AT515229A1 - Verfahren zur Herstellung von Schleifmittel - Google Patents

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Abstract

Verfahren (1) zur Herstellung von Schleifmittel (2, 3), mit den folgenden Verfahrensschritten: i. Bereitstellen einer verbrennbaren netz- oder gitterförmigen Struktur (4, 5), vorzugsweise aus Kunststoff, mit einer Mehrzahl von Öffnungen (6, 7) auf einem Träger (10), vorzugsweise einem Endlosträgerband, ii. Bereitstellen eines, vorzugsweise Aluminiumhydroxid enthaltenden, Ausgangsgemischs (8), welches durch Sintern zumindest in Aluminiumoxid überführbar ist, wobei das Ausgangsgemisch (8) vorzugsweise fließfähig ist, iii. Befüllen der Öffnungen (6, 7) mit dem Ausgangsgemisch (8), und iv. Sintern der mit dem Ausgangsgemisch (8) befüllten netz- oder gitterförmigen Struktur (4, 5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schleifmittel.
Derartige Schleifmittel werden beispielsweise in Schleifbeläge, in Vollschleifkörperoder in Schleifpapiere eingearbeitet. Dabei kommen als Bindung für das Schleifmittelsämtliche bekannte keramische Bindungen und Kunstharzbindungen in Betracht.Einsatzgebiet der genannten Schleifwerkzeuge sind das Schleifen von Stählen,Metallen und Legierungen, Kunststoffen und Holz.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Herstellung vonSchleifmittel bekannt. Beispielsweise offenbart die WO 2011/087649 ein Verfahren,bei dem eine rotierende Lochmaske in Kombination mit Unterdrück dazu verwendetwird, um geformte keramische Materialabschnitte herzustellen, die in weiterer Folgegesintert werden. Es handelt sich hierbei um ein technisch sehr aufwendiges undwartungsintensives Verfahren.
Der gegenständlichen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein vereinfachtesVerfahren zur Herstellung von Schleifmittel anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst: i. Bereitstellen einer verbrennbaren netz- oder gitterförmigen Struktur,vorzugsweise aus Kunststoff, mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf einemTräger, vorzugsweise einem Endlosträgerband, ii. Bereitstellen eines, vorzugsweise Aluminiumhydroxid enthaltenden,Ausgangsgemischs, welches durch Sintern zumindest in Aluminiumoxidüberführbar ist, wobei das Ausgangsgemisch vorzugsweise fließfähig ist, iii. Befüllen der Öffnungen mit dem Ausgangsgemisch, und iv. Sintern der mit dem Ausgangsgemisch befüllten netz- oder gitterförmigenStruktur.
Eine der grundlegenden Ideen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht alsodarin, dass während des Verfahrensschritts des Sinterns zum einen dasAusgangsgemisch zumindest in Aluminiumoxid überführt wird und zum anderen die netz- oder gitterförmige Struktur verbrannt wird, was eine automatische Vereinzelungder Schleifmittelteilchen zur Folge hat, sodass die Schleifmittelteilchen nach demSintern - zumindest zum größten Teil - getrennt voneinander vorliegen.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Standder Technik besteht darin, dass durch die Wahl der Form der netz- odergitterförmigen Struktur in einfacherWeise die Geometrie und Abmessung derSchleifmittelteilchen festgelegt werden kann. Außerdem ist es möglich, schnell undeinfach durch den Wechsel der netz- oder gitterförmigen Struktur die Geometrie undAbmessung der hergestellten Schleifmittelteilchen zu verändern.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Technik, ein, vorzugsweise Aluminiumhydroxidenthaltendes, Ausgangsgemisch durch Sintern zumindest in Aluminiumoxid zuüberführen, bereits seit längerem bekannt ist. In diesem Zusammenhang sei auf densogenannten „Sol-Gel-Prozess“ verwiesen. Enthält das AusgangsgemischAluminiumhydroxid können unterschiedliche Modifikationen, wie z.B. Böhmit, zumEinsatz kommen. In Abhängigkeit des Ausgangsgemischs kann es Vorkommen, dassneben Aluminiumoxid (typischerweise als alpha-Aluminiumoxid) Nebenphasen, wiez.B. Spinell, entstehen. Diesem Sachverhalt wird durch den Ausdruck „zumindest inAluminiumoxid“ Rechnung getragen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die mit demAusgangsgemisch befüllte netz- oder gitterförmige Struktur vor dem Sinternvorgetrocknet, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 50° Celsius und 500°Celsius, besonders bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 150° Celsius und 400°Celsius. Auf diese Weise kann die mit dem Ausgangsgemisch befüllte netz- odergitterförmige Struktur in einen Zustand überführt werden, der zum Beispiel dieUnterteilung in, vorzugsweise plattenförmige, Abschnitte erlaubt. Diese Abschnittekönnen dann in weiterer Folge dem Verfahrensschritt des Sinters zugeführt werden.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es jedoch auch möglich, dass die mit demAusgangsgemisch befüllte netz- oder gitterförmige Struktur auf dem Träger verbleibtund das Sintern in einem Durchlaufofen durchgeführt wird.
Das Sintern wird bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 1200° Celsius und 1800°Celsius, besonders bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 1200° Celsius und1500° Celsius, durchgeführt.
Es bietet sich an für die netz- oder gitterförmige Struktur ein Material zu verwenden,das bei der Sintertemperatur vollständig verbrennt, jedoch bei niedrigerenTemperaturen - z.B. bei einem etwaigen Vortrockungsprozess - hitzebeständig ist.
Vorzugsweise weist die (einlagig) auf dem Träger bereitgestellte netz- odergitterförmige Struktur von der Seite betrachtet eine Höhe kleiner oder gleich 1,5Millimeter auf. Diese Höhe entspricht im Wesentlichen der Stärke der Fäden bzw.Stege aus denen die netz- oder gitterförmige Struktur vorteilhafterweise aufgebautist. Außerdem legt diese Höhe die Dicke der am Ende des Herstellungsverfahrensvorliegenden Schleifmittelteilchen fest, da das Ausgangsgemisch - wenn esfließfähig ist - beim Befüllen der Öffnungen über die Begrenzung einer Öffnung inForm der Fäden bzw. Stege hinaus und in eine benachbarte Öffnung fließt. Dabeimuss allerdings noch berücksichtigt werden, dass die Dicke im Zuge desSinterungsprozesses - im Wesentlichen bedingt durch die Reduktion desFlüssigkeitsanteils - noch abnimmt. Allgemein sei darauf hingewiesen, dass sichnetzförmige und gitterförmige Strukturen dadurch unterscheiden, dass netzförmigeStrukturen im Gegensatz zu gitterförmigen Strukturen Knoten aufweisen.
Handelt es sich um ein etwas zähflüssigeres Ausgangsgemisch, kann es alsalternative oder ergänzende Maßnahme zur Sicherstellung einer bestimmten Dickeder Schleifmittelteilchen vorgesehen sein, dass die mit dem Ausgangsgemischbefüllte netz- oder gitterförmige Struktur vor dem Sintern einen Spalt mit einervorbestimmten Höhe passiert. Diese Höhe ist vorteilhafter Weise auf die Höhe derauf dem Träger bereitgestellten netz- oder gitterförmigen Struktur bzw. die Stärke derFäden bzw. Stege der netz- oder gitterförmigen Struktur oder etwas darübereingestellt, so dass das Ausgangsgemisch gleichmäßig in die Öffnungenhineingestrichen wird.
Als Geometrien für die Öffnungen der netz- oder gitterförmigen Struktur bieten sichPolygone, vorzugsweise Rauten, Quadrate oder Dreiecke, an.
Je nach Wahl der konkreten Prozessparameter kann es Vorkommen, dass die durchdas Sintern gewonnenen Sinterprodukte bzw. Schleifmittelteilchen noch vereinzeltüber Stege oder dergleichen miteinander verbunden sind. In diesen Fällen ist esvorteilhaft die durch das Sintern gewonnenen Sinterprodukte einerVereinzelungsvorrichtung, vorzugsweise einer Rüttelvorrichtung, zuzuführen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Figurenund der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in Form eines Flussdiagramms,
Fig. 2a und 2b zwei vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung anhand vonSchemazeichnungen,
Fig. 3a und 3b zwei mögliche bei dem Verfahren zum Einsatz kommende netz-oder gitterförmige Strukturen, und
Fig. 4a und 4b zwei mögliche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrensherstellbare Schleifmittelteilchen.
Figur 1 zeigt anhand eines Flussdiagramms die vier grundlegendenVerfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zur Herstellung vonSchleifmittel, nämlich i. das Bereitstellen einer verbrennbaren netz- oder gitterförmigen Struktur,vorzugsweise aus Kunststoff, mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf einemTräger, vorzugsweise einem Endlosträgerbrand, ii. das Bereitstellen eines, vorzugsweise Aluminiumhydroxid enthaltenden,Ausgangsgemischs, welches durch Sintern zumindest in Aluminiumoxidüberführbar ist, wobei das Ausgangsgemisch vorzugsweise fließfähig ist, iii. das Befüllen der Öffnungen mit dem Ausgangsgemisch, und iv. das Sintern der mit dem Ausgangsgemisch befüllten netz- odergitterförmigen Struktur.
Die technische Umsetzung dieses Verfahrens kann in unterschiedlicher Weiseerfolgen, wobei zwei besonders bevorzugte Ausführungsformen in den Figuren 2aund 2b dargestellt sind:
Im Falle der Figur 2a erfolgt das Bereitstellen der verbrennbaren netz- odergitterförmigen Struktur 4 auf einem Träger in Form eines Endlosträgerbands 10durch Abwickeln der netz- oder gitterförmigen Struktur 4 von einer Rolle 15. DieWinkelgeschwindigkeit dieser Rolle 15 und die Geschwindigkeit desEndlosträgerbandes 10 werden dabei aufeinander abgestimmt, um eingleichmäßiges Abwickeln der netz- oder gitterförmigen Struktur 4 sicherzustellen.
Das Endlosträgerband 10 wird über die Wälzkörper 16 und 17 geführt.
Nach dem Bereitstellen der verbrennbaren netz- oder gitterförmigen Struktur 4, die indiesem Fall aus Kunststoff besteht, werden die Öffnungen 6 derselben (vgl. Fig. 3a)mit einem fließfähigen Ausgangsgemisch 8, welches durch Sintern zumindest inAluminiumoxid (und wie weiter oben ausgeführt in etwaige Nebenphasen)überführbar ist, und welches in diesem Fall überwiegend Aluminiumhydroxid enthält,befüllt. Hierzu wird das Ausgangsgemisch 8 auf die netz- oder gitterförmige Struktur4 gegossen. Die mit dem Ausgangsgemisch 8 befüllte netz- oder gitterförmigeStruktur 4 passiert anschließend einen Spalt 13, dessen Höhe im Wesentlichen derHöhe 18 der einlagig auf dem Träger 10 bereitgestellten netz- oder gitterförmigeStruktur 4 entspricht.
Die mit dem Ausgangsgemisch 8 befüllte netz- oder gitterförmige Struktur 4 wirdschließlich mittels des Endlosträgerbands 10 durch einen Durchlaufofen 14transportiert, in dem der Trockenprozess bzw. das Sintern erfolgt. Dabei werden zumeinen die Portionen des Ausgangsgemischs 8, die sich in den Öffnungen der netz-oder gitterförmigen Struktur 4 befinden zu Aluminiumoxid-Teilchen gesintert.Gleichzeitig verbrennt die netz- oder gitterförmige Struktur 4. Das heißt, dass imAnschluss an den Verfahrensschritt des Sinterns die Schleifmittelteilchen 2 gemäßder vorgegebenen Geometrie der netz- oder gitterförmigen Struktur 4 auf dem
Endlosträgerband 10 vorliegen. Abschließend werden die Schleifmittelteilchen 2 ineinem Sammelbehälter aufgefangen.
Im Falle des in der Figur 2b schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel deserfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen die beiden Verfahrenschritte „Bereitstelleneiner verbrennbaren netz- oder gitterförmigen Struktur“ und „Befüllen der Öffnungenderselben“ in gleicher Weise wie bei dem in der Figur 2a dargestelltenAusführungsbeispiel. Allerdings wird die mit dem Ausgangsgemisch 8 befüllte netz-oder gitterförmige Struktur 5 anschließend vor dem Sintern mittels einerHeizvorrichtung 19 vorgetrocknet, und zwar bei einer Temperatur zwischen 150°Celsius und 400°Celsius. Bei dieser Temperatur ist die netz- oder gitterförmigeStruktur 5 hitzebeständig. Durch das Vortrocknen wird dem AusgangsgemischFlüssigkeit entzogen, so dass es weniger flexibel ist und an der netz- odergitterförmigen Struktur haften bleibt. Daher lässt sich die mit dem Ausgangsgemisch8 befüllte netz- oder gitterförmige Struktur 5 mittels einer geeigneten Vorrichtung inplattenförmige Abschnitte 9 unterteilen, die in weiterer Folge einem Sinterofen 20zugeführt werden.
In dem Sinterofen 20 wird wiederum der Verfahrensschritt des Sinterns durchgeführt,wobei das Ausgangsgemischs 8 zumindest in Aluminiumoxid und etwaigeNebenphasen überführt und gleichzeitig die netz- oder gitterförmige Struktur 5verbrannt wird, sodass beim Sintern eine Vereinzelung der Schleifmittelteilchen 3erfolgt.
Wie bereits ausgeführt lässt sich über die Geometrie der netz- oder gitterförmigenStruktur die Geometrie der mittels des Verfahrens hergestellten Schleifmittelteilchenbestimmen. Die Figuren 3a und 3b zeigen zwei beispielhafte Netzgeometrien undzwar zum einen im Falle der Figur 3a eine netz- oder gitterförmige Struktur 4, derenÖffnungen rautenförmig ausgebildet sind, und zum anderen im Falle der Figur 3beine netz- oder gitterförmige Struktur 5, deren Öffnungen quadratisch ausgebildetsind. Die Fäden oder Stege 11 bzw. 12 der netz- oder gitterförmigen Struktur 4 bzw.5 weisen eine Stärkekleiner oder gleich 1,5 Millimeter auf. Die netz- odergitterförmigen Strukturen 4 und 5 können sowohl bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a als auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2b verwendetwerden. Es ist auch denkbar eine netz- oder gitterförmige Struktur zu verwenden, dieÖffnungen mit unterschiedlichen Geometrien aufweist, und auf diese Weise eineMischung von Schleifmittelteilchen mit dementsprechend unterschiedlichenGeometrien herzustellen.
Die Figuren 4a und 4b zeigen zwei Beispiele für mittels des Verfahrens herstellbareSchleifmittelteilchen, wobei das Teilchen 2 in der Figur 4a eine Rautenform mit einervorgegebenen Kantenlänge 22 aufweist und das Teilchen 3 in der Figur 4b einequadratische Form mit einer vorgegebenen Kantenlänge 24. Diese Geometrien derSchleifmittelteilchen 2 und 3 entsprechen den in den Figuren 3a und 3b dargestelltenNetz- bzw. Gittergeometrien. Die Dicke 25 bzw. 26 der Schleifmittelteilchen ist -bedingt durch den Flüssigkeitsentzug während des Sinterungsprozesses - kleiner alsdie Stärke der Fäden bzw. Stege der netz- oder gitterförmigen Struktur.

Claims (10)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren (1) zur Herstellung von Schleifmittel (2, 3), gekennzeichnet durchdie folgenden Verfahrensschritte: i. Bereitstellen einer verbrennbaren netz- oder gitterförmigen Struktur (4,5), vorzugsweise aus Kunststoff, mit einer Mehrzahl von Öffnungen (6,7) auf einem Träger (10), vorzugsweise einem Endlosträgerband, ii. Bereitstellen eines, vorzugsweise Aluminiumhydroxid enthaltenden,Ausgangsgemischs (8), welches durch Sintern zumindest inAluminiumoxid überführbar ist, wobei das Ausgangsgemisch (8)vorzugsweise fließfähig ist, iii. Befüllen der Öffnungen (6, 7) mit dem Ausgangsgemisch (8), und iv. Sintern der mit dem Ausgangsgemisch (8) befüllten netz- odergitterförmigen Struktur (4, 5).
  2. 2. Verfahren (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit demAusgangsgemisch (8) befüllte netz- oder gitterförmige Struktur (4, 5) vor demSintern vorgetrocknet wird, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 50°Cund 500°C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 150°C und400°C.
  3. 3. Verfahren (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mitdem Ausgangsgemisch (8) befüllte netz- oder gitterförmige Struktur (4, 5) vordem Sintern in, vorzugweise plattenförmige, Abschnitte (9) unterteilt wird.
  4. 4. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass das Sintern in einem Durchlaufofen (14) durchgeführt wird.
  5. 5. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass das Sintern bei einer Temperatur zwischen 1200°C und 1800°C,vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 1200°C und 1500°C,durchgeführt wird.
  6. 6. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass das Befüllen der Öffnungen (6, 7) der netz- oder gitterförmigen Struktur(4, 5) im Wesentlichen durch Gießen erfolgt.
  7. 7. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass die auf dem Träger bereitgestellte netz- oder gitterförmige Struktur (4, 5)von der Seite betrachtet eine Höhe (18) kleiner oder gleich 1,5mm aufweist.
  8. 8. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass die mit dem Ausgangsgemisch (8) befüllte netz- oder gitterförmigeStruktur (4, 5) vor dem Sintern einen Spalt (13) mit einer vorbestimmten Höhepassiert.
  9. 9. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Öffnungen (6, 7) der netz- oder gitterförmigen Struktur (4, 5)polygonal, vorzugsweise rautenförmig, quadratisch oder dreieckig,ausgebildet sind.
  10. 10. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass die durch das Sintern gewonnenen Sinterprodukte einerVereinzelungsvorrichtung, vorzugsweise einer Rüttelvorrichtung, zugeführtwerden.
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