SE533129C2 - Metod för framställning av organiskt bundna slipprodukter - Google Patents

Description

2 I en utföringsform avser uppfinningen en metod för framställning av en organiskt bunden slipprodukt som innebär att en slipkornskompone nt kombineras med en fenolbaserad hartskomponent. De kombinerade komponenterna formas.

Den fenolbaserade hartskomponenten värmehärdas i fuktinnehållande atmosfär, varigenom den organiskt bundna slipprodukten formas. Den fuktiga atmosfären är i kontakt med de komponenter som formas.

Uppfmningen gäller även en slipprodukt framställd med en metod som inbegriper kombination av en slipkornskomponent och en fenolbaserad hartskomponent och formning av de kombinerade komponenterna. Den fenolbaserade hartskomponenten värmehärdas i en fuktinnehållande atmosfär där komponenterna som formas är i kontakt med atmosfären.

I ett exempel innehåller atmosfären fukt från ånga som förs in i den kammare som används för värmehärdningen. I en föredragen utfóringsform kombineras slipkornet först med en organisk kiselförening så att ett slipkorn behandlat med organiskt kisel erhålls. Därefter kombineras den fenolbaserade hartskomponenten med slipkornet behandlat med organiskt kisel.

I en annan utföringsform gäller uppfinningen en slipskiva framställd med metoden enligt uppfinningen och med en resthållfasthet på över 57%. I en annan utföringsform gäller uppfinningen en slipprodukt framställd med metoden enligt uppfinningen och med en ammoniakhalt under 50 ppm i skivan.

Uppfinningen har många fördelar. Den innebär t.ex. att inga inpacknings- och uppackningssteg krävs vid framställningen av slipskivor. Dessutom minskar mängden ammoniak och andra oönskade reaktionsprodukter som fångas inne skivkroppen vid framställning. Slipverktyg som framställs enligt uppfinningen har i allmänhet god resthållfasthet, dvs. slipkornen hålls kvar i det organiska bindemedlet under hela sin användbara livslängd under de betingelser som föreligger vid våtslipning. En särskild fördel med uppfinningen är att den innebär att slipskivor med låg hårdhetsgrad får god resthållfasthet vid våtslipning. Med “slipskivor med låg hårdhetsgrad” avses här en hårdhetsgrad lägre än Q på Norton Companys skala fór hårdhetsgrad. Slipverktyg tillverkade med metoder enligt uppfinningen har också god resthållfasthet vid torrslipning och ger liten försämring av slipprestandan.

Ovannämnda och andra föremål för, särdrag hos och fördelar med uppfinningen framgår av den detaljerade beskrivningen nedan av föredragna 10 15 20 25 30 w M 111.2: 3 utfóringsformer av uppfinningen. En beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen följer nedan.

Föreliggande uppfinning gäller en metod för att framställa organiskt bundna slipprodukter.

Metoden enligt uppfinningen innebär att en slipkornskomponent kombineras en fenolhartsbaserad bindemedelskomponent. De kombinerade komponenterna kan formas, t.ex. till en grönkropp med en form som är lämplig att forma till en slipprodukt. Den fenolbaserade hartskomponenten värmehärdas i en fuktinnehållande atmosfär som är i kontakt med de komponenter som formas. l en utföringsform inbegriper den slipkornskomponent som används i metoden enligt uppfinningen aluminiumbaserade slipkorn.“Aluminiumoxid” och “Al2O3" används här som synonymer. Många alumiminiumoxidbaserade slipkorn finns kommersiellt tillgängliga, och specialkorn kan specialtillverkas. Exempel på aluminiumoxidbaserade slipkorn som är lämpliga att använda i föreliggande uppfinning är bland annat korn av vit alundum, med beteckningen “38A grain”, från Saint Gobain Ceramics & Plastics Inc eller av rosa alundum, med beteckningen “86A grain” från Treibacher Schlefmittel AG. Även andra slipkorn kan användas, t.ex. ympad eller oympad sintrad sol-gel-aluminiumoxid, med eller utan kemisk modifiering med oxider av sällsynta jordartsmetaller, MgO och liknande, aluminiumoxid-zirkon, bor-aluminiumoxid, kiselkarbid, diamant, kubisk bornitrid, aluminiumoxid-oxynitrid, liksom kombinationer av olika slipkorn.

Slipkornens storlek uttrycks ofta som kornstorlek, och tabeller över förhållandet mellan kornstorlek och motsvarande medelpartikelstorlek, uttryckt i mikron eller tum, är kända inom teknikområdet, liksom korrelationerna till motsvarande USS-maskvidd (maskvidd enligt United States Standard Sieve). Den slíptillämpning eller slipprocess som Slipverktyg är avsett för avgör valet av kornstorlek. Lämpliga kornstorlekar som kan användas enligt föreliggande uppfinning ligger mellan omkring 16 (motsvarande en medelstorlek på omkring 1660 pm) till omkring 320 (motsvarande en medelstorlek på omkring 32 pm).

A12O3-kornet beläggs föredraget med organiskt kisel innan slippprodukten tillverkas. Lämpliga organiska kiselkomponenter är bland annat organo- funktionella silaner, som typiskt används som kopplingsmedel. Särskilt föredragna är aminosilaner, t.ex. gamma-aminopropyltrietoxysilan. Andra exempel på med organiska kiselföreningar som kan användas inbegriper, men är inte begränsade 10 15 20 25 30 'H29 4 till, vinyltrietoxysilan, gamma-aminopropyltrimetoxysilan, diaminopropyletoxysilan.

Den fenolbaserade hartskomponenten inbegriper minst ett fenolharts.

Fenolhartser framställs i allmänhet genom polymerisering av fenoler med aldehyder, främst formaldehyd, paraformaldehyd eller furfural. Utöver fenoler kan kresoler, xylenoler och substituerade fenoler användas. Resoler framställs i allmänhet genom enstegsreaktion mellan en vattenlösning av formaldehyd och fenol i närvaro av en alkalisk katalysator. Novolac-hartser, som också betecknas tvåstegsfenolhartser, framställs i allmänhet under sura betingelser och i närvaro av en tvärbindare såsom hexametylentetraamin (som här också betecknas “hexa”).

Antingen en resol eller ett novolac-harts kan användas, och mer än ett fenolbaserat harts kan användas. I en utfóringsform inbegriper den fenolbaserade hartskomponenten minst en resol och minst ett fenolharts av novolac-typ.

Föredraget är minst ett fenolbaserat harts i flytande form. Lämpliga kombinationer av fenolhartser beskrivs t.ex. i US-patent 4 918 116 (Gardziella mil., som införlivas häri i sin helhet genom hänvisning).

I en fore dragen utfóringsform kombineras slipkornskomponenten först med den organiska kiselkomponenten. Metoder for att behandla slipkorn med en organisk kiselfórening är kända inom teknikområdet. Slipkornen kan till exempel vätas, sprayas eller dispergeras i en lösning som innehåller en lämplig organisk kiselfårening så att kornet beläggs. Normalt torkas det belagda kornet före användning.

Slípkornet som behandlats med organiskt kisel kombineras sedan med den fenolbaserade hartskomponenten. I ett exempel kombineras först det slipkorn som behandlas med organisk kiselfórening med ett eller flera fenolbaserade hartserí flytande form och sedan med ett eller flera fenolbaserade hartser ipulverform. lett annat exempel tillsätts både flytande och pulverformigt fenolbaserat harts samtidigt till slipkornet som behandlats med organiskt kisel.

Slipkornet som behandlats med organiskt kisel och den fenolbaserade hartskomponenten kombineras med lämplig metod, t.ex. blandning i lämplig blandare. Ett exempel på en lämplig blandare är en Eirich-blandare, t.ex. av modell RV02, en Littleford-blandare eller en blandare av skåltyp.

I andra utißrlngsformer kombineras den organiska kiselkomponenten tbrst med den fenolbaserade hartskomponenten och sedan med slipkornskomponenten.

Den organiska kiselkomponenten kan t.ex. kombineras med ett eller flera flytande 10 15 20 25 30 35 5 fenolbaserade hartser. I andra utföringsformer kombineras alla komponenter i ett steg. Metoder for att kombinera komponenter tillhör känd teknik.

Ytterligare ingredienser, t.ex. fyllmedel, härdare och andra fóreningnar som normalt används vid framställning av organiskt bundna slipprodukter kan också ingå. Fyllmedlen kan utgöras av finfórdelat pulver, granuler, sfárer, fibrer eller bestå av enheter av annan form. Exempel på lämpliga fyllmedel är sand, kiselkarbid, “bubbelaluminiumoxid”, bauxit, kromiter, magnesit, dolomiter, “bubbelmullit”, borider, kolloidal kiseldioxid, titandioxid, kolprodukter (t.ex. kimrök, koks eller grafit), trämjöl, lera, talk, hexagonal bornitrid, molybdendisulfid, filtspat, nefelinsyenit och olika former av glas såsom glasfiber och ihåliga glassfärer. I allmänhet utgör fyllmedlet mellan 0,1 och 30 viktandelar baserat på kompositionens totalvikt.

Som tvärbindare för härdning av fenoliska novolac-hartser används bland annat hexa och andra hårdare som är kända inom teknikområdet. Prekursorer till sådana material, t.ex. ammoniumhydroxid, kan också användas. Lämpliga mängder härdmedel används, t.ex. mellan omkring 5 och omkring 20 viktandelar härdmedel per hundra delar av det totala fenoliska novolac-hartset.

Andra material som kan tillsättas är bland annat processhj älpmedel såsom antistatmedel, metalloxider såsom bränd kalk, zinkoxid, magnesiumoxid, Smörjmedel såsom stearinsyra och glycerolmonostearat och blandningar därav. Även den lämpliga mängden av vart och ett av dessa material kan fastställas av fackmannen.

I en utfóringsform formas en grönkropp genom att de kombinerade komponenterna placeras i en lämplig form för pressning. Med “grönkropp” avses häri en kropp som håller formen under nästa processteg men som normalt inte är tillräckligt hållfast fór att kunna hålla formen permanent. Hartsbindemedlet i grönkroppen föreligger i ohärdat eller opolymeriserat tillstånd. De kombinerade komponenterna kan formas till den önskade produktens form. De kombinerade komponenterna kan t.ex. formas till skivor, diskar, skivsegment, stenar och henar. l en fóredragen utforingsform formas de kombinerade komponenterna och pressas till lämplig form for en slip skiva. Enligt känd teknik kan formade kolvar användas fór att avsluta blandningen.

Vid framställning av slipprodukter enligt uppfinningen värmehärdas, dvs. polymeriseras, den fenolbaserade hartskomponenten enligt uppfinningen i grönkroppen i en fuktinnehållande atmosfär. Då grönkroppen upphettas sker 10 15 20 25 30 5:33 129 6 fysikaliska och kemiska processer, t.ex. tvärbinds de värmehårdade fenolbaserade hartsen så att slipprodukten erhålls.

I allmänhet upphettas grönkroppen genom stegvis reglerad upphettning till en sluthårdtemperatur. Hela processen kan benämnas “härdningscykel”. Av hänsyn till värmeutbredningen upphettas normalt stora grönkroppar långsammare for att produkten skall hårda jämnt. De delar som formas, dvs. grönkroppen, kan hållas vid en given temperatur under vissa tidsperioder, så kallade utjämningsfaser, for att temperaturen i skivmassan skall utjämnas under upphettníngens upprampningsfas till den temperatur där det fenolbaserade hartset polymeriseras. från rumstemperatur (omgivningstemperatur) till en temperatur som hålls under en period fór att tillåta en långsam (reglerad) fiisättning från slipskivan av flyktiga ämnen som genereras av biprodukter från härdningen.

Grönkroppen upphettas dessutom långsamt, t.ex.

Grönkroppen kan t.ex. fórupphettas till en starttemperatur, t.ex. omkring 100°C och hållas vid denna utjämningstemperatur under exempelvis från omkring 0,5 timmar till flera timmar. Därefter upphettas grönkroppen under en tidsperiod, t.ex. flera timmar, till en sluthårdtemperatur. Med “sluthärdtemperatuf avses här den utjämningstemperatur vid vilken den produkt som formas hålls fór ett åstadkomma polymerisering, t.ex. tvärbindning, av en fenolhartsbaserad komponent, så att en slipprodukt formas. Med “tvårbindning” avses häri den eller de kemiska reaktioner som sker i närvaro av värme och i allmänhet i närvaro av en tvårbindare, t.ex. hexa, varigenom en fenolbaserad hartskomponent härdar. I allmänhet får den produkt som formas temperaturutjämna vid sluthärdtemperaturen i härdningscykeln under en viss tidsperiod, t.ex. mellan 10 och 36 timmar, eller tills tvärbindningstemperaturen och härdar. den formade produktens mittpunkt når Vilken sluthärdtemperatur som används beror på hartssammansåttningen.

Polymerisering av fenolbaserade hartser sker i allmänhet vid en temperatur i intervallet mellan omkring 110°C och omkring 225°C. Resolhartser polymeriserar vanligen vid en temperatur i intervallet mellan omkring 140°C och omkring 225°C och novolac-hartser i allmänhet vid en temperatur i intervallet mellan omkring 1 10°C och omkring 195°C. Sluthärdtemperaturen kan också bero på andra faktorer, t.ex. produktens storlek och/eller katalysatorsystem som används, slipskivans hårdhetsgrad, hartsets molekylvikt form, hårdningstiden, det specifika 10 15 20 25 30 35 12511 7 och kemi och härdningsatmosfären. För flera av de lämpliga fenolbaserade komponenter som beskrivs här är sluthärdtemperaturen minst omkring 150°C.

Värmehärdning, dvs. fenolbaserade hartskomponenten genomförs i en fuktinnehållande atmosfär, dvs. en atmosfär som har en relativ fuktighet , RH, som överstiger den normala luftfuktigheten vid en given temperatur. Procentangivelsen för den relativa luftfuktigheten, “RH-%”, avser kvoten mellan den faktiska halten av vattenånga i en gas, t.ex. luft, kväve, polymerisering, av den vid en given temperatur och vattenhalten vid mättnadi samma gas och vid samma temperatur. Den fuktinnehällande atmosfären är ikontakt med grönkroppen, dvs. grönkroppens yta är inte inslagen i något barriärmaterial såsom en film som är ogenomtränglig för vatten, utan exponeras för atmosfären som inbegriper fukt, eller vattenånga. Utöver vattenånga kan den fuktinnehållande atmosfären innehålla luft eller någon annan lämplig gas, t.ex. kväve. Den fuktinnehållande atmosfären kan också innehålla vattendroppar, ammoniakgas, koldioxidgas och andra komponenter.

Värmehärdningen genomförs föredraget vid den maximala RH-% som kan uppnås vid sluthärdtemperaturen. I praktiken är den faktiska RH-% som uppnås vid en given temperatur ofta något lägre än det teoretiska värdet. Vid temperaturen 150°C är t.ex. det teoretiska maximala värdet för RH-% vid trycket 1 atmosfär 21,80%. Utvärdet för RH-% i en lämplig fuktugn ligger mellan omkring 18% och omkring 20%, vilket innebär en skillnad på omkring 545% med avseende på det teoretiska maximala värdet. Värmehärdningen genomförs föredraget vid den maximala relativa fuktighet (RH-%) sluthärdtemperaturen. I luft är 85-90% av det maximala teoretiska värdet normalt föredraget. som kan Värmehärdning kan också göras i en fuktinnehållande atmosfär genom användning av ett lägre värde för RH-% än det som maximalt kan uppnås vid en given temperatur. Man har t.ex. funnit att 40%-50% mindre än det maximala värde för RH-% som kan uppnås vid värmehärdningstemperaturen i luft förbättrar driftsegenskaperna under våta betingelser för verktyg framställda med metoden enligt uppfinningen.

Den fuktinnehållande atmosfären kan användas under hela den period under vilken den fenolbaserade hartskomponenten polymeriserar så att slipprodukten formas. Den kan också användas under kortare tid. Vid härdningscykler som pågår 23 till 36 timmar för att ge polymerisering av den erhållas vid , 10 15 20 25 30 35 LTI m! m ...ä [HJ :D 8 fenolbaserade hartskomponenten och formning av slipprodukten kan t.ex. en fuktinnehållande atmosfår tillhandahållas under omkring 5 respektive under omkring 16 timmar. Den kan tillhandahållas under ända ner till 35% av den tid som används för att hårda hartskomponenten vid maximal härdningstemperatur.

En fuktinnehållande atmosfär kan också användas före värmehärdningen av grönkroppen, t.ex. under förvärmningen, och/eller under upphettning från starthärdningstemperaturen till den temperatur vid vilken den fenolbaserade hartskomponenten har värmehärdat. Processer vid vilka den fuktinnehållande atmosfären används under hela härdningscykeln, dvs. från rumstemperatur till sluthårdtemperatur och under hela den period då sluthårdtemperaturen hålls, är föredragna. Vidare kan en fuktinnehållande atmosfär också användas då slipprodukten svalnar, dvs. under den tid då ugnstemperaturen sänks till omkring 100°C. Olika RH-% kan användas under olika faser i härdningscykeln.

Våremhärdning av den fenolbaserade hartskomponenten i en fuktinnehållande atmosfär kan ske i en sluten kammare i närvaro av en känd mängd vatten som införs i kammaren före härdning. Den kända mängden vatten kan vidare innehålla lösta gaser, t.ex. ammoniak eller koldioxid, och/eller lösta metallsalter, t.ex. metallhalider, karbonater, acetater, metallhydroxider, metallkomplex och andra föreningar. Den kan också innehålla vattenbaserad fenolresol, akryl m.m.

Andra metoder för att generera en fuktinnehållande atmosfär i en sluten kammare är bland annat att använda adsorbenter som kan frisätta vatten vid förhöjda temperaturer, t.ex. vattenabsorberande hydrerade zeoliter, molekylsiktsmaterial, hydrerad kiseldioxid och hydrerad aluminiumoxid.

Metallsalter och metallkomplex som innehåller bundet vatten kan också inneslutas i den slutna kammaren så att en fuktinnehållande atmosfär genereras under värmehärdningen.

Värmehärdning av den fenolbaserade hartskomponenten i en fuktinnehållande atmosfär kan också genomföras genom att ånga leds in i en kammare som utgör en sluten enhet. En härdningsugn eller en autoklav kan t.ex. förses med ledningar för injektion av färsk ånga. Med “färsk ånga” avses här ånga från en källa utanför härdkammaren, t.ex. från en ånggenerator. l ett exempel sluts och körs kammaren vid visst inre tryck, t.ex. i intervallet från atmosfårstryck till omkring mindre än 2 psig (pounds per square inch gauge). Kammaren kan också förses med medel för återcirkulation av ångan för att ge enhetlig fuktighet 10 15 20 25 30 si? till w mä 25 9 i hela kammaren. Lämpliga medel fór âtercirkulation av ånga inbegriper pumpar, fläktar, kondensatorer, bafflar/rör och andra medel som är kända inom teknikområdet.

Kammaren kan t.ex. vara en kammare i en elektrisk ugn som gör det möjligt att hårda i en miljö med hög fuktighet utan att den elektriska ugnens drift störs eller att elledningarna skadas. Kammaren kan tex. vara försedd med en perforerad platta för att sprida ångan jämnt. Den kan ha en justerbar dämpare i utsugningstrumman för reglering av luftomsättningen i kammaren, inlopp för luftíntag och införning för termoelement och fuktighetssensorer och reglerbara ventiler för ångintag. Ångkammare som är tilräckligt stora för att hårda fullstora organiskt bundna skivor, t.ex. upp till 860 mm i diameter kan användas.

I en utföringsform används enbart färsk ånga, eller färsk ånga i kombination med andra inom tekniken kända metoder för att upphetta grönkroppen till exempelvis sluthärdtemperaturen under sluthärdtemperaturen. Färsk ånga kan appliceras på en grönkropp efter det att luften som omger slipskivan har stigit till minst 80°C, vilket minimerar kondenseringen av ånga på kammarens väggar under den inledande temperaturrampningen. eller en temperatur Temperaturen på ångan som kommer ut ur utsugningstrumman är ungefär 1lO°C, och extern värme appliceras för att höja härdmiljöns temperatur till den slutliga utjämningstemperatur som skall hållas.

Värmehärdning av den fenolbaserade hartskomponenten i en fuktinnehållande atmosfär kan också genomföras ien fuktreglerad ugn. Lämpliga exempel på fuktreglerade ugnar beskrivs tex. i M. Grande “Process Heating”, sid 22-24 (april 2000). Insprutning kan göras både av dimma och av ånga.

Fuktreglerade ugnar med ånginsprutning är föredragna. En lämplig fuktkontrollerad ugn finns kommersiellt tillgänglig från Despatch Industries, Minneapolis. Kommersiellt tillgängliga fuktugnar har normalt profiler för maximal RH-% som kan uppnås vid ugnens driftstemperaturer.

Eftersom grönkroppen är i kontakt med eller exponerad för atmosfären, dvs. att dess yta inte är inslagen i en film som är ogenomtrånglig för vatten, kan vattnet i härdningsatmosfären cirkulera in i och ut ur grönkroppen och re aktionsprodukter som uppkommer under upphettning och temperaturutjämning kan avgå. Reaktionsprodukter, t.ex. ammoniak, som blir kvar i slutprodukten minskar jämfört med de mängder som finns i produkter som framställs med 10 15 20 25 30 35 10 inslagníng. En metod fór att mäta ammoniakhalten i slipprodukter är den TKN- metod (Total Kjeldahl Nitrogen) som beskrivs i EPA Method 351.3.

I en utfóringsform tillverkas en slipprodukt enligt uppfinningen, tex. en slipskiva, som har en resthållfasthet på över 57%. I en annan utfóringsform finns mindre än 50 ppm ammoniak i den produkt som framställs med metoden enligt uppfinningen.

I en fóredragen utfóringsform används metoden enligt uppfinningen för att tillverka slipskivor som har en öppen porstruktur. I allmänhet har sådana skivor en öppen porositet som föredraget ligger mellan omkring 20 och omkring 40 volymprocent, och kan ligga mellan 2 och omkring 60 volymprocent.

Utan att utesluta andra möjliga kemiska mekanismer förefaller det troligt att vattenmolekylerna bryter vissa bindningar mellan kornytan och vissa funktionella grupper i den organiska kiselfóreningen, medan en del av den- organiska kiselfóreningen förblir bunden till slipkornets yta. I aminofunktionella silaner frigör tex. närvaron av vatten silanens aminoände. Under härdning reagerar en aminogrupp (-NH2) med hydroxygruppen (-OH) i det fenolbaserade hartset, vilket ger en stark gränsyta mellan slipkorn och organiskt bindemedel.

Vidare kan även tillsats av vatten vid härdning påverka jämviktsreaktionen vid tvärbindning av resolen. Man antar att närvaron av vatten i viss grad kan hindra tvärbindningsreaktionen och därigenom ge fler fria alkylhydroxygrupper (tex. -CH2Ol-i) som finns tillgängliga fór reaktion med en aminosilan, tex. aminopropylsilan. När det gäller novolac-hartser antar man att vatten katalyserar hydrolysen av hexa. Denna process är nödvändig fór tvärbindningsreaktionen mellan hexa och novolac-hartser, vilket ger ökad tvärbindningsdensitet. Man antar att novolac-hartser med högre tvärbindningsdensitet kan vara mindre känsliga för vattenangrepp.

Dessutom antar man att ammoniakhalten i skivor framställda med metoderna enligt uppfinningen är mycket lägre och att detta i sin tur förlänger skivornas livstid samt i att kylvätskan varar längre. Ammoniak är en biprodukt av novolac-hartsers härdningsreaktion som bildas vid hartshärdningen. Ammoniak har en negativ inverkan vid våtslipning eftersom det höjer kylvätskans pH. Detta främjar sedan förslitningen av slipskivan genom att den hydrolytiska nedbrytningen i gränsytan mellan harts och slipyta påskyndas, vilket förkortar skivans livslängd. Konventionella metoder fór härdning av skivor i slutna miljöer, tex. inslagna i film, gör att ammoniak blir kvar i skivan när denna härdas. I den 10 15 20 25 30 ll metod som beskrivs härí, härdning i öppen miljö, exponeras grönkroppen fór härdníngsatmosfáren och ammoniakgas kan fórångas ut från skivan under härdningen.

Uppfinningen beskrivs närmare i exemplen nedan, som inte är avsedda att vara begränsande.

Exempel 1 Elva kontrollprover bereddes med slipkornet med beteckningen “38A”, erhållet från Saint-Gobain Ceramics and Plastics Inc, Worcester. Detta slipkorn är ett vitt, smulígt alundum som är känt for att ha dålig resthållfasthet då det används under våtslipningsbetingelser. Aminopropyltrietoxysilan erhölls från Witco Corp., Greenwich. Flytande fenolharts (LPR) erhölls från Oxychem-Durez, Buffalo. Två torra fenolhartsbindemedel A och B, från Oxychem-Durez, Buffalo, med 9% hexa, användes. Båda hartserna vättes med decylalkohol (TDA) (20 cma/pund) torrharts for dammkontroll. Både bindemedel A och bindemedel B hade genomsnittliga värden for flöde och molekylvikt.

Specifikation 1A respektive 1B med användning av bindemedelA respektive bindemedel B, hade följande sammansättning och egenskaper: BINDEMEDEL A, specifikation 1A KOMPONENT VIKT (g) eller VOLYM (cm3) Slipmedel, aluminiumoxid, 455,8 g kornstorlek 60 (406 mikron) Aminopropyltrietoxysilan, 2% 8 cm3 (vol/vol) i vatten LPR 8,6 g BIN DEMEDEL A (gummimodifierat 34,5 g fenolharts)* decylalkohol (TDA) 20 cma/pund harts Egenskaper Värden Provdensitet 2,249 g/cma Provgrad och provstruktur 1-6 10 15 20 25 30 533 125 12 *Oxychem-Durez 29-7 17, gummimodifierat (18% nitrilgummí) fenolharts med 7,5% hexametylentetraamin (HEXA) BINDEMEDEL B, specifikation 1B KOMPONENT VIKT (g) eller VOLYM (cms) Slipmedel, aluminiumoxid, 455,8 g kornstorlek 60 (406 mikron) Aminopropyltrietoxysilan, 2% 8 cma (vol/vol) i vatten LPR 8,6 g BINDEMEDEL B (omodifierat 34,5 g fenolhartsà* TDA 20 cms/pund harts Egenskaper Värden Provdensitet 2,249 g/cms Provgrad och provstruktur I-6 *Oxychem-Durez 29-346, omodifierat fenolharts med 9% hexametylentetraamin (HEXA) Blandníngarna formades antingen till stavar eller testskivor. Teststavarnas mått var 101,60 mm gånger 25,40 mm gånger 12,70 mm. Testskivorna var 130,17 5 mm gånger 25,40 mm gånger 10,16 mm. En blandningsvikt på 74,8 g användes fór att forma teststavarna.

För simulering av ínslagningen, såsom beskrivs i US-patent 3 323 885 till Rowse m.fl. placerades provprodukterna i en behållare och behållaren förse glades med papperstejp efter formníng och före upphettníng. Inget vatten sattes till behållaren före värmehärdning av den fenolbaserade hartskomponenten.

De gröna kontrollproverna härdades i en ugn genom reglerad temperaturhöjning från rumstemperatur till 160°C och varmhållning vid 160°C i 10 timmar.

Böjhållfasthetsmätningarna (ASTM D790-91) trepunktsböjtest med tvåtums spann och en vinkelhuvudshastighet på 0,1 tum per genomfördes med 10 15 20 25 30 13 minut. Både torr- och våtstyrka for varje prov bestämdes genom insamling av sammanlagt 6 till 8 datapunkter fór varje prov. De data som återges i Tabell l är genomsnittliga böjhållfastheter (o) och motsvarande standardavvikelse, sd.

Resultaten for vart och ett av de elva proverna och genomsnittsresultaten fór de elva proverna visas i Tabell l.

Tabell 1 Kontrollprovernas våt- och torrböjhållfasthet Nr Medelvärde sd Medelvärde sd % resthållfasthet sd torrhållfasthet våthållfasthet vid våta betingelser o(MPa) o (MPa) 1 35,1 1,1 13,3 0,6 37,9 5,5 2 41 1,6 21,1 0,5 51,5 4,6 3 30,3 2 15 0,5 49,5 7,4 4 32 1,3 17 0,8 53,1 6,2 5 35,9 2,4 13 0,5 36,2 7,7 6 32,2 1,3 17 0,8 52,8 6,2 7 35,1 2,3 12,5 0,8 35,6 9,2 s 35,4 2,5 15 0,4 42,4 7,5 9 38,7 2,4 12,9 0,3 33,3 6,6 10 34,8 1,6 13 1 37,4 9,0 11 35,9 2,4 13 0,5 36,2 7,7 Medel- 35,1 1,9 14,8 0,6 42,4 7,1 värde Exempel 2 Gröna teststavar framställda enligt beskrivningen i Exempel 1 placerades i en sluten behållare tillsammans med 10,25 och 75 cms vatten. Vattnet hälldes i en liten metallskål och placerades på behållarens botten. Teststavarna placerades på ett fast keramikskikt ovanför vattenskålen. Förångníng av vattnet i hela behållaren kunde Effekten aV vattenkoncentrationen under härdning (ångans partialtryck) på våthållfastheten bedömdes genom att vattenvolymen i behållaren justerades under hårdning.

Baserat på resultat från teststavarna användes en tillräcklig mängd vatten for att lätt genomföras under härdningen. 10 15 20 25 30 14 maximera våthållfastheten. Härdningsbetingelserna var desamma som beskrivs i Exempel 1, förutom att fukt bibehölls under hela härdningen.

Våt- och torrböjhållfasthet samt procentvärdet för resthållfasthet för de prover som framställts enligt uppfinningen vid olika vattenkoncentrationer visas i Tabell 2 nedan. J ämförelsedata är från proverna 2, 3, 6 och 11 i Tabell 1, som härdades utan tillsatt vatten.

Tabell 2 Effekt av vattenhalt (ångans partialtryck) på våtböjhållfastheten Prov- Torr- sd Våt- sd % resthållfasthet vid sd variation hållfasthet hållfasthet våta betingelser o(MPa) 0 (MPa) Prov 2 41 1,6 21,1 0,5 31,5 4,6 1o om* 37,8 1,5 25,3 1,3 66,9 6,5 H20 Prov 3 30 2 15 0,5 50,0 7,5 25 cmß 33,1 2,3 30,9 1 93,4 7,7 H20 Prov e 32 1,3 17 0,8 53,1 6,2 25 cms 33,7 1,3 30,3 0,9 89,9 4,9 H20 Prov 11 35,9 2,4 13 0,5 36,2 7,7 25 cmf* 35,9 1,5 33,9 1,2 94,4 5,5 Exempel 3 Effekten av fukt studerades också genom att ånga infördes vid ett tryck av en atmosfär i ugnen under härdning.

Recept för beredning av proverna ges i Exempel 1, där ett gummimodifierat fenolharts används för specifikation 1A och ett ömodifierat fenolharts används för specifikation 1B.

Gröna teststavar med den komposition som beskrivs i Exempel 1 placerades på ett galler ovanför vattnet ibotten av en icke trycksatt reaktor av kettle-typ med volymen 10 gallon. Det ventilerade, täckta kärlet med teststavarna och omkring 1,5 gallon vatten placerades i ugnen för härdning. Fukt fanns närvarande under 10 15 20 25 30 533 123 15 hela cykeln. Temperaturer och tider är desamma som i Exempel 1, förutom att återstående vatten i skålen efter härdning visade att en vattenmättad atmosfär hade hållits under hela härdningen, även under temperaturutjämningen vid sluthärdtemperaturen (vattnet tog aldrig slut under härdningscykeln).

Resultaten visas i Tabell 3 och jämförs med genomsnittet för Proverna 1 till 11 som visas i Tabell 1.

Tabell 3 Effekt av atmosfársfuktighet (ånga) på våtböjhållfastheten: 1 atm (icke trycksatt reaktor av kettle-typ) Effekt av fuktinducerad Torr- sd Våt- sd % resthållfasthet sd härdning på olika hållfasthet hållfasthet vid våta hartstyper o (MPa) o (MPa) betingelser Kontroll: ingen fukt 35,1 1,9 14,8 0,6 42,4 7,1 tillförd (värden från Tabell 1) Fukthärdnings- 29,4 1,1 28,8 2 98,0 7,9 bindemedel A, Prov 1A Fukthärdnings- 29,5 1,7 26,7 1,7 90,5 8,6 bindemedel B, Prov 1B Exempel 4 Både RH-% och fuktregleringens varaktighet under härdning studerades med testkulor på 6-3/ 16 x 3-3/8 tum. De gröna kulorna bereddes enligt beskrivningen i Exempel 1, med användning av det torrharts modifierat med gummi (Bindemedel A) som beskrivs i Exempel 1.

Ett kontrollprov bereddes enligt beskrivningen i Exempel 1. Sjutton gröna prover härdades i närvaro av fukt vid ett tryck av 1 atmosfär i en miljökammare av typen Despatch Model 519, tillverkad av Despatch Industries, Minneapolis.

Man kan notera att RH-vården vid förhöjda temperaturer över 100°C minskar exponentiellt som en funktion av temperaturen. Därför uppnås inte de värden för RH-% som används som börvärden under hela cykeln då temperaturen stiger över 100°C. Procentvärdet för relativ fuktighet minskade t.ex. från 90% till 15% vid 160°C, även om ett börvärde på 90% användes. Maximala uppnådda RH- värden som en funktion av temperaturen rapporteras iTabell 4A för temperaturer 10 533 'IEEI 16 över rent vattens kokpunkt (100°C). Dessa värden är teoretiska och beräknades baserat på Vattens ångtryck i hela temperaturintervallet.

Tabeller för vattenånga finns i CRC Handbook of Chemistry and Physics, vol 76, sid 6-15, CRC Press, Boca Raton. Detta representerar de första 3 kolumnerna i Tabell 4A nedan. Den fiärde kolumnen i Tabell 4A (RH, %), beräknades baserat på följande förhållande: RH = (p/po) x 100% RH eller RH = 1/p0 x 100% där p är systemets tryck (vilket antas vara 1 atm) och po är ångtrycket för vatten vid en given temperatur (detta värde återges i kolumn 3 itabellen).

Ugne ns fuktprofil varierade med temperaturen. Det maximala värde för RH som kan uppnås vid en given temperatur i ugnarna finns i tabellen över ugnstemperatur/fuktprofil. 10 15 20 25 533 'lâå 17 Tabell 4A Teoretisk maximal luftfuktighet som en funktion av temperaturen (beräknat baserat på Vattens ångtryck vid temperaturen T) Temperatur (°C) po (kPa) po (atm) RH (%) 100,00 101,32 1,00 100,00 105,00 120,79 1,19 83,89 110,00 143,24 1,41 70,74 115,00 169,02 1,67 59,95 120,00 198,48 1,96 51,05 125,00 232,01 2,29 43,67 130,00 270,02 2,66 37,53 135,00 312,93 3,09 32,38 140,00 361,19 3,56 28,05 145,00 415,29 4,10 24,40 150,00 475,72 4,69 21,30 155,00 542,99 5,36 18,66 160,00 617,66 6,10 16,40 165,00 700,29 6,91 14,47 170,00 791,47 7,81 12,80 175,00 891,80 8,80 11,36 180,00 1001,90 9,89 10,11 Försök utfördes där antingen den relativa luftfuktigheten varierades och fuktigheten hölls konstant under hela härdningscykeln eller där den tidsperiod då proverna utsattes för maximal fuktighet under härdningen. Den tid då proverna exponerades för fuktighet varierade mellan 5 timmar och 15 timmar fór hela härdningscykeln. l försöken uppnåddes ett börvärde på 90% av maximal RH- fuktighet i systemet under den angivna tidsperioden. Data återges i Tabellerna 4B och 4C. 533 'IEÉ 18 Tabell 4B Effekten av fuktkontrollens varaktighet under härdningscykeln på våtböjhållfastheten vid konstant relativ fuktighet (den som maximalt går att uppnå vid en given temperatur*) 5 Körning nr Betingelser % Torr- Våt- % hållfasthet hållfasthet resthållfasthet Prov Tid Temp Cykel (MPa) (MPa) (timmar) °C 1 5 135 33 33,2 11,3 34 2 5,6 140 100 28,6 17,5 61 3 6 120 35 27,6 1 3,8 50 10 4 7,5 135 40 29,5 17 58 5 7,5 160 50 32,2 18,6 58 6 11 160 75 31,9 19,8 62 7 14 160 93 13,3 9,2 69 8 15 160 100 29,7 22,3 75 15 9 23 160 100 29,3 21,2 72 Kontroll 160 32,9 1 1, 6 35 *Fuktighetsprøfil varierad efter temperaturen. Den maximala RH som kan uppnås vid en given temperatur i dessa ugnar finns i tabellen över ugnstemperatur/fuktighetsprofil 533 729 19 Tabell 4G Effekt av den relativa luftfuktigheten i procent på våtböjhållfastheten (som maximalt kan erhållas vid en given temperatur*) med användning av fuktighetsreglering under hela härdningscykeln Körning Betingelser % Börvärde* Torr- Våt- % III' hållfasthe hållfasthet re st- Pmv Tid Temp Cykel Fuktighet 1(;M Pa) (MPa) hållfasthet (timma °C f) 1 15 160 100 30 28,3 7,5 27 2 15 160 100 40 32,1 11,5 36 3 15 160 100 50 29 12,6 43 4 15 160 100 60 31,5 18,6 59 5 15 160 100 75 28,6 20,2 71 6 15 160 100 90 29,7 22,3 75 15 170 100 90 20,9 14,2 68 Kontroll 160 32,9 11,6 35 *Fuktighetsprofil varierad efter temperaturen. Den maximala RH som kan uppnås vid en given temperatur i dessa ugnar finns i tabellen över ugnstemperatur/fuktighetsprofil Resultaten visar att bättre egenskaper erhölls då den relativa fuktigheten och exponeringstiden fór fukt ökade. De optimala betingelserna var vid den högsta fuktighet som kunde uppnås i ugnen vid en given temperatur under härdningscykelns varaktighet. Värdena för våtböjhållfasthet för prover som härdats under optimala betingelser var mer än dubbelt så hög som våthållfastheten för kontrollproverna.

Exempel 5 Standardskivor formades till 130,17 5 x 10,16 x 25,4 mm till en slutstorlek på 127,00 x 5,08 x 31,75 mm. Skivorna tillverkades med användning av korn, silan, resol och torrt bindemedel A som beskrivs i Exempel 1.

De två prover som testades, 3A och 4A, hade de sammansättníngar och de egenskaper som visas nedan: 10 15 533 125 20 Bindemedel A, prov 3A KOMPONENT VIKT (g) eller VOLYM (cma) Slipmedel, aluminiumoxid, 455,8 g kornstorlek 60 (406 míkron) Amínopropyltrietoxysilan, 2% 8 cma (vol/vol) ívatten LPR 8,6 g BINDEMEDEL A (gummimodifierat 34,5 g fenolharts) TDA 20 cma/pund harts Egenskaper Värden Skívans densitet 2,249 g/cm3 Skivans grad och struktur I-6 Sammansättning Volym-% Slípmedel 52 Bindemedel 30 Porositet 18 10 15 20 25 533 125* 21 Bíndemedel A, prov 4A KOMPONENT VIKT (g) eller VOLYM (cma) Slipmedel, aluminiumoxid, 449,4 g kornstorlek 60 (406 mikron) Aminopropyltrietoxysilan, 2% 9 cms (vol/vol) i vatten LPR BINDEMEDEL A (gummimodifierat 89,7 g fenolharts) TDA 20 cm3/pund harts Egenskaper Värden Skivans densitet 2,281 g/cms Skivans grad och struktur K-6 Sammansättning Volym-% Slipmedel 52 Bindemedel 36 Porositet 12 Skivorna hårdades genom reglerad höjning av temperaturen från rumstemperatur till 160°C under 10 timmar.

Standardskivor travades på enskilda keramikskikt, inneslöts i ett kärl utan tillsats av vatten och härdades under torra betingelser. Dessa skivor var kontrollskivor.

Fukthärdade (med ånga) gröna skivor placerades på individuella keramikskikt efter formning i ett slutet kärl med 0,25 1 vatten fór utvärdering av effekten på skivorna av värmehärdning med hög relativ luftfuktighet.

Skivorna vattenmättades i förväg genom blötläggning i vatten (ungefär 10 vikt-% vatten/skivvíkt) före härdning och placerades före härdningen på öppna keramikskikt i ugnen för utvärdering av effekten av hög fuktighet endast på de 533 133 22 tidiga faserna av härdningscykeln. Inget extra vatten tillsattes och värmehärdningen skedde i frånvaro av fukt.

Ytslipningstester gjordes med maskininställningar enligt nedan, där FPM står för fot per minut. 5 Maskin Brown&Sharpe ytslip Skivhastighet 5730 rpm Table traverse 15240 mm/min Enhetstvärmatning 0,180 tum Enhets-/total djupmatning 1,0 mm/50 mm 54340 stål avlägsnat 10 Förslipning 1,0 mm/SO mm 4340 stål avlägsnat 2,0 mm/30 mm 4340 stål avlägsnat Materialtyp 4340 stål Rockwell-hårdhet 48 Rc Diamantspets fór skärpning 0,025 mm skärpdjup Kylvätska Master Chemical Trim SC2l0 semi- synthetic, 5% i vatten 15 Skivorna testades i det skick de hade efter framställning och efter en tvådagars blötläggning i kylvätska för simulering av långtidsexponering for kylvâtska vid slipning samt for utvärdering av testskivornas vattenbeständighet.

Resultaten för fukthärdade standardskivor och skivor som från början vattenmåttats visas iTabell 5A. (MRR avser hastigheten för materialavskiljning). 20 Hioki-effektdata for standardskivor och fukthärdade skivor visas i Tabell 5B.

Ytslipningsdata visar att testskivor framställda med metoden enligt föreliggande uppfinníng hade förbättrad kvarvarande G-kvot upp till 90%. Dessutom uppnåddes jämviktsslipbetingelser tidigare i slipprocessen med dessa skivor. 10 15 20 25 30 533 'E29 23 Tabell 5A Procentuell resthållhasthet uttryckt som G-kvot (G-Ration retention) före och efter exponering för vattenbaserad kylvätska (tvådagars blötläggning i kylvätska) med användning av slipmedel i form av kolloidalt alundumslipmedel.

Låg MRR Hög MRR (0,025 mm inmatningshastighet) (0,051 mm ínmatriingshastighet) Härdnings- Nr 3A (l-grad) Nr 4A (K-grad) Nr 3A (l-grad) Nr 4A (K-grad) variation L Prov nr ~> Standard 67,8 54,3 53,7 41,9 Fukthärdning 89,1 87,3 92,6 86, 3 Initial 57,1 55,2 44,8 42,2 vattenmättnad Tabell 5B Hioki-effekt (kWh) för slipskívor med BINDEMEDEL A i ytslipningstest Låg MRR Hög MRR (0,0Z5 mm inmatningshastighet) (0,051 mm inmatningshastighet) Härdnings- Nr 3A (I-grad) Nr 4A (Ii-grad) Nr 3A (l-grad) Nr 4A (K-grad) variation 1 Prov nr _* standard o,oß15 o,o729 o,o2ss 0,03s2 Fukthärdning 0,0549 0,0646 0,0314 0,0327 Initial 0,540 0,0689 0,0299 0,0346 vattenmättnad Exempel 6 Användning av ett aluminiumoxidslipmedel av typen “premium seeded gel” (SG) i organiskt bundna slipprodukter undersöktes vid ytsp årslipning. En 30/70- blandning baserat på vikt av sintrat alfa-aluminiumoxidslipkorn av typen “premium seeded sol gel” med 38A alundumkorn, båda erhållna från Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc användes för att forma standardskivor. Skivor härdade med konventionella metoder jämfördes med skivor härdade med den fuktreglerade härdningscykel som beskrivs i Exempel 2.

Proverna bereddes på följande sätt: 10 15 20 533 123 24 Bíndemedel A, prov nr 5A KOMPONENT VIKT (g) eller VOLYM (cms) Slipmedel, ympad gel, kornstorlek 60 487,1 g (406 míkron) Amínopropyltrietoxysílan, 6% 9 cmß (vol/vol) i vatten Slipmedel, 38A alundum, kornstorlek 1151,2 g 60 (406 mikron) Aminopropyltríetoxysilan, 2% 20 cma (vol/vol) i vatten LPR 21,1 g BINDEMEDEL A (gummimodifierat 84,5 g fenolharts) TDA 20 cma/pund harts Egenskaper Värden Skivans densitet 2,178 g/cms Skívans grad och struktur D-6 Sammansättning Volym-% Slipmedel 52 Bindemedel 10,3 Porosítet 37,7 10 15 20 25 533 729 25 Bindemedel A, prov nr 6A KOMPONENT VIKT (g) eller VOLYM (cma) Slipmedel, ympad gel, kornstorlek 60 487,1 g (406 mikron) Aminopropyltrietoxysilan, 6% 9 cm3 (vol/vol) i vatten Slipmedel, 38A alundum, kornstorlek 1151,2 g 60 (406 mikron) Aminopropyltrietoxysílan, 2% 20 cm3 (vol/vol) i vatten LPR 26,7 g TDA 20 omg/pund harts BINDEMEDEL A (gummimodifierat 106,6 g fenolharts) Egenskaper Värden Skivans densitet 2,213 g/cms Skivans grad och struktur G-6 Sammansättning Volym-% Slipmedel 52 Bindemedel 18 Porositet 35 Måtten för de formade skivorna var 130,75 mm x 9,47 mm x 25,40 mm.

Skivorna slipades till storleken 127,00 mm x 6,35 mm x 31,75 mm for testet.

Skivorna testades i det skick de framställdes efter en tvådagars blötläggning i kylvätska för simulering av långtidseffekterna på den bundna slipprodukten av nedbrytning på grund av kylvåtska (Master Chemical Trim SC210 halvsyntetisk kylvätska använd vid 5% ivatten). Skivorna testades under de betingelser som erhålls med de maskininstâllningar som anges nedan. 10 15 5 3 'l 2 'å 26 Maskin BrownåzSharpe ytslip Skivhastighet 5730 rpm Table traverse 15240 mm/min Enhetstvårmatning 0,180 IN Enhets-/total djupmatning 1,0 mm/ 50 mm 54340 stål avlägsnat 2,0 mm/50 mm 54840 stål avlägsnat Rockwell-hårdhet Förslipning 1,0 mm/30 mm 4340 stål avlägsnat 2,0 mm/30 mm 4340 stål avlägsnat Materialtyp 4340 stål 48Rc Diamantspets for skärpning 0,025 mm skärpdjup Kylvätska Master Chemical Trim SC210 semi- synthetic, 5% ivatten Testresultaten fór detta test rapporteras i Tabellerna 6A och 6B. De tyder på att skivor som bearbetas under fuktinducerade värmehärdningsbetingelser får mer än 50% hårdhetsgrader. effektregim. bättre prestanda än standardprodukten vid ytslípning.

Resthållhastheten uttryckt som G-kvot (G-Ration retention) efter exponering fór kylvätska var nära eller större än 90% under olika slipbetingelser i hårda och lösa Effektdata visar både standardskivor och värmehårdats i en fuktinnehållande atmosfär och vilka drivs med samma skivor som 27 Tabell 6A Procentuell resthållhasthet uttryckt som G-kvot (G-Ration retention) fore och efter exponering för vattenbaserad kylvätska (2 dagars blötläggning i kylvâtska) med användning av aluminiumoxidslipkorn av typen “seeded sol gel” (SG) Låg MRR Hög MRR (0,025 mm (0,051 mm inmatningshastighet) inmatníngshastighet 5 Härdnings- Nr 5A (D- Nr 6A (G- Nr 5A (D- Nr 6A (G- variation l grad) grad) grad) grad) Prov nr _* Standard 59,0 62,4 64,5 66,5 Fukthärd- 93,7 90,6 89,5 92,7 10 ning Tabell 6B Híokí-effekt (kWh) iytslipníngstest av skivor med bindemedel A Låg MRR Hög MRR (0,025 mm (0,05l mm inmatningshastighet) inmatningshastighet Härdnings- Nr 5A Nr 6A Nr 5A Nr 6A variation l (D-grad) (G-grad) (D-grad) (G-grad) 15 Prov nr _* i Standard 0,0251 0,0431 0,0127 0,0214 Fukthärdning 0,0194 0,029 0,096 0,0174 Exempel 7 En serie skålskivor med måtten 127,00 mm x 50,8 mm x 38,10 mm 20 framställdes fór ytslípning med bred kontaktyta på en vertikal skruvslíp.

Det bindemedelssystem som användes fiår detta test visas nedan: fÉ-'ÅJ 3 'šâš 28 BINDEMEDEL C KOMPONENT VIKT-% Gummimodífierat harts använt i 42,73 BINDEMEDEL A 5 Flusspat (kalcíumfluorid) 33,17 “Bubbe1mu11it” 24,10 Skivor med tre olika specifikationer med olika hårdhetsgrader (H, J, L), alla med detta torra bindemedel, formades. De beskrivs nedan.

BINDEMEDEL C, Prov 1C 10 KOMPONENT VIKT (kg) Alundumslipmedel, kornstorlek 60, 13,8 förbehandlat med silan (406 mikron) LPR 0,22 BINDEMEDEL C 1,81 15 Egenskaper Värden Skívdensitet 2,0836 g/cmß Skívans hårdhetsgrad och struktur H-9 Sammansättning Volym-% Slípmedel 46 20 Bindemedel 20,1 Porositet 33,9 10 'lššš 29 BINDEMEDEL C, Prov ZC KOMPONENT VIKT (kg) Alundumslipmedel, 38A, kornstorlek 13,60 60, förbehandlat med sílan (406 mikron) LPR 0,24 BINDEMEDEL C 2,00 Egenskaper Värden Skivdensítet 2,1141 g/cma Skivans hårdhetsgrad och struktur J -9 Sammansättning Volym-% Slipmedel 46 Bindemedel 22,4 Porosítet 81,6 533 125 30 EXEMPEL 5C, BINDEMEDEL C, Prov 3C KOMPONENT VIKT (kg) Alundumslipmedel, 38A, kornstorlek 13,42 60, förbehandlat med silan (406 5 mikron) LPR 0,26 BINDEMEDEL C 2,19 Egenskaper Värden Skivdensitet 2,1486 g/cmß 10 Skivans hårdhetsgrad och struktur L-9 Sammansättning Volym-% Slipmedel 46 Bindemedel 25,0 Porositet 29,0 1 5 Skivorna härdades antingen med den standardhärdningscykel som beskrivs i Exempel l eller den fuktreglerade härdningscykel som beskrivs i Exempel 2.

Skivorna testades i det skick de hade efter framställning och efter en femdagars blötläggning i kylvätska för simulering av nedbrytningseffekten på den bundna slipprodukten av långtidexponering för kylvätska. De betingelser fór 20 slipning med bred kontaktyta som erhålls med maskininställníngarna nedan användes. RPM står for varv per minut och SFPM för kvadratfot per minut: 31 Maskintyp Vertikal skruvslip Skivhastighet 4202 rpm (5500 sfpm) Arbetshastighet 8 rpm (0,5 miles per hour) Matningshastíghet 0,0015 tum per varv (ipr) 0,0027 ipr Utgnístning 3 sekunder Förslipning 1-5 minuter Materialtyp AISI 1070 Rockwell-hårdhet < 24-26 Rc Kylvätska Trim Clear, 2% ivatten Resultaten visas i Tabellerna 7A och 7B nedan.

Tabell 7A Procentuell resthållhasthet uttryckt som G-kvot (G-Ration retention) före och efter exponering för vattenbaserad kylvätska (5 dagars blötläggning i kylvätska) före ytslipníng med bred kontaktyta Låg MRR Hög MRR (0,038 mm inmatningshastighet) (0,069 mm inmatníngshastíghet) Härdnings- Nr IC Nr 2C Nr 3C Nr IC Nr 2C Nr 3A variation l H-grad J -grad L-grad H-grad J -grad L-Efad Prov nr _* standard 63,6 59,7 65,7 64,0 61,8 66,7 Fukthärdning 100,0 100,0 97,5 100,0 100,0 98,0 10 15 U! ILZQJ W .a VHJ l Ü 32 Tabell 7B Medeleffekt (kW) for testskivor av typen med bindemedel C i test med ytslipning med bred kontaktyta Låg MRR Hög MRR (0,038 mm inmatningshastighet) (0,069 mm inmatningshastighet) Härdnings- Nr 1C Nr 2C Nr 3C Nr lC Nr 2C Nr 3A variation 1 H-grad J-grad L-grad H-grad J-grad L-grad Prov nr "> Standard 6,11 7,08 7,90 6,86 8,20 8,72 Fukthärdning 5,59 7,23 10,6 6,04 7,83 9,02 Resultaten i Tabell 7A och 7B visar tydligt att bundna slipprodukter härdade under högfuktbetingelser (90% vid 95°C till 15% vid 160°C) visade stor hållfasthet med nedbrytning orsakad av kylvåtska vid diskslip ningstillämp ningar.

De data som visas ovan indikerar en resthållhasthet uttryckt som G-kvot (G-Ratio retention) på 100% kan uppnås vid användning av fenolbundna slipprodukter som bearbetas enligt uppfinningen. Baserat på värdena for resthållfasthet uttryckt som G-kvot (G Ratio retention) kan skivornas livslängd förväntas öka med 40%.

Exempel 8 Skivor framställda med metoden enligt uppfinningen utsattes for spricktest.

Tekniska specifikatíoner visas nedan. 10 15 20 25 5 3 'E 2 E? 33 Bindemedel A, prov nr 7A KOMPONENT VIKT (kg) Alundumslipmedel 38A, kornstorlek 24, 35,65 förbehandlat med sílan (1035 mikron) LPR 0,46 BINDEMEDEL A 1,83 Egenskaper Värden Skivdensítet 2,186 g/cma Skivans hårdhetsgrad och struktur D-6 Sammansättning Volym-% Slípmedel 52 Bíndemedel 10,3 Porositet 37,7 Bindemedel C, prov nr 4C KOMPONENT VIKT (kg) Alundumslipmedel 38A, kornstorlek 24, 17,01 förbehandlat med silan (1035 mikron) LPR 0,14 BINDEMEDEL C 0,99 Egenskaper Värden Skívdensitet 2,191 g/cma Skívans hårdhetsgrad och struktur D-6 Sammansättning Volym-% Slípmedel 50 Bíndemedel 12,5 Porositet 37,5 10 15 20 25 30 34 Förfarande fór typtest av skivor med kriterier for våtsprickningshållfasthet Skivor fór spricktest 304,79 mm x 25,4 mm x 101,60 mm framställdes med bindemedel C och bindemedel A, som beskrivs i Exempel 7 respektive i Exempel 1. Lösa och hårda slipkorn användes fór att testa våtsprickningshållfastheten.

Dessa tester gjordes med slipmedel 38A, som år känt fór att ha dålig våthållfasthet, med både bindemedel C och bindemedel A. Testspecifikationerna fór ytslipningstillämpningar var bindemedel A, prov nr 7A och för diskslipningstillämpningar bindemedel C, prov nr 4G. Standardprodukterna framställdes med konventionell inslagning såsom beskrivs ovan. Minimivärden fór typhastigheter och våtsprickning visas i Tabell 8.

En 35% ökning av våtsprickningshastigheten noterades ifórsöktsprodukten jämfört med standardprodukten fór ytslipningsspecifikationen. En 9% ökning av våtsprickningshastigheten vid diskslipning noterades i den skiva som värmehärdats i en fuktinnehållande atmosfär jämfört med standardskivan.

Tabell 8 Värden för våtsprickning och minimityphastigheter för yt- och diskslipningsspecifikatíoner Standardprodukt Fukthärdad Binde- Drifts- Mínimi- Standard- Standard- Sprick- Sprick- medel/ hastighet värde for sprick- sprick- hastighet hastighet prov nr (SFPM) typhastig- hastighet hastighet (rpm) (sfpm) hetl (rpm) (sfpm) Binde- 9500 16765 4000 12575 5375 16900 medel A, Prov nr 7A Binde- 6000 10588 3425 10770 3735 11740 medel C, Prov nr 4G lEndast våttestad. Typhastighet = (driftshastighet x 1,5)/0,85.

Exempel 9 Både standardprover och prover värmehårdade i fuktinnehållande atmosfär bereddes med det forfarande som be skrivs i Exempel 5. (Bindemedel A, prov 8A och 4A). De beredda proverna placerades i ett trycksatt extraktionskärl (autoklav) med vatten fór extraktion av ammoniak fi~ån proverna. Autoklaven togs ut ur ugnen och 10 15 20 UT M3 W 35 snabbkyldes innan reaktorn öppnades. Ammoníakhalterna i de resulterande vattenextrakten analyserades med EPA Method 351.3 for TKN (Total Kjeldahl Nitrogen). Resultaten visas i Tabell 9.

Tabell 9 Resultat av ammoniakanalys på prover standardförfaranden jämfört med fukthärdade prover härdade med Ammoniakkoncentration Prov nr 3A 103 Standardhärdat Prov nr 3A 20 Fukthärdat Prov nr 4A 112 Standardhärdat Prov nr 4A 21 Fukthärdat Ammoniakkoncentratíonen anges i ing/l (ppm). Den representerar den mängd ammoniak som extraherats från ett skivsegment på 1000 g i en bestämd mängd vatten (1000 cms).

Denna uppfinning har âskådliggjorts och beskrivits med hänvisning till föredragna utforingsformer, men fackmannen inser att olika form- och detaljfórändringar kan göras utan inom ramen for det skyddsomfång de bifogade patentkraven definierar.

Claims (21)

11.31 C13 un: FJ fr: .Eb PATENTKRAV

1. Metod för framställning av en organiskt bunden slipprodukt, innefattande följande steg: a) kombination av en slipkornskomponent och en fenolhartskomponent; b) forrrming av de kombinerade komponenterna; c) värmehärdning av fenolhartskomponenten under hela den tidsperiod under vil- ken fenolhartskomponenten polymeriserar i en atmosfär som innefattar fukt, vari atmosfären har en relativ fuktighet som överstiger normal relativ fuktighet vid en given temperatur, vari nämnda atmosfär är i kontakt med de formade komponenterna så att den organiskt bundna slipprodukten därigenom erhålls.

2. Metod enligt patentkrav 1, vari slipkornskomponenten är ett aluminiumoxidslipkorn.

3. Metod enligt patentkrav 1, vari fenolhartskomponenten innefattar ett fenolharts i flytande form.

4. Metod enligt patentkrav l, vari fenolhartskomponenten innefattar en resol.

5. Metod enligt patentkrav 4, van' resolen är upplöst i vatten.

6. Metod enligt patentkrav 1, vari fenolhartskomponenten innefattar ett novolack-harts.

7. Metod enligt patentkrav l, vari metoden vidare inbegriper att kombinera en kiselorga- nisk komponent med minst en av slipkornskomponenten och fenolhartskomponenten enligt steg a).

8. Metod enligt patentkrav 7, vari slipkornskomponenten kombineras med den kiselorga- niska komponenten så att ett slipkorn behandlat med den kiselorganiska komponenten erhålls, och sedan kombineras med fenolhartskomponenten. šfl

9. Metod enligt patentkrav 8, vari slipkomet behandlat med den kiselorganiska kompo- nenten först kombineras med ett fenolharts i flytande form och sedan med ett fenolharts i pul- verfonn.

10. Metod enligt patentkrav 7, vari den kiselorganiska komponenten kombineras med fe- nolhartskomponenten och sedan med slipkomet.

11. Metod enligt patentkrav 1, vari värmehärdningen sker vid en sluthärdtemperatur på minst omkring 150°C.

12. Metod enligt patentkrav 1, vari nämnda atmosfär vidare innefattar luft.

13. Metod enligt patentkrav 1, vari nänmda atmosfär vidare innefattar ammoniak.

14. Metod enligt patentkrav 1, vari värmehärdningen utförs i närvaro av ånga.

15. Metod enligt patentkrav 14, vari värmehärdningen utförs i närvaro av fársk ånga.

16. Metod enligt patentkrav 15, vari värmehärdningen utförs i en kammare, och ångan återcirkuleras genom kammaren.

17. Metod enligt patentkrav 1, vari nämnda atmosfär är i kontakt med de formade kompo- nenterna under en period av minst 5 timmar.

18. Metod enligt patentkrav 1, vari nämnda atmosfär är i kontakt med de kombinerade komponenterna innan fenolhartskomponenten värmehärdas.

19. Metod enligt patentkrav 1, vari värmehärdningen sker i en kammare som hålls vid ett tryck som är högre än atmosfarstrycket.

20. Slipskiva som uppvisar minst 9% förbättring av spränghastigheten jämfört med en standardskiva med samma specifikation, vari nämnda slipskiva framställts genom ett förfa- rande innefattande följande steg: Lïl fån w ...a N' Lil' 38 a) kombination av en slipkornskomponent och en kiselorganisk komponent fór att bilda en slipkomskomponent behandlad med den kiselorganíska komponenten; b) kombination av slipkomskomponenten behandlad med den kiselorganiska komponenten med en fenolhartskomponent; c) formning av de kombinerade komponentema för att bilda en grönkropp; och d) värmehärdning av fenolhartskomponenten i en atmosfär innefattande fukt, van' nämnda atmosfär äri kontakt med grönkroppen, varvid slipskivan erhålls.

21. Slipskiva vilken uppvisar en procentuell våt resthållfasthet som är minst omkring 89,9%, vari nämnda slipskiva framställts genom ett förfarande som innefattar följande steg: a) b) c) d) kombination av en slipkornskomponent och en kiselorganisk komponent för att bilda en slipkornskomponent behandlad med den kiselorganiska komponenten; kombination av slipkornskomponenten behandlad med den kiselorganiska komponenten med en fenolhartskomponent; formning av de kombinerade komponenterna for att bilda en grönkropp; och värmehärdning av fenolhartskomponenten i en atmosfär innefattande fukt, vari nämnda atmosfär är i kontakt med grönkroppen, varvid slipskivan erhålls.