Schleifmittel

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Schleifmittel mit einer flexiblen Unterlage, wobei Schleifkörner und zumindestens zum Teil schleifaktive Füllstoffe von einem Bindemittel beispielsweise Phenolharz auf der Unterlage gehalten werden.

[0002] Die flexiblen Unterlagen eines derartigen Schleifmittels werden meistens von Gewebe, Papier oder einem Vlies, gebil­det. Als Schleifkorn kommt meistens Korund zum Einsatz, wobei es bekannt ist, sowohl Einzelkörner als auch Schleif­kornagglomerate zu verwenden.

[0003] Die Schleifleistung der Schleifmittel (Werkstoffabtrag pro Zeiteinheit) und die damit erzielte Oberflächengüte des Werkstücks ändert sich mit dem Abnützungsgrad des Schleif­mittels. Bei zahlreichen Anwendungen der Schleifmittel mit flexibler Unterlage steht die Oberflächengüte vor der Abtragsleistung im Vordergrund. Beim Schleifen nimmt die Abstumpfung der Schleifkörner zu und die Rauhtiefe verrin­gert sich. Außerdem stellt die Standzeit der Schleifmittel einen wesentlichen Kosten- bzw. Qualitätsfaktor dar.

[0004] Es sind verschiedene Vorschläge bekannt geworden, die Ab­tragsleistungen und die Standzeiten des Schleifmittels, so wie die Oberflächengüte des Werkstückes zu verbessern. Insbesondere wurde angestrebt, eine über eine lange Zeit im wesentlichen gleichbleibende Oberflächenrauhtiefe zu erhalten.

[0005] Bei zahlreichen Anwendungsfällen neigen die Schleifmittel auf Unterlage zum "Belegen" durch die vom Werkstück ab­getragene Späne. Dies führt zur Verringerung der Abtrags­leistung, Verschlechterung der Werkstückoberfläche und unter Umständen zum Versagen des Schleifwerkzeuges.

[0006] Obwohl Schleifmittel auf Unterlage im allgemeinen kühler schleifen als gebundene Schleifmittel (Schleifscheiben) können bei empfindlichen Werkstoffen bei hoher Abtrags­leistung mit großer Kontaktfläche Schädigungen der Werk­stückoberfläche (z. B. Riss, Verfärbungen) auftreten.

[0007] Darüber hinaus ist es von Bedeutung den aktiven Schneidein­satz der Schleifkörner des Schleifmittels zu verbessern, da sich diese relativ schnell abnützen (im allgemeinen besitzen die Schleifmittel auf Unterlage nur eine Kornschicht), während die Schleifunterlage über einen wesentlich längeren Einsatzzeitraum voll intakt bleibt. Bei frühzeitig abge­nützten Schleifmitteln muß daher ein wirtschaftlich bedeut­samer Anteil unverbraucht weggeworfen werden.

[0008] In der Vergangenheit hat man versucht, die Optimierung der Schleifeigenschaften eines Schleifmittels durch ent­sprechende Auswahl von Schleifkorn, eine besondere Anord­nung des Schleifkorns und/oder durch das Einmischen von Füllstoffen in die Bindemittelmatrix zu erreichen. Zur Verbesserung der Schleifeigenschaft dienen insbesondere die sogenannten schleifaktiven Füllstoffe. Diese bewirken beim Schleifprozeß chemische und physikalische Vorgänge, welche das Schleif- bzw. Verschleißverhalten positiv beein­flussen. Insbesondere sollen diese Füllstoffe eine Erhöhung von Standzeit und Zerspanleistung sowie eine Verringerung der Schleiftemperaturen und des Belegens bewirken.

[0009] Bei Schleifscheiben haben sich beispielsweise Halogenide (z.B. Bleichchlorid, Flußspat, Kyrolith,usw.), Chalkogenide (z.B. Pyrit Antimonsulfide, Zinksulfid, Molybdänsulfid, Selenide, Telluride, usw.) niedrigschmelzende Metalle (z.B. Blei, Zinn, niedrigschmelzende Mischmetalle) und Hochdruck­schmiermittel (z.B. Graphit, Bornitrid) als besonders schleifaktiv erwiesen.

[0010] Als beste Füllstoffe in der Praxis bezüglich Scheibenstand­zeit und niedriger Schleiftemperatur ("kühler" Schliff) haben sich Bleichlorid und Antimontrisulfid erwiesen.

[0011] Es zeigt sich, daß ein Füllstoff umso schleifaktiver ist, je niedriger seine Umwandlungstemperaturen (Schmelz-, Siede-, Sublimations-, Zersetzungspunkt) liegen, und je bessere Schmierfilme er bei Schleiftemperaturen bildet. Selbstverständlich sind diese Temperaturen nach unten durch die Verarbeitungsbedingungen beim Herstellen der Schleifkörper bzw. Schleifmittel begrenzt. Zudem sollen bei der Zersetzung beim Schleifprozeß chemisch hochaktive Elemente bzw. Verbindungen frei werden, z.B. elementares Chlor, Chlorwasserstoff, Schwefel, Schwefeldioxyd usw.

[0012] In der Praxis sind allerdings zahlreiche Substanzen nicht oder nur unter besonderen Voraussetzungen einsetzbar, weil sie teuer (Edelmetall-Halogenide, Molybdänsulfid) bzw. toxisch (Arsen-, Selen-, Bleiverbindungen) sind, die Scheibenfestigkeit herabsetzen (z.B. Graphit, Schwefel) bzw. hygroskopisch oder zumindest leicht wasserlöslich (zahlreiche Chloride) sind bzw. mit dem ungehärteten Phenolharzsystem stark reagieren (hygroskopische Chloride).

[0013] Zusammenfassend kann also gesagt werden, daß ein optimaler schleifaktiver Füllstoff günstige Umwandlungstemperaturen, günstige Filmbildungseigenschaften und chemisch reaktive Abspaltungsprodukte aufweisen muß, daß er und seine Folge­produkte möglichst geringe Toxizität und damit hohe MAK-Werte aufweisen sollen, daß er kostengünstig sein soll und daß seine Einarbeitung in die Bindung des Schleif­mittels möglich sein muß. Ferner müssen die Festigkeits­und Schleifeigenschaften auch bei ungünstigen Lagerungs­bedingungen (hohe Temperatur und Luftfeuchtigkeit) erhalten bleiben.

[0014] Es ist Aufgabe der Erfindung, neue schleifaktive Füll­stoffe für ein Schleifmittel mit einer flexiblen Unterlage zu einem niederen Preis zum Einsatz zu bringen, die sich durch niedrige Toxizität, niedrige Hygroskopie und hohe MAK-Werte auszeichnen.

[0015] Aus der AT-PS 366944 der Anmelderin ist die Verwendung hygroskopischer Füllstoffe bekannt, die sehr gute schleif­aktive Eigenschaften aufweisen. Der Nachteil dieser Füll­stoffe ist der, daß sie in der Praxis ummantelt werden müssen, was einerseits arbeitsaufwendig und somit teuer ist und durch die Ummantelung andererseits das Volumen der in die Schleifmasse einbringbaren schleifaktiven Füll­stoffe reduziert.

[0016] Spezielle Aufgabe der Erfindung ist es, in ein Schleifmit­tel der eingangs erwähnten Art Füllstoffe einzubringen, die dieselbe Wirkung wie toxische Füllstoffe, z.B. Blei­verbindung aufweisen, ebenso die schleifaktiven kühlenden Eigenschaften hygroskopischer Füllstoffe z.B ZnCl₂, ohne dabei hygroskopisch zu sein.

[0017] Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mindestens ein Teil der schleifaktiven Füllstoffe Metallkomplexsalze mit folgendem Aufbau sind:
uM₁ . vM₂ . wHal . xChal . zPh
M₁ = reines Metall oder Gemisch aus Alkali erdalkali und/­oder Al
M₂ = reines Metall oder Gemisch aus Zn, Mn, Fe außer Fe als Chlorid
Hal = reines Halogen oder Gemisch von F, Cl, Br, J
Chal = Chalkogenid O (Sauerstoff) und/oder S (Schwefel)
Ph = Phosphat bzw. höher kondensierte Phosphate
P_rO_s (r - 1 = 10, vorzüglich 1 - 2, s = 4 - 20, vorzüglich 4 - 7)
u,v,w,x oder Z = 0 - 95 % und die Summme aus U und v 1 - 95 % vorzugsweise 20 - 80 % und die Summe aus w,x, und z 1 - 95 % vorzugsweise 20 - 80 %
bedeuten, daß die Summe aus u,v,w,x,z 100 % ist und daß diese Füllstoffe miteinander verschmolzen oder gesintert sind.

[0018] Die angegebenen Prozentwerte sind, wie auch in der folgen­den Beschreibung, falls nicht ausdrücklich anders angegeben, Gewichtsprozente.

[0019] Erfindungsgemäß werden Chloride zur Verfügung gestellt, die nicht hygroskopisch sind. Man kann daher auf teure Schutz­maßnahmen, wie die Ummantelung mit organischen Substanzen verzichten. Dies bringt, wie bereits erwähnt, auch den Vorteil mit sich, daß pro Masseeinheit mehr schleifaktiver Füllstoff in der Schleifmasse ist. Durch die begrenzte Bindefähigkeit und Menge Phenolharz ist es nicht möglich, unbegrenzte Mengen von Füllstoffen in die Schleifmasse einzubinden. Durch die Ummantelung wird daher das Volumen der schleifaktiven Füllstoffe in der ohnehin relativ ge­ringen Schleifmasse des flexiblen Schleifmittels herabgesetzt.

[0020] Anschließend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben:

[0021] Der erfindungsgemäße Füllstoff wird in seiner Verwendung mit herkömmlichem phenolharzgebundenem Korund als Schleif­korn beschrieben. Die Schleifmasse ruht auf einer flexiblen Unterlage, beispielsweise einem Gewebe. Im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wurden drei Metallsalze miteinander ver­schmolzen, gemahlen und gesiebt, um den erfindungsgemäßen Füllstoff zu schaffen und zwar wurden die Salze geschmolzen und die Schmelzflüssigkeit auf eine Metalltafel gegossen, wo sie sehr schnell abkühlte, und nach der Erhärtung wurde die Mischung mit einer Schlagkreuzmühle gemahlen, um den neuen Füllstoff zu bilden. Anschließend wurden die Partikel auf eine Feinheit von 240 mesh US-Standard (63 my) gesiebt. Es wurden in an sich bekannter Weise Schleifbänder mit Gewebe­unterlage hergestellt, wobei diese einerseits mit den neuen schleifaktiven Füllstoffen ausgerüstet wurden und anderer­seits Standardfüllstoffe (Kaolin, Flußspat, Lithopone, Kreide) Verwendung fanden.

[0022] Drei Proben des flexiblen Schleifkörpers wurden hergestellt.

[0023] Eine erste Probe wurde hergestellt, bei der in herkömmli­cher Weise Kaliumtetrafluoroborat (KBF₄) als einziger schleifaktiver Füllstoff verwendet wurde. Dieser Schleif­körper war der Richtschleifkörper im Verhältnis zu dem die Ergebnisse der anderen Schleifkörper gemessen wurden.

[0024] Zwei weitere Proben wurden mit den oben beschriebenen er­findungsgemäßen Füllstoffen versehen, wobei der Füllstoff in die Deckbinderschichte eingebracht wurde.

[0025] Auf einem Leinenträgermaterial wurde eine Grundbinder­schichte eines wässerigen Phenolresoles aufgetragen. Hernach wurde synthetischer Korund mit der Körnung P46 aufgetragen und zwar ca. 640 g/m².

[0026] Nach der Aushärtung des Grundbinders und der Fixierung des Schleifkornes wurde eine Deckbindeschichte aufgetragen, wobei diese Deckbinderschichte
in Probe I: KBF₄
in Probe II: 4 KCl MnS ZnS
und in Probe III: Zn₂ P₂ 0₇ . KCl Zinkpyrophosphat und Kaliumchlorid
enthielt.

[0027] Die Beschichtungsmenge der Deckschicht betrug bei allen drei Proben 115 g/m².

[0028] Mit den hergestellten Schleifbändern wurden auf einer Test­maschine vergleichsgeschliffen.

[0029] Die Testmaschine arbeitete mit einer Schleifgeschwindigkeit von 12 m/sec. Die abgeschliffene Menge wurde nach 60 min Schleifdauer gemessen. Das Ergebnis der Probe I wurde mit

[0030] 100% festgelegt und die Proben II und III in Relation gebracht.

[0031] Aus Tabelle 1 ist die um 20% bzw. 27% bessere Wirksamkeit der Füllstoffe II bzw. III gegenüber dem Standardfüllstoff zu entnehmen.

Tabelle 1

Probe	Füllstoff	Leistung %
1	KBF₄	1oo%
2	4 KCl· MnS.ZnS	120%
3	ZN₂P₂O₇·KCl	127%

[0032] Erfindungsgemäß könnte der Füllstoff auch in einer dritten Bindemittelschichte angeordnet sein.

Ansprüche

1. Schleifmittel mit einer flexiblen Unterlage, wobei Schleifkörner und zumindestens zum Teil schleifaktive Füllstoffe von einem Bindemittel beispielsweise Phenol­harz auf der Unterlage gehalten werden, dadurch gekenn­zeichnet, daß mindestens ein Teil der schleifaktiven Füllstoffe Metallkomplexsalze mit folgendem Aufbau sind:
uM₁ . vM₂ . wHal . xChal . zPh
wobei:
M₁ = reines Metall oder Gemisch aus Alkali Erdalkali und/oder Al
M₂ = reines Metall oder Gemisch aus Zn, Mn, Fe außer Fe als Chlorid
Hal = reines Halogen oder Gemisch von F, Cl, Br, J
Chal = Chalkogenide, O und/oder S
Ph = Phosphat bzw. höher kondensierte Phosphate
P_rO_s (r = 1 - 10, vorzüglich 1 - 2, s = 4 - 20, vorzüglich 4 - 7)
u, v, w, x, oder z = 0 - 95% und die Summe aus u und v 1 - 95% vorzugsweise 20 - 80% und die Summe aus w, x und z 1 - 95% vorzugsweise 20 - 80%
bedeuten, daß die Summe aus u,v,w,x,z 100% ist und daß diese Füllstoffe miteinander verschmolzen oder gesin­tert sind.

2. Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß M₁, Li, Na, K, Mg, Ca oder Al ist.

3. Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß M₂ Zn, Mn oder Fe ist.

4. Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hal F oder Cl ist.

5. Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Chal 0 oder 5 ist.

6. Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ph = P0₄ oder P₂O₇ ist.

7. Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifaktiven Füllstoffe Metallkomplexsalze mit folgendem Aufbau sind:
mK Cl . nMn S . p Zn₂P₂O₇ .
wobei m,n,p = 1 - 95% und die Summe aus m,n,p 100% ist.

8. Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifaktiven Füllstoffe Metallkomplexsalze mit folgendem Aufbau sind:
mK Cl + n Zn S + pMn₂P₂O₇.
wobei m,n,p = 1 - 95% ist.

9. Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifaktiven Füllstoffe Metallkomplexsalze mit folgendem Aufbau- sind:
mK Cl . nMn S
wobei m,n = 1 - 95%, vorzugsweise 20 - 80% bedeuten.

10. Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifaktiven Füllstoffe Metallkomplexsalze mit folgendem Aufbau sind:
mK Cl - n Zn S
wobei m,n = 1 - 95%, vorzugsweise 20 - 80% bedeuten.