WO2015040172A1 - Abrasive medium comprising a phosphate-based filler - Google Patents

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WO2015040172A1
WO2015040172A1 PCT/EP2014/070023 EP2014070023W WO2015040172A1 WO 2015040172 A1 WO2015040172 A1 WO 2015040172A1 EP 2014070023 W EP2014070023 W EP 2014070023W WO 2015040172 A1 WO2015040172 A1 WO 2015040172A1
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phosphate
abrasive
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binder
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PCT/EP2014/070023
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Gunnar BÜHLER
Herbert PÜTZ
Thorsten KONZACK
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Rhodius Schleifwerkzeuge Gmbh & Co. Kg
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    • B24D7/02Wheels in one piece

Definitions

  • thermoset bonded abrasives consisting of a mixture of abrasive grain, thermosetting binder and optionally further fillers, and a method for producing corresponding thermoset bonded grinding wheels.
  • duropastically bonded abrasives of the present application may be thermoset bonded abrasive wheels or other abrasives, such as coated abrasives.
  • a grinding wheel consists essentially of abrasive grain, which is pressed with a binder to a grinding wheel.
  • Duroplastics in particular phenolic resins, modified phenolic resins, e.g. Epoxy and / or rubber modified phenolic resins used.
  • a grinding wheel may contain other fillers. These may be abrasive (e.g., cooling), thus assisting the grinding process or serving to stabilize (burst resistance, flexibility) the grinding wheel.
  • Abrasive materials also consist essentially of abrasive grain and binder.
  • this abrasive mixture is not pressed into a self-supporting body, but is applied as a thin layer to a support material such as paper, fabric or plastic.
  • a binder layer used as an adhesive layer is first applied to the carrier.
  • the abrasive grain is usually applied under the action of an electric field directed to the adhesive layer.
  • To stabilize the abrasive grain is then coated with a second binder layer.
  • EP 0 855 948 relates to abrasives such as grinding wheels coated with a phosphate-containing coating.
  • the grinding wheels can be, for example, resin-bonded grinding wheels, which essentially consist of abrasive grain, which is shaped together with a binder into a grinding wheel.
  • the coating also consists of a binder in which a hydrogen-free inorganic Metal phosphate salt is dissolved.
  • the phosphate additive is therefore contained exclusively in the outer surface of the grinding wheel.
  • the grinding wheels provide useful grinding performance on metal surfaces, such as titanium, with reduced energy consumption.
  • DE 2 324 222 relates to a ceramic bonded grinding wheel, wherein the ceramic binder is provided with a Phosphatzusatz. Phosphates are often added to ceramics to reduce the curing temperature of the ceramics. In addition, the addition of 10 to 20 wt .-% of alkali or alkaline earth metal phosphates to the ceramic binder, the adhesion of the binder on the abrasive grain, and the mechanical strength of the grinding tool is increased. The grinding wheels are cured at temperatures of up to 1280 ° C.
  • WO 2010/040472 A2 relates to ceramic-bonded abrasive grain agglomerates.
  • the binder essentially contains aluminosilicate, water glass and water.
  • the binder mixture may also contain inorganic phosphates and other grinding aids or fillers.
  • To prepare the abrasive grain agglomerates the abrasive grain is mixed with the binder, wherein primary particles are assembled to form abrasive grain agglomerates.
  • the abrasive grain agglomerates are then dried and cured at temperatures up to 400 ° C.
  • abrasives in particular grinding wheels
  • abrasives are subject to certain aging effects.
  • One cause of these aging effects appears to be the adsorption of moisture by the material of the grinding wheel.
  • the interface between the grain and the surrounding binding matrix is weakened by moisture diffusion, which leads to an easier breaking away of the abrasive grain.
  • These phenomena are enhanced by alkaline-reacting binding components which contribute to decomposition of the phenolic resin matrix.
  • the life of conventional grinding wheels is significantly affected by these aging effects.
  • the object of the present invention is to provide an abrasive with a longer service life and higher grinding performance, without significantly increasing the production costs and without complicating the handling of the abrasives.
  • the abrasive of the type mentioned a phosphate-based additive is added.
  • the phosphate-based additive is contained in the starting mixture of the abrasive in a concentration of 1 to 10% by weight and distributed homogeneously in the abrasive.
  • the phosphate-based additive is contained in the starting mixture of the abrasive in a concentration of 1 to 5 wt%, and preferably in a concentration of about 4 wt%.
  • the proportion of the phosphate-based additive is 2 to 10% by weight, preferably 5 to 7% by weight, of the weight fraction of the abrasive grain contained in the starting mixture.
  • the phosphate-based additive contains phosphates of alkaline earth metals, such as magnesium, calcium, strontium and barium phosphates, iron (II) phosphates, iron (III) phosphates, manganese, aluminum and zinc phosphates, synthetic or mineral phosphates, and Mixtures thereof.
  • alkaline earth metals such as magnesium, calcium, strontium and barium phosphates, iron (II) phosphates, iron (III) phosphates, manganese, aluminum and zinc phosphates, synthetic or mineral phosphates, and Mixtures thereof.
  • the phosphate-based additive is particularly preferably a calcium phosphate such as dicalcium phosphate or its anhydride or monetite or brushite, tricalcium phosphate or hydroxyapatite or pentacalcium hydroxytriphosphate (CasiPO.sub.OH, fluorapatite, dimagnesium phosphate, trimagnesium phosphate, magnesium diphosphate or a mixture thereof the phosphate-based additive is insoluble in water and is not subject to any chemical or physical change in the manufacture of the abrasive.
  • a calcium phosphate such as dicalcium phosphate or its anhydride or monetite or brushite
  • tricalcium phosphate or hydroxyapatite or pentacalcium hydroxytriphosphate CasiPO.sub.OH, fluorapatite, dimagnesium phosphate, trimagnesium phosphate, magnesium diphosphate or a mixture thereof
  • the phosphate-based additive is insoluble in water and
  • the proportion of the binder is 1 to 40 wt .-%, preferably 5 to 30 wt .-% and particularly preferably 10 to 20 wt .-% in the starting mixture of the abrasive.
  • sodium cryolite, potassium cryolite, potassium aluminum fluorides, iron sulfides, zinc sulfides, manganese sulfides, manganese chlorides, copper sulfides, chalcopyrites, pyrroles, iron (II) oxides, iron (III) oxides, iron (II / III) oxides, lime, chalk, carbon modifications such Graphite, carbon black, coal, and mixtures thereof are used.
  • Tricalcium phosphate has hitherto been used, for example, in food technology as an acidity regulator, setting agent or release agent. It is also used as a so-called "anti-caking agent” to counteract the agglomeration of moisture-sensitive bulk solids, whereby the concentrations used are usually in the single-digit percentage range.
  • anti-caking agent to counteract the agglomeration of moisture-sensitive bulk solids, whereby the concentrations used are usually in the single-digit percentage range.
  • TCP has good moisture adsorption capacity.
  • the moisture can only be adsorbed latently and reversibly by TCP, it was not expected by those skilled in the art that the addition of such a phosphate-based additive would increase the life of resin-bonded abrasives. In particular, it was not to be expected, and so far can not be explained exactly, which leads to an increase in the grinding performance of the abrasives according to the invention.
  • abrasives of the present invention Another advantage of the abrasives of the present invention is that the phosphate additive does not undergo any physical or chemical change during abrasive production. Therefore, clearly crystalline apatite phases can be detected by means of X-ray diffraction in ashing residues of abrasives. In addition, by means of X-ray fluorescence spectrometry, the proportion of phosphate in the residue of the residue can be precisely quantified and thus the phosphate content of the underlying abrasive composition can be calculated.
  • the abrasives of the present invention may be abrasive wheels, coated abrasives or any other abrasive.
  • the percentages by weight used here are based on the weight of the starting material (abrasive grain, binder, additives) of the abrasive. The weight of the pad is not added to the weight of the starting mixture.
  • the powdery phosphate-based additive is first mixed with the abrasive grain. Subsequently, this mixture is mixed with the binder and optionally further fillers. Due to the intensive mixing, the phosphate additive is homogeneously distributed both in the starting mixture and in the finished grinding wheel.
  • the production of a coated abrasive article according to the invention essentially corresponds to the production of conventional coated abrasives. It should only be noted that a homogeneous distribution of the additive is achieved in the abrasive. In particular, if the abrasive grain is applied electrostatically to the substrate, it may be advantageous to mix the additive with the binder of the adhesive layer and the cover layer to ensure a homogeneous distribution of the additive in the abrasive.
  • FIG. 2 is a graph of the normalized power values of the grinding wheels from FIG. 1 in the hand test
  • Fig. 3 Diagram of the normalized power values of the grinding wheels according to Example 3 and the reference disk 3 in the hand test.
  • Fig. 4 Diagram of the normalized power values of the grinding wheels according to Example 4 and the reference disk 1 in the hand test.
  • the grinding wheels according to Examples 1 and 2 contain 65% by weight of corundum abrasive grain with a grain size of F46 and F60.
  • the abrasive grain was first mixed with 4 wt .-% feinpulvrigem TCP with a particle size D50 (equivalent to 3 to 5 ⁇ ). Subsequently, 7.5% by weight of liquid phenolic resin was added to the mixture.
  • this mixture was added to a template of 10.5 wt .-% powdered phenolic resin and active fillers, namely 10 wt .-% cryolite and 3 wt .-% potassium aluminum fluorides and mixed intensively by means of an Eirich Intensive Mixer for 30 minutes.
  • the granulated starting mixture thus prepared was sieved with a sieve of 2 mm mesh to to remove larger chunks.
  • the granules were then weighed out into molds, glass cloths, labels and flange rings added and pressed into green compacts.
  • the green compacts were last cured at an elevated temperature of 185 ° C for a total of 18 hours.
  • the grinding wheels according to Example 1, 2, 4 and according to Reference 1 have a radius of 125 mm and a thickness of 1 mm.
  • the reference grinding wheels 1 and 3 were made by the same method, these reference wheels were of course made without the addition of TCP. Instead, these discs contained correspondingly more fillers.
  • the same components were used as in the grinding wheel according to Example 1. However, in the grinding wheel according to Example 2, the manufacturing process was slightly modified.
  • the TCP was not added to the abrasive grain, but to the mixture of powdered phenolic resins and active fillers.
  • the grinding wheel of Example 4 was also made substantially like the grinding wheel of Example 1. However, in the grinding wheel according to Example 4, a different phosphate additive, namely dicalcium phosphate anhydride (CaHP04) was used. DCP Anhydride is also called Monocalciumhydrogenphosphat and occurs in natural form as Monetit or Brushit.
  • CaHP04 dicalcium phosphate anhydride
  • the test machine used in the automatic test consists of a device in which an angle grinder (Flex, 1400W) is clamped to a movable arm and the arm is moved up and down by a motor with fixed feed. During the downward movement, an approximately 2 to 3 mm wide piece of a steel tube is res (V2A 15x15x1, 5 mm) separated. After the upward movement of the tube is nachgeschoben with an automatic device, so that in the next downward movement again a piece of pipe is separated. The machine permanently determines the remaining diameter of the disk and counts the separation processes. With a residual diameter of the grinding wheel of 95 mm, the machine stops the attempt.
  • an angle grinder Fex, 1400W
  • the angle grinder (Flex, 1400W) was guided by a test person. In each case, a predetermined number of cuts were made in V2A solid material. The solid material (square rod V2A, 25x25 mm) was firmly clamped in a vise. The grinding performance was determined by comparing the grinding wheel diameter before and after the test. The determined disc abrasion represents a measure of the grinding performance.
  • the grinding test was carried out immediately after production. At this time, the grinding performance of the grinding wheels is maximum.
  • the other part of the grinding wheels was suspended individually suspended in a climate chamber and exposed to a humidity change climate according to DIN 50016.
  • the storage in such a climatic chamber over 14 to 21 days corresponds approximately to the storage of the grinding wheels under normal conditions Central European climate over 8 to 12 months.
  • phenolic resin bonded abrasive wheels have typically reached equilibrium with respect to the moisture bound in the wheel material and the grinding performance reaches a saturation level.
  • the grinding wheel according to Example 1 showed a further advantageous effect.
  • the grinding wheel according to Example 1 had a higher initial grinding performance compared to the reference grinding wheel 1.
  • a grinding wheel from a repeat experiment of Example 1 described above showed an initial performance of 241 cuts on pipe V2A 15x15x1, 5 mm in the automatic test.
  • this disc was left in the climatic chamber for 69 days (2 months and 1 week).
  • the normalized residual power was still 59% of the initial power (141 cuts in the automatic test on tube V2A 15x15x1, 5 mm) even after this long exposure in alternating climate. This shows that the grinding performance, which occurs after 21 days in the alternating climate, actually represents a saturation grinding performance and that even after longer residence times no significant change in the grinding performance due to the storage conditions more occurs.
  • Grinding performance of the grinding wheels according to Example 1 and 2 is generally higher than the grinding performance of the reference grinding wheel. 1
  • the results after 21 days storage show that the saturation grinding power of the reference grinding wheel 1 is slightly less than 50%, whereas the saturation grinding power of the grinding wheels of Examples 1 and 2 is still approximately 60% of the initial power.
  • the grinding performance is believed to be affected by the moisture prevailing at the time of removal of the wheels. On the other hand, the daily form of the test person must also be taken into account.
  • the reference grinding wheel has 4% by weight more abrasive grain than the grinding wheel according to Example 3 and therefore a higher initial power of the reference grinding wheel was to be expected. Since the initial grinding performance is not yet influenced by any moisture absorption of the grinding wheel material, the improved grinding performance can not be explained solely by the adsorptive properties of the TCP additive. Rather, there must be other effects due to which the TCP additively increases the grinding power of synthetic resin grinding wheels.
  • the formulation of these grinding wheels corresponds to the recipe of the grinding wheels according to Example 1 with the difference that DCP anhydride was used instead of TCP.
  • the DCP was also added to the abrasive grain.
  • the initial grinding performance of the grinding wheels according to example 4 was 258 cuts in the automatic test, thus again higher than the initial power of the grinding wheels according to the previous examples.
  • the automatic test on V2A tube 15x15x1, 5 mm did not show a significant positive effect after 14 days of aging.
  • the determined residual power in this test was 52% of the initial power.

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Abstract

The invention relates to an abrasive medium which is bonded with a thermosetting material and comprises abrasive particles, a thermosetting binder and optionally further fillers, and contains a phosphate-based additive, the percentage of the phosphate-based additive being 1 to 10 wt.-% of the starting mixture of the abrasive medium. The phosphate-based additive is homogeneously distributed in the abrasive medium. The invention also relates to a method for producing corresponding thermosetting resin-bonded grinding disks.

Description

Schleifmittel mit Füllstoff auf Phosphatbasis  Abrasive with phosphate-based filler
Die vorliegende Erfindung betrifft duroplastisch gebundene Schleifmittel bestehend aus einer Mischung von Schleifkorn, duroplastischen Bindemittel und gegebenenfalls weiteren Füllstoffen, sowie ein Verfahren zur Herstellung entsprechender duroplastisch gebundener Schleifscheiben. The present invention relates to thermoset bonded abrasives consisting of a mixture of abrasive grain, thermosetting binder and optionally further fillers, and a method for producing corresponding thermoset bonded grinding wheels.
Die duropastisch gebundenen Schleifmittel der vorliegenden Anmeldung können duroplastisch gebundene Schleifscheiben oder aber auch andere Schleifmittel sein, wie zum Beispiel Schleifmittel auf Unterlage. The duropastically bonded abrasives of the present application may be thermoset bonded abrasive wheels or other abrasives, such as coated abrasives.
Eine Schleifscheibe besteht im Wesentlichen aus Schleifkorn, welches mit einem Bindemittel zu einer Schleifscheibe verpresst wird. Als Bindemittel werden häufig Duroplaste, insbesondere Phenolharze, modifizierte Phenolharze, z.B. Epoxy- und/oder Gummimodifizierte Phenolharze eingesetzt. Zusätzlich kann eine Schleifscheibe noch weitere Füllstoffe enthalten. Diese können schleifaktiv sein (z.B. Kühlung) und damit den Schleifprozess unterstützen oder der Stabilisierung (Berstfestigkeit, Flexibilität) der Schleifscheibe dienen. A grinding wheel consists essentially of abrasive grain, which is pressed with a binder to a grinding wheel. Duroplastics, in particular phenolic resins, modified phenolic resins, e.g. Epoxy and / or rubber modified phenolic resins used. In addition, a grinding wheel may contain other fillers. These may be abrasive (e.g., cooling), thus assisting the grinding process or serving to stabilize (burst resistance, flexibility) the grinding wheel.
Schleifmittel auf Unterlage bestehen ebenfalls im Wesentlichen aus Schleifkorn und Bindemittel. Diese Schleifmischung wird hierbei allerdings nicht zu einem selbsttragenden Körper verpresst, sondern wird als dünne Schicht auf ein Trägermaterial wie Papier, Gewebe oder Kunststoff aufgebracht. Hierzu wird zunächst auf dem Träger eine als Haftschicht genutzte Bindemittelschicht aufgebracht. Anschließend wird das Schleifkorn meist unter Einwirkung eines elektrischen Feldes gerichtet auf die Haftschicht aufgebracht. Zur Stabilisierung wird das Schleifkorn anschließend noch mit einer zweiten Bindemittelschicht überzogen. Abrasive materials also consist essentially of abrasive grain and binder. However, this abrasive mixture is not pressed into a self-supporting body, but is applied as a thin layer to a support material such as paper, fabric or plastic. For this purpose, a binder layer used as an adhesive layer is first applied to the carrier. Subsequently, the abrasive grain is usually applied under the action of an electric field directed to the adhesive layer. To stabilize the abrasive grain is then coated with a second binder layer.
Die EP 0 855 948 betrifft Schleifmittel wie Schleifscheiben, die mit einem Phosphathaitigen Coating überzogen sind. Die Schleifscheiben können dabei zum Beispiel Kunstharz gebundene Schleifscheiben sein, die im Wesentlichen aus Schleifkorn bestehen, welches zusammen mit Bindemittel zu einer Schleifscheibe geformt wird. Das Coating besteht ebenfalls aus einem Bindemittel, in dem ein wasserstofffreies anorganisches Metall-Phosphatsalz gelöst ist. Das Phosphatadditiv ist daher ausschließlich in der Außenoberfläche der Schleifscheibe enthalten. Die Schleifscheiben liefern eine brauchbare Schleifleistung auf Metalloberflächen, wie Titan, bei reduziertem Energieverbrauch. EP 0 855 948 relates to abrasives such as grinding wheels coated with a phosphate-containing coating. The grinding wheels can be, for example, resin-bonded grinding wheels, which essentially consist of abrasive grain, which is shaped together with a binder into a grinding wheel. The coating also consists of a binder in which a hydrogen-free inorganic Metal phosphate salt is dissolved. The phosphate additive is therefore contained exclusively in the outer surface of the grinding wheel. The grinding wheels provide useful grinding performance on metal surfaces, such as titanium, with reduced energy consumption.
Die DE 2 324 222 betrifft eine keramisch gebundene Schleifscheibe, wobei das keramische Bindemittel mit einem Phosphatzusatz versehen ist. Phosphate werden häufig bei Keramiken zugesetzt, um die Aushärtetemperatur der Keramiken zu reduzieren. Durch den Zusatz von 10 bis 20 Gew.-% an Alkali- oder Erdalkalimetallphosphaten zu dem keramischen Bindemittel wird darüber hinaus die Adhäsion des Bindemittels am Schleifkorn, sowie die mechanische Festigkeit des Schleifwerkzeugs erhöht. Die Schleifscheiben werden bei Temperaturen von bis zu 1280°C ausgehärtet. DE 2 324 222 relates to a ceramic bonded grinding wheel, wherein the ceramic binder is provided with a Phosphatzusatz. Phosphates are often added to ceramics to reduce the curing temperature of the ceramics. In addition, the addition of 10 to 20 wt .-% of alkali or alkaline earth metal phosphates to the ceramic binder, the adhesion of the binder on the abrasive grain, and the mechanical strength of the grinding tool is increased. The grinding wheels are cured at temperatures of up to 1280 ° C.
Die WO 2010/040472 A2 betrifft keramisch gebundene Schleifkornagglomerate. Das Bindemittel enthält im Wesentlichen Aluminosilikat, Wasserglas und Wasser. Die Bindermischung kann daneben auch noch anorganische Phosphate und weitere Schleifhilfsmittel oder Füllstoffe enthalten. Zur Erstellung der Schleifkornagglomerate wird das Schleifkorn mit dem Bindemittel vermischt, wobei sich Primärpartikel zu Schleifkornag- glomeraten zusammenlagern. Die Schleifkornagglomerate werden anschließend getrocknet und bei Temperaturen von bis zu 400°C ausgehärtet. WO 2010/040472 A2 relates to ceramic-bonded abrasive grain agglomerates. The binder essentially contains aluminosilicate, water glass and water. The binder mixture may also contain inorganic phosphates and other grinding aids or fillers. To prepare the abrasive grain agglomerates, the abrasive grain is mixed with the binder, wherein primary particles are assembled to form abrasive grain agglomerates. The abrasive grain agglomerates are then dried and cured at temperatures up to 400 ° C.
Es ist in der Schleifmittelindustrie allgemein bekannt, dass Schleifmittel insbesondere Schleifscheiben gewissen Alterungseffekten unterliegen. Eine Ursache dieser Alterungseffekte scheint die Adsorption von Feuchtigkeit durch das Material der Schleifscheibe zu sein. Dabei wird nach heutiger Vorstellung die Grenzfläche zwischen Korn und umgebender Bindungsmatrix durch Feuchtediffusion geschwächt, was zu einem leichteren Ausbrechen des Schleifkorns führt. Diese Phänomene werden durch alkalisch reagierende Bindungsbestandteile verstärkt, welche zu einer Zersetzung der Phenolharzmatrix beitragen. Die Standzeit herkömmlicher Schleifscheiben wird durch diese Alterungseffekte erheblich beeinträchtigt. It is generally known in the abrasives industry that abrasives, in particular grinding wheels, are subject to certain aging effects. One cause of these aging effects appears to be the adsorption of moisture by the material of the grinding wheel. In the process, according to today's understanding, the interface between the grain and the surrounding binding matrix is weakened by moisture diffusion, which leads to an easier breaking away of the abrasive grain. These phenomena are enhanced by alkaline-reacting binding components which contribute to decomposition of the phenolic resin matrix. The life of conventional grinding wheels is significantly affected by these aging effects.
Frühere Untersuchungen (C. Stang;„Rezeptur und Feuchteeinflüsse auf die Standzeit von phenolharzgebundenen Trennschleifscheiben; Lehrstuhl für Kunststofftechnik 2009, Erlangen und Untersuchungen bei Rhodius Schleifwerkzeuge GmbH) haben gezeigt, dass Schleifscheiben üblicherweise nach einer Lagerzeit von 8 bis12 Monaten bezüglich der in der Matrix gebundenen Feuchte einen gesättigten Gleichgewichtszu- stand mit ihrer Umgebung erreichen. Dies entspricht einer Konditionierungsdauer von 14 bis 21 Tagen in einem Feuchtwechselklima nach DIN 50016. Auf Basis einer standardisierten Testmethode geht die ermittelte Schleifscheibenleistung alleine durch diese Alterungseffekte auf etwa 40 % bis 50 % der Initialleistung zurück, wobei der Leistungsverlust anfänglich deutlich stärker ausfällt und die Kurve zum Sättigungspunkt hin abflacht. Previous studies (C. Stang; "Formulation and humidity influences on the lifetime of phenolic resin-bonded cut-off wheels, Chair of Plastics Technology 2009, Erlangen and investigations at Rhodius Schleifwerkzeuge GmbH) have shown that grinding wheels usually after a storage time of 8 to 12 months with respect to bound in the matrix Moist a saturated equilibrium reach with their surroundings. This corresponds to a conditioning period of 14 to 21 days in a humid climate according to DIN 50016. On the basis of a standardized test method, the determined grinding wheel performance alone goes back to about 40% to 50% of the initial power due to these aging effects, the power loss initially being significantly greater and the curve flattening towards the saturation point.
Die Alterungseffekte scheinen dabei relativ unabhängig von dem verwendeten Harzsystemen und Kornbeschichtungen zu sein. In ausgedehnten Versuchsreihen konnten durch konventionelle Modifikationen der Harzysteme, der Kornbeschichtungen und verschiedener schleifaktiver Füllstoffe keine positiven Auswirkungen hinsichtlich einer Standzeitverlängerung oder einer Leistungserhaltung der Schleifscheiben erzielt werden. The aging effects seem to be relatively independent of the resin systems and grain coatings used. In extensive series of tests, conventional modifications of the resin systems, the grain coatings and various abrasive fillers have not been able to achieve any positive effects with regard to extending the service life or maintaining the performance of the grinding wheels.
Bisher wird versucht Alterungserscheinungen in Schleifscheiben durch eine geeignete Verpackung vorzubeugen, wie zum Beispiel Schleifscheiben in Kunststofffolien einzuschweißen. Allerdings können Alterungseffekte dadurch natürlich nur verhindert werden, solange die Verpackungen geschlossen sind. Werden die Verpackungen geöffnet oder werden die Diffusionsbarrieren der Verpackungen für eine hinreichende Zeitdauer überschritten, können Alterungseffekte nicht verhindert werden. Wiederverschließbare, diffusionsdichte Verpackungen sind demgegenüber vergleichsweise aufwendig und teuer. So far, it is attempted to prevent aging phenomena in grinding wheels by suitable packaging, for example by welding grinding wheels in plastic films. However, aging effects can of course only be prevented as long as the packaging is closed. If the packages are opened or the diffusion barriers of the packages are exceeded for a sufficient period of time, aging effects can not be prevented. Reclosable, diffusion-tight packaging, in contrast, are comparatively complicated and expensive.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schleifmittel mit höherer Standzeit und höherer Schleifleistung bereitzustellen, ohne die Herstellungskosten signifikant zu erhöhen und ohne die Handhabung der Schleifmittel zu verkomplizieren. The object of the present invention is to provide an abrasive with a longer service life and higher grinding performance, without significantly increasing the production costs and without complicating the handling of the abrasives.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass dem Schleifmittel der eingangs genannten Art ein Additiv auf Phosphatbasis zugesetzt wird. Das Additiv auf Phosphatbasis ist in der Ausgangsmischung des Schleifmittels in einer Konzentration von 1 bis 10 Gew.-% enthalten und homogen in dem Schleifmittel verteilt. This object is achieved in that the abrasive of the type mentioned a phosphate-based additive is added. The phosphate-based additive is contained in the starting mixture of the abrasive in a concentration of 1 to 10% by weight and distributed homogeneously in the abrasive.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Additiv auf Phosphatbasis in der Ausgangsmischung des Schleifmittels in einer Konzentration von 1 bis 5 Gew.-%, und bevorzugt in einer Konzentration von etwa 4 Gew.-% enthalten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil des Additivs auf Phosphatbasis 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 7 Gew.-%, des Gewichtsanteils des in der Ausgangsmischung enthaltenen Schleifkorns. In a preferred embodiment, the phosphate-based additive is contained in the starting mixture of the abrasive in a concentration of 1 to 5 wt%, and preferably in a concentration of about 4 wt%. In a further preferred embodiment, the proportion of the phosphate-based additive is 2 to 10% by weight, preferably 5 to 7% by weight, of the weight fraction of the abrasive grain contained in the starting mixture.
Vorzugsweise enthält das Additiv auf Phosphatbasis Phosphate von Erdalkalimetallen, wie Magnesium-, Calcium-, Strontium- und Bariumphosphate, Eisen(ll)-Phosphate, Eisen(lll)-Phosphate, Mangan-, Aluminium- und Zinkphosphate, synthetische oder mineralische Phosphate, sowie Mischungen hiervon. Besonders bevorzugt ist das Additiv auf Phosphatbasis ein Calciumphosphat wie Dicalciumphosphat bzw. dessen Anhydrid oder Monetit bzw. Brushit, Tricalciumphosphat oder Hydroxylapatit bzw. Pentacalcium- hydroxytriphosphat (CasiPO^OH, Fluorapatit, Dimagnesiumphosphat, Trimagnesi- umphosphat, Magnesiumdiphosphat oder eine Mischung hiervon. Vorzugsweise ist das Additiv auf Phosphatbasis wasserunlöslich und wird bei der Herstellung des Schleifmittels keiner chemischen oder physikalischen Änderung unterzogen. Preferably, the phosphate-based additive contains phosphates of alkaline earth metals, such as magnesium, calcium, strontium and barium phosphates, iron (II) phosphates, iron (III) phosphates, manganese, aluminum and zinc phosphates, synthetic or mineral phosphates, and Mixtures thereof. The phosphate-based additive is particularly preferably a calcium phosphate such as dicalcium phosphate or its anhydride or monetite or brushite, tricalcium phosphate or hydroxyapatite or pentacalcium hydroxytriphosphate (CasiPO.sub.OH, fluorapatite, dimagnesium phosphate, trimagnesium phosphate, magnesium diphosphate or a mixture thereof the phosphate-based additive is insoluble in water and is not subject to any chemical or physical change in the manufacture of the abrasive.
Als Bindemittel werden bei dem Schleifmittel der vorliegenden Erfindung beliebige Duroplaste eingesetzt. Vorzugsweise werden Kunstharze wie Phenolharze oder modifizierte Phenolharze, z.B. Epoxy- und/oder Gummi modifizierte Phenolharze als Bindemittel eingesetzt. As binders, any thermosets are used in the abrasive of the present invention. Preferably, synthetic resins such as phenolic resins or modified phenolic resins, e.g. Epoxy- and / or rubber-modified phenolic resins used as binders.
Vorzugsweise beträgt der Anteil des Bindemittels 1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% und besonders bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% in der Ausgangsmischung des Schleifmittels. Preferably, the proportion of the binder is 1 to 40 wt .-%, preferably 5 to 30 wt .-% and particularly preferably 10 to 20 wt .-% in the starting mixture of the abrasive.
Als Füllstoffe können Natriumkryolith, Kalium kryolith, Kaliumaluminiumfluoride, Eisensulfide , Zinksulfide, Mangansulfide, Manganchloride, Kupfersulfide, Chalkopyrite, Pyrite, Eisen(ll)oxide, Eisen(lll)oxide, Eisen(ll/lll)oxide, Kalk, Kreide, Kohlenstoffmodifikationen wie Graphite, Ruße, Kohle, sowie Gemische hiervon eingesetzt werden. As fillers, sodium cryolite, potassium cryolite, potassium aluminum fluorides, iron sulfides, zinc sulfides, manganese sulfides, manganese chlorides, copper sulfides, chalcopyrites, pyrroles, iron (II) oxides, iron (III) oxides, iron (II / III) oxides, lime, chalk, carbon modifications such Graphite, carbon black, coal, and mixtures thereof are used.
Tricalciumphosphat (TCP) wird bisher z.B. in der Lebensmitteltechnik als Säureregulator, Festigungsmittel oder Trennmittel eingesetzt. Es kommt auch als sogenanntes „Rieselhilfsmittel" zur Anwendung, um einer Verklumpung von feuchtigkeitsempfindlichen Schüttgütern entgegenzuwirken. Die eingesetzten Konzentrationen finden sich dabei in der Regel im einstelligen Prozentbereich. Dem Fachmann ist weiterhin be- kannt, dass TCP aufgrund der großen spezifischen Oberfläche (bis zu 70 m2/ g) der Pulverpartikel bis über 10 % Feuchtigkeit bezogen auf das Eigengewicht der Partikel an der Partikeloberfläche reversibel adsorbieren kann. Tricalcium phosphate (TCP) has hitherto been used, for example, in food technology as an acidity regulator, setting agent or release agent. It is also used as a so-called "anti-caking agent" to counteract the agglomeration of moisture-sensitive bulk solids, whereby the concentrations used are usually in the single-digit percentage range. As a result of the large specific surface area (up to 70 m 2 / g) of the powder particles it is possible to reversibly adsorb more than 10% moisture based on the weight of the particles on the particle surface.
Umfangreiche Experimente haben gezeigt, dass durch die Hinzufügung eines Additivs auf Phosphatbasis, sowohl die Standzeit als auch die Leistung der erfindungsgemäßen Schleifmittel erhöht wird. Offenbar verhindert das Phosphatadditiv, dass die Bindungen zwischen dem Schleifkorn und dem Bindemittel durch Eindringen von Feuchtigkeit angegriffen und beeinträchtigt werden. Extensive experiments have shown that the addition of a phosphate-based additive increases both the service life and the performance of the inventive abrasives. Apparently, the phosphate additive prevents the bonds between the abrasive grain and the binder from being attacked and affected by the ingress of moisture.
Es ist bekannt, dass z.B. TCP gute Adsorptionsfähigkeit für Feuchtigkeit aufweist. Da die Feuchtigkeit durch TCP aber lediglich latent und reversibel adsorbiert werden kann, war für den Fachmann nicht zu erwarten, dass durch die Hinzufügung eines solchen Additivs auf Phosphatbasis die Standzeit kunstharzgebundener Schleifmittel erhöht werden kann. Insbesondere war nicht zu erwarten und ist bislang auch nicht exakt zu erklären, wodurch es zu der Erhöhung der Schleifleistung der erfindungsgemäßen Schleifmittel kommt. It is known that e.g. TCP has good moisture adsorption capacity. However, since the moisture can only be adsorbed latently and reversibly by TCP, it was not expected by those skilled in the art that the addition of such a phosphate-based additive would increase the life of resin-bonded abrasives. In particular, it was not to be expected, and so far can not be explained exactly, which leads to an increase in the grinding performance of the abrasives according to the invention.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schleifmittel ist, dass der Phosphatzusatz keiner physikalischen oder chemischen Veränderung während der Schleifmittelherstellung unterliegt. Deshalb können mittels Röntgendiffraktometrie in Veraschungsrück- ständen von Schleifmitteln eindeutig kristalline Apatit-Phasen nachgewiesen werden. Zudem kann mittels Röntgenfluoreszenzspektrometrie der Phosphat-Anteil im Vera- schungsrückstand präzise quantifiziert und so der Phosphat-Anteil der zugrundeliegenden Schleifmittelzusammensetzung errechnet werden. Another advantage of the abrasives of the present invention is that the phosphate additive does not undergo any physical or chemical change during abrasive production. Therefore, clearly crystalline apatite phases can be detected by means of X-ray diffraction in ashing residues of abrasives. In addition, by means of X-ray fluorescence spectrometry, the proportion of phosphate in the residue of the residue can be precisely quantified and thus the phosphate content of the underlying abrasive composition can be calculated.
Die Schleifmittel der vorliegenden Erfindung können Schleifscheiben, Schleifmittel auf Unterlage oder beliebige andere Schleifmittel sein. Bei Schleifmitteln auf Unterlage beziehen sich die hier verwendeten prozentualen Gewichtsangaben auf das Gewicht der Ausgangsmischung (Schleifkorn, Bindemittel, Zusatzstoffe) des Schleifmittels. Das Gewicht der Unterlage wird dabei nicht dem Gewicht der Ausgangsmischung zugerechnet. The abrasives of the present invention may be abrasive wheels, coated abrasives or any other abrasive. In the case of coated abrasives, the percentages by weight used here are based on the weight of the starting material (abrasive grain, binder, additives) of the abrasive. The weight of the pad is not added to the weight of the starting mixture.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist zudem ein Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe mit einem Additiv auf Phosphatbasis, wobei das Additiv auf Phos- phatbasis in der Ausgangsmischung der Schleifscheibe in einer Konzentration von 1 bis 10 Gew.-% enthalten und homogen in dem Schleifmittel verteilt ist. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens eines pulverförmigen Additivs auf Phosphatbasis, des Vermischens des pulverförmigen Additivs auf Phosphatbasis mit Schleifkorn, Bindemittel und gegebenenfalls weiteren Füllstoffen, des Einfüllens der Ausgangsmischung in eine dafür vorgesehene Form, des Hinzufügens von Glasgewebe, der Ver- pressung der Mischung zu einem Grünling sowie des Aushärtens des Grünlings zum Erhalt einer Schleifscheibe. The subject matter of the present application is also a process for the production of a grinding wheel with a phosphate-based additive, the additive being based on phosphorus. phosphate base contained in the starting mixture of the grinding wheel in a concentration of 1 to 10 wt .-% and is homogeneously distributed in the abrasive. The method comprises the steps of providing a phosphate-based powder additive, mixing the powdery phosphate-based additive with abrasive grain, binder and optionally further fillers, filling the starting mixture into a designated mold, adding glass cloth, compressing the mixture to a green compact and the curing of the green compact to obtain a grinding wheel.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe zunächst das pulverförmige Additiv auf Phosphatbasis mit dem Schleifkorn vermischt. Anschließend wird dieses Gemisch mit dem Bindemittel und gegebenenfalls weiteren Füllstoffen vermengt. Durch die intensive Vermischung ist das Phosphatadditiv sowohl in der Ausgangsmischung als auch in der fertigen Schleifscheibe homogen verteilt. Preferably, in the method for producing a grinding wheel according to the invention, the powdery phosphate-based additive is first mixed with the abrasive grain. Subsequently, this mixture is mixed with the binder and optionally further fillers. Due to the intensive mixing, the phosphate additive is homogeneously distributed both in the starting mixture and in the finished grinding wheel.
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Schleifmittels auf Unterlage entspricht im Wesentlichen der Herstellung konventioneller Schleifmittel auf Unterlage. Dabei ist lediglich zu beachten, dass eine homogene Verteilung des Additivs im Schleifmittel erreicht wird. Insbesondere wenn das Schleifkorn elektrostatisch auf die Unterlage aufgebracht wird, könnte es von Vorteil sein, das Additiv mit dem Bindemittel der Haftschicht und der Deckschicht zu vermengen, um eine homogene Verteilung des Additivs im Schleifmittel zu gewährleisten. The production of a coated abrasive article according to the invention essentially corresponds to the production of conventional coated abrasives. It should only be noted that a homogeneous distribution of the additive is achieved in the abrasive. In particular, if the abrasive grain is applied electrostatically to the substrate, it may be advantageous to mix the additive with the binder of the adhesive layer and the cover layer to ensure a homogeneous distribution of the additive in the abrasive.
Anhand nachfolgender Abbildungen werden die Schleifmittel der vorliegenden Erfindung sowie das Verfahren zu deren Herstellung näher diskutiert. Es zeigen: With reference to the following figures, the abrasives of the present invention and the process for their preparation are discussed in more detail. Show it:
Fig. 1 Diagramm der normierten Leistungswerte der Schleifscheiben gemäß Beispiel 1 und 2 sowie der Referenzscheibe 1 im Automatentest; 1 shows a diagram of the normalized power values of the grinding wheels according to Examples 1 and 2 and the reference disk 1 in the automatic test;
Fig. 2 Diagramm der normierten Leistungswerte der Schleifscheiben aus Figur 1 im Handtest; FIG. 2 is a graph of the normalized power values of the grinding wheels from FIG. 1 in the hand test; FIG.
Fig. 3 Diagramm der normierten Leistungswerte der Schleifscheiben gemäß Beispiel 3 und der Referenzscheibe 3 im Handtest. Fig. 4 Diagramm der normierten Leistungswerte der Schleifscheiben gemäß Beispiel 4 und der Referenzscheibe 1 im Handtest. Fig. 3 Diagram of the normalized power values of the grinding wheels according to Example 3 and the reference disk 3 in the hand test. Fig. 4 Diagram of the normalized power values of the grinding wheels according to Example 4 and the reference disk 1 in the hand test.
Herstellung der Schleifscheiben: Production of grinding wheels:
Zur Illustration der vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Schleifmittel wurde die Schleifleistung von Schleifscheiben mit Phosphatadditiven mit der To illustrate the advantageous properties of the abrasive according to the invention, the grinding performance of grinding wheels with phosphate additives with the
Schleifleistung von herkömmlich hergestellten Phenolharzschleifschieben verglichen. In Tabelle 1 ist eine Übersicht über die untersuchten Schleifscheiben angegeben. Abrasive performance of conventionally made phenolic grinding wheels compared. Table 1 gives an overview of the examined grinding wheels.
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Tabelle 1 : Untersuchte Schleifscheiben  Table 1: Examined grinding wheels
Die Schleifscheiben gemäß Beispiel 1 und 2 (Versuchs-Nr. 13290.1 und 13290.2) enthalten zu 65 Gew.-% Korund-Schleifkorn mit einer Körnung F46 und F60. Das Schleifkorn wurde zunächst mit 4 Gew.-% feinpulvrigem TCP mit einer Korngröße D50 (entspricht 3 bis 5 μηη) vermengt. Anschließend wurde 7,5 Gew.-% flüssiges Phenolharz zu der Mischung gegeben. Schließlich wurde dieses Gemisch zu einer Vorlage aus 10,5 Gew.-% pulverförmigen Phenolharz und aktiven Füllstoffen, nämlich 10 Gew.-% Kryolith und 3 Gew.-% Kaliumaluminiumfluoride gegeben und mittels eines Eirich Intensivmischers für 30 Minuten intensiv vermischt. Die so hergestellte granulatartige Ausgangsmischung wurde mit einem Sieb einer Maschenweite von 2 mm gesiebt, um größere Brocken zu entfernen. Anschließend wurde das Granulat abgewogen in Formen verteilt, Glasgewebe, Etiketten und Flanschringe hinzugefügt und zu Grünlingen verpresst. Die Grünlinge wurden zuletzt bei erhöhter Temperatur von 185°C über insgesamt 18 Stunden ausgehärtet. Die Schleifscheiben gemäß Beispiel 1 , 2, 4 und gemäß Referenz 1 haben einen Radius von 125 mm und eine Dicke von 1 mm. The grinding wheels according to Examples 1 and 2 (test No. 13290.1 and 13290.2) contain 65% by weight of corundum abrasive grain with a grain size of F46 and F60. The abrasive grain was first mixed with 4 wt .-% feinpulvrigem TCP with a particle size D50 (equivalent to 3 to 5 μηη). Subsequently, 7.5% by weight of liquid phenolic resin was added to the mixture. Finally, this mixture was added to a template of 10.5 wt .-% powdered phenolic resin and active fillers, namely 10 wt .-% cryolite and 3 wt .-% potassium aluminum fluorides and mixed intensively by means of an Eirich Intensive Mixer for 30 minutes. The granulated starting mixture thus prepared was sieved with a sieve of 2 mm mesh to to remove larger chunks. The granules were then weighed out into molds, glass cloths, labels and flange rings added and pressed into green compacts. The green compacts were last cured at an elevated temperature of 185 ° C for a total of 18 hours. The grinding wheels according to Example 1, 2, 4 and according to Reference 1 have a radius of 125 mm and a thickness of 1 mm.
Die Referenz-Schleifscheiben 1 und 3 wurden nach demselben Verfahren hergestellt, wobei diese Referenzscheiben natürlich ohne Zusatz von TCP hergestellt wurden. Stattdessen enthielten diese Scheiben entsprechend mehr Füllstoffe. The reference grinding wheels 1 and 3 were made by the same method, these reference wheels were of course made without the addition of TCP. Instead, these discs contained correspondingly more fillers.
Bei der Schleifscheibe gemäß Beispiel 2 wurden dieselben Komponenten verwendet wie bei der Schleifscheibe gemäß Beispiel 1 . Allerdings wurde bei der Schleifscheibe gemäß Beispiel 2 das Herstellungsverfahren etwas modifiziert. Das TCP wurde nicht dem Schleifkorn, sondern dem Gemisch aus pulverförmigen Phenolharzen und aktiven Füllstoffen beigemengt. For the grinding wheel according to Example 2, the same components were used as in the grinding wheel according to Example 1. However, in the grinding wheel according to Example 2, the manufacturing process was slightly modified. The TCP was not added to the abrasive grain, but to the mixture of powdered phenolic resins and active fillers.
Die Schleifscheibe gemäß Beispiel 4 wurde im Wesentlichen ebenfalls wie die Schleifscheibe aus Beispiel 1 hergestellt. Allerdings wurde bei der Schleifscheibe gemäß Beispiel 4 ein unterschiedliches Phosphat-Additiv, nämlich Dicalciumphosphat Anhydrid (CaHP04), eingesetzt. DCP Anhydrid wird auch Monocalciumhydrogenphosphat genannt und kommt in natürlicher Form als Monetit bzw. Brushit vor. The grinding wheel of Example 4 was also made substantially like the grinding wheel of Example 1. However, in the grinding wheel according to Example 4, a different phosphate additive, namely dicalcium phosphate anhydride (CaHP04) was used. DCP Anhydride is also called Monocalciumhydrogenphosphat and occurs in natural form as Monetit or Brushit.
Die Schleifscheiben gemäß Beispiel 3 und Referenz 3 haben ein Format von The grinding wheels according to Example 3 and Reference 3 have a format of
230 x 1 ,9 mm. 230 x 1, 9 mm.
Untersuchung der Schleifleistung der Schleifscheiben: Investigation of the grinding performance of the grinding wheels:
Zur Analyse der Schleifleistung der Schleifscheiben, wurden die Schleifscheiben standardisierten Leistungstests unterzogen, nämliche einem Automatentest und einem Handtest. Die Schleifscheiben durchliefen dabei alle dasselbe Schleiftestprogramm. To analyze the grinding performance of the grinding wheels, the grinding wheels were subjected to standardized performance tests, namely an automatic test and a hand test. The grinding wheels went through all the same grinding test program.
Der im Automatentest verwendete Testautomat besteht aus einer Vorrichtung, in die ein Winkelschleifer (Fa. Flex, 1400W) an einem beweglichen Arm eingespannt wird und der Arm von einem Motor mit fest eingestelltem Vorschub auf und ab bewegt wird. Bei der Abwärtsbewegung wird dabei ein ca. 2 bis 3 mm breites Stück eines Stahlroh- res (V2A 15x15x1 ,5 mm) abgetrennt. Nach der Aufwärtsbewegung wird das Rohr mit einer automatischen Vorrichtung nachgeschoben, so dass bei der nächsten Abwärtsbewegung wiederum ein Stück Rohr abgetrennt wird. Der Automat bestimmt permanent den Restdurchmesser der Scheibe und zählt die Trennvorgänge. Bei einem Restdurchmesser der Schleifscheibe von 95 mm stoppt der Automat den Versuch. The test machine used in the automatic test consists of a device in which an angle grinder (Flex, 1400W) is clamped to a movable arm and the arm is moved up and down by a motor with fixed feed. During the downward movement, an approximately 2 to 3 mm wide piece of a steel tube is res (V2A 15x15x1, 5 mm) separated. After the upward movement of the tube is nachgeschoben with an automatic device, so that in the next downward movement again a piece of pipe is separated. The machine permanently determines the remaining diameter of the disk and counts the separation processes. With a residual diameter of the grinding wheel of 95 mm, the machine stops the attempt.
Im Handtest wurde der Winkelschleifer (Fa. Flex, 1400W) von einer Testperson geführt. Es wurde jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Schnitten im V2A Vollmaterial durchgeführt. Das Vollmaterial (Vierkantstab V2A, 25x25 mm) wurde dabei in einem Schraubstock fest eingespannt. Die Schleifleistung wurde hierbei durch einen Vergleich des Schleifscheibendurchmessers vor und nach dem Test bestimmt. Der ermittelte Scheibenabrieb stellt dabei ein Maß für die Schleifleistung dar. In the hand test the angle grinder (Flex, 1400W) was guided by a test person. In each case, a predetermined number of cuts were made in V2A solid material. The solid material (square rod V2A, 25x25 mm) was firmly clamped in a vise. The grinding performance was determined by comparing the grinding wheel diameter before and after the test. The determined disc abrasion represents a measure of the grinding performance.
In Figur 1 sind die Ergebnisse eines Automatentests auf Rohr V2A 15 x 15 x 1 ,5 mm für die Schleifscheiben gemäß Beispiel 1 und 2 und Referenz 1 dargestellt. FIG. 1 shows the results of an automatic test on pipe V2A 15 × 15 × 1.5 mm for the grinding wheels according to Examples 1 and 2 and Reference 1.
Für einen Teil der Schleifscheiben wurde der Schleiftest direkt nach der Herstellung durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Schleifleistung der Schleifscheiben maximal. Um den Einfluss von Feuchtigkeit auf die Schleifleistung zu untersuchen, wurde der andere Teil der Schleifscheiben in einer Klimakammer einzeln hängend gelagert und einem Feuchtwechselklima nach DIN 50016 ausgesetzt. Die Lagerung in einer solchen Klimakammer über 14 bis 21 Tage entspricht in etwa der Lagerung der Schleifscheiben unter normalen Bedingungen mitteleuropäischen Klimas über 8 bis 12 Monaten. Wie oben bereits diskutiert, haben phenolharzgebundene Schleifscheiben nach dieser Lagerzeit üblicherweise bezüglich der in dem Schleifscheibenmaterial gebundenen Feuchtigkeit einen Gleichgewichtszustand erreicht und die Schleifleistung erreicht ein Sättigungsniveau. For some of the grinding wheels, the grinding test was carried out immediately after production. At this time, the grinding performance of the grinding wheels is maximum. In order to investigate the influence of moisture on the grinding performance, the other part of the grinding wheels was suspended individually suspended in a climate chamber and exposed to a humidity change climate according to DIN 50016. The storage in such a climatic chamber over 14 to 21 days corresponds approximately to the storage of the grinding wheels under normal conditions Central European climate over 8 to 12 months. As discussed above, after this storage time, phenolic resin bonded abrasive wheels have typically reached equilibrium with respect to the moisture bound in the wheel material and the grinding performance reaches a saturation level.
Nach verschiedenen Lagerzeiten von 3, 7, 14 und 21 Tagen wurden jeweils Testsätze der Schleifscheiben entnommen und ebenfalls dem Schleiftestprogramm unterzogen. In Figur 1 sind die normierten Leistungswerte gegenüber der Lagerzeit aufgetragen. Die direkt nach der Herstellung untersuchten Schleifscheiben (Lagerzeit: 0 Tage) zeigten die höchste Schleifleistung. Die Anzahl der Schnitte die mit diesen Schleifscheiben durchgeführt werden konnten wurde auf 100 % normiert. Wie aus Figur 1 hervorgeht, nimmt die Schleifleistung, d.h. die Anzahl der durchgeführten Schnitte, der Referenz- schleifscheibe 1 mit der Lagerzeit kontinuierlich ab und nähert sich nach 21 Tagen Lagerung einem Schleifleistungsniveau von etwa 50 % der ursprünglichen Leistung an. Die Schleifleistung der Schleifscheiben gemäß Beispiel 1 und 2 nimmt ebenfalls mit zunehmender Lagerzeit ab. Die Versuche zeigen jedoch eindeutig, dass die Abnahme der Schleifleistung geringer ist und dass die nach 21 Tagen Lagerung erreichte Sättigungsschleifleistung mit über 60 % höher ist, als die Sättigungsschleifleistung der konventionell hergestellten Referenzschleifscheibe 1 . After various storage times of 3, 7, 14 and 21 days, test sets of the grinding wheels were removed and also subjected to the grinding test program. In FIG. 1, the standardized power values are plotted against the storage time. The grinding wheels tested directly after production (storage time: 0 days) showed the highest grinding performance. The number of cuts that could be made with these wheels was normalized to 100%. As can be seen from FIG. 1, the grinding performance, ie the number of cuts made, of the reference grinding wheel 1 with the storage time continuously and approximates after 21 days of storage to a grinding power level of about 50% of the original power. The grinding performance of the grinding wheels according to Example 1 and 2 also decreases with increasing storage time. However, the experiments clearly show that the decrease in the grinding performance is lower and that the saturation grinding power reached after 21 days of storage is over 60% higher than the saturated grinding performance of the conventionally produced reference grinding wheel 1.
Überraschenderweise zeigte die Schleifscheibe gemäß Beispiel 1 einen weiteren vorteilhaften Effekt. Die Schleifscheibe nach Beispiel 1 hatte eine höhere Initialschleifleistung gegenüber der Referenzschleifscheibe 1. Die direkt nach ihrer Herstellung untersuchte Schleifscheibe gemäß Beispiel 1 leistete 237 Schnitte bis ein Restdurchmesser von 95 mm erreicht war. Mit der Referenzschleifscheibe 1 waren dagegen nur Surprisingly, the grinding wheel according to Example 1 showed a further advantageous effect. The grinding wheel according to Example 1 had a higher initial grinding performance compared to the reference grinding wheel 1. The grinding wheel according to Example 1, which was tested directly after its production, performed 237 cuts until a residual diameter of 95 mm was reached. With the reference grinding wheel 1, however, were only
208 Schnitte möglich. Dies entspricht einer Leistungssteigerung der erfindungsgemäßen Schleifscheibe gegenüber der Referenzschleifscheibe 1 von etwa 14 %. 208 cuts possible. This corresponds to an increase in performance of the grinding wheel according to the invention compared to the reference grinding wheel 1 of about 14%.
Eine Schleifscheibe aus einem Wiederholungsversuch des oben beschriebenen Beispiels 1 (Versuchs Nr. 13290.3) zeigte im Automatentest eine Initialleistung von 241 Schnitte auf Rohr V2A 15x15x1 ,5 mm. Zur Untersuchung der Sättigungsschleifleistung wurde diese Scheibe für 69 Tage (2 Monate und 1 Woche) in der Klimakammer belassen. Die normierte Restleistung betrug auch nach dieser langen Exposition im Wechselklima noch 59% der Initialleistung (141 Schnitte im Automatentest auf Rohr V2A 15x15x1 ,5 mm). Dies zeigt, dass sich die Schleifleistung, die sich nach 21 Tagen im Wechselklima einstellt, tatsächlich eine Sättigungsschleifleistung darstellt und dass auch nach längeren Verweilzeiten keine signifikante Änderung der Schleifleistung aufgrund der Lagerungsbedingungen mehr eintritt. A grinding wheel from a repeat experiment of Example 1 described above (Experiment No. 13290.3) showed an initial performance of 241 cuts on pipe V2A 15x15x1, 5 mm in the automatic test. To examine the saturation grinding performance, this disc was left in the climatic chamber for 69 days (2 months and 1 week). The normalized residual power was still 59% of the initial power (141 cuts in the automatic test on tube V2A 15x15x1, 5 mm) even after this long exposure in alternating climate. This shows that the grinding performance, which occurs after 21 days in the alternating climate, actually represents a saturation grinding performance and that even after longer residence times no significant change in the grinding performance due to the storage conditions more occurs.
Interessanterweise konnten mit einer Schleifscheibe gemäß Beispiel 2 nur 189 Schnitte durchgeführt werden. Die Initialleistung der Schleifscheibe gemäß Beispiel 2 ist also um 10 % niedriger gewesen, als die Initialleistung der konventionellen Scheibe. Die Ursache hierfür liegt offenbar in der Art der Einarbeitung des TCP-Additivs bei der Schleifscheibenherstellung. Während die Schleifscheiben nach Beispiel 1 und 2 jeweils deutliche verbesserte Leistungserhaltungseigenschaften gegenüber konventionellen Schleifscheiben aufweisen, bietet nur die Schleifscheibe gemäß Beispiel 1 den zusätzlichen Vorteil einer erhöhten Initialschleifleistung. Figur 2 zeigt die normierten Leistungswerte der Schleifscheiben aus Figur 1 im Handtest auf Vollmaterial V2A 25 x25 mm. Bei diesem Test wurden jeweils 10 Schnitte durchgeführt und anschließend der Restdurchmesser der Schleifscheiben bestimmt. Qualitativ stimmen die Ergebnisse mit den Erkenntnissen des anhand Figur 1 beschriebenen Automatentests überein. Auch im Handtest zeigte sich, dass die Interestingly, with a grinding wheel according to Example 2 only 189 cuts could be made. The initial power of the grinding wheel according to Example 2 was thus 10% lower than the initial power of the conventional disk. The reason for this is evidently the type of incorporation of the TCP additive in the production of grinding wheels. While the grinding wheels of Examples 1 and 2 each have markedly improved performance retention characteristics over conventional grinding wheels, only the grinding wheel of Example 1 provides the added benefit of increased initial grinding performance. FIG. 2 shows the normalized power values of the grinding wheels from FIG. 1 in the hand test on solid material V2A 25 × 25 mm. In this test, 10 cuts were made and then the remaining diameter of the grinding wheels was determined. Qualitatively, the results agree with the findings of the automaton test described with reference to FIG. Also in the hand test it turned out that the
Schleifleistung der Schleifscheiben gemäß Beispiel 1 und 2 grundsätzlich höher ist, als die Schleifleistung der Referenzschleifscheibe 1 . Insbesondere die Resultate nach 21 Tagen Lagerung zeigen, dass die Sättigungsschleifleistung der Referenzschleifscheibe 1 etwas weniger als 50 % beträgt, wohingegen, die Sättigungsschleifleistung der Schleifscheiben nach Beispiel 1 und 2 immer noch in etwa 60 % der Initialleistung beträgt. Grinding performance of the grinding wheels according to Example 1 and 2 is generally higher than the grinding performance of the reference grinding wheel. 1 In particular, the results after 21 days storage show that the saturation grinding power of the reference grinding wheel 1 is slightly less than 50%, whereas the saturation grinding power of the grinding wheels of Examples 1 and 2 is still approximately 60% of the initial power.
Die etwas schwankenden Resultate in den Ergebnissen des Handtests dürften vermutlich auf die Entnahmezeitpunkte der Schleifscheiben aus der Klimakammer zurückzuführen sein. Da (insbesondere) bei Lagerzeiten von unter 21 Tagen gegebenenfalls noch keine Sättigung der Feuchtigkeitsaufnahme eingetreten ist, wird hier die The slightly fluctuating results in the results of the hand test are probably due to the removal times of the grinding wheels from the climatic chamber. Since (in particular) at storage times of less than 21 days, if necessary, no saturation of the moisture absorption has occurred, here is the
Schleifleistung vermutlich von der zum Zeitpunktpunkt der Entnahme der Schleifscheiben vorherrschenden Feuchtigkeit beeinflusst. Zum anderen muss auch die Tagesform der Testperson berücksichtigt werden. The grinding performance is believed to be affected by the moisture prevailing at the time of removal of the wheels. On the other hand, the daily form of the test person must also be taken into account.
In dem Diagramm von Figur 3 sind die Ergebnisse des Leistungstests für Schleifscheiben gemäß Beispiel 3 und Referenzschleifscheiben 3 dargestellt. In diesem Versuch wurde die Leistung und die Alterung der Schleifscheiben anhand eines Handtests auf Vollmaterial V2A 25 x25 mm bestimmt Hierbei wurden mit jeder Schleifscheibe 20 Schnitte ausgeführt und der Scheibenabrieb durch Messen des Scheibendurchmessers vor und nach dem Test bestimmt. Die Ergebnisse zeigen wiederum den positiven Einfluss des TCP Additivs auf den Leistungserhalt der Schleifscheiben. Mit der Referenzscheibe 3 konnten zudem nach 21 Tagen Lagerung nur mehr 19 Schnitte ausgeführt werden, der Restdurchmesser erlaubte keinen weiteren Schnitt im Vollmaterial V2A 25 x 25 mm. Wie in Figur 3 dargestellt konnte mit der konventionellen Schleifscheibe nach 21 Tagen Lagerung nur noch eine Schleifleistung von weniger als 15 %, unter Beachtung des fehlenden Schnittes, gegenüber der Initialschleifleistung erreicht werden. Die Schleifleistung der Schleifscheibe nach Beispiel 3 erreichte demgegenüber nach 21 Tagen eine Sättigungsschleifleistung von etwa 50%. Zudem zeigt sich auch bei diesem Versuch wieder, dass die Initialschleifleistung, also die Schleifleistung direkt nach der Herstellung (Lagerung: 0 Tage) der erfindungsgemäßen Schleifscheibe höher ist, als die Initialschleifleistung der Referenzschleifscheibe 3. Bei der Schleifscheibe gemäß Beispiel 3 betrug der Abrieb nach 20 Schnitten lediglich 15,7 mm, während der Abrieb der Referenzschleifscheibe 3 16,2 mm betrug. Dies ist umso erstaunlicher als die Referenzschleifscheibe um 4 Gew.-% mehr Schleifkorn aufweist als die Schleifscheibe nach Beispiel 3 und daher eine höhere Initialleistung der Referenzschleifscheibe zu erwarten war. Da die Initialschleifleistung noch nicht durch eine eventuelle Feuchtigkeitsaufnahme des Schleifscheibenmaterials be- einflusst ist, lässt sich die verbesserte Schleifleistung nicht alleine durch die adsorb- tiven Eigenschaften des TCP Additivs erklären. Es müssen vielmehr weitere Effekte vorliegen aufgrund derer das TCP additiv die Schleifleistung von Kunstharzschleifscheiben erhöht. In the diagram of Figure 3, the results of the performance test for grinding wheels according to Example 3 and reference grinding wheels 3 are shown. In this experiment, the performance and the aging of the grinding wheels was determined by means of a hand test on solid material V2A 25 x25 mm. Here, 20 cuts were made with each grinding wheel and the disc abrasion determined by measuring the wheel diameter before and after the test. The results again show the positive influence of the TCP additive on the performance of the grinding wheels. In addition, with the reference disc 3 only 21 more cuts could be made after 21 days of storage, the remaining diameter permitted no further cutting in the solid material V2A 25 x 25 mm. As shown in FIG. 3, with the conventional grinding wheel after 21 days of storage, only a grinding performance of less than 15%, taking into account the missing cut, could be achieved compared to the initial grinding performance. In contrast, the grinding performance of the grinding wheel according to Example 3 reached a saturation grinding power of about 50% after 21 days. In addition, this experiment again shows that the initial grinding performance, ie the grinding performance directly after production (storage: 0 days) of the grinding wheel according to the invention is higher than the initial grinding performance of the reference grinding wheel 3. In the grinding wheel according to Example 3, the abrasion after 20 was Cut only 15.7 mm, while the abrasion of the reference grinding wheel 3 was 16.2 mm. This is all the more astonishing since the reference grinding wheel has 4% by weight more abrasive grain than the grinding wheel according to Example 3 and therefore a higher initial power of the reference grinding wheel was to be expected. Since the initial grinding performance is not yet influenced by any moisture absorption of the grinding wheel material, the improved grinding performance can not be explained solely by the adsorptive properties of the TCP additive. Rather, there must be other effects due to which the TCP additively increases the grinding power of synthetic resin grinding wheels.
Dieselben Leistungstests wurden für Schleifscheiben gemäß Beispiel 4 durchgeführt. Wie oben angegeben entspricht die Rezeptur dieser Schleifscheiben der Rezeptur der Schleifscheiben gemäß Beispiel 1 mit dem Unterschied dass DCP Anhydrid anstelle von TCP eingesetzt wurde. Das DCP wurde dabei ebenfalls zum Schleifkorn gegeben. Die initiale Schleifleistung der Schleifscheiben gemäß Beispiel 4 lag bei 258 Schnitten im Automatentest, also nochmals höher als die Initialleistung der Schleifscheiben gemäß den vorhergehenden Beispielen. Allerdings zeigte sich bei dem Automatentest auf V2A Rohr 15x15x1 ,5 mm keine signifikant positive Auswirkung nach 14 Tagen Alterung. Die ermittelte Restleistung in diesem Test betrug 52% der Initialleistung. The same performance tests were carried out for grinding wheels according to Example 4. As stated above, the formulation of these grinding wheels corresponds to the recipe of the grinding wheels according to Example 1 with the difference that DCP anhydride was used instead of TCP. The DCP was also added to the abrasive grain. The initial grinding performance of the grinding wheels according to example 4 was 258 cuts in the automatic test, thus again higher than the initial power of the grinding wheels according to the previous examples. However, the automatic test on V2A tube 15x15x1, 5 mm did not show a significant positive effect after 14 days of aging. The determined residual power in this test was 52% of the initial power.
In dem Diagramm von Figur 4 sind die Ergebnisse des Leistungstests für Schleifscheiben gemäß Beispiel 4 dargestellt. Die Referenzscheibe entspricht der Referenzscheibe aus Figur 2. Im Handtest (10 Schnitte auf Vollmaterial V2A 25x25 mm) lag die normierte Leistung allerdings nach 7 Tagen bei 78 % der Initialleistung deutlich über der Referenz mit 56 % Restleistung zu diesem Zeitpunkt. Nach 14 Tagen Alterung lag die Restleistung mit 66 % weiterhin deutlich über der Restleistung der Referenz 32%. Zum Zeitpunkt der Anmeldung war diese Versuchsreihe noch nicht abgeschlossen, so dass keine Angaben zur Schleifleistung der Schleifscheiben gemäß Beispiel 4 nach In the diagram of Figure 4, the results of the performance test for grinding wheels according to Example 4 are shown. The reference disc corresponds to the reference disc from Figure 2. In the hand test (10 sections on solid material V2A 25x25 mm), the normalized power, however, after 7 days at 78% of the initial power was significantly higher than the reference with 56% remaining power at this time. After 14 days of aging, the residual power of 66% was still significantly above the residual power of the reference 32%. At the time of registration, this test series was not yet completed, so that no information on the grinding performance of the grinding wheels according to Example 4 after
21 Tagen gemacht werden können. Die vorangehenden Beispiele betreffen ausschließlich kunstharzgebundene Schleifscheiben. Es ist aber davon auszugehen, dass die vorteilhaften Effekte des Phosphatadditivs ebenso bei allen anderen duroplastisch gebundenen Schleifmitteln, wie zum Beispiel bei Schleifmitteln auf Unterlage auftreten. 21 days can be made. The preceding examples relate exclusively to resin-bonded grinding wheels. However, it can be assumed that the beneficial effects of the phosphate additive also occur with all other thermoset bonded abrasives, such as abrasives on backing.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Ein duroplastisch gebundenes Schleifmittel umfassend Schleifkorn, duroplastisches Bindemittel und gegebenenfalls weitere Füllstoffe, 1 . A thermoset bonded abrasive comprising abrasive grain, thermosetting binder and optionally further fillers,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Schleifmittel ein Additiv auf Phosphatbasis enthält, wobei der Anteil des Additivs auf Phosphatbasis 1 bis 10 Gew.-% der Ausgangsmischung des Schleifmittels beträgt und wobei das Additiv auf Phosphatbasis homogen im Schleifmittel verteilt ist.  the abrasive contains a phosphate-based additive, wherein the amount of the phosphate-based additive is from 1 to 10 percent by weight of the starting mixture of the abrasive and wherein the phosphate-based additive is homogeneously dispersed in the abrasive.
2. Ein Schleifmittelgemäß Anspruch 1 , der Anteil des Additivs auf Phosphatbasis in der Ausgangsmischung des Schleifmittels 1 bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt etwa 4 Gew.-% beträgt. 2. An abrasive according to claim 1, wherein the proportion of the phosphate-based additive in the starting mixture of the abrasive is from 1 to 5% by weight, and more preferably about 4% by weight.
3. Ein Schleifmittel gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Additiv auf Phosphatbasis Phosphate von Erdalkalimetallen, wie Magnesium-, Calcium-, Strontium- und Bariumphosphate, Eisen(ll)-Phosphate, Eisen(lll)-Phosphate, Mangan-, Aluminium- und Zinkphosphat, synthetische oder mineralische Phosphate, sowie Mischungen hiervon ist. 3. An abrasive according to claim 1 or 2, wherein the phosphate-based additive comprises phosphates of alkaline earth metals, such as magnesium, calcium, strontium and barium phosphates, iron (II) phosphates, iron (III) phosphates, manganese, Aluminum and zinc phosphate, synthetic or mineral phosphates, and mixtures thereof.
4. Ein Schleifmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Additiv auf Phosphatbasis ein Calciumphosphat wie Dicalciumphosphat, Tricalciumphosphat, Hyd- roxylapatit, Fluorapatit, Dimagnesiumphosphat, Trimagnesiumphosphat, Magnesium- diphosphat oder Gemische hiervon ist. 4. An abrasive according to any one of claims 1 to 3, wherein the phosphate-based additive is a calcium phosphate such as dicalcium phosphate, tricalcium phosphate, hydroxyapatite, fluorapatite, dimagnesium phosphate, trimagnesium phosphate, magnesium diphosphate or mixtures thereof.
5. Ein Schleifmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Additiv auf Phosphatbasis wasserunlöslich ist . 5. An abrasive according to any one of claims 1 to 4, wherein the phosphate-based additive is water-insoluble.
6. Ein Schleifmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bindemittel Phenolharz oder modifiziertes Phenolharz ist. An abrasive according to any one of claims 1 to 5, wherein the binder is phenolic resin or modified phenolic resin.
7. Ein Schleifmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Anteil des Bindemittels 1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% und besonders bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% der Ausgangsmischung des Schleifmittels beträgt. 7. An abrasive according to any one of claims 1 to 6, wherein the proportion of the binder is 1 to 40 wt .-%, preferably 5 to 30 wt .-% and particularly preferably 10 to 20 wt .-% of the starting mixture of the abrasive.
8. Ein Schleifmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Schleifmittel eine Schleifscheibe oder ein Schleifmittel auf Unterlage ist. 8. An abrasive according to any one of claims 1 to 7, wherein the abrasive is an abrasive disc or a coated abrasive.
9. Verfahren zur Herstellung einer duroplastisch gebundenen Schleifscheibe, welches die folgenden Schritte umfasst: 9. A method of making a thermoset bonded abrasive wheel comprising the steps of:
- Bereitstellen von pulverförmigen Additiv auf Phosphatbasis, wobei der Anteil des Additivs auf Phosphatbasis 1 bis 10 Gew.-% der Ausgangsmischung der Schleifscheibe beträgt,  Providing phosphate-based powder additive, wherein the proportion of the phosphate-based additive is 1 to 10% by weight of the starting mixture of the grinding wheel,
- Vermischen des pulverförmigen Additivs auf Phosphatbasis mit Schleifkorn, Bindemittel und gegebenenfalls weiteren Füllstoffen, so dass das Additiv auf Phosphatbasis homogen in der Ausgangsmischung verteilt ist.;  - Mixing the powdery phosphate-based additive with abrasive grain, binder and optionally other fillers, so that the phosphate-based additive is homogeneously distributed in the starting mixture.
- Einfüllen der Ausgangsmischung in eine dafür vorgesehene Form;  - filling the starting mixture into a designated mold;
- Hinzufügung von Glasgewebe;  - addition of glass fabric;
- Verpressung der Mischung zu einem Grünling;  - Pressing the mixture into a green compact;
- Aushärten des Grünlings zum Erhalt einer Schleifscheibe.  - Hardening of the green body to obtain a grinding wheel.
10. Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe gemäß Anspruch 10, wobei das pulverförmigen Additiv auf Phosphatbasis zunächst mit dem Schleifkorn vermischt wird und dieses Gemisch anschließend mit dem Bindemittel und gegebenenfalls weiteren Füllstoffen vermengt wird. 10. A method for producing a grinding wheel according to claim 10, wherein the powdery phosphate-based additive is first mixed with the abrasive grain and this mixture is then mixed with the binder and optionally further fillers.
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