NO176470B

NO176470B - Belagt slipemateriale

Info

Publication number: NO176470B
Application number: NO904777A
Authority: NO
Inventors: Robert G Kelly; Bernard T Loughlin; William F Mccutcheon
Original assignee: Norton Co
Priority date: 1989-11-03
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1995-01-02
Also published as: CN1026220C; AU622048B2; ES2076276T5; AU6308690A; JP2597045B2; KR910009870A; AR247909A1; ES2076276T3; JPH03166063A; CA2025989C; DE69021988T2; EP0426138B1; EP0426138A3; CN1053571A; ATE127058T1; NO904777L; GR3031865T3; BR9005571A; NO904777D0; EP0426138A2

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

(a) Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen vedrører et belagt slipemateriale som har en støttedel og et lag av belagt slipemiddel som henger fast på støttedelen og omfatter (a) minst ett forankringslag, (b) minst ett lag av en blanding av slipekorn som omfatter slipekorn av alumina fremstilt ved sol-gelprosessen og som henger fast på nevnte støttedel ved hjelp av forankringslaget, og (c) et limbelegg på toppen av nevnte minst ene lag av en blanding av slipekorn.

(b) Beskrivelse av kjent teknikk

Belagt slipemateriale omfatter typisk en relativt fleksibel støttedel belagt med et heftlag på forsiden, det såkalte "forankringslag" ("maker coat"), etterfulgt av påfør-ing av et lag slipekorn på forankringslaget mens dette fremdeles er vått. Forankringslaget herdes deretter delvis til et hardt lag, og etter dette påføres enda et heftlag, "limbelegget". Heftlagene blir så ferdigherdetDet belagte slipemateriale formes deretter til ulike produkter, for eksempel sandpapir, slipeskiver, transportbånd, etc, noe avhengig av de spesielle komponenter til det fremstilte belagte slipemateriale og fremstillingsmåten av dette.

Effektiviteten til materialet brukt som slipekorn i et hvilket som helst belagt slipemateriale varierer ikke bare med de spesielle slipebetingelser, men også med det spesielle materiale eller arbeidsstykket som blir slipt. For eksempel har visse slipekorn vist seg å være mer effektive for å slipe rustfritt stål og lavcarbonstål ved høyere metallfjerningshas-tighet enn andre slipekorn. Og visse andre slipekorn er funnet å være mer effektive enn andre når benyttet til relativt sakte sliping. Forklaringen på de ulike effektiviteter til et gitt slipemateriale under ulike slipebetingelser er ofte ikke helt forstått. Uansett synes dette i det minste å være beslektet med, og avhengig av, den kjemiske blanding til slipematerialet, og dettes mikrostruktur, de beslektede fysiske egenskaper til slipematerialet slik som hardhet, bruddfasthet, slagstyrke og de termiske egenskaper. Mangel på slik forstå-else gjør det naturligvis vanskelig å forutse effektiviteten til et gitt slipemateriale eller -korn for en hvilken som helst slipeapplikasjon, uten tidligere erfaring. Således av-henger mye av prøving og feiling ved avgjørelse av om et slipekorn vil være effektivt eller ikke i en hvilken som helst applikasjon eller graden av en slik effektivitet.

Før begynnelsen av 1960-årene var slipekorn brukt i belagte slipematerialer generelt enten flint, smergel, granat, aluminiumoxyd eller siliciumcarbid, med de to sistnevnte slipemidlene syntetisk fremstilt i elektriske ovner ifølge velkjente teknikker. Såkalt "smeltet alumina" fremskaffer generelt grovere og hardere slipekorn enn siliciumcarbid og er gjennom årene funnet å være spesielt velegnet til sliping på materialer med høy strekkfasthet, som høycarbonstål, legerte stål, raffinert bronse og visse harde tretyper. Når kornene skal benyttes til et belagt slipemiddel for bearbeiding av tre, varieres knuseteknikken på råstoffet noe slik at det pro-duseres et skarpere korn enn det som vanligvis brukes for bearbeiding av tungmetaller. Dets hardhet og skarphet har lenge gjort siliciumcarbid til det ideelle belagte slipekorn, for sliping av lavstrekkfasthetsmetaller, glass, plaster, fibrøse tresorter, lær, emalje og andre relativt myke materialer. Likevel er de nå kjente anvendelsesområder der slike slipekorn er best egnede utelukkende blitt kartlagt etter mye tid og møye gjennom årene, etter at disse slipematerialer først ble fremstilt, ved evaluering og testing av slipekornene for ulike anvendelser og under ulike slipebetingelser.

I begynnelsen av 1960-årene ble imidlertid slipekorn omfattende en smeltet alumina-zirkoniumdioxydblanding av legeringsty<p>e (eller "zirkonia-alumina") kommersielt tilgjengelig. Slike slipematerialer er omtalt i US patenter nr.3181939, 3891408 og 3893826, alle tilhørende Norton Company. All kjent teknikk fra disse patenter er her tatt inn ved referanse. Som angitt i de to senest utstedte patenter ble de sammensmeltede alumina-zirkoniumdioxydslipemidler angitt deri funnet ganske effektive i belagte slipematerialer for sliping av 304 rustfritt stål og for sliping av lavcarbonstål ved høy metallfjerning, men slike slipematerialer er angitt å være mindre effektive sammenlignet med smeltet alumina, ved relativt langsomme slipebetingelser. Siden de først ble introdusert har likevel alumina-zirkoniumdioxydslipekorn blitt funnet gjennom erfaring å være et generelt bedre slipemiddel i belagte slipematerialer i enhver anvendelse, enn smeltet alumina. Imidlertid faller en slik generell anvendelse mer kostbar sammenlignet med kostnaden til belagt slipemateriale inneholdende kun smeltede aluminaslipekorn.

I den senere tid har en annen type slipekorn blitt tilgjengelig for bruk ved fremstilling av belagt slipemateriale. Slikt nytt slipemateriale oppnås generelt ved tørk-ing og sintring av en hydratisert aluminagel som også kan inneholde ulike mengder av additiver slik som MgO og Zr02. Det tørkede materiale knuses vanligvis enten før eller etter sintring for å oppnå irregulære blorkkformede polykrystallinske slipekorn eller -grus i et ønsket størrelsesområde. Grusen kan senere innarbeides i slipeprodukter slik som belagte slipeskiver eller -bånd.

Et eksempel på tidligere teknikk som angir slike slipematerialer er US-patent nr. 4623364, utstedt 18. november 1986 til Norton Company. All kjent teknikk i dette patent innarbeides her ved referanse. Andre patenter som omfatter aluminaslipematerialer fremstilt ved sol-gelprosessen (dvs. ikke smeltet), og slipeprodukter inneholdende slike slipekorn, er US patenter nr. 4314827, 4543107, 4741743, 4744802 og 4800685. US patenter nr. 4543107 og 4741743 tilhører begge Norton Company, og all kjent teknikk som er inneholdt i disse taes her inn ved referanse.

US patent 4314827, Leitheiser et al., angir slipekorn fremstilt ved sol-gelmetoden der de sintrede slipekornene fremstilles fra et calsiumionfritt og alkalimetallionfritt, tett aluminiumoxydbasert slipemateriale som har en hovedsakelig mikrokrystallinsk struktur av tilfeldig orienterte krystalitter av alfa-Al203 og en modifiserende komponent, med alumina som en dominerende kontinuerlig fase. Det angitte mineral har gjennomgående en svært fin krystallstørrelse.

US patent 4543107 angir en forglasset (keramisk) bundet slipeskive som har sintrede sol-gel aluminøse slipekorn omfattende alfa-aluminakrystaller med submikron størrelse. Stikk i strid med sintret geltypealumina eller smeltet alumina av kjent teknikk ble bruken av slipemidlet angitt i dette patent i keramiske slipeskiver oppdaget å være ekstremt følsom overfor brenningstemperaturen til slipeskiven. Som et resultat av dette ble det funnet nødvendig å kontrollere bindemidlets viskositet og/eller brenningstemperaturen for å unngå reaksjon mellom bindemidlet og slipemidlet.

US patent 4623364 angir en sol-gelmetode for fremstilling av aluminøse slipekorn, og andre produkter enn slipekorn, slik som belegg, tynne filmer, fibre, staver eller små formede deler, som har forbedrede egenskaper. I dette patent er det angitt at omdannelsen av det hydratiserte alumina til alfa-alumina lettes ved introduksjon av kimmateriale i gelen eller i gelforløperen forut for tørking. For å fremstille slipekorn blir den kimede gel tørket, knust og brent. De således fremstilte slipekorn kan benyttes ved fremstilling av produkter som belagte slipeskiver og slipesteiner.

Sol-gel-slipemateriale, og spesielt kimede sol-gel-aluminøse slipemidler som angitt i US patent 4623364, har de-monstrert vesentlige fordeler overfor andre slipemidler, endog overfor slike superslipematerialer som alumina-zirkoniumdioxyd, spesielt for visse anvendelser som belagt slipemiddel etter at de ble introdusert for noen år siden. Sammenlignet med alumina-zirkoniumdioxydslipematerialet har likevel det sol-gel fremstilte alumina-slipemateriale blitt funnet å være mer selektivt når det anvendes som belagt slipemiddel. Sammenlignet med alumina-zirkoniumdioxydslipemiddel har det således blitt oppdaget å fremvise overlegen ytelse for bare spesielle typer av metallsliping, for eksempel i områder med høy påkjen-ning slik som superlegeringer og flylegeringer, f.eks. korro-sjonsresistente legeringer av nikkel og krom slik som "Inconel" og andre høy-nikkelmetaller, og i ståltyper til verktøy etc. For spesielle lav-carbonstålanvendelser har dets ytelse ikke desto mindre vist seg bare å være lik, eller kanskje noe bedre enn, alumina-zirkoniumdioxyd-slipematerialet. Generelt er en forbedring ved sliping av lav-carbonstål ved bruk av slipekorn av alumina, fremstilt ved sol-gelprosessen, i belagt slipemateriale, bare blitt funnet ved sliping ved høyt trykk, høy belastning og høy hastighet sammenlignet med korn av alumina-zirkoniumdioxyd. Slike slipekorn er vesentlig mer kostbare enn slipemidlet av alumina-zirkoniumdioxyd og vil av den grunn vanligvis ikke brukes i tilfeller der det ikke oppnås en reell ytelsesfordel. Ved sliping av rustfritt stål, titan, og i noen tilfeller ved bearbeiding av tre, har dessuten aluminaslipemidlet fremstilt ved sol-gelprosessen vist seg å være enda mindre effektivt i belagte slipematerialer enn slipematerialet av alumina-zirkoniumdioxyd.

Selv om slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd og av alumina fremstilt ved sol-gel-prosessen ble funnet å fremvise overlegen oppførsel i belagte slipematerialer i et bredt an-vendelsesområde, sammenlignet med de tidligere benyttede noe "underlegne" slipematerialer slik som aluminiumoxyd, siliciumcarbid, etc. som nevnt ovenfor, er bruk av slike i belagte slipematerialer mer kostbart. Følgelig arbeides det kontinuerlig for å tilfredsstille ønsket om å fremskaffe belagte slipematerialer der disse overlegne slipekornene brukes, for å dra nytte av deres overlegne ytelse ved bruk, men til en lavere kostnad.

Kombinering av slipekorn av forskjellige slipe-mineraler i belagte slipematerialer har lenge blitt gjort av ulike årsaker, for eksempel for å oppnå et billigere slipeprodukt for en spesiell anvendelse, for å fremskaffe forskjellige eller forbedrede bruksdata, forbedret ytelse ved kutting for en spesiell anvendelse etc. I andre tilfeller har slipekorn ,blitt kombinert ved fremstilling av belagte slipemidler for å fremskaffe en forbedret framstillingsprosess eller for å redusere totalkostnadene til det belagte slipemateriale sem fremstilles. Kombiner i ngen av ulike slipekorn i et belagt slipeprodukt er blitt utført ved ulike fremstillingsmetoder, noe avhengig av den ønskede spe-sifikke ytelse eller andre ønskede resultater. I noen tilfeller fremskaffes en blanding av slipekorn av ulike kjemiske forbindelser i et enkelt kornlag. I andre tilfeller fremskaffes de ulike slipekorn i separate kornlag, dvs. at to forankringslag og to slipekornlag tilveiebringes i det belagte slipemateriale. Andre belagte slipematerialer kan ha ett for-ankringsbelegg og slipekornlag, med de finere slipekornene på bunnen og de grovere kornene på toppen. Eksempler på kjent teknikk der slike belagte materialer omtales er US patenter nr. 3007560, 3606764, 3891408, 3893826, 4314827, 4409791, 4741743, 4744802 og 4800685. Der det kombineres slipekorn av ulike blandinger for å redusere kostnaden til det belagte slipemateriale må imidlertid generelt en noe mindre ytelse tas med på kjøpet. Dette er spesielt tilfelle der slipekornlaget som er i kontakt med arbeidsstykket, dvs. topplaget i et dobbelt lag av slipekorn, er en kombinasjon av slipekorn av ulik kjemisk sammensetning.

US patent nr. 3007560, som er utstedt til Norton Company, angir slipeagglomerater for bruk i belagt slipemateriale som omfatter en matriks av porøst glass og slipekornpartikler innkapslet i celleveggene. Slipekornene kan være sammensmeltet alumina-zirkoniumdioxyd-f siliciumcarbid- eller alumina-slipekorn, eller en blanding av disse. Generelt sett er likevel ikke finishen oppnådd med slike agglomerater så god som den oppnådd fra belagt slipemateriale som er vanlig UP elektrostatisk belagt med kun én av slipekorntypene.

US patent 3606764 angir belagt slipemateriale omfattende partikler av sintret hardmetallcarbid, f.eks. wolfram-carbid, og partikler av hardere materiale slik som alumina, zirkoniumdioxyd-alumina, naturlig korund, siliciumcarbid eller smergel bundet til en støttedel. Et slikt belagt slipemateriale foreligger fortrinnsvis som en skive eller endeløst bånd og brukes spesielt for å slipe metallsubstrater, spesielt stål.

US patenter nr. 3891408 og 3893826, som begge er utstedt til Norton Company, angir begge belagt slipemateriale der det er anvendt et dobbelt lag av slipekorn. Således er det angitt i US patent 3891408 et belagt slipemateriale som har et første lag av høyrene aluminaslipekorn i et første foran-kringsbelegg, og et topplag av alumina-zirkoniumdioxydslipekorn i et andre forankringslag. Et slikt slipeprodukt ble oppdaget å utkonkurrere et dobbeltbelagt slipeprodukt inneholdende kun vanlige høyrene aluminaslipekorn i hvert av lagene, når utprøvd på A-6 stål og 304 rustfritt stål. Imidlertid er ingen blandinger av slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd med andre slipekorn i belagt slipemateriale angitt i dette patent.

I US-patent nr. 3 893 826 angir patentinnehaverne at en grunn for å blande en type slipekorn med andre slipekorn av ulik form og/eller sammensetning er å intensivere kreftene på dette slipekorn. For således å intensivere kreftene på spesielle alumina-zirkoniumdioxyd-slipekorn med et lavere 1irkonium- x dioxydinnhold angir patentinnehaverne et dobbeltbelagt produkt slik som det angitt i US-patent 3 891 408. Igjen ble det dob-beltbelagte slipeprodukt inneholdende et lag av smeltet alumina-slipekorn og et lag av alumina-zirkoniumdioxyd-korn funnet å utkonkurrere belagte slipematerialer inneholdende kun smeltet aluminaslipekorn, når testet på 1018 høycarbonstål og 304 rustfritt stål. Imidlertid er ingen blandinger av slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd med andre slipekorn i et enkelt lag angitt.

Det tidligere angitte US-patent nr. 4 314 827, utstedt 9. februar 1982, angir i eksemplene 44 - 46 blandinger av granuler av sol-gel-alumina og

smeltet alumina i ulike forhold, anvendt i ikke-vevede slipeprodukter, og testet på 1018 kaldvalset stål. Testresultatene viser at de ikke-vevede slipeprodukter inneholdende bare eller vesentlige mengder av de ikke-smeltede slipekornene fjernet mye mer masse gjennom de første 2-minuttskjøringene og fjernet en større mengde masse i samtlige 8 kjøringer enn slipeproduktene inneholdende 50 % smeltet alumina eller mer. Smeltet alumina utkonkurrerer, ifølge patentinnehaverne, alumina-zirkoniumdioxyd i den samme testen. ingen blandinger av aluminakorn, fremstilt ved sol-gel-prosessen, og korn av alumina-zirkoniumdioxyd er angitt i, eller i det hele tatt foreslått, i dette patent slik det er oppfattet.

US-patent nr. 4 409 791 angir belagt slipemateriale som omfatter en dispersjon av slipepartikler i et bindemiddel belagt på en fleksibel støttedel. Passende slipemidler er flint, granat, alumina eller dets blandinger med zirkoniumdioxyd, siliciumcarbid, diamant etc. Oppførselen til slike slurry-belagte slipeblandinger er kjent for å være noe mindre ønsket enn den oppnådd fra vanlige UP-belagte slipekorn, i det minste delvis på grunn av det faktum at slipekorn av finere kornstørrelse benyttes.

US-patent nr.4471 743, utstedt til Norton Company

3. mai 1988, angir blandinger av aluminaslipekorn, fremstilt ved sol-gel-prosessen, og slipekorn av sammensmeltet alumina-zirkoniumdioxyd brukt ved fremstilling av slipeskiver. Som angitt i dette patent, har slipeskiver fra slike blandinger oppført seg bedre ved middels slipehastigheter enn skiver av et slikt slipemateriale alene. Ikke bare har denne slipekorn-blanding funnet noe begrenset anvendelse i bundne slipeskiver, men ytelsen til slipekorn i bundne slipemiddelapplikasjoner har historisk sett ikke gitt signaler om hvilke type ytelse som kan oppnås når slike slipekorn benyttes i belagte slipematerialer .

I US-patent nr. 4 744 802, utstedt 17. mai 1988, rettet på et kimet alumina, fremstilt ved sol-.gelprosessen,

som kan benyttes ved fremstilling av belagt slipemateriale, angis at slike slipekorn fortrinnsvis er blandet med mindre kostbare vanlige slipekorn som smeltet aluminiumoxyd, siliciumcarbid, granat og smeltet alumina-zirkoniumdioxyd.

Selv om patantinnehaverne angir en rekke eksempler, oppfattes det likevel dithen at patentet ikke angir et eneste eksempel på en slik kornblanding, og langt mindre ett som omfatter det angitte alumina, fremstilt ved sol-gelprosessen, og et annet slipemiddel.

US-patent 4 800 685, utstedt 31. januar 1989, angir blandinger av aluminaslipekorn,- fremstilt ved sol-gelprosessen, med vanlige aluminaslipekorn og med siliciumcarbidkorn. Ifølge patentinnehaverne har slike kombinasjoner blitt funnet å fremvise overlegen ytelse <:>. slipeskiver ved sliping av støpe-jern, en svært spesiell appliaksjon, sammenlignet med skiver som kun inneholder én av typene av slipekorn. Det er allikevel intet forslag i dette patent om at en slik slipeblanding ville bli funnet å være passende for bruk i belagte slipematerialer, eller at en slik blanding kan fremskaffe forbedret ytelse hos belagt slipemateriale for noen som helst anvendelse. Dette patent angir heller ikke en blanding av aluminaslipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, og korn av alumina-zirkoniumdioxyd. Faktum er at det fremgår fra det som er angitt at slipeblan-dingene angitt i dette patent er ment som en mer økonomisk erstatning for slipeskiver omfattende alumina-zirkoniumdioxyd brukt alene for denne anvendelse.

Den foreliggende patentsøker .

har i noen tid markedsført belagte slipeprodukter der slipelaget omfatter en blanding av smeltede aluminakorn og sammensmeltede alumina-zirkoniumdioxydkorn. Generelt sett gir ikke slike slipematerialer like gode skjæreresuitater som belagte slipeprodukter av 100 % alumina-zirkoniumdioxydkorn. Likevel resulterer en slik slipeblanding i et belagt slipemateriale som fremviser en oppgradering i ytelse, sammenlignet med et produkt som kun har smeltede aluminakorn. Mer nylig har det kommet på markedet et belagt slipemateriale i form av vanliqe fiberskiver som har en blanding av aluminaslipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, og smeltet aluminiumoxydkorn i slipelaget. Disse belagte slipeskiver er blitt funnet i det minste i noen tilfeller, for eksempel ved sliping av flate sveiseskjøter,

å utkonkurrere belagt slipemateriale som kun har slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd deri. Slipekornblandingene i disse skiver viser seg å være minst 50 vekt% alumina-slipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen. Slike belagte slipeprodukter av aluminablanding, fremstilt ved sol-gelprosessen, er angitt i US- patenter nr. 4 734 104 og 4 737 163. Som angitt i disse patenter er et overlegent slipekorn, f.eks. ett av zirkoniumdioxyd-alumina eller alumina, fremstilt ved sol-gelprosessen, brukt for å erstatte den grove andel, eller i det minste en del av den, i en totalitet av korn med dårligere kvalitet,

slik som smeltet alumina. Slipekornet kan anvendes i to lag om ønsket, noe som er nærmere angitt i det sistnevnte patent, der det grove korn tilføres i det andre eller øverste lag.

I europeisk patentsøknad nr. 0 318 168, publisert

31. mai 1989, er det angitt slipekorn av alumina fremstilt ved sol-gelprosessen, som har form som små flak. Disse slipekorn-flak kan, ifølge hva som er angitt, være blandet med slipekorn av annet materiale, idet minst 15 vekt%, og fortrinnsvis 50 til 10 0 vekt%, av kornene i slipeproduktene er korn i form av små flak.

I US-patent nr. 3181939 beskrives et slipemateriale av

smeltet alumina/zirkoniumdioxyd med 10-60% zirkoniumdioxyd som omfatter et alumina/zirkoniumdioxydeutektikum og alumina- eller zirkoniumdioxydkrystaller med en diameter på mindre enn 300/Um.

Oppsummering av oppfinnelsen

Et mål med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe belagt slipemateriale som har en ny kombinasjon av slipekorn av alumina, fremstilt ved sol-gelprosessen, og av alumina-zirkoniumdioxyd.

Et annet mål er å fremskaffe belagt slipemateriale som har en blanding av aluminaslipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, og korn av alumina-zirkoniumdioxyd i et enkelt lag.

Nok et mål er å fremskaffe belagt slipemateriale som har en blanding av slipekorn av alumina, fremstilt ved sol-gelprosessen, og alumina-zirkoniumdioxyd som fremskaffer en overlegen ytelse i visse slipeapplikasjoner sammenlignet med ytelsen funnet i belagte slipematerialer av ett av slipemineralene alene.

Enda et mål med oppfinnelsen er å fremskaffe et belagt slipemateriale som har en blanding av slipekorn av alumina, fremstilt ved sol-gelprosessen, og alumina-zirkoniumdioxyd, som omfatter de beste egenskapene til hvert enkelt slipekorn.

Oppfinnelsen angår derfor et belagt slipemateriale som krevet i det vedføyede krav 1, og anvendelse av det belagte slipemateriale som krevet i det vedføyede anvendelseskrav 11.

Selv cm alle de ulike kombinasjoner av slipekorn son er kjent til nå, og som patentsøkeren er kjent med, og spesielt de som er

angitt i patentene nevnt ovenfor, kan ha blitt funnet å tilveiebringe overlegen ytelse i spesielle applikasjoner eller andre ønskede egenskaper, er det forstått slik at ingen av disse kan sies å forutsi de oppfinnelser som er blitt oppdaget og som er angitt i denne patentsøknad. En årsak til dette er at alumina-slipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, og slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd, og slipekorn oppnådd fra hvert av disse har svært ulike mikrostrukturer og materialégenskaper som forårsaker at slipekornene brekkes eller nedbrytes forskjellig. Ved en hvilken som helst anvendelse influeres dessuten spenningen i kornene og den resulterende bruddtype av det påførte trykk og partikkelstørrelsefordelingen (gradering) til slipekornene i et hvilket som helst belagt slipeprodukt.

Således er det ikke antatt mulig å forutsi fremtidig ytelse

i en hvilken som helst blanding av slike slipekorn, basert på tidligere erfaring,ved en vilkårlig anvendelse. Spesielt er det forstått slik at det ikke kunne forutsis at spesielle blan-

dinger av ikke-smeltede aluminøse slipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, og smeltede slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd i belagt slipemateriale vil fremvise overlegen ytelse ved spesielle anvendelser, som angitt senere heri mer fullstendig, enn belagt slipemateriale av ett av slipekornene alene.

Belagt slipemateriale omfattende en blanding av (ikke-smeltet) alumina-slipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, og slipekorn av smeltet alumina-zirkoniumdioxydslipekorn kan ■ meget fordelaktig tilveiebringes ifølge oppfinnelsen, og som oppfører seg i all vesentlighet like bra som, eller bedre enn, et rent sol-gelslipemateriale i alle testede anvendelser frem til idag, unntatt ved sliping av Inconel-stål.

Nok en fordel er at belagt slipemateriale kan tilveiebringes ifølge oppfinnelsen, som dramatisk utkonkurrerer belagt slipemateriale som kun har slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd, unntatt på rustfritt stål der det likevel oppfører seg i all vesentlighet like bra som slikt belagt slipemateriale.

Der resulterer den videre fordel at belagt slipemateriale tilveiebragt gjennom oppfinnelsen som selv om det. ikke er passende for optimal ytelse ved enhver anvendelse,

likevel har den økonomiske fordel å redusere antallet belagte slipematerialer nødvendig for å dekke et vesentlig område av anvendelser og driftsbetingelser. Således er behovet for fremstilling av vidt forskjellige belagte slipematerialer noe redusert, noe som resulterer i mindre nødvendig lagerhold ikke bare hos produsenten, men også hos brukeren og videre i en reduksjon av totalkostnadene.

Beskrivelse av kjent teknikk og foretrukne utførelser av oppfinnelsen

Fremstillingen av belagt slipemateriale ifølge oppfinnelsen Kan stort sett gjennomføres ved vanlige teknikker som er vel kjent for fagfolk. Støttedelen kan være av et hvilket som helst materiale som nå er vanlig å bruke ved fremstilling av belagte slipemidler. Dette omfatter papir, film, vevet og sammensydd stoff, slik som rayon, spunnet bomull og dongeri, nylon og polyestere, stoffkombinasjoner, f.eks. nylonveft- og polyestervarpgarn, vulkanisert fiber, dimensjonsstabil poly-esterfilm og tilsvarende, limt eller på annen måte forbehandlet med ulike materialer ifølge vanlige teknikker, noe avhengig av den tiltenkte sluttbruk for det belagte slipemateriale. Lim—, og fyllmaterialer for støttedelen, hvis benyttet, kan være stivelse, lim, fylt eller annet etter ønske, eller et harpiksmateriale slik som fenolaldehyd.

Det første bindelag eller forankringslag kan være

et hvilket som helst av vanlige harpiksmaterialer slik som f.eks. fenolaldehyd, epoxyharpiks og lignende. Etter

påføring av slipekornlaget kan et sandlimbelegg

tilføres . Dette belegg kan være av samme

eller av en forskjellig, blanding som forankringslaget, slik det vanligvis fremstilles. Der sandlimbelegget består av et varmherdet harpiksmateriale, kan det klebrige forankringslag for eksempel bestå av enten lim eller harpiksmateriale som ønsket. Et eksempel på et vanlig harpiksholdig klebemate-riale for forankringslag omfatter en vandig løsning inneholdende 48 % fenolformaldehyd-harpikspartikler og 52 % calsium-carbonatfyllstoff.

Etter at støttedelen er belagt med forankringslaget, tilføres deretter slipekornene på det våte forankrings-

lag ved hjelp av vanlige teknikker, oppoverrettet elektrostatisk drift eller projisering er foretrukket i de fleste tilfeller. Likevel kan kornene i noen tilfeller tilføres ved gra-vitasjonsbelegning slik det vanligvis gjøres. Forankringslaget, i det tilfelle at det er en fenolformaldehydharpiks-holdig blanding, kan da delvis herdes på vanlig måte, for eksempel i 90 minutter ved en temperatur økende fra omtrent 79,4° C (165° F) til omtrent 112° C (235° F), avhengig av oppskriften. Deretter følger tilsetning av limebelegget eller klebemidlet, og et eksempel på dette er en vanlig, mer fortyn-net, vandig løsning inneholdende 4 8 % fenolformaldehydharpiks og 52 % kalsiumcarbonatfyllstoff. Det belagte slipemateriale varmes deretter videre på vanlig måte for å tørke limbelegget og for delvis å herde dette lag ved oppvarming fra omtrent 73,9° C (165° F) til omtrent 112,8° C (235° F) i en periode på omtrent 135 minutter. Det belagte arkformede slipemateriale taes deretter ned fra ovnsstativet og rulles opp på ruller av

vanlig størrelse, og etter dette herdes det videre på vanlig måte ved en temperatur på omtrent 107,2 - 112,8° C (225 -

235° F) i 6 - 8 timer for å herde harpiksen i forankrings- og limbelegget med ønsket hardhet. Forut for dette kan, avhengig av støttedelen, det belagte slipemateriale kondisjoneres ved kontrollert fuktighet, f.eks. ved 50 % relativ fuktighet og 21,1° C (70° F) over natten. Det belagte slipemateriale er da klart for videre bearbeiding til ulike slipeprodukter, f'.eks. slipeskiver, bolter, etc. ifølge vanlige teknikker som er vel kjent for fagfolk.

Vanlige stråleherdbare (E-stråle eller UV) harpikser og blandinger av disse brukt ved fremstillingen av belagte slipematerialer kan også benyttes på et hvilket som helst eller alle stoffappreturer eller klebelagene, hvis ønsket.

Belegning av klebebelegget på støttedelen gjennom-føres generelt ifølge vanlige belegningsteknikker, f.eks. valse-belegning, gravyrbelegning,etc., vel kjent for fagfolk innen fremstilling av belagte slipemidler.

Tørking og herding av forankrings- og limebeleggene kan gjennomføres i vanlige festong-tørkeovner eller andre metoder vel kjent for fagfolk innen området fremstilling av belagt slipemateriale. Temperaturen og oppholdstiden i slike ovner, som beskrevet tidligere, vil avhenge av de spesielle benyttede blandinger, og slike betingelser kan tilveiebringes ifølge vel kjente teknikker etter ønske.

Slipemidlet i det belagte slipemateriale ifølge oppfinnelsen omfatter en blanding av

slipekorn av alumina, fremstilt ved sol-gelprosessen, og slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd. Testresultater indikerer at forbedret eller i hovedsaken lik ytelse til det belagte slipemateriale i denne oppfinnelse blir resultatet når den benyttede slipeblanding foreligger i et volumforhold på fra minst 15, fortrinnsvis fra 25 til 75, volumprosent av

alumina, fremstilt ved sol-gelprosessen.. Kritisk for optimal oppførsel til slipeblandingen av aluminakorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, og alumina-zirkoniumdioxydkorn skulle likevel være en blanding som har omtrent 50 vol% av hvert av slipekornene.

I noen typer sliping kan det likevel tilveiebringes to lag slipekorn fremfor et enkelt lag. Slike doble slipekornlag kan tilveiebringes ifølge vanlige kjente fremstillingsteknikker.

De doble kornlagene kan, hvis ønsket, tilveiebringes i et delt belegg på vanlig måte, dvs. to kornlag og ett lag av forankringslag, eller i andre tilfeller med doble forankrings-

lag og kornlag. I et slikt belagt slipemateriale kan det første slipekornlag bestå av et hvilket som helst slipemateriale benyttet frem til nå, for eksempel aluminiumoxyd, silicumcarbid, granat, etc. Topplaget av slipekornene, dvs. laget som er i kontakt med arbeidsstykket, vil alltid være blandingen av alumina-zirkoniumdioxyd og aluminakorn, fremsilt ved sol-gelprosessen ifølge oppfinnelsen, og i volumforholdet angitt ovenfor. I det tilfelle hvor to forankringslag benyttes,

kan forankringslagblandingen være den samme, eller forskjellig, i begge forankringslag etter ønske.

De foretrukne aluminaslipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, består av et kimet aluminøst slipemiddel, fremstilt ved sol-gelprosessen, slik som angitt i US 4 623 364 angitt ovenfor. Et slikt slipemateriale som angitt i dette patent omfatter oc-aluminakrystaller av submikron størrelse,

og har en hardhet større enn 16 GPa, og en tetthet større enn 90 % av den teoretiske. Andre aluminaslipematerialer, fremstilt ved sol-gelprosessen, angitt i hvilke som helst av de før nevnte patenter, kan likevel også bli funnet å være tilfredsstillende ved visse anvendelser.

Slipematerialet av alumina-zirkoniumdioxyd passende for bruk i denne oppfinnelse er angitt generelt i US 3 181 939, tidligere angitt ovenfor. Slipemidler som har en nær eutektisk aluminazirkoniumdioxydblanding, omtrent 35 til 50%, fortrinnsvis fra omtrent 38 til omtrent 43 vekt% zirkonium, ifølge US 3891408, er foretrukket. Det foretrukne slipemateriale vil ha en primært numerisk gjennomsnittlig krystallstørrelse på mindre enn omtrent 50 ^um og en eutektisk kolonistørrelse på mindre enn omtrent 65 ^um. Zirkoniumoxydet i slipematerial-blandingen er fortrinnsvis minst 25 %, mer foretrukket ca. 45 %, i tetragonal krystallform. Likevel kan også andre slike sammensmeltede slipematerialer finnes egnet for spesielle anvendelser.

Slipekornene kan også ha en hvilken som helst vanlig k.omstørrelse som benyttes ved fremstilling av belagt slipema-.-teriale, for eksempel fra 16 til 400. Ved spesielle slipe-anvendelser vil likevel spesielle kornstørrelser vanligvis bli funnet å ha mer effektiv ytelse enn andre. Formen på slipekornene tilsvarer fortrinnsvis formen til de svakere formede korn, vel kjent for dem innen fagområdet belagte slipemidler. En slik form oppnås ved vanlige knusemetoder.

De følgende eksempler illustrerer visse spesielle utførelser av oppfinnelsenf

Eksempel 1

Fremstilling av belagt slipemateriale inneholdende blandinger

av aluminakorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, med smeltede slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd

I dette eksempel ble skiver av belagt slipematerial-fibre omfattende ulike slipekornblandinger, som vist under i Tabell 1, av aluminaslipekorn, fremstilt ved sol-gel (S.G.)-prosessen, med slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd (A.Z.) evaluert ved ulike typer sliping. Aluminaslipekornene, fremstilt ved sol-gelprosessen, i dette tilfelle "kimet sol-gel", ble oppnådd i henhold til hva som er beskrevet i det tidligere nevnte US-patent nr. 4 623 364, utstedt til Norton Company.

Alt som er angitt i dette patent taes herved inn ved referanse. Slipematerialet ble valseknust ifølge vanlig teknikk og deretter siktet på vanlig måte for å fremskaffe slipekorn av størrelse 50. Slipematerialet var av følgende standardblanding:

Andre egenskaper: tetthet 3,89 (vann pykn.), 3,88 (helium pykn.); hardhet 20,7 (GPa); og gjennomsnittlig krystallitt-størrelse 0,17 ^um.

Slipematerialet av alumina-zirkoniumdioxyd ble fremstilt ifølge det som er beskrevet i det ovenfor nevnte US

3 891 408. SLipekornene brukt i dette eksempel ble fremstilt ved å kombinere et antall prøvepartier og hadde følgende omtrentlige sammensetning, med en eutektisk kolonistørrelse på mindre enn ca. 65 ^um / og en primært numerisk gjennomsnittlig krystallstørrelse på mindre enn ca. 50 ^um.

Store biter av det fremstilte slipemateriale ble slagknust i henhold til vanlig teknikk. Deretter ble disse biter valseknust på vanlig måte og siktet slik at det ble fremskaffet slipekorn med en kornstørrelse 50.

Etter sikting oppfylte slipekornene til hver av slipingene de angitte standarder for slipekorn med kornstørrel-se 50, basert på standard sandtype, i ANSI (American National Standards Institute, Inc.) Publikasjon B74.18-1984, dvs. avvikende oversortering +2+10, finstoff +11-17.

Aluminaslipekornene, fremstilt ved sol-gelprosessen, og de av alumina-zirkoniumdioxyd ble deretter blandet sammen på vanlig måte i en vanlig kornblander for å oppnå kornblandin-ger av de ønskede volumprosenter angitt i Tabell 1 nedenfor.

De belagte slipeskiver (177,8 mm (7") diameter, 22,2 mm (7/8") senteråpning) ble fremstilt hver for seg ved bruk av vanlige metoder, vanlige 0,76 mm (0,030<V>) vulkaniserte fiber-støtter og vanlige forankringslag av calsiumcarbonat-fylt resolfenolharpiks (48 % harpiks, 52 % fyllstoff) og liæbelegg (48 % harpiks, 52 % fyllstoff). Etter tilførsel av slipekornene mens de fremdeles var våte, ble forankringslaget av harpiks delvis herdet i 5 timer ved 107,2° C (225° F) etterfulgt av en siste tørking og herding i 10 timer ved 107,2° C (225° C), etterfulgt av tilførsel av limebelegg. Belegningen ble utført ved bruk av vanlige valsebelegningsteknikker i en éngangsopera-sjon med herding i en trykkluftsovn. Vekten til harpiksbelegge-ne (våt basis) var som følger: Forankringslaget 0,22 kg/m (15 #VRm) og limebelegget 0,34 kg/m2 (23 if/ Xsa) . En "ream" ("Rm") tilsvarer 30,7 m<2 >(330 kvadratfot) med belegningsareal. Slipekornene ble belagt på vanlig måte, ved bruk av elektrostatisk oppoverrettet pro-jeksjon. Beleggvektene til slipekornene for de ulike slipeskiver som ble testet er angitt i Tabell 1 nedenfor:

1. Prosentene til hvert av slipekornmaterialene i blandingene ifølge oppfinnelsen er på volumbasis. Densiteten til S.G. korn er 3,95 g/cm.3 mens tettheten til A. Z. -korn er 4,60 g/cm . Således vil volumet til en 4,54 kg prøve av S. G.--korn tilsvare 4,54 kg x 1,16 eller 5,27 kg alumina-zirkoniumdioxydkorn. Etter kondisjonering ved 50 % R.H. og 21,1° C (70° F) ble de herdede slipeskiver deretter bøyet på vanlig måte ved 0° til 90° for kontrollert å brekke den harde harpiksbinding (forankrings- og limebelegg) ved bruk av en gummivalsebøye-innretning, og deretter ble krøUing korrigert ved bruk av vanlige teknikker, og etter dette ble de brukt i vanlige tester utført ved testing av fiberskiver ved lavtrykks- (112 DsIII) og høytrykks-(112 Dsh, 112 Dss) mattering. Generelt omfatter slike tester å montere slipeskiven på en middels hard støttepute av gummi som deretter monteres på en horisontalt innrettet motor-drevet spindelanordning montert på et understell som fritt kan beveges i en horisontal retning på friksjonsløse lågere innover mot og fra en hydraulisk drevet prøveholder. Prøveholderen er tilpasset for mottagelse av enten en 2,54 cm x 2,54 cm x 2 4,8cm-0,32 cm (1" x 1" x 9 3/4-1/8") vinkel eller en 7,62 cmx0,48cmx 38,1 cm (3" x 3/16" x 15") lang flat plate, og beveges horisontalt i en retning 90° til spindelen, vekselvis frem og tilbake ved en forutbestemt hastighet over en forutbestemt distanse. Testapparaturen er festet på en bordstøtte hovedsakelig av stål som tilveiebringer stabilitet gjennom operasjonen. Slipekraften tilføres ved å henge en dødvekt på et trinsesystem forbundet med det bevegelige understell som spindelen (skiven) er festet på. Skiven er festet i en vinkel på 10° fra å være parallell ved prøveholderen.

Test 112 DsH - er en høytrykks-(4,5 kg (10 Ibs.) kraft og en kornstørrelse 50, 5,4 kg (12 Ibs.) kraft og korn-størrelse 36, opprettholdt mot arbeiddsstykket av støtteputen) natter ingste st der fiberskiven skal slipe den 3,2 mm (1/8" tykke kant på en 2,54 cm x 2,54 cm x 24,77 cm -1018 eller 1020 vinkelkonstruk-sjon av carbonstål (3,2 mm, 1/8"). Det vinkelformede arbeids-stykke veies først, og deretter monteres det på prøveholderen som vekselvis beveger seg frem og tilbake over en avstand på 247,7 mm (9 3/4 inches) ved en hastighet på 8 1/2 slag/min.

og en lineær hastighet på 213 cm/min. (7ft./min.). Slipeskiven kjøres ved 3450 rpm. Slipeperioden er 2 minutter, og deretter fjernes vinkelprøvestykket og vekttapet måles. Denne syklus repeteres deretter med nye vinkelprøvestykker, innmontert på foreskrevet måte. inntil en minimumsslipemengde på 10 g/min.

er nådd. Dette avslutter testen. Verdiene angis i gram (gms) fjernet pr. 2 minutts intervall, antall intervaller for å avslutte testen, og total mengde (gms ) fjernet av den testede skive. Testresultatene vises vanligvis som prosent av kontrollskiven, og er angitt slik ovenfor.

Test 112 Dss - Denne test er identisk med Test 112 DsH bortsett fra at prøvestykket er en vinkel av 304 rustfritt stål, isteden for carbonstålvinkelen, slipeintervallet er 1 minutt og testen avsluttes etter 10 intervaller. Dessuten er slipekraften 3,17 kg (7 Ibs) for slipeskiver med kornstørrelse 50, og 4,53 kg (10 Ibs.) for slipeskiver med kornstørrelse 36.

Test 112 DsIII - Denne test ligner Test 112 DSH bortsett fra at den er en lavtrykkstest - 4,53 kg (10 Ibs.) kraft - prøven er en 7,62 cm x 0,48 cm x 38,1 cm lang kaldstrukket carbonstålplate, og en slik tilpasses i feste slik at fiberskiven sliper den

76,2 mm (3") overflate til platen. Slipeintervallet er 1 minutt, og testen avsluttes når fjerningshastigheten er mindre enn 3 g/min.

Verdiene i Tabell 2 ovenfor antas ganske overraskende å vise at for 1020 carbonstål (høytrykkstest) kutter en slipe-kornblanding av 50 vol% slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd og 50 vol% alumina slipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen,

192 % i forhold til kontrollskiven som inneholdt kun alumina-zirkoniumdioxyd slipekorn. Basert på kontrollskiven synes fjernet mengde å øke med en stadig økende mengde av korn frem-

stilt ved sol-gelprosessen,i slipeblandingen inntil et nivå på 50 % og avtar etter dette. Ved 50/50 nivået er imidlertid mengden av totalt avslip mye større enn avslipet med en skive inneholdende kun en av slipekorntypene alene. Selv når slipekornblandingen inneholder kun 75 % korn, fremstilt ved sol-gelprosessen, er kutteoppførselen fremdeles omtrent den samme som for en skive inneholdende 10 0 % slipekorn fremstilt ved sol-gelprosessen.

I tilfellet ved lavtrykkstesten (112DsIII) sees kutteresultatene å være omtrent de samme uansett om slipekornblandingen er 50/50 eller om slipekornene i skiven består av 100 % slipemiddel fremstilt ved sol-gelprosessen. Når slipemiddel-blandingen kun inneholder omtrent 25 vol% slipemiddel fremstilt ved sol-gelprosessen, er likevel det totale avslip vesentlig større enn når slipeskivene består av slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd.

Kutteoppførselen på rustfritt stål (112Des-høytrykks-test) er likevel funnet å være omtrent den samme om det benyttes en slipemiddelblanding, eller om fiberskiven inneholder kun alumina-zirkoniumdioxyd-aluminakorn. Likevel er det generelt sett funnet at belagte slipematerialer inneholdende kun aluminakorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, gir en dårligere oppførsel ved sliping av rustfritt stål, sammenlignet med

alumina-zirkoniumdioxydkorn.

Basert på resultatene ovenfor kan således belagte slipematerialer fremstilles for spesielle anvendelser der aluminakorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, tidligere har vist størst optimal oppførsel, ved i stedet å bruke en slipeblanding av slike slipemidler med slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd og oppnå minst lik oppførsel, og i noen tilfeller oppnås også bedre oppførsel. Når dette er tilfellet, kan totalkostnadene ved fremstilling av et belagt slipeprodukt inneholdende dette overlegne slipemiddel fremstilt ved sol-gelprosessen, reduseres vesentlig, i noen tilfeller uten noen reell reduksjon i oppfør-selen. Ved anvendelse av belagt slipemateriale der slipemiddel av alumina-zirkoniumdioxyd tidligere ble funnet å være mest effektivt, vil dessuten en slipemiddelblanding av slike korn og aluminakorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, gi en enda bedre oppførsel. Da belagt slipemateriale inneholdende slipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, idag er mer kostbart alene enn det som inneholder kun korn av alumina-zirkoniumdioxyd, vil blanding av de to slipekorntypene ved fremstilling av belagt slipemiddel resultere i belagt slipemateriale som er mer kost-nads-/ytelses-effektivt enn det inneholdende slipemiddel fremstilt ved sol-gelprosessen eller alumina-zirkoniumdioxyd alene.

Eksempel 2

Belagt slipemateriale med blandinger av slipekorn av alumina, fremstilt ved sol-gelprosessen, og alumina-zirkoniumdioxyd,

med kornstørrelse 36.

Det ble fremstilt fiberskiver som i eksempel 1, bortsett fra at kornstørrelsen til de benyttede slipekorn var 36. Slipingen oppfylte tidligere nevnte standarder for korn av størrelse 36, dvs. avvikende overgradering +2+10, de fineste +14-14. Resultatene av de utførte tester, som er beskrevet tidligere, er vist i Tabell 3 nedenfor.

Disse resultatene, som de i eksempel 1, viser at en 50/50 blanding (på volumbasis) av slipekorn av alumina, fremstilt ved sol-gelprosessen, og alumina-zirkoniumdioxyd fremviser forbedret oppførsel ved fullstendig kutting på 1020 stål, når sammenlignet med belagte slipeskiver som kun inneholder ett av de blandede kornene alene.

Kutteevnen på rustfritt stål der en 50/50 blanding ble benyttet kan sess å være i all vesentlighet lik den der én av slipekornblandingene ble benyttet alene. Imidlertid var det helt overraskende at lavtrykkstesten der det ble benyttet slipekorn med kornstørrelse 36 f ikke bekreftet resultatene i eksempel 1. Testresultatene i dette eksempel indikerer at der er bedret oppførsel ved å benytte en 50/50 blanding som tidligere, sammenlignet med alumina-zirkoniumdioxyd alene. Likevel viser de også at en slik blanding oppførte seg vesentlig dårligere enn fiberskiver som kun hadde slipekorn fremstilt ved sol-gelprosessen oppå. På tross av dette tilveiebringer et slikt belagt slipemateriale, på grunn av sin overlegene <y>telse,

en økonomisk erstatning der slipematerialet av alumina-zirkoniumdioxyd er blitt benyttet hittil, ved enkelte anvendelser.

Eksempel 3

Vurdering av belagt slipemateriale med doble slipekornlag, med topplaget inneholdende slipekornblandingen.

I dette eksempel er det testede belagte slipemateriale et såkalt "delt belegg" ved at slipematerialet har to lag av slipekorn. Vekten av de ønskede slipekorn i det belagte slipemateriale har.blitt delt inn i to lag, 40 % i det første eller bunnlaget, 60 % i topplaget. Likevel har det belagte slipemateriale kun ett forankringslag.

Alumina-slipekornene, fremstilt ved sol-gelprosessesen, hadde samme typiske sammensetning og karakteristika som angitt tidligere i eksempel 1. Sammensetningen av alumina-zirkoniumdi-oxydkornene var omtrent 42 - 43 % zirkoniumoxyd med en korre-sponderende mindre mengde av aluminiumoxyd, sammenlignet med blandingen i eksempel 1, med de gjenværende komponenter inneholdende vesentlig de samme mengder. Mer enn omtrent 55 % av zirkoniumoxydet i denne kornblanding foreligger i tetragonal form. Slipekornblandinger med både kornstørrelse 36 og 50 ble testet i testene beskrevet nedenfor, med testresultatene frem-satt i tabell 3, og mot belagt slipemateriale fremstilt på samme måte for de forskjellige kornstørrelsene bortsett fra at det benyttede belagte slipemateriale kun inneholdt korn av alumina, fremstilt ved sol-gelprosessen, av samme sammensetning som slipekornene benyttet i blandingen. SLipekornene ble i hvert tilfelle sortert for å oppfylle de tidligere angitte standarder. Slipekornblandingen ble oppnådd ved å blande korn i en vanlig kornblander.

Det belagte slipemateriale ble i hvert tilfelle fremstilt ved å belegge en vanlig vevet støttedel av polyester på vanlig måte med en vanlig calsiumcarbonatfylt resolfenol-forankringsblanding med omtrent 75 % faste partikler inneholdende omtrent 43,6 % fenol-formaldehydharpiks, omtrent 54,5 % calsiumcarbonat, omtrent 1,6 % vann og omtrent 0,25 % silan, for å tilveiebringe en påførselsvekt på omtrent 8,6 kg

(19 Ibs.) (12,7 kg (281bs.)- kornstørrelse 36) pr. ream

/ \0,28 kg/m 2) produsentsandpapir ("Rm" som tidligere beskrevet i eksempel 1). Deretter ble et første laq av vanlig høyrent brunt aluminiumoxyd (kornstørrelse 36 - 0,35 kg/m 2, kornstør-reise 50 - 0,24 kgAn 2): tilført ved hjelp av tyngdekraften på vanlig måte til de respetkive støttedeler med fremstillings-belegg, mens fremstillingsbelegget fremdeles var vått. Dette ble etterfulgt ved tilførsel av 50/50 blandingen (volumbasis)

av aluminaslipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, og alumina-zirkoniumdioxydkorn ifølge vanlig oppoverrettet elektrostatisk teknikk i de følgenge omtrentlige mengder (kornstørrelse 3 6 - 0,53 kg/m 2 ; kornstørrelse 50 - 0,36 kg/m 2). I kontrollslipe-materialet ble kun aluminaslipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, tilført i det øvre lag (kornstørrelse 36 -

- 0,53 kg/m<2>; kornstørrelse 50 - 0,36 kg/m ) .

Forankringslaget ble deretter i hvert tilfelle tørket og delvis herdet ved på vanlig måte å varme opp de respek-tive belagte materialene ifølge vanlig teknikk i en periode omtrent 90 minutter ved en temperatur økende fra omtrent 79,4°C (175° F) til omtrent 112,8° C (235° F). Deretter ble en vanlig cryolitt-fylt resolfenol-limbeleggsblanding tilført til de res-pektive slipekornblandinger, og denne blanding omfatter omtrent 75 % faste partikler og består i tilfellet med kornstørrelse 50 av omtrent 39,1 % fenolformaldehydharpiks, 48,4 % cryolitt,

10,2 % vann, 2,0 % fargestoff, og 0,25 % organosilan, i en mengde på fra omtrent 0,41' til 0,53 kg pr. m 2- belegg i sandpapir, basert på operatørens visuelle ekspertise. Limbelegg-blandingen i tilfellet ved slipekornmateriale med kornstørrelse 36 omfattet, på faststoffbasis, omtrent 40,5 % fenolformaldehyd, 50,1 % cryolittfyllstoff, 7 % vann, 2,0 % fargestoff og

0,25 % adhesjonsfremmende organosilan. Det belagte slipemateriale i hvert av tilfellene ble deretter utsatt for en temperatur på fra omtrent 73,9° C (165° F) til 112,8° C (235° F)

i en periode på 135 minutter ifølge kjent teknikk for å tørke og delvis herde limbelegget. Deretter ble det belagte slipemateriale jevnet i valser og videre herdet ved oppvarming på vanlig måte i 12 timer ved 112° C (235° F).

Således ble belagt slipemateriale ifølge oppfinnelsen tilveiebragt der det første slipemiddellag av vanlig aluminakorn var omtrent 50 % av den totale kornvekt og det andre eller toppslipekornlaget var en blanding bestående av 50 vol% aluminakorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, og 50 vol% vanlig alumina-zirkoniumdioxydkorn. Som et resultat av dette inneholder slipemineralet i det belagte slipemateriale kun omtrent 30 vol% av de mer kostbare slipekorn fremstilt ved sol-gelprosessen.

Det ovenfor fremstilte slipemateriale ble deretter omdannet til slipebånd på vanlig måte. Slipebåndene ble deretter testet i testene angitt nedenfor i Tabell 4. Resultatene er angitt i tabellen.

HØYTRYKKS INNSTIKKSSLIPETESTER;

SETCO/KLK - Utstyret for denne test består av en SETCO gulvmontert dreiemaskin for båndsliping komplett med et. 61 cm (24") i diameter urethandekket 90 Durometer Shore A støttehjul drevet av et 50,7 HK elektrisk drivverk. HjuIhas tigheten er 90 6 rpm som gir en båndhastighet på 1737 m/min. Båndstør-relsen er 7,62 x 335,3 cm.

En spesiell innretning er festet direkte i fronten av støttehjulet for å støtte og påføre teststengene på det belagte slipebånd. En 2,54 x 2,54 x 41,4 cm metallteststang er montert på maskinens ixinretningpå en slik måte at 6,45 cm overflaten til teststykket stikkes inn i overflaten til det belagte slipebånd når lufttrykk tilføres lufttrykksylinderen med innvendig diameter på 10,1 cm (4"). Automatiske timere tilfører trykket i 3 sekunder, trekker teststykket tilbake en 30 sekunders tidsperiode og gjenoppretter trykket. Testen kjøres vanligvis i 30 sykluser eller inntil en minimumsmengde avslip på 10 g pr. minutt er nådd. I denne test ble teststykkene utsatt for en kraft på 90,6 kg (200 lb.). Som indikert i Tabell 4 var teststykkene 4141 stål og 304 rustfritt stål.

Utstyret er instrumentert for å kunne lese og lagre mengden fjernet metall og mengde brukt HK gjennom slipesyklusen.

I de utførte tester ble et belagt slipebånd av 100 % slipekorn fremstilt ved 'sol-gelprosessen,testet ved bruk av de tidligere beskrevne fremgangsmåter og benyttet som "kontroll". Testen ble deretter gjentatt ved bruk av båndene med 50/50 blanding. Resultatene er angitt i tabellen i "prosent kontroll".

122Ds INNSTIKKSSLIPETEST - Denne test er laget for å teste slipeoppførselen til belagte slipebånd i innstikks-slipeform under middels trykkområder. Testprosedyren er stort sett den samme som beskrevet ovenfor.

Utstyret som benyttes er en SETCO gulvmontert bøyemaskin for båndsliping modifisert til å benytte et 6,4 cm x 152,4 cm langt endeløst slipebånd. Et 17,8 cm (7")

i diameter fast urethandekket 90 Durometer Shore A støttehjul . drives av en 25,4 HK elektrisk motor med variabel hastighet ved en båndhastighet på 1524 m/min.

Et spesielt tilbehør festes direkte i fronten av støttehjulet for å tilføre og anbringe en 2,5 4 cm (1") kvad-dratisk overflate på teststykket inn i det belagte slipebånd ved en innstikksslipemetode kjent av fagfolk innen området belagt slipemateriale. Kraften genereres av et antall mekaniske vekter som tilføres og fjernes automatisk for å oppnå en 3 sekunders slipe- og en 30 sekunders kjølesyklus. Mengde fjernet metall gjennom hver slipesyklus, og totalt antall kjørte sykluser og mengde fjernet metall registreres. Testen avsluttes når mengde avslip pr. syklus på 10 g/min nås.

I denne test ble det benyttet en vekt på 36,2 kg

(80 lb.). Teststykkene besto av 1018 stål. Resultatene er angitt i "prosent av kontroll".

VANLIGE BÅNDTESTER;

Testprosedyre 102D er en matterings-/livsytelsesvur-dering av belagte slipebånd i en vanlig slipekonfigurasjon.

Utstyret består av et understell montert på frik-sjonsløse lågere innstilt slik at det kan beveges fritt i horisontal retning når kraften av de tilknyttede mekaniske vekter tilføres. På understellet er det. montert en motor som driver en vertikalt montert spindel som støtter et 17,8 cm

(7") i diameter, tannet med en avstand på 9,5 mm (3/8") mellom

rillene, urethandekket 55 Durometer Shore A støttehjul og opptaksenhet utformet for å motta et 6,4 cm x 152,4 cm belagt slipebånd montert horisontalt, parallelt med gulvet.

I denne utførelsesform slipes en 12,7 mm x 76,2 mm x 247,7 mm langt metallteststang langs den 12,7 mm (1/2 ") overflate ved bruk av en vanlig frem- og tilbake slipemetode i en regulert tidsperiode. Teststykket kjøles deretter ned, mengden av fjernet metall under slipesyklusen måles, og syklusen gjentas.

Testmetallstykket monteres på en oscillerende innretning som støtter teststykket slik at overflaten på 12,7 mm

(1/2") bringes i kontakt med slipebåndet. Innretningen oscil-lerer med en hastighet på 2,13 m (7 fot) pr. minutt. Bånd-hastigheten er 1524 m/min.

I denne testprosedyre er slipetiden 2 minutter og testmetallene 4140s stål og 304 rustfritt stål. Kraftmengde tilført beltet er 6,8 kg for kornstørrelse 36 bånd og 5,5 kg for kornstørrelse 50 bånd. Metallteststangen anordnes på

den oscillerende innretning, kontrollbeltet festes på det horisontale understell, og testen startes. De mekaniske vekter bringer det h:orisontale understell forover slik at det belagte slipebånd kommer i kontakt med 12,7 mm (1/2") overflaten på teststangen mens denne beveges horisontalt frem og tilbake i en 2 minutters periode' da et stoppeur automatisk trekker beltet fra teststykket. Teststykket fjernes,og vekttapet registreres. Syklusen gjentas inntil en kuttehastighet pr.

syklus på 10 g/min oppnås (eller i tilfelle med rustfritt stål, at 10 2 minutters sykluser var blitt fullført).

Prøvebåndet testes deretter ved bruk av samme frem-gangsmåte,og kutteresultatene angis som "prosent av kontroll".

Som vist ved testverdiene i tabellen ovenfor fun-gerte det lagdelte belagte slipemateriale omfattende slipeblandingen av 50/50, på volumbassis, av aluminaslipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, og korn av alumina-zirkoniumdioxyd vesentlig bedre i enkelte tilfeller enn et 100 % kornbelte fremstilt ved sol-gelprosessen. For eksempel er det en vesentlig forbedring i kuttingen i testene på 1018 stål, i tilfellet med kornstørrelse 50, sammenlignet med et bånd kun bestående av korn fremstilt ved sol-gelprosessen. Resultatene viser en dramatisk bedring, spesielt for kornstørrelse 36, på rustfritt stål.

Som vist ved de ulike eksempler ovenfor i denne søknad, resulterer således blandingen av aluminaslipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, og slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd i belagt slipemateriale som er klart overlegent i forhold til et av slipekorn belagt alene ved spesielle anvendelser. Ved spesielle andre anvendelser resulterer dessuten det blandede slipekorn i belagt slipemateriale.som inneholder de beste trekkene til hvert enkelt mineral.

Som et resultat av disse tester fremgår det at det kan tilveiebringes belagt slipemateriale som har en blanding av aluminaslipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen, og slipekorn av alumina-zirkoniumdioxyd passende for bruk i et antall anvendelser der optimal virkning tidligere kun er blitt oppnådd med belagt slipemateriale:.som kun inneholder aluminakorn fremstilt ved sol-gelprosessen. Denne oppdagelse ledsages av en vesentlig reduksjon i slipekornkostnader-for belagt slipemateriale sammenlignet med lignende materiale av rene aluminaslipekorn, fremstilt ved sol-gelprosessen.

Claims

1. Belagt slipemateriale som har en støttedel og et lag av belagt slipemiddel som henger fast på støttedelen og omfatter (a) minst ett forankringslag, (b) minst ett lag av en blanding av slipekorn som omfatter slipekorn av alumina fremstilt ved sol-gelprosessen og som henger fast på nevnte støttedel ved hjelp av forankringslaget, og (c) et limbelegg på toppen av nevnte minst ene lag av en blanding av slipekorn, karakterisert ved at nevnte minst ene lag av en blanding av slipekorn foruten aluminaslipekornene omfatter alumina-zirkoniumdioxydslipekorn og at aluminaslipekornene er til stede i en mengde av 15-75 vol% og alumina-zirkoniumdi-oxydslipekornene i en mengde av 25-85 vol% av blandingen.

2. Belagt slipemateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at slipekornene av alumina-zirkoniumdioxyd utgjøres av en nesten eutektisk blanding som omfatter 35 til 50% zirkoniumdioxyd.

3. Belagt slipemateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at laget av belagt slipemiddel har et enkelt lag av slipekorn.

4. Belagt slipemateriale ifølge krav 3, karakterisert ved at i slipekornlaget foreligger slipekornene i blandingen i et volumforhold på omtrent 50/50.

5. Belagt slipemateriale ifølge krav 1-4, karakterisert ved at aluminakornene fremstilt ved sol-gelprosessen er blitt oppnådd fra en kimet sol-gelblanding.

6. Belagt slipemateriale ifølge krav 5, karakterisert ved at slipekornene i blandingen har kornstørrelse 50.

7. Belagt slipemateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at det minst ene lag av en blanding av slipekorn omfatter et første lag av slipekorn og et andre lag av slipekorn tilveiebragt på toppen av det første lag og at begge slipekornlag henger fast på støttedelen via forankringslaget og limbelegget foreligger over det andre lag av slipekorn, idet det andre lag av slipekorn utgjøres av slipekornblandingen.

8. Belagt slipemateriale ifølge krav 7, karakterisert ved at det første lag av slipekorn består av korn av smeltet alumina.

9. Belagt slipemateriale ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at slipekornene i hvert lag har kornstørrelse 36.

10. Belagt slipemateriale ifølge krav 1-9, karakterisert ved at alumina-zirkonium-dioxydslipekornene i blandingen av slipekorn utgjøres av korn av en sammensmeltet alumina-zirkoniumdioxydblanding.

11. Anvendelse av det belagte slipemateriale ifølge krav 1-10,hvor slipematerialet har en støttedel og et lag av belagt slipemiddel som henger fast på støttedelen og omfatter (a) minst ett forankringslag, (b) minst ett lag av en blanding av slipekorn som omfatter slipekorn av alumina fremstilt ved sol-gelprosessen og som henger fast på nevnte støttedel ved hjelp av forankringslaget, og (c) et limbelegg på toppen av nevnte minst ene lag av en blanding av slipekorn, idet nevnte minst ene lag av en blanding av slipekorn foruten aluminaslipekornene omfatter alumina-zirkoniumdioxydslipekom og idet aluminaslipekornene er til stede i en mengde av 15-75 vol% og alumina-zirkonium-dioxydslipekornene i en mengde av 25-85 vol% av blandingen, for høytrykksslipeoperasjoner.