WO2004053013A2 - Schleifmittel mit verbesserten schleifeigenschaften - Google Patents

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WO2004053013A2
WO2004053013A2 PCT/EP2003/013911 EP0313911W WO2004053013A2 WO 2004053013 A2 WO2004053013 A2 WO 2004053013A2 EP 0313911 W EP0313911 W EP 0313911W WO 2004053013 A2 WO2004053013 A2 WO 2004053013A2
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Definitions

  • the present invention relates to abrasive grains from the group of conventional abrasive grains, which comprises molten or sintered corundum, zirconium corundum, silicon carbide and boron carbide, for use in synthetic resin-bonded abrasives, the abrasive grains being characterized in that they have a coating consisting of a surface 0.05 to 2.0% by weight, based on the weight of the untreated abrasive grain, of an aqueous binder based on silicate and 0.05 to 5.0% by weight, also based on the weight of the untreated abrasive grain, of a complex, fine-grained oxide compound of the general formula A x B y O z , are provided, where A and B are each a group of elements and O is oxygen which is present in a stoichiometric ratio to A and B, and where Numbers x, y and z indicate the composition of the complex oxides and are not limited to integers and z is a product of S umme
  • the group of elements A is the group of metals in the periodic table of the elements, while the group of elements B is the group of amphoteric elements in the periodic table.
  • the complex fine-grained oxide compound A x B y O 2 contains at least one element from the group of metals or from the group of amphoteric elements of the periodic table.
  • the silicate-based aqueous binder is preferably colloidal silica.
  • the present invention also relates to a method for producing the abrasive grains mentioned above and their use in synthetic resin-bonded abrasives.
  • Abrasive grains are used in a wide variety of grain sizes in bound and loose form for a wide variety of grinding processes. For example, they are shaped into grinding wheels in a mixture with ceramic materials or synthetic resin, the ceramic materials or synthetic resin serving as binders for the abrasive grain. In the case of abrasives on underlays (paper, linen, etc.), liability on the underlayment is usually realized using synthetic resin bonds.
  • the performance of the various abrasives is now influenced not only by the abrasive grain used, but also to a large extent by the integration of the grain in the abrasive.
  • the interface between the abrasive grain and the binder phase is of particular importance. This determines the strength required to break an abrasive grain out of a bond.
  • abrasive grains especially those that are produced by a melting process, have a relatively smooth surface, which has been found to be disadvantageous for the integration, which is predominantly based on adhesion. This is particularly true for synthetic resin-bonded abrasives, where the bond is almost entirely based on adhesion. In the past, therefore, a large number of measures for roughening or enlarging the surface and thus for improving the integration have been proposed.
  • No. 2,527,044 describes a molten aluminum oxide and silicon carbide abrasive grain which is coated with a matt coating of fine-grained metal oxide particles, for example iron-HI-oxide or molybdenum oxide, in order to improve the integration in synthetic resin-bonded abrasives.
  • the metal oxide particles adhere to the surface of the grain by means of a thin glass-like layer.
  • No. 2,541,658 describes the coating of abrasive grains with metaphosphates and iron oxide pigments, which are intended to improve the integration of the grain in paper and linen applications and, at the same time, the water resistance of the abrasives.
  • EP-A-0 014 236 describes the treatment of abrasive grain based on aluminum oxide, which contains a proportion of titanium oxide, with a layer of a ceramic mass, such as e.g. Clays, kaolin or glass frits, is melted or sintered on. Simultaneously with the sintering or melting of the ceramic mass, such as e.g. Clays, kaolin or glass frits, is melted or sintered on. Simultaneously with the sintering or melting of the
  • the coating transforms the titanium oxide contained in the corundum from the 3- valuable in the 4-valent oxidation stage, which is accompanied by a transformation of the structure of the abrasive grain.
  • EP-B-0 080 604 describes a ceramic casing for improving the grinding performance in wet grinding, the ceramic casing consisting of a glass frit, a binder and an active fine grain.
  • the fine-grain particles provided are also grinding-active substances which are fused with a glass frit and are intended to form a surface that is as smooth as possible, so that the specific surface of the abrasive grain is only slightly increased here.
  • the object of the invention is to provide a coated abrasive grain with an enlarged surface which can be integrated well and permanently even under strong mechanical and thermal stress, for example in resin-bonded cutting discs, and thus does not have the disadvantages of the prior art described. Associated with this is a better use of the grain properties, which is documented in a noticeable improvement in the grinding performance in addition to the lower grain breakout.
  • the desired goal was surprisingly achieved by first wetting abrasive grains based on molten or sintered corundum, zirconium corundum, silicon carbide and boron carbide in a mixer with 0.05 - 2.0% by weight with an aqueous silicate solution, preferably colloidal silica and subsequently with 0.05 - 5.0% by weight, based in each case on the mass of the starting grain, of a complex fine-grained oxide compound of the general formula A x B y O z , where A and B are each a group of elements and O is oxygen, which is in the stoichiometric ratio to A and B, and where the numbers x, y and z identify the composition of the complex oxides and are not limited to integers and z is a product of the sum of ( x + y) and a factor between 1.5 and 2.5.
  • the group of elements A is the group of metals in the periodic table of the elements
  • the group of elements B is the group of amphoteric elements in the periodic table of the elements.
  • the complex fine-grained oxide compound of the general formula A x B y O z contains at least one element A from the group of metals in the periodic table of the elements and at least one element B from the group of amphoteric elements and oxygen in a stoichiometric ratio to A and B.
  • a heat treatment between 100 and 900 ° C is provided after the encasement to improve the adhesion of the encasement.
  • the positive effect of the fine-grained complex oxides according to the invention on the integration of the abrasive grain and thus on the grinding performance of the abrasive is significantly more pronounced , which will also be explained in more detail later using examples.
  • One explanation for this positive effect is therefore not only the enlargement of the surface of the abrasive grit due to the complex, fine-grained oxide compound, which adheres well to the surface of the grit via the silicate binder, and the special surface structure on the grit, which was mainly due to adhesion Adhesive forces increased to synthetic resin, search.
  • the complex, fine-grained oxide compounds according to the invention are moreover thermodynamically very stable and therefore inert.
  • During a grinding process with high mechanical or thermal grit stress there is almost no decomposition or reaction with the material to be grinded or the grit.
  • the reason for this may be the special oxide composition between metallic and amphoteric elements.
  • Another advantage results from the good wetting of both the abrasive grain and the complex oxide compound by the silicate binder, preferably by colloidal silica. Combined with a heat treatment of the coated grain that is tailored to the thermal stability of the grain, the complex oxide compound adheres optimally.
  • silicon carbide and boron carbide can be heated up to approx. 900 ° C for one hour to burn in the coating without any significant change in the basic substance.
  • An exception is the eutectic zirconium corundum, which disintegrates above approx. 600 ° C due to the disproportionate thermal expansion inherent in the product. For this reason, this product should not be heated to more than 500 ° C to bake the jacket. Surprisingly, it has been shown that this temperature is sufficient to ensure the desired good adhesion of the casing to the grain and to achieve a significantly improved grinding performance.
  • abrasive grain For each 5 cutting discs, 780 g of abrasive grain are first mixed with 55 g of liquid resin (phenolic resin) and this mixture was then mixed with 240 g of a powder mixture consisting of 50.0% by weight of phenolic powder resin, 25.0% by weight of cryolite, 24.0% by weight of pyrite and 1.0% by weight of CaO. A corresponding proportion of the mixture was then pressed into disks with a diameter of 178 mm and a thickness of 2.8 mm and cured at 180 ° C. within 14 hours.
  • liquid resin phenolic resin
  • a powder mixture consisting of 50.0% by weight of phenolic powder resin, 25.0% by weight of cryolite, 24.0% by weight of pyrite and 1.0% by weight of CaO.
  • a corresponding proportion of the mixture was then pressed into disks with a diameter of 178 mm and a thickness of 2.8 mm and cured at 180 ° C. within 14 hours.
  • 5.0 kg of eutectic zirconium corundum ZK 40 F36 were first wetted in the laboratory intensive mixer with 0.2% by weight of colloidal silica and after an additional mixing time of 3 minutes coated with a chromium-iron-manganese-nickel mixed oxide (D 24148 black pigment from Degussa). After a further mixing time of 2 minutes, the coated grain was heat-treated at 400 ° C. for one hour and then processed into cutting discs.
  • a chromium-iron-manganese-nickel mixed oxide D 24148 black pigment from Degussa

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Abstract

Schleifkörner aus der Gruppe der konventionellen Schleifkörner, insbesondere geschmolzene oder gesinterte Korunde, Zirkonkorunde, Siliziumcarbide und Borcarbid, für den Einsatz in kunstharzgebundenen Schleifmitteln, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie oberflächlich mit einer Ummantelung, bestehend aus 0,05 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des unbehandelten Schleifkorns, eines wässerigen Bindemittels auf Silikatbasis und 0,05 bis 5,0 Gew.-%, ebenfalls bezogen auf das Gewicht des unbehandelten Schleifkorns, einer komplexen, feinkörnigen Oxidverbindung der allgemeinen Formel AxByOz, versehen sind, wobei es sich bei A und B jeweils um eine Gruppe von Elementen und bei O um Sauerstoff handelt, der im stöchiometrischen Verhältnis zu A und B vorliegt, und wobei die Zahlen x, y und z die Zusammensetzung der komplexen Oxide kennzeichne und nicht auf ganze Zahlen beschränkt sind und z einem Produkt aus der Summe von (x+y) und einem Faktor zwischen 1.5 und 2.5 entspricht. Dabei handelt es sich bei der Gruppe von Elementen A um die Gruppe der Metalle im Periodensystem der Elemente handelt. Die komplexe feinkörnige Verbindung AxByOz enthält jeweils mindestens ein Element aus der Gruppe der Metalle und ein Element aus der Gruppe der amphoterene Elemente. Bei dem wässerigen Bindemittel auf Silikatbasis handelt es sich bevorzugt um kolloidale Kieselsäure. Verfahren zur Ummantelung Schleifkörner, wobei die ummantelten Schleifkörner einer Wärmebehandlung zwischen 100 und 900 °C unterzogen werden.

Description

Schleifmittel mit verbesserten Schleifeigenschaften
Die vorliegende Erfindung betrifft Schleifkörner aus der Gruppe der konventionellen Schleifkörner, die geschmolzene oder gesinterte Korunde, Zirkonkorunde, Siliziumcarbide und Bor- carbid umfasst, für den Einsatz in kunstharzgebundenen Schleifmitteln, wobei die Schleifkörner dadurch gekennzeichnet sind, dass sie oberflächlich mit einer Ummantelung, bestehend aus 0,05 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des unbehandelten Schleifkorns, eines wässerigen Bindemittels auf Silikatbasis und 0,05 bis 5,0 Gew.-%, ebenfalls bezogen auf das Gewicht des unbehandelten Schleifkorns, einer komplexen, feinkörnigen Oxidverbin- düng der allgemeinen Formel AxByOz, versehen sind, wobei es sich bei A und B jeweils um eine Gruppe von Elementen handelt und bei O um Sauerstoff, der im stöchiometrischen Verhältnis zu A und B vorliegt, und wobei die Zahlen x, y und z die Zusammensetzung der komplexen Oxide kennzeichnen und nicht auf ganze Zahlen beschränkt sind und z einem Produkt aus der Summe von (x+y) und einem Faktor zwischen 1.5 und 2.5 entspricht. Bei der Gruppe von Elementen A handelt es sich um die Gruppe der Metalle im Periodensystem der Elemente, während es sich bei der Gruppe von Elementen B um die Gruppe der amphoteren Elemente im Periodensystem handelt. Die komplexe feinkörnige Oxidverbindung AxByO2 enthält mindestens jeweils ein Element aus der Gruppe der Metalle bzw. aus der Gruppe der amphoteren Elemente des Periodensystems. Bei dem wässerigen Bindemittel auf Silikatbasis handelt es sich bevorzugt um kolloidale Kieselsäure. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung der o. g. Schleifkörner sowie ihre Verwendung in kunstharzgebundenen Schleifmitteln.
Schleifmittelkörnungen werden in den unterschiedlichsten Korngrößen in gebundener und loser Form für verschiedenartigste Schleifprozesse eingesetzt. So werden sie beispielsweise in einer Mischung mit keramischen Massen oder Kunstharz zu Schleifscheiben geformt, wobei die keramischen Massen oder Kunstharz als Binder für das Schleifkorn dienen. Bei den Schleifmitteln auf Unterlagen (Papier, Leinen etc.) wird die Haftung auf der Unterlage in der Regel über Kunstharzbindungen realisiert. Die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Schleif- mittel wird nun nicht allein vom eingesetzten Schleifkorn, sondern im hohen Maße auch von der Einbindung des Korns im Schleifmittel beeinflusst. Eine besondere Bedeutung kommt dabei der Grenzfläche zwischen Schleifkorn und Binderphase zu. Diese bestimmt die Kraft, die erforderlich ist, um ein Schleifkorn aus einer Bindung herauszubrechen. Je härter und standfester ein Schleifkorn ist, desto größer sind auch die Anforderungen an die Bindung und die Haftkräfite an den Grenzflächen und um so leichter wird ein Korn aus der Bindung herausgelöst. Die meisten Schleifkörnungen, insbesondere diejenigen, die durch einen Schmelz- prozess hergestellt werden, besitzen eine relativ glatte Oberfläche, was sich für die Einbindung, die überwiegend auf Adhäsion beruht, als nachteilig erweist. Dies gilt besonders für kunstharzgebundene Schleifmittel, bei denen die Bindung nahezu ausschließlich auf Adhäsion beruht. In der Vergangenheit wurden daher bereits eine Vielzahl von Maßnahmen zur Auf- rauung bzw. Vergrößerung der Oberfläche und damit zur Verbesserung der Einbindung vor- geschlagen.
Die US 2,527,044 und die US 2,541,658, von denen die Erfindung ausgeht, beschreiben die Behandlung von konventionellen Schleifkörnern mit einem wässerigen Bindemittel und feinkörnigen Oxiden zur Vergrößerung der Kornoberfläche, wodurch eine Verbesserung der Ein- bindung in kunstharzgebundenen Schleifmitteln erreicht werden soll.
So wird in der US 2,527,044 ein geschmolzenes Aluminiumoxid- und Siliziumcarbidschleif- korn beschrieben, das zur Verbesserung der Einbindung in kunstharzgebundenen Schleifmitteln mit einem matten Überzug aus feinkörnigen Metalloxidpartikeln, beispielsweise Eisen- HI-Oxid oder Molybdänoxid, überzogen wird. Die Metalloxidpartikel haften mittels einer dünnen glasartigen Schicht an der Oberfläche des Korns.
Die US 2,541,658 beschreibt die Ummantelung von Schleifkörnungen mit Metaphosphaten und Eisenoxidpigmenten, welche die Einbindung des Korns in der Papier- und Leinenanwen- düng und gleichzeitig die Wasserbeständigkeit der Schleifmittel verbessern sollen.
Darüber hinaus wird in der EP-A-0 014 236 die Behandlung von Schleifkorn auf Basis von Aluminiumoxid, das einen Anteil an Titanoxid aufweist, beschrieben, wobei auf das Schleifkorn eine Schicht aus einer keramischen Masse, wie z.B. Tone, Kaolin oder Glasfritten, auf- geschmolzen oder aufgesintert wird. Gleichzeitig mit dem Aufsintern oder Aufschmelzen der
Ummantelung erfolgt eine Umwandlung des im Korund enthaltenen Titanoxids von der 3- wertigen in die 4-wertige Oxidationsstufe, die mit einer Umwandlung der Struktur des Schleifkorns einhergeht.
Die EP-B-0 080 604 schließlich beschreibt eine keramische Ummantelung zur Verbesserung der Schleifleistung beim Nassschleifen, wobei die keramische Ummantelung aus einer Glas- fritte, einem Bindemittel und einem schleifaktiven Feinkorn besteht.
Die Kornbehandlungen gemäß den oben genannten Patenten, insbesondere die Behandlung nach der US 2,541,658, haben trotz erkannter Mängel Eingang in der Industrie gefunden. Aus Kostengründen erlangte dabei die Behandlung mit Eisenoxidpigment (Fe2O ) zur Vergrößerung der Kornoberflächen von Schleifkörnern für den Einsatz in kunstharzgebundenen Schleifmitteln besondere Bedeutung. Der Nachteil dieser Behandlung besteht jedoch darin, dass bei hoher Beanspruchung und starker Erwärmung des Korns während der Schleifoperation die Haftung des Korns in der Bindung nachlässt und das Korn aus der Bindung heraus- bricht. Eine Erklärung für dieses Verhalten ist möglicherweise darin zu suchen, dass das Ei- sen-III-Oxid thermisch zum Eisen-II-Oxid zersetzt wird. Durch die damit verbundene Volumenveränderung und den frei werdenden Sauerstoff wird die Bindung zum Kunstharz geschädigt und das Ausbrechen des Korns begünstigt. Entsprechend gering ist die Standzeit bzw. die Abtragsleistung des Schleifmittels.
Das Aufbringen keramischer Massen nach der EP-A-0 014 236 ist auf Titanoxid-haltige Korunde beschränkt und bedingt zusätzlich die Anwendung hoher Temperaturen. Ein Nachteil ist, dass bei diesen Temperaturen häufig stabile Kornagglomerate gebildet werden, die sich nur noch schwer zerstören lassen. Dadurch verringert sich entweder die Ausbeute an Schleif- körnung in der gewünschten Partikelgrößenverteilung oder das so erhaltene Gemisch muss einem zusätzlichen personal- und damit kostenaufwendigen Zerkleinerungsschritt unterworfen werden. Außerdem erhalten die behandelten Körnungen meist nur eine geringfügig vergrößerte Oberfläche, da bei den hohen Temperaturen das aufgebrachte Feinkorn mit dem Bindemittel zu einem glasartigen Überzug verschmilzt.
Bei der Ummantelung mit schleifaktivem Feinkorn nach dem EP-B-0 080 604 ist es schwierig, die vorgesehenen Feinkornpartikel fest an die Oberfläche der Schleifkörner zu binden. Auch handelt es sich bei den vorgesehenen Feinkornpartikeln um schleifaktive Stoffe, die mit einer Glasfritte verschmolzen sind und dabei eine möglichst glatte Oberfläche bilden sollen, so dass auch hier die spezifische Oberfläche des Schleifkorns nur geringfügig vergrößert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein ummanteltes Schleifkorn mit vergrößerter Oberfläche zur Verfügung zu stellen, das sich auch bei starker mechanischer und thermischer Beanspruchung, beispielsweise in kunstharzgebundenen Trennscheiben, gut und dauerhaft einbinden lässt und somit die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. Damit verbunden ist eine bessere Nutzung der Korneigenschaften, die sich zusätzlich zum geringeren Kornausbruch in einer erkennbaren Verbesserung der Schleifleistung dokumentiert.
Überraschend konnte das angestrebte Ziel dadurch erreicht werden, dass Schleifkörnungen auf Basis geschmolzener oder gesinterter Korunde, Zirkonkorunde, Siliziumcarbid und Bor- carbid zuerst in einem Mischer mit 0,05 - 2,0 Gew-% mit einer wässerigen Silikatlösung, vorzugsweise kolloidale Kieselsäure, benetzt und darauffolgend mit 0,05 - 5, 0 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Masse des Ausgangskorns, einer komplexen feinkörnigen Oxidverbindung der allgemeinen Formel AxByOz ummantelt werden, wobei es sich bei A und B jeweils um eine Gruppe von Elementen und bei O um Sauerstoff handelt, der im stöchiometrischen Verhältnis zu A und B vorliegt, und wobei die Zahlen x, y und z die Zusammensetzung der komplexen Oxide kennzeichnen und nicht auf ganze Zahlen beschränkt sind und z einem Produkt aus der Summe von (x+y) und einem Faktor zwischen 1.5 und 2.5 entspricht. Bei der Gruppe von Elementen A handelt es sich dabei um die Gruppe der Metalle im Periodensystem der Elemente, während es sich bei der Gruppe von Elementen B um die Gruppe der amphote- ren Elemente im Periodensystem der Elemente handelt. Die komplexe feinkörnige Oxidverbindung der allgemeinen Formel AxByOz, enthält mindestens ein Element A aus der Gruppe der Metalle im Periodensystem der Elemente und mindestens ein Element B aus der Gruppe der amphoteren Elemente sowie Sauerstoff im stöchiometrischen Verhältnis zu A und B. In Abhängigkeit von der Temperaturbeständigkeit des zu ummantelnden Schleifkoms ist im An- schluss an die Ummantelung eine Wärmebehandlung zwischen 100 und 900 °C zur Verbesserung der Haftung Ummantelung vorgesehen. Im Vergleich zu anderen ähnlich feinkörnigen Materialien, die dem Stand der Technik entsprechend zur Vergrößerung der Oberfläche und zur Verbesserung der Einbindung eingesetzt werden, ist der positive Effekt der erfindungsgemäßen feinkörnigen komplexen Oxide auf die Einbindung des Schleifkorns und damit auf die Schleif leistung des Schleifmittels wesentlich ausgeprägter, was auch anhand von Beispielen später ausführlicher erläutert wird. Eine Erklärung für diesen positiven Effekt ist somit nicht allein in der Vergrößerung der Oberfläche der Schleifmittelkörnungen durch die komplexe, feinkörnige Oxidverbindung, die über den silikatischen Binder gut an der Oberfläche des Korns haftet und die besondere Oberflächenstruktur an den Körnern, welche die mehrheitlich durch Adhäsion bedingten Haftkräfte zum Kunst- harz vergrößert, zu suchen. Die erfindungsgemäßen, komplexen, feinkörnigen Oxidverbindungen sind darüber hinaus thermodynamisch sehr stabil und dadurch reaktionsträge. Während eines Schleifprozesses mit hoher mechanischer bzw. thermischer Kornbeanspruchung finden nahezu keine Zersetzung oder Reaktionen mit dem zu schleifenden Werkstoff oder dem Schleifkorn statt. Die Ursache dafür ist möglicherweise die spezielle Oxidzusammenset- zung zwischen metallischen und amphoteren Elementen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der guten Benetzung sowohl des Schleifkorns als auch der komplexen Oxidverbindung durch das silikatische Bindemittel bevorzugt durch kolloidale Kieselsäure. Verbunden mit einer auf die thermische Stabilität des Korns abgestimmten Wärmebehandlung des ummantelten Korns ergibt sich eine optimale Haftung der komplexen Oxidverbindung.
Korunde, Siliciumcarbide und Borcarbid können zum Einbrennen der Ummantelung ohne nennenswerte Veränderung der Grundsubstanz bis zu ca. 900 °C eine Stunde lang erhitzt werden. Eine Ausnahme bildet der eutektische Zirkonkorund, der oberhalb von ca. 600 °C aufgrund einer dem Produkt eigenen überproportionalen thermischen Dehnung zerfallt. Dieses Produkt sollte deshalb zum Einbrennen der Ummantelung nicht höher als 500 °C erhitzt werden. Überraschend hat sich gezeigt, dass diese Temperatur ausreicht, um die gewünscht gute Haftung der Ummantelung am Korn zu gewährleisten und eine deutlich verbesserte Schleifleistung zu erzielen.
Die Einbindung der ummantelten Schleifkörner und die damit verbundene Verbesserung der
Schleifleistung wurde in kunstharzgebundenen Trennscheiben getestet. Bei Trennversuchen wird das einzelne Korn überdurchschnittlich stark belastet und erhitzt und somit auch die Grenzfläche des Korns zum Kunstharz extrem stark beansprucht, so dass anhand solcher Versuche die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Ummantelung besonders deutlich aufgezeigt werden kann.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden, ohne dass darin eine Einschränkung zu sehen ist.
Beispiele
Trennscheibenfertigung
Halbedelkorund FRSK von Treibacher Schleifmittel in der Korngröße F36 nach FEPA
Für jeweils 5 Trennscheiben werden zuerst 780 g Schleifkorn mit 55 g Flüssigharz (Phenolharz) vermischt und dieses Gemisch wurde anschließend mit 240 g einer Pulvermischung, bestehend aus 50,0 Gew.-% Phenol-Pulverharz, 25,0 Gew.-% Kryolith, 24,0 Gew.-% Pyrit und 1,0 Gew.-% CaO, versetzt. Danach wurde ein entsprechender Anteil der Mischung jeweils zu Scheiben mit einem Durchmesser von 178 mm und eine Stärke von 2,8 mm verpresst und innerhalb von 14 Stunden bei 180 °C ausgehärtet.
Trennscheibenfertigung
Eutektischer Zirkonkorund ZK40 von Treibacher Schleifmittel in der Korngröße F36 nach FEPA
Im Unterschied zu dem FRSK-Korn wird beim ZK40 zu 780 g Schleifkorn 65 g Flüssigharz und 260 g der oben beschriebenen Pulvermischung zugesetzt.
Testparameter bei den Trenntest:
• 20 Schnitte / Trennscheibe • Werkstoffe: Flachstahl ST 37, 30x8 mm (für FRSK)
Rundstahl V2A (18 % Cr, 10 % Ni), 0 20 mm (für ZK40)
• Zeit / Schnitt: 3.5 s (FRSK). 5.5 s (ZK40)
Berechnung des G-Faktors nach 20 Schnitten nach (Durchschnittswert der 5 Scheiben) nach:
getrennte Fläche des Werkstoffes
= G-Faktor
Flächenverlust der Trennscheibe
Beispiel 1 (Nergleichsbeispiel)
5,0 kg Halbedelkorund FRSK F36 (Korngröße nach FEPA, Federation Europeenne des Fabri- cants de Produits Abrasifs) von Treibacher Schleifmittel wurden im Labor- tensivmischer zuerst mit 0,3 Gew.-% MAPL (50 %-ige, wässrige Monoalumimumphospatlösung der Chemischen Fabrik Budenheim), bezogen auf die Masse des unbehandelten Korns, benetzt und nach einer zusätzlichen Mischzeit von ca. 3 Minuten mit 1.2 Gew.-% Bayferrox 222 (synthetisches Eisenoxidpigment, Fe2O3 von Bayer AG), bezogen auf die Masse des unbehandelten Korns, ummantelt. Nach einer weiteren Mischzeit von 2 Minuten wurde das ummantelte Korn eine Stunde lang bei 800 °C gebrannt.
Mit dem ummantelten Halbedelkorundkorn wurden in der oben beschriebenen Weise fünf Trennscheiben gefertigt und diese auf Normal-Flachstahl getestet. Der ermittelte G-Faktor ist aus der nachfolgenden Tabelle 1 zu entnehmen.
Beispiel 2 (Erfindung)
5,0 kg Halbedelkorund FRSK F36 wurden mit 0,2 Gew.-% kolloidaler Kieselsäure (LUDOX HS 30 von Du Pont) benetzt und nach einer zusätzlichen Mischzeit von 3 Minuten mit 0,2 Gew.-% Titan-Mangan-Antimonrutil (Pigment PK12100 von Ferro Corp.) mit einer ungefähren Zusammensetzung von 10 Gew.-% MnO2, 24 Gew.-% Sb2O3 und 66 Gew.-% TiO2 ummantelt. Nach einer weiteren Mischzeit von 2 Minuten wurde das Korn eine Stunde bei 800 °C gebrannt und anschließend zu Trennscheiben verarbeitet. Die Ergebnisse der Trenntests auf Normalstahl sind ebenfalls aus der Tabelle 1 zu entnehmen.
Tabelle 1
Figure imgf000009_0001
Die Ergebnisse der Trenntests zeigen, dass sich mit der erfindungsgemäßen Ummantelung von FRSK-Korn eine deutliche Verbesserung der Schleifleistung im Vergleich zu einem unbehandelten bzw. einem entsprechend dem Stand der Technik behandelten Korn erzielen lässt.
Beispiel 3 (Nergleichsbeispiel)
5,0 kg eutektischer Zirkonkorund ZK 40 F36 wurde wie in Beispiel 1 mit MAPL und Bayfer- rox 222 ummantelt und das Korn anschließend bei 400 °C wärmebehandelt. Aus dem Produkt wurden Trennscheiben gefertigt.
Das Ergebnis der Trenntests auf Rostfrei-Stahl ist aus der Tabelle 2 zu entnehmen.
Beispiel 4 (Nergleichsbeispiel)
5,0 kg eutektischer Zirkonkorund ZK 40 F36 wurde im Laborintensivmischer anders als in Beispiel 3 zuerst mit 0,2 Gew.-% MAPL angefeuchtet und nach einer zusätzlichen Mischzeit von 3 Minuten mit 0,2 Gew.-% Bayferrox ummantelt. Die Wärmebehandlung des ummantelten Korns erfolgte eine Stunde bei 400 °C. Das Ergebnisse der Trenntests der mit dem Korn gefertigten Trennscheiben sind in der Tabelle 2 wiedergegeben.
Beispiel 5 (Nergleichsbeispiel)
5,0 kg eutektischer Zirkonkorund ZK 40 F36 wurden im Laborintensivmischer mit 0,2 Gew.- % kolloidaler Kieselsäure (Ludox HS30) angefeuchtet und nach einer zusätzlichen Mischzeit von 3 Minuten mit 0,2 Gew.-% Titanoxidpigment ummantelt. Nach einer weiteren Mischzeit von 2 Minuten erfolgte die Wärmebehandlung bei 400 °C. Aus dem ummantelten Korn wur- den in der oben beschriebenen Weise Trennscheiben gefertigt, die dann schleiftechnisch geprüft wurden.
Die Testergebnisse sind in der Tabelle 2 wiedergegeben.
Beispiel 6 (Erfindung)
5,0 kg eutektischer Zirkonkorund ZK 40 F36 wurden wie im Beispiel 2 zuerst mit kolloidaler Kieselsäure angefeuchtet und danach mit Titan-Mangan-Antimonrutil ummantelt. Die Wärmebehandlung erfolgte über eine Stunde bei 400 °C. Die Fertigung der Trennscheiben erfolg- te in der oben beschriebenen Weise.
Die Ergebnisse der Trenntests sind in der Tabelle 2 wiedergegeben.
Beispiel 7 (Erfindung)
5,0 kg eutektischer Zirkonkorund ZK 40 F36 wurden im Laborintensivmischer zuerst mit 0,2 Gew.-% kolloidaler Kieselsäure benetzt und nach einer zusätzlichen Mischzeit von 3 Minuten mit einem Chrom-Eisen-Mangan-Nickelmischoxid (D 24148 Schwarzpigment von Degussa) ummantelt. Nach einer weiteren Mischzeit von 2 Minuten wurde das ummantelte Korn eine Stunde bei 400 °C wärmebehandelt und danach zu Trennscheiben verarbeitet.
Die Ergebnisse der Trenntests sind in der Tabelle 2 wiedergegeben. Tabelle 2
Figure imgf000011_0001
Aus den Ergebnissen in der Tabelle 2 ist ersichtlich, dass mit dem erfindungsgemäß ummantelten eutektischen Zirkonkorund eine deutliche Leistungssteigerung beim Trennschleifen im Vergleich zu einem unbehandeltem oder herkömmlich behandelten Zirkonkorund-Schleifkom erreicht werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Schleifkörner aus der Gruppe der konventionellen Schleifkömer, die insbesondere ge- schmolzene oder gesinterte Korunde, Zirkonkorunde, Siliziumcarbide und Borcarbid um- fasst, wobei die Schleifkömer mit einer Ummantelung, bestehend aus einem wässerigen Bindemittel und einer komplexen feinkörnigen Oxidverbindung, versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexe feinkörnige Oxidverbindung die allgemeine Zusammensetzung A ByOz besitzt und es sich bei Ax und By jeweils um eines oder mehrere Ele- mente aus einer Gruppe von Elementen A bzw. einer zweiten Gruppe von Elementen B und bei Oz um Sauerstoff handelt, der im stöchiometrischen Verhältnis zu Ax und By vorliegt, wobei es sich bei x und y um natürliche Zahlen > 0 handelt und z einem Produkt aus der Summe von (x+y) und einem Faktor zwischen 1.5 und 2.5 und entspricht.
2. Schleifkörner gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel ein silikatischer Binder eingesetzt wird.
3. Schleifkörner gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als silikatischer Binder kolloidale Kieselsäure eingesetzt wird.
4. Schleifkörner gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Gruppe von Elementen A um die Gruppe der Metalle im Periodensystem der Elemente handelt.
5. Schleifkömer gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexe feinkörnige
Oxidverbindung der allgemeinen Zusammensetzung AxByOz mindestens ein Element aus der Gruppe der Metalle im Periodensystem der Elemente enthält.
6. Schleifkömer gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Elementen aus der Gruppe der Metalle um Titan, Zirkon, Eisen, Kobalt und/oder Nickel handelt.
7. Schleifkömer gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Gruppe von Elementen B um die Gmppe der amphoteren Elemente im Periodensystem der Elemente handelt
8. Schleifkörner gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexe feinkörnige Oxidverbindung AxByOz mindestens ein Element aus der Gruppe der amphoteren Elemente im Periodensystem der Elemente enthält.
9. Schleifkömer gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Elementen aus der Gruppe der amphoteren Elemente um Vanadin, Chrom, Mangan, Zink,
Zinn und/oder Antimon handelt.
10. Schleifkörner gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung 0,05 - 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Masse des unbehandelten Koms, einer komplexen, feinkörnigen Oxidverbindung aufweist.
11. Schleifkörner gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung bevorzugt 0,1 - 2,0 Gew.-%, bezogen auf die Masse des unbehandelten Korns, einer komplexen, feinkörnigen Oxidverbindung aufweist.
12. Schleifkörner gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung einen Bindemittelanteil von 0,05 - 2,0 Gew.-%, bezogen auf die Masse des unbehandelten Koms, aufweist.
13. Schleifkörner gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Bindemittelanteil bevorzugt 0,1 - 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Masse des unbehandelten Korns, beträgt.
14. Verfahren zur Behandlung von Schleifkörnern gemäß einem oder mehreren der vorange- gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner i) in einem ersten Schritt in einem Mischer mit einem flüssigen silikatischen Bindemittel benetzt werden, ii) die benetzten Schleifkörner danach in einem zweiten Schritt mit einer komplexen, feinkörnigen Oxidverbindung mit der allgemeinen Formel AxByOz versetzt und solange vermischt werden, bis die komplexe feinkörnige Oxidverbindung gleichmäßig auf der Oberfläche der Schleifkömer verteilt ist, und
iii) schließlich in einem dritten Schritt die so ummantelten Schleifkömer zur besseren Haftung der Ummantelung einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischzeiten in Schritt i) und ii) jeweils zwischen 0.5 und 5 Minuten betragen.
16. Verfaluen gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehand- lung bei Temperaturen zwischen 100 und 900 °C durchgeführt wird.
17. Kunstharzgebundene Schleifmittel, wie z.B. Schleifbänder, Schleifpapiere und Schleifscheiben, bestehend aus Schleifkörnern gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
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