DE69021988T3

DE69021988T3 - Schleifkornmischungen, enthaltend nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestelltes Aluminiumoxid, in beschichtetem Schleifmittel.

Info

Publication number: DE69021988T3
Application number: DE69021988T
Authority: DE
Inventors: Robert Kelly; Bernard T. Loughlin; William F. Mccutcheon
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1989-11-03
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 2000-04-20
Anticipated expiration: 2010-10-31
Also published as: DK0426138T3; ES2076276T5; GR3018238T3; NO904777L; EP0426138B2; BR9005571A; AU6308690A; ATE127058T1; DE69021988T2; NO176470C; CA2025989A1; CN1053571A; JP2597045B2; EP0426138A3; ZA908050B; NO176470B; GR3031865T3; US5007943A; DK0426138T4; DE69021988D1

Description

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen beschichtetes Schleifmaterial und daraus erzeugte Gegenstände.[0001]
Beschichtetes Schleifmaterial umfaßt normalerweise eine verhältnismäßig biegsame Unterlage, auf dessen Vorderfläche eine haftende Schicht, die sogenannte "Grundschicht", beschichtet wird, gefolgt von der Aufbringung einer Schicht aus Schleifkörnern auf die Grundschicht, während diese noch naß ist. Die Grundschicht wird dann zu einer gehärteten Schicht teilweise ausgehärtet, worauf eine weitere haftende Schicht, die "Deckbinderschicht", aufgebracht wird. Die haftenden Schichten werden dann völlig ausgehärtet. Aus dem beschichteten Schleifmaterial werden daraufhin verschiedene Produkte gemacht, z. B. Sandpapier, Schleifblätter, Endlosbänder usw., was auch von den speziellen Komponenten des hergestellten beschichteten Schleifmaterials und seiner Verarbeitungsart abhängt.[0002]
Die Wirksamkeit des als Schleifkorn verwendeten Materials in jedem speziellen beschichteten Schleifmaterial ändert sich nicht nur mit den speziellen Schleifbedingungen, sondern auch mit dem speziellen zu schleifenden Material oder Werkstück. Es hat sich zum Beispiel herausgestellt, daß bestimmte Schleifkörner zum Schleifen von rostfreiem und kohlenstoffarmem Stahl bei hohen Metallabtragungsraten wirksamer sind als andere Schleifkörner. Und bestimmte andere Schleifkörner stellen sich als wirksamer heraus als andere bei verhältnismäßig langsamen Schleifanwendungen. Die Erklärungen für die unterschiedliche Wirksamkeit eines gegebenen Schleifmaterials bei verschiedenen Schleifanwendungen ist nicht immer klar zu verstehen. Dennoch scheint dies zumindest mit der chemischen Zusammensetzung des Schleifmaterials und seiner Mikrostruktur, den betreffenden physikalischen Eigenschaften des Schleifmaterials wie etwa Härte, Bruchfestigkeit, Schlagfestigkeit und den Wärmeeigenschaften zusammen- und von ihnen abzuhängen. Das mangelnde Verständnis erschwert naturgemäß die Vorhersage der Wirksamkeit eines gegebenen Schleifmaterials oder -korns für irgendeine spezielle Schleifanwendung, wenn keine früheren Erfahrungen vorliegen. Somit hängt es bei der Feststellung, ob ein Schleifkorn in irgendeiner speziellen Anwendung wirksam sein wird oder nicht, oder das Ausmaß einer solchen Wirksamkeit, sehr von Versuch und Irrtum ab.[0003]
Vor den frühen 1960er Jahren waren Schleifkörner, die im beschichteten Schleifmaterial verwendet werden, im allgemeinen entweder Flintstein, Schmirgel, Granat, Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid, wobei die letzten zwei Schleifmittel künstlich in Elektroöfen nach gut bekannten Verfahren erzeugt wurden. Das sogenannte "geschmolzene Aluminiumoxid" liefert im allgemeinen ein klumpigeres und zäheres Schleifkorn als Siliziumkarbid und hat sich über die Jahre als speziell gut geeignet erwiesen für Schmirgelvorgänge an hochzugfesten Materialien wie etwa Kohlenstoffstahl, legierter Stahl, harte Bronze und bestimmte Harthölzer. Wenn ein beschichtetes Schleifkorn für die Holzbearbeitung gedacht ist, wird das Zerkleinerungsverfahren des Rohmaterials geändert, um ein etwas spitzeres Korn zu erzeugen als jenes, das im allgemeinen zur Schwermetallbearbeitung verwendet wird. Seine Härte und Spitzheit hat über lange Zeit das Siliziumkarbid zum idealen beschichteten Schleifkorn zum Schleifen von Metallen mit geringer Zugfestigkeit, Glas, Kunststoffen, fasrigem Holz, Leder, Email und anderen verhältnismäßig weichen Materialien gemacht. Dennoch wurden die Anwendungen, für die jene Schleifkörner nach heutigem Wissensstand am besten geeignet sind, erst nach langer Zeit und über die Jahre erfolgten Bemühungen, da diese Schleifmaterialien zuerst hergestellt worden sind, beim Bewerten und Prüfen der Schleifkörner in verschiedenen Anwendungen und unter verschiedenen Schleifbedingungen wahrgenommen.[0004]
In den frühen 1960er Jahren wurden jedoch Schleifkörner mit einer geschmolzenen legierungsartigen Aluminiumoxid-Zirkonoxid- (oder "Zirkonoxid-Aluminiumoxid-") Zusammensetzung im Handel erhältlich. Diese Schleifmaterialien werden in den Patenten der Vereinigten Staaten Nr. 3,181,939; 3,891,408 und 3,893,826 offenbart, wovon alle der Norton Company, dem Rechtsnachfolger dieser Anmeldung, übertragen sind. Wie in den zwei später herausgegebenen Patenten offenbart wird, erweisen sich die darin offenbarten, gemeinsam geschmolzenen Aluminiumoxid-Zirkonoxid- Schleifmittel als recht wirksam im beschichteten Schleifmaterial zum Schleifen von 304 rostfreiem Stahl und zum Schleifen von kohlenstoffarmem Stahl bei hohen Metallabtragungsraten, aber jenes Schleifmaterial wird als weniger wirksam offenbart im Vergleich zu geschmolzenem Aluminiumoxid bei verhältnismäßig langsamen Schleifbedingungen. Trotzdem wurde, seit die Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörner eingeführt wurden, anhand der Erfahrung festgestellt, daß sie für jede Verwendung die besseren allumfassenden Schleifmittel bei beschichteten Schleifmitteln sind als geschmolzenes Aluminiumoxid. Diese universellere Verwendung ist jedoch begehrter im Vergleich zu den Kosten von beschichtetem Schleifmaterial, das nur Schleifkörner aus geschmolzenem Aluminiumoxid enthält.[0005]
In jüngerer Zeit wurde ein weiteres Schleifkorn zur Verwendung bei der Herstellung von beschichtetem Schleifmaterial erhältlich. Dieses neuartige Schleifmaterial wird im allgemeinen durch Trocknen und Sintern eines hydrierten Aluminiumoxidgels erhalten, das auch unterschiedliche Mengen von Zusätzen, wie etwa MgO und ZrO&sub2;, enthalten kann. Das getrocknete Material wird normalerweise entweder vor oder nach dem Sintern zerkleinert, um unregelmäßiges blockförmiges polykristallines Schleifkorn oder -sand in einem gewünschten Größenbereich zu erhalten. Der Sand kann später in Schleifprodukten wie etwa beschichteten Schleifblättern oder -bändern aufgenommen werden.[0006]
Als Beispiel für den Stand der Technik wird ein derartiges Schleifmaterial offenbart im Patent der Vereinigten Staaten Nr. 4,623,364, das am 18. November 1986 von der Norton Company, dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung, herausgegeben worden ist. Weitere Patente, die nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestelltes (d. h. nicht geschmolzenes) Aluminiumoxid-Schleifmaterial, und Schleifprodukte mit derartigen Schleifkörnern offenbaren, sind die Patente der Vereinigten Staaten Nr. 4,314,827; 4,543,107; 4,741,743; 4,744,802 und 4,800,685. Die US-Patente Nr. 4,543,107 und 4,741,743 sind beide der Norton Company übertragen.[0007]
Das US-Patent 4,314,827 von Leitheiser et al. offenbart Schleifsand, der aus dem Sol-Gel-Verfahren gemacht ist, wobei der gesinterte Schleifsand erhalten wird aus einem Kalziumionen-freien und Alkalimetallionen-freien Schleifmaterial auf Grundlage eines dichten Aluminiumoxids, mit einer im wesentlichen mikrokristallinen Struktur aus zufallsorientierten Kristalliten aus alpha-Al&sub2;O&sub3; und einem Flotationsanteil, wobei das Aluminiumoxid ein vorherrschendes Dispersionsmittel darstellt. Das offenbarte Mineral weist durchweg eine sehr kleine Kristallgröße auf.[0008]
US 4,543,107 offenbart eine verglaste (keramische) gebundene Schleifscheibe mit gesintertem Sol-Gel-aluminiumhaltigen Schleifsand, der alpha-Aluminium-Kristalle in der Größe von unter einem Mikron umfaßt. Im Gegensatz zu gesintertem Geltyp-Aluminiumoxid oder geschmolzenem Aluminiumoxid vom Stand der Technik wurde entdeckt, daß die Verwendung des in diesem Patent offenbarten Schleifmittels in verglasten Scheiben außerordentlich empfindlich auf die Hartbrenntemperatur der Scheibe ist. Als Folge daraus wurde für notwendig befunden, die Zähigkeit der Bindung und/oder die Hartbrenntemperatur zu steuern, um eine Reaktion zwischen der Bindung und dem Schleifmittel zu verhindern.[0009]
Das US-Patent 4,623,364 offenbart ein Sol-Gel- Verfahren zur Herstellung von aluminiumhaltigem Schleifsand und von anderen Produkten als Schleifsand wie etwa Beschichtungen, dünne Filme, Fasern, Stäbe oder klein geformte Teile, die verbesserte Eigenschaften aufweisen. In diesem Patent wird offenbart, daß die Umwandlung des hydrierten Aluminiumoxid in alpha-Aluminiumoxid durch das Einbringen von Impfmaterial in das Gel oder dem Vorgänger des Gels vor dem Trocknen erleichtert wird. Um Schleifsand zu machen, wird das beimpfte Gel getrocknet, zerkleinert und hartgebrannt. Der so erzeugte Schleifsand kann bei der Herstellung von Produkten wie etwa beschichteten Schleifblättern und Schleifscheiben verwendet werden.[0010]
Sol-Gel-Schleifmaterial, und insbesondere beimpfte Sol-Gel-aluminlumhaltige Schleifmittel, wie sie in US 4,623,364 offenbart werden, zeigen wesentliche Vorteile gegenüber anderen Schleifmitteln, sogar solchen erstklassigen Schleifmitteln wie Aluminiumoxid-Zirkonoxid, bei bestimmten Anwendungen für beschichtete Schleifmittel seit ihrer Einführung vor einigen Jahren. Im Vergleich zum Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifmaterial wurde jedoch erkannt, daß das nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellte Aluminiumoxid-Schleifmittel in seiner Leistung bei Anwendungen mit beschichteten Schleifmitteln selektiver ist. Es hat sich somit herausgestellt, daß es im Vergleich zu Schleifmittel aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid nur bei bestimmten Metallschleifanwendungen eine bessere Leistung aufweist, z. B. in stark beanspruchten Bereichen wie etwa Superlegierungen und Luftfahrzeuglegierungen, z. B. die korrosionsbeständigen Nickel- und Chromlegierungen wie etwa "Inconel" und andere Metalle mit hohem Nickelanteil, und Werkzeugstahl, usw. Es hat sich dennoch gezeigt, daß seine Leistung bei bestimmten Anwendungen mit kohlenstoffarmem Stahl nur gleich oder vielleicht etwas besser als das Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifmaterial ist. Im allgemeinen ist eine Verbesserung bei Schleifanwendungen mit kohlenstoffarmem Stahl bei Verwendung von nach dem Sol-Gel- Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörnern in beschichtetem Schleifmaterial im Vergleich zu Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Körnern nur bei Schleifanwendungen bei Hochdruck, hohen Beanspruchungen und hoher Geschwindigkeit zu bemerken. Dieses Schleifkorn ist bedeutend kostspieliger als Schleifmittel aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid und wird aus diesem Grund für gewöhnlich nicht in derartigen Anwendungen verwendet, wo kein echter Leistungsgewinn erreicht wird. Beim Schleifen von rostfreiem Stahl, Titan und bei einigen Holzbearbeitungsanwendungen stellt sich außerdem heraus, daß das nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellte Aluminiumoxid-Schleifmittel im beschichteten Schleifmaterial sogar weniger wirkungsvoll ist als das Schleifmaterial aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid.[0011]
Obwohl sich herausstellt, daß die Aluminiumoxid- Zirkonoxid-Schleifkörner und jene nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten aus Aluminiumoxid eine bessere Leistung im beschichteten Schleifmaterial bei verschiedenen weitreichenden Anwendungen im Vergleich zu den früher verwendeten oben erwähnten, etwas "schlechteren" Schleifmineralien wie etwa Aluminiumoxid, Siliziumkarbid usw. zeigen, schlägt deren Verwendung im beschichteten Schleifmaterial bei den Kosten stark zu Buche. Demgemäß setzen sich die Bemühungen weiter fort, den Bedarf nach beschichtetem Schleifmaterial, wo diese besseren Schleifkörner verwendet werden, zu stillen und diese bereitzustellen, um aus ihren besseren Leistungseigenschaften Nutzen zu ziehen, jedoch bei geringeren Kosten.[0012]
Die Kombination aus Schleifkörnern aus zwei verschiedenen Schleifmineralien im beschichteten Schleifma terial wurde schon lange aus verschiedenen Gründen durchgeführt, z. B. um ein billigeres Schleifprodukt für eine besondere Anwendung zu erhalten, um verschiedene oder verbesserte Leistungseigenschaften, eine Verbesserung in der Abtragungsleistung bei einer speziellen Anwendung, usw., zu schaffen. In anderen Fällen werden bei der Herstellung von beschichteten Schleifmitteln Schleifkörner kombiniert, um ein verbessertes Herstellungsverfahren zu schaffen, oder um die Gesamtkosten des herzustellenden beschichteten Schleifmaterials zu verringern. Die Kombination von verschiedenen Schleifkörnern in einem beschichteten Schleifprodukt wurde bei verschiedenen Herstellungsverfahren durchgeführt, was etwas von der speziellen Leistung und anderen gewünschten Ergebnissen abhängt. In einigen Fällen ist eine Mischung aus Schleifkörnern aus einer unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung in einer einzelnen Kornschicht vorgesehen. In anderen Fällen sind die verschiedenen Schleifkörner in separaten Kornschichten vorgesehen, d. h., zwei Grundschichten und zwei Körnerschichten sind in dem beschichteten Schleifmaterial vorgesehen. Andere beschichtete Schleifmaterialien können eine Grund- und zwei Schleifkornschichten aufweisen, wobei die im Verhältnis feiner gekörnten Schleifkörner unten und die gröberen Körner darüber liegen. Als Beispiel für den Stand der Technik werden solche beschichteten Schleifmaterialien in den US-Patenten Nr. 3,007,560; 3,606,764; 3,891,408; 3,893,826; 4,314,827; 4,409,791; 4,741,743; 4,744,802 und 4,800,685 offenbart. Wo Schleifkörner aus unterschiedlicher Zusammensetzung kombiniert werden, um die Kosten des beschichteten Schleifmaterials zu senken, gibt es jedoch im allgemeinen Abstriche bezüglich einer etwas schlechteren Leistung. Das ist insbesondere in dem Fall so, wo die Schleifkörnerschicht, die das Werkstück berührt, d. h. die obere Schicht der Schleifkörner-Doppelschicht, eine Kombination aus Schleifkörnern von unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung ist.[0013]
Das Patent der Vereinigten Staaten Nr. 3,007,560, das von der Norton Company herausgegeben worden ist, offenbart Schleifagglomerate zur Verwendung in beschichtetem Schleifmaterial, das eine Matrix von Schaumglas und Schleifsandpartikel, die in die Zellwände eingelagert sind, umfaßt. Der Schleifsand kann gemeinsam geschmolzenes Aluminiumoxid-Zirkonoxid, Siliziumkarbid oder Schleifsand aus Aluminiumoxid, oder eine Mischung daraus, sein. Im allgemeinen ist jedoch die Oberfläche, die mit derartigen Agglomeraten erhalten wird, nicht so gut wie jene, die aus beschichtetem Schleifmaterial erhalten werden, welches auf herkömmliche Weise elektrostatisch mit nur einem der beiden Schleifkörner allein UP (UP = Aufwärtsprojektion)-beschichtet worden ist.[0014]
US 3,606,764 offenbart ein beschichtetes Schleifmaterial, das Partikel aus gesinterten Hartmetallkarbiden, z. B. Wolframkarbid, und Partikel aus härterem Material wie etwa Zirkonoxid-Aluminiumoxid, natürlichen Korund, Siliziumkarbid oder Schmirgel umfaßt, die an ein Trägerelement gebunden sind. Dieses beschichtete Schleifmaterial hat vorzugsweise die Form einer Scheibe oder eines Endlosbandes und wird insbesondere zum Abtragen von Metallsubstraten, insbesondere Stahl, verwendet.[0015]
Die Patente der Vereinigte Staaten Nr. 3,891,408 und 3,893,826, die beide der Norton Company, dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung, übertragen sind, offenbaren beide beschichtetes Schleifmaterial, bei dem eine Doppelbeschichtung von Schleifkörnern angewendet wird. So wird in US 3,891,408 ein beschichtetes Schleifmaterial offenbart mit einer ersten Schicht aus hochreinen Aluminiumoxid- Schleifkörnern in einer ersten Grundschicht und einer oberen Schicht aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörnern in einer zweiten Grundschicht. Ein derartiges Schleifprodukt erweist sich einem doppelt beschichteten Schleifpro dukt, das nur herkömmliche hochreine Aluminiumoxid-Schleifkörner in beiden Schichten enthält, überlegen, wenn es in bezug auf A-6 Stahl und 304 rostfreiem Stahl bewertet wird. Es werden jedoch keine Mischungen aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörnern mit anderen Schleifkörnern in beschichtetem Schleifmaterial in diesem Patent offenbart.[0016]
Im Patent der Vereinigten Staaten Nr. 3,893,826 offenbaren die Patentinhaber darin, daß ein Grund für das Mischen eines Schleifkorns mit anderen Schleifkörnern von verschiedener Form und/oder Zusammensetzung ist, um die Kräfte auf dieses Schleifkorn zu verstärken. Um die Kräfte auf bestimmte Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörner mit einem geringeren Zirkonoxidgehalt zu verstärken, offenbaren die Patentinhaber somit ein doppelt beschichtetes Produkt, wie etwa in US 3,891,408 offenbart wird. Wieder stellte sich heraus, daß das doppelt beschichtete Schleifprodukt, das eine Schicht Schleifkörner aus geschmolzenem Aluminiumoxid und eine Schicht Körner aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid enthält, das beschichtete Schleifmaterial übertrifft, das nur Schleifkörner aus geschmolzenem Aluminiumoxid enthält, bei Bewertungen in bezug auf 1018 Kohlenstoffstahl und 304 rostfreiem Stahl. Es werden jedoch keine Mischungen aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkorn mit anderen Schleifkörnern in einer einzigen Schicht offenbart.[0017]
Das Patent der Vereinigten Staaten Nr. 4,314,827, das früher offenbart und am 9. Feber 1982 herausgegeben worden ist, offenbart in den Beispielen 44-46 Mischungen aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid- und geschmolzenem Aluminiumoxid-Schleifgranulat in verschiedenen Proportionen, die bei Vliesschleifprodukten verwendet werden und in bezug auf 1018 kaltgewalztem Stahl bewertet werden. Die Prüfungsergebnisse zeigen, daß die Vliesschleifprodukte, die zur Gänze oder zu wesentlichen Mengen aus dem nicht geschmolzenen Schleifgranulat sind, viel mehr Material während der ersten 2-Minuten-Durchläufe abtrugen und eine größere Materialmenge während der gesamten 8 Durchläufe abtrugen als die Schleifprodukte mit 50% oder mehr geschmolzenem Aluminiumoxid. Geschmolzenes Aluminiumoxid übertrifft, laut den Patentinhabern, Aluminiumoxid-Zirkonoxid bei derselben Prüfung. Es werden nach unserem Wissen keine Mischungen aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxidkörnern und Aluminiumoxid- Zirkonoxid-Körnern in diesem Patent offenbart oder auch nur vorgeschlagen.[0018]
Das US-Patent Nr. 4,409,791 offenbart beschichtetes Schleifmaterial, das eine Dispersion aus Schleifpartikel in einem Bindemittel umfaßt, die auf eine biegsame Unterlage beschichtet ist. Geeignete Schleifmittel sind Flintstein, Granat, Aluminiumoxid oder Mischungen davon mit Zirkonoxid, Siliziumkarbid, Diamant usw. Die Leistung solcher mit Schmirgelpulver beschichteten Schleifmittelmischungen ist bekanntermaßen etwas weniger wünschenswert als jene, welche aus herkömmlichen UP-beschichteten Schleifkörnern sind, zumindest teilweise aufgrund der Tatsache, daß Schleifkörner einer feineren Korngröße verwendet werden.[0019]
Das Patent der Vereinigten Staaten Nr. 4,741,743, das der Norton Company übertragen ist und das am 3. Mai 1988 herausgegeben worden ist, offenbart Mischungen aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Schleifkörnern und gemeinsam geschmolzenen Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörnern, die bei der Herstellung von Schleifscheiben verwendet werden. Wie in diesem Patent offenbart wird, zeigen Schleifscheiben aus diesen Mischungen bessere Leistung bei mittleren Schleifgeschwindigkeiten als Scheiben aus nur einem dieser Schleifmaterialien allein. Nicht nur, daß diese Schleifkornmischung eine etwas eingeschränkte Anwendung bei gebundenen Schleifscheiben vorfindet, diente die Leistung von Schleifkörnern bei gebundenen Schleifanwendungen in der Geschichte nicht als Wegweiser, welche Art der Leistung erzielt werden kann, wenn solche Schleifkörner in beschichtetem Schleifmaterial verwendet werden.[0020]
Das Patent der Vereinigten Staaten Nr. 4,744,802, das am 17. Mai 1988 herausgegeben worden ist, welches ein beimpftes, nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestelltes Aluminiumoxid betrifft, das bei der Herstellung von beschichtetem Schleifmaterial verwendet werden kann, offenbart, daß solche Schleifkörner vorzugsweise mit einem weniger teuren herkömmlichen Schleifkorn gemischt werden, wie etwa geschmolzenes Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Granat und geschmolzenes Aluminiumoxid-Zirkonoxid. Auch wenn der Patentinhaber zahlreiche Beispiele offenbart, offenbart dennoch das Patent nach unserem Wissen kein einziges Beispiel einer Schleifkornmischung, geschweige denn eine, welche das offenbarte Sol-Gel-Aluminiumoxid und weitere Schleifmittel umfaßt.[0021]
US 4,800,685, das am 31. Jänner 1989 herausgegeben worden ist, offenbart Mischungen aus Sol-Gel-Aluminiumoxid- Schleifkorn mit herkömmlichen geschmolzenen Aluminiumoxid- Schleifkörnern und mit Siliziumkarbidkörnern. Es zeigt sich laut dem Patentinhaber, daß derartige Kombinationen bei Schleifscheiben eine bessere Leistung beim Schleifen von Gußeisen, eine sehr spezielle Anwendung, aufweisen, verglichen mit Scheiben, die eines dieser Schleifkörner allein enthalten. Dieses Patent macht jedoch keinen Vorschlag, daß sich eine derartige Schleifmischung als geeignet für den Gebrauch bei beschichtetem Schleifmaterial herausstellen könnte, oder daß eine derartige Mischung bei beschichtetem Schleifmaterial bei irgendeiner Anwendung eine verbesserte Leistung aufweisen könnte. Dieses Patent offenbart auch nicht eine Mischung aus Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkörnern und Körnern aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid. Tatsächlich geht aus der Offenbarung hervor, daß die in diesem Patent offenbarten Schleifmischungen als kostengünstigerer Ersatz für Schleifscheiben, die in dieser Anmeldung verwendet werden, welche Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Körner allein enthalten, gedacht sind.[0022]
Die Norton Company, der Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung, vermarktet seit einiger Zeit beschichtete Schleifprodukte, bei denen die Schleifschicht eine Mischung aus geschmolzenen Aluminiumoxidkörnern und gemeinsam geschmolzenen Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Körnern umfaßt. Im allgemeinen zeigen derartige Schleifprodukte keine so gute Abtrageleistung wie beschichtete Schleifprodukte aus 100% Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Körnern. Dennoch ergibt eine derartige Schleifmischung ein beschichtetes Schleifmaterial, das eine Leistungsverbesserung zeigt, verglichen mit einem Produkt, das nur geschmolzene Aluminiumoxid-Körner hat. In etwas jüngerer Zeit erschien auf dem Markt ein beschichtetes Schleifmaterial in Form von herkömmlichen Faserblättern, die eine Mischung aus Sol-Gel-Aluminiumoxid- Schleifkorn und geschmolzenem Aluminiumoxid-Korn in der Schleifschicht aufweisen. Es stellte sich heraus, daß diese beschichteten Schleifblätter zumindest in einigen Fällen, z. B. beim Schleifen von glatten Schweißnähten, das beschichtete Schleifmaterial, das nur Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörner darin hat, übertreffen. Die Schleifkornmischungen in diesen Blättern haben offensichtlich zumindest 50 Gew.-% Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkörner. Derartige mit einer Sol-Gel-Aluminiumoxid-Mischung beschichtete Schleifprodukte werden offensichtlich in den US-Patenten Nr. 4,437,104 und 4,737,163 offenbart. Wie in diesen Patenten offenbart wird, wird ein besseres Schleifkorn verwendet, z. B. entweder Zirkonoxid oder nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestelltes Aluminiumoxid, um den Grobanteil oder zumindest einen Teil davon komplett mit schlechterem Korn wie etwa geschmolzenes Aluminiumoxid zu ersetzen. Das Schleifkorn kann, falls gewünscht, in zwei Schichten angebracht werden, wie insbesondere im zuletzt erwähnten Patent offenbart wird, wobei das grobe Korn in der zweiten oder oberen Schicht angebracht wird.[0023]
In der Europäischen Patentanmeldung Nr. 0 318 168, die am 31. Mai 1989 veröffentlicht worden ist, werden Schleifkörner aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestelltem Aluminiumoxid offenbart, welche die Form von Plättchen aufweisen. Diese Schleifkornplättchen können gemäß der Offenbarung mit Schleifkörnern aus anderem Material gemischt werden, wobei zumindest 15 Gew.-% und vorzugsweise 50 bis 100 Gew.-% der Körner im Schleifprodukt die plättchenförmigen Körner sind.[0024]
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines beschichteten Schleifmaterials mit einer neuartigen Kombination von Schleifkörnern aus nach dem Sol- Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid und aus gemeinsam geschmolzenem Aluminiumoxid-Zirkonoxid. Diese Aufgabe wird durch das beschichtete Schleifmaterial aus dem selbständigen Anspruch 1 erreicht. Weitere vorteilhafte Merkmale des beschichteten Schleifmaterials gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung und den Beispielen hervor. Diese Erfindung sieht auch eine Verwendung dieser Materialien bei Hochdruckanwendungen gemäß des selbständigen Anspruchs 11 vor.[0025]
Die Erfindung sieht ein beschichtetes Schleifmaterial vor, welches Kombinationen aus Schleifkorn, insbesondere Kombinationen aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörnern mit Schleifkörnern aus gemeinsam geschmolzenen Aluminiumoxid-Zirkonoxid umfaßt.[0026]
Die Erfindung sieht ferner beschichtetes Schleifmaterial vor, das eine Mischung aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörnern und Körner aus gemeinsam geschmolzenem Aluminiumoxid-Zirkonoxid in einer einzigen Schicht aufweist.[0027]
Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung ist die Schaffung eines beschichteten Schleifmaterials mit einer Mischung aus Schleifkörnern aus nach dem Sol-Verfahren hergestelltem Aluminiumoxid und Aluminiumoxid-Zirkonoxid, was bei gewissen Schleifanwendungen eine bessere Leistung liefert, verglichen mit jener Leistung, die bei beschichtetem Schleifmaterial aus einem der Schleifmineralien allein anzutreffen ist.[0028]
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung ist die Schaffung von beschichtetem Schleifmaterial mit einer Mischung aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörnern mit Aluminiumoxid-Zirkonoxid- Schleifkörnern, was die besten Eigenschaften von jedem separaten Schleifkorn in sich vereinigt.[0029]
Obwohl sich für alle verschiedenen Kombinationen von Schleifkörnern, die bisher bekannt und denen wir uns bewußt sind, und insbesondere für jene, die in den oben offenbarten Patenten vom Stand der Technik offenbart sind, herausstellen kann, daß sie in einigen Anwendungen eine bessere Leistung oder andere erwünschte Eigenschäften zeigen, könnte von keinem davon nach unserem Wissen gesagt werden, daß die Erfindungen, die entdeckt worden sind und in dieser Anmeldung offenbart werden, vorweggenommen werden. Ein Grund dafür ist, daß die nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid- und gemeinsam geschmolzenen Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifmaterialien, und die Schleifkörner, die von beiden erhalten werden, sehr verschiedene Mikrostrukturen und Materialeigenschaften aufweisen, die bewirken, daß die Schleifkörner anders brechen oder zerkleinert werden. Außerdem wird bei jeder speziellen Anwendung die Beanspruchung in den Körnern und die sich daraus ergebende Art des Bruches durch den darauf angewendeten Druck und durch die Partikelgrößenverteilung (Korngrößenverteilung) der Schleifkörner in jedem speziellen beschichteten Schleifprodukt beeinflußt. Somit wird nicht für möglich erachtet, daß eine zukünftige Leistung bei irgendeiner Mischung derartiger Schleifkörner vorhergesagt werden kann, wenn die zurückliegende Leistung in irgendeiner speziellen Anwendung zur Grundlage genommen wird. Insbesondere könnte nach unserem Wissen nicht vorhergesagt werden, daß bestimmte Mischungen aus nicht geschmolzenem, nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestelltem aluminiumhaltigem Schleifkorn und gemeinsam geschmolzenen Aluminiumoxid- Zirkonoxid-Schleifkörnern in beschichtetem Schleifmaterial eine bessere Leistung in bestimmten Anwendungen als beschichtetes Schleifmaterial aus einem der Schleifkörner allein zeigen würde, wie hierin später vollständig offenbart wird.[0030]
Beschichtetes Schleifmaterial, das eine Mischung aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten (nicht geschmolzenen) Aluminiumoxid-Schleifkörnern und Schleifkörner aus gemeinsam geschmolzenen Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörnern umfaßt, kann ziemlich vorteilhaft in Übereinstimmung mit der Erfindung vorgesehen werden, was im wesentlichen eine gleich gute oder bessere Leistung zeigt wie ein reines Sol-Gel-Schleifmaterial bei allen bisher geprüften Anwendungen, außer beim Schleifen von Inconel-Stahl.[0031]
Ein weiterer Vorteil ist der, daß beschichtetes Schleifmaterial gemäß der Erfindung vorgesehen werden kann, welches ein beschichtetes Schleifmaterial, das nur gemeinsam geschmolzene Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörner hat, dramatisch übertrifft, außer bei rostfreiem Stahl, bei welcher Anwendung es sich dennoch im wesentlichen gleich wie ein derartiges beschichtetes Schleifmaterial verhält.[0032]
Es ergibt sich der weitere Vorteil, daß beschichtetes Schleifmaterial durch die Erfindung geschaffen wird, das, obwohl es nicht für alle Anwendungen mit optimaler Leistung geeignet ist, dennoch den wirtschaftlichen Vorteil bietet, die Vielzahl an beschichtetem Schleifmaterial zu verringern, die benötigt wird, um einen wesentlichen Bereich von Anwendungen und Arbeitsbedingungen zu überdecken. Somit ist es nicht mehr so sehr erforderlich, eine große Vielzahl von beschichtetem Schleifmaterial herzustellen, was zu weniger Lagerbeständen führt, die nicht nur vom Hersteller sondern auch vom Benutzer bereitgehalten werden müssen, was weiter eine Verringerung der Gesamtkosten bringt.[0033]

Beschreibung vom Stand der Technik und der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung

Die Herstellung von beschichtetem Schleifmaterial nach der Erfindung kann zum Großteil durch herkömmliche Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, durchgeführt werden. Die Unterlage kann aus jedem Material sein, das gegenwärtig herkömmlich bei der Herstellung von beschichteten Schleifmitteln verwendet wird. Dies beinhaltet Papier, Film, gewebtes und nähgewirktes Textilerzeugnis, wie etwa Reyon, Baumwolldrell und Jeans, Nylon und Polyester, Textilkombinationen, z. B. Nylonschuß-Polyesterkettfäden, Vulkanfiber, formstabiler Polyesterfilm und dergleichen, geleimt oder mit verschiedenen Materialien nach gebräuchlichen Verfahren anders vorbehandelt, was etwas von der Endverwendung abhängt, die für das beschichtete Schleifmaterial vorgesehen ist. Die Leim- und Füllmaterialien für die Unterlage, sofern sie verwendet werden, können Stärke, Klebstoff, ausgegossen oder anders, je nach Wunsch, oder aus einem Kunstharzmaterial wie etwa Phenolaldehyd sein.[0034]
Die erste Binderschicht oder Grundschicht kann irgendeine der herkömmlichen Kunstharzmaterialien wie etwa z. B. Phenolaldehyd, Epoxidharz sein. Nachfolgend auf die Aufbringung der Schleifkornschicht kann, falls gewünscht, eine Sanddeckbinderschicht angebracht werden. Diese Deckschicht kann aus derselben oder aus einer unterschiedlichen Zusammensetzung wie die Grundschicht, die normalerweise vorgesehen ist, bestehen. Wo zum Beispiel die Sanddeckbinderschicht aus einem wärmegehärteten Kunstharzmaterial ist, kann die haftende Grundschicht, wie gewünscht, entweder aus Klebstoff oder aus Kunstharzmaterial sein. Ein Beispiel einer herkömmlichen haftenden Kunstharzgrundschicht umfaßt eine wäßrige Lösung mit 48 % Phenolformaldehydharz in fester Form und 52% Füllstoff aus Kalziumkarbonat.[0035]
Nachfolgend auf das Beschichten der Grundschicht auf der Unterlage werden die Schleifkörner dann auf der nassen Grundschicht nach gebräuchlichen Verfahren aufgebracht, wobei meistens aufwärts gerichtete elektrostatische Propulsion oder Projektion bevorzugt wird. Dennoch kann in einigen Fällen das Korn durch Schwerkraftbeschichtung angebracht werden, wie es herkömmlicherweise gemacht wird. Die Grundschicht kann dann, wenn es eine Phenolformaldehydharz- Zusammensetzung ist, auf herkömmliche Weise zum Beispiel 90 Minuten lang bei ansteigender Temperatur von etwa 79,44 (175) bis etwa 112,78ºC (235ºF) teilweise gehärtet werden, je nach dem Ansatz der Mischungen. Darauf folgt die Aufbringung der Deckbinderschicht oder Haftschicht, was zum Beispiel eine herkömmliche dünnere wäßrige Lösung mit 48% Phenolformaldehydharz und 52% Kalziumkarbonat als Füllstoff ist. Das beschichtete Schleifmaterial wird dann weiter herkömmlich erwärmt, um die Deckbinderschicht zu trocknen und die Schicht durch Erwärmung von etwa 73,89 (165) bis etwa 112,78ºC (235ºF) über eine Zeitdauer von etwa 135 Minuten teilweise auszuhärten. Das beschichtete Schleifblattmaterial wird dann von den Ofengestellen abgenommen und in Rollen von herkömmlicher Größe aufgerollt, wonach es normalerweise bei einer Temperatur von etwa 107,22-112,78ºC (225-235ºF) 6-8 Stunden lang weiter gehärtet wird, um das Harz in der Grundschicht und den Deckbinderschichten auf die erwünschte Härte auszuhärten. Darauffolgend kann das beschichtete Schleifmaterial je nach Unterlage unter kontrollierter Feuchtigkeit, z. B. 50% relativer Feuchtigkeit, 21,11ºC (70ºF), über Nacht aufbe reitet werden. Das beschichtete Schleifmaterial ist damit für die weitere Verarbeitung in verschiedene Schleifprodukte, z. B. Schleifblätter, Bänder usw., nach herkömmlichen Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, bereit.[0036]
Herkömmliche Harze und Zusammensetzungen davon, die durch Strahlung ausgehärtet werden können (E-Strahl oder UV), welche in der Herstellung von beschichtetem Schleifmaterial verwendet werden, können auch für alle und jede Textilbearbeitung oder haftende Schichten, falls gewünscht, verwendet werden.[0037]
Das Beschichten von haftenden Schichten auf die Unterlage wird im allgemeinen nach herkömmlichen Beschichtungsverfahren durchgeführt, z. B. Walzbeschichten, Gravurstreichverfahren usw., die dem Fachmann der Herstellung von beschichteten Schleifmitteln gut bekannt sind.[0038]
[0038] Das Trocknen und Aushärten der Grund- und Deckbinderschichten kann in herkömmlichen Hängtrockenöfen oder anderen Mitteln, die dem Fachmann für Herstellung von beschichtetem Schleifmaterial bekannt sind, durchgeführt werden. Die Temperatur und Verweildauer in solchen Öfen hängt, wie früher offenbart worden ist, von den speziellen vorkommenden Zusammensetzungen ab, und es können nach Bedarf Bedingungen geschaffen werden, die mit den bekannten Verfahren übereinstimmen.
Das Schleifmittel im erfindungsgemäßen beschichteten Schleifmaterial umfaßt eine Mischung aus Schleifkörnern aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestelltem Aluminiumoxid mit Schleifkörnern aus gemeinsam geschmolzenem Aluminiumoxid- Zirkonoxid. Prüfungsergebnisse weisen darauf hin, daß eine verbesserte oder im wesentlichen gleichwertige Leistung des beschichteten Schleifmaterials dieser Erfindung erzielt wird, wenn die verwendete Schleifmischung ein Volumsverhältnis von etwa 25 zu 75 Vol.% Aluminiumoxid, das nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellt ist, hat. Für beste Leistung sollte jedoch kritischerweise die Schleifmischung aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Körnern und gemeinsam geschmolzenen Aluminiumoxid-Zirkonoxid- Körnern eine Mischung mit etwa 50% (Volumen) jeder der Schleifkörner haben. Dennoch können bei einigen Schleifanwendungen zwei Schleifkornschichten statt einer einzigen Schicht vorgesehen werden. Solche Schleifkorndoppelschichten können nach herkömmlichen, bisher bekannten Herstellungsverfahren geschaffen werden. Die Korndoppelschichten können, falls erwünscht, auf die übliche Weise in einer getrennten Schicht vorgesehen sein, d. h., zwei Kornschichten und eine Grundschicht, oder in anderen Fällen mit Doppelgrundschicht und -kornschicht. In einem derartigen beschichteten Schleifmaterial kann die erste Schleifkornschicht aus irgendeinem bisher verwendeten Schleifmaterial sein, z. B. Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Granat usw. Die Deckschicht aus Schleifkörnern, d. h. die Schicht, die das Werkstück berührt, ist immer die erfindungsgemäße Mischung aus gemeinsam geschmolzenem Aluminiumoxid-Zirkonoxid und Sol-Gel-Aluminiumoxid-Körnern im oben angegebenen Volumsverhältnis. In dem Fall, wo zwei Grundschichten verwendet werden, kann die Grundschichtzusammensetzung in beiden Grundschichten gleich oder auch unterschiedlich sein, je nach Wunsch.[0040]
Die bevorzugten Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkörner sind aus einem beimpften sol-gel-aluminiumhaltigen Schleifmittel, wie in dem oben offenbarten US 4,623,364 offenbart wird. Derartiges Schleifmaterial, wie in diesem Patent offenbart wird, umfaßt alpha-Aluminiumoxid-Kristalle in der Größe von unter einem Mikron und weist eine Härte von mehr als 16 GPa und eine Dichte von mehr als 90% der theoretischen Dichte auf. Dennoch kann ein anderes nach dem Sol- Gel-Verfahren hergestelltes Aluminiumoxid-Schleifmaterial, das in irgendeinem der obengenannten Patente offenbart worden ist, auch für bestimmte Anwendungen als ausreichend befunden werden.[0041]
Das Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifmaterial, das für diese Erfindung geeignet ist, wird in dem zuvor oben offenbarten US 3,181,393 offenbart. Schleifmittel mit einer nahezu eutektischen Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung von 35 zu 50%, vorzugsweise von etwa 38 bis etwa 43, Gewichtsprozent Zirkoniumoxid werden gemäß US 3,891,408 bevorzugt. Das Schleifmaterial hat eine primäre numerische durchschnittliche Kristallgröße von weniger als etwa 50 um und eine Eutektikum-Koloniegröße von weniger als etwa 65 um. Das Zirkoniumoxid in der Schleifmaterialzusammensetzung beträgt vorzugsweise zumindest etwa 25%, insbesondere etwa 45% in tetragonaler Kristallform. Dennoch kann ein anderes derartiges geschmolzenes Schleifmaterial für bestimmte Anwendungen als geeignet befunden werden.[0042]
Die Schleifkörner können jede Korngröße haben, die normalerweise bei der Herstellung von beschichtetem Schleifmaterial verwendet wird, z. B. von 16 bis 400. Dennoch können sich wie gewöhnlich bestimmte Korngrößen für bestimmte Schleifanwendungen wirksamer in der Leistung herausstellen als andere. Die Form der Schleifkörner ist vorzugsweise die von schwächer bearbeiteten Körner, die dem Fachmann für beschichtete Schleifmittel bekannt sind. Diese Form wird durch herkömmliche Zerkleinerungsmittel erhalten.[0043]
Die folgenden Beispiele veranschaulichen bestimmte spezielle Ausführungsbeispiele dieser Erfindung; jedoch dienen diese Beispiele nur zum Zwecke der besseren Darstellung der hierin offenbarten Erfindung und sollen nicht als notwendige Einschränkungen der Erfindung ausgelegt werden, sofern sie nicht als kritisch gekennzeichnet sind.[0044]

Beispiel 1

Herstellung von beschichtetem Schleifmaterial, das Mischungen aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestelltem Aluminiumoxid-Korn mit geschmolzenen Aluminiumoxid-Zirkonoxid- Schleifkörnern enthält

In diesem Beispiel wurden beschichtete Schleiffaserblätter, welche verschiedene Schleifkornmischungen umfassen, wie unten in Tabelle 1 gezeigt wird, aus nach dem Sol- Gel-Verfahren (SG) hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörnern mit Schleifkörnern aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid (A. Z.), in verschiedenen Schleifanwendungen ausgewertet. Die nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-, in diesem Fall "beimpften Sol-Gel"-Schleifkörner, wurden in Übereinstimmung mit der Offenbarung im US-Patent Nr. 4,623,364 erhalten, das oben früher erwähnt worden ist, und das der Norton Company, dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung, übertragen ist. Das Schleifmaterial wurde nach dem gebräuchlichem Verfahren mit Walzen zerkleinert und dann auf herkömmliche Art gesiebt, um Schleifkörner mit Körnungsnummer 50 zu erhalten. Das Schleifmaterial weist folgende Standardzusammensetzung auf:[0045]
Komponente Gewichtsprozent
Al&sub2;O&sub3; 99,58
SiO&sub2; 0,12
Fe&sub2;O&sub3; 0,03
TiO&sub2; 0,20
CaO 0,04
MgO 0,02
Na&sub2;O 0,01
[0046] Weitere Eigenschaften: Dichte 3,89 (Wasser Pyc), 3,88 (Helium Pyc); Härte 20,7 (GPa); und durchschnittliche Kristallitgröße 0,17 um.
[0047] Das Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifmaterial wurde in Übereinstimmung mit der früher oben offenbarten Offenba rung in US 3,891,408 erhalten. Die in diesem Beispiel verwendeten Schleifkörner wurden durch Kombination einer. Anzahl von Probenposten erhalten und weisen die folgende ungefähre Zusammensetzung auf, mit einer Eutekticum-Koloniegröße von weniger als etwa 64 um und einer primären numerischen durchschnittlichen Kristallgröße von weniger als etwa 50 um:
Komponente Gewichtsprozent
Na&sub2;O 0,01
SiO&sub2; 0,29
ZrO&sub2; 39,15
TiO&sub2; 0,31
Fe&sub2;O&sub3; 0,05
CaO 0,10
MgO 0,01
Hf 0,7
Al&sub2;O&sub3; 59,1
[0048] Große Brocken des hergestellten Schleifmaterials wurden nach dem gebräuchlichem Verfahren stoßzerkleinert. Danach wurden diese Brocken auf herkömmliche Weise mit Walzen zerkleinert und gesiebt, um Schleifkörner der Körnungsnummer 50 zu erhalten.
[0049] Die Schleifkörner von jeder Schleifmittelzusammensetzung erfüllten nach den Sieben die Standards, die für Schleifkorn der Körnungsnummer 50 angegeben sind, bezogen auf Standardsand, in der ANSI (American National Standards Institute, Inc.) Veröffentlichung B74, 18-1984, d. h., Abweichung Überschreitung +2+10, Unterschreitung +11-17.
[0050] Die nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörner und jene aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid wurden dann nach gebräuchlichen Verfahren in einem herkömmlichen Kornmischer zusammen gemischt, um Kornmi schungen mit den gewünschten Volumsprozenten, die unten in Tabelle 1 angegeben sind, zu erhalten.
[0051] Die beschichteten Schleifblätter (17,78 cm (7") Durchmesser, 2,2225 cm (7/8") Mittelöffnung) wurden individuell hergestellt bei Verwendung von herkömmlichen Verfahren, herkömmlichen 0,0762 cm (0,030") vulkanisierten Faserunterlagen und herkömmlichen mit Kalziumkarbonat gefüllten Resol-Phenolharz-Grund- (48% Harz, 52% Füllstoff) und Deckbinderschichten (48% Harz, 52% Füllstoff). Das Grundschichtharz wurde, nach dem Aufbringen der Schleifkörner noch im nassen Zustand, teilweise 5 Stunden lang bei 107,22 ºC (225ºF) ausgehärtet, gefolgt von einem abschließenden Trocknen und Aushärten, gefolgt vom Aufbringen der Deckbinderschicht, 10 Stunden lang bei 107,22ºC (225ºF). Das Beschichten wurde unter Verwendung von herkömmlichen Walzenbeschichtungsverfahren in einem Arbeitsgang mit dem Aushärten in einem Umluftofen durchgeführt. Die Gewichte der Harzbeschichtung (nasse Grundlage) betrugen wie folgt: Grundschicht, 15 lb/Rm (1 lb = 0,453 kg, 1 Rm = 29,7 m²); und Deckbinderschicht, 23 lb/Rm. Ein Ries (Rm) entspricht 330 Quadratfuß (1 ft² = 0,09 m²) Beschichtungsfläche. Die Schleifkörner wurden nach gebräuchlichen Verfahren unter Verwendung von elektrostatischer Projektion beschichtet. Die Beschichtungsgewichte des Schleifkorns für die verschiedenen geprüften Blätter werden unten in Tabelle 1 angegeben: Tabelle 1
¹ Prozente jedes Schleifkornmaterials bei den Mischungen dieser Erfindung beziehen sich auf Volumen. Die Dichte des S. G.-Korns beträgt 3,95 g/cm³, während die Dichte des A. Z.-Korns 4,6 g/cm³ beträgt. Somit entspricht das Volumen einer 10#-Probe aus S. G.-Korn (10# 1,16) oder 11,6# des Aluminiumoxid- Zirkonoxid-Korns.
++ 1 lb/Rm = 0,453 kg/29,7 m²
[0052] Die ausgehärteten Blätter wurden dann nach dem Aufbereiten bei 50% rel.F., 21,11ºC (70ºF), auf herkömmliche Weise 0º-90º gebogen, um die harte Harzbindung kontrolliert zu brechen (Grundschicht und Deckbinderschicht), unter Verwendung eines Gummiwalzenbiegers, und wurden dann nach herkömmlichen Verfahren geglättet, wonach sie bei Prüfungen verwendet worden sind, die auf herkömmliche Weise zur Bewertung von Faserblättern für das Mattieren unter niederem Druck (112Dslll) und unter Hochdruck (112DsH, 112Dss) durchgeführt worden sind. Im allgemeinen beinhalten solche Prüfungen das Befestigen des Schleifblatts auf einer mittelharten Gummidruckunterlage, die wiederum an einer horizontal angeordneten motorbetriebenen Spindelanordnung angebracht ist, welche auf einem Schlitten angebracht ist, der frei in horizontaler Richtung auf reibungslosen Lagern einwärts zu und von einem hydraulisch betriebenen Probenhalter weg bewegt werden kann. Der Probenhalter ist darauf ausgelegt, entweder einen 1"(1" = 1 Zoll = 2,54 cm) · 1" · 9 3/4"-1/8" Winkel oder eine 3" · 3/16" · 15" lange flache Platte aufzunehmen und bewegt sich horizontal in einer Richtung von 90º zur Spindel, wobei er sich bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit über einen vorbestimmten Abstand hin- und herbewegt. Die Prüfungsvorrichtung ist auf einen Tischträger angebracht, der im wesentlichen aus Stahl besteht, um während des Betriebs für Stabilität zu sorgen. Die Schleifkraft wird ausgeübt, indem ein totes Gewicht auf ein Rollensystem gehängt wird, welches an dem beweglichen Schlitten befestigt ist, auf dem die Spindel (Blatt) angebracht ist. Das Blatt ist in einem Winkel von 10º von der Parallelen zum Probenhalter vorgesehen. Tabelle 2 Relative Ergebnisse der Abtragungsleistung von Mischungen aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörnern mit Schleifkörnern aus geschmolzenem Aluminiumoxid-Zirkonoxid
[0053] Prüfung 112DsH - ist eine Mattierungsprüfung unter Hochdruck (Kraft 10 lb - Körnungsnummer 50, Kraft 12 lb - Körnungsnummer 36, aufgebracht gegen das Werkstück durch die Druckunterlage), wobei das Faserblatt verwendet wird, um die 1/8" dicke Kante eines 1" · 1" · 9 3/4" - 1018 oder 1020 Kohlenstoffstahl-Konstruktionswinkels (1/8") abzuschleifen. Das winkelförmige Werkstück wird zuerst gewogen und wird dann auf dem Probenhalter angebracht, der sich über einen Abstand von 9 3/4 Zoll bei einer Geschwindigkeit von 8 1/2 Schlägen pro Minute und einer linear Geschwindigkeit von 7 ft/min (1 ft/min = 0,305 Meter pro Minute) hin- und herbewegt. Das Schleifblatt wird mit 3450 rpm angetrieben. Der Schleifzyklus dauert 2 Minu ten, wonach die Winkelprobe entnommen und der Gewichtsverlust aufgezeichnet wird. Dieser Zyklus wird dann mit neuen Winkelproben wiederholt, die nach Bedarf eingesetzt werden, bis eine Mindestschleifrate von 10 Gramm/min erreicht wird. Das beendet die Prüfung. Die Daten werden aufgezeichnet als Gramm (g), die im Zwei-Minuten-Intervall entfernt werden, Anzahl der Intervalle bis Prüfungsende, und die gesamte Abtragung (g), die von dem auszuwertenden Blatt entfernt worden ist. Die Prüfungsergebnisse werden üblicherweise als Prozent eines Bezugsblattes dargestellt und werden oben so aufgezeichnet.
[0054] Prüfung 112 Dss - Diese Prüfung ist mit Prüfung 112 DsH identisch, außer daß die Probe ein 304 rostfreier Stahlwinkel anstelle des Kohlenstoffstahlwinkels ist, das Schleifintervall eine Minute dauert, und das Prüfungsende nach 10 Intervallen erfolgt. Die Schleifkraft beträgt außerdem 7 lb für Blätter der Körnungsnummer 50 und 10 lb für Körnungsnummer 36.
[0055] Prüfung 112 Dslll - Diese Prüfung ist ähnlich wie Prüfung 112 DsH, außer daß es eine Prüfung unter niederem Druck - 10 lb Kraft - ist, die Probe eine 3" · 3/16" · 15" lange kaltgezogene Kohlenstoffstahlplatte ist und so in der Befestigung angebracht ist, so daß das Faserblatt die 3"- Fläche der Platte abschleift. Das Schleifintervall dauert eine Minute lang, und die Prüfung ist zu Ende, wenn die Abtragungsrate geringer als 3 g/min ist.
[0056] Die Daten in Tabelle 2 oben zeigen, nach unserem Wissen ziemlich überraschend, daß bei 1020 Kohlenstoffstahl (Prüfung unter Hochdruck) eine Schleifkornmischung aus 50 Vol.% Aluminiumoxid-Zirkonoxid und 50 Vol.% nach dem Sol- Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörnern 192% des Bezugsblattes schneiden, das nur Aluminiumoxid- Zirkonoxid-Schleifkörner darin enthält. Bezogen auf das Bezugsblatt erhöht sich offensichtlich die Abtragungsmenge mit einen sich erhöhenden Anteil von Sol-Gel-Korn in der Schleifmischung bis zum 50%-Pegel, wonach er abfällt. Am 50/50-Pegel ist jedoch die Gesamtabtragungsmenge dramatisch größer als die Abtragung mit einem Blatt, das nur eines der beiden Schleifkörner allein enthält. Selbst wenn außerdem die Schleifmischung nur 75% Sol-Gel-Korn enthält, beträgt die Abtragungsleistung noch immer ungefähr gleich viel, als wenn das Blatt 100% Sol-Gel-Schleifkörner aufweist.
[0057] Im Falle der Prüfung unter niederem Druck (112 Dslll) ist zu sehen, das die Abtragungsergebnisse ungefähr gleich sind, ob die Schleifkornmischung 50/50 beträgt oder die Schleifkörner auf dem Blatt 100% Sol-Gel-Schleifmittel sind. Wenn dennoch die Schleifmischung nur etwa 25 Vol.% Sol-Gel-Schleifmittel sind, ist die Gesamtabtragung deutlich größer, als wenn die Faserblätter nur aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörnern sind.
[0058] Es ist jedoch zu sehen, daß die Abtragungsleistung auf rostfreiem Stahl (112 Dss - Prüfung unter Hochdruck) ungefähr gleich groß ist, wenn eine Schleifmischung verwendet wird, oder das Faserblatt nur Zirkonoxid-Aluminiumoxid- Körner enthält. Im allgemeinen wird jedoch mit beschichtetem Schleifmaterial, das nur Sol-Gel-Aluminiumoxid-Körner enthält, eine geringere Leistung beim Schleifen von rostfreiem Stahl im Vergleich zu Aluminiumoxid-Zirkonoxid- Körnern beobachtet.
[0059] Somit kann, bezogen auf die obigen Ergebnisse, beschichtetes Schleifmaterial für bestimmte Anwendungen hergestellt werden, wo Sol-Gel-Aluminiumoxid-Körner in der Vergangenheit die beste Leistung gezeigt hat, wobei stattdessen eine Schleifmischung aus solchen Schleifmitteln mit Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörnern verwendet wird und zumindest eine gleichwertige Leistung erzielt wird, und in einigen Fällen sogar eine bessere Leistung erzielt wird. Wenn dies der Fall ist, können die Herstellungsgesamtkosten eines beschichteten Schleifprodukts, das dieses bessere Sol-Gel-Schleifmittel enthält, in einigen Fällen, ohne irgendwelche tatsächliche Abstriche in der Leistung, deutlich verringert werden. Außerdem wird bei beschichteten Schleifmittelanwendungen, wo sich in der Vergangenheit herausgestellt hat, daß das Aluminiumoxid-Zirkonoxid- Schleifmittel äußerst wirksam ist, unter Verwendung einer Schleifmischung aus solchem Korn mit nach dem Sol-Gel- Verfahren hergestelltem Aluminiumoxid-Korn sogar eine bessere Leistung liefern. Da gegenwärtig beschichtetes Schleifmaterial mit Sol-Gel-Schleifkorn allein teurer ist als jene mit Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Körnern allein, ergibt ein Mischen der beiden Schleifkörner in der Herstellung von beschichteten Schleifmitteln im beschichteten Schleifmaterial ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis als jenes mit Sol-Gel-Schleifmitteln oder Aluminiumoxid-Zirkonoxid allein.

Beispiel 2

Beschichtetes Schleifmaterial mit Mischungen aus Sol-Gel- Aluminiumoxid- und Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörnern der Körnungsnummer 36

[0060] Faserblätter wurden wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß die Korngröße der verwendeten Schleifkörner 36 beträgt. Die Korngrößenverteilung erfüllt die früher erwähnten Standards für Körnungsnummer 36, d. h. Abweichung Überschreitung +2+10, Unterschreitung +14-14. Die Ergebnisse der Prüfungen, die wie früher beschrieben durchgeführt wurden, werden unten in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 Relative Ergebnisse der Abtragungsleistung von Mischungen aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörnern mit geschmolzenem Aluminiumoxid-Zirkonoxid und geschmolzenem Aluminiumoxid
[0061] Diese Daten zeigen, wie jene in Beispiel 1, daß eine 50/50-Mischung (Volumen) aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid- und Aluminiumoxid-Zirkonoxid- Schleifkörnern eine verbesserte Leistung bei der Gesamtabtragung bei 1020 Stahl liefert, im Vergleich zu beschichteten Schleifblättern mit nur einem der gemischten Körner allein.
[0062] Es ist zu sehen, daß die Abtragungsleistung von rostfreiem Stahl, wo eine 50/50-Mischung verwendet worden ist, im wesentlichen mit jener gleichwertig ist, wo eine der beiden gemischten Schleifkörner allein verwendet wird. Der Prüfung bei niederem Druck mit Schleifkörnern der Körnungsnummer 36 bestätigt jedoch ziemlich überraschenderweise die Ergebnisse in Beispiel 1 nicht. Die Prüfdaten in diesem Beispiel weisen hier daraufhin, daß es wie zuvor eine verbesserte Leistung mit einer 50/50-Mischung im Vergleich zu Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Körnern allein gibt. Dennoch zeigt sich auch, daß eine solche Mischung deutlich weniger gute Leistung liefert als die Faserblätter mit nur Sol-Gel-Schleifkörnern darauf. Auch so bietet jedoch ein derartiges beschichtetes Schleifmaterial aufgrund seiner besseren Leistung einen kostengünstigen Ersatz, wo bisher in einigen Anwendungen Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifmaterial verwendet worden ist.

Beispiel 3

Bewertung von beschichtetem Schleifmaterial mit Schleifkorndoppelschicht, wobei die obere Schicht die Schleifkornmischung enthält

[0063] In diesem Beispiel ist das ausgewertete beschichtete Schleifmaterial eine sogenannte "geteilte Schicht", insofern als das Schleifmaterial zwei Schichten von Schleifkorn aufweist, wobei das Gewicht des gewünschten Schleifkorns im beschichteten Schleifmaterial auf zwei Schichten aufgeteilt wird, 40% in der ersten oder unteren Schicht, 60% in der oberen Schicht. Dennoch hat das beschichtete Schleifmaterial nur eine Grundschicht.
[0064] Die Schleifkörner aus dem nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid hatten die normale Zusammensetzung und Eigenschaften, wie sie früher im Beispiel 1 angeführt worden sind. Die Zusammensetzung der Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Körner betrug ungefähr 42-43% Zirkonoxid mit einer entsprechend geringeren Menge des Aluminiumoxids im Vergleich zur Zusammensetzung in Beispiel 1, wobei die verbleibenden Zugaben im wesentlichen dieselben Mengen geblieben sind. Das Zirkonoxid in dieser Kornzusammensetzung beträgt mehr als etwa 55% in tetragonaler Form. Schleifkörner sowohl in Korngröße 36 als auch 50 wurden in den unten beschriebenen Prüfungen ausgewertet, mit den Leistungsergebnissen, die in Tabelle 3 angegeben sind, gegenüber Schleifmaterial, das für die betroffene Korngröße gleich hergestellt worden ist, außer daß das verwendete beschichtete Schleifmaterial nur Körner aus nach dem Sol- Gel-Verfahren hergestelltem Aluminiumoxid mit derselben Zusammensetzung enthielt wie die in der Mischung verwendeten Schleifkörner. Die Schleifkörner wurden in jedem Fall größensortiert, um den früher offenbarten Standards zu genügen. Die Mischung der Schleifkörner wurde durch das Mischen der Körner in einem herkömmlichen Kornmischer erhalten.
[0065] Das beschichtete Schleifmaterial wurde in jedem Fall hergestellt, indem auf eine nach gebräuchlichen Verfahren herkömmlich gewebte Polyesterunterlage eine herkömmliche mit Kalziumkarbonat gefüllte Resol-Phenolharz-Grundschichtzusammensetzung beschichtet wurde, die etwa 75% Feststoff mit etwa 43,6% Phenolformaldehydharz, etwa 54.5% Kalziumkarbonat, etwa 1,6% Wasser und etwa 0,25% Silan aufweist, um ein Zusatzgewicht von etwa 19 lb (28 lb - Körnungsnummer 36) je Ries ("Rm", wie zuvor in Beispiel 1 beschrieben) Sandpapiergrundschicht zu liefern. Danach wurde eine erste Schicht eines herkömmlichen hochreinen braunen Aluminiumoxid (Körnungsnummer 36-23,8 lb/Rm, Körnungsnummer 50- 16,2 lb/Rm) durch Schwerkraftbeschichtung nach dem gebräuchlichen Verfahren auf die jeweiligen grundbeschichteten Unterlagen aufgebracht, während die Grundschicht noch naß war. Dem folgte das Aufbringen der 50/50-Mischung (Volumen) der nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörnern und Aluminiumoxid-Zirkonoxid- Körnern nach dem herkömmlichen, aufwärts gerichteten elektrostatischen Propulsionsverfahren in den folgenden ungefähren Mengen --- (Körnungsnummer 36-35,7 lb/Rm; Körnungsnummer 50-24,4 lb/Rm). Bei dem Bezugsschleifmaterial wurden nur Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkörner auf die obere Schicht aufgebracht (Körnungsnummer 36-35, 7 lb/Rm; Körnungsnummer 50-24,4 lb/Rm).
[0066] Die Grundschicht wurde dann in jedem Fall getrocknet und teilweise ausgehärtet, indem die jeweils beschichteten Materialien nach dem gebräuchlichen Verfahren auf herkömmliche Weise über eine Zeitdauer von 90 Minuten bei einer von etwa 79,44 (175) bis etwa 112,78ºC (235ºF) ansteigenden Temperatur erwärmt wurden. Als nächstes wurde eine mit Kryolith gefüllte Resol-Phenol-Deckbinderschicht-Zusammensetzung auf die jeweiligen Schleifkornschichten aufgebracht, wobei diese Zusammensetzung etwa 75% Feststoff enthielt, und zwar im Fall des Korns mit Körnungsnummer 50 etwa 39,1% Phenolformaldehydharz, 48,4% Kryolith, 10,2% Wasser, 2,0% Farbstoff und 0,25% Organosilan in einer Menge von etwa von 28 bis 36 lb je Ries Sandpapiergrundschicht, gestützt auf die visuelle Sachkenntnis des Bedie nungsmanns. Die Zusammensetzung der Deckbinderschicht im Falle der Körnungsgröße 36 des Schleifmaterials enthielt auf Feststoffbasis ungefähr 40,5% Phenolformaldehyd, 50,1 % Kryolith-Füllstoff, 7% Wasser, 2,0% Farbstoff und 0,25 % Organosilan Haftaktivator. Das beschichtete Schleifmaterial wurde dann in jedem Fall einer Temperatur von etwa 73,89 (165) bis 112,78ºC (235ºF) über eine Zeitdauer von 135 Minuten nach den gebräuchlichen Verfahren unterzogen, um die Deckbinderschicht zu trocknen und teilweise auszuhärten. Danach wurde das beschichtete Schleifmaterial in Rollen abgenommen und durch Erwärmen auf herkömmliche Weise 12 Stunden lang bei 112,78ºC (235ºF) weiter ausgehärtet.
[0067] Somit wurde das erfindungsgemäße beschichtete Schleifmaterial bereitgestellt, wobei die erste Schleifschicht aus herkömmlichem Aluminiumoxid-Korn ungefähr 50% des gesamten Korngewichts ausmacht, und die zweite oder obere Schleifkornschicht war eine Mischung aus 50 Vol.% von nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestelltem Aluminiumoxid-Korn und 50 Vol.% herkömmlichem Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Korn. In der Folge enthält das Schleifmineral in dem beschichteten Schleifmaterial nur etwa 30 Vol.% des teureren Sol-Gel- Schleifkorns.
[0068] Das oben hergestellte Schleifmaterial wurde dann in Schleifbänder nach den gebräuchlichen Verfahren umgearbeitet. Die Schleifbänder wurden dann in den unten in Tabelle 4 gezeigten Prüfungen ausgewertet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben. Tabelle 4 Relative Ergebnisse der Abtragungsleistung von Schleifbändern aus beschichtetem Schleifmaterial mit einer Schleifdoppelschicht, wobei die obere Schicht eine Mischung aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid- und Aluminiumoxid-Zirkonoxid- Körnern ist
¹ Bezugsband = Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkorn.
² 50/50 Sol-Gel-Aluminiumoxid und Aluminiumoxid-Zirkonoxid.
* 1 PSI = 0,069 bar
++ 1 "SQ = 2,54 cm²

Tiefenschleifprüfungen mit großer Kraft

[0069] SETCO/KLK - Die Ausrüstung für diese Prüfung umfaßt eine SETCO Drehbandbodenschleifmaschine mit einer Urethan- beschichteten 90 Durometer Shore A Backupscheibe mit 24" Durchmesser, die von einem 50 PS Elektroantrieb angetrieben wird. Die Drehzahl beträgt 906 RPM, was eine Bandgeschwindigkeit von 5700 SFPM ergibt. Die Bandgröße beträgt 3" · 132".
[0070] Eine spezielle Montagevorrichtung ist direkt vor der Backupscheibe angebracht, um die Prüfbalken zu halten und auf das beschichtete Schleifband hinzuführen. Ein 1" · 1" · 36" großer Metallprüfbalken wird derart mit der Montagevorrichtung zusammengebaut, daß die 1 Quadratzoll große Fläche des Balkens in die Fläche des beschichteten Schleifbandes getaucht wird, während die Luftdruckzylinder mit 4" Bohrung mit Luftdruck beaufschlagt werden. Automatische Zeitgeber wenden den Druck 3 s lang an, ziehen den Prüfbalken für eine 30 s lange Auskühlperiode zurück und wenden den Druck wieder an. Die Prüfung wird normalerweise über 30 Zyklen, oder bis eine Mindestabtragungsrate von 10 Gramm pro Min. erreicht wird, laufen gelassen. Für diese Auswertung wurde eine Kraft von 200 lb auf die Prüfbalken angewendet. Die Prüfbalken waren, wie in Tabelle 4 gezeigt wird, 4141 Stahl und 304 rostfreier Stahl.
[0071] Die Ausrüstung ist mit Instrumenten ausgerüstet, um die abgetragene Metallmenge und den Betrag der PS während des Schleifzyklus abzulesen und aufzuzeichnen.
[0072] Bei den durchgeführten Prüfungen wurde ein beschichtetes Schleifband aus dem 100%-Sol-Gel-Schleifkorn mit dem zuvor beschriebenen Verfahren geprüft und als BEZUG verwendet. Die Prüfung wurde dann mit den 50/50-Mischung-Bändern wiederholt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle als "Prozent von Bezug" eingetragen.
[0073] 122Ds-TAUCHSCHLEIFPRÜFUNG - diese Prüfung ist auf die Bewertung der Schleifleistung der beschichteten Schleifbänder in einer Tauchschleifkonfiguration im mittleren Druckbereich ausgelegt. Das Prüfverfahren ist grundsätzlich mit dem oben beschriebenen gleich.
[0074] Die verwendete Ausrüstung umfaßt eine SETCO Drehbandbodenschleifmaschine, mit der Änderung, daß sie ein 2 1/2" · 60" langes Endlosschleifband verwendet. Eine mit festem Urethan beschichtete, 90 Durometer Shore A Backupscheibe mit 7" Durchmesser wird von einem geschwindigkeitsveränderbaren 25 PS-Elektroantrieb bei einer Bandgeschwindigkeit von 5000 SFPM angetrieben.
[0075] Eine spezielle Montagevorrichtung ist direkt vor der Backupscheibe angebracht, um die 1 Quadratzoll große Fläche des Prüfbalkens zu halten und auf das beschichtete Schleifband in einer Tauchschleifkonfiguration, die dem Fachmann für beschichtetes Schleifen bekannt ist, hinzuführen. Die Kraft wird von einem Satz mechanischer Gewichte erzeugt, die automatisch angewendet und weggenommen werden, um ein 3 sec langes Schleifen und einen 30 sec langen Abkühlzyklus zu erhalten. Die Menge des abgetragenen Metalls während eines jeden Schleifzyklus und die Gesamtanzahl der durchlaufenen Zyklen und die Menge des abgetragenen Metalls werden aufgezeichnet. Der Test wird beendet, wenn eine Abtragungsrate pro Zyklus von 10 g/min erreicht wird.
[0076] Für diese Auswertung wurde ein 80 lb schweres Gewicht angewendet. Die Prüfbalken waren aus 1018 Stahl. Die Ergebnisse sind als "Prozent von Bezug" eingetragen.
[0077] Das Prüfverfahren 102D ist eine Mattierungs-/Lebensdauer-Leistungsbewertung von beschichteten Schleifbändern in einer herkömmlichen Schleifkonfiguration.
[0078] Die Ausrüstung umfaßt eine Schlittenanordnung, die auf reibungslosen Lagern so angebracht und ausgerichtet ist, daß sie sich frei in horizontaler Richtung bewegen kann, wenn die Kraft der befestigten mechanischen Gewichte angewendet wird. Auf diesem Schlitten ist eine motorgetriebene, vertikal angebrachte Spindel angebracht, die eine 55 Durometer Shore A Backupscheibe mit 7" Durchmesser trägt, die mit 3/8" großen Erhebungen und Vertiefungen gezahnt und mit Urethan beschichtet ist, und eine Aufnahmeeinheit, die so aufgebaut ist, um ein 2 1/2" · 60" großes beschichtetes Schleifband aufzunehmen, das parallel zum Boden horizontal angebracht ist.
[0079] In dieser Konfiguration wird ein 1/2" · 3" · 9 3/4" langer Metallprüfbalken entlang der 1/2"-Fläche in einem herkömmlichen Vor- und Zurückschleifverfahren über eine gesteuerte Zeitdauer abgeschliffen. Der Prüfbalken kann abkühlen, die während des Schleifzyklus abgetragene Metallmenge wird aufgezeichnet und der Zyklus wird wiederholt.
[0080] Der Metallprüfbalken ist auf einer sich hin- und herbewegenden Montagevorrichtung angebracht, die den Prüfbalken trägt, so daß die 1/2"-Fläche dem Schleifband dargeboten wird. Die Montagevorrichtung bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 7 ft pro Minute hin und her. Die Bandgeschwindigkeit beträgt 5000 SFPM.
[0081] Bei diesem Prüfverfahren beträgt die Schleifdauer 2 Min., und die Prüfmetalle sind 4140 Stahl und 304 rostfreier Stahl. Der auf das Band angewendete Kraftbetrag ist 15# für Bänder mit Körnungsnummer 36 und 12# für Körnungsnummer 50. Der Metallprüfbalken wird mit der sich hin- und herbewegenden Montagevorrichtung zusammengesetzt, das Bezugsband wird auf dem horizontalen Schlitten angebracht, und die Prüfung wird gestartet. Die mechanischen Gewichte bringen den horizontalen Schlitten nach vorne, so daß das beschichtete Schleifband mit der 1/2"-Fläche des Prüfbalkens in Berührung kommt, während sich der Prüfbalken horizontal über die Zeitdauer von 2 Min. vor- und zurückbewegt, bis ein Zeitgeber das Band automatisch vom Prüfbalken zurückzieht. Der Balken wird zurückgezogen und der Gewichtsverlust aufgezeichnet. Der Zyklus wird wiederholt, bis eine Abtragungsrate pro Zyklus von 10 g/min erzielt wird (oder im Fall von rostfreiem Stahl 10 2-Min.-Zyklen ausgeführt worden sind).
[0082] Das Probeband wird dann mit demselben Verfahren geprüft, und die Abtragungsergebnisse werden als "Prozent von Bezug" aufgezeichnet.
[0083] Wie in der obigen Tabelle durch die Leistungsdaten gezeigt wird, zeigte das beschichtete Schleifmaterial mit geteilten Schichten mit einer Schleifmischung aus 50/50 (nach Volumen) Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkorn und Körnern aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid in einigen Fällen eine wesentlich bessere Leistung als ein 100% Sol-Gel-Korn- Band. Zum Beispiel gibt es bei den Prüfungen des 1018 Stahls im Falle der Körner mit Körnungsnummer 50 eine wesentliche Verbesserung der Abtragung im Vergleich zu einem Band, das zur Gänze aus Sol-Gel-Korn besteht. Und die Ergebnisse zeigen, insbesondere bei Körnungsnummer 36 bei rostfreiem Stahl, eine dramatische Verbesserung.
[0084] Wie durch die verschiedenen obigen Beispiele in dieser Anmeldung gezeigt wird, ergibt somit das Mischen von nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid- Schleifkorn mit gemeinsam geschmolzenem Aluminiumoxid- Zirkonoxid Schleifkorn ein beschichtetes Schleifmaterial, das beiden Schleifkörnern, die separat beschichtet werden, in einigen Anwendungen klar überlegen ist. Außerdem ergibt in bestimmten anderen Anwendungen das gemischte Schleifkorn ein beschichtetes Schleifmaterial, das die besten Eigenschaften jedes der beiden separaten Minerale in sich vereinigt.
[0085] Als Ergebnis dieser Prüfungen kann offenbar beschichtetes Schleifmaterial geschaffen werden mit einer Mischung aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörnern und gemeinsam geschmolzenen Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörnern, das zur Verwendung bei einer Anzahl von Anwendungen geeignet ist, wo in der Vergangenheit eine optimale Leistung nur bei beschichtetem Schleifmaterial mit nur Sol-Gel-Aluminiumoxid-Körnern beobachtet wurde. Diese Entdeckung wird begleitet von einer deutlichen Verringerung der Kosten des Schleifkorns beim beschichteten Schleifmaterial gegenüber ähnlichen derartigen Materialien aus purem Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkorn.
[0086] Die vorhergegangene ausführliche Beschreibung wurde nur zur Klarheit des Verständnisses gegeben, und keine unnotwendigen Einschränkungen verstehen sich daraus von selbst. Die Erfindung ist nicht auf die exakten Einzelheiten eingeschränkt, die gezeigt und beschrieben worden sind, da offensichtliche Änderungen und Abänderungen dem Fachmann begegnen können, ohne vom Gültigkeitsbereich der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen beschrieben wird, abzuweichen.

Claims

1. Beschichtetes Schleifmaterial, welches eine Schicht aus Schleifkörnern umfaßt, die an einer Unterlage haften, wobei die Schleifkornschicht eine Mischung aus Schleifkörnern umfaßt, wobei die Mischung 25 bis 75 Vol.-% nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellte Aluminiumoxid-Schleifkörner und 75 bis 25 Vol.-% Aluminiumoxid- Zirkonoxid-Schleifkörner aus einer gemeinsam geschmolzenen Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung enthält, welche eine nahezu eutektische Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung mit 35 bis 50 Gew.-% Zirkonoxid aufweist, wobei das Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Material eine primäre numerische durchschnittliche Kristallgröße von weniger als etwa 50 um und eine Eutektikum-Koloniegröße von weniger als etwa 65 um aufweist.

2. Beschichtetes Schleifmaterial nach Anspruch 1 mit einer Unterlage und einer daran haftenden Schicht aus beschichtetem Schleifmittel, umfassend

a. mindestens eine Schicht einer Grundschicht,

b. mindestens eine Schicht aus Schleifkörnern, die an der Unterlage mittels der Grundschicht haften; und

c. eine Deckbinderschicht auf der mindestens einen Schicht aus Schleifkörnern;

wobei die mindestens eine Schicht aus Schleifkörnern eine Mischung aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid- Schleifkörnern in einem Anteil von mindestens 25 bis 75 Vol.-% und Schleifkörnern aus Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörnern in einer Menge von nicht mehr als 75 bis 25 Vol.-% umfaßt.

3. Beschichtetes Schleifmaterial gemäß einem der vorangehenden Anspruche, wobei die nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörner aus einer beimpften Sol-Gel- Zusammensetzung sind.

4. Beschichtetes Schleifmaterial gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die beschichtete Schleifmittelschicht eine einfache Schicht aus Schleifkorn aufweist.

5. Beschichtetes Schleifmaterial gemäß Anspruch 3, wobei die Schicht aus Schleifkörnern eine Mischung aus Schleifkörnern aus nach dem Sol-Gel- Verfahren hergestelltem Aluminiumoxid und Aluminiumoxid-Zirkonoxid von eutektischer Zusammensetzung ist und die Schleifkörner in der Mischung in einem Volumenverhältnis von etwa 50/50 vorliegen.

6. Beschichtetes Schleifmaterial gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Korngröße der Schleifkörner in der Mischung 50 beträgt.

7. Beschichtetes Schleifmaterial gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die mindestens eine Schicht aus Schleifkörnern eine erste Schicht aus Schleifkörnern und eine auf der ersten Schicht angeordneten zweiten Schicht aus Schleifkörnern aufweist, wobei die beiden Schleifkornschichten an der Unterlage mittels der Grundschicht haften und die Deckbinderschicht über der zweiten Schicht aus Schleifkörnern liegt, wobei die zweite Schicht aus Schleifkörnern eine Mischung aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxidkörnern und Alumiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörnern in einer Menge von mindestens 25 Vol.-% der Sol-Gel-Schleifkörner umfaßt.

8. Beschichtetes Schleifmaterial gemäß Anspruch 7, wobei die erste Schicht aus Schleifkörnern aus geschmolzenem Aluminiumoxid besteht.

9. Beschichtetes Schleifmaterial gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Schleifkörner in jeder Schicht die Körnungsnummer 36 haben.

10. Verwendung des beschichteten Schleifmaterials für Hochdruckschleifanwendungen, wobei das beschichtete Schleifmaterial eine Schicht aus Schleifkörnern umfaßt, die an einer Unterlage haften, wobei die Schleifkornschicht eine Mischung aus Schleifkörnern umfaßt, wobei die Mischung 25 bis 75 Vol.-% nach dem Sol-Gel- Verfahren hergestellte Aluminiumoxid-Schleifkörner und 75 bis 25% Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörner aus einer gemeinsam geschmolzenen Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung enthält, welche eine nahezu eutektische Aluminiumoxid-Zirkonoxid- Zusammensetzung mit 35 bis 50 Gew.-% Zirkonoxid aufweist, wobei das Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Material eine primäre numerische durchschnittliche Kristallgröße von weniger als etwa 50 um und eine Eutektikum-Koloniegröße von weniger als etwa 65 um aufweist.

11. Verwendung eines beschichteten Schleifmaterials gemäß Anspruch 10, wobei das beschichtete Schleifmaterial eine Unterlage und eine daran haftende Schicht aus beschichtetem Schleifmittel aufweist, umfassend

a. mindestens eine Schicht einer Grundschicht,

c. eine Deckbinderschicht auf der mindestens einen Schicht aus Schleifkörnern;

12. Verwendung eines beschichtetes Schleifmaterials gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxid-Schleifkörner aus einer beimpften Sol- Gel-Zusammensetzung sind.

13. Verwendung eines beschichteten Schleifmaterials gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die beschichtete Schleifmittelschicht eine einfache Schicht aus Schleifkorn aufweist.

14. Verwendung eines beschichteten Schleifmaterials gemäß Anspruch 12, wobei die Schicht aus Schleifkörnern eine Mischung aus Schleifkörnern aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestelltem Aluminiumoxid und Aluminiumoxid-Zirkonoxid von vorzugsweise eutektischer Zusammensetzung ist und die Schleifkörner in der Mischung in einem Volumenverhältnis von etwa 50/50 vorliegen.

15. Verwendung eines beschichteten Schleifmaterials gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Korngröße der Schleifkörner in der Mischung 50 beträgt.

16. Verwendung eines beschichteten Schleifmaterials gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die mindestens eine Schicht aus Schleifkörnern eine erste Schicht aus Schleifkörnern und eine auf der ersten Schicht angeordneten zweiten Schicht aus Schleifkörnern aufweist, wobei die beiden Schleifkornschichten an der Unterlage mittels der Grundschicht haften und die Deckbinderschicht über der zweiten Schicht aus Schleifkörnern liegt, wobei die zweite Schicht aus Schleifkörnern eine Mischung aus nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Aluminiumoxidkörnern und Alumiumoxid-Zirkonoxid- Schleifkörnern in einer Menge von mindestens 25 Vol.-% der Sol-Gel- Schleifkörner umfaßt.

17. Verwendung eines beschichteten Schleifmaterials gemäß Anspruch 16, wobei die erste Schicht aus Schleifkörnern aus geschmolzenem Aluminiumoxid besteht.

18. Verwendung eines beschichteten Schleifmaterials gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei die Schleifkörner in jeder Schicht die Körnungsnummer 36 haben.