WO2020025270A1

WO2020025270A1 - Geformtes keramisches schleifkorn, verfahren zur herstellung eines geformten keramischen schleifkorns und schleifartikel

Info

Publication number: WO2020025270A1
Application number: PCT/EP2019/068494
Authority: WO
Inventors: Holger Bausinger
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2020-02-06
Also published as: DE102018212732A1; US20210301185A1; EP3830211A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein geformtes keramisches Schleifkorn (10, 10a-i), insbesondere auf Basis von alpha-Al2O3, mit zwei im Wesentlichen parallelen Basisflächen (12a, 12b) von vieleckiger Grundform, die von zumindest einer zu den Basisflächen (12a, 12b) im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche (14) zum Aufstellen des Schleifkorns (10, 10a-i) auf einer Schleifartikelunterlage (52) verbunden sind. Das Schleifkorn (10, 10a-i) weist zumindest ein Schneidelement (16, 16a-i) auf, das der zumindest einen Standfläche (14) im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das Schneidelement (16, 16a-i) zumindest eine zu den Basisflächen (12a, 12b) schiefwinklig ausgerichtete Facette (18) umfasst. Ferner wird ein Schleifartikel (50) mit erfindungsgemäßen Schleifkörnern (10, 10a-i) und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Schleifkörner (10, 10a-i) vorgeschlagen.

Description

Beschreibung

Titel

Geformtes keramisches Schleifkorn, Verfahren zur Herstellung eines geformten keramischen Schleifkorns und Schleifartikel

Die Erfindung betrifft ein geformtes keramisches Schleifkorn, einen Schleifartikel sowie ein Verfahren zur Herstellung eines geformten keramischen Schleifkorns.

Stand der Technik

Geformte keramische Schleifkörner auf Basis von alpha-AI₂0₃ (alpha-Alumini- umoxid) sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei geformten Schleifkörnern handelt es sich um Schleifkörner, welche eine definierte Form und eine definierte Größe haben. Die Schleifkörner erhalten ihre definierte Form und definierte Größe aufgrund eines definierten Formgebungsprozesses. So sind zum Beispiel in WO 2014/020075 Al verschiedene vorteilhafte Geometrien für keramische Schleifkör ner beschrieben. Aus dem Stand der Technik sind ferner nicht geformte bzw. un regelmäßig geformte Schleifkörner bekannt, welche auch als gebrochene Schleif körner bezeichnet werden. Der Vorteil von geformten keramischen Schleifkörnern liegt in ihrer höheren Schleifleistung gegenüber nicht geformten bzw. unregelmä ßig geformten Schleifkörnern.

Zur Herstellung von geformten keramischen Schleifkörnern sind aus dem Stand der Technik unter anderem zwei Verfahren bekannt, welche ebenfalls in WO 2014/020075 Al beschrieben sind. Als Ausgangsstoff für die Herstellung von ge formten keramischen Schleifkörnern ist alpha-AI₂0₃ aus dem Stand der Technik bekannt. Wird alpha-AI₂0₃ als Ausgangsstoff verwendet, eignet sich insbesondere das sogenannte Schlicker-Verfahren für die Herstellung der Schleifkörner. Es ist aus dem Stand der Technik auch bekannt, Vorläuferprodukte des alpha-AI₂0₃, die erst bei der Herstellung der Schleifkörner in alpha-AI₂0₃ umgewandelt werden, als Ausgangsstoff für die Herstellung zu verwenden. Beispiele für geeignete Vorläu ferprodukte sind die Aluminiumoxidhydroxide Böhmit (gamma-AIO(OH)) und Diaspor (alpha-AIO(OH)) sowie die Aluminiumorthohydroxide Gibbsit (gamma- AI(OH)₃) und Bayerit (alpha-AI(OH)₃). Für die Herstellung der Schleifkörner aus diesen Vorläuferprodukten wird das sogenannte Sol-Gel-Verfahren verwendet, das Schleifkörner von sehr feiner Mikrostruktur hervorbringt.

Es existiert zahlreiche Literatur zu geformten und teilweise geformten Sol-Gel- Schleifkörnern. Der Ausgangsstoff, alpha-AI₂0₃ oder Vorläuferprodukt des alpha- AI₂C>₃, und das Herstellverfahren, Sol-Gel-Verfahren oder Schlicker- Verfahren, be wirken jedoch signifikante Unterschiede im Verhalten der daraus hergestellten ge formten keramischen Schleifkörner.

Aus dem Stand der Technik sind geformte keramische Schleifkörner mit dreiecki ger Geometrie bekannt, welche auf einer Schleifartikelunterlage in ungeordneter Ausrichtung fixiert sind. Daneben gibt es Ansätze, die Schleifwirkung zu erhöhen, indem die Schleifkörner mittels elektrostatischem Streuen möglichst stehend aus gerichtet, d.h. mit einer Spitze der dreieckigen Schleif kornform nach oben weisend, auf der Schleifartikelunterlage in ansonsten (lateral) ungeordneter Ausrichtung fi xiert sind, beispielsweise aus DE102013212670 A1. Abschließend gibt es Veröf fentlichungen, beispielsweise in US 2013/0344786 Al, in denen die Erhöhung der Schleifwirkung durch eine definierte (laterale) Anordnung geformter Schleifkörner, insbesondere unter Verwendung von Schablonen oder anderen Hilfsmitteln, be schrieben wird.

Es besteht in der Schleifmittelindustrie ein ständiges Bedürfnis, den Werkstoffab trag bei der Bearbeitung von, insbesondere metallischen, Werkstücken weiter zu erhöhen. Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem geformten keramischen Schleifkorn für einen Schleifartikel, insbesondere einem geformten keramischen Schleifkorn auf Basis von alpha-A Oa, mit zwei im Wesentlichen parallelen Basisflächen von vieleckiger Grundform, die von zumindest einer zu den Basisflächen im Wesentlichen senk recht angeordneten Standfläche zum Aufstellen des Schleifkorns auf einer Schleifartikelunterlage verbunden sind. Das Schleifkorn weist zumindest ein Schneidelement auf, das der zumindest einen Standfläche im Wesentlichen ge genüberliegend angeordnet ist, wobei das Schneidelement zumindest eine zu den Basisflächen schiefwinklig ausgerichtete Facette umfasst.

Unter einem geformten Schleifkorn wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Schleifkorn verstanden, welches eine definierte Geometrie aufweist. Ein ge formtes Schleifkorn von definierter Geometrie weist eine definierte dreidimensio nale Form von definierter Größe auf. Die definierte Form von definierter Größe wird durch einen definierten Formgebungsprozess bei der Herstellung des Schleifkorns erhalten. Die definierte Geometrie des geformten Schleifkorns soll reproduzierbar sein. Das geformte Schleifkorn soll wiederholt und gezielt in der gewünschten de finierten Geometrie herstellbar sein. Ein geformtes Schleifkorn ist insbesondere kein gebrochenes oder teilweise gebrochenes Schleifkorn, welches durch Zerklei nern, insbesondere Brechen, herstellbar ist. Aus dem Stand der Technik bekannte Beispiele für geometrische Körper geformter Schleifkörner sind Polyeder, zum Bei spiel Tetraeder, Pentaeder, Hexaeder und andere. Allgemein wird davon ausge gangen, dass Schleifkörner mit definierter Form in vielerlei Hinsicht verbesserte Eigenschaften aufweisen: Haben die Schleifkörner bereits zum Beginn ihrer Her stellung eine definierte Form und Größe, so entfällt ein anschließender Sortier schritt, mit dem die Schleifkörner ansonsten in verschiedene Größen aufgeteilt werden müssten. Zudem bleiben die Formen und Größen auch zwischen verschie denen Produktionschargen nahezu unverändert, was die Schleifeigenschaften sehr gut reproduzierbar macht. Des Weiteren bewirken geformte Schleifkörner ty pischerweise einen erhöhten Gesamtabtrag, weisen eine längere Lebensdauer auf, bewirken eine gesteigerte Oberflächengüte der bearbeiteten Oberfläche und/oder bewirken ein besser reproduzierbares Schleifergebnis. Als Ausgangsstoff für die Herstellung des erfindungsgemäßen keramischen Schleifkorns kann in einer Ausführungsform alpha-AI₂0₃ verwendet werden. Al pha-AI^ ist dem Fachmann an sich bekannt und im Handel, zum Beispiel in Pul verform, erhältlich. Insbesondere eignet sich das Schlicker- Verfahren für die Her stellung der erfindungsgemäßen Schleifkörner. Insbesondere kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung von alpha-AI₂0₃ selbst als Ausgangsstoff ausgegangen werden. Alternativ eignet sich auch das Sol-Gel-Verfahren für die Herstellung der erfindungsgemäßen Schleifkörner.

Das erfindungsgemäße Schleifkorn weist zwei im Wesentlichen parallele Basisflä chen von vieleckiger Grundform auf, die von zumindest einer zu den Basisflächen im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche zum Aufstellen des Schleif korns auf einer Schleifartikelunterlage verbunden sind.

Unter einer Fläche, insbesondere auch einer Basisfläche und einer Standfläche, wird ein zusammenhängender zweidimensionaler Teil der Oberfläche des Schleif korns verstanden, der aus Punkten besteht, an denen jeweils eine wohldefinierte, gedachte Tangentialebene an das Schleifkorn angelegt werden kann. Eine solche Fläche kann prinzipiell eben oder gekrümmt sein. Eine gekrümmte Fläche kann konkav oder konvex sein. Ferner kann die Fläche auch mindestens einen ebenen Abschnitt und mindestens einen gekrümmten Abschnitt aufweisen, die ohne da zwischenliegende Kante ineinander übergehen. In einer bevorzugten Ausfüh rungsform ist eine Fläche plan. Zwei aneinander angrenzende Flächen bilden da bei eine gemeinsame Kante. Eine Kante ist daher ein zusammenhängender eindi mensionaler Teil der Oberfläche des Schleifkorns, der aus Punkten besteht, an denen zwei Flächen oder zwei Teile ein und derselben Fläche einander berühren, wobei die Tangentialebenen der beiden Flächen bzw. Flächenteile an diesen Punkten nicht stetig verlaufen. Beispielsweise kann an einer Kante ein Innenwinkel vorliegen, der kleiner als 150°, insbesondere kleiner als 120°, ganz insbesondere kleiner als 90° oder grösser als 210°, insbesondere grösser als 240°, ganz insbe sondere grösser als 270° ist. Der Innenwinkel ist dabei der Winkel zwischen den beiden genannten Tangentialebenen der beiden Flächen bzw. Flächenteile, also der Winkel zwischen den Normalenvektoren dieser Tangentialebenen. Eine oder mehrere Kanten des Schleifkorns können scharf, insbesondere spitz, oder auch abgerundet oder abgeflacht sein. Insbesondere können eine oder mehrere Kanten eine Fase aufweisen. Drei Flächen grenzen in einer gemeinsamen Ecke aneinan der, wobei typischerweise eine Ecke eine Kante begrenzt. Ein Punkt der Oberflä che des geformten Schleifkorns wird als Ecke verstanden, wenn ein imaginärer Konus gedanklich derart über einen Teil des Schleifkorns gestülpt werden kann, dass dieser Teil des Schleifkorns im Inneren des Konus liegt und der Punkt die Spitze des Konus bildet. Bevorzugt beträgt der Öffnungswinkel des Konus weniger als 150°, weiter insbesondere weniger als 120° und ganz insbesondere weniger als 90°. Eine oder mehrere Ecken des Schleifkorns können scharf, insbesondere spitz, oder auch abgerundet oder abgeflacht sein. Bei einer Spitze weist der be sagte Konus, der über den als Ecke definierten Teil des Schleifkorns gestülpt wer den kann, einen Öffnungswinkel auf, der weniger als 80°, insbesondere weniger als 45° und ganz insbesondere weniger als 30° beträgt.

Unter„im Wesentlichen parallelen Basisflächen“ ist insbesondere zu verstehen, dass die Abweichung der Basisflächen von einer idealen parallelen Anordnung weniger als 35°, insbesondere weniger als 15°, ganz insbesondere weniger als 5° beträgt. Ferner bedeutet„im Wesentlichen parallel“, dass zwei Ebenen, die jeweils eine Basisfläche annähern und gegebenenfalls in der Basisfläche vorhandene Un ebenheiten mittein, parallel sind, d.h. deren Abweichung von einer idealen paral lelen Anordnung weniger als 35°, insbesondere weniger als 15°, ganz insbeson dere weniger als 5° beträgt. Derart wirken sich kleinere Vertiefungen (Dellen, Ka vitäten oder dergleichen) oder Erhebungen (Beulen, Spitzen oder dergleichen), die prinzipiell in einer Basisfläche vorhanden sein könnten, nicht oder nur wenig auf die Eigenschaft der im Wesentlichen parallelen Basisflächen aus. Demnach be zieht die Formulierung„im Wesentlichen parallel“ solche Schleifkörner mit ein, die auf Grund von Fertigungstoleranzen geringfügig von der Form eines ideal geform ten Schleifkorns abweichen können. In einer Ausführungsform des Schleifkorns beträgt der Abstand der zwei Basisflächen zueinander 50 pm pm bis 500 pm, ins besondere 100 pm bis 400 pm, ganz insbesondere 150 pm bis 300 pm. In einem Ausführungsbeispiel beträgt dieser Abstand 240 pm. Derart kann ein Schleifkorn angegeben werden, dass flach ausgebildet ist. Als ein flaches Schleifkorn wird ein Schleifkorn mit einem geometrischen Körper angesehen, dessen zumindest eine Basisfläche und/oder dessen zumindest zwei Basisflächen eine, insbesondere ma ximale Erstreckung aufweist, die um ein Vielfaches größer ist als eine, insbeson dere maximale Erstreckung zwischen den zwei Basisflächen. So kann das Verhäl tnis von Erstreckung der zumindest einen Basisfläche und/oder der zumindest zwei Basisflächen zu Erstreckung des Abstands zwischen den Basisflächen zum Beispiel in einem Bereich von 2 bis 10, insbesondere in einem Bereich von 2 bis 5 liegen. Unter einer Fläche„vieleckiger Grundform“ ist eine Fläche mit zumindest drei Ecken (oder auch Spitzen), insbesondere mit zumindest vier Ecken, ganz ins besondere mit zumindest fünf Ecken zu verstehen. Insbesondere kann eine viel eckige Grundform rechteckig oder quadratisch, polygon, insbesondere isogon, o- der teilweise eckig und teilweise gekrümmt, zum Beispiel teilweise rund oder oval gekrümmt, sein. Bei der Grundform können prinzipiell eine oder mehrere Kanten der Grundform gerade oder gekrümmt sein. Es sei darauf hingewiesen, dass es dabei nicht auf die spezielle Ausformung der Ecken ankommt und dass die Ecken dabei prinzipiell auch abgerundet sein können, wobei ein Krümmungsradius maxi mal 30 %, insbesondere maximal 20 %, ganz insbesondere maximal 10 % der Länge der an die Abrundung der Ecke angrenzenden Kante betragen kann. Ins besondere kann dieser Krümmungsradius von 50 pm bis 100 pm, insbesondere von 25 pm bis 75 pm, ganz insbesondere von 25 pm bis 50 pm betragen. In einer Ausführungsform des Schleifkorns kann die vieleckige Grundform einer Basisflä che auch vielzählig sein, d.h. eine der Zähligkeit entsprechende Drehsymmetrie aufweisen (symmetrisch um eine zu den Basisflächen senkrecht orientierte Dreh achse bezüglich eines Drehwinkels von 360°/Zähligkeit). In einer Ausführungsform des Schleifkorns weisen die zwei Basisflächen die gleiche Anzahl an Ecken auf. In einer alternativen Ausführungsform des Schleifkorns weisen die zwei Basisflächen eine unterschiedliche Anzahl an Ecken auf.

Die Basisflächen sind von zumindest einer zu den Basisflächen im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche zum Aufstellen des Schleifkorns auf einer Schleifartikelunterlage verbunden. Somit bildet die Standfläche eine Seitenfläche oder Seitenwand des Schleifkorns. Unter„im Wesentlichen senkrecht“ ist dabei zu verstehen, dass eine Abweichung des Winkels zwischen der Standfläche und den im Wesentlichen parallelen Standflächen von 90° weniger als 20°, insbesondere weniger als 10°, ganz insbesondere weniger als 5° beträgt. Demnach bezieht die Formulierung„im Wesentlichen senkrecht“ solche Schleifkörner mit ein, die auf Grund von Fertigungstoleranzen geringfügig von der idealen Form eines geform ten Schleifkorns abweichen können. Es sei allerdings darauf hingewiesen, dass mit dieser Formulierung eindeutig schiefwinklige Geometrien, d.h. insbesondere Geometrien mit einem Winkel, der mehr als 20° von der ideal senkrechten Anord nung abweicht, nicht zu verstehen sein sollen. Die Standfläche des Schleifkorns ist derart ausgebildet, dass das Schleifkorn, insbesondere ohne weitere Fixierung beispielsweise mittels eines Klebers oder elektrostatischer Anziehungskräfte, prin zipiell auf dieser Standfläche stehen kann ohne umzukippen. Insbesondere befin det sich im Falle eines aufgestellten Schleifkorns auf eine Schleifartikelunterlage die Projektion des Schwerpunkts des Schleifkorns auf diese Schleifartikelunterlage innerhalb der Standfläche.

Erfindungsgemäß weist das Schleifkorn zumindest ein Schneidelement auf, das der zumindest einen Standfläche im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet ist. Das„Schneidelement“ bezeichnet dabei ein Merkmal des Schleifkorns, das dazu vorgesehen ist, eine Schleifwirkung auf einen zu schleifenden Körper, d.h. auf ein zu schleifendes oder zu bearbeitendes Werkstück, auszuüben. Dazu ist es speziell derart konstruiert, dass mittels des Schneidelements eine besonders hohe Schleifwirkung erzielbar ist. Insbesondere ist dieses Schneidelement bei einem auf einer Schleifartikelunterlage aufgestellten Schleifkorn derart der Standfläche im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet, dass es während eines Schleifpro zesses geeignet und dazu vorgesehen ist, in das zu bearbeitende Werkstück zu mindest teilweise einzutauchen und derart seine Schleifwirkung zu entfalten. Unter „im Wesentlichen gegenüberliegend“ ist zu verstehen, dass das zumindest eine Schneidelement auf der dem Schleifkorn insbesondere diametral gegenüberlie genden Seite angeordnet ist. Insbesondere ist das zumindest eine Schneidele ment bei einem auf einer Schleifartikelunterlage aufgestellten Schleifkorn auf einer von der Schleifartikelunterlage weg weisenden Seite des Schleifkorns angeordnet oder vorgesehen. Dabei kann das Schneidelement derart am Schleifkorn angeord net sein, dass es sich in einer maximal von der Schleifartikelunterlage wegweisen den Position befindet. Im Falle einer im Wesentlichen rechteckigen oder quadrati schen Form des Schleifkorns kann„im Wesentlichen gegenüberliegend“ ebenfalls bedeuten, dass sowohl eine Parallele zur Standfläche als Schneidelement reali siert ist und/oder die beiden an dieses Parallele angrenzenden Ecken des recht eckig, insbesondere quadratisch, geformten Schleifkorns als Schneidelement(e) realisiert sind. Das Schneidelement kann während eines Schleifprozesses bre chen, wobei das Schneidelement dann ersetzt wird durch ein neu ausgeformtes Schneidelement, insbesondere eine neue Kante, Ecke und/oder Spitze; ein derar tiges, durch einen Bruch des Schleifkorns gebildetes (sekundäres) Schneidele ment ist aber im Rahmen dieser Schrift nicht als erfindungsgemäßes Schneidele ment zu verstehen.

Das Schneidelement weist zu den Basisflächen schiefwinklig angeordnet oder ausgerichtet zumindest eine Facette auf, die der Realisierung einer scharfen Kante oder Ecke, insbesondere einer Spitze, dient. Unter der„Facette“ ist dabei eine An schrägung am Rand des Schleifkorns zu verstehen, wobei die Facette ebenfalls eine Seitenfläche des Schleifkorns darstellt. Die Facette ist insbesondere plan oder leicht konvex oder konkav geformt. In einer Ausführungsform des Schleifkorns lässt sich die Facette im Wesentlichen durch eine Ebene beschreiben, die sich der Facette annähert und gegebenenfalls in der Facette vorhandene Unebenheiten mittelt. Ähnlich wie bei einem Messer bildet die Facette somit eine Fläche der Schneide einer Klinge des Messers. Unter„schiefwinklig“ ist dabei insbesondere ein Winkel von nicht 0° und nicht 90° (bzw. Vielfache von 90°) zu verstehen. In einer Ausführungsform des Schleifkorns bildet die zumindest eine Facette des zu mindest einen Schneidelements einen Winkel, insbesondere einen Innenwinkel (im Schleifkorn innenliegend), zwischen 115° bis 170°, insbesondere zwischen 130° und 150°, ganz insbesondere zwischen 140° und 150° zu einer angrenzen den Basisfläche aus.

In einer Ausführungsform des Schleifkorns sind die zwei im Wesentlichen paralle len Basisflächen von vieleckiger Grundform kongruent zueinander, d.h. durch Ro tation und Translation deckungsgleich ineinander überführbar. In einer alternativen Ausführungsform des Schleifkorns sind die zwei im Wesentlichen parallelen Ba sisflächen von vieleckiger Grundform nicht kongruent zueinander. Auf diese Weise sind Schleifkörner mit unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich ihrer Fertigbarkeit und hinsichtlich ihrer Schleifeigenschaften, realisierbar. In einer Ausführungsform des Schleifkorns ist das Schleifkorn von der Facette der art begrenzt, dass das Schneidelement mindestens eine Spitze ausbildet. Eine Spitze stellt ein besonders scharfes und daher zur Ausübung eines Schleifeffekts besonders vorteilhaftes Schneidelement dar.

In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des Schleifkorns ist das Schleifkorn von der Facette derart begrenzt, dass das Schneidelement mindestens eine Kante, sozusagen eine Schneidkante, ausbildet. Eine Kante stellt ein eben falls scharfes und daher zur Ausübung eines Schleifeffekts besonders vorteilhaftes Schneidelement dar. Darüber stellt eine Kante auf Grund ihrer länglichen Gestalt ein über einen längeren Zeitraum stabiles und scharfes Schneidelement dar. Durch Erhalt des Schneidelements, das während eines Schleifprozesses mit dem Werkstück in Kontakt tritt, wird eine verlängerte Lebensdauer bei gleichbleibend hoher Schleifleistung des Schleifkorns bewirkt.

In einer Ausführungsform des Schleifkorns ist die mindestens eine Kante im We sentlichen parallel zu den Basisflächen angeordnet. Dabei ist unter„im Wesentli chen parallel“ hier zu verstehen, dass eine Abweichung von einer idealen paralle len Anordnung weniger als 35°, insbesondere weniger als 15°, ganz insbesondere weniger als 5° beträgt. Derart kann sichergestellt werden, dass das Schneidele ment eines jeden Schleifkorns eine klar definierte und leicht feststellbare Ausrich tung, insbesondere mit einfachen optischen Mitteln anhand der Ausrichtung des Schleifkorns feststellbare Ausrichtung, aufweist. Insbesondere kann über eine Ausrichtung der optisch leicht erkennbaren Basisflächen ebenfalls eine technisch und wirtschaftlich besonders einfache aber dennoch präzise Ausrichtung der Kante des Schneidelements realisiert werden.

In einer Ausführungsform des Schleifkorns ist die mindestens eine Kante im We sentlichen parallel zu der Standfläche angeordnet. Dabei ist unter„im Wesentli chen parallel“ hier ebenfalls zu verstehen, dass eine Abweichung von einer idealen parallelen Anordnung weniger als 35°, insbesondere weniger als 15°, ganz insbe sondere weniger als 5° beträgt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Kante des Schneidelements vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu dem Schleifartikel, insbesondere der Schleifartikelunterlage, ausrichtbar ist, wenn das Schleifkorn auf die Standfläche gestellt wird. Ferner sind die Schneidelemente ei ner Vielzahl von Schleifkörnern, wenn diese auf eine gemeinsame Schleifartikel unterlage gesetzt werden, parallel zu der Schleifartikelunterlage und vorzugsweise mit einer gleichen Schnitthöhe über der Oberfläche der Schleifartikelunterlage an geordnet.

In einer Ausführungsform des Schleifkorns ist die mindestens eine Kante im We sentlichen unter einem Winkel von 45° bezogen auf die Standfläche angeordnet. Dabei ist unter„im Wesentlichen unter einem Winkel von 45°“ zu verstehen, dass eine Abweichung von einer idealen 45°-Anordnung weniger als 15°, insbesondere weniger als 10°, ganz insbesondere weniger als 5° beträgt. Derart ist es möglich, den Anstellwinkel der Kante bezüglich des Schleifkorns zu ändern und die Schleif wirkung zu beeinflussen und/oder einzustellen.

In einer Ausführungsform des Schleifkorns ist die mindestens eine Kante durch die Schnittlinie von einer der Basisflächen sowie der zumindest einen Facette gebildet. Die Schnittlinie bildet dabei ein gedankliches, geometrisches Konstrukt, um die Kante zu beschreiben. Mit anderen Worten ist die mindestens eine Kante an der Stelle realisiert, an der eine der Basisflächen sowie die zumindest eine Facette aufeinandertreffen. Auf diese Weise ist ein technisch und wirtschaftlich besonders einfach realisierbares Schleifkorn angegeben, dass sich auf Grund seiner asym metrischen Form (bezogen auf eine Spiegelebene, die mittig zwischen beiden Ba sisflächen angeordnet ist) besonders einfach einer Gießform in einem Formge bungsprozess im Herstellungsverfahren entnehmen lässt. Ferner wurde festge stellt, dass das Schleifkorn mit asymmetrischem Schneidelement eine höhere Schärfe aufweist als ein Schleifkorn mit symmetrischem Schneidelement. Es sei angemerkt, dass im Folgenden bei einer Symmetrie oder Asymmetrie eines Schneidelements stets die Symmetrie bzw. Asymmetrie des Schneidelements be zogen auf eine Spiegelebene gemeint ist, die mittig zwischen beiden Basisflächen parallel zu diesen angeordnet ist. Eine Drehsymmetrie (die trotzdem vorliegen kann) ist an dieser Stelle nicht gemeint.

In einer Ausführungsform des Schleifkorns ist das Schleifkorn gekennzeichnet durch eine weitere Facette, die schiefwinklig zu den Basisflächen ausgerichtet ist. In einer Ausführungsform bildet die zumindest eine weitere Facette einen Winkel, insbesondere einen Innenwinkel, zwischen 110° bis 170°, insbesondere zwischen 125° und 160°, ganz insbesondere zwischen 140° und 150° zu einer angrenzen den Basisfläche aus. Das Schleifkorn ist dabei durch die weitere Facette derart begrenzt, dass das Schneidelement mindestens eine Kante ausbildet, wobei die mindestens eine Kante gebildet ist durch die Schnittlinie (Ort der Berührung) von der zumindest einen Facette und der weiteren Facette. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des Schleifkorns ist das Schleifkorn durch die wei tere Facette derart begrenzt, dass das Schneidelement mindestens eine Spitze ausbildet, wobei die mindestens eine Spitze gebildet ist durch den Schnittpunkt von der zumindest einen Facette und der weiteren Facette. Wie bereits erwähnt, ist die Schnittlinie bzw. der Schnittpunkt gedankliches, geometrisches Konstrukt, um die Kante bzw. die Spitze zu beschreiben. Mit anderen Worten ist die Kante an der Stelle realisiert, an der die zwei Facetten aufeinandertreffen. Äquivalent dazu ist die Spitze an der Stelle realisiert, an der ein Punkt je einer der zwei Facetten aufeinandertreffen.

In einer Ausführungsform des Schleifkorns ist die mindestens eine Kante in einer Ebene angeordnet, die im Wesentlichen parallel zu den Basisflächen mittig zwi schen den Basisflächen liegt. Auf diese Weise kann ein besonders effektiv schlei fendes, symmetrisches Schleifkorn realisiert werden. Ferner werden Scherkräfte während eines Schleifprozesses auf Grund der symmetrischen Ausformung des Schneidelements bezogen auf eine Spiegelebene, die mittig zwischen beiden Ba sisflächen parallel zu diesen angeordnet ist, kompensiert.

Im Folgenden werden drei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Schleif körnern vorgestellt. In einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wei sen die Basisflächen eine n-eckige Grundform auf, mit n = 6 oder 8 oder 10, wobei die Basisflächen an jeweils n/2 sich nicht berührenden Kanten der Basisflächen von je einer zu den Basisflächen im Wesentlichen senkrecht angeordneten Stand fläche zum Aufstellen des Schleifkorns auf einer Schleifartikelunterlage verbunden sind und wobei sich angrenzend an die Basisflächen an jeweils weiteren n/2 sich nicht berührenden Kanten der Basisflächen je ein Schneidelement ausbilden, wo- bei jedes Schneidelement zumindest zwei zu den Basisflächen schiefwinklig aus gerichtete Facetten umfasst, die sich in einer gemeinsamen Kante oder Spitze be rühren. Das Schleifkorn dieses Ausführungsbeispiels weist (bezogen auf eine Spiegelebene, die mittig zwischen beiden Basisflächen parallel zu diesen ange ordnet ist) ein symmetrisches Schneidelement mit entweder einer Spitze oder ei ner Kante auf, wobei die zwei Basisflächen kongruent zueinander sind. Eine Ein hüllende des Schleifkorns ist insbesondere dreieckig, viereckig, fünfeckig etc., wo bei jede an die Einhüllende angrenzende Seitenfläche des Schleifkorns eine Standfläche ausbildet/darstellt. Somit ist das Schleifkorn auch dreizähliger, vier- zähliger, fünfzähliger etc. Drehsymmetrie und kann daher prinzipiell auf drei, vier, fünf etc. Weisen auf einer erfindungsgemäßen Standfläche positioniert werden. Ein besonders einfach ausgestaltetes Schleifkorn weist eine dreieckige Einhül lende auf, wobei n = 6 ist.

In einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weisen die Basisflä chen eine n-eckige Grundform auf, mit n = 6 oder 8 oder 10, wobei die Basisflächen an jeweils n/2 sich nicht berührenden Kanten der Basisflächen von je einer zu den Basisflächen im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche zum Aufstel len des Schleifkorns auf einer Schleifartikelunterlage verbunden sind und wobei sich an die Basisflächen angrenzend an jeweils weiteren n/2 sich nicht berühren den Kanten der Basisflächen je ein Schneidelement ausbilden, wobei jedes Schneidelement je eine zu den Basisflächen schiefwinklig ausgerichtete Facette umfasst, die mindestens eine Kante als Schnittlinie von einer der Basisflächen und der Facette ausbildet. Das Schleifkorn dieses Ausführungsbeispiels weist ein (be zogen auf eine Spiegelebene, die mittig zwischen beiden Basisflächen parallel zu diesen angeordnet ist) asymmetrisches Schneidelement mit einer Kante auf, wobei die zwei Basisflächen nicht kongruent zueinander sind. Das Schleifkorn ist somit ebenfalls (bezogen auf die oben genannte Spiegelebene) asymmetrisch und lässt sich daher mittels eines Formgebungsprozesses unter Verwendung einer Gieß form technisch und wirtschaftlich besonders vorteilhaft hersteilen, wobei es ferner ein besonders langlebig ausgebildetes Schneidelement aufweist.

In einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist eine der Basisflä chen eine n-eckige Grundform auf, mit n = 6 oder 8 oder 10, und weist eine der Basisflächen eine n/2-eckige Grundform auf, wobei die n-eckige Basisfläche an n/2 sich nicht berührenden Kanten mit je einer zu den Basisflächen im Wesentli chen senkrecht angeordneten Standfläche zum Aufstellen des Schleifkorns auf ei ner Schleifartikelunterlage mit der n/2-eckigen Basisfläche verbunden ist und wo bei sich an die n-eckige Basisfläche angrenzend an jeweils weiteren n/2 sich nicht berührenden Kanten der Basisflächen je ein Schneidelement ausbildet, wobei je des Schneidelement je eine zu den Basisflächen schiefwinklig ausgerichtete Fa cette umfasst, die eine gemeinsame Spitze mit der n/2-eckigen Basisfläche aus bildet. Das Schleifkorn dieses Ausführungsbeispiels weist ein (bezogen auf eine Spiegelebene, die mittig zwischen beiden Basisflächen parallel zu diesen ange ordnet ist) asymmetrisches Schneidelement mit einer Spitze auf, wobei die zwei Basisflächen nicht kongruent zueinander sind. Das Schleifkorn ist somit ebenfalls (bezogen auf oben genannte Spiegelebene) asymmetrisch und lässt sich daher mittels eines Formgebungsprozesses unter Verwendung einer Gießform technisch und wirtschaftlich besonders vorteilhaft hersteilen, wobei es ferner ein besonders scharf ausgebildetes Schneidelement aufweist.

In einer Ausführungsform des Schleifkorns besteht zwischen dem zumindest einen Schneidelement und der zumindest einen im Wesentlichen gegenüberliegend an geordneten Standfläche ein Abstand von weniger als 2000 pm, insbesondere von weniger als 1500 pm, ganz insbesondere von weniger als 1200 pm.

Das erfindungsgemäße Schleifkorn kann eine Grösse im gesamten Grössenbe reich aufweisen, der auch für herkömmliche Schleifkörner üblich ist. Üblicherweise führen Schleifkörner mit grösseren Grössen zu einem höheren Materialabtrag von einer bearbeiteten Oberfläche als kleinere Schleifkörner. Beispielsweise kann das Schleifkorn eine Grösse im Bereich von 100 pm bis 2000 pm haben. Diese Größe kann experimentell mit Hilfe eines Mikroskops bestimmt werden. Sie wird verstan den als der Durchmesser eines Hüllkreises des mikroskopierten Bildes des Schleif korns, also als der kleinste Durchmesser eines Kreises, der das Bild umschliesst. Alternativ kann die Größe auch als ein mittlerer Durchmesser des Schleifkorns verstanden werden. Der mittlere Durchmesser ergibt sich dabei als derjenige Durchmesser, der der gemittelten Entfernung aller Punkte auf der Oberfläche des Schleifkorns von dem Zentrum des Durchmessers, insbesondere des geometri schen Mittelpunkts des Schleifkorns, entspricht.

Es sei angemerkt, dass von Schleifkörnern mit einer Grundfläche in Form eines Dreiecks, insbesondere eines gleichseitigen Dreiecks, vermutet wird, dass sich beim elektrostatischen Streuen derartiger Schleifkörner etwa ein bis zwei Drittel so orientieren, dass eine Spitze von der Unterlage weg weist, während sich weitere Schleifkörner so orientieren, dass die Spitze auf die Unterlage zu weist. Vorteil hafte Schleifeigenschaften eines mit den Schleifkörnern bestreuten Schleifartikels sind die Folge. Ferner kann ein Schleifkorn auch unter Verwendung einer Schab lone oder auch manuell gezielt ausgerichtet auf eine Schleifartikelunterlage ge setzt werden. Schleifartikel mit einem Anteil ausgerichteter Schleifkörner von bis zu 100 % sind denkbar. Insbesondere erfindungsgemäße dreizählige Schleifkör ner erlauben es dabei, das Schleifkorn auf eine stabile Standfläche zu setzen, wo bei stets ein Schneidelement nach oben, d.h. von der Schleifartikelunterlage weg weisend, ausgerichtet ist.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das geformte keramische Schleif korn auf Basis von alpha-AI₂C>3 einen Anteil an Zr0₂ von 10 Gew.% bis 30 Gew.% enthält. In einer Ausführungsform weist das alpha-AI₂C>3 eine mittlere Kristallitkorn- größe von 0,5 pm bis 3 pm, vorzugsweise von 0,6 pm bis 2 pm, auf, und das Zr0₂ eine mittlere Kristallitkorngröße von 0,25 pm bis 8 pm, vorzugsweise von 0,3 pm bis 1,5 pm. Insbesondere ist das Zr0₂ mit einem Anteil von 10 Gew.% bis 25 Gew.%, ganz insbesondere von 15 Gew.% bis 22 Gew.%, enthalten. Als Aus gangsstoff für die Herstellung des erfindungsgemäßen keramischen Schleifkorns wird ferner Zr0₂ verwendet. Zr0₂ ist dem Fachmann ebenfalls an sich bekannt und im Handel, zum Beispiel in Pulverform, erhältlich. Es wurde gefunden, dass sich ein erhöhter Anteil an Zr0₂ auf die Schleifleistung von Schleifartikeln, die mit den erfindungsgemäßen Schleifkörnern bestückt sind, vorteilhaft auswirkt. Es wird ver mutet, dass durch den erhöhten Anteil an Zr0₂ ein kontinuierlicher, mikrokristalli ner Abbau der Schleifkörner erreicht wird, der fortlaufend neue und scharfe Schneidkanten freisetzt. Ein erhöhter Anteil an Zr0₂ könnte mit einer erhöhten An zahl an Schwachstellen im Gefüge der Schleifkörner verbunden sein, die sich po sitiv auf die Schleifeigenschaften der Schleifkörner auswirken. Ein Schleifkorn mit einem Anteil an alpha-AI₂0₃ und Zr0₂ wird auch als zweiphasiges Schleifkorn be zeichnet. Unter einer mittleren Kristallitkorngröße wird hier die Korngröße des al- pha-AI₂C>₃- bzw. Zr0₂-Kristallitkorns in dem geformten keramischen Schleifkorn verstanden. Dabei bedeutet eine mittlere Kristallitkorngröße, dass ein Mittelwert aus einer bestimmten Anzahl an Messwerten für die Kristallitkorngröße gebildet wird. Die Kristallitkorngröße kann mittels an sich bekannter Verfahren, wie zum Beispiel REM- oder XRD-Analyse, bestimmt werden. Zum Beispiel können die Ab bildungen einer REM-Analyse mit Hilfe des Linienschnittverfahrens ausgewertet werden. Das Linienschnittverfahren (auch als Linienverfahren bezeichnet) ist dem Fachmann aus der Gefügeanalyse an sich bekannt. Dabei wird für die Bestimmung der Korngröße ein Mittelwert aller gemessenen Schnittsegmentlängen gebildet. Gegebenenfalls kann bei der Ermittlung des Mittelwerts noch ein Korrekturfaktor berücksichtigt werden.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Schleifartikel, welcher erfindungsge mäße geformte keramische Schleifkörner aufweist. Bei dem Schleifartikel handelt es sich insbesondere um einen beschichteten Schleifartikel. Der Schleifartikel um fasst insbesondere eine flexible Unterlage mit zumindest einer Schicht, insbeson dere aus Papier, Pappe, Vulkanfiber, Schaumstoff, einem Kunststoff, einem texti len Gebilde, insbesondere einem Gewebe, Gewirke, Gestricke, Geflecht, Vlies, o- der einer Kombination dieser Materialien, insbesondere Papier und Gewebe, in einer oder mehreren Schichten. Die flexible Unterlage verleiht dem Schleifartikel hinsichtlich Haftung, Dehnung, Reiss- und Zugfestigkeit, Flexibilität und Stabilität spezifische Eigenschaften. Bei einem beschichteten Schleifartikel haften die Schleifkörner insbesondere mittels eines Grundbinders auf der Unterlage. Mit dem Grundbinder werden die Schleifkörner insbesondere in der gewünschten Stellung und Verteilung auf der Unterlage vorfixiert. Dem Fachmann sind geeignete Grund binder zum Anbringen von Schleifkörnern auf einer flexiblen Unterlage aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Als Grundbinder kommen insbesondere Kunstharze, wie zum Beispiel Phenolharz, Epoxidharz, Harnstoffharz, Melamin harz, Polyesterharz, in Betracht. Zusätzlich zu dem Grundbinder kann der Schleif artikel zumindest einen Deckbinder, beispielsweise zwei Deckbinder, aufweisen. Der oder die Deckbinder sind insbesondere schichtweise auf dem Grundbinder und den Schleifkörnern aufgebracht. Dabei verbindet der oder die Deckbinder die Schleifkörner fest untereinander und fest mit der Unterlage. Dem Fachmann sind ferner geeignete Deckbinder aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Als Deckbinder kommen insbesondere Kunstharze, wie zum Beispiel Phenolharz, Epoxidharz, Harnstoffharz, Melaminharz, Polyesterharz, in Betracht. Darüber hin aus können weitere Bindemittel und/oder Zusatzstoffe vorgesehen sein, um dem Schleifartikel spezifische Eigenschaften zu verleihen. Derartige Bindemittel und/o der Zusatzstoffe sind dem Fachmann geläufig. Alternative Schleifartikel, wie zum Beispiel gebundene Schleifartikel, sind ebenfalls möglich. Bei gebundenen Schleifartikeln handelt es sich insbesondere um kunstharzgebundene Trenn- und Schruppscheiben, die dem Fachmann geläufig sind. Für kunstharzgebundene Trenn- und Schruppscheiben wird aus Schleifmineralien sowie Füllstoffen, Pulver harz und Flüssigharz eine Masse gemischt, die dann zu Trenn- und Schruppschei ben in verschiedenen Stärken und Durchmessern gepresst werden. Der Schleifar tikel kann in unterschiedlichen Konfektionsformen vorliegen, zum Beispiel als Schleifscheibe oder als Schleifband, als Bogen, Rollen oder Streifen.

In einer Variante des Schleifartikels sind neben den erfindungsgemäßen geform ten keramischen Schleifkörnern auch anderweitig geformte und/oder nicht ge formte, insbesondere gebrochene,„weitere“ Schleifkörner und/oder teilweise ge formte„weitere“ Schleifkörner enthalten. Diese weiteren Schleifkörner dienen zum Beispiel als Stützkörner. In dieser Variante des Schleifartikels beträgt der Anteil an erfindungsgemäßen geformten keramischen Schleifkörnern zumindest 5 %, insbe sondere zumindest 15 %, bevorzugt zumindest 25 %, besonders bevorzugt zumin dest 50 %, bezogen auf die Gesamtmenge an Schleifkörnern (beispielsweise er mittelbar über Gewichtsprozent). Nicht geformte keramische Schleifkörner weisen im Unterschied zu geformten keramischen Schleifkörnern keine definierte Geomet rie auf. Sie weisen keine definierte dreidimensionale Form von definierter Größe auf. Bei der Herstellung derartiger Schleifkörner findet kein definierter Formge bungsprozess statt. Nicht geformte Schleifkörner sind von unregelmäßiger Gestalt und sind zufällig geformt. Sie können durch Zerkleinern, zum Beispiel durch Bre chen, hergestellt werden, wobei das Zerkleinern auf zufällige Weise erfolgt, so dass die Schleifkörner von Bruchstücken gebildet sind. Derartige nicht geformte, insbesondere gebrochene Schleifkörner sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Ihre Herstellung ist zum Beispiel in EP 947485 Al beschrieben. Teilweise geformte keramische Schleifkörner weisen im Unterschied zu geformten keramischen Schleifkörnern keine vollständig definierte Geometrie auf. Teilweise geformte Schleifkörner weisen im Unterschied zu nicht geformten Schleifkörnern teilweise eine definierte Geometrie mit einer teilweise definierten dreidimensionalen Form von teilweise definierter Größe auf. Zum Beispiel weisen teilweise geformte Schleifkörner zumindest eine definierte Seitenfläche, insbesondere zumindest zwei definierte Seitenflächen auf, und/oder zumindest eine definierte Kante, ins besondere zumindest zwei definierte Kanten. Teilweise geformte Schleifkörner weisen zumindest eine zufällig geformte Seitenfläche und/oder zumindest eine zu fällig geformte Kante auf. Derartige Schleifkörner können beispielsweise herge stellt werden, indem zunächst eine Formgebung zu einem Vorläuferprodukt und anschließend eine Zerkleinerung des Vorläuferprodukts erfolgt. So kann zum Bei spiel zunächst eine Schicht mit zwei im Wesentlichen planparallelen Seitenflächen geformt werden. Diese Schicht kann anschließend in zufälliger Weise zerkleinert werden, wodurch unregelmäßig geformte Bruchkanten entstehen. Derartige teil weise geformte Schleifkörner sind beispielsweise beschrieben in DE 102015108812 Al.

Es wurde gefunden, dass ein Schleifartikel mit einer Mischung aus Schleifkörner mit erfindungsgemäßer Eigenschaft und weiteren Schleifkörner ebenfalls eine er höhte Schleifleistung liefert. Ein solcher Schleifartikel hat gegenüber einem Schleifartikel, bei dem lediglich erfindungsgemäße Schleifkörner vorhanden sind, den Vorteil, dass der Schleifartikel technisch schneller herstellbar und somit wirt schaftlich kostengünstiger ist.

In einer Ausführungsform des Schleifartikels sind die geformten keramischen Schleifkörner derart ausgerichtet auf der Schleifartikelunterlage des Schleifartikels angeordnet, dass sie auf zumindest einer Standfläche zum Aufstellen des Schleif korns auf der Schleifartikelunterlage stehen. Somit ist sichergestellt, dass das der Standfläche im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnete Schneidelement von der Schleifartikelunterlage weg weist, hin zu einem zu bearbeitenden Werkstück. Das gezielte Setzen von Schleifkörnern auf einer Schleifartikelunterlage bewirkt dabei, dass eine möglichst große Anzahl von Schleifkörnern auf Grund einer ho mogenen Höhenverteilung an einem Schleifprozess beteiligt ist. Insbesondere ist denkbar, dass durch ein gezieltes Setzen bis zu 100 % der Schleifkörner stehend ausgerichtet sind und auf Grund ihrer homogenen Höhe somit zu einem besonders starken Schleifeffekt beitragen.

In einer Ausführungsform des Schleifartikels sind die geformten keramischen Schleifkörner im Wesentlichen derart ausgerichtet auf der Schleifartikelunterlage des Schleifartikels angeordnet, dass die Basisflächen parallel zu einer Richtung einer beabsichtigten Verwendung des Schleifartikels orientiert sind. Unter„im We sentlichen derart ausgerichtet“ ist zu verstehen, dass mindestens 50%, insbeson dere mindestens 70%, ganz insbesondere mindestens 90% der erfindungsgemä ßen Schleifkörner mit ihren Basisflächen parallel zu einer Richtung einer beabsich tigten Verwendung des Schleifartikels orientiert sind. Derart kann eine besonders hohe Schleifwirkung des Schleifartikels realisiert werden. Die Richtung einer be absichtigten Verwendung wird dabei typischerweise durch die Form des Schleifar tikels und insbesondere auch durch den beabsichtigten Schleifprozess vorgege ben (beispielsweise Verwendung eines Schleifbandes in einem Bandschleifgerät mit linearer Bewegungsrichtung des Schleifbandes oder Verwendung einer Schleifscheibe in einem Rotationsschleifgerät mit kreisförmiger oder elliptischer Bewegungsrichtung der Schleifscheibe). Indem die Schleifkörner entsprechend ausgerichtet werden, werden ebenfalls die Schneidelemente der Schleifkörner vor teilhaft bezüglich der Richtung der beabsichtigten Verwendung des Schleifartikels ausgerichtet. Auf Grund der erfindungsgemäßen Schleifkorngeometrie ist es nun mehr möglich, Schneidelemente der Schleifkörner, d.h. beispielsweise Kante oder Spitze des Schleifkorns, parallel zur Richtung der beabsichtigten Verwendung des Schleifartikels anzuordnen, wobei gleichzeitig eine stabilisierende Längskante des Schleifkorns ebenfalls in Richtung der beabsichtigten Verwendung des Schleifarti kels ausgerichtet ist. Derart ist das Schleifkorn vorteilhaft so angeordnet, dass es der hohen mechanischen Belastung (Kraft), die während des Schleifprozesses in Folge der Relativbewegung zum Werkstück wirkt, einen besonders hohen Wider stand durch einen besonders stabilen Stand entgegensetzen kann (das Schleif korn kann nicht umkippen). Folglich lassen sich durch gezieltes Setzen der Schleif körner diese sich so ausrichten, dass die Basisflächen und damit auch das Schnei delement, insbesondere die Kante oder die Spitze, parallel zur Richtung der beab sichtigten Verwendung des Schleifartikels orientiert sind. Ein besonders scharfer Schnitt durch das zu schleifende Werkstück mit einer kleinen Schnittfläche sind besondere Vorteile, wobei gleichzeitig Reibungsverluste vermindert werden und eine Wärmeentwicklung bei einem Schleifprozess verringert wird. Insgesamt wer den die Eigenschaften des derart realisierten Schleifartikels wesentlich verbessert.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Gießform zum Herstellen der erfindungs- gemässen Schleifkörner in erfindungsgemäßem Verfahren zur Herstellung der Schleifkörner. Die Gießform zum Herstellen erfindungsgemäßer geformter kerami scher Schleifkörner weist zumindest eine Formkavität, bevorzugt eine Vielzahl von Formkavitäten, auf, wobei die zumindest eine Formkavität eine untere Formober fläche, eine Formseitenwand und eine Tiefe zwischen unterer Formoberfläche und Oberfläche der Gießform umfasst. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die Tiefe ungefähr 450 pm. Die Formkavität ist dabei komplementär zur Form zumindest eine Teils der Oberfläche des erfindungsgemäßen Schleifkorns ausgeformt, wobei die Querschnittsgeometrie der zumindest einen Formkavität der Querschnittsgeo metrie des Schleifkorns entspricht. Zur Ausformung des zumindest einen Schnei delements kann die Formkavität entsprechende Merkmale wie beispielsweise Schrägen oder dergleichen aufweisen. Die Gießform kann beispielsweise Silikon oder andere, insbesondere thermoplastische, Kunststoffe wie thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polyvinylchlorid (PVC) oder dergleichen enthalten oder daraus bestehen. Die Vertiefungen können eine offene Deckfläche aufweisen, durch die eine Dispersion eingefüllt werden kann.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung eines ge formten keramischen Schleifkorns, wobei das Schleifkorn erfindungsgemäße Ge ometrie aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Herstellen eines Schlickers aus zumindest einem alpha-A Oa-Pulver, ins besondere mit Zusätzen eines Zr0₂-Pulvers, und einem Dispersionsmittel, wobei in dem Schlicker ein Feststoffgehalt von 50 Gew.% bis 90 Gew.% und eine mittlere Partikelgröße von 0,1 pm bis 8 pm beträgt;

b) Einfüllen des Schlickers in Vertiefungen einer Gießform, wobei die Vertie fungen eine definierte, erfindungsgemäße Geometrie aufweisen; c) Trocknen des Schlickers in den Vertiefungen zu Schleifkornvorläufern, wo bei ein Feststoffgehalt der Schleifkornvorläufer von 85 Gew.% bis 99,9 Gew.% beträgt;

d) Entfernen der Schleifkornvorläufer aus den Vertiefungen;

e) Sintern der Schleifkornvorläufer zu Schleifkörnern.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert in dieser Ausführungsform auf dem Schlicker-Verfahren. Die Herstellung der erfindungsgemäßen geformten kerami schen Schleifkörner erfolgt dabei insbesondere nicht nach dem aus der Literatur hinlänglich bekannten Sol-Gel-Verfahren. Die einzelnen Verfahrensschritte sind insbesondere in DE 10 2017 207 322 Al näher erläutert.

Zeichnungen

Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei spielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Gleiche Bezugszei chen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines kerami schen geformten Schleifkorns gemäß Stand der Technik;

Figur 2 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines er findungsgemäßen keramischen geformten Schleifkorns mit zu mindest einem Schneidelement, wobei das Schneidelement zu mindest eine zu den Basisflächen schiefwinklig ausgerichtete Fa cette umfasst;

Figur 3 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen keramischen geformten Schleifkorns;

Figur 4 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines er findungsgemäßen keramischen geformten Schleifkorns; Figur 5 eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen keramischen geformten Schleifkorns;

Figur 6 eine schematische Ansicht einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen keramischen geformten Schleifkorns;

Figur 7 eine schematische Ansicht einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen keramischen geformten Schleifkorns;

Figur 8 eine schematische Ansicht einer siebten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen keramischen geformten Schleifkorns;

Figur 9 eine schematische Ansicht einer achten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen keramischen geformten Schleifkorns;

Figur 10 eine schematische Ansicht einer neunten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen keramischen geformten Schleifkorns;

Figur 11 einen Ausschnitt aus einer schematischen Schnittdarstellung ei ner Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schleifartikels; Figur 12 einen Ausschnitt aus einer schematischen Schnittdarstellung ei ner alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schleifartikels mit ausgerichtet gesetzten Schleifkörnern;

Figur 13 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung der Verfahrensschritte zur

Herstellung eines erfindungsgemäßen geformten keramischen Schleifkorns.

In Figur 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines geformten keramischen Schleifkorns 210, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, schematisch (insbesondere nicht maßstabstreu) dargestellt. Die geometrische Form des Schleifkorns 210 wird durch ein regelmäßiges dreiseitiges gerades Prisma mit den Seitenkanten 212 und den Höhenkanten 212a mit der Höhe 214 gebildet. Die Grundfläche 216 und die Deckfläche 218 werden dementsprechend jeweils von drei gleich langen Seitenkanten 212 gebildet. Die Grundfläche 216 und die Deck fläche 218 sind gleich groß und sind durch die Höhe 214 voneinander beabstandet. Die drei Seitenflächen 220 werden von Rechtecken gebildet und sind im Wesent lichen gleich groß. In der beispielhaften Ausführungsform nach Figur 1 haben die Seitenkanten 212 eine Länge 222 von 1400 pm. Die Höhe 214 beträgt 410 pm. Das keramische Schleifkorn 210 ist auf Basis von alpha-AI₂0₃ hergestellt. Im Folgenden werden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen geformten ke ramischen Schleifkorns 10,10a-i für einen Schleifartikel 50 vorgestellt. Das vorge schlagene geformte keramische Schleifkorn 10,10a-i ist in diesen Beispielen eben falls auf Basis von alpha-A Oa hergestellt und weist zwei im Wesentlichen paral lele Basisflächen 12a, 12b von vieleckiger Grundform auf, die von zumindest einer zu den Basisflächen 12a, 12b im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standflä che 14 zum Aufstellen des Schleifkorns 10,10a-i auf einer Schleifartikelunterlage 52 verbunden sind. Das Schleifkorn 10,10a-i weist zumindest ein Schneidelement 16,16a-i auf, das der zumindest einen Standfläche 14 im Wesentlichen gegenüber liegend angeordnet ist, wobei das Schneidelement 16,16a-i zumindest eine zu den Basisflächen 12a, 12b schiefwinklig ausgerichtete Facette 18 umfasst. Die Größe der dargestellten Schleifkörner 10,10a-i liegt im Bereich von 100 pm bis 2000 pm (beispielsweise ermittelt als Durchmesser eines Kreises, in den das Schleifkorn 10,10a-i einpassbar ist), je nach gewünschter Feinheit eines zu erzielenden Schleifresultats.

In Figur 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen kerami schen geformten Schleifkorns 10,10a dargestellt. Das Schleifkorn 10,10a weist eine erste Basisfläche 12a und eine zweite Basisfläche 12b mit jeweils einer 6- eckigen Grundform auf. Die Basisflächen 12a, 12b sind kongruent und sind an je weils drei sich nicht berührenden Kanten 20a der Basisflächen 12a, 12b von je ei ner (d.h. in Summe drei) zu den Basisflächen 12a, 12b im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche 14 zum Aufstellen des Schleifkorns 10,10a auf einer Schleifartikelunterlage 52 (vgl. Figur 11) verbunden. An die Basisflächen 12a, 12b angrenzend bilden sich an jeweils weiteren drei sich nicht berührenden Kanten 20b der Basisflächen 12a, 12b je ein Schneidelement 16,16a aus, wobei jedes Schnei delement 16,16a zwei zu den Basisflächen 12a, 12b schiefwinklig ausgerichtete Facetten 18 umfasst, die sich in einer gemeinsamen Kante 22 berühren. Die Fa cetten 18 bilden jeweils einen Außenwinkel 24 von ca. 206° (Innenwinkel ca. 154°) zu einer angrenzenden Basisfläche 12a, 12b aus. Die jeweilige Kante 22 ist im We sentlichen parallel zu den Basisflächen 12a, 12b und im Wesentlichen parallel zu der gegenüberliegend angeordneten Standfläche 14 angeordnet. Insbesondere ist die Kante 22 in einer Ebene (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6, dort Bezugszeichen 28) angeordnet, die im Wesentlichen parallel zu den Basisflächen 12a, 12b mittig zwischen den Basisflächen 12a, 12b liegt. Somit weist das Schleif korn 10,10a in diesem Ausführungsbeispiel drei (bezüglich einer Spiegelebene, die mittig zwischen beiden Basisflächen 12a, 12b parallel zu diesen angeordnet ist) symmetrische Schneidelemente 16,16a mit je einer Kante 22 auf. Eine Einhüllende des Schleifkorns 10,10a (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) ist drei eckig, wobei jede an die Einhüllende angrenzende Seitenfläche des Schleifkorns 10,10a eine Standfläche 14 darstellt. Die Kantenlänge der Einhüllenden beträgt 2,1 mm, die Dicke des Schleifkorns 10,10a (d.h. der Abstand der Basisflächen 12a, 12b) beträgt 340 pm. Das Schleifkorn 10,10a ist dreizähliger Drehsymmetrie.

Ähnlich zu dem Schleifkorn 10,10a aus Figur 2 weist das Schleifkorn 10,10b in Figur 3 eine erste Basisfläche 12a und eine zweite Basisfläche 12b mit jeweils einer 6-eckigen Grundform auf. Die Basisflächen 12a, 12b sind kongruent und sind an jeweils drei sich nicht berührenden Kanten 20a der Basisflächen 12a, 12b von je einer zu den Basisflächen 12a, 12b im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche 14 zum Aufstellen des Schleifkorns 10,10b auf einer Schleifartikelun terlage 52 verbunden. An die Basisflächen 12a, 12b angrenzend bilden sich an je weils weiteren drei sich nicht berührenden Kanten 20b der Basisflächen 12a, 12b je ein Schneidelement 16,16b aus, wobei jedes Schneidelement 16,16b zwei zu den Basisflächen 12a, 12b schiefwinklig ausgerichtete Facetten 18 umfasst, die sich jeweils in einer gemeinsamen Spitze 26 berühren. Die Facetten 18 bilden je weils einen Außenwinkel 24 von ca. 194° (Innenwinkel ca. 166°) zu einer angren zenden Basisfläche 12a, 12b aus. Die jeweilige Spitze 26 befindet sich in einer Ebene (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) angeordnet, die im Wesent lichen parallel zu den Basisflächen 12a, 12b mittig zwischen den Basisflächen 12a, 12b liegt. Somit weist das Schleifkorn 10,10b drei (bezüglich einer Spiegel ebene, die mittig zwischen beiden Basisflächen 12a, 12b parallel zu diesen ange ordnet ist) symmetrische Schneidelemente 16,16b mit je einer Spitze 26 auf. Eine Einhüllende des Schleifkorns 10,10b (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) ist ebenfalls dreieckig, wobei jede an die Einhüllende angrenzende Seitenfläche des Schleifkorns 10,10b eine Standfläche 14 darstellt. Die Kantenlänge der Ein hüllenden beträgt 2,1 mm, die Dicke des Schleifkorns 10,10b beträgt 340 pm. Das Schleifkorn 10,10b ist dreizähliger Drehsymmetrie. Das Schleifkorn 10,10c der Darstellung in Figur 4 weist zwei Basisflächen 12a, 12b nicht kongruenter Grundform auf, wobei jedoch beide Basisflächen 12a, 12b jeweils 6-eckige Form aufweisen. Die Basisflächen 12a, 12b sind an jeweils drei sich nicht berührenden Kanten 20a der Basisflächen 12a, 12b von je einer zu den Basisflä chen 12a, 12b im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche 14 zum Auf stellen des Schleifkorns 10,10c auf einer Schleifartikelunterlage 52 verbunden. An die Basisflächen 12a, 12b angrenzend bilden sich an jeweils weiteren drei sich nicht berührenden Kanten 20b der Basisflächen 12a, 12b je ein Schneidelement 16,16c aus, wobei jedes Schneidelement 16,16c eine zu den Basisflächen schief winklig ausgerichtete Facette 18 umfasst, die mindestens eine Kante 22 als Schnittlinie von der Basisfläche 12b und der Facette 18 ausbildet (es sei darauf hingewiesen, dass die Kante 20b bezogen auf Basisfläche 12b der Kante 22 ent spricht). Die Facetten 18 bilden jeweils einen Außenwinkel 24 von ca. 224° (Innen winkel ca. 136°) zu der angrenzenden Basisfläche 12a aus. Die jeweilige Kante 22 ist im Wesentlichen parallel zu den Basisflächen 12a, 12b und im Wesentlichen parallel zu einer entsprechend gegenüberliegend angeordneten Standfläche 14 angeordnet. Allerdings ist die Kante 22 hier nicht in einer Ebene (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) angeordnet, die im Wesentlichen parallel zu den Ba sisflächen 12a, 12b mittig zwischen den Basisflächen 12a, 12b liegt. Somit weist das Schleifkorn 10,10c bezüglich dieser Ebene drei asymmetrische Schneidele mente 16,16c mit je einer Kante 22 auf. Eine Einhüllende des Schleifkorns 10,10c (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) ist wiederum dreieckig, wobei jede an die Einhüllende angrenzende Seitenfläche des Schleifkorns 10,10c eine Stand fläche 14 darstellt. Die Kantenlänge der Einhüllenden beträgt 2,1 mm, die Dicke des Schleifkorns 10,10c beträgt 340 pm. Das Schleifkorn 10,10c ist dreizähliger Drehsymmetrie.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Schleifkorns 10,10d, dargestellt in Figur 5, weist eine Basisfläche 12a eine 6-eckige Grundform auf, während die zweite Basisflä chen 12b eine 3-eckige Grundform aufweist. Die 6-eckige Basisfläche 12a ist an drei sich nicht berührenden Kanten 20a mit je einer zu den Basisflächen 12a, 12b im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche 14 zum Aufstellen des Schleifkorns 10,10d auf einer Schleifartikelunterlage 52 mit der 3-eckigen Basis- fläche 12b verbunden. Dabei bildet sich an die 6-eckige Basisfläche 12a angren zend an jeweils weiteren drei sich nicht berührenden Kanten 20b der Basisfläche 12a je ein Schneidelement 16,16d aus, wobei jedes Schneidelement 16,16d je eine zu den Basisflächen 12a, 12b schiefwinklig ausgerichtete Facette 18 umfasst, die eine gemeinsame Spitze 26 mit der 3-eckigen Basisfläche 12b ausbildet. Die Facetten 18 bilden jeweils einen Außenwinkel 24 von ca. 206° (Innenwinkel ca. 154°) zu der angrenzenden Basisfläche 12a aus. Die jeweilige Spitze 26 befindet sich daher hier ebenfalls nicht in einer Ebene (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) angeordnet, die im Wesentlichen parallel zu den Basisflächen 12a, 12b mittig zwischen den Basisflächen 12a, 12b liegt. Das Schleifkorn 10,10d weist ein asymmetrisches Schneidelement 16,16d mit einer Spitze 26 auf, wobei die zwei Basisflächen 12a, 12b nicht kongruent zueinander sind. Das Schleifkorn 10,10d ist somit ebenfalls asymmetrisch bezüglich einer Spiegelebene, die mittig zwischen beiden Basisflächen 12a, 12b parallel zu diesen angeordnet ist. Somit weist das Schleifkorn 10,10d drei Schneidelemente 16,16d mit je einer Spitze 26 auf. Eine Einhüllende des Schleifkorns 10,10d (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) ist ebenfalls dreieckig, wobei jede an die Einhüllende angrenzende Seitenfläche des Schleifkorns 10,10d eine Standfläche 14 darstellt. Die Kantenlänge der Ein hüllenden beträgt 2,1 mm, die Dicke des Schleifkorns 10,10d beträgt 340 pm. Das Schleifkorn 10,10d ist dreizähliger Drehsymmetrie.

Ähnlich wie das Schleifkorn 10,10b der Figur 3 weist das Ausführungsbeispiel des Schleifkorns 10,10e der Figur 6 eine erste Basisfläche 12a und eine zweite Basis fläche 12b mit jeweils einer 6-eckigen Grundform auf. Die Basisflächen 12a, 12b sind kongruent und sind an jeweils drei sich nicht berührenden Kanten 20a der Basisflächen 12a, 12b von je einer zu den Basisflächen 12a, 12b im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche 14 zum Aufstellen des Schleifkorns 10,10e auf einer Schleifartikelunterlage 52 verbunden. An die Basisflächen 12a, 12b an grenzend bilden sich an jeweils weiteren drei sich nicht berührenden Kanten 20b der Basisflächen 12a, 12b je ein Schneidelement 16,16e aus, wobei jedes Schnei delement 16,16e zwei zu den Basisflächen 12a, 12b schiefwinklig ausgerichtete Facetten 18 umfasst, die sich in jeweils einer gemeinsamen Spitze 26 berühren. Die jeweilige Spitze 26 befindet sich dabei jedoch nicht in einer Ebene 28 ange ordnet, die im Wesentlichen parallel zu den Basisflächen 12a, 12b mittig zwischen den Basisflächen 12a, 12b liegt. Somit weist das Schleifkorn 10,10e drei (bezogen auf diese Ebene) asymmetrische Schneidelemente 16,16e mit je einer Spitze 26 auf. Eine Einhüllende 30 des Schleifkorns 10,10e ist ebenfalls dreieckig, wobei jede an die Einhüllende angrenzende Seitenfläche des Schleifkorns 10,10e eine Standfläche 14 darstellt. Die Kantenlänge der Einhüllenden beträgt 2,1 mm, die Dicke des Schleifkorns 10,10e beträgt 340 pm. Das Schleifkorn 10,10e ist dreizäh- liger Drehsymmetrie.

Die Ausführungsbeispiele der Figuren 7 bis 10 betreffen Schleifkörner IO,IOH, de ren Einhüllende (hier nicht näher dargestellt, aber vgl. prinzipiell Figur 6) rechtecki ger Form, insbesondere quadratischer Form, ist. In Figur 7 ist eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen keramischen geformten Schleifkorns 10,10f dargestellt, bei der das Schleifkorn 10,10f eine erste Basisfläche 12a und eine zweite Basisfläche 12b aufweist, mit jeweils einer 8-eckigen Grundform. Die Basisflächen 12a, 12b sind kongruent und an jeweils vier sich nicht berührenden Kanten 20a der Basisflächen 12a, 12b von je einer zu den Basisflächen 12a, 12b im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche 14 zum Aufstellen des Schleifkorns 10,10f auf einer Schleifartikelunterlage 52 verbunden. An die Basis flächen 12a, 12b angrenzend bilden sich an jeweils weiteren vier sich nicht berüh renden Kanten 20b der Basisflächen 12a, 12b je ein Schneidelement 16,16f aus, wobei jedes Schneidelement 16,16f zwei zu den Basisflächen 12a, 12b schiefwink lig ausgerichtete Facetten 18 umfasst, die sich in einer gemeinsamen Kante 22 berühren. Die Facetten 18 bilden jeweils einen Außenwinkel 24 von ca. 223° (In nenwinkel ca. 137°) zu einer angrenzenden Basisfläche 12a, 12b aus. Die jeweilige Kante 22 ist im Wesentlichen parallel zu den Basisflächen 12a, 12b und unter ei nem Winkel von im Wesentlichen 45° zu der gegenüberliegend angeordneten Standfläche 14 ausgerichtet. Insbesondere ist die Kante 22 in einer Ebene (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) angeordnet, die im Wesentlichen parallel zu den Basisflächen 12a, 12b mittig zwischen den Basisflächen 12a, 12b liegt. So mit weist das Schleifkorn 10,10f vier bezüglich dieser Ebene symmetrische Schnei delemente 16,16f mit je einer Kante 22 auf. Eine Einhüllende des Schleifkorns 10,10f (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) ist quadratisch, wobei jede an die Einhüllende angrenzende Seitenfläche des Schleifkorns 10,10f eine Stand fläche 14 darstellt. Die Kantenlänge der Einhüllenden beträgt 1,8 mm, die Dicke des Schleifkorns 10,10f (d.h. der Abstand der Basisflächen 12a, 12b) beträgt 400 pm. Das Schleifkorn 10,10f ist vierzähliger Drehsymmetrie.

Figur 8 stellt eine Ausführungsform des Schleifkorns 10,10g dar, in der jedes Schneidelement 16,16g zumindest zwei zu den Basisflächen 12a, 12b schiefwink lig ausgerichtete Facetten 18 umfasst, die sich in einer gemeinsamen Spitze 26 berühren. Die Facetten 18 bilden jeweils einen Außenwinkel 24 von ca. 205° (In nenwinkel ca. 155°) zu einer angrenzenden Basisfläche 12a, 12b aus. Die Spitze ist in einer Ebene (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) angeordnet, die im Wesentlichen parallel zu den Basisflächen 12a, 12b mittig zwischen den Basis flächen 12a, 12b liegt. Somit weist das Schleifkorn 10,10g vier bezüglich dieser Ebene symmetrische Schneidelemente 16,16f mit je einer Spitze 26 auf. Auch hier ist die Einhüllende des Schleifkorns 10,10g (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) quadratisch, wobei jede an die Einhüllende angrenzende Seitenfläche des Schleifkorns 10,10g eine Standfläche 14 ausbildet. Die Kantenlänge der Einhül lenden beträgt 1,8 mm, die Dicke des Schleifkorns 10,10g beträgt 400 pm.

Das Schleifkorn 10,10h der Darstellung in Figur 9 weist zwei Basisflächen 12a, 12b nicht kongruenter Grundform auf, wobei jedoch beide Basisflächen 12a, 12b je weils 8-eckige Form aufweisen. Die Basisflächen 12a, 12b sind an jeweils vier sich nicht berührenden Kanten 20a der Basisflächen 12a, 12b von je einer zu den Ba sisflächen 12a, 12b im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche 14 zum Aufstellen des Schleifkorns 10,10h auf einer Schleifartikelunterlage 52 verbunden. An die Basisflächen 12a, 12b angrenzend bilden sich an jeweils weiteren vier sich nicht berührenden Kanten 20b der Basisflächen 12a, 12b je ein Schneidelement 16,16h aus, wobei jedes Schneidelement 16,16h eine zu den Basisflächen 12a, 12b schiefwinklig ausgerichtete Facette 18 umfasst, die mindestens eine Kante 22 als Schnittlinie von der Basisflächen 12b und der Facette 18 ausbildet (es sei darauf hingewiesen, dass die Kante 20b bezogen auf Basisfläche 12b der Kante 22 entspricht). Die Facetten 18 bilden jeweils einen Außenwinkel von ca. 242° (Innenwinkel ca. 118°) zu einer angrenzenden Basisfläche 12a aus. Die je weilige Kante 22 ist im Wesentlichen parallel zu den Basisflächen 12a, 12b und unter einem Winkel von im Wesentlichen 45° zu der gegenüberliegend angeord neten Standfläche 14 ausgerichtet. Allerdings ist die Kante 22 hier nicht in einer Ebene (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) angeordnet, die im Wesent lichen parallel zu den Basisflächen 12a, 12b mittig zwischen den Basisflächen 12a, 12b liegt. Somit weist das Schleifkorn 10,10h vier bezüglich dieser Ebene asymmetrische Schneidelemente 16,16h mit je einer Kante 22 auf. Eine Einhül lende des Schleifkorns 10,10h (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) ist viereckig, wobei jede an die Einhüllende angrenzende Seitenfläche des Schleif korns 10,10h eine Standfläche 14 darstellt. Die Kantenlänge der Einhüllenden be trägt 2,1 mm, die Dicke des Schleifkorns 10,10h beträgt 340 pm. Das Schleifkorn 10,10h ist vierzähliger Drehsymmetrie.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Schleifkorns 10,10i, dargestellt in Figur 10, weist eine Basisfläche 12a eine 8-eckige Grundform auf, während die zweite Basisflä chen 12b eine 4-eckige Grundform aufweist. Die 8-eckige Basisfläche 12a ist an vier sich nicht berührenden Kanten 20a mit je einer zu den Basisflächen 12a, 12b im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche 14 zum Aufstellen des Schleifkorns 10,10i auf einer Schleifartikelunterlage 52 mit der 4-eckigen Basisflä che 12b verbunden. Dabei bildet sich angrenzend an die 8-eckige Basisfläche 12a an jeweils weiteren vier sich nicht berührenden Kanten 20b der Basisflächen 12a je ein Schneidelement 16,16i aus, wobei jedes Schneidelement 16,16i je eine zu den Basisflächen 12a, 12b schiefwinklig ausgerichtete Facette 18 umfasst, die eine gemeinsame Spitze 26 mit der 4-eckigen Basisfläche 12b ausbildet. Die Facetten 18 bilden jeweils einen Außenwinkel 24 von ca. 223° (Innenwinkel ca. 137°) zu der angrenzenden Basisfläche 12a aus. Die jeweilige Spitze 26 befindet sich daher hier ebenfalls nicht in einer Ebene (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) angeordnet, die im Wesentlichen parallel zu den Basisflächen 12a, 12b mittig zwi schen den Basisflächen 12a, 12b liegt. Das Schleifkorn 10,10i weist daher vier be züglich dieser Ebene asymmetrische Schneidelemente 16,16i mit je einer Spitze 26 auf, wobei die zwei Basisflächen 12a, 12b nicht kongruent zueinander sind. Das Schleifkorn 10,10i ist somit ebenfalls asymmetrisch. Eine Einhüllende des Schleif korns 10,10i (hier nicht näher dargestellt, vgl. aber Figur 6) ist ebenfalls viereckig, insbesondere quadratisch, wobei jede an die Einhüllende angrenzende Seitenflä che des Schleifkorns 10,10i eine Standfläche 14 ausbildet. Die Kantenlänge der Einhüllenden beträgt 2,1 mm, die Dicke des Schleifkorns 10,10i beträgt 340 pm. Das Schleifkorn 10,10i ist vierzähliger Drehsymmetrie. Figur 11 zeigt einen Ausschnitt aus einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifartikels 50 mit Schleifkörnern 10,10a-i in einer sche matischen Schnittdarstellung. Der Schleifartikel 50 ist in der dargestellten Ausfüh rungsform ein beschichteter Schleifartikel 50 mit einer Schleifartikelunterlage 52 aus Vulkanfiber. Die Schleifartikelunterlage 52 aus Vulkanfiber dient als flexible Unterlage für die Schleifkörner 10,10a-i. Vulkanfiber ist ein Verbundmaterial aus Zellstoff, insbesondere Baumwoll- oder Zellulosefasern, und ist dem Fachmann als flexible Unterlage für Schleifartikel aus dem Stand der Technik hinlänglich be kannt. Die Schleifkörner 10,10a-i sind mittels eines Grundbinders 54, zum Beispiel aus Phenolharz, auf der Schleifartikelunterlage 52 befestigt. Die Schicht aus Grundbinder 54 und Schleifkörnern 10,10a-i ist mit einem Deckbinder 56, zum Bei spiel aus Phenolharz, beschichtet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Schleifkör ner 10,10a-i in diesem Ausführungsbeispiel nicht mit einer Vorzugsausrichtung ge setzt sind.

In Figur 12 ein erfindungsgemäßer Schleifartikel 50 mit einer vorteilhaften Anord nung der Schleifkörner 10,10d (vgl. für Schleifkorn lOd Figur 5 und zugehörige Textstelle; äquivalente Ausführungen gelten auch für Schleifkörner 10,10a-i) auf einer Schleifartikelunterlage 52 dargestellt. In dieser Variante des Schleifartikels 50 beträgt der Anteil an erfindungsgemäßen geformten keramischen Schleifkör nern ca. 100 % bezogen auf die Gesamtmenge an Schleifkörnern. Die geformten keramischen Schleifkörner 10,10d sind derart ausgerichtet auf der Schleifartikel unterlage 52 des Schleifartikels 50 angeordnet, dass sie auf zumindest einer Standfläche 14 zum Aufstellen des Schleifkorns 10,10d auf der Schleifartikelunter lage 52 stehen. Dabei weist ein der Standfläche 14 im Wesentlichen gegenüber liegend angeordnetes Schneidelement 16,16d von der Schleifartikelunterlage 52 weg, hin zu einem zu bearbeitenden Werkstück. Ferner sind die Schleifkörner 10,10d derart auf dem Schleifartikel 50 angeordnet, dass die Basisflächen 12a, 12b parallel zu einer Richtung 58 einer beabsichtigten Verwendung des Schleifartikels 50 orientiert sind. Es ist an dem exemplarisch vergrößert dargestellten Schleifkorn 10,10d ersichtlich, dass die Standfläche vorteilhaft derart ausgerichtet ist, dass die Längsrichtung der Standfläche in Richtung 58 der beabsichtigten Verwendung des Schleifartikels 50 orientiert ist. Somit kann das Schleifkorn 10,10d der wirkenden Kraft„F“ optimal entgegenwirken. Die Schleifkörner 10,10d weisen einen beson ders stabilen Stand auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von geformten keramischen Schleifkörnern wird anhand des Ablaufdiagramms gemäß Figur 13 näher erläutert. Das Herstellverfahren 100 umfasst die folgenden Schritte. In einem ersten Schritt 110 erfolgt das Herstellen eines Schlickers aus zumindest einem alpha-AI₂0₃-Pul- ver und einem Dispersionsmittel, wobei in dem Schlicker ein Feststoffgehalt von 50 Gew.% bis 90 Gew.% und eine mittlere Partikelgröße von 0,1 pm bis 8 pm beträgt. In einer Ausführungsform des Verfahrens kann ferner ein Zr0₂-Pulver ver wendet werden. In einem zweiten Schritt 120 erfolgt das Einfüllen des Schlickers in Vertiefungen einer Gießform (nicht näher dargestellt), wobei die Vertiefungen eine definierte Geometrie aufweisen. Die Gießform weist insbesondere eine Viel zahl von Formkavitäten auf, wobei die Vielzahl von Formkavitäten eine untere Formoberfläche, eine Formseitenwand und eine Tiefe zwischen unterer Formober fläche und Oberfläche der Gießform umfasst. Die Vielzahl der Kavitäten weist da bei eine der Form des Schleifkorns 10,10a-i komplementäre Ausformung auf. Da nach wir in einem dritten Schritt 130 das Trocknen des Schlickers in den Vertie fungen zu Schleifkornvorläufern vorgenommen, wobei ein Feststoffgehalt der Schleifkornvorläufer von 85 Gew.% bis 99,9 Gew.% beträgt. Nach dem Trocknen des Schlickers werden in einem vierten Schritt 140 die Schleifkornvorläufer aus den Vertiefungen entfernt. Ferner wird in einem fünften Schritt 150 das Sintern der Schleifkornvorläufer zu Schleifkörnern auf Basis von alpha-AI₂0₃ mit einem Gehalt an Zr0₂ von 5 Gew.% bis 30 Gew.% und einer Dichte von 92% bis 99,9% der theoretischen Dichte vorgenommen, wobei das alpha-AI₂0₃ eine mittlere Kristallit- korngröße von 0,5 pm bis 3 pm und das Zr0₂ eine mittlere Kristallitkorngröße von 0,25 pm bis 8 pm aufweist.

Claims

Ansprüche

1. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i), insbesondere auf Basis von alpha-A Oa, mit zwei im Wesentlichen parallelen Basisflächen (12a, 12b) von vieleckiger Grundform, die von zumindest einer zu den Basisflächen (12a, 12b) im Wesentlichen senkrecht angeordneten Standfläche (14) zum Aufstellen des Schleifkorns (10, lOa-i) auf einer Schleifartikelunterlage (52) verbunden sind, gekennzeichnet durch zumindest ein Schneidelement (16,16a-i), das der zumindest einen Standfläche (14) im Wesentlichen ge genüberliegend angeordnet ist, wobei das Schneidelement (16,16a-i) zumin dest eine zu den Basisflächen (12a, 12b) schiefwinklig ausgerichtete Facette (18) umfasst.

2. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Facette (18) im Wesentlichen ei nen Winkel von zwischen 115° und 170°, insbesondere zwischen 130° und 150°, ganz insbesondere zwischen 140° und 150°, zu einer angrenzenden Basisfläche (12a, 12b) ausbildet.

3. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifkorn (10, 10a- i) von der Facette (18) derart begrenzt ist, dass das Schneidelement (16,16a- i) mindestens eine Spitze (26) und/oder mindestens eine Kante (22) ausbil det.

4. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kante (22) gebildet ist durch die Schnittlinie von einer der Basisflächen (12a, 12b) sowie der zumindest einen Facette (18) und/oder die mindestens eine Spitze (26) gebildet ist durch den Schnittpunkt von einer der Basisflächen (12a, 12b) sowie der zumindest ei nen Facette (18).

5. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i) nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch eine weitere Facette (18), die schiefwinklig zu den Basisflächen (12a, 12b) ausgerichtet ist, wobei das Schleifkorn (10, 10a- i) durch die weitere Facette (18) derart begrenz ist, dass das Schneidelement (16,16a-i) mindestens eine Kante (22) und/oder eine Spitze (26) ausbildet, wobei die mindestens eine Kante (22) gebildet ist durch die Schnittlinie von der zumindest einen Facette (18) und der weiteren Facette (18) und/oder die mindestens eine Spitze (26) gebildet ist durch den Schnittpunkt von der zu mindest einen Facette (18) und der weiteren Facette (18).

6. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Facette (18) im Wesent lichen einen Winkel zwischen 110° und 170°, insbesondere zwischen 125° und 160°, ganz insbesondere zwischen 140° und 150°, zu der angrenzenden Basisfläche (12a, 12b) ausbildet.

7. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i) nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kante (22) im We sentlichen parallel zu den Basisflächen (12a, 12b) angeordnet ist.

8. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i) nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kante (22) im We sentlichen parallel zu der Standfläche (14) angeordnet ist.

9. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i) nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kante (22) im We sentlichen unter einem Winkel von 45° bezogen auf die Standfläche (14) an geordnet ist.

10. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i) nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kante (22) in ei ner Ebene (28) angeordnet ist, die im Wesentlichen parallel zu den Basisflä chen (12a, 12b) mittig zwischen den Basisflächen (12a, 12b) liegt.

11. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei im Wesentlichen parallelen Basisflächen (12a, 12b) von vieleckiger Grundform kongruent sind.

12. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i) nach einem der vorhergehen den Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei im Wesent lichen parallelen Basisflächen (12a, 12b) von vieleckiger Grundform nicht kongruent sind.

13. Geformtes keramisches Schleifkorn (10, lOa-i) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zumindest einen Schneidelement (16,16a-i) und der zumindest einen im Wesentlichen gegenüberliegend angeordneten Standfläche (14) ein Abstand von weniger als 2000 pm besteht, insbesondere von weniger als 1500 pm, ganz insbe sondere von weniger als 1200 pm.

14. Schleifartikel (50) aufweisend geformte keramische Schleifkörner (10, lOa-i) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

15. Schleifartikel (50) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die geformten keramischen Schleifkörner (10, lOa-i) derart ausgerichtet auf ei ner Schleifartikelunterlage (52) des Schleifartikels (50) angeordnet sind, dass sie auf zumindest einer Standfläche (14) zum Aufstellen des Schleif korns (10, lOa-i) auf der Schleifartikelunterlage (52) stehen.

16. Schleifartikel (50) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die geformten keramischen Schleifkörner (10, lOa-i) im Wesentlichen derart ausgerichtet auf einer Schleifartikelunterlage (52) des Schleifartikels (50) angeordnet sind, dass die Basisflächen (12a, 12b) parallel zu einer Rich tung (58) einer beabsichtigten Verwendung des Schleifartikels (50) orientiert sind.

17. Gießform zum Herstellen geformter keramischer Schleifkörner (10, lOa-i) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, aufweisend eine Vielzahl von Formkavi täten, wobei die Vielzahl von Formkavitäten eine der Form des Schleifkorns (10, lOa-i) komplementäre Ausformung aufweisen.

18. Verfahren zur Herstellung von geformten keramischen Schleifkörnern (10, lOa-i) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.