DE571436C - Verfahren zur Herstellung von Schleifmaterial - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBENAM
28. FEBRUAR 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 39 b GRUPPE

JP b¹ D 221. ßO

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. November 1930 ab

ist in Anspruch genommen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Schleifwerkzeugen und insbesondere auf ein neues und verbessertes Verfahren zur Vereinigung der Schleifkörner untereinander oder mit einem anderen Stoff.

Es sind die mannigfaltigsten Arten von Schleifwerkzeugen bekannt, und diese sind im allgemeinen aus zwei Bestandteilen, nämlich den Schleifkörnern und dem Bindemittel, zusammengesetzt. In gewissen Fällen tritt jedoch noch ein drittes Element hinzu, nämlich ein Träger, an welchem das Schleifmittel entweder in Form einzelner Körner oder auch

!5 in zusammenhängendem Zustand mittels eines bindenden Stoffes haftet. ■

Bei beiden Ausführungsformen ist das Verhalten des Bindemittels, welches die Schleifkörner zusammenhält oder sie an den Träger bindet, von großer Wichtigkeit, denn es stellt einen wesentlichen Faktor für den Verwendungsbereich des Schleifwerkzeuges dar. Infolge dieser Beschränkung, welche durch die spezifischen Eigenschaften des Bindemittels bedingt ist, durch sein Haftvermögen an den Schleifmitteln oder anderen Werkstoffen, durch das Verhalten gegenüber Wasser, durch seine Elastizität und Festigkeit müssen verschiedene Stoffe, welche die eine oder die andere der geforderten Eigenschäften aufweisen, bei Schleifwerkzeugen für Sonderzwecke verwendet werden.

Die allgemein gebräuchlichen Bindemittel zum Zusammenhalten von Schleif körner η sind ζ. B. Ton, Hartkautschuk, Harze und Alkalisilikate. Schleifwerkzeuge mit einem Bindemittel aus gebranntem Ton sind zumeist fest und widerstandsfähig gegen Wasser, sind aber dagegen nicht genügend elastisch und können nicht in Form schmaler Scheiben hergestellt werden. Auch kann diese keramische Bindung nicht zur Befestigung von Schleif körner η an elastischen Trägern dienen. Kautschuk und Harz als Bindemittel verleihen gewöhnlich Wider- 4-5 Standsfähigkeit gegen Wasser und etwas mehr Elastizität als Ton, jedoch reicht diese Elastizität bei der Befestigung von Schleifkörnern an nachgiebigen Trägern noch nicht aus. Schleifmittel mit Alkalisilikaten als Bindemittel zeigen im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie die aus Ton, sind aber gegenüber Wasser weniger widerstandsfähig.

Es wurde schon lange angestrebt, ein Kautschukbindemittel für die Schleifkörner zu schaffen, um das Schleifmittel entweder in Form von einzelnen Körnern oder auch als zusammenhängendes Ganzes mit Trägern au: Metall, Holz, Fiber, Gewebe, Papier usw. zu verbinden; indessen haftet Weichkautsch.uk nicht genügend an dem Schleifmittel, so daß mit derartigen Werkzeugen nicht einmal ίο mäßig zufriedenstellende Resultate erzielt wurden.

Dieser Mangel an Haftvermögen kann nun beseitigt werden, und wasserbeständige, elastische und nachgiebige Schleifwerkzeuge werden erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß man als Bindemittel ausschließlich oder teilweise ein Kautschukumwandlungsprodukt verwendet, wie es bei der Einwirkung von konz. Schwefel- oder organischen Sulfosäuren bzw. Sulfochloriden oder ihren Mischungen aus Kautschuk entsteht (vgl. Patent 487 776). Diese Produkte sind alle chemisch weniger ungesättigt als Kautschuk selbst; der Sättigungsgrad und damit ihre Eigenschäften schwanken aber nach den Reaktionsbedingungen, z. B. je nach der Art des Umwandlungsmittels, nach dem Verhältnis desselben zu der Kautschulanenge, nach der Reaktionstemperatur usw. Die Bestimmung des Sättigungsgrades erfolgt nach der Methode von A. R. Kemp (Industrial and Engineering Chemistry Bd. 19 [1927] S. 531), betreffs der verwendeten Wijsschen Jodlösung vgl. Berichte der Dtsch. Chem. Ges. Bd..31 (1898) S. 750 und Fryer & Weston »Oils, fats and waxes» Bd, ix S. 93.

Die Nachgiebigkeit und Elastizität des Bindemittels werden natürlich in weiten Grenzen durch die Art der Herstellung des Kautschukumwandlungsproduktes bestimmt sowie von der Menge desselben im Verhältnis zu weiteren Bestandteilen des Bindemittels.

Der Grad der Umwandlung ist zum großen Teil von dem Verhältnis des Umwandlungsmittels zu dem Kautschuk abhängig, wird jedoch auch von der Behandlungstemperatur beeinflußt. Einen zähen balataähnlichen Stoff erhält man durch Erhitzen einer Mischung von 7¹^ Teilen p-Phenolsulfosäure mit 100 Teilen ungelöstem Kautschuk auf 120 bis 145⁰ während 4 bis 10 Stunden. Andererseits ergibt sich beim Erhitzen einer Mischung von 15 Teilen p-Phenolsulfosäure mit 100 Teilen ungelöstem Kautschuk auf 140 ° während 8 Stunden eine exotherme Reaktion, welche die Temperatur der Masse auf 250 ° steigert, so daß ein hartes, sprödes, schellackähnliches, im Verhältnis zu Kautschuk ungefähr 25% ungesättigtes Kautschukderivat entsteht. Durch entsprechende Veränderung der Zusammensetzung der einzelnen Bestandteile wird eine Reihe von Endprodukten mit zunehmender Härte und abnehmender Zähigkeit erzielt.

Durch diese Reihe von Enderzeugnissen ergeben sich mannigfache Auswahlmöglichkeiten an Bindemitteln für die Bindung von Schleifkörnern untereinander und zur Befestigung derselben -an einem dritten Stoff. Bisher wurden bei der Herstellung von Schleifwerkzeugen die Schleifkörner mittels Stoffen gebunden, welche hinsichtlich der Zähigkeit und Härte eine unterbrochene und begrenzte Reihenfolge ergaben. Demgegenüber können durch Verwendung einer dieser Reihen der obenerwähnten Stoffe oder durch Vereinigung zweier oder mehrerer dieser Stoffe mit oder ohne Zufügung weiterer Stoffe, wie natürliche oder synthetische Harze oder Kautschuk und ein Vulkanisationsmittel, Schleifwerkzeuge von gewünschter Härte, Zähigkeit und bzw. oder Elastizität hergegestellt werden, während gleichzeitig eine Adhäsion zwischen dem Schleifmittel und dem Bindemittel erzielt wird, wie man sie mit vulkanisiertem Kautschuk allein nicht erhält.

Beispiel 1

Man stellt eine kolloidale Lösung aus Kautschukumwandlungsprodukt, Kautschuk und Schwefel von folgender Zusammensetzung her: 17 Gewichtsteile Kautschukumwandlungsprodukte, 5 Gewichtsteile Kautschuk, 6 Gewichtsteile Schwefel, 72 Gewichtsteile Lösungsmittel, z. B. Benzol.

Alsdann werden die Schleifkörner mit der kolloidalen Lösung vermischt, und zwar etwa 1000 Gewichtsteile des Schleifmittels mit 500 Gewichtsteilen kolloidaler Löung und 100 Gewichtsteilen pulverförmigem Flint (16 Maschen und feiner). Es wird alsdann ein Blankett gebildet, aus welchem zunächst das gesamte Lösungsmittel entfernt wird, worauf alsdann das Zusammenpressen und Vulkanisieren erfolgt. Ein nach diesen Anaben hergestelltes Schleifwerkzeug, welches mit einer Temperatur von ungefähr i6o° behandelt wird, hat eine Bruchfestigkeit von un-

efähr 135 kg/cm² und einen Elastizitätsmodul von ungefähr 127 000 kg/cm².

Beispiel 2

An Stelle von Kautschuk und Schwefel kann auch ein Phenolkondensationsprodukt, welches z. B. unter dem Namen Redmanol erhältlich ist, verwendet werden, um die Eigenschaften des Schleifmittels neben den nur durch das Umwandlungsprodukt erzielten Eigenschaften zu verändern.

100 Teile einer Lösung, welche 25 Gewichtseile Kautschukumwandlungsprodukte und

75 Zeile Lösungsmittel, ζ. Β. Benzol, enthält, werden mit 520 Gewichtsteilen. Schleifkorn vermischt. Hierzu werden 50 Gewichtsteile pulverförmiges Phenolkondensationsprodukt und ungefähr 25 Gewichtsteile pulverförmiger Flint zugefügt und alle Bestandteile innig vermischt.

Diese Mischung hat bereits eine derartige Beschaffenheit, daß sie sofort gepreßt werden kann. Die gepreßte Masse wird bis auf eine Temperatur von ungefähr 176⁰ erhitzt, und zwar steigend um etwa 14⁰ pro Stunde und alsdann auf dieser Temperaturhöhe ungefähr 10 Stunden lang gehalten.

Ein Schleifwerkzeug derartiger Zusammensetzung besitzt eine Bruchfestigkeit von ungefähr 135 kg/cm² und einen Elastizitätsmodul von angenähert 63 000 kg/cm². Bei Verwendung eines im Vergleich zu Kautschule 4o°/o ungesättigten Umwandlungsproduktes als Bindemittel für die Schleifkörner aus geschmolzener Tonerde, im Verhältnis von 100 Gewichtsteilen des Umwandlungsproduktes und 1000 Gewichtsteilen Schleif- korn, welche man bei einer bis ungefähr zu dem Schmelzpunkt des Umwandlungsproduktes ansteigenden Temperatur behandelt, erhält man ein Schleifwerkzeug mit einer Bruchfestigkeit von-angenähert 14000 kg/cm², dessen Bindemittel nicht thermoplastisch ist. Geringere Behandlungstemperaturen ergeben ein thermoplastisches Bindemittel, welches in solchen Fällen verwendet wird, wo ein Erweichen des Bindemittels bei Erwärmung des Werkzeuges erforderlich ist.

Beispiel 3

Eine Schleifscheibe, bei welcher zu dem Schleif- und Bindemittel noch ein weiterer elastischer Stoff in fein verteiltem Zustande, wie z. B. Balsaholz, Leder, Kautschuk usw., hinzugefügt wird, ist für gewisse Zwecke, bei denen das Werkzeug gleichzeitig zum Schleifen und zum Polieren dient, gut geeignet.

1000 Gewichtsteile feines Schleifkorn (etwa 3 Maschen), 25 Gewichtsteile Balsaholz (etwa 15 Maschen), 500 Gewichtsteile einer Lösung eines Klebemittels, bestehend aus 17 Gewichtsteilen eines Kautschukum-Wandlungsproduktes (z. B. 4O°/₀ ungesättigt gegenüber Kautschuk), 5 Gewichtsteilen Kautschuk, 6 Gewichtsteilen Schwefel, 72 Gewichtsteilen eines Lösungsmittels, z. B. Benzol.
Das gesamteLösungsmittel dieser Mischung wird auf beliebige Weise, z. B. durch Verdampfung, entfernt und alsdann die Masse unter einem Druck von ungefähr 140 kg/cm² in die gewünschte Form gebracht und darauf bei diesem Druck und einer Temperatur von i6o° 12 Stunden lang erhitzt. Eine derartige Scheibe besitzt eine Ouerfestigkeit von 63 kg/cm² und einen Elastizitätsmodul von 6r 000 kg/cm². Bei Verwendung eines stärker ungesättigten Kautschükumwandlungsproduktes als in dem angegebenen Beispiel wird eine Scheibe mit geringerem Elastizitätsmodul erzielt und umgekehrt durch. Verwendung eines weniger ungesättigten Isomers eine Scheibe mit höherem Elastizitätsmodul.

Zur Anbringung von Schleifkörnern auf anderen Stoffen, z. B. einer Stahlplatte, wird eine kolloidale Lösung hergestellt aus 21,6 Gewichtsteilen eines im Vergleich zu Kautschuk 4O°/₀ ungesättigten Umwandlungsproduktes, 2,7 Gewichtsteilen Kautschuk, 0,9 Gewichtsteilen Schwefel und 74,8 Gewichtsteilen Lösungsmittel, z. B. Benzol. Nachdem die Fläche der Stahlscheibe geätzt oder mit einem Sandstrahlgebläse behandelt ist, wird sie mit einem gleichmäßigen Überzug der kolloidalen Lösung versehen, und während noch ein beträchtlicher Teil des Lösungsmittels vorhanden ist, werden Schleifkörner aufgebracht, worauf man das Lösungsmittel vollständig entfernt. Darauf wird ein weiterer Überzug mittels einer kolloidalen Lösung angebracht, welche durch Verdünnung der erstgenannten Lösung im Verhältnis von 80 Teilen mit 20 Teilen Lösungsmittel erhalten wird. Nach Entfernung des gesamten Lösungsmittels wird der Gegenstand 60 Minuten lang einer Temperatur von ungefähr i6o° ausgesetzt, um das Klebemittel zu vulkanisieren.

Man kann statt Stahl auch andere Stoffe, wie Kautschukscheiben, Faserstoffgewebe, Filz oder Papier, als Träger für das Schleifmittel verwenden. Beim Überziehen dieser Stoffe ist es nicht erforderlich, die Fläche des Trägers zu ätzen oder mit dem Sandstrahlgebläse zu behandeln; im übrigen entspricht das Herstellungsverfahren dem oben für die Stahlscheibe angegebenen.

Will man den fertigen Schleifkörper an einem Träger, z. B. an einer Stahlplatte befestigen, so wird die metallische Fläche zuerst geätzt oder mit dem Sandstrahl behandelt und alsdann ein Überzug aus einer kolloidalen Lösung (z. B. 10 Gewichtsteile 40% ungesättigtesKautschukumwandlungsprodukt, 14,5 Gewichtsteile Phenolkondensationsharz und 26,9 Gewichtsteile Lösungsmittel, beispielsweise Benzol) an dem Stahlträger und dem Schleifkörper angebracht. Nach Entfernung des gesamten Lösungsmittels werden die mit dem Überzug versehenen Flächen unter einem Druck von 35 kg/cm² bei einer Temperatur von 140⁰ zusammengepreßt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Schleifmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß

   man die Schleifkörner mit den durch Einwirkung von konzentrierter Schwefelsäure, organischen Sulfonsäuren, Sulfochloriden oder ihren Mischungen auf Kautschuk erhaltenen Umwandlungsprodukten mit oder ohne weiteren Zusatz von Kautschuk, Harzen Oder fein verteiltem Fasermaterial mischt und die erhaltene Mischung nach Formgebung durch Erhitzen härtet oder vulkanisiert.