Verfahren zur Herstellung von Glaspolier- und Schleifmitteln
Die
zum Schleifen und Polieren von Glas verwendeten Kompos itionen werden in Form wässriger
Suspensionen eingesetzt, von denen eine möglichst große Beständigkeit gefordert
wird. Solche Suspensionen entmischen sich jedoch leicht, sobald sie nicht mehr durchgerührt
werden. Das gilt besonders, wenn die Festkörperanteile in der Suspension aus spezifisch
schweren Stoffen bestehen. Zu diesen zählen auch Stoffe, die, wie z.B. Elektrokorund
(Dichte 3,9)
zum Schleifen, oder Ceroxyd (Dichte des reinen Oxydes
= 7,2) zum Polieren von Glas sehr häufig verwendet werden. Unter "ceroxyd"
ist hier sowohl das reine Ceroxyd als auch eine Mischung davon mit anderen Oxyden
der seltenen Erden zu verstehen, die z.T. noch andere Anionen, wie Sulfat, Phosphat,
Silicat und/oder Fluorid enthalten können. Häufig bilden die abgesetzten Schleifmittel,
namentlich bei höherem Feinkornanteil, einen Schlamm von überraschend großer Zähigkeit,
der sich nur mehr schwer wieder aufrühren läßt. Diese Erscheinung tritt in verstärktem
Maße nach längerem Gebrauch der Suspension auf. Offenbar wirkt der mit den Schleif-
und Polierstoffen innig vermengte und teilweise kolloidale Glasabrieb als
starkes
Bindenii-'#-Itei. Das Absetzen der Feststoffe und noch mehr die Bildung des zähen
Schlammes behindern die Arbeit in hohem Maße; das gilt ganz besonder;s- bei den
immer häufiger verwendeten Schleif-und Polierautomaten, bei welchen die Suspension
mittels Pumpen dauernd im Kreislauf geführt wird. Daher wird von Schleif- und Polierkompositionen
verlangt, daß die wässrige Suspension keinen schwer aufrührbaren Schlamm absetze. Process for the production of glass polishing and grinding media The composites used for grinding and polishing glass are used in the form of aqueous suspensions, of which the greatest possible resistance is required. However, such suspensions separate easily as soon as they are no longer stirred. This is especially true if the solid parts in the suspension consist of specifically heavy substances. These also include substances that are very often used for polishing glass, such as electrical corundum (density 3.9) for grinding, or cerium oxide (density of the pure oxide = 7.2). "Ceria" is to be understood here both as pure ceria and a mixture of it with other oxides of the rare earths, some of which may also contain other anions such as sulfate, phosphate, silicate and / or fluoride. Frequently the deposited abrasives, especially with a higher proportion of fine grains, form a sludge of surprisingly high viscosity, which is difficult to stir up again. This phenomenon occurs to a greater extent after prolonged use of the suspension. Apparently, the partially colloidal glass abrasion, intimately mixed with the grinding and polishing materials, acts as a strong bond. The settling of the solids and even more the formation of the viscous sludge hinder the work to a great extent; This is particularly true for the increasingly popular automatic grinding and polishing machines, in which the suspension is continuously circulated by means of pumps. It is therefore required of grinding and polishing compositions that the aqueous suspension does not deposit a hard-to-stir sludge.
Man hat versucht, das Absetzen der Suspension durch Zugabe von Flocküngs-
und Dispergiermitteln, wie Carboxymell-hjlcellulose, Alginaten, Pektinen, Pentosanen
oder anorganischen Quellmitteln wie Bentonit zu erschweren. Auf diese Weise gelingt
es zwar, das Absetzen der feineren Feststoffanteile zu verzögern, aber die Bildung
des Schlammes kann nicht verhindert werden. Bei Verwendung von Carboxymethyleellulose
fällt sogar ein besonders zäher Schlamm an. Nach einem anderen Vorschlag soll die
Haltbarkeit von Ceroxydsuspensionen durch gelatinöse, wasserunlösliche Metallsilikate
erhöht werden. Solcho Silikate werden beispielsweise durch Zugabe von Magnesiumsulfat
zur Suspension und nachfolgendem Zusatz'einer
Ziel durch Zusatz kleiner Mengen sauer reagierender Alkali- oder Ammonsalze erreicht
werden. Diese Vorschläge haben sich aber als wenig wirksam erwiesen.Attempts have been made to make the suspension more difficult to settle by adding flocculants and dispersants such as carboxymell cellulose, alginates, pectins, pentosans or inorganic swelling agents such as bentonite. In this way it is possible to delay the settling of the finer solids, but the formation of the sludge cannot be prevented. When using carboxymethylellulose, even a particularly tough sludge is produced. Another proposal is to increase the shelf life of cerium oxide suspensions by using gelatinous, water-insoluble metal silicates. Such silicates are made, for example, by adding magnesium sulfate to the suspension and then adding
The aim can be achieved by adding small amounts of acidic alkali or ammonium salts. However, these proposals have proven to be ineffective.
Es wurde nun gefunden, daßErst ein gemeinsamer Zusatz eines Dispersionsmittels
und eines wasserlöslichen Zinksalzes sowohl die Haltbarkeit der Suspension beträchtlich
erhöht als auch die Schlamr> bildung weitgehend unterdrückt. Überdies ergab sich
beim Polieren mit Ceroxyd überraschenderweise auch ein durch den Zusatz des Zinksalzes
verursachter deutlich erhöhter Glasabrieb. Brauchbare
Dispersionsmittel
sind beispielsweise die schon genannten Stoffe Carboxymethylcellulose, Alginate,
Pektine, Pentosane und Bentonit. Die Wirkung des Suspensionsstabilisators sinkt
mit steigender Korngröße des Feststoffes ab, dessen durchschnittlicher Körndurchmesser
kleiner als 0,050 mm und vorteilhaft sogar kleiner als 0$020 mm sein sollte.
Auch die wirksame Menge des Suspensionsstabilisators hängt von der Korngröße ab.
Bei den Schleifmitteln ist die Menge des Stabilisators mit 1 - 20%, vorzugsweise
10 - 15%
des Gesamtgewichtes der Festsubstan, anzusetzen, während sie bei
den Poliermitteln zwischen 1 und 15% und vorzugsweise bei
3 bis 7% liegt. Die Wirkung des Zinksalzes ist.von der Korngröße des
Polierstoffes unabhängig. Der Zusatz an Zinksalz wird mit 1 - 10,
vorzugsweise
3 - 7% des Gewichtes der gesamten Festsubstanz bemessen. Bevorzugt ist die
Erfindung anwendbar bei Elektrokorund als Schleifmittel und bei Ceroxyd als Poliermittel,
mit Betonit als suspensionsfördernden Stoff und wasserfreiem und gemahlenem Zinksulfat
als weiterem Zusatz, der sich leicht mit den übrigen Bestandteilen vermischen läßt,
ohne Klumpen zu bilden.It has now been found that only a joint addition of a dispersing agent and a water-soluble zinc salt both considerably increases the shelf life of the suspension and largely suppresses the formation of sludge. In addition, when polishing with cerium oxide, surprisingly, there was also significantly increased glass abrasion caused by the addition of the zinc salt. Suitable dispersants are, for example, the substances already mentioned carboxymethyl cellulose, alginates, pectins, pentosans and bentonite. The effect of the suspension stabilizer decreases as the particle size of the solid increases, the average particle diameter of which should be less than 0.050 mm and advantageously even less than 0.020 mm. The effective amount of the suspension stabilizer also depends on the grain size. The abrasive industry is the amount of the stabilizer, 1 - 20%, preferably 10 - 15% of the total weight of Festsubstan to set, while it is at the polishing means 1-15%, and preferably from 3 to 7%. The effect of the zinc salt is independent of the grain size of the polishing material. The addition of zinc salt is measured at 1-10, preferably 3-7% of the weight of the total solid substance. The invention is preferably applicable to electrocorundum as an abrasive and to cerium oxide as a polishing agent, with bentonite as a suspension-promoting substance and anhydrous and ground zinc sulfate as a further additive which can be easily mixed with the other components without forming lumps.
Beispiele: 1. Eine Suspension von 240 g Elektrokorund
« 0,05 mm) und 45 9
Bentonit in 1 Liter Wasser setzte nach längerem
Einsatz als Schleifmittel beim Stehenlassen über Nacht eine zähe SchiLht ab, die
sich nur mit-großer Anstrengung wieder aufrühren ließ. Eine Suspension bestehend
aus 240 g EJ&trokorund ( < 0,05 mm), 45 g Bentonit und
15 9 Zinksulfat (getrocknet und gemahlen) in 1 Liter Wasser konnte
nach dem Stehen über Nacht ohne Schwierigkeiten wieder verwendet werden. Es hat
sich auch kein zäher Schlamm gebildet.
2. 100 g Ceroxyd,
suspendiert in 2 Litern Wasser, ergaben nach einstündigem Polieren eines planen
Glasprüflings von 80 mm auf einer Schnellpoliermaschine (600 UPM,
590 g Polierdruck/em 2 Filzscheibe, automatische Schmierung) einen Abrieb
von.17,6 mg/cm2/hr.
Polierbedingungen 19,4 mg/cm 2 /h. Das Ceroxyd in der Suspension neigte deutlich
zum Absetzen. Nach Stehen der Suspension über Nacht wurde am nächsten Morgen Schlammbildung
fes.tgestellt. Der am-Boden des Poliermittelbehälters abgesetzte Poliermittelkuchen
ließ sich nur sehr schwer ablösen und in Suspension bringen.Examples: 1. A suspension of 240 g of fused alumina "0.05 mm) and 45 9 bentonite in 1 liter of water continued after prolonged use as an abrasive on standing overnight a viscous SchiLht from that could be Stir again only with-great difficulty. A suspension consisting of 240 g of EJ & trokorund (<0.05 mm), 45 g of bentonite and 15 g of zinc sulfate (dried and ground) in 1 liter of water could be used again without difficulty after standing overnight. No tough sludge has formed either. 2. 100 g of cerium oxide, suspended in 2 liters of water, resulted in an abrasion of 17.6 mg / cm2 after one hour of polishing a flat glass test specimen of 80 mm on a high-speed polishing machine (600 rpm, 590 g polishing pressure / em 2 felt disk, automatic lubrication) /Mr.
Polishing conditions 19.4 mg / cm 2 / h. The ceria in the suspension clearly tended to settle. After the suspension had stood overnight, sludge formation was established the next morning. The polishing agent cake deposited at the bottom of the polishing agent container was very difficult to detach and to bring into suspension.
90 g Ceroxyd der gleichen Art wie vorher, mit Zusatz von je
5 g Betonit und Zinksulfat (getrocknet und pulverisiert), in 2 Litern Wasser
suspendiert, ergaben unter den gleichen Versuchsbe-* 2 dingungen bei dem gleichen
Glasprüfling 27,5 mg Ab-rieb/cm /Stunde. Nach vier Stunden war der Abrieb
32 mg/cm 2 /Stunde. Die Poliersuspension setzte sich während.des Poliervorganges
kaum ab und zeigte auch noch nach 12 Stunden keine Schlammbildung. 90 g of cerium oxide of the same kind as before, with the addition of 5 g of bentonite and zinc sulfate (dried and pulverized), suspended in 2 liters of water, gave 27.5 mg of abrasion under the same test conditions on the same glass test specimen / cm / hour. After four hours the abrasion was 32 mg / cm 2 / hour. The polishing suspension hardly settled during the polishing process and showed no sludge formation even after 12 hours.
Die Steigerung des Glasabriebs betrug bei dem mit den beiden Zusätzen
versetzten Ceroxyd gegenüber dem unbehandelten Ausgangsmaterial nach einstündigem
Polieren ........ 56 %
nach vierstündigem Polieren ....... 65 % The increase in glass abrasion with the cerium oxide to which the two additives were added compared to the untreated starting material after one hour of polishing was ........ 56% after four hours of polishing ....... 65%