DD296024A5

DD296024A5 - Schleiffblattmaterial

Info

Publication number: DD296024A5
Application number: DD34198890A
Authority: DD
Inventors: Robert G Kelly
Original assignee: Norton Company,Us
Priority date: 1990-06-22
Filing date: 1990-06-22
Publication date: 1991-11-21

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schleifblattmaterial. Durch die erfindungsgemaesze Loesung soll ein Schleifblattmaterial geschaffen werden, welches eine verbesserte Schleifleistung ermoeglicht. Erfindungsgemaesz geschieht dieses dadurch, dasz das Schleifblattmaterial aus einer Traegerschicht und einer Schleifmittelschicht besteht, wobei die Schleifmittelschicht eine Kontaktschicht sowie eine Schicht aus einer Vielzahl von vorgeformten, faserfoermigen Schleifpartikeln mit einem im wesentlichen einheitlichen Querschnitt aufweist, die an der Traegerunterlage durch die Kontaktschicht haften, und dasz die Schleifpartikel untereinander einen im wesentlichen einheitlichen Querschnitt aufweisen sowie ein Laengenverhaeltnis zu diesem von mindestens 1:1 besitzen und aus gesintertem a-Aluminiumoxidkristallen bestehen, deren Groesze vorzugsweise 2 mm und hoechstens 10 mm betraegt. Fig. 1{Schleifblattmaterial; Traegerschicht; Kontaktschicht; Schleifmittelschicht; faserfoermiger Schleifpartikel; einheitlicher Querschnitt; Laengenverhaeltnis; a-Aluminiumoxidkristall}

Description

Hierzu 9 Seiten Zeichnungen

Schleif blattmaterial

Diese Erfindung betrifft ein Schleifblattmaterial. Seit ihrer Einführung vor einigen Jahren haben Sol-Gel-Korundschleifmittel beträchtliche Vorteile gegenüber anderen Premiumschleifmitteln in weiten Bereichen der Anwendung bei Schleifblattmaterialien nachgewiesen. Es ist bekannt, derartige Schleifmittel durch Trocknen und Sintern eines Aluminiumhydroxid-Gels herzustellen, das auch unterschiedliche Mengen von Zusatzstoffen wie MgO oder ZrÜ2 enthalten kann. Das getrocknete Material wird entweder vor oder nach dem Sintern gebrochen, um unregelmäßige, brockenartig geformte polykristalline Schleifkörner eines gewünschten Größenbereichs zu erhalten. Anschließend können die Schleifkörper in Schleifblattmaterialien wie runde Schleifblätter oder Schleifbänder eingearbeitet werden. Durch die US-P 4314827 ist es bekannt, Schleifkörner herzustellen, bei dem die gesinterten Schleifkörner unregelmäßige, „schneeflockenartig" geformte AI₂O₃-Kristalle enthalten, deren Durchmesser bei 5 bis Юцт liegt. Der Raum zwischen den Armen einer „Schneeflocke" und zwischen benachbarten „Schneeflocken" wird von anderen Phasen wie z. B. einem feinkristallinen Aluminiumoxid-Magnesia-Spinell besetzt.

Durch die US-P 4623364, veröffentlicht am 18.Novemberr 1986 und übertragen auf die Norton Company, ist ein Sol-Gel-Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxidschleifkörnern und von Schleifkörnern abweichenden Erzeugnissen wie Beschichtungen, Dünnfilmen, Fasern, Stäben oder kleinförmigen Teilen mit verbesserten Eigenschaften bekannt. Entsprechend diesem Patent wird die Umwandlung des Aluminiumhydroxids zu a-Aluminiumoxid durch Einbringen von Impfmaterial in das Gel oder den Gel-Vorläufern vor dem Trocknen erleichtert. Dieses kann mit einer Naßvibrationsmahlung des Gels oder Gel-Vorläufers mit ct-Aluminiumoxidbindemitteln oder mit einer direkten Zugabe von hochfeinen Keimteilchen in Pulver- oder anderer Form verbunden sein. Dieses auf diese Art gewonnene a-Aluminiumoxid (im weiteren häufig als SG-Korn bezeichnet) hat eine sehr feine, einheitliche Kristallitstruktur, bei der die Größe aller Kristallite im wesentlichen unter etwa 1 μιτι liegt. Etwas größere Kristallite lassen sich durch längeres Brennen erzielen, was jedoch im allgemeinen nicht erwünscht ist. Für die Herstellung von Schleifkörnern wird das geimpfte Gel getrocknet, gebrochen und gebrannt. Die so hergestellten Schleifkörner können für die Herstellung von Schleifprodukten wie runder Schleifblätter und Schleifscheiben verwendet werden. Für die Herstellung von Formteilen oder Stäben kann das Material auch durch Extrudieren vor dem Brennen profiliert oder geformt werden. Beim Extrudieren von Stäben werden die Stäbe später in die geeigneten Längen geschnitten oder gebrochen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schleif blattmaterial zu schaffen, mit welchem eine verbesserte Schleifleistung erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schleifblattmaterial aus einer Trägerunterlage und einer Schleifmittelschicht besteht, wobei die Schleifmittelschicht eine Kontaktschicht sowie eine Schicht aus einer Vielzahl von vorgeformten, faserförmigen Schleifpartikeln mit einem im wesentlichen einheitlichen Querschnitt aufweist, die an der Trägerunterlage durch die Kontaktschicht haften, und daß die Schleifpartikel untereinander einen im wesentlichen einheitlichen Querschnitt sowie ein Längenverhältnis zu diesem von mindestens 1:1 besitzen und aus gesinterten a-Aluminiumoxidkristallen bestehen, deren Größe vorzugsweise 2pm und höchstens 10pm beträgt.

Die Schleifpartikel haben eine Mindesthärte von 14, besser 16 und in der am meisten bevorzugten Ausführungsform 18GPa und/oder ein mittleres Längenverhältnis von mindestens etwa 1:1, vorzugsweise 2:1 und/oder einen Vorzugsdurchmesser von etwa 0,33mm. Das Längenverhältnis ist das Verhältnis zwischen Länge und Querschnitt derfaserförmigen Schleifpartikel. Vorzugsweise mindestens 80%, besser 95% der genannten faserförmigen Aluminiumoxidschleifpartikel erscheinen als allgemein gleichachsige Kristalle mit einer Größe von höchstens 0,5цт, vorzugsweise 0,4цт. Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Lösung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Lösung umfaßt eine Schleifmittelschicht. Das erfindungsgemäße Schleifblattmaterial enthält polykristalline Schleiffasern. Es gewährleistet eine lange Standzeit und erfordert durch die Verwendung einer besonderen Form von Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifkorn einen geringeren Kraftaufwand bei einem gegebenen Spanabtrag.

Das erfindungsgemäße Schleifblattmaterial hat außerdem bessere Freischneideeigenschaften und entwickelt weniger Wärme während des Schleifens.

Mit dem erfindungsgemäßen Schleifblattmaterial wird eine gleichmäßigere Abtragung erreicht und dabei dem zu bearbeitenden Werkstück eine gleichbleibendere Oberflächengüte über eine ungewöhnlich lange Standzeit verliehen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Schleifblattmaterial geschaffen, bei dem die Schleifkörnung aus gesinterten Sol-Gel-a-Aluminiumoxidfasem besteht, deren Querschnitt über die Länge im wesentlichen gleichbleibend ist. Durchschnittlich haben die Schleiffasern ein Längenverhältnis von mindestens etwa 1:1, vorzugsweise von mindestens 2:1 bis 9:1, wobei auch ein Längenverhältnis bis 12:1 und darüber möglich ist. Diea-Aluminiumoxidfasern können Zusatzstoffe wie MgO oder andere Spinell-Aluminiumoxidbildner, ZrO₂ bzw. andere verträgliche Stoffe enthalten. Sie werden mit einem Sol-Gel-Verfahren und vorzugsweise aus einem geimpften SoI-GeI hergestellt. Die Schleiffasern bestehen zu vorzugsweise mindestens 95%, besser mindestens 98% aus a-Aluminiumoxidkristalliten und sind im wesentlichen frei von Verunreinigungen, die beim Brennen amorphe oder „glasartige" Stoffe bilden. Die Kristallite sind etwa bis zu 2μιτι groß, wobei jedoch die Vorzugsfasern Kristallite enthalten, die kleiner als 1 μιη und in der am meisten bevorzugten Ausführung kleiner als 0,5 \im sind.

Mit einem Faserende sind die Schleiffasern an einer flexiblen Trägerunterlage mittels einer klebenden Kontaktschicht befestigt.

Im allgemeinen verlaufen die Schleiffasern in gegengesetzter Richtung zur Unterlage und sind vorteilhafter Weise mit einer Bindemittelschicht überzogen, die ihre Verankerung in der Trägerunterlage verstärkt. Als Trägerunterlage eignet sich jede bekannte Unterlage für Schleifblattmaterialien wie beispielsweise Web- oder Malimoware, Folie oder Papier. Für die Gewebeappretur und Papierveredlung der Trägerunterlage sind in Abhängigkeit von der Anwendung alle üblichen Verfahren und Materialien für Schleifblätter einsetzbar. Ebenso können alle bekannten, bei der Herstellung von beschichteten Schleif blättern eingesetzten üblichen Kontaktschichten verwendet werden.

Ist das Längenverhältnis der erfindungsgemäßen Schleiffasern relativ klein, z.B. im Mittel mindestens etwa 1:1, vorzugsweise etwa 2:1 bis etwa 5:1, kann die Bindemittelschicht mit den an sich bekannten Walzbeschichtungsverfahren aufgetragen werden.

Wenn die Schleiffasern ein größeres Längenverhältnis aufweisen, wird anderen Beschichtungsverfahren, wie der Spritzbeschichtung, bei denen die Fasern nicht übermäßig heruntergedrückt werden, der Vorzug gegeben. Auch die für die Bindemittelschicht verwendeten Materialien können alle bekannten, in der Schleifmittelindustrie für Schleifblattmaterialien verwendeten Arten sein. Es wurde festgestellt, daß die Schleifprodukte mit den faserförmigen Schleifpartikeln eine wesentliche längere Standzeit als jene aufweisen, die ein gebrochenes Schleifkorn der bekannten Art enthalten.

Im Vergleich zu den an sich bekannten Schleifblattmaterialien wird auch eine Tendenz zu einem weniger unbeständigen Abtrag und zu einer weniger unbeständigen Oberflächengüte des bearbeiteten Werkstücks über zumindest einen Teil ihrer Standzeit deutlich.

Überraschend wurde ebenfalls festgestellt, daß die Anwendung der erfindungsgemäßen Schleifblattmaterialien besonders wirksame Ergebnisse beim Schleifen mit geringem Druck hervorbringen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin begründet, daß nicht nur Schleif produkte in Form von Schleifblattmaterialien mit faserförmigen Schleifpartikeln von unterschiedlicher gewünschter Länge geschaffen werden können, sondern auch die Korngrößenverteilung für ein spezielles Anwendungsgebiet so genau oder so variabel wie erforderlich sein kann-eine Möglichkeit, die bisher mit walzengebrochenem Schleifkorn nicht gegeben war. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Schleiffasern einsetzbar sind, die in verschiedene Längen oder Längenverhältnisse geschnitten sind, um eine Normalfasermischung gemäß CAMI-Klassierung nachzubilden. Ebenso können die Schleifblattmaterialien mit einer festgelegten Mischung von Schleiffasern mit Über-, Vergleichs- und Feinkorndurchmesser enthalten.

Bei dem Einsatz von Schleifpartikeln mit vorherbestimmter Konfiguration zur Herstellung der Schleifblattmaterialien besteht ein weiterer Vorteil darin, daß eine höhere Wirtschaftlichkeit und Effektivität gegeben ist.

Es ist ebenfalls vorteilhaft, daß die Schleifprodukte mit einer geringeren Korndichte auf der Oberfläche häufig bessere Leistungen aufweisen als solche mit einer höheren Anzahl von Körnern je Oberflächeneinheit.

Die erfindungsgemäßen Schleifblattmaterialien können in unterschiedlichen Formen hergestellt werden, wie Bänder, runde oder mehreckige Schleifblätter sowie Spezialausführungen.

Bei den Tests wurden speziell runde Schleifblätter eingesetzt und es zeigte sich, daß diese bei vielen Schleifaufgaben eine bessere Leistung haben.

Es wurde ebenfalls festgestellt, daß sich die erfindungsgemäßen Schleifblattmaterialien besonders gut für einen wirksamen Einsatz von Schleifhilfsstoffen eignen. In der Regel werden diese auf die Oberfläche des Schleifmittels in Form einer Beschichtung aufgetragen. Dabei begrenzt das geringe Profil das herkömmlichen Schleifkornes die aufbringbare Schleifhilfsstoffmenge, da die einzeln Schleifkörner nicht bedeckt sein sollten. Aufgrund des hohen Profils der in der vorliegenden Erfindung verwendeten faserförmigen Schleifpartikel ist es jedoch möglich, weitaus mehr Schleifhilfsstoff aufzutragen, was äußerst vorteilhafte Ergebnisse zeitigt. Dabei ergibt sich auch die Möglichkeit, den Schleifhilfsstoff in einer reaktionsfähigeren Form etwa als Schaum anstelle einer Mischung in einer Harzschicht aufzutragen.

Zu den Schleifhilfsstoffen können alle diejenigen gehören, deren Wirksamkeit bekannt ist, wie z. B. KBF₄, K₂TiF, NaCI, Schwefel und ähnliche Stoffe.

Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: die Fotografie einer Draufsichtauf einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Schleifblattmaterials mit einer

Schleifmittelschicht aus faserförmigen Schleifpartikeln; Fig. 2: die Fotografie eines Querschnittes durch ein Schleifblattmaterial nach Fig. 1;

Fig. 3: die Fotografie eines Querschnittes durch ein weiteres erfindungsgemäßes Schleifblattmaterial, bei dem die

faserförmigen Schleifpartikel ein größeres mittleres Längenverhältnis als die Schleifpartikel in Fig. 2 aufweisen; Fig. 4: die Fotografie eines Querschnittes durch ein Schleifblattmaterial, bei dem die faserförmigen Schleifpartikel ein etwas

geringeres mittleres Längenverhältnis als die Schleifpartikel in Fig. 2 aufweisen; Fig. 5: die Fotografie eines Querschnittes durch ein Schleifblattmaterial in an sich bekannter Weise durch Walzenbrechen

hergestellte Schleifkörner; Fig. 6 (a), (b), (c), (d), (e) und (f): die Fotografien von walzengebrochenen Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifkörnern der Körnung 50 (a), an sich bekannten walzengebrochenen Elektrokorundschleifkörnern der Körnung 50 (b) sowie faserförmigen SoI-Gel-Schleifpartikeln der Körnung 50 mit ungeordnetem (c) und ansteigendem (d, e, f) mittleren Längenverhältnis, die

bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifblattmaterials angewendet werden; Fig. 7: eine grafische Darstellung der Auswirkung eines steigenden Längen Verhältnisses der faserförmigen Schleif partikel

auf den Gesamtabtrag mit runden Schleifblättern; Fig. 8: eine weitere grafische Darstel lung der Auswirkung des Längenverhältnisses der faserförm igen Schleif partikel auf die

Abtragungsdaten von runden Schleifblättern; Fig. 9: eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (lOOfache Vergrößerung) der Oberfläche eines erfindungsgemäßen

Schleifblattmaterials mit Darstellung der Einbettung der Schleifpartikel in eine Bindemittelschicht; Fig. 10: eine 100fach vergrößerte rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der Oberfläche eines Erzeugnisses mit an sich

bekanntem gebrochenen, geimpften Sol-Gel-Schleifkorn in einer Bindemittelschicht; Fig. 11: eine 50fach vergrößerte rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des Spanes aus der Anwendung eines

erfindungsgemäßen Schleifblattmaterials nach Fig.9; Fig. 12: eine 50fach vergrößerte rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des Spanes aus der Anwendung eines an sich bekannten Schleiferzeugnisses nach Fig. 10.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Schleifblattmaterial 10 dargestellt, welches eine Trägerunterlage 12 sowie eine Schleifmittelschicht 14 auf dieser aufweist. Der Aufbau des Schleifblattmaterials 10 ist dabei der Fig. 2 deutlicher entnehmbar.

Die Schleifmittelschicht 14 ist durch eine Kontaktschicht 16 und an ihr haftende faserförmige Schleifpartikel 18 bzw. Schleiffasern 18 gebildet, wobei eine die Schleiffasern 18 einbettende Bindemittelschicht 20 vorgesehen sein kann.

Im Sinne der Erfindung wird der Begriff faserförmige Schleifpartikel 18 oder Schleiffasern 18 für längliche keramische Schleifmittelkörper verwendet, die jeweils einen im allgemeinen gleichbleibenden Querschnitt über ihre Länge aufweisen und deren durchschnittliche Länge vorzugsweise etwa das Doppelte der Höchstabmessung des Querschnitts beträgt. Dieses Längenverhältnis kann wie nachstehend beschrieben, entsprechend den Einsatzbedingungen jedoch sehr unterschiedlich sein.

Die Schleiffasern 18 können so gebogen oder gedreht sein, daß die Länge entlang des Körper statt unbedingt geradlinig gemessen wird.

Im allgemeinen werden die Schleiffasern 18 vorzugsweise durch Extruderen oder Spinnen eines vorzugsweise geimpften Gels aus Aluminiumhydroxid zu Endlosfasern, Trocknen der so hergestellten Endlosfasern, Schneiden oder Brechen derselben in die gewünschten Längen und nachfolgendes Brennen der Fasern bei einer Temperatur bis zu 1 500⁰C hergestellt. Unterschiedliche Sol-Gel-Verfahren zur Herstellung von Gelen aus Aluminiumhydroxid sind zum Beispiel in den US-P 4314827 und 4623364 beschrieben. Wie in den genannten Patenten offenbart, kann das Sol neben dem Aluminiumhydroxid bis zu 10 bis 15 Gewichtsanteile in % Spinell, MuIMt, Mangandioxid, Titandioxid, Magnesiumoxid, Zerdioxid, Zirkondioxid in Pulverform enthalten, oder es können auch deren Vorläufer in größeren Mengen, z. B. 40% oder mehr sowie andere geeignete Zusatzstoffe oder deren Vorläufer zugefügt werden. Dabei wird jedoch bevorzugt, daß das Gel im wesentlichen frei von Stoffen ist, die beim Brennen ein amorphes glasartiges Material bilden. Das für das erfindungsgemäße Schleifblattmaterial verwendete gebrannte Sol-Gel-Korn sollte daher vorzugsweise zu mindestens 95 Gewichtsanteile in % und besser noch zu mindestens 98 Gewichtsanteile in % a-Aluminiumoxid bestehen. Bei der am meisten bevorzugten Anwendungsform enthält das Sol oder Gel ein dispergiertes submikroskopisches kristallines Impfmaterial oder dessen Vorläufer in einer wirksamen Menge, um die Umwandlung der Aluminiumhydroxidpartikel zu a-Aluminiumoxid beim Sintern zu erleichtern. Dieses Verfahren wird als geimpftes Sol-Gel-Verfahren bezeichnet. Die Menge des Impfmaterials sollte etwa 10 Gewichtsanteile in % des Aluminiumhydroxids nicht überschreiten, und normalerweise ergeben Mengen über etwa 5% keinerlei Vorteile. Ist das Impfmaterial ausreichend fein, können Mengen von etwa 0,5% bis 10% eingesetzt werden, wobei 1 bis 5% den Vorzugsbereich darstellen.

Im allgemeinen kann bei einer Zugabe von größeren Mengen Impfmaterial, zum Beispiel mehr a-Aluminiumoxid, die Stabilität des Gels beeinträchtigt und die Extrusion sehr erschwert werden. Dazu kommt, daß große Mengen von bereits im Extrudat enthaltenden a-Aluminiumoxid höhere Temperaturen für das Sintern erfordern. Wie oben jedoch gezeigt, führen höhere Temperaturen zum Kristallwachstum, und solche Schleifkörper sind im allgemeinen minderwertig.

Beispiele für feste, mikrokristalline Impfmaterialien sind ß-Aluminiumoxid, a-Eisen(lll)-oxid, a-Aluminiumoxid, γ-Aluminiumoxid, Chromoxid und anderer Feinbruch, welcher zur Keimungsstelle für die Bildung des a-Aluminiumoxidkristalls wird, wobei a-Aluminiumoxid bevorzugt wird. Die Zugabe der Keime kann auch in Form eines Vorläufers wie z. B. einer Eisen(lll)-nitratlösung erfolgen. Im allgemeinen sollte das Impfmaterial die gleiche Struktur wie a-Aluminiumoxid und ähnliche Abmessungen des Kristallgitters (etwa innerhalb von 15%) aufweisen und im getrockneten Gel bei Temperaturen vorhanden sein, bei denen die Umwandlung zu a-Aluminiumoxid stattfindet (etwa 1000 bis 1100°C).

Die grünen Schleiffasern können mit vielfältigen Verfahren wie Extrudieren oder Spinnen aus dem Gel geformt werden. Dabei eignet sich das Extrudieren am besten für Fasern von etwa 0,25 bis 1,5mm Durchmesser, die nach dem Trocknen und Brennen vom Durchmesser her in etwa den Siebgrößen für eine Trennung von Schleifkörnern der Körnung 100 bis zu 24 entsprechen. Das Spinnen eignet sich am besten für gebrannte Fasern mit einem ungefähren Durchmesser von unter 100 pm.

Mittels Spinnen wurden bereits gebrannte Schleiffasern mit einem Durchmesser bis zu 0,1 μιτ» (0,001 mm) entsprechend der Erfindung hergestellt. Beim Brennen schwinden die grünen Fasern bis auf etwa 50% ihres extrudierten Durchmessers.

Die Gele, welche am besten für die Extrusion geeignet sind, weisen einen Feststoffanteil von etwa 30 bis 65% und vorzugsweise von etwa 45 bis 64% auf. Der optimale Feststoffanteil ändert sich im direkten Verhältnis zum Durchmesser der extrudierten Faser,

wobei etwa 60% Feststoffanteil für Fasern bevorzugt wird, deren gebrannter Durchmesser etwa der Siebgröße für gebrochene Schleifkörner der Körnung 50 entspricht (etwa 0,28 mm).

Zum Spinnen in Übereinstimmung mit der Erfindung kann eine Gel-Menge auf einer Scheibe angeordnet werden, die dann in schnelle Drehung versetzt wird und grüne Schleiffasern auswirft, die fast unmittelbar lufttrocknen. Ebenso läßt sich das Gel in eine Vollmantelzentrifuge mit Bohrlöchern oder Schlitzen in der Wandung einbringen, wobei dann die Formgebung der Fasern durch Rotation des Vollmantels mit beispielsweise 5000U/min erfolgt. Für die Formgebung der grünen Fasern können auch andere bekannte Verfahren zum Spinnen angewendet werden. Beim Spinnen liegt der günstigste FeststoffenteiI bei etwa 20 bis 45%, wobei etwa 35 bis 40% den Vorzugsbereich darstellt.

Werden die Fasern durch Spinnen geformt, ist es ratsam, dem Sol, aus dem das Gel gebildet wird, etwa 1 bis 5% Spinnhilfsmittel wie Polyethylenoxid zuzufügen, um dem Gel die erforderlichen viskos-elastischen Eigenschaften für die Formung der Schleiffasern, zu verleihen. Die optimale Menge des Spinnhilfsmittels steht im umgekehrten Verhältnis zum Feststoffanteil des Gels. Während des Kalzinierens oder Brennens wird das Spinnhilfsmittel aus den Fasern ausgebrannt. Da nur sehr geringe Mengen desselben zugefügt werden müssen, beim Extrudieren in der Regel gar nichts, werden die Eigenschaften der gebrannten Fasern nicht wesentlich beeinflußt.

Den extrudierten Gel-Fasern können unterschiedliche vorbestimmte Formen verliehen werden, in dem beim Extrudieren Mundstücke eingesetzt werden, deren Querschnitt dem gewünschten Faserquerschnitt entspricht, beispielsweise quadratisch, sternförmig, oval, dreieckig oder sogar hohlröhrenförmig. Haben die Gel-Fasern einen relativ großen Querschnitt oder wurden sie aus einem Gel mit hohem Wasseranteil hergestellt, kann es notwendig oder ratsam sein, sie bei einer Temperatur unter 100⁰C für 24 bis 72 Stunden zu trocknen, ehe sie einer Erwärmung über 100⁰C ausgesetzt werden. Wenn die Gel-Fasern einen relativ kleinen Querschnitt oder Kern aufweisen und aus Gelen mit sehr hohem Feststoffanteil hergestellt werden, kann sich die Trocknung erübrigen.

Die geformten Endlosfasern werden anschließend in Längen gebrochen oder geschnitten, die für die vorgesehene Schleifaufgabe erwünscht sind. Im allgemeinen lassen sich die notwendigen Formgebungs- und Trennarbeiten zur Herstellung von einzelnen Fasern aus den Endlosfasern oder zur Änderung ihrer Form am vorteilhaftesten im Gel- oder im getrockneten Zustand durchführen, da hierfür wesentlich geringere Aufwendungen und Kosten notwendig sind als bei der Bearbeitung der viel härteren und festeren Fasern nach dem endgültigen Brennen. Die beim Extrudieren aus dem Mundstück des Extruders austretenden Endlosfasern können in an sich bekannter Weise in Fasern gewünschter Länge unterteilt werden. Dieses kann beispielsweise mit einem rotierenden Drahtschneider erfolgen, der an der Stirnseite des Mundstückes angeordnet ist. Die getrockneten Fasern lassen sich ebenfalls leicht brechen oder zermahlen und danach in die gewünschten Längenbereiche klassieren.

Nachdem die Gel-Fasern die gewünschte Querschnittsform erhalten haben, geschnitten oder nach dem Trocknen gebrochen sind, wird ihnen in einem geregelten Brennvorgang ihre endgültige Faserform verliehen. Durch das Brennen soll im wesentlichen das gesamte Aluminiumoxid in den Gel-Fasern in kristallines a-Aluminiumoxid umgewandelt werden, wobei jedoch übermäßige Brenntemperaturen oder -zeiten zu vermeiden sind, da ein zu starkes Brennen ein unerwünschtes Korn- oder Kristallwachstum fördern kann. Im allgemeinen wird das Brennen bei einer Temperatur von 1200⁰C bis 135O⁰C über eine Zeitspanne von 5 Minuten bis zu einer Stunde durchgeführt. Bei gröberen Fasern geht dem Brennen vorzugsweise eine Trocknung bei etwa 400 bis 600⁰C über eine Zeit von etwa 10 Minuten bis zu mehreren Stunden voraus, um die restlichen flüchtigen Bestandteile und gebundenes Wasser zu entfernen, die beim Brennen zur Rißbildung in den Fasern führen könnten. Besonders bei Fasern, die aus geimpften Gelen geformt werden, führt ein zu starken Brennen schnell dazu, daß größere Körner die meisten oder sogar alle sie umgebenden kleineren Körner absorbieren und damit die Gleichmäßigkeit des Feingefüges im Schleifkörper verringern. Die erfindungsgemäßen Schleiffasern weisen ein Längenverhältnis von mindestens 1:1 und vorzugsweise von mindestens 2:1 auf. Das Längenverhältnis wird bestimmt durch das Maß der tatsächlichen Länge der Schleiffaser im Verhältnis zu dem Maß ihres Durchmessers bzw. Querschnittes senkrecht zur Längsrichtung. Bei einem nicht runden Querschnitt, beispielsweise polygonal, wird der Bestimmung des Längenverhältnisses das größte Maß senkrecht zur Längsrichtung zugrunde gelegt. Dabei kann das tatsächlich erreichbare Längenverhältnis in einem bestimmten Los von Schleiffasern bis zu einem gewissen Grad von der speziellen Art der Fasertrennung abhängig sein. So kann ein bestimmtes Los einige Schleiffasern mit Längenverhältnissen unter 2:1 und einige mit Verhältnissen über2:1 enthalten. Für das erfindungsgemäße Schleifblattmaterial sollten die eingesetzten Schleiffasern im Durchschnitt ein Längenverhältnis von vorzugsweise mindestens 2:1 aufweisen.

Ein bevorzugter Bereich des Längenverhältnisses liegt zwischen 2:1 und 8:1. Dabei können auch längere Schleiffasern in vielen Anwendungsbereichen von Nutzen sein. Im allgemeinen sind ein Schleifblattmaterial mit Schleiffasern, deren Längenverhältnis gering ist, für Schleifarbeiten unter hohem Druck gut geeignet, während Schleiffasern mit einem höherem Längenverhältnis für Schleifarbeiten unter niedrigem Druck besser geeignet sind. Die für die erfindungsgemäße Verwendung am besten geeigneten Schleiffasern haben eine Härte von mindestens 16GPa und vorzugsweise mindestens 18GPa (Vickers-Härte 500g Last) und eine theoretische Dichte von vorzugsweise mindestens 90 %, in der Regel am besten von mindestens 95 %. Im Vergleich hierzu hat ein reines, dichtes a-Aluminiumoxid eine Härte von etwa 20 bis 21 GPa. Es ist dabei auch möglich, daß die verwendeten Schleiffasern in Längsrichtung gedreht oder etwas gekrümmt oder gebogen sein können.

Es wurde ermittelt, daß das erfindungsgemäße Schleifblattmaterial, mit Schleiffasern dem Schleifblattmaterial mit in an sich bekanntem gebrochenem Schleifkorn weit überlegen ist, auch wenn Material und Feingefüge sowie Durchmesser gleich sind. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifblattmaterials 10 kann in unterschiedlicher Weise mit traditionellen, aber auch mit technisch hochentwickelten Verfahren erfolgen. Die Trägerunterlage 12 kann aus jedem Material bestehen, das gegenwärtig in der Produktion von Schleifblättern üblicherweise verwendet wird. Dazu gehören Papier, Folie, Web- und Nähwirkwaren, solche aus Chemieseide, Baumwolldrell, Nylon und Polyester, Vulkanfiber, formstabile Polyesterfolie und dergleichen. Diese Trägerunterlage kann mit einer Appretur oder Grundierbeschichtung aus unterschiedlichen Materialien, im wesentlichen abhängig vom vorgesehenen Verwendungszweck sein. Diese Grundierbeschichtung kann Binde- als auch Füllstoffe enthalten. Dabei kann Stärke, Leim oder ein Harz wie Phenolaldehyd verwendet werden. Auf dieser Trägerunterlage ist eine Schleifmittelschicht 14 angeordnet. Diese besteht aus einer Kontaktschicht 16 sowie einer Vielzahl vorgeformter faserförmiger Schleifteilchen 18.

Die Bindelage oder Kontaktschicht 16 kann aus einem Harz wiez. B. Phenoladelhyd, Epoxidharz und ähnlichen Stoffen bestehen. Bei Bedarf kann diese Kontaktschicht 16 von einer weiteren Bindemittelschicht 20 bedeckt sein. Besteht die Bindemittelschicht 20 aus einem wärmegehärteten Harz, kann die Kontaktschicht 16 je nach Bedarf aus einem Klebstoff oder einem Harz sein. In diese Schichten sind die Schleiffasern 18 eingelagert, wobei sie sich gegenseitig durchdringen. Beispielsweise besteht ein konventioneller Kontaktkleber aus einer Lösung mit 48% Phenolformaldehydharz als Feststoffanteil und 52%Calciumkarbonat-Füllstoff. Nach dem Auftragen der Kontaktschicht 16 auf der Trägerunterlage 12 kann das Harz der Kontaktschicht 16 in Abhängigkeit vom Mischungsansatz in der üblichen Weise zum Beispiel 30 Minuten bei 107⁰C vorgehärtet werden. Danach werden die Schleiffasern 18 in einem üblichen elektrostatischen Verfahren aufgebracht, wobei das aufwärts gerichtete Aufschleudern oder Aufwerfen bevorzugt wird. Dem kann sich dann das Auftragen der Bindemittelschicht 20 anschließen, wofür eine herkömmliche Lösung mit 48% Phenolformaldehydharz und 52% Calciumcarbonat-Füllstoff ein Beispiel ist. Anschließend wird das Schleifblattmaterial einer Endhärtung in der Regel bei 107⁰C für einen Zeitraum von 10 Stunden unterzogen, damit das Harz in der Kontaktschicht 16 und der Bindemittelschicht 20 in gewünschter Weise aushärtet. Normale, durch Bestrahlung aushärtbare (Ε-Strahlung oder UV) und bei der Herstellung von Schleifblattmaterialien eingesetzte Harze können bei Bedarf ebenfalls für einige oder alle gewebeappretierenden oder Klebschichten verwendet werden. Im allgemeinen erfolgt das Auftragen der Klebschichten auf die Unterlage mit an sich bekannten Beschichtungsverfahren, z. B. Walzbeschichten. Werden jedoch relativ lange Schleiffasern 18 verwendet, kann es günstiger sein, die Bindemittelschicht 20 in einer Spritzbeschichtung oder anderen, von der Walzbeschichtung abweichenden Techniken aufzubringen, um so ein unerwünschtes Brechen oder Herunterdrücken der Schleiffasern 18 zu vermeiden.

In Fig. 5 ist vergleichsweise ein an sich bekanntes Schleifblattmaterial 22 dargestellt, welches Schleifkörner 24 enthält, die in diesem an sich bekannten Walzenbrechverfahren hergestellt wurden. Daraus wird leicht der unterschiedliche Aufbau im Vergleich zum Schleifblattmaterial gemäß den Darstellungen in Fig. 1 bis 4 deutlich. Die unterschiedliche Konfiguration der in der Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifblattmaterials verwendeten Schleiffasern 18 wird noch deutlicher aus den Figuren 6a bis 6f ersichtlich. In Fig. 6a ist unregelmäßig dreidimensional geformtes, durch herkömmliches Walzenbrechen von Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifmittel gewonnenes Schleifkorn 26 dargestellt. Im Hinblick auf ihre Form ähneln die unregelmäßig geformten einzelnen Schleifkörner 26 Elektrokorundkörnern 28 entsprechend Fig.6b, die mittels herkömmlicher Walzenbrechverfahren hergestellt werden. In den Fig. 6c; d; e; f sind verschiedene Lose von Schleiffasern 18 dargestellt, die bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifblattmaterials verwendet werden. Fig. 6c zeigt ein Los Schleiffasern 18 mit ungeordneten Längenverhältnissen, bei dem keinerlei Klassierung der Schleiffasern 18 nach ihrer Länge erfolgte. Diese Schleiffasern 18 haben ein mittleres Längenverhältnis von 4,1:1. In Fig.6d; 6e; 6f weisen die Schleiffasern 18 mittlere Längenverhältnisse von 3,6:1,5,1:1 bzw. 8,5:1 auf. Aus den Fig. 6c bis 6f ist ersichtlich, daß die Sol-Gel-Schleiffasern 18 einen im wesentlichen gleichbleibenden runden Querschnitt über ihre Länge besitzen. Dagegen weisen die walzengebrochenen SoI-GeI-Schleifkörner 26 wie auch die walzengebrochenen, Elektrokorundkörner 28 stark unregelmäßige Formen auf. Manche sind relativ lang und andere haben brockenartige Formen. Von einer gleichbleibenden Querschnittsform kann in keinem Fall die Rede sein.

In den Fig.9 und 10 sind deutlich die Unterschiede in der äußeren Erscheinung der Oberfläche des erfindungsgemäßen Schleifblattmaterials und der an sich bekannten Ausführung sichtbar.

In den Fig. 11 und 12 ist der Schleifabfall dargestellt, der von den in den Fig. 9 und 10 dargestellten Gefügen erzeugt wird. Dabei wird sichtbar, daß das erfindungsgemäße Schleifblattmaterial einen glatten stetigen Abfall erzeugt, der einen ausgezeichneten Abtrag widerspiegelt. Dagegen zeigt Fig. 12 einen splittrigen Schleifabfall, gemischt mit kleinen Kügelchen aus geschmolzenem Metall, was ein Hinweis auf eine relativ schlechte Schleifleistung ist. Es ist deutlich geworden, daß erfindungsgemäße Schleifblattmaterialien eindeutige Vorteile gegenüber der bekannten Ausführung haben, bei der die Formen weniger regelmäßig sind und die das Werkstück mit vielfältigen Konfigurationen bearbeiten. Dabei ergeben sich viele Vorteile unmittelbar aus der Form des Schleifkornes. In Schleifprüfungen mit einer Vielzahl von Drücken und Schleifblättern in Band- und Rundblattform, wurde eine enge Wechselbeziehung zwischen der Leistungsverbesserung und den Werten für das Längenverhältnis der Schleiffasern 18 festgestellt. Doch nur bis zu einem bestimmten Wert, der von der Art des Schleifblattmaterials, dem Druck und anderen Prüfbedingungen abhängig war, erhöhte sich der Gesamtabtrag bei ansteigendem Längenverhältnis. So führte beispielsweise eine Erhöhung des Längenverhältnisses auf einen Wert über 3:1 bei den Schleiffasern 18 in einer Bandprofilschleifprüfung mit 80 psi (11 603 MPa) zu keiner Leistungssteigerung. Bei steigenden Werten für das Längenverhältnis setzte sich der Leistungsanstieg nicht unbegrenzt fort, da die größere Länge der Schleiffaser 18 zu einem größeren Momentarm am Kornfuß führte und die sich daraus ergebende innere Beanspruchung sehr schnell den Bruch des Schleifkorns nach sich zog. Bei Rundblättern mit Vulkanfiberunterlage und einem geringeren Druck von etwa 5 psi (725,2MPa) ergab sich erst bei einem wesentlich höheren Längenverhältnis ein Leistungsabfall.

Es wurde festgestellt, daß ein höheres Längenverhältnis die Mechanismen der Schleifleistung auf vier Arten beeinflußt, indem es:

• zu einer breiteren Verteilung der Schneidkanten;

• zu weniger Berührungsstellen je Flächeneinheit;

• zu höheren Schleifspanabständen;

• zu gegenseitiger Stützung oder Ballung der Schleiffasern führt.

Bei höheren Längenverhältnissen verteilen sich die Schneidkanten über eine größere Höhe oder Dicke über der Trägerunterlage, wodurch das Schleifblattmaterial eine Schleifschicht mit mehreren Gruppen von Schneidkanten in verschiedenen Höhen erhält und entsprechend schleift. Dabei wird schließlich die erste Gruppe von Schleiffasern mit den größten Längenverhältnissen aufgrund der inneren Faserbeanspruchung versagen, und eine neue Gruppe von kürzeren, nicht verschlissenen Schleiffasern wird freigelegt und beginnt zu schneiden. Wenn die Kantenbeanspruchungen örtlich die Beanspruchung der Schleiffasern übersteigt, so splittern die Kanten, was zu neuen Kanten und einem Nachschärfungs-Effekt führt. Zunächst sind die Schleiffasern mit einem hohen Längenverhältnis in erster Linie durch Freilegen von neuem Schleifkorn wirksam; später wird bei Verringerung des Momentarms eine Nachschärfungsfunktion für die Kanten vorherrschender.

Diese Interpretation des Mechanismus wird durch mehrere Experimente und Prüfungen unterstützt. Während der Prüfungen erhöhte sich der Masseverlust je Zyklus bei einem Anstieg des Längenverhältnisses von 2:1 auf 3:1. Bei Prüfungen von runden Schleifblättern mit geringem Druck und von Schleifbändern mit hohem Druck in zeitlich abgesetzten Zyklen zur Beobachtung von Kornverschleiß und -versagen traten die oben beschriebenen Bruchvorgänge während des Schleifens auf. Die Sichtprüfungen sowie die Profilmessungen der Oberfläche zeigten außerdem, daß die Kornspitzen in den erfindungsgemäßen Schleifblattmaterialien über einen größeren Höhenbereich als bei solchen mit an sich bekannten gebrochenen SG-Korn verteilt sind und daß sich der Bereich bei ansteigendem Längenverhältnis vergrößert. Dazu kommt, daß sich auch die Oberflächengüte (Ra bzw. arithmetischer Mittenrauhwert) und Arbeitsbereich bei ansteigendem Längenverhältnis erhöhten. Der Arbeitsbereich wird bestimmt, indem der Mittelwert aus den höchsten und niedrigsten Spitzen aus zehn verschiedenen Zyklen festgestellt und daraus die Differenz gebildet wird. Mit dem Arbeitsbereich läßt sich besser ausdrücken, wieviel Material über der Bindemittelschicht für die Schleifarbeit zur Verfügung steht.

Bei identischen Kornmassen besitzt ein erfindungsgemäßes Schleifblattmaterial eine „offenere" Beschichtung, d.h. weniger Schleifkörner je Flächeneinheit auf der Unterlage, da die Spitzen über eine größere Höhe verteilt sind und jedes Schleifkorn schwerer ist. Die geringere Anzahl potentieller Berührungsstellen je Flächeneinheit führt zu einer höheren Kraft je Schleifkorn. Wenn das Schleifkorn der erhöhten Belastung standhält, so erfolgt ein tieferer und damit kühlerer und wirksamerer Schnitt. Während jede Kornkante mehr Material entfernt als eine gebrochene, pyramidenförmige Kornspitze, schneidet der ein gebrochenes Schleifkorn enthaltende Schleifkörper mit einer größeren Anzahl von Kornspitzen, wodurch der anfängliche Abtrag etwa gleichhoch ist oder das gebrochene Schleifkorn anfänglich sogar einen etwas höheren Abtrag aufweist. Dagegen wird mit den Schleifkörnem in Form von Schleiffasern die bei dem erfindungsgemäßen Schleifblattmaterial verwendet werden, ein höherer Abtrag beibehalten und die Standzeit der Schleifkörner ist länger. Durch die Feststellung, daß im Schleifabfall stärkere, breitere Teilchen enthalten sind, wird dieser Mechanismus bestätigt (siehe zum Beispiel Fig. 11 und 12). Mit Profilmessungen wurde auch nachgewiesen, daß die Spitzendichte (Anzahl der Spitzen/cm) bei steigendem Längenverhältnis abnimmt. Weiterhin wird der dritte Mechanismus wirksam, der zu größeren Schleifspanabständen infolge der rauheren und offeneren Beschichtung des Schleifblattmaterials führt. Bei Tests von Rundschleifblättern mit einer Trägerunterlage aus Vulkanfiber und einer großen Berührungsfläche erhöht sich die Länge der von dem erfindungsgemäßen Schleifblattmaterial erzeugten Späne bei ansteigendem Längenverhältnis der Schleiffasern infolge der größeren Schleifspanabstände. Während des Tests wiesen die Rundschleifblätter mit Vulkanfiber keine Anzeichen von Verschmieren bis zum Abschluß des Tests auf. Ein Verschmieren bedeutet eine Anreicherung von Metall auf der Schleifmittelschicht. Sie behindert den Schneidvorgang und schränkt die Standzeit ein.

Bei ansteigendem Längenverhältnis legen sich die Schleiffasern aneinander und stützen sich gegenseitig, wobei dieser Vorgang einer Ballung gleichkommt. Während des Schneidens unterstützen sich dadurch die Korngruppen; sie haben zwar eine große Masse, aber die erzielte Oberflächengüte des Werkstücks wird von der Größe der Schneidkanten an den einzelnen Schleif körnern bestimmt.

Mit dem höheren Längenverhältnis allein läßt sich die überlegene Leistung des faserförmigen Schleifkorns oder der faserförmigen Schleif partikel nicht vollständig erklären. Selbst bei einem geringen mittleren Längenverhältnis von 1,9:1 wiesen die faserförmigen Schleif körner immer noch eine höhere Leistung auf als an sich bekannte gebrochene Sol-Gel-Schleifkörner mit einem nur etwas geringeren mittleren Längenverhältnis von 1,5:1. Daraus ergibt sich offfenbar, daß auch die regelmäßige, zylindrische Kornform für die Schleifleistung Bedeutung hat. Die zylindrische Form beeinflußt die Schleifieistung in vierfacher Hinsicht:

• Mehr Schleifkörner mit einem Spanwinkel von null oder nahe null

• Einheitlichere Verteilung der Beanspruchung im Schleifkorn

• Längere, stetige Schneidkanten

• Spanabführung kontrolliert aus der Schneidzone abgeführt.

Bei richtiger Ausrichtung wird mit den faserförmigen Schleifkörnern ein Spanwinkel in bezug auf das zu bearbeitende Werkstück und der Kornschneidfläche von null oder annähernd null erreicht. Der Spanwinkel wird auch unabhängig von der Drehorientierung um die Kornachse null bleiben, sofern das faserförmige Schleifkorn eine radialsymmetrische Form hat. Mit einem Spanwinkel von null kann das Korn einen streifenartigen Span schneiden, womit sich Wärme, Reibung und Verschleiß verringern. Dabei wirkt das Schleifkorn eher wie ein Miniatur-Schneidwerkzeug als wie ein an sich bekanntes gebrochenes Schleifkorn. Der negative Spanwinkel des typischen pyramidenförmigen gebrochenen Korns bedeutet, daß sich die Kornspitze pflugartig durch das Metall bricht, was zum Schmelzen, Reißen und Verschmieren und weniger zum Schneiden führt. Entsprechend vielen Berichten in der Fachliteratur und Beobachtungen der metallurgischen Veränderungen im Material des Werkstücks sind die sich während des Schleifvorgangs entwickelnden Temperaturen und Drücke extrem hoch. Jeder Mechanismus, mit dem der Schleifabfall aus der Schneidzone entfernt wird, bedeutet einen geringeren Verschleiß der Schneidkanten sowie eine höhere Haltbarkeit und Standzeit. In den rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen der Fig. 11 und 12 sind die Unterschiede zwischen dem Schneid-und dem pflugartigen Vorgang dargestellt. Damit bestätigt sich, daß die faserförmigen Schleifkörner in den erfindungsgemäßen Schleifblattmaterial das Werkstückmaterial in einem Schneidvorgang und nicht auf pflugartige Weise entfernen.

Bei richtiger Orientierung trägt die zylindrische Kornform dazu bei, die Späne von der Schneidzone weg zu lenken. Fig. 11 zeigt, daß die Späne eine konkave Rille an der Schnittfläche aufweisen. Die konvexe zylindrische Kornoberfläche keilt den Span und begrenzt damit die Bewegung des Spanes in bezug auf die Schneidkante und das Werkstück. Durch die regelmäßige zylindrische Form kommt es auch zu einer einheitlicheren Beanspruchungsverteilung im Vergleich zu dem sehr scharfen, unregelmäßig gebrochenen SG-Schleifkorn. Da eine konvexe zylindrische Oberfläche in das Werkstück eindringt, entwickeln sich Druckbeanspruchungen in einigen Bereichen der Kornfläche. Häufig weist das an sich bekannte, gebrochene Sol-Gel-Schleifkorn infolge seiner Tendenz zum muscheligen Bruch konkave Oberflächen und konkave Schuppenformen auf. Wenn die konkaven Formen in das Werkstück eindringen, kommt es oft zu Zugbeanspruchungen in einigen Regionen des gebrochenen Schleifkornes. Keramiken können unter Druck weitaus höhere Belastungen als unter Zug aufnehmen. Folglich weist das Schleifkorn bei Druckbeanspruchungen eine höhere Standfestigkeit auf. Damit besitzen die faserförmigen Schleifkörner eine gute Standzeit bei einer möglichen relativ tiefen Spanabnahme. Dagegen weisen gebrochene Schleifkörner auf ihrer Oberfläche

viele Risse und Kerben oder andere Unregelmäßigkeiten auf, die Beanspruchungen vergrößern oder konzentrieren Mit den an sich bekannten Verfahren zum Brechen ist es nicht möglich, Hohlflachen und Beanspruchungen konzentrierende Einkerbungen auszuschließen Zwar fuhren bei Tests mit Schleifbandern die schärferen Kanten gebrochener Korner zu einem anfänglich höheren Abtrag, jedoch zerfallen die gebrochenen Schleifkorner infolge höherer ortlicher Beanspruchungen leichter unter der Einwirkung der Schleifkrafte

Die bei dem erfindungsgemaßen Schleifblattmatenal verwendeten zylindrischen Schleifkorner haben lange, durchgehende Schneidkanten, die im Vergleich zu den kürzeren, zackigen Kanten an sich bekannter gebrochener Korner breitere Spane erzeugen und den Verschleiß auf eine längere Arbeitskante verteilen Die längeren Schneidkanten stumpfen relativ langsam ab und sind daher sehr standfest Aus Beobachtungen im Verlauf von zeitlich abgesetzten Schleiftests geht hervor, daß die Verschleißplateaus an der Oberseite der faserformigen Schleifkorner bzw Schleifpartikel langsamer als beim gebrochenen SG-Korn

Die folgenden Beispiele veranschaulichen bestimmte spezifische Anwendungsformen der Erfindung Sie dienen jedoch nur zur Verdeutlichung derselben und sind nicht als deren Beschrankung zu verstehen

Beispiel 1

Bewertung der Leistung von Schleiffasern im Vergleich mit walzengebrochenen Sol-Gel-Aluminiumoxidkornern In diesem Beispiel wurden runde Schleifblatter mit Aluminiumoxid-Schleiffasern, hergestellt aus geimpftem Gel („SG") mit einem mittleren Durchmesser von 0,33 mm (0,013"), was annähernd einer CAMI-Klassierung der Korngroße 50 entspricht (0,35mm 0,01369"), im Vergleich mit Alumimumoxid-Schleifkornern aus geimpftem Gel bewertet, die in an sich bekannter Weise durch Walzenbrechen des getrockneten Gels gewonnen wurden In jedem Fall lag die Kristallitgroße unter 1 μηη (die Messung aller hierin erwähnter Knstallitgroßen erfolgt mit dem , intercept Verfahren") Die Schleiffasern wurden in unterschiedlichen Langen und Langenverhaltnissevon etwa 2 1 bis 12 1 auf eine solche Weise bereitgestellt, die annähernd der unterschiedlichen Langenverteilung von Schleifkornern entspricht, die durch Walzenbrechen und Klassieren gewonnen werden Dennoch sollte beachtet werden, daß sich die Schleiffasern eigentlich fur eine solche Klassierung nicht eignen Bei Schleiffasern sind im Gegensatz zu herkömmlichen walzengebrochenen Kornern zwei der Abmessungen aller Fasern gleich Das walzengebrochene Gel-Material hatte eine Korngrößenverteilung von +8,2 +3,1 Es wurden runde Schleifblätter mit einem Durchmesser von 177,8 mm (7") und einer Bohrung mit einem Durchmesser von 0 22,2 mm Ch) hergestellt Hierbei wurden an sich bekannte Verfahren angewendet Die Tragerunterlage ist eine 0,76 mm (0,03") dicke Vulkanfiberunterlage

Die Kontaktschicht besteht aus einer mit Calciumcarbonat-Fullstoff versehenen Resol-Grundschicht (48% Harz, 52% Füllstoff) und Resol-Bmdemittelschicht (48% Harz, 52% Füllstoff) eingesetzt wurden Bei dem in der Bindemittelschicht verwendeten Füllstoff handelte es sich jedoch um Kryolith anstelle von Calciumcarbonat Nach dem Aufbringen der Schleiffasern wurde das Harz der Kontaktschicht 5 Stunden bei 107,22⁰C (225°F) vorgehartet, woran sich nach Aufbringen der Leimschicht eine lOstundige Endhartung bei ebenfalls 107,22°C (225°F) anschloß Der Auftrag erfolgte unter Verwendung an sich bekannter Walzbeschichtungsverfahren in einem Durchgang, wobei die Härtung in einem Umluftofen erfolgte Die Masse der Harzbeschichtung (auf Naßbasis) betrug fur die Kontaktschicht 6,8kg/Ries (15 lbs /Ries) und fur die Bindemittelschicht 10,4kg/ Ries (23 lbs /Ries) Ein Ries entspricht 30,7 m² (330 Quadratfuß) Beschichtungsflache Die Beschichtung der walzengebrochenen Schleifkorner und der faserformigen Schleifpartikel erfolgte mit an sich bekannten Verfahren unter Anwendung eines elektrostatischen Aufwerfverfahrens In Tabelle 1 sind die Mengen fur die Schleifmittelschicht fur die verschiedenen geprüften runden Schleifblatter angegeben

Tabelle 1

Merkmale der runden Schleifblätter mit einer Vulkanfiberunterlage fur die Prüfung zur Bewertung von faserformigen Schleifmitteln im Vergleich mit walzengebrochenen Kornern

Schleif blatt Nr	Art des Schleif mittels	Elektrostatische Aufwerfzeit (Sekunden)	Masse des Schleifmittels (Gramm)
1	Walzengebrochene SG-Korner (Vergleich)	5	52
2	Extrudierte SG-Fasern # 645	5	65
3	Extrudierte SG-Fasern # 645¹¹	20	84-87

1 Die normale Zykluszeit fur die elektrostatische Kornbeschichtung.d h bei walzengebrochenen Kornern, betragt 5 Sekunden Nach dieser Beschichtungszeit wurde jedoch festgestellt (Blatt Nr 2), daß die Schicht sehr offen war so daß eine zweite Probe (Blatt Nr 3) mit einer Beschichtungszeit von 20 Sekunden hergestellt und ebenfalls geprüft wurde

Die walzengebrochenen Schleifkorner (Vergleichsschleifkorner, Blatt Nr 1) hatten folgende Normalzusammensetzung

Bestandteil Gewichtsanteilein%

AI₂O₃	99,58
SiO₂	0,12
Fe₂O₃	0,03
TiO₂	0,20
CaO	0,04
MgO	0,02
Na₂O	0,01

100,00

Sonstige Eigenschaften: Dichte 3,89 (Wasserpyknometer); 3,88 (Heliumpyknometer); Härte 20,7 (GPa); und mittlere

Die Schleiffasern hatten die gleiche Normalzusammensetzung bei einem Längenverhältnis von etwa 2:1 bis 12:1 (mittleres Längenverhältnis 6:1 bis 7:1). Wie aus den oben genannten Daten hervorgeht, führte die längere Aufwerfzeit zu einer beträchtlichen Erhöhung der Masse der aufgetragenen Beschichtung.

Nach dem Zuschneiden wurden die gehärteten Rundblätter zunächst mit einer Gummirollen-Abknickvorrichtung normal um 90°C abgeknickt, um die harte Harzbindung (Kontakt-und Bindemittelschicht) auf kontrollierte Weise zu spalten, danach erfolgte eine Korrektur der Welligkeit mit an sich bekannten Verfahren; danach wurden sie den üblichen Abstumpfungsprüfungen für die Bewertung von runden Schleifblättern auf einer Vulkanfiberunterlage unter niedrigem (112 DsIII) und hohem Schleifdruck (112 Dsh, 112 Dss) unterzogen. Im allgemeinen beinhalten solche Tests die Montage des runden Schleifblattes auf einer mittelharten Gummiunterlage, die ihrerseits an einem waagerecht angeordneten Motorspindelvorrichtung angeordnet ist, die auf einem Wagen montiert wird, der sich frei in horizontaler Richtung auf reibungsfreien Lagern nach innen zu einem hydraulischen Probenhalter und von diesem weg bewegen kann. Der Probenhalter ist so gestaltet, daß er entweder einen Winkel in den Abmessungen 25,4mm x 25,4mm x 247,7mm x 3,2mm (1" χ 1" χ 9³A" χ Ve") oder ein Blech in den Abmessungen 76,2mm χ 4,8mm x 381 mm (3" χ ³/іб" x 15") aufnehmen kann, er bewegt sich waagerecht in 90°-Richtung zur Spindel, wobei er eine Hin- und Herbewegung mit einer festgelegten Geschwindigkeit über eine festgelegte Strecke ausführt. Das Prüfgerät ist auf einem festen Stahltisch montiert, der während des Betriebs die Stabilität gewährleistet. Zum Aufbringen der Schleifkraft wird eine Totlast an ein Rollensystem angehängt, das am beweglichen Wagen befestigt ist, an dem die Motorspindelvorrichtung mit dem Schleifblatt angeordnet wurde. Das runde Schleifblatt wird in einem um 10° von der Parallele zum Probenhalter abweichenden Winkel ausgerichtet. Die Prüfung 112Dsh ist eine Abstumpfungsprüfung mit hohem Druck 2,25N lOlbsforce-Körnung 50; 2,7 Nf 12 lbs force-Körnung 36), in der das runde Schleifblatt mit Vulkanfiberunterlage zum Schleifen 3,2 mm der (Ve") starken Kante eines Winkels aus Kohlenstoffstahl 1018mitden Abmessungen 25,4mm χ 25,4mm x 247,7mmx 3,2 mm (1" χ 1" χ 9³A" x Ve") verwendet wird. Zunächst wird der Winkel gewogen und dann am Probenhalter befestigt, der sich über eine Strecke von 247,7 mm (9³A") mit8V2Hüben/min und einer Längsgeschwindigkeit von 2,14 m/min (7ft./min) hin- und herbewegt. Das Schleifblatt rotiert mit 3450 U/min. Der Schleifzyklus beträgt zwei Minuten, nach deren Ablauf die winkelförmige Probe entfernt und der Masseverlust registriert wird. Danach wird dieser Zyklus mit neuen, entsprechend den Forderungen eingesetzten Winkelproben wiederholt, bis ein Mindestschleifabtrag von 10g/min erreicht ist. Damit ist die Prüfung abgeschlossen. Die Registrierung der Daten erfolgt in Gramm (g) entferntes Material je zweiminütigem Zyklus, Anzahl der Zyklen bis zum Ende des Tests sowie Gesamtabtrag (g) des zu bewertenden Rundblatts. In der Regel werden die Ergebnisse der Prüfung in % zu einem Vergleichsblatt angewiesen.

Prüfung 112 Dss-Die Prüfung 112 Dss ist mit der Prüfung 112Dsh mit Ausnahme der Tatsache identisch, daß als Probe ein Winkel aus rostfreiem Stahl 304 anstelle des Winkels aus Kohlenstoffstahl 1018 verwendet wird, der Schleifzyklus eine Minute beträgt und die Prüfung nach 10 Zyklen beendet wird. Außerdem beträgt die Schleifkraft 1,58 N (7 lbs force) für Schleifblätter der Körnung 50 und 2,25 N (10lbs force) für solche der Körnung 36.

Prüfung 112 DsIII - Diese Prüfung ähnelt der Prüfung 112 Dsh mit Ausnahme der Tatsache, daß sie eine Prüfung mit geringem Schleifdruck ist- 2,25 N (10 lbs. force) - und es sich bei der Probe um ein kaltgezogenes Blech aus Kohlenstoffstahl 1018 mit den Abmessungen 76,2 mm χ 4,8 mm x 381 mm (3" χ ³/ιβ" χ 15") handelt, das so in der Aufnahme befestigt ist, daß von dem runden Schleifblatt mit der Vulkanfiberunterlage die Stirnfläche der 76,2 mm (3") langen Seite des Blechs bearbeitet wird. Der Schleifzyklus beträgt eine Minute, und die Prüfung wird beendet, sobald der Abtrag 3 g/min unterschreitet.

Tabelle 2

Bewertung der Leistung des faserförmigen Schleifmittels im Vergleich zu walzengebrochenen Körnern Gesamtbetrag (in Gramm)

Blatt Nr.	Arides Schleif mittels	112Dsh Stahl winkel 1018	112 Dss Rostfr. Stahlw. 304	112DsIII 3"-Blech StahM018 (Los B)	112DsIII 3"-Blech Stahl 1018 (Los C)
1.	walzengebr. SG 5sAufwerfbeschichtg.	618	50	117	365
BK	2xtrudK!4#645 5sAufwerfbeschichtg.	860	43	486	992
3.	Extrud. SG # 645 20 s Aufwerfbeschichtg.	1192	-	—	937

Die Prüfung mit geringem Druck wurde an zwei verschiedenen Stahl-Losen (Los Bund Los C) durchgeführt, die zu unterschiedlichen Zeiten eingegangen waren. Wie angegeben zeigen sie unterschiedliche Schleifcharakteristiken, die aus dem Gesamtabtrag gemäß Tabelle 2 hervorgehen.

In der folgenden Tabelle 3 sind die Ergebnissederoben genannten Schleifprüfungen im Verhältnis zum Vergleichsblatt, d.h. Blatt Nr. 1 angegeben.

Tabelle 3

Prozentuale Ergebnisse der Schneidleistung des faserförmigen Schleifmittels in Relation zu walzengebrochenen Körnern

Blatt Nr.	Art des Schleif mittels	112Dsh Stahl winkel 1018	112DSS Rostfr. Stahlw. 304	112DsIII 3"-Blech Stahl 1018 (Los B)	112DsIII 3"-Blech Stahl 1018 (Los C)
1.	walzengebr. SG 5 s Aufwerfbeschichtg.	100%	100%	100%	100%
2.	Extrud.SG#645 5 s Aufwerfbeschichtg.	139%	86%	400%	479%
3.	Extrud. SG # 645 20 s Aufwerfbeschichtg.	193%	_1>	_1)	264%

1 Diese Tests wurden infolge der nur begrenzt zur Verfügung stehenden Zahl vorbereiteter Schleifblätter nicht durchgeführt.

Aus den oben gezeigten Ergebnissen geht eindeutig hervor, daß bei Kohlenstoffstahl 1018 die Rundblätter mit Vulkanfiberunterlage und darin enthaltenen Schleiffasern eine bedeutend bessere Schleifleistung zeigen als die Blätter mit geimpftem Gel-Aluminiumoxid-Schleifkorn der Norton Company, die mit an sich bekannten Brechverfahren hergestellt wurden. Blatt Nr. 2 mit 5 Sekunden Aufwerfbeschichtung ergab 39% mehr Abtrag im Test mit hohem Druck und 179 bis 300% mehr Abtrag im Test mit geringem Druck auf Stahlblech. Darüber hinaus führte die größere Menge von Schleiffasern (Blatt Nr.3) zu einer noch besseren Schneidleistung mit hohem Druck, während keine Verbesserung beim Test mit niedrigem Druck zu beobachten war. Aus den Gesamtergebnissen des Tests ergibt sich, daß Schleiffasern beim Schleifen unter hohem Druck dauerbeständiger sind. Bei Kohlenstoffstahl 1018 und niedrigem Druck sind sie außerdem vielseitiger und haben bessere Freischneideeigenschaften als walzengebrochene SG-Schleifkörner.

Die Herstellung des faserförmigen Schleifmittels erfolgte durch 5minütiges Mischen von 3,2 kg Pural® NG-Aluminiummonohydratder Firma Condea Chemie GmbH mit 1,3 kg Mischwasser und 22g a-Aluminiumoxidkeimen in einem an sich bekannten V-Doppelmantelmischer, bis ein im wesentlichen gleichmäßiges Sol vorhanden war. Dann wurden 200g 70%ige Salpetersäure, verdünnt mit 750cm³ destilliertem Wasser zugegeben und das Mischen weitere fünf Minuten fortgesetzt, um ein Gel mit 59% Feststoffanteil und gleichmäßiger Keimverteilung zu erhalten. Die im Gel verwendeten Impfkeime wurden durch Mahlen einer Charge aus destilliertem Wasser und 88%igem Aluminiumoxidschleifmittel normaler Körnung (jeweils 12 mm Durchmesserund 12 mm Länge) der Firma Diamonite Products Company, Shreve, Ohio in einer Sweco-Mühle Modell 45 hergestellt, bis die Partikel (Aluminiumoxidkeime) im Wasser eine Oberflächenkennzahl von mindestens 100m²/g aufwiesen.

Das eingesetzte Pural®-NG-Pulver hatte eine Reinheit von etwa 99,6% mit geringen Mengen von Kohlenstoff, Siliciumdioxid, Magnesiumoxid und Eisenoxid.

Danach wurde das geimpfte Gel durch ein weichwandiges Extrudermundstück mit Vielfachöffnungen extrudiert, dessen Öffnungen einen Durchmesser von 0,60 mm zur Herstellung der Endlosgelfasern hatten. Nach dem Trocknen wurden die extrudierten Faserbündel in Längen von durchschnittlich 2 mm gebrochen und danach fünf Minuten bei 1320°C gebrannt. Nach dem Brennen zur Umwandlung des Materials der Schleiffasern in a-Aluminiumoxid wiesen die einzelnen Fasern einen mittleren Querschnitt auf, der einem Schleifmittel der Normalkörnung 50 entsprach. Zumindest einige der Schleiffasern waren in ihrer Länge gebogen und gedreht.

Im wesentlichen bestanden die Schleiffasern aus reinem a-Aluminiumoxid mit einer oben genannten mittleren Kristallitgröße von 0,Зцт und einer Härte von etwa 16GPa.

Beispiel 2

Vergleich der Schneidleistung von Schleiffasern und walzengebrochenen Körnern In diesem Beispiel wird die Schneidleistung und Oberflächengüte faserförmiger Schleifpartikel aus geimpftem Aluminiumoxid-Gel mit SG-Schleifkörnern verglichen, die durch an sich bekanntes Walzenbrechen gewonnen wurden. Die faserförmigen Schleifpartikel wiesen einen mittleren Durchmesser von 0,33mm (0,013") auf, was in etwa Schleifkörnern der Körnung 50 entspricht 0,35 mm (0,01369) und hatten ungeordnete Längenverhältnisse von etwa 2:1 bis 8:1. Wie unten angegeben führte dabei jedoch die eingesetzte chargenweise Klassierung zu einigen sehr langen Fasern und einem unverhältnismäßig hohen Anteil von Feinkorn. Die Schleiffasern und walzengebrochenen SG-Vergleichskörner der Körnung 50 hatten dieselbe Normalzusammensetzung wie bereits im Beispiel 1 angegeben.

Ergebnisse der Klassierung von walzengebrochenen Körnern und Schleiffasern

Art des Korns	Serien-Nummer	Körnung	Klassierung
Walzen gebrochen	08D168.3	50	+3,2+1,9
Schleif fasern	08D168.7	50	-2,5+30,9

Wie aus der oben dargestellten Tabelle hervorgeht, gab es beträchtliche Unterschiede zwischen der Klassierung der beiden Kornarten. Die Angabe "+3,2 +1,9" bedeutet, daß die Probe walzengebrochenen Schleifkorns 3,2% übermäßiges Korn und 1,9% Feinkorn enthielt, wie die Prüfung mit dem Klassiersiebsystem gemäß CAMI ergab. Dieses liegt innerhalb des zulässigen

Toleranzbereiches fur SG-Schleifkorner der Körnung 50 Andererseits verweist die Angabe „—2,5 +30,9" fur die Schleiffaserprobe darauf, daß mit 2,5% zu wenig übermäßiges Korn und mit 30,9% zuviel Feinkorn enthalten waren, was einen unverhältnismäßig hohen Wert darstellt Die hohe Angabe fur Feinkorn ist das Endergebnis der Tatsache, daß alle Schleiffasern („Korner") annähernd denselben Durchmesser haben, der unter der Siebgroße des Vergleichssiebs fur die Körnung 50 liegt Es wurden runde Schleifblätter mit Vulkanfiberunterlage gemäß der Beschreibung in Beispiel 1 hergestellt Die Beschichtungsmassen betrugen in annähernd Kontaktschicht6,8kg/Ries(15lbs /Ries), Bindemittelschicht104kg/Ries(23lbs / Ries), Schleiffasern 65g, walzengebrochene Korner 52g

Nach dem üblichen Knicken wurden die runden Schleifblätter mit Vulkanfiberunterlage zunächst in der bereits beschriebenen Abstumpfungsprufung mit niedrigem Schleifdruck bewertet (Prüfung DsIII) In der nachfolgenden Tabelle 4 sind die Abtrags und Oberflachenergebnisse vergleichsweise dargestellt

Tabelle 4

Vergleich des Abtrags und der Oberflachengute von faserformigen Schleifmitteln und walzengebrochenen Kornern bei 76,2 mm (3') Blech

	Abtrag	Ges-	faserform ig	Ges-	Oberflachengute	Pc	faserformig	Rtm	Pc
	SG-Vergl	Ab-	Körnung 50	Ab-	SG-Vergl		Körnung 50
	Körnung 50	tr	Abtrag/	tr	Körnung 50	227	Oberflachengute	995	211
Zyklus	Abtrag/	(g)	Zyklus	(g)	Oberflachengute	255		855	233
Nr	Zyklus	29		20		163	Ra	757	156
		55	(g)	37	Ra Rtm	115		386	82
	(g)	94	20	68		103	125	268	73
1	29	119	16	92	164 1005	96	103	222	91
2	25	136	15	112	105 736		109	193	92
4	18	46	10	128	80 625		53	297	81
6	12	-	9	143	48 414		33
8	8	-	8	154	37 331		28
10	41		7	34 282	28
12	—	5		40
14	-

Ra = Abweichung von dermittleren Linie inprn Rtm = mittlere Rauhtiefe m Mm Pc = Anzahl derSpitzen

Üblicherweise wird die Oberflachengute eines Metallwerkstucks mit den Ra- und RT-Werten angegeben, die an den Schleifmarken an unterschiedlichen Stellen (z B in der Mitte, linke, rechte Kante) entlang des bearbeiteten Werkstucks gemessen werden Den Fachleuten ist die Bedeutung dieser statistischen Parameter gut bekannt Sie sind eindeutig in einer Publikation mit dem Titel „An Introduktion to Surface Texture and Part Geometry" (Einfuhrung in die Oberflachenbeschaffenheit und Werkstuckgeometrie) der Firma Industrial Metal Products Incorporated (IMPCO) definiert Im allgemeinen ist Ra ein Maß der mittleren Oberflachenrauhheit Da viele Oberflachen unterschiedlicher Topographie gleiche Ra-Werte haben konnen, wird diese Zahl in der Regel durch andere Parameter ergänzt, die auf derselben Oberflache gemessen werden In der Metalloberflachenbearbeitung wird Rt oft als Ergänzung der Ra-Messung verwendet Der Rt-Wert ist ein Maß fur die Tiefe von Spuren oder Kratzern, die nach der Oberflachenbearbeitung möglicherweise auf der Werkstuckoberflache verbleiben Bei der Angabe Pc handelt es sich um eine Zahl, die im allgemeinen die Kratzerhaufigkeit angibt Wie aus den obengenannten Daten hervorgeht, wiesen die runden Schleifblätter mit Schleiffasern eine höhere Abtragsleistung als die mit an sich bekannten gebrochenen Schleifkorn auf In den ersten Zyklen schnitt das Schleifblatt mit den faserformigen Schleifmitteln zunächst mit einem etwas geringeren Abtrag ab, dann jedoch wurde ein Abtrag über eine wesentlich längere Zeit erreicht Die mit den Schleiffasern erzeugte Oberflachengute scheint in etwa der mit dem walzengebrochenen Schleifkorn erzeugten zu entsprechen Dennoch sollte nochmals darauf verwiesen werden, daß die chargenweise Klassierung der faserformigen Schleifpartikel, wie oben dargelegt, einen unverhältnismäßig hohen Anteil von Feinkorn und einige sehr lange Schleiffasern hervorbrachte Bei einer kontrollierteren „Klassierung" wurde sich voraussichtlich eine andere Oberflachengute ergeben

Durchgeführt wurde eine weitere Prüfung (112DsI), um einen Vergleich zwischen dem Abtrag und der Oberflachengute aus der Verwendung von Schleiffasern einerseits und walzengebrochenem Schleifkorn der Kornungen 50 und 36 andererseits zu ermöglichen In der nachfolgenden Tabelle 5 sind die Ergebnisse dargestellt Diese Prüfung gleicht der Prüfung DsIII mit Ausnahme des Prüfkörpers, der eine 25,4mm („1") dicke Stirnflache aufwies

Tabelle 5

Vergleich des Abtrags und der Oberflachengute von Schleiffasern und walzengebrochenem Schleifkorn auf einer 25,4mm I Stahlstirnflache

	952¹¹	in uramm	31	SG V"	44	SG Vergl -	Rtm	Pc	Oberflachengute	Rtm	Pc	SG Vergl -	1	Rtm	Pc
	Korng		189	Korng	256	korn	1053	214	952¹¹	1455	149	korn	Körnung 36	1181	163
	50	41	419	36	526		852	195	Korng	1279	173	Oberflache	1079	224
	Zyklus Gesamtabtrag	215	640		779	Körnung 50	839	233	50	1019	179		840	177
Abtrag	Nr "	438	859		1001	Oberflache	1018	243		714	159	Ra	711	284
SG-V		627	1060		1 181		599	353		730	196	226	820	145
Korng	1	799	1 228	1334	Ra	420	320		581	230	205	526	179
50	5	880	1350	1437	152	254	100	Oberflache	423	152	135	534	181
	10	926	1444	1506	154	-	-		477	139	128	394	168
15	-	1496	1541	119	-	—	Ra	431	200	129	359	181
20	—	1532	-	136	-	-	407	489	96	75	503	115
25	-			63	-	-	196	347	90	73	-	-
30	-		= Abweichung von der mittleren Linie in pm	41			158			54
35	1 Schleiffasern	= mittlere Rauhtiefe in μηη	41			136			70
40	Ra =	= Anzahl der Spitzen	-			124			80
44	Rtm =		—			92			-
48	Pc =		-		80
		-		87
				48
			73
		65

Wie aus den oben genannten Ergebnissen hervorgeht, erzielten die Schleiffasern der Körnung 50 nicht nur bessere Abtragsleistungen als die walzengebrochenen Schleifkorner der Körnung 50, sondern der Abtrag entsprach auch dem der Kontrollkornung 36 Wiederum war der Abtrag der Schleiffasern anfänglich etwas geringer als bei den walzengebrochenen Schleifkornern, er setzte sich jedoch gleichbleibend über eine längere Zeit fort Bei dieser Prüfung mit 25,4mm („1") dickem Blech erzeugten diefaserformigen Schleifpartikel eine Oberflachengute, die derVergleichskornung 36 gleichkam

Beispiel 3

Vergleich der Schneidleistung von Schleiffasern mit steigendem Langenverhaltnis und walzengebrochenem Schleifkorn In diesem Beispiel werden runde Schleifblatter mit Schleiffasern unterschiedlicher Langenverhaltnisse einer Prüfung im Vergleich mit walzengebrochenen Schleifkornern ähnlicher Zusammensetzung unterzogen, um die Auswirkung des Langenverhaltmsses auf die Schneidleistung zu bewerten

Wie bereits dargelegt wurde geimpftes Sol-Gel-Schleifmittel hergestellt und dann durch ein feines Rundmundstuck mit einer Vielzahl von Offnungen stranggepreßt Die Schleiffasern wurden getrocknet und in einem Backenbrecher leicht gebrochen, um u nterschiedhcheSchleiffaserlangen zu erhalten Nachdem Brennen wurde das Los kurzzeitig über verschiedene Si eboffnungen gesiebt, damit unterschiedliche Schleiffaserlangen getrennt werden konnten Es wurde das mittlere Langenverhaltnis ermittelt, das nachfolgend angegeben ist In Tabelle 6 sind die Ergebnisse der chemischen Analyse der verschiedenen Proben und andere physikalische Eigenschaften dargestellt

Tabelle 6

Bezeichnung der Probe	1015¹¹	1016	1017	1018	Vergleichs probe
Masse (lbs)	10	24	13,5	12,5	0,01

Chemische Zusam	Na₂	0,01	0,01	0,01	0,01	0,02
mensetzung	MgO	0,01	0,01	0,01	0,01	0,12
	SiO₂	0,04	0,03	0,03	0,03	0,04
	CaO	0,02	0,02	0,03	0,02	0,20
	TiO₂	0,17	0,17	0,21	0,18	0,03
	Fe₂O₃	0,15	0,21	0,11	0,12	3,89

Dichte (Wasserpyknom ) (Heliumpyknom )	3,91 3,94	3,91 3,96	3,91 3,96	3,91 3,95	3,88 20,7
Harte	19,6	20,1	20,4	19,6	0,17
Mittl Kristallgroße	0,139	0,135	0,125	0,135
Mittl Langenver haltnis	4,2 1	3,6 1	5,1 1	8,5 1

Der mittlere Korndurchmesser betrug bei allen 4 Proben 0,011 bis 0,013'

1 Keine Siebung, d h voller Größenbereich

2 Gewichtsanteile in %, Rest AI₂O₃

Entsprechend dem in Beispiel 1 offenbartem Verfahren wurden runde Schleifblätter mit Vulkanfiberunterlage hergestellt. Die Ergebnisse der bereits beschriebenen Schleifprüfungen sind in der nachfolgenden Tabelle 7 dargestellt.

Tabelle 7

Ergebnisse	Körn.	Längen- ver- hält- nis	LPD¹	Prüfung 112 Dsh	Prüfung 112 Dss	Prüfung 112 DsIII	Masseverlust der Blätter	Prüfung 112 Ds	Masseverlust d. Rundblätter mit Schleifmittel auf Unterlage	1,8g 100%
	50	1,4:1	180,7	warm gewalzt. Stahl 1020	Rostfr. Stahl 304	Stahl 1018	Prüfung 112 DsIII	0,5 g 100%	6,2 g 344%
Blatt	50	4,2:1	189,2	705 g 100%	48 g 100%	180g 100%	2,6 g 520 %	3,8 g 211%
SG- Vergl.	50	3,6:1	197,9	1434 g 203 %	55 g 115 %	624 g 347 %	1,5g 300%	7,2 g 400 %
SG- 1015	50	5,1:1	180,3	1185g 168%	57g 119%	401g 223%	2,3 g 460 %	9,5 g 528%
SG- 1016	50	8,5:1	163,9	1617g	56 g 117%	465 g 258%	2,7 g 540 %
SG- 1017				1346 g 191 %	53 g 110%	639 g 355%
SG

1 LPD = Schleifprüfung mit geringem Schleifdruck

Wie oben angegeben weisen die Schleiffasern enthaltenden Rundblätter im Gegensatz zum Vergleichsblatt mit walzengebrochenen Schleifkörnern einen deutlich besseren Abtrag in den Prüfungen 112Dsh und 112DsIII auf Stahl 1020 und 1018 auf. Vergleichsweise wesentlich geringer war jedoch der Leistungsanstieg beim Schleifen von rostfreiem Stahl (Prüfung 112 Dss). Wie in der Abstumpfungsprüfung mit hohem Druck haben die Schleiffasern enthaltenden Blätter offenbar eine hohe Wirksamkeit beim Schleifen mit geringem Schleifdruck. Der Schleifkörper mit ungesiebtem Schleifmittel (Probe 1015) erzielte in der Prüfung 112 DsIII einen Gesamtabtrag von 347% im Vergleich zum Abtrag der Vergleichsprobe. Wie in Fig. 7 der Zeichnungen dargestellt, erhöht sich in der Prüfung 112 Dsh mit warmgewalztem Stahl 1020 der Abtrag bis zu einem Längenverhältnis von 5,1:1 (Probe 1017) und verringert sich anschließend. Während des Tests wurde ein Wegfliegen von Schleiffasern vom runden Schleifblatt beobachtet. Ohne es darauf zu beschränken ist dieses offenbar ein Ergebnis dessen, daß sich der Momentarm erhöht und damit die Beanspruchungswerte in dem Schleifkorn, d. h. den Schleiffasern verändert werden. Der Schleiffaserverlust in Abhängigkeit vom Längenverhältnis wird durch die Werte in der Tabelle 7 bestätigt. So erhöht sich beispielsweise im Test 112Dshder Masseverlust des beschichteten Schleifblatts bei ansteigendem Längenverhältnis: 9,5g bei einem Verhältnis von 8,5:1 gegenüber 3,8g bei einem Längenverhältnis von 3,6:1. Dennoch zeigt Fig. 7, daß die Probe 1018 bei einem mittleren Längenverhältnis von 8,5:1 in ihrer Leistung noch immer das Vergleichsschleifblatt mit an sich bekannten walzengebrochenen Schleifkorn übertraf. Wie ebenfalls aus der Tabelle 7 ersichtlich, beeinflußt das Längenverhältnis offenbar nicht die Leistung beim Schneiden von rostfreiem Stahl (Test 112Dss).

Aus der Fig.8 geht hervor, daß sich bei der Abstumpfungsprüfung mit geringem Druck (112DsIII) der Abtrag bei ansteigendem Längenverhältnis erhöht, wobei als Ausnahme beim Längenverhältnis 4,1:1 der Probe 1015 ein einzelner Spitzenwert im Abtrag erscheint. Diese Probe ist die einzige einer Gruppe von Proben, die der Prüfung in diesem Beispiel 3 in ungesiebter Form unterzogen wurde. Eine kleine Anzahl von Schleiffasern nämlich 25 Stück wurden aus der Probe 1015 zufällig ausgewählt, wobei deren Durchmesser optisch bestimmt wurden. Bei diesen Schleiffasern bewegte sich das Längenverhältnis zwischen 2,58 und 12,66. Damit wird angenommen, daß dieser Abtragungsunterschied der Probe 1015 möglicherweise das Ergebnis der breiteren Längenverteilung in der ungesiebten Probe ist, während die anderen Proben sämtlich gesiebt wurden. Durch das Sieben wird die Längenverteilung verändert oder verkleinert. Bei ungesiebten Schleiffasern berühren sich dagegen einige lange Schleifkörner (Fasern), was zu einem höheren Einheitsdruck je Korn führt. Obwohl in Tabelle 7 nicht ausdrücklich ausgewiesen, haben die Schleifblätter mit Schleiffasern wie in den bereits aufgeführten Beispielen anfänglich einen geringeren Abtrag als die SG-Vergleichsprobe, behalten jedoch in jedem Fall eine höhere Abtragungsleistung für eine wesentlich längere Zeit bei. Das SG-Vergleichsschleifblatt schnitt bis zum 8.Zyklus 10 g/min, während mit der Probe 1015 bis zum 30. Zyklus ein Abtrag von mehr als 10g/min erzielt wurde.

Beispiel 4

Schneidleistung von Schleifblättern mit Schleiffasern der Körnung 36 und walzengebrochenen Körnern der Körnung 36. In diesem Beispiel wurde ein rundes Schleifblatt mit Vulkanfiberunterlage und geimpftem Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifmittel der Körnung 36 bewertet, dessen nachfolgend angegebene Zusammensetzung dieselbe wie für die Herstellung herkömmlicher Schleifkörner durch normales Walzenbrechen und Faserextrusion war:

Bestandteil	Gewi
AI₂O₃	99,52
Na₂O	0,01
MgO	0,01
SiO₂	0,06
CaO	0,04
TiO₂	0,19
Fe₂O₃	0,17

Die walzengebrochenen Schleifkorner und Fasern hatten folgende physikalische Eigenschaften Dichte (Pyknometer, Wasser) 3,89, Dichte (Pyknometer, Helium)-3,92, Harte-20,3, Knstallgroße (mittlere) -0,149μπι Dieses Schleifmittel wurde auf einen Durchmesser von 0,41 mm (0,016') extrudiert (etwa Körnung 36) und in ungeordnete Langen von etwa 0,8 mm bis etwa 4 mm geschnitten Damit lagen die Langenverhaltnisse dieser Schleiffasern etwa zwischen 2 1 und10 1

Es wurden runde Schleifblatter mit Vulkanfiberunterlage gemäß Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die Beschichtungsmassen betrugen Kontaktschicht 7,7kg/Ries (17lbs /Ries), Bindemittelschicht 12,7kg/Ries (28lbs /Ries), SchleifkornerAfasern 27,2kg/ Ries (60 lbs /Ries)

Die Klassierung des eingesetzten Schleifmittels und die resultierende Schneidleistung sind in Tabelle 8 dargestellt

Tabelle 8

Mittel	Körnung	Klassierung	LPD¹	Ergebnisse der Prüfung Gamm Abtrag/Zeit in % vom Vergleichsblatt	112 Dss Rostfr Stahl	112DsIII 3"-Blech
				112Ds Stahl 1018	80/100	264/100
Vergl - probe	35	-0,7 + 13,2	185,1	1214/100	91/112	465/176
Schleif fasern	35	-15,6 + 70,8	208,4	1842/152

1 Abstumpfungsprüfung mit geringem Schleifdruck

Wie bei den bereits durchgeführten Prüfungen ist bei jeder Prüfung mit dem erfindungsgemaßen Schleifmittel auf Unterlagen der Abtrag anfänglich geringer als mit den Vergleichskornern, er wird aber über eine wesentlich längere Zeit beibehalten Entsprechend einer nicht gefestigten Theorie kann ein solcher, anfänglich niedriger Abtrag möglicherweise mit der relativ geringen Anzahl extrem langer Schleiffasern beim anfänglichen Kontakt zusammenhangen In der Prüfung mit rostfreiem Stahl, die normalerweise nach 10 Minuten beendet wird, erreichte das SG-Vergleichsschleifblatt einen Abtrag von sechs Gramm je Minute, wobei der Gesamtabtrag 80 Gramm betrug Dagegen betrug am Ende der 10 Minuten der Abtrag der Schleifblätter mit Schleiffasern 8 Gramm je Minute und der Gesamtabtrag lag bei 91 Gramm Das Schleifen mit diesem Rundschleifblatt auf Vulkanfiberunterlage wurde solange fortgesetzt, bis der Abtrag auf sechs Gramm je Minute gesunken war Dafür waren nochmals 10 Minuten Schleifzeit erforderlich, und der Gesamtabtrag nach 20 Minuten betrug 163 Gramm

Obwohl die erfmdungsgemaße Losung speziell im Hinblick auf Schleiffasern mit einem annähernd kreisförmigen Querschnitt beschrieben wurde, wird ersichtlich, daß sie nicht darauf beschrankt ist Die in der praktischen Anwendung dieser Erfindung eingesetzten faserformigen Schleifmittel können jeden gewünschten Querschnitt aufweisen, ζ B rund, quadratisch, dreieckig, rautenförmig, polygonal, oval, kreuzförmig usw sein Die Hauptforderung ist, daß diese Schleifmittel eine wie bereits offenbarte längliche Form aufweisen müssen Dabei brauchen solche faserformigen Schleifmittel nicht unbedingt eine geradlaufige Konfiguration zu haben Sie können in ihrer Längsrichtung gedreht sein oder bei Bedarf andere nichtlineare Formen haben Dazu kommt, daß runde Schleifblätter mit Mischungen von Schleiffasern unterschiedlicher Formen oder unterschiedlicher Großen hergestellt werden können, so kann ζ B das Schleifblattmaterial runde Schleiffasern mit zwei verschiedenen Durchmessern enthalten Außerdem können Schleiffasern mit herkömmlich gebrochenen Schleifkornern vermischt werden Es ist auch möglich, Schleiffasern aus SoI-GeI-AI₂O₃ mit Schleifkorpern anderer Zusammensetzung zu mischen, ζ B mit gesintertem AI₂O₃, Granat usw Weiterhin kann das Schleifblattmaterial auch mit an sich bekannten getrennten Beschichtungsverfahren hergestellt werden, ζ B kann die Grundbeschichtung aufgetragen werden, und anschließend ein billigeres Schleifkorn oder ein Füllstoff durch Fallbeschichtung und danach die Schleiffasern durch die elektrostatische Beschichtung Es können klassierte Schleifmittel durch getrennte Beschichtungsverfahren geschaffen werden, indem ζ B zuerst einefeine Körnung durch Fallbeschichtung aufgebracht wird, auf die danach gröbere Schleiffasern mittels elektrostatische Beschichtung folgen Die erfmdungsgemaße Losung wurde ausführlich anhand von runden Schleifblattern mit Vulkanfiberunterlage dargelegt, ist aber nicht auf diese beschrankt Verschiedene an sich bekannte Schleifblattmaterialien können geschaffen werden, ζ B Bander, rechteckige Schleifblätter, Profil- und Lamellen-Schleifscheiben

Beispiel 5

In diesem Beispiel wird die Auswirkung unterschiedlicher Kristallgroßen auf die Leistung der erfindungsgemaßen Schleiffasern dargestellt

Die Schleiffasern wurden auf runde Schleifblätter mit Vulkanfiberunterlage und 177,8mm (7") Durchmesser aufgetragen, die den Standardprufverfahren fur Schleifblatter 112 DsH, 112 DsIII und 113 Dsl unterzogen wurden Die beiden ersten Tests wurden

beschrieben. Die Prüfung 113 Dsl ist ein Test mit mittlerem Schleifdruck, bei der die gleiche Ausrüstung wie in der Prüfung 112DsH und als Prüfkörper ein Stab aus Stahl 1018 mit den Abmessungen 25,4mm χ 63,5mm χ 247,7mm (1" χ 2Ѵг" х 9³A") verwendet wird. Der Stab und das Schleifblatt sind so zueinander angeordnet, daß die 25,4mm (1") dicke Stirnfläche des Stabs geschliffen wird. Der Schleifzyklus beträgt jeweils zwei Minuten; nach jedem Schleifen wird der Stab entfernt und zur Bestimmung des Masseverlusts gewogen. Während der Prüfung werden abwechselnd vier Stäbe verwendet. In allen anderen Gesichtspunkten gleicht die Prüfung der Prüfung 112 DsH. In der nachfolgenden Tabelle 9 sind die Ergebnisse dargestellt. Bei dem geprüften Vergleichsmuster handelt es sich um ein normales kommerzielles, geimpftes Sol-Gel-Schleifmittel mit brockenartigen Körnern, welches durch Brechen und Klassieren hergestellt wurde.

Tabelle 9

Probe	Kristall	Längen	112DsH*	112DsIII*	113DsI*
	größe	verhält	(Stahl	(3"-Stahl-	(Stahl
	(μπι)	nis	1018)	blech)	1018)
Vergl.-	nicht	nicht	100%	100%	100%
muster	verfügbar	verfügbar
(SG)
5-1	(nicht	2,5:1	14%	42%	8%
	geimpft)
	>2
5-2	1,16	2,5:1	127%	127%	119%
5-3	0,65	2,5:1	148%	118%	109%
5-4	0,54	2,5:1	156%	154%	108%
5-5	0,42	2,5:1	158%	129%	118%
5-6	0,39	2,5:1	193%	136%	134%
5-7	0,26	2,5:1	211 %	183%	151 %

* ausgedrückt in % zum kommerziellen Vergleichsmuster

Aus den oben angegebenen Daten wird der bedeutende Vorteil einer Anwendung der kleinstmöglichen Kristallgröße in den Schleifteilchen klar ersichtlich. Deutlich wird auch, daß mit einem nicht geimpften Schleifmittel überhaupt keine guten Leistungen zu erzielen sind.

Beispiel 6

In diesem Beispiel wird ein Produkt mit einem Schleifkorn quadratischen Querschnitts mit einem Produkt verglichen, das unter Verwendung des normalen, gebrochenen SG-Schleifkorns hergestellt wurde. In jedem Fall wurden das Schleifkorn aus geimpftem SoI-GeI geformt, wobei die Kristallitgröße unter 1 μηι lagen. Bei dem SG-Schleifkorn der Körnung 80 und dem erfindungsgemäßen Schleifblattmaterial wurden Schleifkörper mit quadratischem Querschnitt verwendet, die einer Körnung 80 entsprachen. Das Längenverhältnis betrug 4:1.

Die Ergebnisse sind in % in bezug auf die Leistung des SG-Vergleichsschleifkörpers ausgedrückt. Die erzielten Ergebnisse waren wie folgt:

	112DsIII 3"-Blech	113DsI 1 "-Stahlstab
SG-Vergleichsschleif produkt (Körnung 80)	100%	100%
Schleiffaser mit qua dratischem Querschnitt (Körnung 80)	339%	249 %

Damit wird deutlich, daß auch Schleifkorn mit anderen Querschnitten als den oben beschriebenen Rundformen in den erfindungsgemäßen Schleifblattmaterial wirksam sind.

Beispiel 7

Dieses Beispiel zeigt die Auswirkung der Kornmenge auf die Wirksamkeit eines Schleifprodukts. Es wurden eine Reihe von Schleifoperationen durchgeführt, um die Auswirkung unterschiedlicher Parameter auf die Schleifleistung von erfindungsgemäßen Schleifprodukten zu bewerten. Bei den untersuchten Parametern handelte es sich um das Längenverhältnis, die Kornmasse, Mischungen verschiedener Körner und das Verfahren der Kornaufbringung. Sofern nicht anders angegeben, bestand die verwendete Trägerunterlage aus 2079 (7,3oz.) schwerem Polyesteratlas mit einer Oberflächengüte von 775, die Kontakt- und Bindemittelschicht wurden nach folgendem Ansatz hergestellt:

Kontaktschicht	30,0 %	Bindemittelschicht	27,3 %
Va reu m 2535	13,6 %	Varcum2535	14,4 %
BM-42	54,5 %	BM-42	49,1 %
Dura	0,25%	Kryolith	0,25%
A-1100	1,6 %	A-1100	8,9 %
Wasser	Wasser

In Tabelle 10 sind die hergestellten Schleifprodukte und die Ergebnisse der Schleifprüfungen zusammengefaßt. Bei einer Untersuchung der Prüfungsergebnisse wird deutlich, daß die Schleifprodukte mit den höchsten Leistungen das Längenverhältnis enthielten. Darüber hinaus wurde ein positiver Effekt schon dadurch erzielt, daß man die Menge dieses Schleifkorns bei dem Produkt einfach verringerte. Bei dem Produkt mit den besten Ergebnissen (308%) waren nur 66% der Oberfläche mit den Schleiffasern mit einem Längenverhältnis 3,1:1 beschichtet. Die mit dem Längenverhältnis 2,1:1 erreichten Ergebnisse waren nicht so hervorstechend wie beim Längen verhältnis 3,1:1, aber mit 172% immer noch wesentlich besser als die des Vergleichskornes. Deutlich wurde die gleiche Leistungsverbesserung durch Verringerung der Schleiffasern mit dem Längenverhältnis 2,1:1 erreicht. Offenbar führen Kornmassenwerte zwischen etwa 40 und 60% zu den besten Ergebnissen für jedes der beiden bewerteten Längenverhältnisse. Interessanterweise verursachte die Anordnung der Schleiffasern mit dem Längenverhältnis 2,1:1 auf dem Schleifblattmaterial beträchtliche Leistungsunterschiede. Bei dem Schleifblattmaterial 7-11 wurden Schleiffasern mit einem Längenverhältnis 3,1:1 als erste Schicht und das SG-Korn der Körnung 50 als zweite Schicht aufgetragen, während das Schleifblattmaterial 7-12 als erste Schicht das SG-Korn der Körnung 50 und als zweite Schicht die Schleiffasern des Längenverhältnisses 3,1:1. Die Ergebnisse der Prüfung 112 Ds (80) zeigen, daß 7-11 etwas bessere Leistungen (115%) als die Vergleichsprobe hatte, während 7-12 einen Wert von 292% gegenüber des Vergleichskornes erreichte. Dabei sollte beachtet werden, daß die hierbei hergestellten Schleifkörper mit dem Längenverhältnis 3,1:1 zwar einen Teilchendurchmesser von 0,33 mm hatten, der annähernd einer Körnung 50 entspricht, aber die Leistung der Krönung 36 (siehe 34 R 984) in dem Test 112 Ds (80) um das 2,5fache und in dem Test mit festem Vorschub um das 2fache übertrafen.

Tabelle 10

Schl.-

Verfah ren

1-Sch. 1-Sch. 1-Sch. 1-Sch.

Ko rnart

	Gesamt	Prz.An-	Ergebnisse der	Fenster
	körnung	teild.	Prüfungen im	Vorschub
	lbs./	geschloss.	Verhältniszum	Stahl
	Ries	Schicht	Normal	4140
Premium-		122Ds
körnung		(80/psi)
lbs./		Stahl
Ries		1018

Normal	1.	SG, Kör	39	39	100%	100%	100%
	Schicht	nung
	(Sch.)	50
7-1	1-Sch.	LV 3,1	55,8	55,8	100%	269 %	450 %
7-2	1-Sch.	LV 3,1	47	47	84%	299 %	-
7-3	1-Sch.	LV 3,1	37	37	66%	308 %	406%

LV 2,1 LV 2,1 LV 2,1 LV 2,1

50 42 29 22,5

100% 84% 58% 45%

I.Sch.	LV 3,1	28,2
2. Sch.	SG-50	18,8
I.Sch.	SG-50	21
2. Sch.	LV 3,1	26

47

100%

136% 151% 164% 172%

115%

292 %

163%

184% 131%

7-8	1-Sch.	LV 3,1/EK	30,4	47,4	100%	261 %	325%
7-9	1-Sch.	LV 3,1/EK	36	43,8	100%	256%
7-10	1-Sch.	LV3,1/EK	30,4	47,4	100%	191%

97%

7-14	1-Sch.	LV2,1/NZ	44	44	100%	138%
7-15	1-Sch.	LV 2,1	26,8	41,8	100%	136%
		SiC

In jedem Fall wurde ein elektrostatisches Aufwerfverfahren für die Kornbeschichtung eingesetzt.

Die SG-Körner der Körnung 50 hatten eine geringe Dichte von 1,73 und enthielt +16,0 übermäßiges Korn und -4,6 Feinkorn.

EK steht für ein Elektrokorundschleifmittel der Körnung 50. (Dieses ist keine Premiumkörnung) NZ steht für Norzon®-Kömer, Körnung 50 der Firma Norton Company. (Dies ist eine Premiumkörnung) SiC steht für Siliciumcarbidkörner der Körnung 50. (Dieses ist keine Premiumkörnung) „Proz. Anteil d. geschloss. Schicht" steht für den prozentualen Anteil der tatsächlichen Masse der Schleifmittelschicht von der

höchst möglichen Masse der Schleifmittelschicht.

Aus den oben dargestellten Ergebnissen scheint deutlichzu sein, daß bei Verwendung eines faserförmigen Kornes dieses vorzugsweise in der Oberschicht liegen sollte, falls Mehrfachschichten eingesetzt werden. Danach ist klar, daß zur Erzielung optimaler Leistungen eine Beschichtung mit faserförmigem Schleifkorn vorzugsweise nur etwa 40 bis 60% einer geschlossenen Schleifmittelschicht ausmachen sollte, wobei der Rest durch Nicht-Premiumschleifkorn oder besser noch durch einen von Luft ausgefüllten Freiraum aufweisen.

Beispiel 8

In diesem Beispiel wird die Auswirkung einer in-situ-Herstellung des a-Aluminiumoxids in Faserform im Gegensatz zum Strangpressen der a-Aluminiumoxidpartikel in einem geeigneten Medium und nachfolgendem Sintern zur Bildung eines zusammenhängenden Gefüges dargestellt.

Es wurden geimpfte Sol-Gel-Fasern durch zweiminütiges Mischen von Böhmit („Dispersal" von Condea), Wasser und submikroskopischer a-Aluminiumoxid mit 1 Gewichtsanteil in % Böhmit in einem V-Mischer hergestellt. Danach wurden 18% Gewichtsanteile in % Salpetersäurelösung zugegeben, was eine Salpetersäurelösung von 7,2% Gewichtsanteile in % auf der Grundlage des Böhmits ergab. Das Mischen wurde für weitere fünf Minuten fortgesetzt, um ein Böhmit-Gel zu erzeugen. Danach wurde für Vergleichszwecke eine Reihe von Schleifprodukten hergestellt, die den oben genannten mit Ausnahme der Tatsache entsprachen, daß mehr a-Aluminiumoxid (als Impfmaterial der oben verwendeten Art) zugefügt wurde, so daß die Gesamtmischung wesentlich höhere Gewichtsanteile an Aluminiumoxid enthielt. Das Böhmit wurde beibehalten, um die Mischung extrudierbar zu machen. In der nachfolgenden Tabelle 11 sind die Mischungsansätze beschrieben.

Tabellen

Chargenstreuung	Feststoffanteil in %	70%
Vergleichsprobe A	30% a-Aluminiumoxid	70%
Vergleichsprobe B*	30% a-Aluminiumoxid	10% Gel
Vergleichsprobe D	90%a-Aluminiumoxid/	40% Gel
Vergleichsprobe E	60% a-Aluminiumoxid/	40% Gel
Vergleichsprobe F	60% a-Aluminiumoxid/	62%
Beispiel 1	1 %a-Aluminiumoxid(Keim)	58%
Beispiel 2	1 %a-Aluminiumoxid(Keim)	59%
Beispiel 3	1 %a-Aluminiumoxid(Keim)

* Mit zusätzlicher Ultraschallmischung der Aufschlämmung.

Danach wurden diese Materialien zu Fasern extrudiert, die unter den unten beschriebenen Bedingungen getrocknet und gesintert wurden. Für das Sintern der Vergleichschargen mit hohem a-Aluminiumoxidanteil waren höhere Temperaturen erforderlich als für jene, die mit dem geimpften Sol-Gel-Verfahren hergestellt wurden. Im Anschluß daran wurden Proben von Schleiffasern auf ihre Festigkeit mit einem einfachen Dreipunkt-Verfahren geprüft, bei dem ein Instron-Prüfgerät mit einer Traversengeschwindigkeit von 0,2cm/min eingesetzt wurde. Die Schleiffaser ruhte auf zwei Schneiden mit einem Abstand von 1 cm (0,9cm bei den Vergleichsproben C, D und E). In der Mitte zwischen diesen beiden Punkten wurde mit einer Schneidkante ein abwärts gerichteter Druck aufgebracht. Allmählich wurde der Druck bis zum Faserbruch erhöht, und dieser Druck, dividiert durch die Querschnittsfläche der Schleiffasern, ist in der nachfolgenden Tabelle 12 als die Bruchfestigkeit ausgewiesen.

Tabelle 12

Charge	Brenntemper./	Faser	Bruchfestigkeit	Maximum
	Brenndauer	durch	kg/cm²
		messer	Mittel	7 465
		(mm)		6268
Vergl.A	1500°C 30 min	0,32	6831	6646
Vergl.B	1550⁰C 30 min	0,3175	6162	4036
Vergl.C	1450⁰C 60 min	1,00	5424	2436
Vergl.D	1300°C 6 min	0,88	3430	13 239
Vergl.E	1350⁰C 6 min	0,87	2 378	15 986
Beisp. 1	1370°C 4 min	0,054	11 197	17112
Beisp. 2	1350⁰C 30 min	0,043	14366	16 549
	1350°C 5 min	0,046	14154	14859
	1 325 °C 30 min	0,046	14 296	18169
	1350⁰C 30 min	0,053	10281
Beisp. 3	1350°C 30 min	0,020	16000

Die Schlerffasern der Vergleichschargen waren wesentlich stärker da es äußerst kompliziert war, feinere formstabile Schleiffasern durch Extrudieren vor dem Brennen zu erhalten. Es wurde festgestellt, daß höhere Anteile von a-Aluminiumoxid dieses Problem noch wesentlich verschärfen.

Wie aus dem Vergleich der oben genannten Daten ersichtlich wird, wiesen die Vergleichsfasern eine wesentlich geringere Bruchfestigkeit auf, wobei angenommen wird, daß dies ein Ausdruck der schwächeren Sinterbindungen zwischen den a-Aluminiumoxidkristallen als Ergebnis des Sintervorgangs ist. Daher haben die Vorzugsfasern für einen Einsatz in den erfindungsgemäßen Schleifmitteln eine Bruchfestigkeit von mindestens 8000 und vorzugsweise mindestens 10000kg/cm²

Querschnittsfläche, gemessen mit der in Beispiel 8 beschriebenen Prüfung. Dies steht im Gegensatz zu Schleifmitteln, die durch Sintern von vorgeformtem a-Aluminiumoxid hergestellt und bei denen wesentlich geringere Festigkeiten erzielt werden.

Umrechnungstabelle	= 145,083MPa
1 psi	= 2,54 cm
Ilnch	= 929,03 cm²
1 Quadratfuß	= 2,205 kg Kraft A 0,102 N
11b. Kraft	= 0,4536 kg
11b.	= 0,305 m/min
1 ft/min	= 28,35 g
1oz.	= 107,22⁰C
225 ⁰F

Claims

1. Schleifblattmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß dieses aus einerTrägerunterlage (12) und einer Schleifmittelschicht (14) besteht, wobei die Schleifmittelschicht (14) eine Kontaktschicht (16) sowie eine Schicht aus einer Vielzahl von vorgeformten, faserförmigen Schleif partikeln (18), mit einem im wesentlichen einheitlichen Querschnitt aufweist, die an derTrägerunterlage(12) durch die Kontaktschicht (16) haften, und daß die Schleifpartikel (18) untereinander einen im wesentlichen einheitlichen Querschnitt sowie ein Längenverhältnis zu diesem von mindestens 1:1 besitzen sowie aus gesinterten a-Aluminiumoxidkristallen bestehen, deren Größe vorzugsweise 2μΓη beträgt.

2. Schleifblattmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die faserförmigen Schleifpartikel (18) ausSol-Gel-a-Aluminiumoxidkristallen mit einer Dichte von mindestens 90%, vorzugsweise 95% der theoretischen Dichte bestehen.

3. Schleifblattmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die faserförmigen Schleifpartikel (18) eine Härte von mindestens 16GPa haben.

4. Schleif blattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die faserförmigen Schleifpartikel (18) einen runden Querschnitt besitzen.

5. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die faserförmigen Schleifpartikel (18) auf der Trägerunterlage (12) ein Längenverhältnis von mindestens 2:1 haben.

6. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die faserförmigen Schleifpartikel (18) eine Härte von mindestens 18GPa haben.

7. Schleif blattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder faserförmige Schleifpartikel (18) einen Durchmesser von etwa 0,05 bis etwa 0,5 mm hat und/oder die a-Aluminiumoxidkristalle geimpfte Sol-Gel-Kristalle sind und eine Größe von höchstens etwa 1 цт haben.

8. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die faserförmigen Schleifpartikel (18) aus Aluminiumoxid zu mindestens 95% aus im allgemeinen gleichachsigen Kristallen bestehen, deren Kristallgröße höchstens etwa 0,5цт beträgt.

9. Schleif blattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die faserförmigen Schleifpartikel (18) eine Bruchfestigkeit von mindestens 8000kg/cm² haben.

10. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Schleifpartikel als Schleiffasern (18) ausgebildet sind und bis zu 15 Gewichtsanteile in % eines Bestandteils aus der Gruppe enthalten, die aus Spinell, Mullit, Mangandioxid, Titandioxid, Magnesiumoxid, Zerdioxid, Zirkondioxid, Vorläufer der Oxide und deren Mischungen besteht.

11. Schleif blattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die a-Aluminiumkristalle geimpfte Sol-Gel-a-Aluminiumoxidkristalle sind, deren Größe unter 1 μπι liegt.

12. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der faserförmigen Schleifpartikel (18) auf Aluminiumoxidbasis in ihrer Längsabmessung gekrümmt sind.

13. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Schleiffasern (18) in ihrer Längsabmessung verdreht sind.

14. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Schleifpartikel als Schleiffasern (18) mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind und jede Schleiffaser (18) einen Durchmesser von vorzugsweise etwa 0,33mm hat.

15. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Trägerunterlage (12) zwischen 40 und 60% der theoretischen Masse der für die Bildung einer geschlossenen Schleif mittelschicht (14) erforderlichen faserförmigen Schleifpartikel (18) aus gesintertem Aluminiumoxid aufnimmt.

16. Schleifblattmaterial nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schleifmittelschichten angeordnet sind und mindestens die zuletzt aufgebrachte Schicht faserförmige Schleifpartikel (18) enthält.

17. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifmittelschicht (14) einen Massenanteil von bis zu 40% der Masse des vorhandenen Schleifmittels aus nicht faserförmigen Schleifpartikeln enthält.

18. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil derfaserförmigen Schleifpartikel (18) in der Anwendung einen Spanwinkel von annähernd null in bezug auf ein Werkstück hat.

19. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Schleiffasern (18) in Gruppen angeordnet ist, in denen sich die jeweiligen Schleiffasern (18) aneinanderanliegen und einander stützen.

20. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schleifhilfsstoffschicht auf der Schleifmittelschicht (14) aufgetragen ist.

21. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bindemittelschicht (20) nach Aufbringen der faserförmigen Schleifpartikel (18) aufgetragen ist und die Kontaktschicht (16) und die Bindemittelschicht (20) ein Phenolharz enthalten.

22. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifblatt ein rundes Schleifblatt ist und die Trägerunterlage (12) aus Vulkanfiber besteht.

23. Schleifblattmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiffasern (18) ein mittleres Längenverhältnis von 2:1 bis 12:1 haben.