DE2941298A1 - Agglomerated abrasive grains contg. inorganic binders - where grains are mixed with glass frit and adhesive, pressed into compacts and sintered, then crushed to size - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von Schleifkorn- Process for the production of abrasive grain
konglomeraten sowie nach dem Verfahren hergestellte Schleifkornironglomerate und deren Verwendung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schleifkornkongloneraten sowie nach dem Verfahren hergestellte Schleifkornkonglomerate und die Verwendung solcher Schleifkornkonglomerate zur Herstellung von Schleifmitteln auf Unterlagen oder Schleifkörpern. conglomerates as well as abrasive grain ironglomerates produced according to the process and their use. The invention relates to a process for the production of abrasive grain conglomerates as well as abrasive grain conglomerates produced by the process and the use such abrasive grain conglomerates for the production of abrasives on substrates or grinding tools.
Beim Bearbeiten von Werkstücken mit Schleifkörpern, insbesondere Schleifmittel auf Unterlagen, z.B. Schleifbändern oder -lamellen, sind die Standzeiten der Werkzeuge, insbesondere bei hoher Belastung, von besonderer Bedeutung. Das Schleifmittel ist nur solange in der Lage, die Oberfläche des Werkstücks abzutragen, solange die Schleifkörner aufgrund ihrer scharfen Kanten das Werkstück angreifen können. Bei einschichtigem Aufbau von Schleifmitteln auf Unterlagen konmt es zum schnellen Verschleiß des Schleifinittels dadurch, daß entweder die Schleifkanten unwirksam werden oder das Schleifkorn aus der Bindung der Unterlage herausgebrochen wird.When processing workpieces with grinding tools, especially abrasives on documents, e.g. sanding belts or lamellas, are the service lives of the tools, especially with high loads, of particular importance. The abrasive is only able to remove the surface of the workpiece as long as the abrasive grains can attack the workpiece due to their sharp edges. With single-shift If abrasives build up on substrates, the abrasives wear out quickly in that either the grinding edges become ineffective or the abrasive grain is removed the binding of the document is broken out.
Es sind in der Vergangenheit vielerlei Anstrengungen gemacht worden, die Standzeiten von Schleifmitteln auf Unterlagen zu verbessern. Zur Lösung der aufgezeigten Probleme wurden zunächst mehrere Schichten von Schleifkörnern in mehreren Arbeitsgängen auf die Unterlage aufgetragen, was naturgemäß den großen Nachteil mit sich brachte, daß solche mehrschichtigcn Laminate die geforderte Flexibilität des auf eine Unterlage aufgebrachten Schleifmittels stark herabsetzen. Bs gelang jedoch, die Flexibilität der Schleifmittel auf Unterlagen dadurch zu erhalten, daß man die Unterlagen mit Aggregaten aus Schleifkörnern bestreute, die in einer porösen keramischen Matrix verteilt waren, wie z.B. in der DE-PS 939 377 beschrieben ist Auf eine im Prinzip ähnliche Weise werden in der DE-OS 24 14 0a7 Komposit-Schleifkörner beschrieben, die aus feimkristalli.len, hochwertigen Schleifmitteln, wie Diamantpulver,kubischem Bornitrid und anderen mikro-kristallinen Schleifmitteln als eine feste Dispersion in einer Matrix aus verschiedenen Metalloxiden (SiO2, TiO2, Al2O3 usw.) Verteilt sind. Die letztgenannten Schleifmittel sind auf grund der extremen Feinheit der Schleifkörner nur für sehr spezielle Anwendungen (Feinschleifen, Polieren) geeignet. Die meisten der dem erfindungsgemäßen Zweck nahestehenden Schleifmaterialien bestehen aus Schleifkornaggregaten meist kugeliger Art, wobei die Konglomerate durch Kunstharze und ganz allgemein durch organische Polymerverbindungen gebunden werden. Konglomerate der letztgenannten Art sind naturgemäß thermisch und mechanisch sehr instabil, so daß es bei stärkerer Belastung (hohem Schleifandruc.; und daraus folgender Ersarmung) sehr leicht zum Ausbrechen der Schleifstoffpartikeln kommt, und die Standzeiten nur unsesentlich verbessert werden können. Schleifmittel dieser Art sind z.B. beschrieben in den deutschen Offenlegungsschriften 14 27 591, 17 52 612, 23 48 338, 24 17 196, 25 16 008 und 26 08 273.Many efforts have been made in the past to improve the service life of abrasives on substrates. To solve the Problems identified were initially multiple layers of abrasive grain in multiple Work steps applied to the substrate, which, of course, has the major disadvantage brought with it that such multilayer laminates the required flexibility greatly reduce the amount of abrasive applied to a base. Bs succeeded However, to maintain the flexibility of abrasives on backings by having the Pads sprinkled with aggregates of abrasive grains, which in a porous ceramic Matrix were distributed, as described, for example, in DE-PS 939 377 In a similar manner, composite abrasive grains are described in DE-OS 24 14 0a7, those made from fine-crystalline, high-quality abrasives such as diamond powder, cubic Boron nitride and other microcrystalline abrasives as a solid dispersion Distributed in a matrix of different metal oxides (SiO2, TiO2, Al2O3 etc.) are. The latter abrasives are due to the extreme fineness of the Abrasive grains are only suitable for very special applications (fine grinding, polishing). Most of the abrasive materials close to the purpose of the invention exist from abrasive grain aggregates mostly spherical type, whereby the conglomerates by synthetic resins and are generally bound by organic polymer compounds. Conglomerates of the latter type are naturally thermally and mechanically very unstable, see above that with heavier loads (high grinding pressure; and the ensuing impoverishment) the abrasive particles break out very easily, and the service life can only be improved insignificantly. Abrasives of this type are described, for example in German Offenlegungsschrift 14 27 591, 17 52 612, 23 48 338, 24 17 196, 25 16 008 and 26 08 273.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung mehr- bzw. vielschichtiger Schleifmittel auf Unterlagen so auszubilden, daß ein sehr breites Auslsahl-Spel;trzm sezüglich der Körnung der Schleifkörner ermöglicht und trotzdem eine hohe mechanische und thermische Stabilität der Komglomerate aus den Einzelkörnern gewährleistet wird.The object of the present invention is to provide a method for production multi-layer or multi-layer abrasives on substrates so that a very wide selection blade; made possible with the addition of the grain size of the abrasive grains and nevertheless a high mechanical and thermal stability of the comglomerates the single grains is guaranteed.
Diese Aufgabe wird gemaß der Erfindung dadurch gelöste daß Schleifmittelkörner mit Zusätzen von Glasfritten und Klebemitteln intensiv gemischt, mit geringen Mengen Wasser zur erdfeuchten Konsistenz aufbereitet, zu Formkörpern gepreßt, getrocknet und gesintert werden, so daß nach dem Zerkleirern der Sinterkörper Schleifkornkon.glomerate entstehen, deren Größe das Vielfache der ursprünglich eingesetzten Schleifkörner beträgt.This object is achieved according to the invention in that Abrasive grains Intensive mixed with the addition of glass frits and adhesives, with small amounts Water prepared to an earth-moist consistency, pressed into moldings, dried and sintered, so that after grinding the sintered body, abrasive grain conglomerates arise, the size of which is a multiple of the originally used abrasive grains amounts to.
Die an das Schleifmittel gestellten Forderungen werden erfindungsgemäß dadurch erfüllt, daß man Schleifkörner, z.B.The demands placed on the abrasive are made according to the invention by using abrasive grains, e.g.
Korund oder Siliziumcarbid, mit einer gecigneten FIer¢,e Fritte, einer geringen Menge Bindemittel (Dextrin, Zelluloselerivate usw.) und wenig Wasse;- zu einer Masse mit extrudierbarer Konsistenz vermischt, zu Preßlingen oder Granulat verformt und dieses nach dem Trocknen bei Temperaturen unterhalb acs Erweichungspunktes der Fritte sintert und anschließend die Sinterkörper auf die gewünschte Schleifmittelkörnung zerkleinert. Solcherart hergestellte Konglomerate eignen sich vorteilhaft zur Herstellung von Schleifmitteln auf Unterlagen, an die besondere Forderungen hinsichtlich der Standzeiten und Abtragsleistung gestellt werden. Durch die Auswahl engbegrenzter Kornbereiche der Schleifkörner für die Herstellung der erfindungsgemäßen Konglomerate erreicht man mit den daraus hergestellten Schleifmitteln auf Unterlagen auf dem r beschleifenden Werkstoff während der gesamten Standzeit konstante Rauhtiefen, die darüberhinaus auch beim Auswechseln des abgenutzten Schleifmittels gegen ein neues, unverbrauchtes reproduzierbar bleiben.Corundum or silicon carbide, with a suitable FIer ¢, e frit, a small amount of binding agent (dextrin, cellulose derivatives, etc.) and little water; - to a mass with extrudable consistency mixed into pellets or granules deformed and this after drying at temperatures below acs softening point the frit sinters and then the sintered body to the desired abrasive grain size crushed. Conglomerates produced in this way are advantageously suitable for production of abrasives on documents to which special requirements with regard to Service life and removal rate are provided. By choosing narrowly limited Grain ranges of the abrasive grains for the production of the conglomerates according to the invention can be reached with the abrasives made from them on the backing r grinding material constant surface roughness during the entire service life, In addition, when replacing the worn abrasive with a new, unused remains reproducible.
Uberdies läßt sich die Porosität der Schleifkornkonglomerate in weiten Grenzen dadurch beliebig verändern, daß man der eingangs erwähnten Mischung außer den bereits en*/ähaten Zusätzen an Fritte und Hilfsmitteln noch Ausbrennstoffe hinzufügt, die z.B. Torfkoks oder Walnußgranulat oder ähnliches, die bei dc-m anschließenden Sinterprozeß durch Verglühen bei der Sintertemperatur und entsprechender Gasentwicklung wieder entlleichen, wobei dann Hohlräume entstehen, die beim Abkühlen der Konglomerate erhalten bleiben.In addition, the porosity of the abrasive grain conglomerates can be widened Change boundaries as desired by the fact that the mixture mentioned at the beginning except Adds burnout materials to the already en * / ähaten additives to frit and auxiliaries, the e.g. peat coke or walnut granules or the like that follow at dc-m Sintering process by annealing at the sintering temperature and corresponding Remove the leachate from the development of gas, which then creates cavities that are created during cooling of the conglomerates are preserved.
Die auf die beschriebene Weise hergestellten Konglomerate werden zu Schleifmitteln auf Unterlagen durch mechanisches Aufstreuen oder durch elektrostatisches Auftragen auf die vorgelegten Unterlagen (Papier, Leinen usw.) aufgebracht und mit einer deckenden Lackschicht versehen. Die einzelnen Konglomerate haben aufgrund ihrer zerklüfteten, unregelmäßigen Oberflächen wesentlich bessere Haftungseigenschaften als die üblichen Einzelkörner mit ihren glatten Bruchflächen. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Konglomerate zur Herstellung von kunstharzgebundenen (starren Schleifkörpern) ist im Hinblick auf das besondere Haftvermögen der Kunstharzbindung ebenfalls von besonderem Vorteil. Auf solche Weise hergestellte Schleifwerkzeuge weisen eine wesentlich höhere Standzeit auf bei zugleich größerer Abtragsleistung.The conglomerates produced in the manner described become Abrasives on substrates by mechanical sprinkling or by electrostatic Apply to the submitted documents (paper, linen, etc.) and with provided with a covering layer of varnish. The individual conglomerates have due their rugged, irregular surfaces have significantly better adhesion properties than the usual single grains with their smooth fracture surfaces. Using the conglomerates according to the invention for the production of synthetic resin-bonded (rigid Abrasive tools) is with regard to the special adhesion of the synthetic resin bond also of particular advantage. Abrasive tools made in this way have a significantly longer service life with a higher removal rate at the same time.
Es ist sinnvoll, bei der Verwendung geringerer Korngrößen des Schleifkorns die Bindemittelanteile (Fritte und Klebemittel) zu erhöhen. In der Praxis hat sich ein Bindemittelanteil (Fritte) von größer als 10eS und kleiner als 50'S bewährt, je nach Feinheit des Schleifkorns.It makes sense when using smaller grain sizes for the abrasive grain to increase the proportion of binding agents (frit and adhesive). In practice it has a binder content (frit) of greater than 10eS and less than 50'S has proven successful, depending on the fineness of the abrasive grain.
Typische Konglomeratzusammensetzungen (Ausgangsmischungen) sind z.B.Typical conglomerate compositions (starting mixtures) are e.g.
a) 71,4 Gew.-°S Halbedelkorund, Korngröße P 320 nach FEPA 18,7 Gew.-,S Fritte 5,8 Gew.-% Dextrin 5 Gew.-° Wasser b) 84 Gew.-eC Halbedelkorund, Korngröße P 80 nach FEPA 12 Gew.-% Fritte 2 Gew.-% Dextrin 2 Gew.-% Wasser Die Fritten bestehen aus handelsüblicher Glasurfritte, wie sie auch als Keramisches Hilfsmittel bei der Schleifscheibenherstellung eingesetzt wird.a) 71.4 wt .- ° S semi-precious corundum, grain size P 320 according to FEPA 18.7 wt .-, S. Frit 5.8% by weight dextrin 5% by weight water b) 84 wt-eC semi-precious corundum, Grain size P 80 according to FEPA 12% by weight frit 2% by weight dextrin 2% by weight water The frits consist of commercially available glaze frit, as it is also used as a ceramic aid is used in the manufacture of grinding wheels.
Beispiel 1: Eine Mischung von 84 Gew.-% Halbedelkorund P 80 nach FEPA, 12 Gew.% Fritte (PbO-B2O3-Glaspulver), 2 Gew.% Dextrin und 2 Gew.% Wasser wird wie folgt hergestellt: Die Schleifkörner werden in einer Mischtrommel vorgelegt, im noch trockenen Zustand Dextrin und die Fritte unter intensivem Mischen kontinuierlich zudosiert. Die pulvrige liischtmg wird dann mit Wasser auf eine geeignete Konsistenz gebracht, so daß sie mit einem Extruder anschließend zu zylindrischen Preßlingen verformt werden kann. Die Preßlinge werden bei ca. 1100C getrocknet, wobei ihre Festigkeit soweit zunimmt, daß sie geschüttet werden können. Man sintert das Produkt bei ca. 1000°C etwa 4 Std. lang und kühlt die gebrannten Form körper langsam ab. Die anschließende Zerkleinerung der Formkörper auf die gewünschte Körnung der Konglomerate erfolgt mittels einer Scheibenmühle. Die gemahlenen Schleifkornkonglomerate werden dann auf eine geeignete Korngröße klassiert, zweckmäßigerweise auf 0,5 bis 1 mm Durchmesser. Beim Mahlen fallen ca. 10eJ Feinkorn an, das der Ausgangsmischung wieder zugeführt wird.Example 1: A mixture of 84% by weight of semi-precious corundum P 80 according to FEPA, 12% by weight frit (PbO-B2O3 glass powder), 2% by weight dextrin and 2% by weight water is like produced as follows: The abrasive grains are placed in a mixing drum, im still dry state dextrin and the frit with intensive mixing continuously metered in. The powdery mixture is then mixed with water to a suitable consistency brought so that they then with an extruder to cylindrical compacts can be deformed. The compacts are dried at about 1100C, with their Strength increases so far that they can be poured. The product is sintered at approx. 1000 ° C for approx. 4 hours and slowly cools the fired moldings. The subsequent comminution of the shaped bodies to the desired grain size of the conglomerates takes place by means of a disk mill. The ground abrasive grain conglomerates are then classified to a suitable grain size, expediently to 0.5 to 1 mm Diameter. Milling produces about 10eJ of fine grain, that of the starting mixture again is fed.
Die Herstellung eines Schleifmittels auf Unterlagen aus dem erfindungsgemäßen ilaterial erfolgt auf übliche Weise in der Art, daß das klassierte Konglomerat im elektro statischen Feld gleichmäßig auf eine vorgeleimte Schleifunterlage aufgetragen, mit einer Deckschicht aus Kunstharz überzogen und ausgehärtet wird.The production of an abrasive on backing from the according to the invention ilaterial takes place in the usual way in such a way that the classified conglomerate in the electrostatic field evenly applied to a pre-glued sanding pad, is covered with a top layer of synthetic resin and cured.
Durch Verwendung der oben beschriebenen Konglomerate auf Schleifmitteln auf Unterlagen wurde bis zum 10-fachen der Abtragsleistung von einem Werkstück gegenüber herkömmlichen Schleifmitteln aui Unterlagen erreicht.By using the above-described conglomerates on abrasives on documents was up to 10 times the removal rate of a workpiece compared to conventional abrasives on backings.
Beispiel 2: Herstellung einer kunstharzgebundenen Schleifscheibe zum Feinstschleifen.Example 2: Production of a synthetic resin bonded grinding wheel for Fine grinding.
Anstelle eines Halbedelkorundkorns, Körnung 320 (Einzelkorn), wurde ein Konglomerat auf Basis dieser Körnung gemäß Beispiel 1 hergestellt.Instead of a semi-precious corundum grain, grain size 320 (single grain), a conglomerate based on this grain size according to Example 1 is produced.
Als Ausgangsmischung wurden dafür 71,4S' Halbedelkorund, Körnung P 320 nach FEPA, 17,8 Gew.-SÓ Fritte, 5,8 Gew.-Có Dextrin und 5 Gew.-°Ó Wasser eingesetzt und analog Beispiel 1 zu Konglomerat verarbeitet.As a starting mixture, 71.4S 'semi-precious corundum, grain size P 320 according to FEPA, 17.8% by weight of SÓ frit, 5.8% by weight of Có dextrin and 5% by weight of water are used and processed into conglomerate analogously to Example 1.
Eine bestimmte Menge Konglomerat wurde mit einem Flüssigharz benetzt und zur Erzielung der gewünschten Scheibenhsrte ein Trockenharz zugegeben.A certain amount of conglomerate was wetted with a liquid resin and a dry resin is added to achieve the desired disk heat.
Die Mischung kann folgende Zusammensetzung haben: 85 °o Konglomerat 2 5'o Furfural 4 ,0 Phenolharz, flüssig 5 % Phenolharz, trocken 4 % Kyrolith Die einzelnen Komponenten werden in der Reihenfolge intensiv gemischt. Die entstandene rieselfahige Mischung wird im beschriebenen Fall mit einer Dichte von 1,60 g/cm3 zu einer Scheibe verpreßt.The mixture can have the following composition: 85 ° o conglomerate 2 5'o furfural 4.0 phenolic resin, liquid 5% phenolic resin, dry 4% Kyrolith The individual components are mixed intensively in the sequence. In the case described, the resulting free-flowing mixture has a density of 1.60 g / cm3 pressed into a disc.
Die Scheibe wird im elektrisch beheizten Umluftofen bei langsam ansteigender Temperatur bis ca. 1800C in e-tila 8 h ausgehärtet. Die so stabilisierte Scheibe wurde zum Feinstschliff von gehärtetem Stahl eingesetzt. Eine qualitative Vergleichsuntersuchung führte zu dem Ergebnis, daß die Schleifleistung gegenüber einer Schleifscheibe herkömmlicher Art zunimmt bei gleichzeitiger Erhöhung der Standzeit.The disc is slowly increasing in the electrically heated convection oven Cured in e-tila for 8 hours at a temperature of approx. 1800C. The disc stabilized in this way was used for the fine grinding of hardened steel. A qualitative comparative study led to the result that the grinding performance compared to a grinding wheel was more conventional Type increases with a simultaneous increase in service life.
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