CH476550A - Schleifmittel - Google Patents

Description

  Schleifmittel    Die Erfindung bezieht sich auf ein starr oder elastisch  gebundenes Schleifmittel mit einer Vielzahl von Schleif  körnern, die durch ein Bindemittel oder durch     Sinterung     miteinander verbunden sind.  



  Schleifmittel dieser Art werden hergestellt, indem  eine grosse Zahl von     verhältnissmässig    kleinen Körnern  eines festen Schleifmaterials mit einer Unteralge, wie  Papier, Fasern, Gewebe oder Blech, verbunden oder in  einer zusammenhängenden Masse geformt werden, bei  spielsweise als Schleifscheibe. Sie werden in     ausseror-          dentlich    grossen Mengen in der Industrie und sogar im  Haushalt verwendet. Derartige starr oder elastisch ge  bundene Schleifmittel, zu welchen auch Schleifkörper  und Schleifbänder     gehöhen,    besitzen jedoch eine Reihe  von Nachteilen. So ist bei allen die Schleifgeschwindig  keit auf relativ niedrige Werte begrenzt.

   Wenn diese  Maximalgeschwindigkeit, die von dem speziell verwen  deten Schleifkörper oder -band und von dem zu schleifen  den oder zu schmirgelnden Material abhängt, überschrit  ten wird, führt die dann auftretende Überhitzung schnell  zu einer übermässigen Abnutzung oder sogar Zerstörung  des Schleifkörpers bzw.     -bandes.     



  Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,  die Beständigkeit der Schleifmittel zu verbessern, die  maximale Schleifgeschwindigkeit für ein gegebenes Schleif  mittel zu erhöhen, die Grösse der beim Schleifen entste  henden Reibungswärme zu verringern und das Zusetzen  der Oberfläche des Werkstücks durch Schleifstaub herab  zusetzen.  



       Erfindungsgemäss    wird diese Aufgabe dadurch gelöst,  dass die Körner mindestens teilweise mit einer ein Metall  pigment enthaltenden Schicht überzogen sind.  



  Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand  der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:       Fig.    1 einen Querschnitt durch einen Schleifkörper  mit einem     Schleifmittel-Überzug,          Fig.    2 einen Querschnitt durch den Schleifkörper  nach     Fig.    1 nach Benutzung,       Fig.3    einen Querschnitt durch einen Teil eines  Schleifkörpers mit zusammenhängenden Schleifkörnern,  beispielsweise eine Schleifscheibe, nach Benutzung und         Fig.    4 einen Querschnitt durch ein anderes Ausfüh  rungsbeispiel eines Schleifkörpers mit     Schleifmittel-          Überzug    und Trägerschicht.  



  Die Schleifteilchen 10 und 30 in den     Fig.    1, 2 und 3  können aus     Flintstein,        Granatstein,    Aluminiumoxyd,     Si-          liziumkarbid,    zerkleinertem Glas, zerstückeltem Quarz       od.    dgl bestehen. Für Sandpapier kann der     verhältnis-          mässig    billige     Flintstein    und     Granatstein    verwendet wer  den, während für Schleifscheiben, bessere Arten von  Schmirgeltuch u. dgl. Aluminiumoxyd,     Wolframkarbid     und     Siliziumkarbid    verwendet werden können.

   Es können  auch zerkleinerte Diamanten oder     Borkarbid    verwendet  werden.  



  Die Form der Schleifteilchen ist fast immer     im    wesent  lichen     isodimensional,        d.h.    die Schleifteilchen sind weder  Flocken noch Fasern, sondern bei jedem einzelnen Teil  chen sind die Abmessungen in allen drei Koordinaten  etwa von gleicher Grössenordnung, auch wenn einige  der Teilchen etwas länglich sein sollten. Die Grösse der  Teilchen schwankt beträchtlich in Abhängigkeit von dem  gewünschten Schleifkörper und von der     beabsichtigten     Betriebsweise. Im allgemeinen sind die Grössen der  Schleifteilchen im Bereich von etwa 1 mm bis etwa 0,05  mm und kleiner.  



  Damit die Schleifteilchen die zu schleifenden oder       sonatwie    zu behandelnden Gegenstände bearbeiten kön  nen, ist es notwendig, sie an Ort und Stelle festzuhalten.  Hierzu verwendet man vorzugsweise ein Bindemittel,  hauptsächlich Leim und Stärkekleister, aber auch andere  organische Klebstoffe, wie lackartige Träger, Schnellack,       Alkydharze,    verschiedene     Pbenolharze,        Polyester-Kleb-          stoffe,    natürliche und synthetische Gummiklebstoffe oder  verschiedene andere Kunststoffe, ausserdem auch anor  ganische Bindemittel, wie     Natriumsilikat,    andere Silikate,  keramische Körper und dergleichen.

   In andern Fällen  können die Schleifteilchen dadurch zum Zusammenhaf  ten gebracht werden, dass bei ansteigender Temperatur  die Masse der Teilchen bis zum Sintern zusammenge  presst wird. In diesem Fall erzeugen die Schleifteilchen  ihre eigene Bindung;  Die härtesten Schleifmaterialien jedoch haben einen  sehr hohen Schmelzpunkt, so dass es dort     üblicher    ist,      ein Bindemittel zu verwenden, statt die Schleifteilchen  unmittelbar zu sintern. Wo ein Blech als Träger für die  Schleifkörner     verwendet    wird, können diese natürlich  durch irgendeines der vorerwähnten Haftmittel befestigt  werden; sie können auch mit Hilfe eines anderen Metalls  oder einer metallischen Legierung mit niedrigerem  Schmelzpunkt an dem Metall angelötet werden.

   So kön  nen beispielsweise     Siliziumkarbidkörner    mit Kupfer an  Stahlblech angelötet werden.  



  Die Schleifteilchen können einzeln an einem Träger  oder vorerst miteinander verbunden und als ganzes am  Träger befestigt werden. Im Ausführungsbeispiel nach       Fig.    1 bestehen die Schleifteilchen 10 beispielsweise aus       Siliziumkarbid,    während der Träger 11 aus irgendeinem  Papier, Gewebe, Fasern, Metall oder dergleichen bestehen  kann, im allgemeinen in fester Form, aber manchmal auch  in Maschenform. Es ist nicht notwendig, die verschiede  nen, üblicherweise den Trägermaterialien gegebenen Be  handlungen zu beschreiben, da diese in der Technik be  kannt sind und die vorliegende Erfindung unabhängig von  der Art des Trägermaterials auf alle derartigen Schleif  körper anwendbar ist.  



  In     Fig.    1 sind die Schleifteilchen 10 in einer Schicht  eines Bindemittels 12 sicher eingebettet.  



  Eine dünne Schicht des Bindemittels erstreckt sich  über die meisten Schleifteilchen, beispielsweise am Punkt  31, jedoch kann es bei manchen Körnern auch an den  exponierten Stellen,     z.B.    dem Punkt 14, fehlen. Es ist  aber unwesentlich, ob die Schleifteilchen vollständig     frei-          ligen    oder ob ihre Oberfläche mehr oder weniger durch  einen dünnen Überzug des Bindemittels bedeckt ist.  



  Wo der Schleifkörper durch eine zusammenhängende  Masse von Teilchen gebildet wird, beispielsweise bei einer  Schleifscheibe, einem Schleifstein oder Wetzstein o. dgl.,  liegt das Bindemittel im allgemeinen an denjenigen Ab  schnitten der Teilchen an, die einander berühren oder un  mittelbar benachbart sind, wobei ein freier Raum zwi  schen den Teilchen bleibt. In     Fig=    3 ergeben sich freie  Räume 33 zwischen den Teilchen, die ihrerseits durch  das Bindemittel 32 zusammengehalten sind.  



  Für das Metallpigment kann eine Vielzahl von Metal  len verwendet werden. Geeignete Metalle sind Aluminium,  Aluminiumlegierungen - insbesondere mit Beryllium-,  Kupfer, eine Vielzahl von Kupferlegierungen -     ein-          schliesslich    Kupfer-Zink-,     Kupfer-Blei-    und     Kupfer-Zink-          Blei-Legieriangen,    also auch verschiedene Messinge und  Bronzen-,     Berylliumkupfer,    rostfreier Stahl, Nickel,     Nik-          kellegierungen,    Gold, Silber, Platinmetalle und derglei  chen. Leicht schmelzbare Metalle sind nicht erwünscht.  



  Der     Metallblattüberzug    hat die Bezugszeichen 15 und  16 in     Fig.    1 und 2, 31 in     Fig.    3 und 41 in     Fig.    4.  



  Das     Metallblattpigment    wird     derart    aufgetragen, dass  es an den Schleifteilchen anhaftet. Im allgemeinen können  die üblichen Zusammensetzungen eines Aluminiumlacks  oder eines     Bronzeflockenlacks    oder ähnliche Überzüge  benutzt werden. Das     Metallblattpigment    kann mit sog.

         Schlichteüberzügen    kombiniert werden,     d.h.    denjenigen       Klebstoffüberzügen,    die nach dem Einbetten der Schleif  körner in die Grundschicht aufgetragen werden, oder das       Metallblattpigment    kann als getrennte Schicht nach dem       Schilichteüberzug    oder den     Schlichteüberzügen    aufge  bracht werden oder sogar den     Schlichteüberzug    oder die       Schlichteüberzüge    ersetzen.  



  Es können sämtliche Metalle als     Metallblattpigmente     benutzt werden, die für Oberflächenüberzüge bekannt  sind. Blattpigmente aus Aluminium und verschiedenen  Messingen, die in dieser Technik als  Bronzen  bezeich-         net    werden, rostfreiem Stahl und     Nikkel    sind geeignet.  Solche     Metallblattpigmente    werden gewöhnlich durch ein  Zerkleinern des Metalls hergestellt, wobei eine Behand  lung in der Kugelmühle anschliesst, um die     einzelnen     Metallteilchen in Flocken- oder Blattform zu bringen.  Sie können auch durch Pressen erzeugt werden.

   Einige  fettige organische Materialien, wie     Stearinsäure    oder  Talg, werden gewöhnlich benutzt, um das Mahlen in der  Kugelmühle zu unterstützen und das Aufschwemmen  beim Mixen mit dem Träger zu verbessern.  



  Von den im Handel verfügbaren     Metallblattpigmen-          ten    bestehen die Aluminium- und     Kupferblattpigmente     im allgemeinen aus reinem Aluminium und reinem Kup  fer. Blattpigmente aus rostfreiem Stahl bestehen im all  gemeinen aus einer 18-8     Chrom-Nickel-Legierung.    Die       Kupfer-Zink-Legierungen    enthalten     10%    bis     35 o    Zink,  während die     Kupfer-Zink-Aluminium-Legierungen    bis  zu     15%    sowohl an Zink als auch an Aluminium     susätz-          lich    zum Kupfer enthalten.  



  Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines  einzelnen Metalls oder einer einzelnen Legierung be  schränkt; gerade Gemische hiervon sind sehr geeignet.  Beispielsweise können die folgenden Gemische verwen  det werden, wobei die Ziffern die Gewichtsanteile in den  verschiedenen Gemischen angeben:

    
EMI0002.0051     
  
    Metall <SEP> des <SEP> Blattpigments <SEP> A <SEP> B <SEP> C <SEP> D <SEP> E <SEP> F <SEP> G <SEP> H <SEP> I
<tb>  Aluminium <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP>   Kupfer <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1
<tb>  Kupfer-Zink <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 1 <SEP>   Kupfer-Zink-Aluminium <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP>   Rostfreier <SEP> Stahl <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb>  Nickel <SEP> -------- <SEP> 1       Die Dicke der einzelnen Flocken solcher Pigmente  ist ausserordentlich gering, im allgemeinen kleiner als  1,25     Mikron.    Die anderen Abmessungen sind grösser,

   und  zwar innerhalb eines beträchtlichen Bereichs der     Teil-          chengrössen;    aber alle Dimensionen sind wesentlich  kleiner als diejenigen der zu überziehenden Schleifkör  ner. Für Schleifkörner mit sehr kleiner Teilchengrösse  verwendet man vorzugsweise ein feines     Metallblattpig-          ment.    Auf diese Weise passt sich der     Metallblattpigment-          überzug    der Oberfläche der     Schleifkörner    oder     -teilchen     an und bildet einen dünnen Überzug.

   Diese anhaftende  Schicht, die die     Metallblattpigmentteilchen    enthält, sollte  eine Dicke von     V2    bis     1/..@@    des durchschnittlichen Durch  messers der Schleifteilchen haben. Im allgemeinen besitzt  diese Schicht eine Vielzahl von sich überlappenden Me  tallflocken, so dass die Dicke der Schicht selbst ein Viel  faches der Dicke der einzelnen Flocken beträgt. Der über  zug kann durch Aufbürsten, Aufsprühen, Untertauchen,  Aufrollen usw. aufgetragen werden.  



  Ausgedehnte Versuche haben die überraschenden  Vorteile erwiesen, die infolge des     Metallblattpigment-          überzuges    entstehen, Die einzelnen Schleifkörner nutzen  sich langsamer, sauberer und nur an ihren äussersten  Vorsprüngen ab,     d.h.    denjenigen Abschnitten der Körner,  die mit dem Werkstück in Berührung stehen. Der Metall  blattpigmentüberzug nutzt sich nicht in einem merklichen  Masse unterhalb der Höhe der wirksamen     Schleifarbeits-          fläche    ab. Diese Situation ist in den     Fig.    2 und 3 darge  stellt, wo sich als Ergebnis eines Schleifarbeitsganges  mit Hilfe des dargestellten Schleifkörpers abgeschnittene  Kuppen an den Schleifteilchen zeigen.

        Der Mechanismus der Abnutzung der Schleifkörner  ist nicht vollständig bekannt; es wird jedoch angenom  men, dass er aus einer Reihe von mikroskopischen Ab  splitterungen besteht. Es ist möglich, dass die längere  Lebensdauer des Schleifmaterials gemäss der Neuerung  teilweise darauf beruht, dass diese Absplitterung von  der     Metallblattpigmentschicht    insofern kontrolliert wird,  dass ein Grobes Absplittern verhindert wird, weil die  Seiten des Schleifkorns unterhalb der Arbeitsfläche ge  schützt sind.  



  Ferner scheint ein Teil der     Metallblattpigmentschicht     auf die abgeschnittene Kuppe der teilweise abgeschliffe  nen Schleifkörner zu wandern und dort als ein festes  Schmiermittel zu wirken.  



  So dann wird angenommen, dass die     Metallblattpig-          mentschicht    als Wärmeleiter wirkt und die Temperatur  an den     Schneidkanten    der Körner bei der Benutzung her  absetzt. Weil die Schicht dünn ist, sind die zu über  brückenden Abstände klein.  



  Weiterhin hat die     Metallblattpigmentschicht    die     Nei-          (Yung,    ein hohen Beanspruchungen gewachsenes festes  Schmiermittel für die Seiten und auch die     Schneidkan-          ten    der Teilchen zu bilden, wodurch ein Mitreissen der  Schleifteilchen verhindert wird. In diesem Zusammen  hang stellt sich auch eine Orientierung der Flocken par  allel zu der benachbarten Oberfläche des Schleifteil  chens ein.

   Bei Benutzung wird die     Metallblattpigment-          schicht    auch derart geglättet oder poliert, dass der Rei  bungskoeffizient gegenüber dem Werkstück und gegen  über dem Schleifstaub in den Zwischenräumen zwischen  den     Schleiffkörnern    noch mehr herabgesetzt wird. Ein  verblüffender Effekt ist die grosse Verminderung der       Schleifstaubansammlungen    in dem     Schleifkörpr.     



  Die Wirksamkeit der     Metallblattpigmente    scheint in  dieser Hinsicht einzigartig zu sein. So zeigen sich we  sentlich schlechtere Ergebnisse, wenn der Überzug über  die Schleifteilchen Mineralpigmente enthält, wie Blei-,  Zink- und     Titanoxyde    und     -silikate,    Zink- und Barium       -sulfate,    ohne Zweifel deshalb, weil     Mineralfarbpig-          mente    dieser Art weder die Eigenschaft eines Feststoff  schmiermittels noch die guten Wärmeeigenschaften auf  weisen.  



  Es ist oftmals vorteilhaft, einen     Metallblattpigment-          überzug    auf die Rückseite des Trägers in gleicher Weise  wie auf die Vorderseite, die die Schleifkörner trägt, auf  zubringen, wie es im Schnitt in     Fig.    4 gezeigt ist, in der  eine anhaftende     Metallblattpigmentschicht    40 auf der  Rückseite eines Körpers mit Schleifmittelschicht aufge  tragen ist.

      <I>Beispiel 1</I>  Eine Schleifscheibe mit 20 cm Durchmesser und  2,5 cm Dicke aus     Aluminiumoxyd-Schleifkörnern    mit  der     Teilchengrösse    zwischen 0,5 und 0,2 mm wurde in  ein Gemisch aus 1 kg     Aluminium-Metallblattpigment,     von dem     99%    durch ein     43-Mikron-Sieb    gingen und die  Flocken etwa 2     Mikron    dick waren, in 4 1     Alkydlack     und 1,5 1 streichfähiges Naphtha eingebracht.

   Nach     fünf-          minutigem    Untertauchen wurde die Schleifscheibe her  ausgenommen und überschüssiges Material durch     Zentri-          fugalwirkung        abgeschleudert,    wonach die verbleibende  Schicht trocknete.

   Schleifversuche an einer Vielzahl von  weichen, mittleren und harten Stählen unter Verwendung  einer unbehandelten, im übrigen aber gleichen Schleif  scheibe als Kontrolle zeigten die verschiedenen aus der  Anwendung der     Metallblattpigmentschicht    kommenden  Vorteile, nämlich eine wesentlich verminderte Abnut-         zungsgeschwindigkeit,    eine verbesserte Schleifwirkung  einschliesslich einer besseren Oberflächenglätte der be  handelten Stähle und den fast vollständigen Fortfall einer  Ansammlung von Schleifstaub in den Poren der Schleif  scheibe.

      <I>Beispiel 2</I>  Papierblätter von der Grösse 22 cm X 30 cm, die  mit     Aluminiumoxyd-Schleifteilchen    und einem Binde  mittel überzogen waren. von welchen Schleifteilchen  einige eine durchschnittliche Teilchengrösse von 0,5 mm  und andere eine Teilchengrösse von 0,2 mm hatten, wur  den im Rollarbeitsgang mit einem Gemisch aus Kupfer  Zink-Bronze-Metallblattpigment und einem Träger über  zogen, wobei 1,5 kg Bronzepigment in 4 1 Luftlack vom       Phenolharztyp    und 1 1 Terpentin kamen Nach dem  Trocknen wurde ein Blatt jeder Teilchengrösse in drei  gleich grosse Streifen von 10 cm X 24 cm geschnitten  und in einer     Vibrationsschleifmaschine    verwendet, wäh  rend aus zwei anderen Scheiben unterschiedlicher  Teilchengrösse je zwei 12,5 cm - Scheiben geschnitten  wurden.

   um in einer tragbaren     Sandpapier-Schleifma-          schine    mit dem üblichen elastischen Stützpolster ver  wendet zu werden. Alle Muster wurden zum Schleifen  verschiedener Teile benutzt, nämlich Hölzern aus Berg  ahorn, weisser Eiche und gelber Fichte sowie Lötmetall  füllungen an der Reparaturstelle eines     Kraftwagen-          Schutzbleches    sowie benachbarter Teile des Schutzble  ches selbst. In allen Fällen war die Schleifwirkung bes  ser als bei ähnlichen Streifen und Scheiben, die nicht  mit dem Überzug versehen waren.

   Die übliche Neigung  bei Schleifkörpern dieser Art, den Raum zwischen den  Schleifteilchen mit abgeschliffenem Material zu füllen,  wurde wesentlich vermindert, eine schnellere und saube  rere Schleifwirkung erzielt, der Abnutzungswiderstand  verbessert und die Betriebsfähigkeit der behandelten  Schleifstreifen und     -scheiben    verlängert.  



  Wie erwähnt, ist die Neuerung ganz allgemein auf  Teilchen eines Schleifmittels anwendbar, die in fester  Lage zueinander gehalten werden, beispielsweise durch  Bindung an einen Gewebe-, Papier- oder Metallträger  oder durch gegenseitige Bindung, wie in einer Schleif  scheibe. Dies unterscheidet sich deutlich von einer     Auf-          schlämmung    pulverisierten Schleifmittels in einer Flüs  sigkeit, wie Wasser, wie es bei bestimmten Arten des  Metallschleifens, beim Steinschneiden     u.dgl.    benutzt wird.  Dementsprechend soll die Erfindung alle Schleifmittel  umfassen, bei denen die Schleifkörner durch irgendwel  che Bindemittel oder     Sinterung    in fester oder elastischer  Lage zueinander gehalten sind.

   Die Erfindung ist nicht  anwendbar auf einen Schlamm frei beweglicher Schleif  teilchen, die den Teil einer flüssigen Aufschlämmung  bilden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Starr oder elastisch Gebundenes Schleifmittel mit einer Vielzahl von Schleifkörnern, die durch ein Binde mittel oder durch Sinterung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Körner mindestens teilweise mit einer ein Metallpigment enthaltenden Schicht überzogen sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Schleifmittel nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Überzug zusammenhängend ist. 2. Schleifmittel nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass als Metall des Pigmentes Aluminium, Kupfer; eine Legierung von Kupfer mit Zink, Blei, Alu minium und Beryllium; ferner Nickel, eine Nickellegie rung, Gold, Silber, ein Platin-Metall, rostfreier Stahl oder ein Gemisch davon benutzt ist. 3.

   Schleifmittel nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die anhaftende Schicht eines Me- tallblattpigmentes eine Dicke von etwa 1/-, bis etwa 1/2oo des Durchmessers der Körner besitzt. 4. Schleifmittel nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass es aus einem Träger mit einer Schleif körnerschicht besteht. 5. Schleifmittel nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass es aus einer Masse zusammenhaften der Schleifkörner besteht und z.B. als Schleifstein oder als Schleifscheibe ausgebildet ist.

   Anmerkung <I>des</I> Eidg. <I>Amtes für geistiges</I> Eigentum: Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentan spruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Ein klang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachli chen Geltungsbereich des Patentes massgebend ist.