DE69302265T2

DE69302265T2 - Beschichtbare gemische enthaltend erodierfähige füllstoffagglomerate, verfahren zu ihrer herstellung, schleifkörper mit gehärteten versionen davon und verfahren zur herstellung der körper

Info

Publication number: DE69302265T2
Application number: DE69302265T
Authority: DE
Inventors: Walter Harmer; Harvey Helmin
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1993-01-19
Publication date: 1996-10-24
Anticipated expiration: 2013-01-20
Also published as: ES2086218T3; DE69302265D1; AU660072B2; JPH07504220A; MX9300740A; CA2117473A1; AU3481493A; WO1993017080A1; TW222305B; BR9305930A; ATE136923T1; US5269821A; ZA93534B; EP0626987B1; CN1075736A; EP0626987A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Beschichtungsgemische enthaltend erodierbare Füllstoffagglomerate und Schleifgegenstände, die gehärtete Formen davon einschließen. Die erodierbaren Füllstoffagglomerate umfassen, in einer bevorzugten Form, Kryolithteilchen und Aluminiumsulfat. Die Schleifgegenstände können beschichtete Schleifmittel, Schleifmittel auf Basis von Vliesstoffen oder gebundene Schleifmittel sein.
Schleifgegenstände umfassen im allgemeinen Schleifkörner, die in einem Bindemittel befestigt sind. Bei den gebundenen Schleifstoffen dient das Bindemittel zum Zusammenhalten der Schleifkörner, so daß man eine geformte Masse erhält. Typischerweise besitzt die geformte Masse die Form eines Rades und deshalb wird allgemein von einem Schleifrad gesprochen. Bei den beschichteten Schleifmitteln dient das Bindemittel dazu, die Schleifkörner auf ein Substrat oder einen Träger zu binden, und das Bindemittel kann aus Bindemittel- und Leimbeschichtungen bestehen. Bei Schleifmitteln aus Vliesstoff dient das Bindemittel dazu, die Schleifkörner an ein voluminöses, offenes, faseriges Substrat zu binden.
In vielen Schleifgegenständen schließt das Bindemittel einen Füllstoff aus Feststoffteilchen ein. Typischerweise wird das Bindemittel zwischen 40 bis 70 Gew.-% des Füllstoffs aus Feststoffteilchen umfassen. Die Zugabe des Füllstoffs erhöht entweder die Zähigkeit und die Härte des Bindemittels und/oder senkt, z. B. durch Verringerung der Menge des notwendigen Bindemittels, die Kosten des Fertigproduktes.
Es gibt eine Untergruppe von Füllstoffen, die als Schleifhilfsstoffe, Schneidhilfsstoffe oder allgemein als "aktive Füllstoffe" bezeichnet werden. Ein aktiver Füllstoff ist typischerweise ein Feststoffteilchenmaterial, das beim Zusatz zu dem Bindemittel eine wesentliche Beeinflussung der chemischen und physikalischen Prozesse des Schleifens bewirkt, die zu einer besseren Leistung führt.
Im allgemeinen sind aktive Füllstoffe am wirksamsten, wenn sie beim Trockenschleifen verwendet werden. Der Vorgang des Naßschleifens ist sehr verschieden gegenüber dem Trockenschleifen. Aktive Füllstoffe, wie Kryolith (Na&sub3;AlF&sub6;), sind im allgemeinen beim Naßschleifen nicht so wirksam. Für äquivalente Mengen des abgeschliffenen Materials kann das Schleifen mit zunehmend steigendem Druck erfolgen, wobei der Schleifgegenstand schließlich durch Abbau des Bindemittels und/oder Herausreißen von Schleifkörnern, abstumpft. Das Abstumpfen von Schleifmitteln kann auch dadurch eintreten, daß sich die Schleifkörner in die Bindemittelschicht eingraben.
Deshalb besteht im Fachgebiet der Schleifmittel, besonders auf dem Gebiet des Naßschleifens, ein nicht befriedigter Bedarf für einen aktiven Füllstoffe der während des Schleifens eine geregelte Erosion der Schleifschicht bereitstellt, die ein kontinuierliches Aussetzen der Schleifkörner für den Schleifvorgang, einen langsameren Anstieg des notwendigen Schleifdrucks und eine verlängerte Lebensdauer des Schleifgegenstandes ergibt.
Obwohl erodierbare Agglomerate des US Patents Nr. 5,078,753 für die Herstellung von Schleifgegenständen als ganz nützlich gefunden wurden, stellen sie keinen regelbaren Mechanismus zum Abbau unter den Bedingungen des Naßschleifens bereit, und ihre Herstellung schließt die energie- und arbeitsintensiven Schritte des Zerdrückens und Siebens ein, um die gewünschte Größenverteilung des Agglomerats zu erhalten. Es wäre deshalb erwünscht, diese Schritte zu vermeiden und ein Agglomerat bereitzustellen, daß sowohl unter mechanischen Drucken als auch unter Bedingungen des Naßschleifens erodiert.
Weitere Bezugnahmen von Interesse, die die Verwendung von Kryolith, anorganischen Sulfaten und dergleichen als Füllstoffe in Schleifgegenständen beschreiben, schließen die US Patente Nr. 2,016,892; 2,308,982; 4,253,850; 4,311,489; 4,381,188; 4,475,926; 4,609,381; 4,761,163; 4,903,440; und 4,907,376 und die europäische Patentanmeldung 0 061 035 A2 (veröffentlicht am 29. September 1982) ein. Keine dieser Bezugnahmen jedoch lehrt oder legt die Herstellung oder die Verwendung von erodierbaren Füllstoffagglomeraten nahe.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Beschichtungsgemisch, enthaltend erodierbare Füllstoffagglomerate, und Schleifgegenstände, die gehärtete Formen davon eingemischt erhalten, empfohlen. Die Schleifgegenstände zeigen, beim Vergleich mit Schleifgegenständen, die nur Füllstoffe besitzen, die nicht agglomeriert sind, eine bessere Schleifwirkung. Während der Naßschleifprozesse löst sich allmählich ein wasserlöslicher Teil der erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung und stellt einen Mechanismus zum Abbau der erodierbaren Füllstoffagglomerate bereit. Das führt zu einer Erhöhung der Porosität der Schleifschicht an der Oberfläche und stellt einen Mechanismus zur Erosion der Schleifschicht bereit und auf diese Weise werden neue Schleifteilchen freigelegt.
Das Beschichtungsgemisch der vorliegenden Erfindung schließt erodierbare Füllstoffagglomerate und eine Bindemittelvorstufe ein, wobei die erodierbaren Füllstoffagglomerate dadurch gekennzeichnet sind, daß sie eine Vielzahl von einzelnen Teilchen eines wasserunlöslichen Füllstoffs darstellen, die durch ein Agglomerierungsmittel agglomeriert sind. Das "Agglomerierungsmittel" ist bei einem Beschichtungsgemisch gemäß der Erfindung eine Zusammensetzung, die im wesentlichen aus einem wasserlöslichen Füllstoff und einer Bindemittelvorstufe besteht. Bei den Schleifgegenständen ist das "Agglomerierungsmittel" eine Zusammensetzung, die im wesentlichen aus einem wasserlöslichen Füllstoff und einem Bindemittel besteht, wobei das "Bindemittel" ein gehärtetes Harz bedeutet. Die erodierbaren Füllstoffagglomerate können demgemäß Additive enthalten, die die Erodierbarkeit der Agglomerate nicht nachteilig beeinflussen.
Der Ausdruck "erodierbar" wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf die Fähigkeit eines erodierbaren Füllstoffagglomerats gemäß der Erfindung, seine Struktur in einer regelbaren Weise, zum Beispiel durch Brechen unter mechanischen Zerkleinerungskräften und/oder durch Auflösen eines wasserlöslichen Bestandteils unter Bedingungen des Naßschleifens, abzubauen.
"Wasserlöslich" und "wasserunlöslich" sind natürlich relative Bezeichnungen, da die Löslichkeit eines gelösten Stoffs in Wasser im allgemeinen mit der Temperatur ansteigt. Die Ausdrücke sollen die relative Löslichkeit der beiden Füllstoffbestandteile in Wasser durch ihre bekannten Löslichkeitswerte in Wasser bei 0-50ºC, wie in der nachstehenden Tabelle A angegeben, beschreiben. Deshalb bedeutet "ein wasserlöslicher Füllstoff" ein anorganisches Material mit einer Löslichkeit in kaltem Wasser von mindestens 10 g pro 100 ml (g/100 cm³) Wasser, stärker bevorzugt von mindestens 50 g/100 ml Wasser. Ein "wasserunlöslicher Füllstoff" bedeutet ein anorganisches Material mit einer Löslichkeit in kaltem Wasser von höchstens 1 g/100 ml Wasser.
Wenn "Wasser" hier im Zusammenhang mit "Löslichkeit in Wasser" und Wasser als Bestandteil von Lösungen und beschichtbaren Gemischen verwendet wird, bedeutet der Ausdruck hier "im wesentlichen aus Wasser bestehend". "Naß" bedeutet Schleifbedingungen, wobei Wasser gesprüht oder ein Wasserstrom verwendet wird.
"Agglomerierungsmittel im wesentlichen bestehend aus einem wasserlöslichen Füllstoff und einer Bindemittelvorstufe" wie es hier ausgedrückt wird, bedeutet, daß der wasserlösliche Füllstoff vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.-% (stärker bevorzugt nicht mehr als 5 Gew.-%) des Gesamtgewichts der wasserlöslichen und wasserunlöslichen Füllstoffe, aber mindestens 10 Gew.-% (stärker bevorzugt mindestens 50 Gew.-%) des Gesamtgewichts des Agglomerierungsmittels beträgt. Das Agglomerierungsmittel kann eine Bindemittelvorstufe und weitere Bestandteile, wie nicht agglomerierte Füllstoffe, die die Erodierbarkeit der erodierbaren Füllstoffagglomerate der vorliegenden Erfindung nicht nachteilig beeinflussen, umfassen. Es wird angenommen, daß die Gegenwart des wasserunlöslichen Füllstoffs in den Beschichtungsgemischen der Erfindung es ermöglicht, daß die erodierbaren Füllstoffagglomerate mit einer viel geringeren Menge der Bindemittelvorstufe Agglomerate erzeugen, als es bei den Agglomeraten in den vorstehend erwähnten Anmeldungen der Rechtsnachfolger der Fall ist.
Der wasserunlösliche Füllstoff des erodierbaren Füllstoffagglomerates der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, im wesentlichen bestehend aus anorganischen Halogenidsalzen, wiedergegeben durch die allgemeine Formel I
(A)y(IIIa)(X)z (I)
das in kaltem Wasser eine Löslichkeit von höchstens 10 g/100 ml besitzt und Gemischen davon, wobei
A = ein Alkalimetallion, ein Ammoniumion oder Kombinationen davon;
IIIa = Al³&spplus;, Ga³&spplus; oder eine Kombination davon;
X = ein Halogenidion oder eine Kombination davon;
y = eine ganze Zahl von 1 bis 10; und
z = y + 3 bedeuten.
Besonders bevorzugte wasserunlösliche Füllstoffe der Formel I schließen die anorganischen Halogenidsalze ein, wobei A ein Alkalimetallion, am stärksten bevorzugt ein Na&spplus;-Ion, bedeutet. In den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung sind auch Verbindungen, wie Li&sub3;Na&sub3;(AlF&sub6;)&sub2;, als wasserunlösliche Füllstoffe einzuschließen.
Die erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung schließen vorzugsweise wasserlösliche Füllstoffe, ausgewählt aus der Gruppe, im wesentlichen bestehend aus anorganischen Verbindungen, wiedergegeben durch die allgemeine Formel II
Bnm + Cmn&supmin;·H&sub2;O (II)
die in kaltem Wasser eine Löslichkeit von mindestens 10 g/100 ml besitzen, und Gemische davon, ein, wobei:
B = Al, NH&sub4; , Ni, Zn, Fe, Cu, Mg, ein Alkalimetall oder Kombinationen davon;
C = HSO&sub4;, SO&sub4;, NO&sub3;, PO&sub4;, HPO&sub4;, H&sub2;PO&sub4;, BF&sub4; oder Kombinationen davon;
n = eine ganze Zahl von 1 bis 5;
m = 5-n; und
h = eine ganze Zahl im Bereich von 0 bis 20 bedeuten.
Beispiele für bevorzugte wasserlösliche Füllstoffe der Formel II schließen die Füllstoffe ein, in denen C SO&sub4; bedeutet, wobei der am stärksten bevorzugte wasserlösliche Füllstoff Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;·14-18 H&sub2;O ist.
Besonders bevorzugte erodierbare Füllstoffagglomerate der Erfindung sind die Agglomerate, wobei das Agglomerierungsmittel im wesentlichen aus dem wasserlöslichen Füllstoff Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;·14-18H&sub2;O und der wasserunlösliche Füllstoff im wesentlichen aus Na&sub3;AlF&sub6; (Kryolith) besteht.
Die erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung werden in situ (d. h. in einem "ein Schritt-Verfahren") zu einem Beschichtungsgemisch der vorliegenden Erfindung erzeugt. Die in situ erzeugten erodierbaren Füllstoffagglomerate sind in idealer Weise zur Verwendung als aktive Füllstoffe in Schleifgegenständen geeignet. Die erodierbaren Füllstoffagglomerate können, alternativ, von einem ersten Beschichtungsgemisch getrennt und in einem zweiten Beschichtungsgemisch verwendet werden, das gleich oder verschieden von dem ersten Beschichtungsgemisch (d. h. ein "zwei Stufen-Verfahren") sein kann.
Geeignete Bindemittel für Schleifgegenstände der vorliegenden Erfindung umfassen ein gehärtetes organisches Harz, wobei das organische Harz aus der Gruppe, bestehend aus phenolischen Harzen, Aminoplastharzen, Urethanharzen, Epoxidharzen, Harzen auf Acrylbasis, acrylierten Isocyanuratharzen, Harnstoff-Aldehyd-Harzen, Isocyanuratharzen, acrylierten Urethanharzen, acrylierten Epoxidharzen und Gemischen davon ausgewählt ist.
Bei einem beschichteten Schleifgegenstand besitzt ein bevorzugter beschichteter Schleifgegenstand einen Leimbelag, umfassend die vorstehend beschriebenen erodierbaren Füllstoffagglomerate und eine Bindemittelschicht. Eine bevorzugte Bindemittelschicht umfaßt ein organisches Harz und Titandioxid. Der Zusatz von Titandioxid, besonders zu phenolischen Harzen, verbessert die Eigenschaften des gehärteten Bindemittels und erhöht die feuchte und trockene Härte. Das Titandioxid erhöht auch die Oberflächenspannung der nicht gehärteten Bindemittelschicht, wobei die Schleifkörner dazu neigen, sich mit einer scharfen Spitze von dem Träger entfernt auszurichten. Die Kombination der erodierbaren Füllstoffagglomerate im Leimbelag mit dem Titandioxid in der Bindemittelschicht scheint unerwarteterweise eine synergistische Wirkung zu besitzen, wobei die Schleifleistung von beschichteten Schleifmitteln zunimmt.
Ein weiteres bevorzugtes beschichtetes Schleifmittel gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Vielzahl von erodierbaren Füllstoffagglomeraten, wie vorstehend beschrieben, und eine Vielzahl von Schleifteilchen, wobei sowohl die erodierbaren Füllstoffagglomerate als auch die Schleifteichen in dem Bindemittel dispergiert und befestigt sind, das an ein Substrat oder einen Träger haftet. Die Schleifgegenstände dieser Ausführungsform werden unter Verwendung einer Aufschlämmung der erodierbaren Füllstoffagglomerate und der Schleifteilchen in einer Bindemittelvorstufe hergestellt, die aufgetragen werden kann oder beschichtbar gemacht werden kann. Die Aufschlämmung wird auf einen Träger aufgetragen oder aufgestrichen und der beschichtete Träger danach Bedingungen unterworfen, unter denen die Bindemittelvorstufe gehärtet wird. Bei gebundenen Schleifmitteln wird das Gemisch in eine Form gebracht und Bedingungen unterworfen, unter denen die Bindemittelvorstufe gehärtet wird. Geeignete Bedingungen, unter denen die hier verwendete Bindemittelvorstufe aushärten kann, sind Wärme und/oder Strahlungsenergie.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Beschichtungsgemisches, enthaltend erodierbare Füllstoffagglomerate und eine Bindemittelvorstufe, wie vorstehend beschrieben, ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte einschließt:
(a) Mischen des wasserlöslichen Füllstoffs mit einer genügenden Menge Wasser, bei einer Temperatur, die ausreicht, mindestens einen Teil des wasserlöslichen Füllstoffs zu lösen, wobei eine Lösung erzeugt wird, die den wasserlöslichen Füllstoff umfaßt;
(b) getrenntes anteiliges Vereinigen des wasserunlöslichen Füllstoffs, der Bindemittelvorstufe und Wasser bei einer ausreichenden Temperatur, wobei eine Dispersion erzeugt wird, die den wasserunlöslichen Füllstoff umfaßt;
(c) Vereinigen der Lösung des Schrittes (a) mit der Dispersion des Schrittes (b), wobei ein Beschichtungsgemisch erzeugt wird, aus dem sich in situ erodierbare Füllstoffagglomerate in dem Beschichtungsgemisch bilden; und
(d) Erzeugen der erodierbaren Füllstoffagglomerate, umfassend eine in dem Beschichtungsgemisch durch ein Agglomerierungsmittel in situ agglomerierte Vielzahl von einzelnen Teilchen des wasserunlöslichen Füllstoffs, wobei das Agglomerierungsgemittel das vorstehend beschriebene Mittel ist.
Das direkt vorstehend beschriebene Verfahren ist ein bevorzugtes "ein Schritt"- Verfahren zur Herstellung des Beschichtungsgemisches der Erfindung. Gegebenenfalls kann ein "zwei Schritt"-Verfahren angewendet werden, bei dem nach dem Schritt (d) das Beschichtungsgemisch mit einem organischen Lösungsmittel verdünnt wird, wobei das Gemisch filtrierbar wird (Schritt e), das verdünnte Gemisch wird durch ein Filtermittel, wie Filterpapier, ein Drahtsieb und dergleichen, filtriert, wobei die erodierbaren Füllstoffagglomerate aus dem flüssigen Teil (Schritt f) abgetrennt werden, und die erodierbaren Füllstoffagglomerate werden zu einem zweiten Beschichtungsgemisch zugegeben, das gleich wie das Beschichtungsgemisch oder verschieden von dem Beschichtungsgemisch der Schritte (c) oder (d) oder von beiden ist. Deshalb sind die erodierbaren Füllstoffagglomerate mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung selbst eine Ausführungsform der Erfindung.
Es werden auch Verfahren zur Herstellung von beschichteten Schleifgegenständen vorgeschlagen, ein Verfahren schließt die folgenden Schritte ein: Auftragen einer Bindemittelschicht auf einer Seite eines Trägers, Auftragen einer Vielzahl von Schleifteilchen auf die Bindemittelschicht, Behandlung der Bindemittelschicht unter Bedingungen, die die Bindemittelschicht teilweise härten, Beschichten der erhaltenen Struktur mit einem der Beschichtungsgemische, die nach Verfahren hergestellt werden, die direkt vorstehend beschrieben sind, wobei ein Leimbelag erzeugt wird, und Behandeln der Bindemittelschicht und des Leimbelags unter Bedingungen, die die Bindemittel- und Leimbeläge härten. Ein weiteres Verfahren umfaßt das Vereinigen von Schleifteilchen mit dem Beschichtungsgemisch, das im vorstehenden Schritt (c) hergestellt wurde, wobei eine Schleifmittelaufschlämmung zur Beschichtung erzeugt wird, Beschichten einer Seite eines Trägers mit der beschichtbaren Schleifmittelaufschlämmung, und Unterwerfen des beschichteten Trägers unter Bedingungen, unter denen die Bindemittelvorstufe aushärtet.
Die Fig. 1 zeigt ein Rasterelektronenmikrodiagramm (SEM, 200-fache Vergrößerung) von Kryolithteilchen des Standes der Technik; die Fig. 2 zeigt ein SEM (200-fache Vergrößerung) eines erodierbaren Füllstoffagglomerats, das nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurde; und
Fig. 3 zeigt ein SEM (50-fache Vergrößerung) einer Vielzahl von erodierbaren Füllstoffagglomeraten, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurden.
Es wurde beobachtet, daß während der Herstellung von bestimmten Beschichtungsgemischen das Vorhandensein von bestimmten wasserlöslichen Füllstoffen in situ die Agglomerierung von bestimmten wasserunlöslichen Füllstoffteilchen bewirkt. Obwohl wir nicht an eine Annahme gebunden werden möchten, kann es möglich sein, daß in Gegenwart des wasserunlöslichen Füllstoffs der wasserlösliche Füllstoff eine übliche Ionenwirkung erfahrt, wobei in Gegenwart eines in Wasser unlöslichen oder wenig löslichen Salzes die Löslichkeit eines normalerweise in Wasser sehr gut löslichen oder unbegrenzt löslichen Füllstoffs, der ein gemeinsames Ion mit dem unlöslichen oder schwach löslichen Salz besitzt, herabgesetzt wird. Es wurde überraschenderweise beobachtet, daß bei der Herstellung der beschichtbaren Gemische mit Calciumcarbonat oder Kaliumtetrafluoroborat als wasserunlösliche Füllstoffe die Anwesenheit von Aluminiumsulfat weder die Agglomerierung der Calciumcarbonat- noch der Kaliumtetrafluoroboratteilchen bewirkt.
Ein bevorzugtes Beschichtungsgemisch der Erfindung umfaßt (bezogen auf das Trockengewicht) zwischen 30 bis 60 Gew.-% Bindemittel; vorzugsweise zwischen 30 bis 60 Gew.-% Kryolith, und weniger als 10 Gew.-%, stärker bevorzugt 5 Gew.-%, und am stärksten bevorzugt 2 Gew.-%, Aluminiumsulfat [Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;·14-18H&sub2;O]. Bei Anteilen von 0,5 Gew.-% oder weniger besitzt das Vorhandensein von Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;·14-18H&sub2;O als wasserlöslicher Füllstoff eine positive Wirkung auf die Schleifleistung von beschichteten Schleifmitteln, die unter Verwendung der Beschichtungsgemische der Erfindung hergestellt wurden. Der wasserlösliche Füllstoff Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;·14-18H&sub2;O wird im anorganisch chemischen Fachgebiet üblicherweise als "Aluminiumsulfat 16" bezeichnet, die "16" bezieht sich auf den durchschnittlichen Gehalt an Hydratwasser von Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;·14-18H&sub2;O. In der Erfindung verwendbare wasserlösliche Füllstoffe, wie Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;·14-18H&sub2;O, und wasserunlösliche Füllstoffe, wie Kryolith, sind von verschiedenen Lieferanten anorganischer Chemikalien erhältlich.
Für die Verwendung in den Beschichtungsgemischen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugte anorganische Halogenidsalze schließen Kryolith (Na&sub3;AlF&sub6;) und "Kryolithderivate", wie Li&sub3;Na&sub3;(AlF&sub6;)&sub2;, (NH&sub4;)&sub2;GaF&sub6; und dergleichen ein. Die Erfindung sieht auch die Verwendung von Gemischen dieser Stoffe als wasserunlösliche Füllstoffe vor. Besonders bevorzugt ist das anorganische Halogenidsalz Kryolith.
Außer den vorstehend erwähnten Bestandteilen umfaßt das Beschichtungsgemisch genügend Wasser, um den wasserlöslichen Füllstoff zu lösen und gegebenenfalls ein organisches Lösungsmittel, um die Viskosität des Beschichtungsgemisches so herabzusetzen, daß es leichter zu verarbeiten ist. Während des Härtens der Bindemittelvorstufe werden typischerweise und vorzugsweise das Wasser und das gegebenenfalls vorhandene organische Lösungsmittel entfernt. (Alternativ kann ein Reaktivverdünner angewendet werden, der sich mit der Bindemittelvorstufe umsetzt und in dem ausgehärteten Bindemittel zurückbleibt). Da Aluminiumsulfat und andere wasserlösliche Füllstoffe in Alkoholen als Lösungsmittel, wie Ethylenglykolmonobutylether, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether und dergleichen, unlöslich sein können, sollte die Verwendung dieser oder anderer Lösungsmittel, die dazu neigen, die Viskosität der Beschichtungsgemische der Erfindung zu erhöhen, so gering wie möglich gehalten werden. Vorzugsweise enthält das Beschichtungsgemisch zur Verminderung der Viskosität mindestens 0,5 Gew.-% eines vorstehend erwähnten Lösungsmittels, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsgemisches, wenn jedoch mehr als 50 Gew.-% eines dieser Lösungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsgemisches, verwendet wird, kann der wasserlösliche Füllstoff aus dem Beschichtungsgemisch ausfallen, was die Erzeugung der erodierbaren Füllstoffagglomerate hemmen kann.
Bei der Herstellung von Beschichtungsgemischen, die erodierbare Füllstoffagglomerate enthalten, wird bevorzugt, daß der wasserlösliche Füllstoff in einem ersten Behälter mindestens teilweise in Wasser gelöst wird, wobei eine Lösung erzeugt wird. Stärker bevorzugt ist der wasserlösliche Füllstoff vollständig in Wasser gelöst, wobei eine ungesättigte oder gesättigte Lösung des wasserlöslichen Füllstoffs erzeugt wird. Übersättigte Lösungen des wasserlöslichen Füllstoffs werden nicht bevorzugt, da es scheint, daß dadurch kein zusätzlicher Nutzen erzielt wird, obwohl sie im Schutzbereich der Erfindung sind. In einem zweiten Behälter werden die Bindemittelvorstufe, Wasser, wasserunlösliche Füllstoffteilchen und gegebenenfalls Zusätze und gegebenenfalls ein organisches Lösungsmittel zusammen gemischt, wobei eine Dispersion von wasserunlöslichen Füllstoffteilchen erzeugt wird. Danach wird die Lösung des wasserlöslichen Füllstoffs mit der Dispersion des zweiten Behälters vereinigt. Alternativ kann der wasserlösliche Füllstoff direkt zu der Bindemittelvorstufe zugegeben werden. Es wurde jedoch gefunden, daß es einfacher ist, ein gleichmäßiges einheitliches Beschichtungsgemisch herzustellen, wenn der wasserlösliche Füllstoff zuerst mindestens teilweise in Wasser gelöst ist. Entweder die Lösung oder die Dispersion oder beide können leicht erwärmt werden, wobei sich der wasserlösliche Füllstoff oder die Dispersion des wasserunlöslichen Füllstoffs schneller auflöst oder das erhaltene Beschichtungsgemisch etwas weniger viskos wird, aber das wurde nicht als notwendig oder auch erwünscht gefunden.
Ein besonders bevorzugtes Beschichtungsgemisch der Erfindung umfaßt eine Lösung mit 82 Gew.-% Feststoffen, die zur Erzeugung eines Leimbelags verwendet wird, umfassend (bezogen auf das Gewicht)
76 Gew.-% Feststoffe eines phenolischen Harzes 51,80 Teile
Kryolith 41,75
41,7%ige wässerige Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;·14-18H&sub2;O-Lösung 2,04
Wasser 3,85
Ethylenglykolmonoethylether 0,56
(100,00).
Das phenolische Harz, Wasser und Ethylenglykolmonoethylether werden gemischt und dann auf 40ºC erwärmt. (Es ist nicht nötig, die Lösung zu erwärmen, um die erodierfähigen Füllstoffagglomerate der Erfindung zu erzeugen, aber durch Erwärmen läßt sich die Lösung leichter weiter verarbeiten). Zu der Lösung wird Kryolith zugegeben und die Lösung gerührt, wobei eine Dispersion des Kryoliths in den flüssigen Bestandteilen erzeugt wird. Das wässerige Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;·14-18H&sub2;O wird dann langsam zu der Kryolithdispersion zugegeben und in situ werden erodierbare Füllstoffagglomerate erzeugt, die ohne Vergrößerung visuell festgestellt werden können.
Das Beschichtungsgemisch kann dann über Schleifteilchen und eine Bindemittelschicht als Leimbelag aufgetragen werden oder die Schleifteilchen können zu dem Beschichtungsgemisch zugegeben werden, wobei eine Schleifmittelaufschlämmung zur Beschichtung erzeugt wird. Die Schleifmittelaufschlämmung wird dann, im Laufe der Herstellung eines Schleifgegenstandes, auf einen Träger aufgetragen oder aufgestrichen. Bei einem bevorzugten Beschichtungsverfahren wurde es als wünschenswert gefunden, das Beschichtungsgemisch auf eine Temperatur im Bereich von 40ºC bis 50ºC zu erwärmen, um die Viskosität des Beschichtungsgemisches etwas zu vermindern.
Wie es in der Zusammenfassung der Erfindung bemerkt wurde, sind die Ausdrücke "wasserlöslich" und "wasserunlöslich" so gemeint, daß sie die annähernde Wasserlöslichkeit der Füllstoffbestandteile in "kaltem Wasser" (0-50ºC) wiedergeben. Die Tabelle A gibt eine Zusammenstellung von veröffentlichten Löslichkeiten in Wasser für einige Füllstoffe der Formeln I und II, die aus The Handbook of Chemistry and Physics, 58. Auflage, CRC Press Inc., West Palm Beach, Florida, Seiten B-85 und folgende zusammengestellt wurden. Die Ausdrücke "wenig löslich", "löslich" und "leicht löslich" sind in Tabelle B nach der United States Pharmacopeia definiert, die die Tabelle 85 des Grant & Hackh's Chemical Dictionary, 5. Auflage, McGraw-Hill (1987) Seite 541 ist.
Aus Tabelle A kann entnommen werden, daß der wasserlösliche Füllstoff und der wasserunlösliche Füllstoff aus den relativen Löslichkeiten der in Betracht gezogenen Sorten ausgewählt werden muß. Man würde, zum Beispiel, keinen so großen Erfolg beim Agglomerieren von Kryolith mit ZnSO&sub4; erwarten, wie beim Agglomerieren mit ZnSO&sub4;·7H&sub2;O. Deshalb wird, um die Schleifwirkung, abhängig von den Schleifbedingungen, dem Werkstück, usw. zu optimieren, die Löslichkeit des wasserlöslichen Füllstoffs entsprechend ausgewählt.
Die wasserunlöslichen Füllstoffe werden vorzugsweise aus anorganischen Halogenidsalzen der vorstehenden Formel I ausgewählt; am stärksten bevorzugt als wasserunlöslicher Füllstoff ist Kryolith.
In der vorstehenden Formel II wird "B" des wasserlöslichen Füllstoffs vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus: einem Alkalimetall, Aluminium, Ammonium, Nickel, Zink, Eisen, Kupfer, Magnesium und Kombinationen davon ausgewählt. Als "B" sind Aluminium, Nickel und Zink besonders bevorzugt, wobei Aluminium am stärksten bevorzugt ist. Das am stärksten bevorzugte "C" ist SO&sub4;; es liegt jedoch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung für die erodierfähigen Füllstoffagglomerate eine Kombination von wasserlöslichen Füllstoffen zu verwenden. Der Wert von h ist auch wesentlich, da der bevorzugte Grad der Hydratisierung (d. h. "h") von "B" und "C" abhängig ist. Tabelle A Löslichkeiten der Füllstoffe Füllstoffe Löslichkeit in kaltem* H&sub2;O Wasserlösliche Füllstoffe Füllstoffteile/100 Teile H&sub2;O löslich leicht löslich Wasserunlösliche Füllstoffe Na&sub3;AIF&sub6; (Kryolith) wenig löslich unlöslich * die hochgestellte Zahl gibt, wenn sie angegeben ist, die Temperatur in ºC an.

Tabelle B

USP Löslichkeitsklassifizierung

Beschreibung Erforderliche Lösungsmittelteile für 1 Teil des gelösten Stoffs
Leicht löslich weniger als 1
Gut löslich 1-10
Löslich 10-30
Mäßig löslich 30-100
Wenig löslich 100-1000
Sehr wenig löslich 1000-10 000
Praktisch unlöslich oder unlöslich 10 000+.
Eine typische und bevorzugte Lösung einer Bindemittelvorstufe aus einem resolischen Phenol besitzt einen pH-Wert im Bereich von 8 bis 10. Der pH-Wert der Beschichtungsgemische der Erfindung kann über einen weiten Bereich, von 3,0 bis 10, abhängig von der Auswahl der Bindemittelvorstufe, dem Typ und der Menge des wasserlöslichen Füllstoffs und weiterer Variabler schwanken. Für Fachleute im Fachgebiet des Beschichtens ist es leicht nachvollziehbar, daß der besonders bevorzugte pH-Wert der Beschichtungsgemische der Erfindung in erster Linie von der gewählten Bindemittelvorstufe und sekundär von dem wasserlöslichen Füllstoffe den Anteilen der Bestandteile, der Temperatur und dergleichen abhängen wird. Ein pH-Wert der beschichtbaren Gemische außerhalb dem für die besondere Bindemittelvorstufenlösung normalerweise empfohlenen Bereich kann eine nachteilige Wirkung auf die Härtung der Bindemittelvorstufe und/oder die Viskosität haben.
Der wasserlösliche Füllstoff umfaßt vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.-% (stärker bevorzugt nicht mehr als 5 Gew.-%) des Gesamtgewichts der wasserlöslichen und wasserunlöslichen Füllstoffe, aber mindestens 10 Gew.-% (stärker bevorzugt mindestens 50 Gew.-%) des Gesamtgewichts des Agglomerierungsmittels.
Fig. 1 zeigt ein Rasterelektronenmikrodiagramm (SEM, 200-fache Vergrößerung) von Kryolith in seiner nicht agglomerierten Form, während Fig. 2 ein SEM (mit der gleichen Vergrößerung wie Fig. 1) eines erodierbaren Füllstoffagglomerats der Erfindung zeigt. Das erodierbare Füllstoffagglomerat der Fig. 2 wurde unter Verwendung eines bevorzugten Verfahrens der Erfindung erzeugt, wobei in dem Beschichtungsgemisch 2,6 Gew.-Teile (bezogen auf das Trockengewicht) Aluminiumsulfat durch einen Teil Kryolith substituiert wurden.
Wie es bei der Betrachtung der SEM-Bilder der Fig. 2 und 3 (das erste bei 200-facher Vergrößerung, das letztere bei 50-facher Vergrößerung) deutlich wird, können die erodierbaren Füllstoffagglomerate der vorliegenden Erfindung in ihrer Form, Größe, der Struktur der Oberfläche und dergleichen verschieden sein. Die größten Agglomerate können eine Größe im Bereich von 10 bis 1000 Mikrometer besitzen, der durchschnittliche Durchmesser scheint nicht entscheidend zu sein. Typische verwendbare durchschnittliche Durchmesser liegen im Bereich von 10 bis 100 Mikrometer. Die erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung brauchen keine besondere Form zu besitzen, es können Kugeln, Stäbchen, Körner und andere übliche Formen verwendet werden. Kugelförmige erodierbare Agglomerate können in Situationen bevorzugt sein, in denen die erodierbaren Agglomerate der Erfindung für "dicke" Beschichtungen verwendet werden, während erodierbare Füllstoffagglomerate in Form von Körnern für Beschichtungen mit anderen geometrischen Formen bevorzugt sein können.
Die erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung können natürlich gesiebt werden, wobei eine gewünschte Größe oder Größenverteilung der erodierbaren Füllstoffagglomerate erhalten werden kann. Deshalb können die Größenbereiche der Agglomerate der Erfindung in einem bestimmten Rahmen durch die Verfahrensbedingungen, die Anteile der Bestandteile, usw. der Beschichtungsgemische der Erfindung, und außerdem durch mechanische Verfahren, nachdem die erodierbaren Füllstoffagglomerate von ihrem "Mutter"- Beschichtungsgemisch getrennt wurden, gesteuert werden.
Bei der Auswahl der Größe und der Größenverteilung der erodierbaren Füllstoffagglomerate ist auch die Berücksichtigung der verwendeten Größe der Schleifteilchen in den Schleifgegenständen der Erfindung von Bedeutung. Das Verhältnis des durchschnittlichen Durchmessers der Schleifteilchen zu dem durchschnittlichen Durchmesser der erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung kann im Bereich von 2,5 : 1 bis 0,5 : 1 liegen.
Die Merkmale der Erodierbarkeit der erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung, d. h. die Geschwindigkeit des Zerfalls oder der Erosion bei einer gegebenen Reihe von chemischen und/oder mechanischen Kräften, können durch Änderung der Sorte der wasserlöslichen und wasserunlöslichen Füllstoffe, der relativen Mengen oder beider Variabler verändert werden. Erodierbare Füllstoffagglomerate der Erfindung mit einem größeren Prozentsatz des wasserlöslichen Füllstoffs werden, zum Beispiel, schneller erodieren und liefern schneller frische wasserunlösliche Füllstoffteilchen an das Werkstück als Agglomerate mit einem niedrigeren Prozentsatz des wasserlöslichen Füllstoffs.
Wie in der Zusammenfassung der Erfindung erwähnt wurde, ist es möglich, die erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung von der Form des Beschichtungsgemisches, zu der sie geformt wurden, typischerweise und vorzugsweise durch Verminderung der Viskosität des Beschichtungsgemisches, wobei es filtrierbar oder siebfähig gemacht wird, zu trennen. Zur Verminderung der Viskosität können organische Lösungsmittel, sowohl aliphatische Alkohole als auch Ether, verwendet werden.
Wenn die erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung von ihrem "Mutter"-Beschichtungsgemisch abgetrennt sind, scheinen sie unbegrenzt haltbar zu sein. Die erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung werden vorzugsweise bei Raumtemperatur (25ºC) in einem geschlossenen Behälter gelagert, um extreme Feuchtigkeits- und Temperaturwerte zu vermeiden, wobei eindeutig sichergestellt wird, daß die Agglomerate nicht zuviel Wasser absorbieren, damit die erodierbaren Agglomerate nicht zu praktisch nicht agglomerierten Füllstoffen abbauen oder Hydratwasser verlieren. Der Behälter und die erodierbaren Füllstoffagglomerate dürfen natürlich vorzugsweise keinen extremen mechanischen Kräften unterliegen, die bewirken könnten, daß die erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung vorzeitig mechanisch abbauen.
Die abgetrennten erodierbaren Füllstoffagglomerate können dann in einem "Zwei- Schritt"-Verfahren verwendet werden, wobei ein zweites Beschichtungsgemisch erzeugt wird, und die vorher erzeugten erodierbaren Füllstoffagglomerate dazugegeben werden. Es können natürlich vorher erzeugte erodierbare Füllstoffagglomerate zu einer Beschichtungslösung zugegeben werden, in der eine andere Partie von erodierbaren Füllstoffagglomeraten erzeugt wird, die gleich wie die vorher erzeugten erodierbaren Füllstoffagglomerate oder verschieden davon sein können.
Das Beschichtungsgemisch kann außer der Bindemittelvorstufe und den erodierbaren Füllstoffagglomeraten weitere Materialien umfassen. In Schleifgegenständen üblicherweise als Additive verwendete Materialien schließen nicht agglomerierte Füllstoffe, Kuppler, Netzmittel, Farbstoffe, Pigmente, Weichmacher, Ablösemittel und Kombinationen davon ein. Die nicht agglomerierten Füllstoffe, wie Schleifhilfsstoffe, schließen eine breite Vielfalt von verschiedenen Materialien ein, die anorganische oder organische Stoffe sein können. Beispiele für geeignete Schleifhilfsstoffe zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung schließen Wachse, organische Halogenverbindungen, Halogenidsalze, die kein Aluminium enthalten, und Metalle und ihre Legierungen ein. Beispiele für organische Halogenverbindungen schließen chlorierte Wachse, Tetrachlornaphthalin, Pentachlornaphthalin und Polyvinylchlorid ein. Beispiele für Halogenidsalze, die kein Aluminium enthalten, schließen Natriumchlorid, Kaliumtetrafluoroborat, Natriumtetrafluoroborat, Siliciumfluoride, Kaliumchlorid und Magnesiumchlorid ein. Beispiele für Metalle schließen Zinn, Blei, Wismut, Kobalt, Antimon, Kadmium, Eisen oder Titan und Gemische davon, alle in ihren elementaren Formen, ein. Weitere unterschiedliche Schleifhilfsstoffe schließen Calciumcarbonat, elementaren Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit und Metallsulfide ein. Beispiele für bevorzugte nicht agglomerierte Füllstoffe schließen Calciumcarbonat, Calciumoxid, Calciummetasilikat, Titandioxid, Aluminiumoxidtrihydrat, Kieselerde, Kaolin, Quarz und Glas ein. Die Verwendung von Titandioxid in der Bindemittelschicht mit einem Gewichtsprozentgehalt im Bereich von 5 bis 20 (bezogen auf das Trockengewicht) wird bevorzugt.
Die Menge des nicht agglomerierten Füllstoffs oder Schleifhilfsstoffs ist typischerweise die Menge, die in dem einzelnen Typ des Schleifgegenstands verwendet wird, wobei im allgemeinen niedrigere Mengen von nicht agglomerierten Füllstoffen und Schleifhilfsstoffen angewendet werden, wenn höhere Mengen der erodierbaren Füllstoffagglomerate, die in den Beschichtungsgemischen der Erfindung erzeugt wurden, angewendet werden.
Schleifgegenstände der Erfindung können beschichtete Schleifstoffe, Schleifstoffe auf Vliesstoffbasis oder gebundene Schleifmittel sein.
Beschichtete Schleifgegenstände schließen im allgemeinen einen elastischen Träger, ausgewählt aus Papierbögen, Stoffgewebe, Filmfolien, Vulkanfiber und dergleichen, ein. Bei den Naßschleifverfahren wird ein Stoffgewebe bevorzugt, auf das vorzugsweise gegebenenfalls eine Beschichtung auf der Rückseite und gegebenenfalls eine Beschichtung auf der Vorderseite aufgetragen wird. Es gibt keine klare Abgrenzung zwischen den gegebenenfalls vorhandenen Beschichtungen auf der Vorder- und der Rückseite des Trägers, die im Innern des Trägers aus einem Stoffgewebe zusammentreffen können, das so gut wie möglich mit den Harzen dieser Beschichtungen gesättigt ist. Über die gegebenenfalls vorhandene Beschichtung der Vorderseite kann, wenn sie verwendet wird, eine Bindemittelschicht aufgetragen werden, in die die Schleifteilchen eingebettet sind. Dann kann ein Leimbelag, der die erodierbaren Füllstoffagglomerate enthält, über die Bindemittelschicht und die Schleifteilchen aufgetragen werden.
In einigen Fällen umfassen die beschichteten Schleifmittel eine Superleimbeschichtung, die über den Leimbelag aufgetragen ist, und die beschichteten Schleifmittel der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich darin nicht.
Bei den beschichteten Schleifmitteln der vorliegenden Erfindung schließt mindestens eine der vorstehend beschriebenen Beschichtungen die erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung ein. Es wird bevorzugt, daß die erodierbaren Füllstoffagglomerate der Erfindung in der äußersten Schicht von beschichteten Schleifmitteln der Erfindung vorliegen, d. h. im Leim- oder Superleimbelag.
Alternativ kann, statt der Verwendung der Bindemittel- und Leimbeschichtungen, eine Aufschlämmung, umfassend Schleifteilchen, erodierbare Füllstoffagglomerate, die Bindemittelvorstufe, Wasser und gegebenenfalls nicht agglomerierte Zusätze und gegebenenfalls ein organisches Lösungsmittel, auf einen Träger aufgetragen werden. Diese Beschichtung (nach Aushärten der Bindemittelvorstufe) dient dann als Schleifmittelschicht.
Schleifprodukte auf Vliesstoffbasis schließen typischerweise eine offene, poröse, voluminöse, faserartige Struktur ein, wobei die Schleifteilchen innerhalb der Struktur verteilt und durch ein Bindemittel fest daran gebunden sind. Die Schleifmittel der Erfindung auf Vliesstoffbasis besitzen vorzugsweise den gleichen Aufbau, wobei das Bindemittel, das unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Beschichtungsgemische der Erfindung hergestellt wurde, ersetzt wird. Gebundene Schleifmittel, in denen die vorstehend beschriebenen erodierbaren Füllstoffagglomerate eingemischt sind, bestehen typischerweise aus einer geformten Masse von Schleifkörnern, die durch ein Bindemittel zusammengehalten werden. Die geformte Masse kann in einer Anzahl von üblichen Formen, wie Räder, spitze Gegenstände, Scheiben und Zylinder, vorliegen, sie liegt aber vorzugsweise in Form eines Schleifrads vor. Ein bevorzugtes gebundenes Schleifprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt zwischen 50 bis 90 Gew.-% Schleifkörner, die in dem Bindemittel dispergiert sind und in ihm fest haften. Gebundene Schleifprodukte werden vorzugsweise durch ein Preßverfahren hergestellt und die Fabrikation erfolgt mit verschiedener Porosität, um den Zerfall zu steuern. Das "Beschichtungsgemisch" in diesen Ausführungsformen braucht nur "gießfähig" zu sein, damit das Gemisch in eine Form oder auf eine Oberfläche gegossen werden kann.
Bei den ersten Schritten zur Herstellung der Schleifgegenstände der Erfindung wird ein Beschichtungsgemisch der Erfindung, umfassend eine Bindemittelvorstufe und erodierbare Füllstoffagglomerate, in einem ungehärteten oder nicht polymerisierten Zustand auf einen Träger aufgetragen. Die Bindemittelvorstufe wird dann, während der Weiterverarbeitung, gehärtet oder polymerisiert, wobei ein ausgehärtetes Bindemittel erzeugt wird.
Es ist beabsichtigt, Harze, die durch Strahlungsenergie gehärtet werden können, als Bindemittelvorstufe für die vorstehend beschriebenen Beschichtungen für beschichtete Schleifgegenstände der Erfindung oder für die Bindemittel in Vliesstoff- und gebundenen Schleifmitteln zu verwenden. Beispiele für Harze, die durch Strahlungsenergie gehärtet werden können, sind in den US Patenten Nr. 4,715,138; 4,903,440 und 4,927,431 beschrieben.
Schleifgegenstände können auch Ablöse- und/oder beladungsresistente Beschichtungen, wie Superleimbeschichtungen, besitzen und sie können, falls erwünscht, Beschichtungen mit druckempfindlichen Klebern auf der Rückseite besitzen. Beispiele für geeignete Ablösebeschichtungen schließen vernetzte Siloxane ein, die aus dem Produkt der Kondensationsreaktion von hydrolysierten Polymethylsiloxanen mit Trialkoxysilanendgruppen erzeugt werden. Ein geeigneter druckempfindlicher Kleber für die Verwendung zum Festkleben von Schleifgegenständen an Substrate ist ein Copolyinergemisch von Isooctylacrylat und Acrylsäure im Verhältnis von 95,5 : 4,5.
Die für die Schleifgegenstände der Erfindung verwendeten Schleifteilchen können einzelne Schleifkörner oder Agglomerate von einzelnen Schleifkörnern sein. Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Schleifteilchen schließen die organischen und anorganischen Teilchen mit einer Mohs'schen Härte von größer als 7, stärker bevorzugt von 9 bis 10, ein. Die Schleifteilchen können, wenn sie agglomeriert sind, selbst erodierbar sein, wie es im US Patent Nr. 4,652,275 offenbart ist. Die größten Agglomerate zum Schleifen besitzen, wenn sie verwendet werden, vorzugsweise eine Größe im Bereich von 150 Mikrometer bis 3000 Mikrometer. Bei sehr kleinen einzelnen Schleifkörnern, zum Beispiel entsprechend P180 (FEPA-Norm), würden in jedem Agglomerat zwischen 10 und 1000 einzelne Körner enthalten sein. Wenn die einzelnen Schleifkörner P36 entsprechen, dann würden in jedem Agglomerat zwischen 2 und 20 Körner enthalten sein. Wenn die Schleifteilchen agglomeriert sind, besitzen sie typischerweise eine unregelmäßige Form, aber sie können auch zu Kugeln, Spheroiden, Ellipsoiden, Körnern, Stäbchen oder anderen üblichen Formen geformt werden. Es können Kombinationen von einzelnen Schleifkörnern zusammen mit agglomerierten Schleifkörnern verwendet werden und der Anteil der auf diese Weise angewendeten einzelnen Schleifkörner kann bis zu 70% des Gewichtes der Schleifagglomerate betragen.
Beispiele von Schleifteilchen, die dem Vorstehenden entsprechen und deshalb für die Praxis der vorliegenden Erfindung bevorzugt sind, schließen Siliciumcarbid (einschließlich feuerfestes Siliciumcarbid, wie im US Patent Nr. 4,505,720 offenbart), Aluminiumoxid, Tonerde-Zirkonerde (einschließlich Zirkonkorund, wie in den US Patenten Nr. 3,781,172; 3,891,408 und 3,893,826 offenbart, im Handel von Norton Company of Worcester, Mass. unter der Handelsbezeichnung "Norzon" erhältlich), kubisches Bornitrid, Granat, Bimsstein, Sand, Schmirgel, Glimmer, Korund, Quarz, Diamant, Borcarbid, gesintertes Aluminiumoxid, keramisches Material auf Basis von α-Aluminiumoxid (erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN unter der Handelsbezeichnung "Cubitron"), wie in den US Patenten Nr. 4,314,827; 4,518,397; 4,574,003; 4,770,671; 4,744,802 und 4,881,451 offenbart, und Kombinationen davon ein. Die bevorzugten Schleifteilchen sind Aluminiumoxid und Siliciumcarbid.
Die Schleifgegenstände der vorliegenden Erfindung können auch als Verdünner nicht schleifende oder schwach schleifende anorganische Körner einschließen, wie es in dem US Patent Nr. 5,011,512 offenbart ist, d. h. nicht schleifende anorganische Körner als Verdünner mit einer Härte von geringer als 200 auf der Knoop-Härteskala. Verwendbare nicht schleifende Körner als Verdünner schließen Kalkstein und Gips ein.
Die nachstehenden, nicht einschränkenden Beispiele werden die Erfindung weiter erläutern. Alle Prozentsätze und Teile der Formulierungen beziehen sich auf das Gewicht. Das in jedem Fall verwendete phenolische Resolharz besaß ein Verhältnis von Formaldehyd zu Phenol von 1,7 : 1 mit 76 Gew.-% Harzfeststoffen. Wenn "Aluminiumsulfat" verwendet wird, bezieht es sich auf Al&sub2;(S(3&sub4;)·14-18H&sub2;O.

Beispiele

Allgemeines Verfahren zur Herstellung von beschichteten Schleifmitteln (I)

Für die nachstehenden Beispiele, die unter Verwendung dieses Verfahrens hergestellt wurden, bestand der Träger eines jeden beschichteten Schleifmittels aus einem gewebten Polyestertuch mit einem Gewicht von Y, das eine vier über eins Bindung besaß. Jeder Träger wurde mit einem Latex/phenolischen Harz gesättigt und dann in einen Ofen gelegt, wobei das Harz teilweise gehärtet wurde. Dann wurde eine Vorbehandlungsbeschichtung, ein mit Calciumcarbonat gefülltes Latex/phenolisches Harz-Gemisch auf die Rückseite eines jeden Trägers aufgetragen. Jeder beschichtete Träger wurde auf 120ºC erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten, bis das Harz zu einem klebefreien Zustand gehärtet wurde. Dann wurde eine Vorbehandlungsbeschichtung aus Latex/phenolischem Harz auf die Vorderseite eines jeden beschichteten Trägers aufgetragen und jeder beschichtete Träger wurde auf 120ºC erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten, bis das Harz zu einem klebefreien Zustand vorgehärtet war. Jeder Träger, der nach diesem Verfahren hergestellt wurde, wurde vollständig vorbehandelt und war zum Auftragen einer Bindemittelschicht fertiggestellt.
Ein Beschichtungsgemisch zur Herstellung einer Bindemittelschicht für jeden beschichteten Träger wurde durch Mischen von 69 Teilen eines phenolischen Harzes mit 70% Feststoffen (48 Teile phenolisches Harz), 52 Teilen eines nicht agglomerierten Calciumcarbonatfüllstoffes (auf Basis des Trockengewichts) und einer genügenden Menge einer Lösung von 90 Teilen Wasser/10 Teilen Ethylenglykolmonoethylether hergestellt, wobei in jedem Fall eine Bindemittelschicht, die 84% Feststoffe enthielt, mit einem fertigen Beschichtungsgewicht von 230 g/m² erzeugt wurde. Die Bindemittelschicht wurde in jedem Fall mit einem Zweiwalzenbeschichter aufgetragen. (Es ist klar, daß andere Beschichtungsverfahren, wie Rakelbeschichten, Florstreichbeschichten, Sprühbeschichten und dergleichen auch verwendet werden könnten. Es ist auch nicht erforderlich, beim Walzenbeschichten zwei Walzen zu verwenden).
Danach wurden in der Hitze behandelte Schleifteilchen aus Aluminiumoxid der Sorte 40 (ANSI-Standard B74.18, durchschnittliche Teilchengröße 420 Mikrometer) mit einem Gewicht von 760 g/m² elektrostatisch auf die nicht gehärteten Bindemittelschichten aufgetragen.
Die erhaltenen Konstruktionen wurden dann 15 Minuten bei 65ºC erhitzt, wobei die Bindemittelschicht teilweise gehärtet wurde, und anschließend wurde weiter 75 Minuten bei 88ºC erhitzt.
Dann wurde ein Beschichtungsgemisch mit 82% Feststoffen, das zur Erzeugung eines Leimbelags geeignet ist (mit den in den nachstehenden Beispielen beschriebenen Zusammensetzungen), durch das Zweiwalzenbeschichtungsverfahren auf jedes beschichtete Schleifmittel über die Schleifteilchen/Bindemittelschicht-Konstruktion aufgetragen. Die erhaltenen beschichteten Schleifmittel wurden durch 90 Minuten langes Erhitzen bei 88ºC und folgendes 12-stündiges Erhitzen bei 100ºC thermisch ausgehärtet.
Nach dem thermischen Härten wurden die beschichteten Schleifmittel einzeln gebogen (d. h. bei einem Winkel von 90º über eine Walze laufen gelassen, wobei ein gesteuertes Brechen der Bindemittelschicht und des Leimbelags ermöglicht wurde).

Allgemeines Verfahren zur Herstellung von beschichteten Schleifmitteln (II)

Die nachstehenden Beispiele, die nicht das allgemeine Verfahren zur Herstellung beschichteter Schleifmittel (I) verwendeten, wurden nach dem folgenden Verfahren hergestellt. Der vorbehandelte Träger jedes beschichteten Schleifmittels, das nach dem allgemeinen Verfahren zur Herstellung beschichteter Schleifmittel (II) hergestellt wurde, war gleich, wie der vorstehend unter der Überschrift: Allgemeines Verfahren zur Herstellung von beschichteten Schleifmitteln (I) vorbehandelte Träger.
Durch Mischen von 69 Teilen eines phenolischen Harzes mit 70% Feststoffen (48 Teile phenolisches Harz), 13,5 Teilen eines Titandioxidfüllstoffes, 38,5 Teilen eines Calciumcarbonatfüllstoffs und einer genügenden Menge einer Lösung von 90 Teilen Wasser / 10 Teilen Ethylenglykolmonoethylether wurde ein zur Herstellung einer Bindemittelschicht für jeden beschichteten Träger geeignetes Beschichtungsgemisch hergestellt, wobei eine Bindemittelschicht, die aus 84% Feststoffen bestand, erzeugt wurde, die mit einem 2-Walzenbeschichter aufgetragen wurde, wobei ein gehärtetes Beschichtungsgewicht von etwa 140 g/m² erhalten wurde.
Dann wurden in der Hitze behandelte Schleifteilchen aus Aluminiumoxid der Sorte 40 (ANSI Standard B74.18, durchschnittliche Teilchengröße 420 Mikrometer) elektrostatisch mit einem Gewicht von 760 g/m² auf die nicht gehärtete Bindemittelschicht aufgetragen.
Die erhaltenen Konstruktionen wurden dann 15 Minuten bei 65ºC und anschließend 75 Minuten bei 88ºC vorgehärtet. Dann wurde ein Beschichtungsgemisch mit 82% Feststoffen, das zur Erzeugung eines Leimbelags geeignet ist (mit den in den nachstehenden Beispielen beschriebenen Zusammensetzungen), mit einem 2-Walzenbeschichter über die Schleifteilchen/Bindemittelschicht-Konstruktion aufgetragen. Das Gewicht des Leimbelags betrug in jedem Fall 280 g/m². Die erhaltenen beschichteten Schleifmittel wurden 30 Minuten bei 88ºC und dann 12 Stunden bei 100ºC thermisch gehärtet. Nach dem thermischen Härten wurden die beschichteten Schleifmittel, wie im allgemeinen Verfahren zur Herstellung der beschichteten Schleifmittel I, gebogen.

Testverfahren I (Naßschleifen)

Das beschichtete Schleifmaterial wurde an den Rand eines Metallrades mit 36 cm Durchmesser angebracht. Der wirksame Schleifbereich des Schleifsegments betrug 2,54 cm · 109 cm. Das Werkstück, das durch diese Segmente abgeschliffen wurde, war 1018 Stahl mit 1,27 cm Breite · 36 cm Länge x 7,6 cm Höhe. Das Schleifen wurde entlang der 1,27 cm · 36 cm Fläche durchgeführt. Das Werkstück wurde an eine pendelnde Platte befestigt, während die Geschwindigkeit des Metallrades 1500 rpm oder 1674 Oberflächenmeter pro Minute betrug. Die Geschwindigkeit der Platte, an der das Werkstück schwenkte, betrug 9 Meter/Minute. Der Zuwachs des abgeschliffenen Materials durch das Rad betrug 45 Mikrometer/Durchgang des Werkstücks. Das Schleifverfahren ahmte das übliche Schleifen einer nassen Oberfläche nach, wobei das Werkstück unter dem rotierenden Kontaktrad unter Zuwachs des abgeschliffenen Materials zwischen jedem Durchgang pendelte. Das Schleifen wurde unter einem Wasserstrom durchgeführt und der Endpunkt des Testes wurde erreicht, wenn die normale Kraft 12,6 kg/cm² überschritt. Es wurde die in jedem Beispiel durch ein beschichtetes Schleifmittel entfernte Menge des Werkstücks gewogen und in Gramm registriert.

Testverfahren II (trockenes Schleifen)

Das beschichtete Schleifmittel wurde in einen 7,6 cm · 335 cm Endlosgurt umgeformt und an eine Schleifmaschine mit konstanter Last montiert. Ein vorher gewogenes Werkstück aus rostfreiem 304 Stahl (etwa 2,5 cm · 5 cm · 18 cm) wurde an einen Halter, vertikal zu der 2,5 cm · 18 cm Seite gegenüber einem gezahnten 85 Shore A-Durometer, mit 36 cm Durchmesser Kautschukkontaktrad mit einem Verhältnis von Boden zu Vertiefung von 1 : 1, angebracht, über das ein beschichteter Schleifgurt aufgelegt war. Das Werkstück pendelte dann vertikal auf einer 18 cm Bahn mit einer Geschwindigkeit von 20 Cyclen pro Minute, während ein mit einer Feder bestückter Bolzen das Werkstück mit einer Last von 11 kg gegen den Gurt drückte, wobei der Gurt bei 2050 Meter pro Minute angetrieben wurde. Nachdem eine Minute Schleifzeit abgelaufen war, wurde die Werkstückhalterzusammensetzung entfernt und wieder gewogen. Die Menge des entfernten Werkstücks wurde durch Subtrahieren des Gewichts des Werkstücks nach dem Schleifen von seinem ursprünglichen Gewicht berechnet. Dann wurde ein neues, vorher gewogenes Werkstück und eine Halterung an die Anlage montiert. Der Endpunkt des Tests lag bei 5 Minuten. Der Versuchsfehler bei diesem Test betrug ± 10%.

Testverfahren in (Trockenes Schleifen)

Das Testverfahren des Testverfahrens III war im wesentlichen gleich wie das Testverfahren II, außer daß das Werkstück, das abgeschliffen wurde, 4150 Stahl war und der Endpunkt des Tests war erreicht, wenn die Menge des entfernten 4150 Stahls weniger als 40 g in einem Intervall von einer Minute betrug.

Testverfahren IV (Naßschleifen)

Die Durchführung des Testverfahrens W war im wesentlichen gleich wie das Testverfahren I, außer den nachstehenden Änderungen. Die Geschwindigkeit der Platte, an der das Werkstück schwenkte, betrug 12 Meter/Minute. Der Zuwachs des abgeschliffenen Materials durch das Rad betrug 40 Mikrometer/Durchgang des Werkstücks. Der Endpunkt des Tests war erreicht, wenn die normale Kraft 14 kg/cm² überschritt.

Testverfahren V (Trockenschleifen)

Die Durchführung des Testverfahrens V war im wesentlichen gleich wie das Testverfahren I, mit Ausnahme der nachstehenden Änderungen. Die Geschwindigkeit der Platte, an der das Werkstück schwenkte, betrug 18 Meter/Minute. Der Zuwachs des abgeschliffenen Materials durch das Rad betrug 50 Mikrometer/Durchgang des Werkstücks. Es wurde trocken geschliffen, d. h. es gab keinen Wasserfluß. Der Endpunkt des Tests war erreicht, wenn das beschichtete Schleifmittel sich zu schälen begann, d. h. die Schleifkörner wurden vorzeitig abgelöst.

Testverfahren VI (Naßschleifen)

Das Testverfahren VI war im wesentlichen gleich wie das Testverfahren IV, mit Ausnahme der nachstehenden Änderungen. Die Geschwindigkeit der Platte, an der das Werkstück schwenkte, betrug 18 Meter/Minute. Der Endpunkt des Tests war entweder das Schälen oder das Überschreiten der normalen Kraft von 14 kg/cm².

Testverfahren VII (Naßschleifen)

Das Testverfahren VII war, bis auf die nachstehenden Änderungen, im wesentlichen gleich wie das Testverfahren I. Die Geschwindigkeit der Platte, an der das Werkstück schwenkte, betrug 12 Meter/Minute. Die Zunahme des abgeschliffenen Materials durch das Rad war 50 Mikrometer/Durchgang des Werkstücks. Der Endpunkt des Tests war erreicht, wenn die normale Kraft 11,8 kg/cm² überschritt.

Kontrollbeispiele A und B Beispiel 1

Die beschichteten Schleifmittel für diese Reihe von Beispielen wurden nach dem allgemeinen Verfahren zur Herstellung beschichteter Schleifmittel (I) hergestellt. Der Leimbelag wurde jeweils durch Mischen einer genügenden Menge einer Lösung von 90 Teilen Wasser/10 Teilen Ethylenglykolmonoethylether mit einem Harz und einem Füllstoff hergestellt, wobei ein Leimbelag mit 82% Feststoffen, mit einem Endgewicht der Beschichtung von 300 g/m² erhalten wurde. Der Leimbelag für das Kontrollbeispiel A schloß 69 Teile eines phenolischen Harzes mit 70% Feststoffen (48 Teile phenolisches Harz) und 52 Teile eines Füllstoffs aus Calciumcarbonat ein. Der Leimbelag für das Kontrollbeispiel B schloß 52 Teile Kryolith und 69 Teile eines phenolischen Resolharzes mit 70% Feststoffen (48% phenolisches Harz) ein. Der Leimbelag für Beispiel 1 schloß 49,4 Teile Kryolith, das durch Zugabe von 2,6 Teilen Aluminiumsulfat agglomeriert wurde, und 48 Teile eines phenolischen Resolharzes, jeweils auf Basis des Trockengewichts, ein. Für Beispiel 1 wurde das Aluminiumsulfat direkt als Feststoff zu dem phenolischen Harz zugegeben. Die beschichteten Schleifstoffe wurden nach dem Testverfahren I und dem Testverfahren II geprüft. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 beziehungsweise 2 angegeben.

Tabelle 1 (Testverfahren L Naßschleifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmenge (g)
Kontrolle A 700
Kontrolle B 696
1 1315

Tabelle 2 (Testverfahren II, Trockenschieifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmenge (g)
Kontrolle A 111
Kontrolle B 124
1 141

Kontrollbeispiele A und C, Beispiele 2 bis 6

Die beschichteten Schleifmittel für diese Reihe von Beispielen wurden nach dem allgemeinen Verfahren zur Herstellung von beschichteten Schleifmitteln (I) hergestellt. Der Leimbelag für das Kontrollbeispiel A war gleich wie vorstehend beschrieben.
Der Leimbelag für das Kontrollbeispiel C schloß 52 Teile Kryolith und 48 Teile phenolisches Resolharz, jeweils auf Basis des Trockengewichts, ein, und das Gewicht des Leimbelags betrug 330 g/m².
Der Leimbelag für Beispiel 2 schloß 49,4 Teile Kryolith, das durch Zugabe von 2,6 Teilen Aluminiumsulfat agglomeriert war, und 48 Teile phenolisches Resolharz ein, alles auf das Trockengewicht bezogen, und das Gewicht des Leimbelags betrug 306 g/m².
Der Leimbelag für Beispiel 3 bestand aus 49,9 Teilen Kryolith, der durch Zugabe von 2,1 Teilen Aluminiumsulfat agglomeriert war, und 48 Teilen eines phenolischen Resolharzes, alles auf das Trockengewicht bezogen, und das Gewicht des Leimbelags betrug 306 g/m².
Der Leimbelag für Beispiel 4 bestand aus 50,4 Teilen Kryolith, der durch Zugabe von 1,6 Teilen Aluminiumsulfat agglomeriert war, und 48 Teilen eines phenolischen Resolharzes (auf das Trockengewicht bezogen) und das Gewicht des Leimbelags betrug 293 g/m².
Der Leimbelag für Beispiel 5 bestand aus 51 Teilen Kryolith, der mit 1,0 Teil Aluminiumsulfat agglomeriert war, und 48 Teilen eines phenolischen Resolharzes, das Gewicht des Leimbelags betrug 311 g/m².
Der Leimbelag für Beispiel 6 bestand aus 51,5 Teilen Kryolith, der mit 0,5 Teil Aluminiumsulfat agglomeriert war, und 48 Teilen eines phenolischen Resolharzes, das Gewicht des Leimbelags betrug 297 g/m².
Bei den Beispielen 2-6 wurde das Aluminiumsulfat als Feststoff direkt zu dem phenolischen Harz zugegeben. Zu jedem Leimbelag wurde genügend einer 90/10 Wasser/ Ethylenglykolmonoethylether-Lösung zugegeben, wobei eine Lösung mit 82% Feststoffen erzeugt wurde. Die beschichteten Schleifmittel wurden nach dem Testverfahren I und dem Testverfahren II geprüft. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 3 beziehungsweise 4 angegeben.
Außerdem wurden die nach dem Kontrollbeispiel C und dem Beispiel 2 hergestellten beschichteten Schleifmittel nach dem Testverfahren in geprüft und die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben.

Tabelle 3 (Testverfahren I, Naßschleifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmenge (g)
Kontrolle A 751
Kontrolle C 816
2 1103
3 1125
4 1031
5 1075
6 784

Tabelle 4 (Testverfahren II, Trockenschleifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmenge (g)
Kontrolle A 119
2 142
3 134
4 129
5 128
6 124

Tabelle 5 (Testverfahren III, Trockenschleifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmenge (g)
Kontrolle C 1754
2 1864

Kontrollbeispiele D und E. Beispiele 7 bis 9

Die beschichteten Schleifmittel für diese Reihe von Beispielen wurden nach den Testverfahren IV, V, VI und VII geprüft. Die Ergebnisse des Schleifens sind in den Tabellen 6, 7, 8 beziehungsweise 9 angegeben.
Das beschichtete Schleifmittel des Kontrollbeispiels D war ein Resin Bond Cloth Type ZB beschichtetes Schleifmittel der Sorte 40, bekannt unter dem Warenzeichen "Three-M-ite", im Handel von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN erhältlich. Das spezielle beschichtete Schleifmittel enthielt im Leimbelag Calciumcarbonat und enthielt kein Kryolith im Leimbelag.
Die beschichteten Schleifmittel für das Kontrollbeispiel E und die Beispiele 7 bis 9 wurden nach dem allgemeinen Verfahren zur Herstellung beschichteter Schleifmittel (I) hergestellt, außer daß das Gewicht der Bindemittelschicht 140 g/m² betrug.
Das Gewicht des Leimbelags für die Kontrolle E und die Beispiele 7 bis 9 betrug 275 g/m².
Der Leimbelag für das Kontrollbeispiel E enthielt 52 Teile Kryolith und 48 Teile eines phenolischen Resolharzes (auf das Trockengewicht bezogen).
Der Leimbelag beim Beispiel 7 bestand aus 51,5 Teilen Kryolith, 0,5 Teil Aluminiumsulfat und 48 Teilen eines phenolischen Resolharzes (auf das Trockengewicht bezogen).
Der Leimbelag beim Beispiel 8 bestand aus 51,0 Teilen Kryolith, 1,0 Teil Aluminiumsulfat und 48 Teilen eines phenolischen Resolharzes (auf das Trockengewicht bezogen).
Der Leimbelag beim Beispiel 9 bestand aus 50,4 Teilen Kryolith, 1,6 Teilen Aluminiumsulfat und 48 Teilen eines phenolischen Resolharzes (auf das Trockengewicht bezogen).
Bei den Beispielen 7 bis 9 wurde das Aluminiumsulfat zu der Kryolith/phenolisches Harz/Lösungsmittelsuspension als 41,7%ige waßrige Lösung zugegeben und es wurde genügend einer 90/10 Wasser/Ethylenglykolmonoethylether-Lösung zugegeben, um eine Lösung eines Leimbelags mit 82% Feststoffen zu erzeugen.
Die beschichteten Schleifmittel D, E und 7-9 wurden nach den Testverfahren IV- VII geprüft, die Ergebnisse sind in den Tabellen 6-9 angegeben.

Tabelle 6 (Testverfahren IV, Naßschleifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmenge (g)
Kontrolle D 701
Kontrolle E 666
7 1198
8 1272
9 1194

Tabelle 7 (Testverfahren V, Trockenschleifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmenge (g)
Kontrolle D 848
Kontrolle E 873
7 1521
8 1395
9 1511

Tabelle 8 (Testverfahren VI, Naßschleifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmenge (g)
Kontrolle D 404
Kontrolle E 435
7 693
8 653
9 559

Tabelle 9 (Testverfahren VII, Naßschleifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmenge (g)
Kontrolle D 668
Kontrolle E 674
7 1058
8 1045
9 1036

Kontrollbeispiele D und F Beispiele 10 bis 12

Die beschichteten Schleifmittel des Kontrollbeispiels F und der Beispiele 10 bis 12 wurden nach dem allgemeinen Verfahren zur Herstellung beschichteter Schleifmittel (II) hergestellt. Der Leimbelag des Kontrollbeispiels E schloß 52 Teile Kryolith und 48 Teile eines phenolischen Resolharzes ein; der Leimbelag des Beispiels 10 schloß 51,5 Teile Kryolith, 0,5 Teil Aluminiumsulfat und 48 Teile eines phenolischen Resolharzes ein; der Leimbelag des Beispiels 11 schloß 51,0 Teile Kryolith, 1,0 Teil Aluminiumsulfat und 48 Teile eines phenolischen Resolharzes ein; und der Leimbelag des Beispiels 12 enthielt 50,4 Teile Kryolith, 1,6 Teil Aluminiumsulfat und 48 Teile eines phenolischen Resolharzes (jeweils auf das Trockengewicht bezogen). Bei den Beispielen 10 bis 12 wurde das Aluminiumsulfat zu der Lösung-Suspension Kryolith/phenolisches Harz als 41,7%ige wäßrige Lösung zugegeben und es wurde jeweils genügend einer 90/10 Wasser/Ethylenglykolmonoethylether-Lösung zugegeben, um eine Leimbeschichtungslösung mit 82% Feststoffen zu erzeugen.
Die beschichteten Schleifstoffe für diese Reihe von Beispielen wurden nach den Testverfahren IV, V, VI und VII geprüft. Die Ergebnisse des Schleifens sind in den Tabellen 10, 11, 12 beziehungsweise 13 angegeben.

Tabelle 10 (Testverfahren IV, Naßschleifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmenge (g)
Kontrolle D 701
Kontrolle F 742
10 1663
11 1590
12 1355

Tabelle 11 (Testverfahren V, Trockenschleifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmenge (g)
Kontrolle D 848
Kontrolle F 969
10 1548
11 1697
12 1251

Tabelle 12 (Testverfahren VI, Naßschleifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmenge (g)
Kontrolle D 404
Kontrolle F 457
10 713
11 774
12 665

Tabelle 13 (Testverfahren VII, Naßschleifen)

Beispiel Abgeschliffene Werkstückmengen (g) Kontrolle D 668
Kontrolle F 627
10 1135
11 1165
12 1042

Kontrollbeispiele B und D und Beispiele 13 bis 37

Diese Reihe von Beispielen verglich die Leistung von beschichteten Schleifmitteln, die im Leimbelag verschiedene Sulfatsalze als wasserlösliche Füllstoffe enthielten. Die beschichteten Schleifmittel wurden nach dem allgemeinen Verfahren zur Herstellung beschichteter Schleifmittel (I) hergestellt, außer daß das Gewicht der Bindemittelschicht jeweils 170 g/m² betrug. Der Leimbelag enthielt jeweils 48 Teile eines phenolischen Resolharzes und 52 Teile Sulfatsalz/Kryolith (auf das Trockengewicht bezogen). Die Gewichtsprozentanteile des Sulfatsalzes und des Kryoliths sind zusammen mit dem Gewicht des Leimbelags in Tabelle 14 angegeben.
In den Beispielen 13 bis 18 war das Sulfatsalz Natriumsulfat (Na&sub2;SO&sub4;).
In den Beispielen 19 bis 22 war das Sulfatsalz Aluminiumsulfat [Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;·14-18H&sub2;O].
Im Beispiel 23 war das Sulfatsalz Ammoniumsulfat [(NH&sub4;)&sub2;SO&sub4;].
Im Beispiel 24 war das Sulfatsalz Ammoniumbisulfat (NH&sub4;HSO&sub4;).
In den Beispielen 25 und 26 war das Sulfatsalz Nickelsulfat (NiSO&sub4;·6H&sub2;O).
In den Beispielen 27 und 28 war das Sulfatsalz Zinksulfat (ZnSO&sub4;·7H&sub2;O).
In den Beispielen 29 und 30 war das Sulfatsalz Eisensulfat (FeSO&sub4;·7H&sub2;O).
In den Beispielen 31 und 32 war das Sulfatsalz Kupfersulfat (CuSO&sub4;·5H&sub2;O).
In den Beispielen 33 und 34 war das Sulfatsalz Magnesiumsulfat (MgSO&sub4;).
In den Beispielen 35 bis 37 war das Sulfatsalz Lithiumsulfat (Li&sub2;SO&sub4;·H&sub2;O).
In jedem der Beispiele B, D, 13-29 und 23-37 war das verwendete Lösungsmittel eine 90/10 Wasser/Ethylenglykolmonoethylether-Lösung; in den Beispielen 21 und 22 wurde eine 90/10 Teile Lösung aus Wasser/Propylenglykolmonomethylether angewendet, um eine Lösung eines Leimbelags mit 82% Feststoffen zu erzeugen. Die beschichteten Schleifmittel wurden nach dem Testverfahren VI (Naßschleifen) geprüft und die Ergebnisse sind in Tabelle 14 angegeben. Tabelle 14 Beispiel % Sulfatsatz/% Kryolith Leimbelag Gewicht abgeschliffene Werkstückmenge Kontrolle * Der Stern bedeutet das trockene Beschichtungsgewicht.

Claims

1. Beschichtungsgemisch, das erodierbare Füllstoffagglomerate und eine Bindemittelvorstufe umfaßt, wobei das Gemisch zur Verwendung bei der Herstellung eines Schleifgegenstandes geeignet ist und die erodierbaren Füllstoffagglomerate dadurch gekennzeichnet sind, daß sie eine Vielzahl von einzelnen Teilchen eines wasserunlöslichen Füllstoffs sind, die durch ein Agglomerierungsmittel, das im wesentlichen aus einem wasserlöslichen Füllstoff und einer Bindemittelvorstufe besteht, agglomeriert sind, und der wasserlösliche Füllstoff nicht mehr als 10 Gew.-% des Gesamtgewichts der wasserlöslichen und wasserunlöslichen Füllstoffe ausmacht.

2. Beschichtungsgemisch nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der wasserunlösliche Füllstoff aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die im wesentlichen aus anorganischen Halogenidsalzen der allgemeinen Formel

(A)y(IIIa)(X)z

mit einer Löslichkeit in kaltem Wasser von höchstens 10 g/100 ml und Gemischen davon besteht, wobei A ein Alkalimetallion, ein Aminoniumion oder Kombinationen davon;

IIIa Al³&spplus;, Ga³&spplus; oder Kombinationen davon;

X ein Halogenidion oder Kombinationen davon;

y eine ganze Zahl von 1 bis 10; und

z y + 3 bedeuten.

3. Beschichtungsgemisch nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der wasserlösliche Füllstoff aus Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die im wesentlichen aus anorganischen Verbindungen der allgemeinen Formel

Bnm + Cmn&supmin;·h H&sub2;O

mit einer Löslichkeit in kaltem Wasser von mindestens 10 g/100 ml und Gemischen davon besteht, wobei

B Al, NH&sub4;, Ni, Zn, Fe, Cu, Mg, ein Alkalimetall oder Kombinationen davon;

C HSO&sub4;, SO&sub4;, NO&sub3;, PO&sub4;, HPO&sub4;, H&sub2;PO&sub4;, BF&sub4; oder Kombinationen davon;

n eine ganze Zahl von 1 bis 5;

in 5-n; und

h eine ganze Zahl im Bereich von 0 bis 20 bedeuten.

4. Beschichtungsgemisch nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an wasserlöslichem Füllstoff in Gewichtsprozent nicht mehr als 2,5 Gew.-% des Gesamtgewichts der wasserlöslichen und wasserunlöslichen Füllstoffe ausmacht.

5. Beschichteter Schleifgegenstand, der eine gehärtete Form des Beschichtungsgemisches des Anspruchs 1 einschließt.

6. Gebundener Schleifgegenstand, der eine gehärtete Form des Beschichtungsgemisches des Anspruchs 1 einschließt.

7. Schleifgegenstand aus Vliesstoff, der eine gehärtete Form des Beschichtungsgemisches des Anspruchs 1 einschließt.

8. Erodierbare Füllstoffagglomerate, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vielzahl von einzelnen Teilchen eines wasserunlöslichen Füllstoffs sind, die durch ein Agglomerierungsmittel, das im wesentlichen aus einem wasserlöslichen Füllstoff und einem Bindemittel besteht, agglomeriert sind, wobei der wasserlösliche Füllstoff nicht mehr als 10 Gew.-% des Gesamtgewichts der wasserlöslichen und wasserunlöslichen Füllstoffe ausmacht.

9. Agglomerat nach Anspruch 8, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der wasserunlösliche Füllstoff aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die im wesentlichen aus anorganischen Halogenidsalzen der allgemeinen Formel

(A)y(IIIa)(X)z

mit einer Löslichkeit in kaltem Wasser von höchstens 10 g/100 ml und Gemischen davon besteht, wobei A ein Alkalimetallion, ein Ammoniumion oder Kombinationen davon;

X ein Halogenidion oder Kombinationen davon;

y eine ganze Zahl von 1 bis 10; und

z y + 3 bedeuten.

10. Agglomerat nach Anspruch 8, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der wasserlösliche Füllstoff aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die im wesentlichen aus anorganischen Verbindungen der allgemeinen Formel

Bnm + Cmn&supmin;·hH&sub2;O

mit einer Löslichkeit in kaltem Wasser von mindestens 10 g/100 ml und Gemischen davon besteht, wobei B Al NH&sub4;, Ni, Zn, Fe, Cu, Mg, ein Alkalimetall oder Kombinationen davon;

n eine ganze Zahl von 1 bis 5;

in 5-n; und

h eine ganze Zahl im Bereich von 0 bis 20 bedeuten.