DE2608273B2

DE2608273B2 - Blatt- oder bandfoermiges schleifwerkzeug, verfahren und vorrichtung zum herstellen des schleifwerkzeugs

Info

Publication number: DE2608273B2
Application number: DE19762608273
Authority: DE
Inventors: Wilfried 5650 Solingen Löhmer
Original assignee: Carborundum-Werke GmbH, 4000 Düsseldorf
Priority date: 1976-02-28
Filing date: 1976-02-28
Publication date: 1977-12-22
Also published as: AU2268877A; BR7701169A; ES456356A1; ZA771123B; DE2608273A1; SE7702093L; FR2342132A1; JPS52109689A

Description

icr mittels eines Bindemittels fixiert sind. Die so herjcstellten Schleifwerkzeuge zeigen gegenüber den konventionellen Schleifwerkzeugen mit einschichtiger schleifkornanordnung höhere Standzeiten, wobei der ;ich beim Schleifen durch Aufbrechen der Huhlkugel oildende Hohlraum als vorteilhaft angesehen wird. Die Schleifköi >ier werden durch Kleben auf dem hohlkugelförmigen Schleifkörper befestigt, wobei /. B- durch Zusammenballungen Materialverluste entstehen können. Ein besonders vorteilhaftes Ver- ' fahren zur Herstellung von hohlkugelförmigen Schleifkörnern ist in der DT-OS 2516008 beschrieben. Danach werden schaumstoffartige Tragkörper mit Zellstruktur, z. B. aus Polystyrol, umgeben von einem Überschuß Schleifkörnern so hoch und so lange ' erhitzt, bis der Tragkörper einen Volumenschwund von mehr als 50% erfahren hat. Das Verfahren bewirkt eine sehr gute Verankerung der Schleifkörnung.

Ausgehend von der DT-OS 1 752612 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein blatt- oder bandförmiges Schleifwerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung des Schleifwerkzeuges zu entwikkeln, das eine hohe gleichmäßige Abschliff leistung bei gleichbleibender Rauhtief e ohne vorzeitiges Zusetzen erbringt. Es soll versucht werden, ohne nachteilige Nebenwirkungen eine höhere Kornmenge pro Flächeneinheit unterzubringen, um dadurch die Lebensdauer des Schleifwerkzeuges und damit die wirtschaftliche Nutzung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Schleifwerkzeug dadurch geöst, daß die Bindemittelmatrix maximal die Härte des üblichen Bindemittels und Poren aufweist. Die kugelförmigen Schleifkörper sind bei dieser Konstruktion über den ganzen Durchmesser mit organischer Bindemittelmatrix durchsetzt, so daß im kugelförmigen Schleifkörper eine Vielzahl von Schleifkörnern verankert ist. Die organische Bindemittelmatrix benetzt die einzelnen Schleifkörner und hält sie in Form von Bindemittelbrücken zum kugelförmigen Schleifkörper zusammen. Es wird als wesentlich angesehen, daß bei dieser Anordnung die organische Bindemittelmatrix maximal gleich hart, vorzugsweise weicher als das übliche Bindemittel ist, welches für die Befestigung des Schleif körpers auf der Trägerunterlage herangezogen wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die kugelförmigen Schleifkörper kontinuierlich und gleichmäßig das Schleifkorn freigeben, ohne daß gleichzeitig die Gefahr entsteht, daß die Oberfläche der zu schleifenden Werkstücke zerkratzt wird, da die Schleifkörper selbst nicht wie ein großes Überkorn wirken können. Die Bindemittelmatrix enthält mehr oder weniger offene und/oder geschlossene Poren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die kugelförmigen Schleifkörper bis zu 35% ihres Volumens, vorzugsweise 7 bis 15% ihres Volumens, geschlossene Poren. Die Schüttgewichte der kugelförmigen Schleifkörper sollen je nach den Schüttgewichten der Bestandteile und der Verfahrensweise zwischen 0,65 und 1,35 g/ml, vorzugsweise 1,15 bis 1,25 g/ml, ausmachen.

Zur Änderung der Halte können bis zu 60% der Bindemittelmatrix durch Füllstoffe ersetzt werden. Hierbei kommen dem Fachmann bekannte, inerte Füllstoffe, wie Calziumkarbonat oder Kaolin und/ oder schleifaktive Füllstoffe, wie Kryolith oder KaIiumborofluorat, in Frage.

Die Härte der erfindungsgemäßen, kugelförmigen Schleifkörper ist nicht sehr groß. Sie kann innerhalb

gewisser Grenzen durch die Wahl der Bindemittel für die Matrix und durch Änderung der Porosität beeinflußt werden. Die erfindungsgemäßen Schleifkörpei lassen sich in der Regel noch gut zwischen den Fingerspitzen zerreiben. Die härtesten Spezies sind in der Härte mit Bruchpartikeln phenolharzgebundencr Schleifscheiben zu vergleichen, während die weicheren Spezies in der Härte etwa den eingangs gewürdigten, hohlkugelförmigen Schleifkörpern aus Polystyrol entsprechen.

Für den Aufbau der kugelförmigen Schleifkörper empfehlen sich übliche Schleifkörnungen wie Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Flint oder Schmirgel. Als organische Bindemitteimatrix eignen sich Stoffe, die üblicherweise zur Schleifkornbindung verwendet werden. Diese Stoffe sollen eine starke Haftung zum Schleifkorn haben und sich der beim Schleifen auftretenden Reib-, Schlag- und Stoßbeanspruchung widersetzen. Als organische Bindemittel eignen sich insbesondere die bekannten Phenolformaldehydharze, Harnstoffharze oder Melaminharze, aber auch andere Bindemitte! wie z. B. Kunststoffdispersionen, insbesondere Polyacrylate. Für die Beurteilung der Härte wird man in der Regel davon ausgehen können, daß Phenolresole als die härtesten Bindemittel anzusehen sind und daß modifizierte Phenolharze weicher als nicht modifizierte Phenolharze sind. Harnstoffharze dürfen als weicher als Phenolharze und Polyacrylate als weicher als Harnstoffharze gelten. Es ist wesentlich, daß die einzelnen Schleifkörper unter dem Einfluß des Anpreßdruckes während des Schleifvorganges möglichst gleichmäßig herunterbrechen. Dazu trägt neben der Wahl der geeigneten Bindemittelmatrix vor allem die Porosität der Matrix und die Anordnung des Schleifkörpers auf der Trägerunterlage bei. Für den Aufbau der kugelförmigen Schleifkörper bleibt auszuführen, daß die mittlere Korngröße des Schleifkorns zwischen 3 und 500 Mikron, vorzugsweise zwischen 50 und 300 Mikron, liegen soll. Bei diesen Kornfraktionen können die kugelförmigen Schleifkörper einen Außendurchmesser bis zum 500fachen des mittleren Durchmessers des Schleifkorns haben. Ein Außendurchmesser vom 5- bis 3()fachen, insbesondere 5- bis lOfachen des mittleren Durchmessers des Schleifkorns, wird bevorzugt. In einer zweckmäßigen Ausführungsform bestehen die kugelförmigen Schleifkörper zu 80 bis 97 Gew.% au;; Schleif körnern und zu 3 bis 20 Gew.% aus der organischen Bindemittelmatrix. Die kugelförmigen Schleifkörper können Durchmesser von 200 bis 3000 Mikron haben, es empfiehlt sich aber, vor dem Bestreuen der Unterlage Schleifkörper-Fraktionen innerhalb engerer Durchmessergrenzen abzusieben, um für den jeweiligen Anwendungsfall das optimale Ergebnis zu

i erzielen. Wie später bei der Erläuterung der Fig. gezeigt wird, bewirkt z. B. eine größere Schleifkörper-Fraktion einen schnelleren Abschliff als eine kleinere Schleifkörper-Fraktion. Die kleinere Schleifkörper-Fraktion kann aber die längere Lebensdauer

ι haben. Als geeignet haben sich Schleifkörper-Fraktionen von 300 bis 500 Mikron, 500 bis 710 Mikron, 7 H) bis 1000 Mikron oder 1000 bis 1500 Mikron herausgestellt. Durch die Wahl des geeigneten Durchmessers ist es möglich, bei gleichem Kornmengenan-

, gebot pro Fläche ein Aufbrechen der kugelförmigen Schleifkörper bei unterschiedlichen Anpreßdrücken zu erzielen. Außerdem gewinnt das Schleifwerkzeug bei gleicher Kornmenge je nach gewählter Kornfrak-

tion den Charakter eines mehr oder weniger offen gestreuten Schleifmittels.

Die kugelförmigen Schleifkörper werden in an sich bekannter Weise auf der Unterlage befestigt, indem man auf eine Trägerunterlage eine erste Bindemittelschicht aufträgt, diese mit kugelförmigen Schleifkörpern bestreut und nach Aufbringen einer zweiten Bindemittelschicht aushärtet. Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen eines Schleifwerkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörner und ein flüssiges Matrix-Bindemittel in einer organischen Lösungsmittelphase dispergiert und dort in Schwebe gehalten werden, bis sich kugelförmige Schleifkörper, die unter Aushärten des Matrix-Bindemittels ihre Kugelform stabilisieren, bilden, worauf die kugelförmigen Schleifkörper von der organischen Lösungsmittelphase abgetrennt, getrocknet und gegebenenfalls ausgehärtet werden. Unter Dispergieren versteht der Fachmann, daß die zugegebenen Stoffe wie Schleifkörner und Matrix-Bindemittel in möglichst feiner Form in der flüssigen Lösungsmittelphase verteilt werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn man zunächst in der organischen Lösungsmittelphase die Schleifkörnung, gegebenenfalls mit den Füllstoffen, eingibt und dispergiert und anschließend das die Matrix bildende organische Bindemittel, gegebenenfalls mit darin dispergierten Füllstoffen, zugibt.

Besonders zweckmäßig ist ein Verfahren, bei dem in der organischen Lösungsmittelphase, bezogen auf das Gewicht der Schleif körner 5 bis 40 Gew.%, dispergiert werden. Die Mengenangaben beziehen sich auf die Naßgewichte der üblichen Bindemittel und legen Feststoffgehalte dieser Bindemittel zwischen 45 und 80% zugrunde. Gegebenenfalls sind noch Katalysatoren, wie Ammonchlorid, Oxalsäure, Salzsäure oder Phosphorsäure, zuzusetzen, welche insbesondere zur katalytischen Beschleunigung der Aushärtung von Formaldehydkondensationsprodukten geeignet sind. Die Beachtung der vorgenannten Mengenverhältnisse von organischem Bindemittel zur Schleifkörnung sind eine wichtige Verfahrensvoraussetzung dafür, daß man zu kugelförmigen Schleifkörpern gelangt, die in zweckmäßiger Ausführungsform zu 3 bis 20 Gew.% aus organischer Bindemittelmatrix und zu 80 bis 97 Gew.% aus Schleifkörnern bestehen.

Als organische Lösungsmittelphase ist jedes inerte, mit Wasser nicht mischbare, organische Lösungsmittel geeignet. Die Lösungsmittel sollten jedoch einen nicht zu geringen Siedepunkt haben, damit die Kondensationsreaktion der Bindemittelmatrix gegebenenfalls durch eine Durchführung des Verfahrens bei erhöhter Temperatur unterstützt werden kann. Dadurch können die Reaktionszeiten nachhaltig verkürzt werden. Die Reaktion kann je nach Bedarf bei Temperaturen zwischen 20 und 100° C durchgeführt werden. Vorzugsweise werden als organische Lösungsmittelphase Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemische verwendet. Bewährt haben sich als organische Lösungsmittel auch Halogenkohlenwasserstoff, insbesondere Perchloräthylen. Perchloräthylcn ist günstig, da es nicht feuergefährlich ist, einen relativ günstigen MAK-Wert von 670 mg/m¹ hat (MAK = max. Arbeitsplatz-Konzentration), über einen hinreichend hohen Siedepunkt bei einer relativ hohen Verdunstungszahl verfügt und somit die Gewähr für eine schnelle Trocknung der kugelförmigen Schleifkörper bietet. Andere Lösungsmittel, in denen sich die Bindemittelmatrix der kugelförmigen Schleifkörper nicht löst, sind z. B. hochsiedende Mineralöle oder aromatische Lösungsmittel, wie das unter dem Warenzeichen »Shellsol A« der Shell-Chemie vertriebene aromatische Lösungsmittelgemisch (99% aromatischer Gehalt; Dichte 0,873; Siedepunkt 160 bis 178,7° C; Festpunkt 48,5° C und Verdunstungszahl 63,5).

Als organische Matrix-Bindemittel werden wäßrige Bindemittelgemische besonders bevorzugt, da sich gezeigt hat, daß sie in organischen Lösungsmittelphasen, wie sie z. B. vorstehend beschrieben wurden, eine ausgezeichnete Affinität zum Schleifkorn und den gegebenenfalls zugesetzten Füllstoffen entwickeln. Die Affinität begünstigt die Bildung der kugelförmigen Schleifkörper.

Die Schleifkörner und das Matrix-Bindemittel werden vorzugsweise durch Rühren in der organischen Lösungsmittelphase dispergiert und in Schwebe gehalten. Das Rühren wird dabei so lange vorgenommen, bis sich formstabile Kugeln in der organischen Lösungsmittelphase gebildet haben. Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich insbesondere ein Rührgefäß mit einer Rührscheibe, deren Durchmesser V₄ bis V₂ des Rührgefäßdurchmessers beträgt. Hierbei wird die gewünschte Bildung der kugelförmigen Schleifkörper im Schwebezustand in der organischen Lösungsmittelphase besonders gut erzielt. Durch die Wahl einer geeigneten Rührgeschwindigkeit in Verbindung mit der z. B. in Fig. 3 gezeigten Rührscheibenform erreicht man eine besonders günstige Dispergierung. Die wäßrige Bindemittelphase wird in diesem Falle in mehr oder weniger große Tröpfchen zerschlagen, die bei richtiger Drehzahl so lange in Schwebe gehalten werden, bis durch Aushärtung des Harzes eine Stabilisierung der Form erfolgt ist. Es hat sich gezeigt, daß die Tröpfchen nahezu ideale Kugelform erhalten und in relativ engen Durchmessergrenzen entstehen. Die Kugelgröße kann durch die Veränderung der Rührgeschwindigkeit und durch die Bindemittelzugabe gesteuert werden. Die Kugelform bleibt auch nach der Abtrennung von der organischen Lösungsmittelphase erhalten. Es ist jedoch möglich, daß bei noch nicht völlig ausgehärteter Bindemittelmatrix größere Kugelkornanschüttungen unter dem Einfluß des Eigengewichtes zu einer Deformation der Kugelform führen, wobei Abweichungen vom mittleren Außendurchmesser bis zu ca. 10% von der idealen Kugelform beobachtet wurden. Eine Erhöhung des Bindemittelzusatzes führt bei gleichbleibender Rührgeschwindigkeit zu einer Vergrößerung des durchschnittlichen Kugeldurchmessers. Umgekehrt führt eine Erhöhung der Rührgescnwindigkeit bei gleichbleibender Bindemittelmenge zu einer Verkleinerung des durchschnittlichen Kugeldurchmessers. Zu hohe Drehzahlen des Rührers können zur Zerschlagung bereits gebildeter Kugeln führen. Es besteht auch die Möglichkeit, in Kombination mit geeigneten Drehzahlen und Rührerformen bestimmte Luftmengen in die Dispersion einzurühren (einzuleiten), welche als feine Bläschen in den kugelförmigen Schleif körpern eingeschlossen werden. Hierdurch läßt sich ein begrenztes Maß an Porosität in den Kugeln in relativ engen Grenzen erzeugen. Ein höheres Maß an Porosität läßt sich durch den Zusatz von Treibmitteln, z. Il Ammoniumcarbonat, zur Dispersion erreichen.

Wenn die kugelförmigen Schleifkörper so weit angehärtet sind, daß sie eine für die Handhabung hinreichende Festigkeit haben, wird das Rühren beendet und die Schleifkörper werden durch übliche Verfall-

ienstechniken. wie Dekantieren, Abfiltrjeren oder Zentrifugieren, von der organischen Lösungsmittel phase getrennt, welche dann erneut in den Prozeß zurückgeführt wird. Die kugelförmigen Schleifkörper werden gegebenenfalls noch mit frischem Lösungsmittel gewaschen. Die Nachwaschung ist insbesondere dann zu empfehlen, wenn als Dispergiermittel ein hochsiedendes Lösungsmittel mit relativ niedriger Verdunstungszahl verwendet wurde. In einem solchen Fall wählt man zum Nachwaschen ein Lösungsmittel mit relativ hoher Verdunstungszahl, um die Trocknung zu beschleunigen. Die Trocknung kann durch Hindurchsaugen oder Hindurchblasen von Luft durch eine Schüttschicht gefördert werden. Die Luft kann hierzu auch vorgewärmt werden. Es ist jedoch nicht ratsam, hierbei zu hohe Temperaturen zu wählen, da dann bei nicht genügend ausgehärteter Bindemittelmatrix ein Verklumpen der Schleifkörper eintreten kann. Als zweckmäßig haben sich bei Verwendung von Perchloräthylen als organische Phase Lufttemperaturen von 35-50^r' herausgestellt.

Beim Auftragen der kugelförmigen Schleifkörper auf der Unterlage bleibt noch folgendes zu beachten. Zunächst wird auf die in der Regel bandförmige Unterlage ein übliches Bindemittel, z. B. ein modifiziertes oder nichtmodifiziertes Phenolharz, aufgebracht und anschließend die kugelförmigen Schleifkörper, /. H. mittels Schwerkraftstreuung oder elektrostatischer Streuung, aufgebracht. Diese erste Btndemittelsehichl wird dann getrocknet. Anschließend wird vorzugsweise mit einer zweiten Bindemittelschicht liberleimt und hierdurch die kugelförmigen Schleifkörper in dem anschließenden Trocknungsprozeß auf der Unterlage befestigt. Die zweite Bindemittelschicht wird abweichend von der sonst bei der Herstellung von blatt- oder bandförmigen Schleifwerkzeugen üblichen Arbeitsweise mit einer besonders niedrigen Viskosität aufgetragen. Hierdurch wird bewirkt, daß die Schleifkörper auf der Unterlage genügend freistehen und nicht zu sehr durch das Bindemittel zugedeckt werden. Die Schleifkörper sollen also nicht schwimmend in der zweiten Bindemittelschicht befestigt sein, sondern nur filmartig umhüllt und im wesentlichen an der Basis befestigt werden. Hierdurch verbleiben in der Ebene der zweiten Bindemittelschicht Freiräume, die sich vorteilhaft auf die Abführung von Spänen auswirken. Gleichzeitig wirkt sich diese Maßnahmevorteilhaft auf die Flexibilität des Schleifmittels auf IInteilage aus.

Die Viskositäten bei Bindemittelmischungen werden üblicherweise in Centipoise gemessen, jedoch winde die bloße Angabe der Viskosität das Wesen dei Arbeitsweise nicht deutlich machen, da auch bei konventionellen Schleifmitteln je nach eingesetzter HaiY.type und Arbeitsweise unterschiedliche Viskositäten gemessen weiden. Die Arbeitsweise läßt sich daher am besten an einem Beispiel erläutern: Kugelförmige Schleifkörper mit einem mittleren Durchmesser von SOl) μ entsprechen etwa der Korngröße -0 bei einem konventionellen Schleifmittel auf Unterlage, wahrend kugelförmige Schleifkörper der Größe WHi μ in etwa Korn 3D entsprechen. Wenn man nun bei üblichen Schleifmitteln auf Unterlage die erste Uiiklemillclschicht mit einer Viskosität von /..B.

SOOlI' aufbringt, wird man gemäß der Erfmdungsgemaßen Lehre bei sonst gleicher Arbeitsweise die Viskosität der ersten Bindemittclschiehi fur die kugelförmigen Sehleifkoipev ebenfalls auf SOO cP einstellen.

während man fur die zweite Bindemittclschicht jedoch mit wesentlich niedrigerer Viskosität von 200 cP auskommt. In der praktischen Handhabung hat es sich bewährt, die Viskosität der zweiten Bindemittclschicht so zu wählen, daß sie weniger als die Hälfte der Viskosität der ersten Bindemittclschiehi ausmacht.

Es ist wichtig, daß die kugelförmigen Schleifkörper in der richtigen Streudichte auf der Unterlage befestigt sind. Außerdem ist darauf zu achten, daß die das Einzelkorn im kugelförmigen Schleifkörper bindende Bindemittelmatrix auf den zu erwartenden Schleifdruck abgestimmt ist, so daß die Einzelkörmer hinreichend fest miteinander verbunden sind und beim Schleifen ein guter Verbund erhalten bleibt. Auf Grund der kugelförmigen Gestalt der Schleifkörper ergibt sich nach dem Befestigen auf der Unterlage ein hohes Schleifkornangebot pro Fläche. Durch die Änderung der Durchmesser der kugelförmigen Schleifkörper kann gegebenenfalls die Dicke der schlcifkornhaltigen Schicht variiert werden, ohne die Schleifkornmenge pro Flächeneinheit zu ändern. In der Praxis kommt man zu guten Ergebnissen, wenn zwischen 40 und 80% der Fläche der Unterlage durch kugelförmige Schlieifkörper abgedeckt sind.

Die wichtigsten Vorteile des erfindungsgemäßen Schleifmittels auf Unterlage:

Hohe, gleichbleibende Abschliff leistung über einen langen Zeitraum;

gleichbleibende Rauhtiefe;

hohe Kornmenge pro Flächeneinheit und damit hohe Wirtschaftlichkeit der eingesetzten Unterlage;

trotz der hohen Kornmenge pro Flächeneinheit bleibt der flexible Charakter eines Schleifmittels auf Unterlage erhalten;

durch Änderung des Durchmessers der kugelförmigen Schleifkörper können die aufgestreute Kornmenge pro Fläche und die in der Fläche zum Einsatz kommende Kornmenge ohne gegenseitige Beeinflussung variiert werden;

eine individuelle-Anpassung an unterschiedliche Anpreßdrücke kann durch Variation von Bindemittel, Porenvolumen der Schleifkörper, Durchmesser der Schleifkörper und durch die Streudichtc erfolgen;

da die Streudichte der Schleifkörper ohne Veränderung der Kornmenge pro Fläche variiert werden kann, können ohne Minderung der anderen Vorteile Schleifmittel auf Unterlage hergestellt werden, die wenig empfindlich gegen Zusetzen sind;

einfaches, sehr kostengünstiges Herstellungsverfahren;

die bei der Herstellung der Schleifkörper abgesiebten Fein- oder Grobanteile können wieder in der Herstellungsprozeß eingeschleust werden, so dat. praktisch kein Verlust entsteht. Die Grobanteile wer den vorher zerkleinert. -

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Aus führungsbeispiclcn näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schleifmittel auf Unterlage in schemati scher Darstellung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des kugelfor migen Schleifkörpers in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3a-3c eine Rühreinrichtung, die zur Herste! lung der kugelförmigen Schleifkörper besonders gu eignet ist.

Fig. 4 in einem Diagramm den fvinfluß untei schiedlicher Kugeldurchmesser auf die Schleiflcistun sowie einen Vergleich mit einem konventionelle

Fig. 1 zeigt die Unterlage 1, z. B. ein Gewebe, die erste übliche Bindemittelschicht 2, die zweite übliche Bindemittelschicht 3 und den kugelförmigen Schleifkörper 4. Die Figur zeigt, daß die zweite Bindemittel- > schicht eine verhältnismäßig offene Struktur aufweist, wobei sie im wesentlichen dazu dient, die Schleifkörper 4 auf der ersten Bindemittelschicht 2 zu befestigen.

Die offene Struktur geht deutlich aus der Fig. 1 i< > hervor. Die Schleifkörper ragen aus der Ebene des üblichen Bindemittels 3 heraus, wobei von einer gewissen Benetzung über den Umfang der Schleif körner abzusehen ist. Unabhängig von diesem speziellen Beispiel wird allgemein bevorzugt, wenn die Schleifkör- r> ner mit V₄ bis ³I₄ ihres Durchmessers aus der Ebene des üblichen Bindemittels 3 herausragen.

Die vergrößerte Darstellung in Fig. 2 zeigt den kugelförmigen Schleifkörper 4, der über seinen gesamten Querschnitt von der organischen Bindemittelma- :o trix 5 und den einzelnen Schleifkörnern 6 durchsetzt ist. In geringem Umfange weist der Schleifkörper Poren 7 auf.

Fig. 3c zeigt die Rühreinrichtung mit Rührgefäß 9 und Rührwelle 10 mit angeflanschter Rührscheibe 13. _' > Im Rührgefäß befinden sich die organische Lösungsmittelphase 8 und in der organischen Lösungsmittelphase 8 dispergierte, kugelförmige Schleifkörper 4. Die Fig. 3a und 3b zeigen die Rührscheibe 13 in vergrößerter Darstellung. Am Umfang weist die Rühr- jo scheibe 13 abgebogene Zacken 14 auf.

Fig. 4 zeigt ein Schleif diagramm, wobei auf der Ordinate die Abschliffmenge in g und auf der Abszisse die Anzahl der Schleifperioden zu je 23 Kontakten aufgetragen ist. Während der ersten 6 Kontaktperio- π den wurde in folgender Reihenfolge mit steigender Belastung geschliffen (Periode 1 mit 2,4 kg; Periode 2 mit 3,0 kg; Periode 3 und 4 jeweils mit 3,4 kg; Periode 5 mit 3,8 kg und Periode 6 mit 4,5 kg). Ab der 6. Periode wurde mit einer gleichbleibenden Belastung w von 4,5 kg geschliffen. In Fig. 4 stellt die Kurve 1 die Schleifleistung eines Schleifbandes dar, welches das Schleifmittel in Form von kugelförmigen Schleifkörpern der Siebfraktion 750 bis 1000 Mikron aufgestreut enthielt. Die Schleifkörper enthielten Schleif- r> körner der Körnung P 120 entsprechend 125 μ mittlerer Durchmesser. Die Kurve 2 zeigt ein Schleifband, welches die Schleif körnung P 120 in Form kugelförmiger Schleifkörper der Siebfraktion 500 bis 750 Mikron enthielt. Die Schleifkörper mit größerem ·,(> Durchmesser erbringen den höheren Abschliff pro Zeiteinheit. Die Kurve 3 zeigt schließlich die Schleifleistung eines konventionellen Schleifbandes, welches in bekannter Weise mit der Körnung P 120 bestreut worden ist. _v-

Beispiel 1

In einem Rührgefäß mit Schnellrührer wurden 550 ml Benzol vorgelegt und auf 60° C erwärmt. Es wurden 100 g Schleifkorn (Korund) mit einem mittleren _h() Korndurchmesser von 90 Mikron eingetragen und anschließend bei ¹X)O U/min eine Mischung, bestehend aus 10 g einnes Harnstoff-Formaldehydharzes vom Typ HW 503 (Farbwerke Hoechst AG), 1 g Ammoniumchlorid und 3-4 ml Wasser, zugegeben. Innerhalb _hr, von 3-5 Min. bilden sich kugel- und ellipsenförmige Schleifkörper aus Einzelkörnern und Harnstoff-Formaldehydharz. Nach 35 Min. wurde das Benzol von den entstandenen Schleifkörpern abgetrennt und die Schleifkörper bei 70-80° C getrocknet.

Die entstandenen Kugeln hatten die aus Fig. 2 ersichtliche, relativ offene Struktur, wobei die Einzelkörner ungeordnet vorlagen.

Mit der Siebfraktion 500-710 Mikron wurde ein Schleifband in Vollkunstharzbildung hergestellt. Hierzu wurde ein ausgerüsteter Baumwollkörper mit einem Phenolresol beschichtet, die Schleifkörper aufgestreut, anschließend nochmals mit einer Mischung aus Phenolresol und Füllstoff überschichtet und getrocknet. Anschließend wurde das Schleifband, Abmessung 50 X 2134 mm, auf einer Kontaktbandmaschine mit automatischer Werkstückzuführung prüfgeschliffen. Werkstück: 20 X 3 mm Winkeleisen St. 37. Geschliffen wurde in insgesamt 12 Schleifperioden mit jeweils 23 Kontakten zu 10 Sekunden. In den ersten fünf Schleifperioden wurde die Belastung von 2,27 bis auf 3,77 kg gesteigert, während in den letzten sieben Perioden gleichbleibend mit 3,77 kg Belastung geschliffen wurde.

Es ergab sich gegenüber einem herkömmlichen Schleifband eine mehr als doppelt so große Abschliffmenge, wobei in den einzelnen Schleifperioden bei gleicher Belastung die Abschliffmenge praktisch gleich war. Das erfindungsgemäße Schleifband war nach diesem Versuch noch nicht abgenutzt.

Beispiel 2

Schleifkörper der Siebfraktioin 840-1000 Mikron mit Einzelschleifkörnern (Korund) mit einem mittleren Korndurchmesser von 180 Mikron wurden nach dem für Beispiel 1 geltenden Verfahren hergestellt. Die Prüfschleifbedingungen entsprachen Beispiel I₁ wobei allerdings unter einer steigenden Belastung von 2,27 bis auf 4,54 kg in den ersten fünf Schleifperioden und anschließend für 16 weitere Schleifperioden mit der höchsten Belastung von 4,54 kg geschliffen wurde. Auch hierbei ergab sich eine gleichmäßig hohe Abschliffmenge über den langen Zeitraum. Demgegenüber war das zum Vergleich eingesetzte konventionelle Schleifband nach elf Perioden verbraucht.

Beispiel 3

In einem Kessel mit Schnellrührer wurden 160 kg Shellsol A mit 50 kg Korund (mittlerer Korndurchmesser 90 Mikron = Fepakorn P 150) vorgelegt. Bei 500 U/min wurde eine Mischung, bestehend aus 5 kg Harnstoff-Formaldehydharz vom Typ HW 503 (Farbwerke Hoechst AG) und 500 g Ammoniumchlorid, gelöst in 1,5 1 Wasser, zugegeben. Nach 10Min. wurde die Rührgeschwindigkeit auf 300 U/ min reduziert. Es wurde 90 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und danach das Shellsol abfiltriert. Dai entstandene, kugelförmige Schleifmaterial wurde mü Frigen 113 TR-T gewaschen und anschließend getrocknet und gesiebt. Wie im Beispiel 1 angegeben wurde mit Siebfraktion 500-710 Mikron ein Schleifband hergestellt und prüfgeschliffen. Das Schleifbanc erzielte einen Gesamtabschliff von 1114 g, währenc das Standardband einen Gesamtabschiiff von 314 f brachte.

Beispiel 4

In einem Kessel mit Schnellrührer wurden 200 Perchloräthylen und 100 kg Korund (mittlerer Korndurchmesser 90 Mikron) vorgelegt. Bei 550 U/mir wurde eine Mischung, bestehend aus 10 kg Harn-

stoff-Formaldehydharz vom Typ HW 503 (Farbwerke Hoechst AG) und 1000 g Ammonchlorid, gelöst in 3 !Wasser, zugegeben. Nach 10 Min. wurde die Riihrgeschwindigkeit auf 300 bis 400 U/min reduziert und so gehalten, daß das Korn sich nicht am Boden absetzte. Es wurde 90 Min. bei Raumtemperatur gerührt und danach das Perchlorathylen abgelassen. Die entstandenen kugelförmigen Schleifkörper wurden getrocknet und gesiebt. Mit der Siebfraktion von 500-7 10 Mikron wurden Schleifbänder mit einer Abmessung von 100 X 4000 mm hergestellt. Die Bänder wurden im spitzenlosen Rundschliff zur Bearbeitung von Rohren mit hohem Nickelgehalt eingesetzt. Abmessung der Rohre: 25 X 3 und 38 X 3 mm, Länge zwischen 7 und 8 m. Mit herkömmlichen Schleifbändern in Vollkunstharzbildung wurden durchschnittlich 20 Rohre geschliffen, danach wurden die Bänder abgenommen, da der erforderliche Abtrag nicht mehr erreicht wurde. Mit den erfindungsgemäßen Bändern wurden insgesamt 90 Rohre geschliffen.

Beispiel 5

Hierbei wurde wie im Beispiel 4 verfahren, nur die Ansatzmengen wurden erhöht.

250 1 Perchlorathylen

150 kg Korund (90 Mikron)
15 kg Bindemittel

1,5 kg Ammonchlorid, gelöst in 4,5 1 Wasser.

Mit der Siebfraktion 500-710 Mikron wurden Schleifbänder mit einer Abmessung von 100 X 3000 mm hergestellt. Die Bänder wurden im spitzenlosen Rundschliff zur Bearbeitung von Rohren mit hohem Chrom-Nickel-Gehalt eingesetzt. Abmessung der Rohre: 13 X 0,6 mm, Länge 6,5 m. Mit herkömmlichen Schleifbändern in Vollkunstharzbildung wurden durchschnittlich 500 m geschliffen; mit den erfindungsgemäßen Bändern wurden 1310 m geschliffen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Blatt- oder handiörmiges Schleifwerkzeug, bestehend aus einem mittels eines üblichen Bindemittels auf einer Trägerunterlage befestigten Schleifmittels in Form kugelförmiger Schleifkörper, welche in einer organischen Bindemittelmatrix wie Phenolharz, Karnstoffharz oder Polyacry-IaI, verankert, eine Vielzahl von Schleifkörnern aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die BindcmiUelmatrix (5) maximal die Härte des üblichen Bindemittels (3) und Poren (7) aufweist.

2. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Porenanteil bis zu .VS Vol.% des kugelförmigen Schleifkörpers (4) beträgt.

3. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Hiirte bis zu fi()% der Bindemittelmatrix durch Füllstoffe ersetzt sind.

4. Verfahren zum Herstellen eines Schleifwerkzeuges nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem man auf eine Trägerunterlage eine erste Binde mittelschicht aufträgt, mit kugelförmigen Schleifkörpern bestreut und nach Aufbringen einer zweiten Bindemittelschicht aushärtet, dadurch gekennzeichnet, daß Schleifkörner und ein flüssiges Matrix-Bindemittel in einer organischen Losungsmittelphase dispergiert und dort in Schwebe gehalten werden, bis sich kugelförmige Schleifkörper, die unter Aushärten des Matrix-Bindemittels ihre Kugelform stabilisieren, bilden, worauf die kugelförmigen Schleifkörper von der organischen Lösungsmittelphase abgetrennt, getrocknet und gegebenenfalls ausgehärtet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der organischen Lösungsmittelphase bezogen auf d-is Gewicht der Schleifkörner 5 bis 40 Gew.% Bindemittelmatrix dispergiert werden.

h. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörner und das Matrix-Bindemittel durch Rühren in der organischen Lösungsmittelphase dispergiert und in Schwebe gehalten werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis f), dadurch gekennzeichnet, daß als organische Lösungsmittelphase ein Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemisch verwendet wird.

S. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis (■>, dadurch gekennzeichnet, daß als organische l.ösungsmitielphase Perchloräthylen verwendet wird.

M. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrix-Bindemittel wäßrige, organische Biiuicmitlclgcmischc verwendet werden.

10. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rührgefäß (9) mit einer Rührscheibe (13) verwendet wird, deren Durchmesser ',., bis '.· , des

'¹B'-■ Die Erfindung bezieht sich auf ein blatt- oder bandförmiges Schleifwerkzeug, bestehend aus einem mittels eines üblichen Bindemittels auf einer T.-ägerunterlage befestigten Schleifmittels in Form kugelförmiger Schleifkörper, weiche in einer organischen Bindemittelmatrix verankert, eine Vielzahl von Schleifköniern aufweisen sowie ein Verfahren /um Herstellen des Schleifwerkzeugs.

Ein Schleifwerkzeug der vorgenannten Art kann der DT-OS 1752612 als bekannt entnommen werden. In der Druckschrift ist hervorgehoben, daß die Schleifkörper aus hartgebundenen Konglomeraten bestehen, demgegenüber soll für das übliche Bindemittel ein elastisches Material verwendet werden. Die hartgebundenen Schleifkörper sollen in dem elastischen üblichen Bindemittel schwimmen, um dadurch die Elastizität des Schleifwerkzeuges zu verbessern. Für das übliche Bindemittel werden weich eingestellte Gummisorten, weichgemachte Epoxidharte u.dgl. empfohlen, während die Bindemittelmatrix des Schleifkörpers selbst harter sein soll. Als Beispiele sind genannt: keramische, hydratisierende Natur- und Kunstharzbinder. Bei derartigen Schleifwerkzeugen wcidcüdie weichen Einbettimasscn kontinuierlich mit abgearbeitet.

Es gab schon Ansätze, durch eine Änderung der Schleifkornanordnung zu wirtschaftlicheren Lösungen bei der Oberflächenbearbeitung zu gelangen. So sind z. B. Schleifwerkzeuge auf Trägerunterlage bekannt, die so aufgebaut sind, daß auf die erste Bindemittelschicht zunächst eine Lage aus Kork oder expandierten Vermiculitpartikeln aufgestreut wird. Auf diese Lage wird dann eine erneute Bindemittclschicht aufgebracht, in die das Korn nach den üblichen Streuverfahren eingestreut wird oder in der das Korn bereits als Anschlämmung enthalten ist. Durch die unterlegten Trägerpartikel bekommt die Schleifkornschicht die gewünschte dreidimensionale Anordnung. Schleifwerkzeugen mit einem derartigen Aufbau wird jedoch ein erhöhter Reibungswiderstand nachgesagt, was z. B. bei Polierarbeiten sogar erwünscht ist. Ein derart aufgebautes Schleifmittel füi Polierzwecke ist in der US-PS 2 542 058 beschrieben.

Ferner wurde vor Jahrzehnten in der US-PS 2 1Ή472 der Vorschlag gemacht, weniger zähgebundene Schleifkonglomerate für die Herstellung von blatt- oder bandförmigen Schleifwerkzeugen zu verwenden. Die Zähigkeitseigenschaft soll durch die Abstimmung von Art und Menge des Bindemittels bewirkt werden. Über die Bedeutung des Bindemittels selbst ist in dieser Druckschrift keine Aussage gemacht. So werden z. B. Kornaggregate durch keramische Binder - also einen relativ harten Binder ■- gebunden, während zum Befestigen der Agglomerate auf der Unterlage Leim - also ein relativ weicher Binder - empfohlen wird. Diese Lehre hat keinen Eingang in die Praxis gefunden. Die DT-OS 2414 047 beschreibt ein kugelförmiges Kompositschlcifkornmaterial, das feine Schleifmittelkörner in keramischer Bindung enthält. Derartige Kompositmaterialien sind bevorzugt dann einzusetzen, wenn sehr harte Mikio körnung, z. B. Diamant oder Borkarbid, benutzt wer

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zugt, da organische Bindemittel nicht die gewünschte Festigkeil haben.

Nach einem in der DT-AS 2348 338 beschriebenen Verfahren werden auf einer Trägerunterlage dünnwandige Hohlkugeln verankert, auf denen Schlcifkör-