DE3147902A1

DE3147902A1 - Verfahren zur herstellung von kaltgepressten schleifscheiben

Info

Publication number: DE3147902A1
Application number: DE19813147902
Authority: DE
Inventors: Dennis I. Mazing Essex Harris
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1981-07-15
Filing date: 1981-12-03
Publication date: 1983-01-27
Also published as: US4404003A; IT1145622B; GB2102016B; FR2509650A1; GB2102016A; JPS5815673A; IT8168685A0

Description

NORTON COMPANY D-8000 MÜNCHEN

Unser Zeichen: 1A-55 465 schweigerstrassez

telefon: (089)662051
telegramm: protectpatent TELEX: J 24 070

Beschreibung

Verfahren zur Herstellung von kaltgepreßten Schleifscheiben

Harzgebundene Schleifscheiben werden im allgemeinen nach zwei Methoden hergestellt. Das eine Verfahren beruht auf einem Heißpressen eines Gemisches von mindestens einem Harz und Schleifkorn in einer Form unter der Einwirkung von Wärme und gleichzeitig hohem Druck, sodaß die Schleifscheibe geformt und das Harz gehärtet wird. Manchmal kann man das Gemisch vorwärmen, jedoch in erster Linie als Vorstufe zu der hohen Temperatur des Härtens unter Druck.

Die andere Methode besteht in einem Kaltpressen des schleifkornhaltigen Gemisches in einer Form, wobei der Druck ohne nennenswerter Wärme zur Einwirkung gelangt. Man erhält grüne ungehärtete Formkörper, die anschließend in der Wärme gehärtet werden«, Das Kaltpreßverfahren hat den Vorteil, daß keine komplexe Form, der - wenn sie unter Druck steht - gleichzeitig Wärme zugeführt werden muß, erforderlich ist.

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Das Kaltpressen erlaubt eine sorgfältige Einstellung der Porosität. Ein Vorteil des Heißpressens liegt darin, daß man auf diese Weise leichter zu Produkten geringerer Porosität also höherer Dichte kommt. Es wäre daher vorteilhaft, die Einfachheit des Kaltpressens mit Anwendung von Formen, die nicht beheizt werden müssen, zu kombinieren mit den Merkmalen des Heißpressens.

Ein Vorwärmen oder teilweises Erwärmen von Material für das Kaltpressen führte zu Problemen, da bei Ansteigen der Temperatur des Gemisches es zu Fließerscheinungen im Gemisch kommen kann aufgrund von Unterschieden in der Temperatur in den einzelnen Teilen und schließlich ist das teilweise Härten und die Handhabung nicht einfach. Als Teil des Heißpreßverfahrens wurde auch schon eine dielektrische Beheizung beim Formen des schleifkomhaltigen Gemisches ange-

20 wandt. Aus der US-PS 41 50 514 ist bekannt,

Mikrowellenenergie zur Erwärmung eines Gemisches von Harz und feuerfestem Korn auf eine Temperatur zwischen 90 und 120 C anzuwenden. Das warme Gemisch wird nach diesem Stand der Technik in einer beheizten Form oder Heißpresse auf eine Dichte im Bereich von 2 bis 4 g/cm⁵ verdichtet. Die verdichtete Masse wird in der Form weiter erwärmt bis zur Erreichung der angestrebten Dichte und Verfestigung des Harzes. Für dieses bekannte Verfahren kamman ein thermoplastisches oder wärmehärtendes Harz anwenden.

Nach der US-PS 22 33 176 und der CA-PS 49 44 07 wird hochfrequente elektrostatische Energie für

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die Beheizung und Härtung der Harzbindung in Formkörpern_f die sich in einem derartigen elektrischen Feld befinden, angewandt.

In der US-PS 24 69 398 wird zuerst ein übliches Erwärmen des Gemisches in einer Form beschrieben^ woraufhin Druck angewandt wirdj um das Harz zu härten. In dieser Druckschrift ist weder die Art der Beheizung noch der Temperaturbereich angegeben.

Die GB-PS 20 28 861 bringt die Anwendung von Mikrowellenenergie auf eine vorgeformte Schleifscheibe oder einen Schleifkörper zur Härtung

15 der Kunstharzbindung im Gemisch. Aus den US-PSen 39 50 149 und 39 80 453 sind Verfahren zur Herstellung von Gemischen enthaltend Schleifkorn und Harz-Binder bekannt, wobei das Gemisch geknetet und in Ziegelform geformt wird, worauf

der Formkörper aus einer Mikrowellenquelle elektrischer Energie ausgesetzt wird. Der erwärmte Ziegel wird nun zu einer dünnen ebenen Platte gewalzt und aus dieser Ronden für Schleifscheiben ausgeschnitten. Die Ronden werden dann in üblicher Weise elektrisch in einem Tunnelofen zum Härten der Harzbindung erhitzt«

Es \mirde festgestellt, daß beim Vorwärmen eines Gemisches von Schleifkorn und Harzpulver auf eine Temperatur zwischen 35 ⁰C und unmittelbar beim Schmelzpunkt des Harzes durch dielektrische Beheizung und Verdichten des warmen Gemisches durch Kaltpressen man ein Produkt erhält,, das einem heißgepreßten

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Produkt ähnlicher oder verwandter ist und dessen Herstellung einfacher ist.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von harzgebundenen Schleifkörpern geringer Porosität, wobei das Harz in dem Gemisch aus Schleifkorn und Harzpulver vorzugsweise in einem dielektrischen Feld bis zum Erwichen von zumindest einem Teil des Harzes erwärmt

10 wird. Die maximale Temperatur,die das Harz

erreichtj liegt unter der_; bei welcher ein nennenswertes Härten eintritt. Wird nun in einer Form auf dieses vorgewärmte Gemisch Druck ausgeübt, so erhält man einen dichten Formkörper. Der Druck wird aufgehoben und in der verdichteten Mischung das Harz gehärtet.

Das Gemisch kann leicht verdichtet sein und das Erwärmen erfolgt in der Weise, daß eine solche maximale Temperatur erreicht wird, daß die Harzteilchen nicht soweit zusammensintern, daß sie nennenswert klebrig werden, sodaß das Gemisch nach dem Erwärmen in der Form vor dem Pressen glattgestrichen oder eirgeebnet werden kann.

Man kann das Gemisch einebnen und verdichten vor dem dielektrischen Erwärmen, sodaß das Einebnen nach dem Vorwärmen nicht mehr notwendig ist. In diesem Fall ist die maximale Temperatur, die während des dielektrischen Erwärmens erreicht wird, nicht so begrenzt. In bestimmten Fällen kann es sogar wünschenswert sein, ein Fließen des Harzes vor dem Pressen herbeizuführen. Auch kann man das geringfügig verdichtete Gemisch in der Preßform einebnen und ohne es aus dieser herauszunehmen vor dem Pressen vorwärmen. In diesem Fall besteht für

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das eingeebnete, geringfügig verdichtete Gemisch auch nicht die Notwendigkeit einer Begrenzung der Maximaltemperatur. Nach dem dielektrischen Vorwärmen wird wenn nötig das Gemisch - locker oder verdichtet - eingeebnet und auf die gewünschte Dichte kalt verpreßt. Der durch das Kaltpressen erhaltene Formling wird dann erhitzt zum Härten des Harzes und zur Ausbildung des organisch gebundenen Schleifkörpers,insbesondere einer Schleifscheibe. Das Erhitzen erfolgt bevorzugt, d.h„ das Harz wird erhitzt und theoretisch ist es die Harztemperatür.die kritisch ist. Da es in der Praxis nicht möglich ist die Temperatur allein des Harzes zu messen,

15 wird die Temperatur des Gemisches bestimmt,

jedoch ist diese geringer als die Harztemperatur, man muß also dafür sorgen, daß nicht soweit erhitzt wird, daß es zu einem Härten des Harzes kommt, wenn die gesamte Temperatur des Gemisches unter der Härtungstemperatür liegt. Wird das Gemisch in loser Form erhitzt, so kann man es auf eine Temperatur zwischen 35 und 60 ⁰C unter solchen Bedingungen vorwärmen, daß das lose Material nicht zusammenklebt und daher das vorgewärmte Gemisch leicht und glatt in die kalte Preßform verteilt werden kann,um eine gleichmäßige Verdichtung auf die gewünschte Dichte nach dem Härten zu gewährleisten. | Die Formen und Pressen können üblicher Art sein, die sich zur Erreichung der angestrebten Dichte der Preßkörper eignen. Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Formplatten nicht durch Abstandhalter auseinandergehalten.wie dies machmal der Fall ist,

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um eine bestimmte Stärke des Preßkörpers sicherzustellen.

Unter "dielektrischem" Beheizen wird die Einwirkung von Radiofrequenz (oder dielektrische Frequenz) sowie von Mikrowellen verstanden. Für die Radiofrequenzen kommen im allgemeinen 13,56, 27,12 und 84 MHz und für die Mikrowellenbeheizung 896, 2450 und möglicherweise 5800 und 24125 MHz in Frage. Dielektrische Heizaggregate beruhen auf der Existenz eines beträchtlichen elektrischen Verlustfaktors, wie er üblicherweise in Phenolformaldehydharzen auftritt.

Es wurde festgestellt, daß durch Vorwärmen von einem losen Gemisch von Harz und Schleifkorn in einem hohen dielektrischen Feld beispielsweise hoher Mikrowellen-Frequenz -

20 und Einebnen des vorgewärmten Gemisches,

während es noch warn ist.in eine kalte Preßform und anschließendes Kaltpressen - während getrennt in einem Ofen gehärtet wird -die gewünschte Porosität mit geringeren Drücken als dies bisher der Fall war erreicht werden kann. Das Ausmaß des Vorwärmens des lockeren Gemisches muß so eingestellt werden, daß ein Gemisch entsteht, welches in die Form frei einzufließen vermag,um eine gleichmäßige Lage für das Kaltpressen auf die angestrebte Dichte zu erreichen. Es .wurde festgestellt, daß die Kombination von (1.) geregeltes Vorwärmen eines lockeren Gemisches von Schleifkron und Harz in einem dielektrischen Heizaggregat z.B. mit Mikrowellenenergie,(2.) Kaltpressen auf die gewünschte Form und (3.) übliches

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Härten des Harzes die Herstellung einer dichten harzgebundenen Struktur ermöglich·^ für die geringere Preßkraft aufgewandt werden muß„ als dies üblich ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand der Herstellung üblicher harzgebundener Schleifscheiben weiter erläutert, wobei als Harz ein wärmehärtendes Harz angewandt wird. Entweder 10 dünne jedoch dichte Scheiben mit einer Größe von 9,5 mm (3/8 in.) oder darüber bis zu dicken Scheiben von 254 mm lassen sich nach diesem Verfahren herstellen.

Das bevorzugte Verfahren läßt sich mit einem beliebigen bekannten Harz für diesen Zweck durchführen.Als Schleifkorn dienen übliche Materialien, wie Aluminiumoxid, Aluminiumoxid/ Zirkonerde, Siliumcarbid, Diamant oder der-

20 gleichen. Die Zusammensetzung des Harzpulvers und die Größe des Schleifkorns im Geraisch sind nicht kritisch» Das Schleifkorn kann mit üblichen Füllstoffen und Zusatzmitteln versehen sein und wird mit dem Harzpulver gemischt,

wie dies allgemein üblich ist. Das Harz ist normalerweise ein Pulver_f bis es durch Wärme aktiviert wird.und läßt sich als solches mit dem Schleifkorn und den anderen Bestandteilen üblicher Massen für die Herstellung harzgebundener Schleifscheiben oder Schleifkörper mischen. Übliche Massen enthalten! Schleifkorn und Harz können dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen werden, jedoch erhält

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man beste Ergebnisse im Hinblick auf die Herstellung von harten Schleifscheiben und einer dichteren Bindung. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich daher besonders 5 zur Herstellung von Schleifscheiben oder S chle if körpern, deren. Porosität etwa 14 bis 4 % beträgt. Produkte mit insbesondere am unteren Ende des Porositäsbereichs lassen sich nur schwer oder überhaupt nicht 10 durch übliches Kaltpressen herstellen.

Nach sorgfältigem Mischen von. Harz und Schleifkorn wird das lockere Gemisch durch Mikrowellenenergie erwärmt, sodaß die mit Harz überzogenen Schleifkornteilchen schnell erwärmt werden und das Harz erweicht» ohne sich zu verflüssigen oder in anderer Weise das Ausmaß der Härtung eines wärmehärtenden Harzes zu beeinflussen.

20 Dieses Erwichen des Harzes in dem gewünschten Umfang eieicht man in einem Mikrowellenfeld, welches selektiv auf die Harzkomponente einwirkt^ohne nennenswert das Schleifkorn in dem Gemisch zu erwärmen.

Der Begriff "Erweichen" bedeutet, hier die Änderung der physikalischen Eigenschaften in der Weise, daß durch die folgenden Verfahrensstufen ein Produkt erhalten wird, welches eine geringere Porosität besitzt, als man sie sonst beim Erwärmen in einem dielektrischen Feld erreichen kann. Der Begriff "Erweichungspunkt" wird manchmal in der Kunststofftechnik angewandt um einen

35 bestimmten Zustand beim Erwärmen eines Harzes zu definieren. Der hier gebrauchte Begriff

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" Erweichen"bedeutet nicht notwendigerweise/ daß tatsächlich der Erweichungspunkt erreicht ist.

Hinsichtlich des Erwärmens zumindest eines Teils 5 des Harzes ist zu beachten, daß ein solches Erwärmen im allgemeinen gleichmäßig durch die ganze Gemisch-Masse von Harz und Schleifkorn erfolgen muß. Wenn nennenswerte Anteile der Masse nicht erwärmt werden ist es unwahrscheinlich, 10 daß das Verfahren erfolgreich durchgeführt werden kann.

Vor der Einwirkung der Mikrowellenenergie auf das Harz sollte das Harzpulver_f Netzmittel und gegebenenfalls weitere Zusätze sowie das

Schleifkorn sorgfältig gemischt werden, beispielsweise in einem Mischer bei Raumtemperatur. Das lockere Gemisch kann dann der Mikrowellenenergie, d.h. einem hochfrequenten elektrischen

Feld ausgesetzt werden oder das Gemisch wird locker in einer Form für das Kaltpressen vor dem Vorwärmen verteilt. In jedem Fall befindet sich das Gemisch von Harz und Schleifkorn in lockerem nichtverdichtetem Zustand und wird so dem Mikrowellenfeld ausgesetzt₍um das Harz im Gemisch zu erweichen. Das Erwärmen geschieht innerhalb einer Zeit von Minuten,woraufhin das vorgewärmte Gemisch in einer üblichen Form auf die Endform gepreßt wird.

So wurde beispielsweise ein Phenolharz, Körnung Oj18 mm (80 grit), und ein Tonerde-Schleifkorn gemischt und aus diesem Gemisch dünne jedoch dichte Trennscheiben hergestellt. Dazu wurde

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das Gemisch im Mikrowellenfeld vorgewärmtbis die Temperatur des Gemisches 55 bis 81 ⁰C erreichtej und zwar in einer Menge _f die zur Herstellung von Schleifscheiben mit einer Dicke von 9,5 mm in einer Form mit einem Durchmesser von 152 mm ausreicht. Die einzelnen Versätze für diese Schleifscheiben wurden 3 bis 5 Minuten in einem Heizaggregat für 2 kW Mikrowellenenergie gehalten, wobei die für das Kaltpressen der Prüfscheiben benötigten
Drücke aufgezeichnet wurden. Aus dem gleichen Gemisch wurden nach dem üblichen Kaltpreßverfahren auf der gleichen Presse unter den gleichen Drucken Vergleichsscheiben hergestellt. Die erfindungsgemäß glattgepreßten Scheiben und die Vergleichsscheiben aus
nicht vorgewärmtem Gemisch wurden unter gleichen Bedingungen zum Härten des Harzes erhitzt.

Die gehärteten Vergleichsscheiben hatten eine Porosität von 12 %_t während die erfindungsgemäßen Scheiben eine Porosität von nur 10 % hatten, woraus hervorgeht, daß Scheiben aus vorgewärmtem Gemisch dichter sind als sonst

25 unter gleichen Bedingungen hergestellte Vergleichsprodukte . Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.

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Scheibengröße 152°9₉5°Q mm

TABELLE 1

Mikrowellen	Mischtemperatur	⁰C	Druck	g/cm³	,68	Young¹scher
Vorwärmung	beim Kaltpressen	⁰C	(t/sq_ein.) t/cm²		,62	Elastizitäts- Modul
	25	⁰C	(5.9) 0,915	2	,74	28,5.10¹⁰
	25	⁰C	(4.3) 0,667	2	,74	27,IsIO¹⁰
3 min, bai2k¥	55	⁰C	(5o9) 0,915	2	,75	29,2·10¹⁰
4 min. " "	76	(5.9) 0,915	2	29,3·10¹⁰
5 min. » "	81	(5.9) 0,915	2	30,2·10¹⁰

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Es wurde festgestellt, daß bei Einwirkung gleicher Drucke auf getrennt vorgewärmte Versätze - erwärmt auf unterschiedliche Temperaturen-gegenüber bei Raumtemperatur kaltgepreßten Gemischen und nach Härten der Bindungen aller Schleifscheiben unter identischen Bedingungen die erfindungsgemäß hergestellten Scheiben höhere Dichten besaßen als die Vergleichsscheiben.

Aus obigem ergibt sich, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dichtere Scheiben unter Preßdruckenjwie sie für das übliche Kaltpressen angewandt werden.erreichbar sind.

Gegenüber den Vergleichsscheiben aus nicht vorgewärmtem Gemisch unter Einhaltung gleicher Bedingungen können somit aus einem bestimmten Schleifkorngemisch mit Harzbindung dichtere Schleifscheiben oder Schleifkörper hergestellt werden auf üblichen Kaltpressen mitüblichen Drucken oder mit anderen Worten benötigt man relativ gsringsren Druck für gleiche Dichte und Festigkeit von Schleifscheiben nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber den

25 üblichen Kaltpreßverfahren.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich speziell für die Anwendung von wärmehärtenden Harzen wie Phenolaldehydharze, Epoxyharze, Polyesterharze oder dergleichen, wobei ein anfängliches Erweichen des Harzes in der lockeren Mischung mit dem Schleifkorn unter geregelter Energieaufnahme durch die Mikrowellen-Vorwärmung erreicht werden kann. Dieses

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Erweichen wird schnell erreicht, bevor es zu einer Verflüssigung oder Härtung des Harzes kommtο Man muß jedoch dafür sorgen, daß das Harz nicht zu fließfähig wird, was zu einem 5 Zusammenballen oder Zusammenpappen der Komponenten in dem Gemisch führen könnte, wenn es zuerst in losem Zustand in einem Mischer oder einem anderen Behälter erwärmt und dann in die Preßform gebracht wird. Tritt in dem lockeren 10 Gemisch ein Zusammenballen auf, ist die

gleichmäßige Füllung der Form mit dem Gemisch schwieriger, wenn nicht überhaupt unmöglich.

In einem Schleifkomgemisch mit Phenolharz-Binder kommt es beim Vorwärmen auf 35 bis 60 C praktisch zu keinem Zusammenpappen oder Zusammenballen. Bevorzugt wird das Vorwärmen des lockeren Gemisches für Phenolharz-gebundene Schleifscheibenj die hart und dicht sind, nach der Erfindung bis zu einer Temperatur von 40 bis 50 ⁰C vorgenommen.

Wird das Gemisch eingeebnet und verdichtet und dann erst mit Hilfe von Mikrowellenenergie

vorgewärmt^ an das sich das Kaltpressen anschließt, treten Probleme hinsichtlich des Zusammenballens nicht auf. Das Gemisch kann eingefüllt und verdichtet werden in die für das Kaltpressen benützte Form; dann muß das dielektrische Heizaggregat entsprechend

ausgelegt sein, um sich an die Form anzupassen ₍ und aufwendige Vorrichtungen sind für das Vorwärmen erforderlich, selbst wenn dieses nur wenige Minuten in Anspruch nimmt. Es ist

35 aber auch möglich das Gemisch in einer anderen

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Form zu verdichten,vorzugsweise zu einem leicht verdichteten Körper, welcher nach dem Vorwärmen eine ausreichende Konstitution besitztj um zu der Überführung in die Kaltpreßform gehandhabt werden zu können. Hier führt das erste Formen vorzugsweise zu einem Formling|der eine geringe Untergröße besitzt, sodaß mehr Raum innen und/oder außen in der ersten Form vorliegt. Die maximalen Temperaturen

10 durch das dielektrische Vorwärmen in dem

verdichteten Gemisch können höher als in einem losen Gemisch liegen. Dies ist für einige Massen wünschenswert,um Schleifscheiben geringer Porositäten zu erreichen. Das Harz verfließt oder schmilzt und erreicht Temperaturen nicht weit entfernt von denen.die als für das Einsetzen des Härtevorgangs erforderlich angesehen werden. Da das dielektrische Heizaggregat bevorzugt das Harz erwärmt, so ist die gemessene Temperatur des Gemisches tiefer als die des Harzes.

Das Kaltpressen kann in einer Form erfolgen, die Abstandhalter in bestimmter Stellung aufweisen.um die Dicke der Formkörper gegebenenfalls präzise einzustellen. Die Formkörper kann man aber auch herstellen durch Verpressen unter einem vorbestimmten Druck. Beide Möglichkeiten sind allgemein bekannt.

In einer Kaltpresse können Vorkehrungen getroffen sein, um die Preßplatten etwas anzuwärmen. Dies vermeidet WärmeVerluste,jedoch ist dieses geringfügige Erwärmen streng zu

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unterscheiden von einer echten Wärmequelle, wie sie für das Heißpressen benötigt wird. Demzufolge stellt eine beliebige Modifikation oder Änderung einer üblichen Kaltpresse 5 kein Äquivalent für die kostspielige Heißpresse dar.

Wie oben bereits darauf hingewiesen ,stellt das Vorwärmen des Harzes im Schleifkorn Gemisch eine besonders geeignete Möglichkeit zur Herstellung von dichteren und härteren Schleifscheiben dar. Das Vorwärmen verringert den benötigten Preßdruck zur Herstellung einer gegebenen Dichte des Gemisches, sodaß billigere Anlagen angewandt werden können, weil ja der zur Herstellung von Schleifscheiben gegebener Spezifikation benötigte Druck geringer ist. Außerdem setzt das erfindungsgemäße Verfahren den Verschleiß der Formen herab«

Während oben das Vorwärmen des Gemisches von Harz und Schleifkorn für die Herstellung

25 harter, dichter Schleifscheiben beschrieben worden ist, gibt es einige weitere Anwendungen mit anderen Arten von dünneren und weicheren Schleifscheiben, deren angestrebte Dichte nicht so schwer zu erreichen ist. Für die

30 Herstellung derartiger Schleifscheiben oder Schleifkörper kann man das erfindungsgemäße Vorwärmen anwenden; dieses ist jedoch nicht so essentiell als bei der Herstellung härterer und dichterer Schleifscheiben.

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Übliche dielektrische Heizaggregate können erfindungsgemäß angewandt werden. Solche sind für Frequenzen von 13,56, 27,12, 84, 896, 2450, 5800 und 24125 MHz verfügbar. Für die Frequenzen 896 und 2450 MHz sind Mikrowellenanlagen für die Industrie verfügbar. Vorerst sind entsprechende Geräte für 5800 und 24125.MHz noch nicht verfügbar. Die bevorzugte Frequenz im Bereich der Radiofrequenzen sind Anlagen_fdie auf 84 MHz arbeiten, obwohl die für das Vorwärmen des Gemisches angewandte Frequenz nicht sehr kritisch ist. Bekanntlich werden Radiofrequenzen weniger eingesetzt, wenn elektrisch leitende Stoffe vorhanden sind und das Gemisch locker ist. Andererseits werden höhere Mikrowellenfrequenzen weniger angewandt, wenn große Materialstärken am Gemisch zu erwärmen sind.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Schleifscheiben mit Stärken von 9,5 bis 254 min herstellen, die sehr gut in den handelsüblichen Toleranzen hinsichtlich Ausgleich (balance), Stärke und Dichte liegen,wobei für das Kaltpressen um 20 bis 50 % geringere Drucke erforderlich sind als man sie für die Herstellung ähnlicher Schleifscheiben entsprechender Dichten aus gleichen Gemischen jedoch ohne dem erfindungsgemäßen Vorwärmen benötigt.

Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Zwei Gruppen von Schleifscheiben-508.10,3«254 mm, Porenanteil 12 %, Schleifkorn 46 Vbl.-Jfi

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Harzbinder 42 Vol.-% wurden auf folgende Weise hergestellt. Ein Ausgangsgemisch wurde in einem Mischer hergestellt durch Anfeuchten von Aluminiumoxid 80 grit mit Furfural, Aufgebendes Phenol- · harzpulvers auf das angefeuchtete Schleifkorn und Mischen bis im wesentlichen das gesamte Harzpulver an dem mit Furfural benetzten Schleifkorn haftete. Die Harzbindung enthielt auf 40,5 % Phenolharzpulver 54,2 % Bariumsulfat und 5,3 % Kalk (Gew.-%).

Dieses Ausgangsgemisch wurde in zwei Teile geteilt. Aus einem Teil wurden in üblicher Weise Schleifscheiben kalt gepreßt. Diese Vergleichsscheiben waren relativ dicht, d.h. hatten eine geringe Porosität und erforderten einen hohen Druck für die angestrebte Dichte der Scheibe von etwa 2,66 g/cm , nämlich einen Druck von 1,643 t/cm (10,6 t/sq.in.),was knapp unter

20 der Sicherheitsgrenze der Stahlform lag.

Der zweite Teil des Ausgangsgemisches wurde weiter geteilt und zwar in drei Portionen} jede Portion wurde in einen Polyäthylen-

Behälter gefüllt und mit einem Mikrowellen-Heizaggregat auf 40, 45 bzw. 50 ⁰C erwärmt. Die noch warmen Gemische wurden in vorbestimmter Menge in eine genormte Stahlform gefüllt und auf die gewünschte Größe gepreßt. Zur Erreichung

30 der gewünschten Schichtstärke 'benötigte man in allen drei Fällen nur einen Preßdruck von 0,822 t/cm² (5,3 tsi) also etwa die Hälfte des Preßdrucks der für gleiche Scheibenstärke beim üblichen Kaltpressen notwendig war.

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Die Verarbeitungsbedingungen und Eigenschaften dieser Schleifscheiben sind in .der Tabelle 2 zusammengefaßt:

Tabelle 2:

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TABELLE 2

	r w a	IM	kW/1	min	r m u η g	-	Druck	Dicke	Dichte	E-Modul
			kW/2	min	⁰C		(tsil t/cnr	(inch) mm	g/cm
	Mikrowellen	kW/2	min		40	(10.6)1,643	0,405) 10,3	2,68	27
	3	kW/2	,5 min	45	(10.6)1,643	(0,402) 10,2	2,65	28
V ο	3	45
	3	50	(5.3) 0,82	(0/I05) 10,3	2,65	26
	3	(5.3) 0,82	(0,405) 10,3	2,66	26
	(5.3) 0,82	(0,405) 10,3	2,65	29
(5.3) 0,82	(0,405) 10,3	2,67	28

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Beispiel 2

Zwei Gruppen von Schleifscheiben, 457·9»3*203 mm mit 12 % Poren, 46 Vol.-96 Schleifkorn und 42 V0I./96 Harzbindung wurden nach Beispiel 1 hergestellt, nur daß in diesem Fall Schleifkorn der Körnung 100 grit (anstelle 80 grit) und ein flüssiges Resol als Netzmittel anstelle von Furfural angewandt wurden. Die Harzbindung bestand aus 32 % Phenolharzpulver, 38 % Pyrite, 25,6 % feines Siliciumcarbid und 4,4 % flüssiges Phenolharz.

Wie in Beispiel 1 wurde das Ausgangsgemisch in zwei Teile geteilt.aus dem einen Teil Vergleichsscheiben und aus dem anderen Teil erfindungsgemäße Scheiben hergestellt. Für das übliche Kaltpressen benötigte man auch hier 1,643 t/cm ( während man nach dem erfindungsgemäßen Vorwärmen

nur etwa den halben Druck, nämlich 0,82 t/cm . benötigte.

TABELLE 3:

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Aus obigen Angaben ergibt sich, daß die
Schleifscheiben gleiche Dichte hatten,
die erfindungsgemäßen Schleifscheiben jedoch fester waren, wie sich aus der Er-5 höhung des Ε-Moduls ergibt.

Wie oben erwähntι wurden erfindungsgemäß die Ausgangsgemische mit Mikrowellenenergie auf 40,45 bzw. 50 ⁰C vorgewärmt. Die auf 40 und 45 °C vorgewärmten Gemische zeigten hervorragende Eigenschaften hinsichtlich der Formfüllung oder dergleichen. Das auf 50 ⁰C vorgewärmte Gemisch zeigte eine gewisse Neigung zum Zusammenpappen*, dies stellte kein Problem dar, da durch einfaches Sieben des Gemisches diese Zusammenballungen wieder zerteilt werden konnten. Bemerkenswert ist jedoch, daß eine Temperatur wesentlich über 50 ⁰C für diese spezielle Mischung aus verfahrenstechnischen

20 Gründen bei der Verarbeitung als lockeres

Gemisch nicht akzeptabel ist. Andererseits gibt es Mischungen für Schleifscheiben, welche höhere Vorwärmtemperaturen aushalten, sodaß obiges Verfahren entsprechend variiert

25 werden kann.

Beispiel 3

Während sich das erfindungsgemäße Verfahren speziell zur Herstellung relativ dichter Schleifscheiben bei geringeren Preßdrucken unter Anwendung leichterer Pressen und Formen eignet, lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch sogenannte kaltgepreßte Schleifscheiben mit Dichten herstellen, die bisher

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relativ unerreichbar waren sowie für festere Scheiben gegebener Dichte»

Zwei Gruppen von Schleifscheiben wurden nach Beispiel 2 hergestellt und zwar die eine Gruppe wie üblich kaltgepreßt und die andere Gruppe nach der Erfindung. Die Abwandlung nach diesem Beispiel gegenüber Beispiel 2 liegt darin, daß auch die erfindungsgemäß vorgewärmten Massen unter dem gleichen Druck wie beim üblichen Kaltpressen.d.h. unter einem Preßdruck von 1,643 t/cm, verpreßt wurden. Die so erhaltenen erfindungsgemäßen Schleifscheiben hatten größere Dichte und Festigkeit als die Vergleichsscheiben.

TABELLE 4:

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TABELLE 4

V	ο r	mm	w ä r m u	⁰C	η g	-	Druck	Dicke	9,3	Dichte	E-Modul
		kW/1				40	(tsil t/pm²	(inch) mm	9,4	g/cm⁵
		kW/1				40	(10.6) 1,643	(0,366)	8,8	2,73	29
	kW/2			45	(10.6) 1,643	(0,370)	9,0	2,73	30
2,25	kW/1,	min		45	(10.6) 1,643	(0,346)	9,1	2,79	31
2,25	kW/2	min		50	(10.6) 1,643	(0,354)	9,0	2,79	34
1,5	kW/2	min		50	(10.6) 1,643	(0,358)	9,0	2,81	35
1,5	75 min		(10.6) 1,643	(0,354)	9,1	2,83	36
1,5	min		(10.6) 1,643	(0,354)	2,79	37
1,5	min	(10.6) 1,643	(0,358)	2,80	39

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^;· 3U7902

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Diese Tabelle zeigt deutlich, daß unter gleichen Preßbedingungen das Vorwärmen des Gemisches zu wesentlich dichteren Scheiben führt und zwar mit einer Dichte,die nach üblichen Verfahren nicht 5 erreichbar ist, wenn nicht die Drucke die Sicherheitsgrenzen der Formen übersteigen.

Unter den Begriff "Kaltpressen" versteht man die Anwendung einer Form und eines Drucks für

IO Gemische von Schleifkorn und Harzbindung ohne Anwendung von soviel Wärmeenergie, daß es zu einem Härten des Harzes kommt.oder zur Einstellung der Härtungsparameter des Harzes., während des Verpressens zum Unterschied vom Heißpressen^wo

das Gemisch aus Schleifkorn und Harzbindung dem Druck ausgesetzt wird unter gleichzeitigem Erwärmen, sodaß in dem verdichteten Gemisch das Harz härtet oder sich verfestigt _f während sich Schleifkorn und Harzbindung unter Druck i*¹ der Form befinden.

. Eine für das erfindungsgemäße Verfahren brauchbare Kaltpreßform kann Vorkehrungen aufweisen^ um in geringem Umfang Wärme zuzuführen oder Wärme beizubehalten z.B. durch Isolierung oder indem die Preßplatten elektrisch oder mit Hilfe von Dampf erwärmt werden.

Dieses Wärmeangebot liegt Jedoch nicht in der 30 Größenordnung _twie es für das Heißpressen erforderlich ist.und bewirkt nicht ein Härten des Harzes,sondern dient in erster Linie zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Gemisches aus dem dielektrischen Vorwärmen, da sonst der Wärme-35 inhalt des Gemisches aus diesem durch die Metallform abgeleitet würde.

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Obiges Formen und Pressen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in üblichen Anlagen. Da das warme Gemisch möglicherweise an den Formwänden eher haftet als ein kaltes Gemisch bzw. ein Gemisch in einer sehr heißen Form.wie sie für das Heißpressen zur Anwendung gelangt, kann es wünschenswert sein, die Formflächen entsprechend zu kühlen oder sie mit einem Trennmittel zu überziehen.

Unter dem Begriff "Glattstreichen" ist eine Maßnahme zu verstehen, um eine gleichmäßige Stärke des Gemisches zu erreichen, sodaß nach dem Pressen ebenfalls eine gleiche Materialstärke vorliegt und damit die Schleifscheiben oder-Körper gleichmäßige Dichte und Homogenität erhalten. Das Glattstreichen erfolgt in üblicher Weise wie beispielsweise durch Einrütteln.

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Claims

PATENTANWÄLTE .*--".-· ^.-.^-κ^.^^,Γί ^ I 4/902 ^

WUESTHOFF- ν.PECHMANN-BEHRENS-GOET2 hr-phu-fri-im »uhsthofi. (19*7-1956)

di ()

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS dipl-incchrhard ,u«

. DIPL.-CHEM.DR.E.FREIHERR VON PECHMANN

DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-TFIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

NORTON COMPANY D-8000 MÜNCHEN

Unser Zeichens 1A-55 465 Schweigerstrasse2

telefon: (089) 66 20 51 - ■" telegramm: protectpatent

TELEX: J 24 070

Pate nt ansprüche

Λ A Verfahren zur Herstellung von harzgebundenen Schleifkörpern, insbesondere Schleifscheiben _] mit einer Porosität von 2 bis 20 vorzugsweise 14 bis 4 VoI„-% aus einem Gemisch von Schleifkorn und Harzbindung durch Kaltpressen des Gemisches und Härten oder Verfestigen der Harzbindung, dadurch gekennzeichnet, daß man im Gemisch das Harz bevorzugt in einem dielektrischen Feld vorwärmt]|bis zumindest ein Teil des Harzes erweicht ist₍ und seine Maximaltemperatur unterhalb der Temperatur liegt, bei der im beträchtlichen Ausmaß bereits ein Härten stattfindet, woraufhin das vorgewärmte Gemisch gepreßt und das Harz gehärtet wird«

2c Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auf eine Gemisch-Temperatur von 35 bis 81 ⁰C erwärmt.

3ο Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man auf eine solche Temperatur erwärmt, daß das Gemisch unmittelbar vor Anlegen, des Drucks eine Temperatur von 40 bis 50 ⁰C aufweist.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennze ichnet, daß man in einem Mikrowellenfeld,insbesondere mit einer Frequenz von 896 oder 2450 MHz erwärmt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennze ichnet, daß man das Gemisch in lockerer Form oder in zumindest teilweise verdichteter Form vorwärmt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch in einer Form verdichtet, vorwärmt und formt und diesen Formling dann in die Preßform über-

15 führt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Harz ein Phenolformaldehydharz verwendet und nach dem Kaltpressen dieses in der Wärme härtet.

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