Verwendung von Alkalichloroferrat (II,III) als Füllstoff in Schleifscheiben und den Füllstoff enthaltende Schleifscheibe

Abstract

 Schleifscheiben bestehen üblicherweise aus einem Schleifmittel, einem Bindemittel und aktiven Füllstoffen. Als aktive Füllstoffe in Schleifscheiben werden insbesondere Bleichlorid und Antimonsulfid eingesetzt, die jedoch toxisch sind. Statt dieser toxischen Stoffe sind nichttoxische Alkalichloroferrate (II,III) mit Vorteil als aktive Füllstoffe für Schleifscheiben anwendbar; sie werden hergestellt durch Zusammenschmelzen von Alkalichlorid, wasserfreiem Eisen (III) chlorid und Eisenpulver.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen nichttoxischen aktiven Füllstoff für Schleifscheiben, die Verwendung dieses _Füll- stoffes und die Schleifscheibe, die diesen Füllstoff enthält.

[0002] Schleifscheiben, z.B. zum Trennschleifen, bestehen aus einem Schleifmittel, einem Bindemittel und aktiven Füllstoffen. Die Wirkungsweise dieser Füllstiffe ist nicht mit hinreichender Sicherheit geklärt, möglicherweise haben sie die Aufgabe, während des Schleifvorganges die Kontaktzone zu kühlen und zwischen Schleifmittelkorn und Werkstück einen Schutz- und Gleitfilm zu bilden. Dadurch wird eine übermäßige Abnutzung der Schleifscheiben verhindert und eine gute Schnittqualität erreicht. Bei Abwesenheit derartiger aktiver Füllstoffe zeigt die Schnittfläche Anlauffarben, während sie bei Verwendung eines wirksamen Füllstoffs ein blankes Aussehen aufweist.

[0003] Es wurde bereits eine große Anzahl von Substanzen zum Einsatz als aktive Füllstoffe vorgeschlagen. Man kann z.B. alle nicht wasserhaltigen, aber wasserlöslichen, nicht oxidierenden anorganischen Alkali- und Erdalkalisalze mit Schmelzpunkten von 700 - 1200°C als aktive Füllstoffe verwenden (vgl. US-Patentschrift 2 216 135).

[0004] Es können aber auch oxidierende Stoffe wie Kaliumpermanganat oder Natriumbichromat, oder niedrig schmelzende Metalle wie Zink, Cadmium, Zinn, Blei, Antimon und Wismut eingesetzt werden (vgl. US-Patentschriften 1 984 423 und 2 258 774). In der Technik haben sich jedoch insbesondere für Verwendung in Trennscheiben nur Bleichlorid (PbCl₂) und Antimonsulfid (Sb₂S₃) durchgesetzt, gegebenenfalls im Gemenge mit weiteren Hilfsstoffen.

[0005] Beim Schleifvorgang verdampfen diese Stoffe. Da Blei und Antimon eine hohe Toxizität aufweisen, ergeben sich bei Verwendung von mit diesen Stoffen ausgerüsteten Schleifscheiben Umweltprobleme. Man hat versucht dem Rechnung zu tragen, indem die Schleifmaschine mit Absaugvorrichtungen ausgerüstet wurden. Diese Vorrichtungen sind jedoch sehr aufwendig, erschweren die Schleifarbeiten und vermögen häufig auch nicht die Einhaltung der am Arbeitsplatz maximal zulässigen Konzentrationswerte zu gewährleisten. Deswegen erschien es zweckmäßiger, die umweltbelastenden Substanzen zu vermeiden.

[0006] Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Bleichlorid oder Antimonsulfid als aktiver Füllstoff in Schleifscheiben durch einen ähnlich wirksamen, ungiftigen und preiswerten Stoff zu ersetzen.

[0007] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Einsatz von Alkalichloroferraten(II,III) der allgemeinen Formel I

wobei A ein Alkalimetallion oder ein Ammoniumion ist, x eine Zahl von 1 bis 10, y eine Zahl von Null bis 1, z eine Zahl von Null bis 1 ist und y und z nicht gleichzeitig Null sind. Insbesondere eignen sich als aktiver Füllstoff Alkalichloroferrate(II) der allgemeinen Formel I wobei A ein Alkalimetallion, x eine Zahl von 1 bis 6, y gleich 1 und z gleich Null ist, in Mengen von 3 bis 15, vorzugsweise 4 bis 10 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der gesamten Schleifscheibe).

[0008] Die erfindungsgemäß als aktiver Füllstoff für Schleifscheiben zu verwendenden Alkalichloroferrate(II,III) sind nichttoxisch und hinsichtlich der Schnittleistung ähnlich wirksam wie die zu ersetzenden toxischen Stoffe. Sie sind darüberhinaus auch preiswert herzustellen, z.B. nach einem Verfahren, bei dem ein oder mehrere Alkalichloride oder Ammonchlorid, wasserfreies Eisen(III)chlorid und Eisenpulver miteinander verschmolzen werden.

[0009] Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Alkali- chloroferrats(II,III), das durch Verschmelzen der vorgenannten Ausgangsstoffe in Kombination mit einer basischen anorganischen Verbindung, z. B. Zinkoxid, Kaliumcarbonat oder Natriumsulfid, hergestellt worden ist. Dabei beträgt die Menge der basischen Verbindung vorzugsweise 2 bis 5 Gewichtsprozent (bezogen auf die Gesamtmenge aller Ausgangsstoffe). Diese Kombination zeigt eine geringere Acidität als das reine Alkalichloroferrat(II,III). Beispielsweise erhöht sich der pH-Wert einer 5-gewichtsprozentigen wäßrigen Aufschlämmung von K₂FeCl₄· 2KCl von 3,8 auf 5,2, wenn zusätzlich 5 % ZnO eingeschmolzen wurden; bei zusätzlicher Verwendung von 3 % K₂CO₃ ergibt sich entsprechend ein pH-Wert von 4,8.

[0010] Als Alkalimetallionen kommen im Prinzip Lithium-, Natrium-und Kaliumionen in Betracht. Auch der Einbau von Ammoniumionen anstelle von Alkalimetallionen oder zusätzlich zu diesen kann in Betracht gezogen werden. Bei der technischen Anwendung muß der aktive Füllstoff eine möglichst kleine Hygroskopizität besitzen. Die Hygroskopizität des erfindungsgemäßen Füllstoffes hängt von Art und Menge des Alkaligehaltes und vom Eisen(III)-Gehalt ab. Sie vermindert sich in der Reihe Lithium, Natrium, Kalium. Zu geringer Alkaligehalt und zu großer Eisen(III)-Gehalt erhöhen die Hygroskopizität. Sehr großer Alkaligehalt erhöht die Hygroskopizität ebenfalls. Am vorteilhaftesten sind Eisen(III)-arme Natrium- oder Kaliumchloroferrate, etwa der Zusammensetzung A_xFeCl_x+2 (x = 1 bis 6), also z. B. die bekannten Verbindungen KFeCl₃, K₂FeCl₄, Na₂FeCl₄, NaK₃FeCl₆ oder Mischungen derselben untereinander oder im Gemisch mit Kaliumchlorid oder Natriumchlorid.

[0011] Die erfindungsgemäßen Füllstoffe können allein oder mit anderen Füllstoffen gemischt für Schleifscheiben verwendet werden.

[0012] Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Füllstoffe für Schleifscheiben hat es sich überraschenderweise herausgestellt, daß man gegenüber der Verwendung von Bleichlorid und Antimonsulfid mit erheblich kleineren Mengen auskommen kann, ohne daß die Schnittqualität leidet. So genügt ein Zusatz von 10 % Alkalichloroferrat(II) anstelle von 20 % Bleichlorid. Dies wirkt sich in vorteilhafter Weise so aus, daß die Springgeschwindigkeit, d. h. die Umfangsgeschwindigkeit, bei der die Schleifscheibe zerspringt, der mit dem erfindungsgemäßen Füllstoff hergestellten Schleifscheibe um etwa 10 % gegenüber der mit Bleichlorid hergestellten gesteigert werden kann.

[0013] Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele erläutert.

Beispiele

[0014] Es wurden gleichartige Versuchs-Trennschleifscheiben aus Phenolharz, Korundpulver und aktivem Füllstoff von ca.600 mm Durchmesser und ca. 8 mm Dicke hergestellt. Die Scheiben wurden auf einer Schleifmaschine mit steigender Umfangsgeschwindigkeit in Rotation versetzt bis eine Zerstörung eintrat. Der entsprechende Wert ist unter Sprenggeschwindigkeit in Tabelle I aufgeführt.

[0015] Sodann wurden Scheiben gleicher Zusammensetzung zum Trennschleifen eingesetzt. Dazu wurden stabförmige Werkstücke von 100 x 100 mm Querschnitt aus einer für Prüfzwecke standardisierten handelsüblichen Stahllegierung "CK 45 normalisiert" eingesetzt. Es wurden mit der jeweiligen Trennscheibe eine Anzahl von Schnitten senkrecht zur Längsachse durchgeführt, und der Durchmesserverlust der Trennscheibe pro Schnitt wurde bestimmt. Außerdem wurde die spezifische Trennleistung ermittelt, die sich aus Abnahme des Werkstücks pro Zeit in cm²/s ergibt, und der Leistungsfaktor, der den Quotienten aus Abnahme des Werkstücks und Abnahme des Querschnitts der Trennscheibe, jeweils gemessen in cm², darstellt. Darüberhinaus wurden die Leistungsaufnahme der Schleifmaschine während des Schleifvorgangs registriert und das Profil der Trennscheibe und das Aussehen der Schnittfläche des Werkstücks nach dem Schleifvorgang begutachtet. Die entsprechenden Werte sind in Tabelle I zusammengestellt.

[0016] Die in Tabelle I mit V 1 und V 2 bezeichneten Beispiele sind Vergleichsbeispiele ohne Verwendung eines aktiven Füllstoffs oder mit Bleichlorid als Füllstoff gemäß Stand der Technik.

Ansprüche

1. Nichttoxischer aktiver Füllstoff für Schleifscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß er besteht aus Alkali- chloroferraten(II,III) der allgemeinen Formel I

wobei A ein Alkalimetallion oder ein Ammoniumion ist, x eine Zahl von 1 bis 10, y eine Zahl von Null bis 1 und z eine Zahl von Null bis 1 ist und y und z nicht gleichzeitig Null sind.

2. Verwendung von Alkalichloroferrat(II) der allgemeinen Formel I, wobei A ein Alkalimetallion, x eine Zahl von 1 bis 6, y gleich 1 und z gleich Null ist, als nichttoxischer aktiver Füllstoff in Schleifscheiben in Mengen von 3 bis 15 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der gesamten Schleifscheibe).

3. Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß sie als nichttoxischen aktiven Füllstoff Alkalichloroferrate-(11,111) der in Anspruch 1 angegebenen Formel enthält.