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Verfahren zur Herstellung von Schleifkörpern mit Kunstharzbindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kunstharzgebundenen Schleifkörpern.
Die bisherigen Schleifkörper sind in mancher Hinsicht zufriedenstellend, in anderer
Hinsicht verbesserungsbedürftig und in wieder anderer Hinsicht nicht zufriedenstellend.
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Die Mängel der bekannten Schleifkörper, z. B. Schleifscheiben, sind
- wie gefunden wurde - zurückzuführen, auf eine ungleichmäßige Verteilung des Kunstharzbindemittels
bezüglich der Schleifkörner sowie daneben auf Spannungen in dem Schleifkörper.
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Die ungleichmäßige Verteilung des Kunstharzes, die bis zur Bildung
von Harznestern führen kann, ist zurückzuführen auf zwei Auswirkungen bei der Herstellung
der Schleifkörper.
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Nach den bekannten Verfahren entsteht beim Einbringen des pulverförmigen,
gegebenenfalls mit den üblichen Zuschlagstoffen, z. B. Kryolith, Aluminiumoxyd,.
Kreide, versetzten Festharzen auf den mit flüssigem Harz benetzten Schleifkörnern
ein ungleich verteilter teigartiger Überzug, der beim Mischen und bei der Weiterverarbeitung,
wie Sieben und Formen, zum Teil abgestreift wird, sich absetzt und besonders bei
der Anwendung hoher Preßdrücke zu Anhäufungen und damit zu einer ungleichmäßigen
Verteilung von Bindemitteln führt, die später die Schnittleistung der Scheibe beeinträchtigen.
Bei dem von einem Schmelzen begleiteten Härten werden überdies Bindemittel und Schleifkörner
der von außen nach innen fortschreitenden Erwärmung über viele Stunden hinweg ausgesetzt,
wobei die im Innern der Harzpartikel auftretenden gasförmigen Abspaltprodukte die
bereits im Polymerisationszustand befindlichen Außenschichten der Harzpartikel gegen
die erhitzten Schleifkornflächen treiben, wodurch die Polymerisation beschleunigt
wird. Bei dieser langsam fortschreitenden Erwärmung bilden sich massive Harzbrücken,
die durch. Harzverlagerung die bestehenden Harznester verstärken und so zu Verklumpungen
im Gefüge führen.
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Trotz der an sich verhältnismäßig hohen Zähigkeit der Harzbrücken
ist deren Haftstärke zu den Schleifkörnern gering, da im wesentlichen nur die Andruckflächen
zum Verbund kommen, weshalb beim späteren Schleifen noch unverbrauchtes Korn vorzeitig
ausbricht und die verbleibenden, verhältnismäßig zähen Harzbrücken die Schneidfähigkeit
der Scheibe herabmindern.
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Der im Innern des Schleifkörpers durch die Kondensationsprodukte entstehende
Druck, der sich nach außen hin infolge der bereits in der Polykondensation fortgeschrittenen
Schichten nicht entspannen kann, drückt überdies diese bereits in den Kondensationsprozeß
einbezogenen Schichten hoch, so daß eine Spaltenbildung beziehungsweise Deformation
die Folge ist.
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Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung vermieden durch Verwendung
größere Mengen Kunstharz gleichmäßig verteilender und bindender voluminöser anorganischer
Füllstoffe von niederem Raumgewicht und geringer Eigenfestigkeit in gemischter Körnung,
wie aufgeblähter Glimmer, wodurch eine gleichmäßige Verteilung des Füllstoffes in
dem Kunstharz und eine gleichmäßige Verteilung des gefüllten Kunstharzbindemittels
und des Schleifkornes ermöglicht werden derart, daß bei der erfindungsgemäß angewendeten
Härtung im Hochfrequenzfeld, d. h. also von innen und außen in allen Teilen des
Verformkörpers, Harzansammlungen vermieden werden und ein Schleifkörper von gleichmäßigem
Gefüge mit vorzüglichen Schleifeigenschaften ohne Spannungen und Risse erzeugt wird.
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Diese Ausführungsform wird dadurch variiert, daß außer den voluminösen
Füllstoffen noch Füllstoffe anderer Art zugesetzt werden, nämlich wärmeleitende
und stromleitende Stoffe, insbesondere Erze, wie Pyrit, die mit Vorteil in erheblicher
Menge vorliegen, z. B. in einer Menge von über 10014, die im besonderen Falle
bei über 2000/o (berechnet auf das Kunstharzbindemittel) liegen kann.
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Die nach der Erfindung verwendeten voluminösen Füllstoffe haben -
wie bereits erwähnt - die Aufgabe, das Kunstharz zu verteilen und festzuhalten,
so daß bei dem Mischvorgang Harznesterbildung vermieden wird.
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Als voluminöser Füllstoff von geringem Raumgewicht eignet sich in
besonderem Maße ein durch hydrothermale Prozesse expandierter poröser Vermiculit,
der aus komplexen Aluminiumsilikaten mit Kalk, Magnesia und anderen besteht und
der beim
Blähprozeß etwa 9/10 seines Raumgewichtes verliert (Raumgewicht
geringer als 0,150 kg/dm3). Er wird in Mengen von 20 bis 80% (gerechnet auf das
Bindemittel) und einer Körnung in der Größenordnung von 0,1 bis 2,5 mm angewendet.
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Durch die Verwendung des voluminösen Füllstoffes, der infolge seiner
geringen Eigenfestigkeit dem Schleifdruck keinen nennenswerten, die Schleifleistung
beeinträchtigenden Widerstand entgegensetzt, ist durch Einstellung von Korngrößen
und Mengen eine Regelung der Bindungseigenfestigkeit ermöglicht, und es wird durch
die erzielte elastische Auflockerung die Abtragbarkeit der Bindung beim Schleifprozeß
bewirkt.
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Die Aufgabe des zusätzlich zu verwendenden leitenden Füllstoffes ist
die Förderung der Härtung im Hochfrequenzfeld.
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Der hohe Anteil dieses Füllstoffes, z. B. über 1000/o, vorzugsweise
über 2000/o (gerechnet auf das Bindemittel), begünstigt einerseits die Hochfrequenzhärtung,
und es werden andererseits die Zwischenräume der unregelmäßig gesplitterten Schleifkörner
ausgefüllt, so daß die Harzzusätze auf eine größere Oberfläche verteilt werden und
die Bindung durch einen verhältnismäßig dünnen Harzfilm erfolgt.
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Die Möglichkeit der Harzverlagerung und damit einer unregelmäßigen
Harzverteilung ist dabei ausgeschaltet. Bemerkt sei, daß durch die Einlagerung dieses
Füllstoffes das Gefüge des neuen Produktes nicht den zähen Charakter der üblichen
Kunstharzbildung aufweist, die bei unregelmäßiger Verteilung die geschilderten Nachteile
zur Folge hat.
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Mit Vorteil werden bei der Herstellung des Ausgangsgemenges gewisse
Richtlinien beachtet.
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Das Einbringen großer Füllstoffmengen, wie 2000/o und mehr, gelingt
unschwer durch ein stufenweises Vermengen, wobei das flüssige Harz oder ein Teil
des flüssigen Harzes zunächst mit den Füllstoffen und mit dem Festharz vermengt
und dieses innig verbundene, jedoch noch rieselfähige Gemenge dann mit den Schleifkörnern,
vorzugsweise mit dem anderen Teil des Flüssigharzes oder mit mit einem mit dem Harz
reagierenden Stoff, z. B. einem Aldehyd, wie Furfurol, benetzten Schleifkörnern
zu der endgültigen Mischung vermengt wird.
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Ein Vorteil des Vorgehens gemäß der Erfindung ist neben dem Erwähnten
auch die kurze Härtezeit, die üblicherweise nur wenige Minuten beträgt. Bei dieser
schlagartigen Durcherhitzung von innen her wird das Harz zwar auch erweicht, jedoch
tritt rasch die endgültige Härtung ein, was sich in einer weniger zähen Endbindung
auswirkt.
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Für die günstige Wirkung des Härtevorganges sind auch die beachtlichen
Unterschiede der dielektrischen Verlustwerte von Harz, Füllstoffen und Schleifmaterial
von Belang, gemäß denen zuerst eine Erwärmung der Harzpartikel eintritt. Der einsetzende
Fluß des erwärmten Harzes wird nicht nur durch die gleich heißen oder noch heißeren
Schleifpartikelchen und dadurch bewirkte Oberflächenpolymerisation zum Stoppen gebracht,
sondern die Körnchen werden durch den Harzfluß umschlossen. Außerdem geht die Polykondensation
des Harzes infolge des sich einstellenden Temperaturgefälles ebenfalls von innen
nach außen, so daß die oben bereits erwähnten Kondensationsprodukte, Abspaltprodukte
u. dgl. leicht austreten können, ohne daß es zu einer festigkeitsverminderten Aufquellung
und damit Lockerung des Gefüges kommt. Durch Verwendung von vorkondensierten Harzen
wird der oben beschriebene Effekt noch verstärkt, da vorkondensierte Harze nur einer
kurzen Wärmebehandlung bedürfen, um völlig auszukondensieren. Durch einige Vorversuche
läßt sich die für die Erwärmung günstigste Frequenz und Intensität des Hochfrequenzgenerators
ermitteln.
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Die nach der Erfindung erhaltenen Schleifkörper sind wenig porös bzw.
unporös, zeigen eine gleichförmige Struktur und sind frei von Spannungen. Die Schnittleistung
ist nicht gemindert, dagegen die Verschleißfestigkeit erheblich erhöht.
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Ausführungsbeispiel 2,5 kg Normalkorund 12, 2,5 kg Normalkorund 14,
0,150 kg Flüssigharz, 0,05 kg Furfurol, 0,45 kg Festharz, 1,250 kg Pyrit, 0,1 bis
1 mm Durchmesser, 0,125 kg Vermiculit, 0,1 bis 2,5 mm Durchmesser.
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Das Flüssigharz wurde mit dem Pyrit, dem Vermiculit und dem Festharz
vermengt, der Korund wurde mit dem Furfurol benetzt und dann das rieselfähige Füllstoff-Bindemittel-Gemenge
zugemischt.
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Diese Mischung wurde mit 200 kg/cm2 Preßdruck zu Schleifkörpern verformt
und im Hochfrequenzfeld innerhalb weniger Minuten ausgehärtet.
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Es ist vorgeschlagen worden, Schleifkörper herzustellen aus einem
Gemenge von Schleifkörnern, härtbarem Kunstharz und feinkörnigen, das Kunstharz
streckenden bzw. verdünnenden Füllstoffen. Genannt sind bei diesem Vorschlag Cellit,
Kieselerde, Fullererde, Kieselgur, Aluminiumpulver, Quarpulver, Ton, Eisenoxyd oder
ein anorganischer Füllstoff dieser Art, der im Vergleich zu den Schleifkörnern oder
anderen angewendeten Füllstoffen sich in feinverteiltem Zustand befindet.
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Die gemäß der Erfindung zuzusetzenden Stoffe sind nicht die bei Kunstharz
üblichen feinkörnigen Stoffe, z. B. der obengenannten Art, sondern - da es sich
nach der Erfindung nicht um die Verdünnung oder Streckung des Kunstharzes handelt,
sondern um die Behebung der oben aufgeführten Übelstände - anorganische Stoffe anderer
Art, die einerseits voluminös und andererseits gemischtkörnig sind, ein geringes
Raumgewicht, z. B. unter 200 kg/m3, und eine geringe Eigenfestigkeit besitzen wie
aufgeblähter Glimmer.
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Ein anderer Vorschlag geht dahin, nicht Schleifkörper, sondern Schleifmittel
mit einer auf einem bandförmigen Träger mittels eines Klebstoffs befestigten Schleifkornschicht
herzustellen, wobei die Klebstoffschicht in der Nähe der Oberfläche einen anderen
Härtungsgrad bzw. einen höchsten Härtungsgrad besitzen soll als an der der Papier-
oder Gewebeträgerschicht zugewendeten Seite, wo das Harz nur teilweise ausgehärtet
und weicher und nachgiebiger sein soll, was z. B. durch Einwirkenlassen der Strahlen
eines elektrischen Hochfrequenzfeldes erreicht werden soll. Hierbei wird also bewußt
ungleichmäßig gehärtet, und zwar um die Papierschicht bzw. Gewebeschicht zu schonen,
während ein Schleifkörper gemäß der Erfindung gleichmäßig durchgehärtet sein muß.
Die Ungleichmäßigkeit der Durchhärtung der Klebemittelschicht soll nach dem bekannten
Vorschlag durch Zusatz von Pigmenten, wie Ruß, oder anderen verhältnismäßig undurchsichtigen
Stoffen, wie Eisenoxyd, Schieferstaub, Aluminiumschuppen, befördert werden, die
sich der Wirkung und der Eigenart nach von den gemischtkörnigen voluminösen Zusatzstoffen
der Erfindung unterscheiden. Diese können durch die bekannten Stoffe und ebenso
durch Quarzpulver, Aluminiumpulver und die anderen verdünnenden, feinkörnigen Füllstoffe
nicht
ersetzt werden, da der Zusatz dieser Stoffe an Stell der gemischtkörnigen
voluminösen Stoffe von der Art des aufgeblähten Glimmers gemäß der Erfindung die
ungleichmäßige Verteilung des Überzugs auf den Schleifkörnern nicht verhindern könnte.