű azonban olyan anyag felhasználása, amelynek hőtágulási együtthatója lényegében azonos a csiszolóanyag részecskékével. Ez azt jelenti, hogy olyan alacsony hőtágulási együtthatójú üveget célszerű alkalmazni, amilyet csak lehet. Még bizonyos kerámiákat is fel lehet használni a gyöngyök készítésénél, feltéve, hogy megfelelő hőmérsékleten megolvasztha• · · ·· · ···«·· • · · · · • ··· · • · · · · * ······ · ··· ··

-6tó. Az üvegpor mérete célszerűen 1 yu és 100 yu között van, de a szemcsenagyság az előállítás szempontjából nem kritikus.

Az eljárás során alkalmazott folyékony kötőanyag célszerűen vizes kötőanyag, ami olcsó és a kötés során a szerves szennyezők elpárolognak. Általában célszerű olyan kötőanyagot alkalmazni, amelyből a folyadék elpárologtatható vagy karbonizálható a kötés során. Olyan kötőanyagok, amelyek kellően oldódnak vízben, többek között egyszerű szaccharóz/víz kötőanyagok, cukor alapú kötőanyagok, keményítő/víz kötőanyagok, alumínium foszfát kötőanyagok, nátriumszilikát kötőanyagok, polivinil alkohol, 1 %-os vizes xantogenát gumioldat, alginát/víz kötőanyagok és hasonlók. Bár az eljárás során jól használhatók szerves oldószerben oldódó kötőanyagok is, ezek ipari alkalmazása nem ajánlott biztonsági és környezetvédelmi okokból. Ezért célszerű a vizes kötőanyagok alkalmazása.

Az üvegpor, csiszolóanyag szemcsék és folyékony kötőanyag keverékét nagyintenzitású keverőben kezeljük, hogy a szemcsék a keverékben teljesen egyenletes eloszlásúak legyenek. Ezután a folyékony kötőanyag megszárításával a keverékből egy tömböt alkotunk és a tömböt a hagyományos törési technológiával aprítjuk. Erre a célra használhatók a különböző őrlő berendezések, kalapácsos malmok stb. Általában az aprítás során elérendő szemcseméret a csiszolóanyag szemcsék méretétől függ.

♦ · ······· · ·· • · · · · · · • ··· · · · · · • · · · · ·

-ΊAz így kapott szemcsék osztályozása lehetővé teszi, hogy kiválasszuk a megfelelő szemcsenagyságú frakciót és eltávolítsuk az ennél kisebb vagy nagyobb méretű szemcséket. Ezeket visszaforgatjuk a gyártási eljárásba, az alapkeverék készítéséhez.

A megfelelő szemcsenagyságú frakciót ezután melegíteni kell, hogy kialakíthassuk az üveggyöngyöket. Erre célszerű megoldásnak bizonyult egy olyan hevített torony alkalmazása, amelynek belsejében állandó hőmérséklet volt és a szemcséket fölülről beszórva a lényegében gömb alakú gyöngyök kialakulása megtörtént, mialatt a szemcsék a torony tetejéről az aljába hullottak.

Egy másik lehetséges változat a szemcséket fluidágyas berendezésben hevíteni, amíg a gyöngyök kialakulnak. Mindkét technológiával elérhető a kapott üveggyöngyök gyakorlatilag gömb alakú kialakítása.

A szemcsék ily módon történő megolvasztása bizonyos szemcsenagyság csökkenést eredményez a nyers szemcsék méretéhez képest. Ideális esetben minden egyes csiszolóanyag szemcsét teljesen körülvesz egy üveggyöngy, mindazonáltal a termék minőségét nem rontja, ha néhány szemcse bevonata nem tökéletes és ugyancsak néhány üveggyöngyben egyidejűleg több csiszolóanyag szemcse is található. Nyilvánvalóan ezek a szemcsék is a csatolt igénypontok oltalmi körébe esnek.

A találmány szerint ily módon kialakított üveggyöngyökből bármilyen hagyományos módon készíthető köszörűkő. A esi·· «······ · ·« • · · · · · · • · ·· · · · · · • · · · · szolóanyag részecskéknek a késztermékben mért koncentrációja tovább szabályozható csiszolóanyagmentes üveggyöngyöknek a keverékbe történő beadagolásával. Az üveggyöngyök mérete célszerűen 1 és 3 mm között van.

Az így előállított keverék hevítése és sajtolása meghatározott paraméterek mellett történik és ily módon teljesen egyenletes porozitású köszörűkövek állíthatók elő. Amint azt már a korábbiakban is megjegyeztük, az eljárás során az üvegbevonat megvédi a csiszolóanyag részecskéket az egyéb komponensek esetleges korroziv hatásától.

Természetesen készíthető oly módon is köszörűkő a találmány szerinti gyöngyökkel körülvett szemcsékből, amely a hagyományos gyanta kötőanyagot tartalmazza (ilyeneket ismertetnek a 3 645 706, a 3 385 684, a 3 664 819, 3 779 727 és a 3 957 461 számú USA szabadalmi leírások). A leggyakrabban alkalmazott gyanták a köszörűkövek előállításánál a fenol formaldehid, de természetesen más gyanták vagy szerves polimerek is alkalmazhatók, például melamin vagy urea formaldehid gyanták, epoxi gyanták, poliészterek, poliamidok vagy poliimidek. A csiszolóanyag szemcsék koncentrációját és egyéb paramétereket teljesen ismert módon lehet biztosítani.

Természetesen kialakíthatók bevonattal ellátott szemcsék bármilyen egyéb módon is a csatolt igénypontok által meghatározott oltalmi körön belül.

Claims (17)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Csiszolóanyag szemcsék üvegszerű kötőanyagot tartalmazó köszörűkövekhez, azzal jellemezve, hogy a szemcsék öntött üveggyöngyökbe vannak befogalva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti csiszolóanyag szemcsék, azzal jellemezve, hogy a szemcsék alapanyaga gyémánt és/vagy köbös bórnitrid.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti csiszolóanyag szemcsék, azzal jellemezve, hogy az üveggyöngyök átmérője 1 és 3 mm között van.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti csiszolóanyag szemcsék, azzal jellemezve, hogy az alapszemcsék mérete 10 és 1000 yu között van.
5. 5. Eljárás csiszolóanyag szemcsék előállítására üvegszerű kötőanyagot tartalmazó köszörűkövekhez, azzal jellemezve, hogy

   a) üvegporból, csiszolóanyag szemcsékből és folyékony kötőanyagból keveréket készítünk,

   b) a keverékből tömböt formálunk és állni hagyjuk, amíg a kötőanyag megköt,

   c) a megszilárdult tömböt részecskékké aprítjuk,

   d) a részecskéket osztályozzuk és

   e) a kívánt mérettartományú szemcséket felmelegítjük, amíg a csiszolóanyag részecskéket tartalmazó üvegszemcsék gyöngyökké olvadnak.

   ·« · 99 «·«« • · · · · • · ·« · • · · ···*··· · ♦
6. 6. Az 5o igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy csiszolóanyag szemcsékként gyémántot és/vagy köbös bórnitridet alkalmazunk.
7. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy folyékony kötőanyagként vizes kötőanyagot alkalmazunk.
8. 8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kötőanyagot a víz elgőzölögtetésével szilárdítjuk meg.
9. 9. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az osztályozást szitálással végezzük.
10. 10. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az üvegszemcsék hevítését melegített tornyon történő átvezetéssel végezzük.
11. 11. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az aprított szemcsék melegítését fluidizált ágyban végezzük .
12. 12. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a felhasznált frakció méreténél kisebb és nagyobb üvegszemcséket felhasználjuk az eljárás első lépéseként a keverék készítésénél.
13. 13. Eljárás köszörűkő készítésére, azzal jellemezve, hogy

    a) keveréket készítünk csiszolóanyag szemcséket tartalmazó üveggyöngyökből és kötőanyag mátrixból

    b) a keveréket formába préseljük és

    c) felmelegítjük, amíg a kötőanyagmátrix megolvad.
14. 14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a keverékhez csiszolóanyag szemcsét nem tartalmalzó üveggyöngyöket adagolunk.
15. 15. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az üveggyöngyök egy vagy több köbös bórnitrid és/vagy gyémántszemcsét tartalmaznak.
16. 16.

    A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve.

    hogy a kötőanyag mátrix üvegszerű mátrix.
17. 17. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve.

    hogy a kötőanyag mátrix gyanta mátrix.