EP0299950B1 - Halogenhaltige Füllstoffe für Schleifkörper, Verfahren zur Herstellung dieser Füllstoffe sowie diese enthaltende Schleifkörper - Google Patents
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- EP0299950B1 EP0299950B1 EP88890179A EP88890179A EP0299950B1 EP 0299950 B1 EP0299950 B1 EP 0299950B1 EP 88890179 A EP88890179 A EP 88890179A EP 88890179 A EP88890179 A EP 88890179A EP 0299950 B1 EP0299950 B1 EP 0299950B1
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Classifications
-
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- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
- B24D3/34—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
- B24D3/346—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties utilised during polishing, or grinding operation
Definitions
- the invention relates to halogen-containing fillers for grinding wheels, in particular for grinding or cutting discs, a process for producing these fillers and grinding wheels containing them.
- Abrasives e.g. Cutting discs essentially consist of three components, namely the abrasive, granular abrasive, a binder, and fillers. So-called abrasive fillers have become known for absorbing and dissipating the frictional heat generated during the grinding process, for reducing the friction between the grinding body and the workpiece and for forming protective films on the abrasive grain, workpiece and chips.
- halides previously used as grinding fillers are always somewhat hygroscopic. This leads, among other things, to e.g. react strongly with the resole resins (phenolic resins) usually used as binders, so that the abrasives have lower and uneven strength. There is also a greasy body surface that affects grinding performance, as well as signs of corrosion on machines and workpieces.
- the properties of the halogen-containing abrasive fillers according to AT-B-372894, EP-B-8697 and / or DE-A-3441596 can be improved substantially if they are combined with at least one fluorine compound, in particular uses at least one fluoride, and / or at least one salt of an oxygen acid of nitrogen, phosphorus and / or sulfur.
- the various oxygen acids of nitrogen, phosphorus and sulfur are e.g. in Hollemann-Wiberg, Textbook of inorganic chemistry, 81st to 90th edition, pages 401 to 413, 444 to 461 and 328 to 350, to which reference is made as a disclosure.
- the cations of the fluorine compounds and oxygen acid salts are selected from at least one component of the group containing ammonium, the alkali and alkaline earth metals, Al, B, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Sn, Ti and Zn, where nitrates, phosphates and sulfates, for example Ca (NO3) 2, may be mentioned as the simplest examples of the oxygen salts mentioned.
- the at least one fluorine compound is selected from the group comprising fluorides, fluorosulfates, fluorophosphates, fluoroaluminates and fluoroborates, with fluorides being preferred.
- the proportion of additional either a) fluorine compound, or b) oxygen acid salt or c) combination of fluorine compound and oxygen acid salt is in each case 1 to 40% by mass, based on the halogen-containing filler, a proportion of 3 to 20% by mass being preferred .
- the fluorine compounds in particular fluorides, and / or the salts of the oxygen acids of nitrogen, phosphorus and / or sulfur, can be the known halogen-containing abrasive fillers which - e.g. if they are complex salts - may also contain an excess of alkali chloride (e.g. 15 mol%), e.g. described in EP-B-8697, simply added;
- alkali chloride e.g. 15 mol
- the addition is advantageously carried out during the production of the halogen-containing fillers themselves, e.g. these additives are added to the starting products either in the melt or in solution and then the resulting composition is processed into a fine powder in a known manner.
- the additives according to the invention can be used individually or as a mixture of several of these substances.
- the pH can be adjusted so that a largely neutral product is produced, e.g. in the case of complex salts in amounts of 2 to 20% by mass, based on the complex salt.
- Abrasive bodies according to the invention in particular grinding wheels, contain an abrasive, granular abrasive, a binder, phenolic resins in particular being common as binders, and a filler according to the invention, if appropriate, in addition to other fillers.
- the proportion of the filler according to the invention, in particular based on a metal complex halide, is advantageously at least 5% by mass, based on the total filler.
- organic halogen compounds in particular chlorine and / or bromine compounds, can be added.
- the grinding wheels according to the invention are manufactured in a known manner - e.g. by mixing the components, press forms and hardening - and show good cutting qualities (white cut) and high cutting performance. Due to the almost gone hygroscopicity of the filler, the grinding wheels harden more evenly, there are fewer wheel breaks. When stored in a humid climate, the grinding wheels remain superficially dry.
- the complex salt obtained whose approach to the production of K4MnCl6 (or K2MnCl4 ⁇ 2 KCl) is based, consists of at least 50% of this compound; there are other complex compounds, especially K3MnCl5, K2MnCl4 and KMnCl3, and free potassium chloride. This is a phenomenon that i.a. is also present in the complexes of the prior art, since it is typical of such compounds.
- the water uptake was determined as follows: The samples were sieved and 2 g of the fraction ⁇ 125 ⁇ each were spread uniformly on a crystallizing dish. The dishes were placed in a 65% rel. Stored in humidity and determined the respective weight gain after 100 hours.
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Description
- Die Erfindung betrifft halogenhaltige Füllstoffe für Schleifkörper, insbesondere für Schleif- oder Trennscheiben, ein Verfahren zur Herstellung dieser Füllstoffe sowie diese enthaltende Schleifkörper.
- Schleifkörper, z.B. Trennscheiben, bestehen im wesentlichen aus drei Komponenten, nämlich dem abrasiven, körnigen Schleifmittel, einem Bindemittel, und Füllstoffen. Zur Aufnahme und Abführung der beim Schleifvorgang entstehenden Reibungswärme, zur Herabsetzung der Reibung zwischen Schleifkörper und Werkstück und zur Bildung von Schutzfilmen auf Schleifkorn, Werkstück und Spänen sind sogenannte schleifaktive Füllstoffe bekannt geworden.
-
- A
- ein Alkalimetall oder Ammonium,
- x
- eine Zahl von 0 bis 10.
- MeII
- Mn, Ca, Mg, Zn, Sn, Cu, Co oder Ni,
- y
- eine Zhal von 0 bis 2,
- MeIII
- Al, B oder Ti ist,
- z
- eine Zahl von 0 bis 2,
- Hal
- ein Halogen darstellt,
- E
- eine Zahl von 1 bis 10 ist;
- n
- eine Zahl von 0 bis 10.
- B
- ein Alkalimetall oder Ammonium ist.
- f
- eine Zahl von 0 bis 1 ist.
- C
- Ca, Mg, Zn, Sn oder Mn,
- g
- eine Zahl von 0 bis 1 ist.
- e
- eine Zahl von 1 bis 2 ist.
- m
- eine Zahl von 0 bis 10 und
- o
- eine Zahl von 0 bis 10 ist,
- Ein wesentlicher Nachteil der bisher als schleifaktive Füllstoffe eingesetzten Halogenide ist der Umstand, daß sie stets in gewissem Maße hygroskopisch sind. Dies führt unter anderem dazu, daß sie z.B. mit den üblicherweise als Bindemittel eingesetzten Resolharzen (Phenolharzen) stark reagieren, so daß die Schleifkörper geringere und ungleichmäßige Festigkeit aufweisen. Weiterhin ergeben sich eine schmierige Körperoberfläche, die die Schleifleistung beeinträchtigt, sowie Korrosionserscheinungen an Maschinen und Werkstücken.
- Dies war bereits erkannt worden und in der AT-B-372894 ist angegeben, daß die dort vorgeschlagenen besonderen Metallhalogenide eine sehr geringe Hygroskopizität aufweisen sollen.
- Nunmehr wurde überraschenderweise gefunden, daß man die Eingenschaften der halogenhaltigen schleifaktiven Füllstoffe gemäß der AT-B-372894, der EP-B-8697 und/oder der DE-A-3441596 weigehend verbessern kann, wenn man sie zusammen mit mindestens einer Fluorverbindung, insbesondere mindestens einem Fluorid, und/oder mindestens einem Salz einer Sauerstoffsäure des Stickstoffs, Phosphors und/oder Schwefels einsetzt.
-
- A
- ein Alkalimetall oder Ammonium,
- x
- eine Zahl von 0 bis 10,
- MeII
- Mn, Ca, Mg, Zn, Sn, Cu, Co oder Ni,
- y
- eine Zahl von 0 bis 2,
- MeIII
- Al, B oder Ti ist,
- z
- eine Zahl von 0 bis 2,
- Hal
- ein Halogen darstellt,
- E
- eine Zahl von 1 bis 10 ist;
- n
- eine Zahl von 0 bis 10,
- B
- ein Alkalimetall oder Ammonium ist,
- f
- eine Zahl von 0 bis 1 ist,
- C
- Ca, Mg, Zn, Sn oder Mn,
- g
- eine Zahl von 0 bis 1 ist,
- e
- eine Zahl von 1 bis 2 ist,
- m
- eine Zahl von 0 bis 10 und
- o
- eine Zahl von 0 bis 10 ist,
- Die verschiedenen Sauerstoffsäuren des Stickstoffs, des Phosphors und des Schwefels sind z.B. in Hollemann-Wiberg, Lehrbuch der anorganischen Chemie, 81. bis 90. Auflage, Seiten 401 bis 413, 444 bis 461 und 328 bis 350 beschrieben, worauf als Offenbarung Bezug genommen wird.
- Erfindungsgemäß sind die Kationen der Fluorverbindungen und Sauerstoffsäuresalze ausgewählt aus mindestens einem Bestandteil der Gruppe enthaltend Ammonium, die Alkali- und Erdalkalimetalle, Al, B, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Sn, Ti und Zn, wobei als einfachste Beispiele für die genannten Sauerstoffsäuresalze Nitrate, Phosphate und Sulfate genannt werden, z.B. Ca(NO₃)₂.
- Weiterhin ist erfindungsgemäß die mindestens eine Fluorverbindung ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Fluoride, Fluorosulfate, Fluorophosphate, Fluoroaluminate und Fluoroborate, wobei Fluoride bevorzugt sind.
- Endlich beträgt erfindungsgemäß der Anteil an zusätzlicher entweder a) Fluorverbindung, oder b) Sauerstoffsäuresalz oder c) Kombination aus Fluorverbindung und Sauerstoffsäuresalz jeweils 1 bis 40 Masse-%, bezogen auf den halogenhaltigen Füllstoff, wobei ein Anteil von 3 bis 20 Masse-% bevorzugt ist.
- Die Fluorverbindvngen, insbesondere Fluoride, und/oder die Salze der Sauerstoffsäuren des Stickstoffs, Phosphors und/oder Schwefels, können den bekannten halogenhaltigen schleifaktiven Füllstoffen, die ― z.B. wenn sie Komplexsalze sind ― auch einen Überschuß an Alkalichlorid (z.B. 15 Mol-%) enthalten können, wie z.B. in der EP-B-8697 beschrieben, einfach zugegeben werden; günstig erfolgt die Zugabe jedoch bei der Herstellung der halogenhaltigen Füllstoffe selbst, z.B. werden diese Zusätze entweder in der Schmelze oder in Lösung den Ausgangsprodukten zugesetzt und dann die so entstandene Komposition in bekannter Weise zu einem feinen Pulver verarbeitet.
- Die erfindungsgemäßen Zusätze können einzeln oder als ein Gemisch mehrerer dieser Substanzen zum Einsatz kommen.
- Durch den Zusatz basischer anorganischer Verbindungen wie z.B. Zinkoxid, Alkalicarbonat oder Natriumsulfid kann der pH-Wert so eingestellt werden, daß ein weitgehend neutrales Produkt entsteht, z.B. bei Komplexsalzen in Mengen von 2 bis 20 Masse-%, bezogen auf das Komplexsalz.
- Erfindungsgemäße Schleifkörper, insbesondere Schleifscheiben, enthalten ein abrasives, körniges Schleifmittel, ein Bindemittel, wobei vor allem Phenolharze als Bindemittel üblich sind, und einen erfindungsgemäßen Füllstoffgegebenenfalls neben anderen Füllstoffen.
- Vorteilhaft beträgt dabei der Anteil des erfindungsgemäßen Füllstoffs, insbesondere auf Basis eines Metall-Komplexhalogenids, mindestens 5 Masse-%, bezogen auf den Gesamtfüllstoff.
- Dem erfindungsgemäßen Füllstoff können neben anorganischen Halogenverbindungen, wie z.B. Alkali- und/oder Erdalkalichloriden, auch organische Halogenverbindungen, insbesondere Chlor- und/oder Bromverbindungen, zugesetzt werden.
- Die Verwendung von K- und Na-Sulfat und -Pyrophosphat sowie von Magnesiumsulfat als solchem als Zusatz zu Schleifkörpern ist aus der US-A-2216135 bekannt, jedoch nicht in Kombination mit halogenhaltigen, schleifaktiven Füllstoffen.
- Die erfindungsgemäben Schleifscheiben werden in bekannter Weise hergestellt ― z.B. durch Vermischen der Komponenten, Preßformen und Härten ― und zeigen gute Schnittqualitäten (weiber Schnitt) und hohe Trennleistungen. Wegen der fast verschwundenen Hygroskopizität des Füllstoffes härten die Schleifscheiben gleichmäßiger aus, es gibt weniger Scheibenbrüche. Bei lagerung in feuchtem Klima bleiben die Schleifscheiben oberflächlich trocken.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Beispiele, die die erfindungsgemäße Modifizierung von halogenhaltigem Metallkomplexsalzen beschreiben, näher erläutert.
- 738,4 g KCl und 490 g MnCl₂-4 H₂O wurden im Graphittiegel bei 700°C geschmolzen. Nach dem Aufhören der Gasblasenentwicklung wurde die Schmelze noch 30 min bei 700°C gehalten, dann in eine Gußeisenform gegossen und nach einstündigem Abkühlen die erhaltene Festsubstanz im Backenbrecher vorgebrochen und anschließend vermahlen.
- Das erhaltene Komplexsalz, dessen Ansatz auf die Herstellung von K₄MnCl₆ (bzw. K₂MnCl₄ · 2 KCl) abgestellt ist, besteht zu mindestens 50 % aus dieser Verbindung; daneben liegen andere Komplexverbindungen, vor allem K₃MnCl₅, K₂MnCl₄ sowie KMnCl₃, und freies Kaliumchlorid vor. Dies ist eine Erscheinung, die u.a. auch bei den Komplexen des Standes der Technik vorliegt, da sie typisch für derartige Verbindungen ist.
- Dem Ansatz 1.1) wurden vor dem Aufschmelzen jeweils 10 Masse-% Modifizierungsmittel, bezogen auf den Ansatz 1.1), zugesetzt und der Ansatz wie unter 1.1) angegeben verarbeitet.
-
- 340,8 g ZnCl₂ wurden mit 745,5 g KCl vermischt und im Graphittiegel bei 700°C geschmolzen. Die Schmelze wurde 30 min bei 700°C gehalten und wie unter 1.1) weiterverarbeitet.
- Dem Ansatz 2.1) wurden vor dem Aufschmelzen jeweils 10 Masse-% Modifizierungsmittel, bezogen auf den Ansatz 2.1), zugesetzt und der Ansatz wie unter 2.1) angegeben verarbeitet.
-
-
-
-
- In den Beispielen wurde die Wasseraufnahme jeweils wie folgt bestimmt: Die Proben wurden gesiebt und je 2 g der Fraktion < 125 µ auf einer Kristallisierschale gleichmäßig ausgebreitet. Die Schalen wurden in einem Gefäß mit 65% rel. Luftfeuchte gelagert und nach 100 Stunden die jeweilige Gewichtszunahme festgestellt.
- Man erkennt, daß mittels der erfindungsgemäßen Modifikation die Wasseraufnahme der eingesetzten halogenhaltigen, schleifaktiven Zusatzstoffe wesentlich herabsetzbar ist.
wobei als Beispiele Manganchloride, komplexe Manganchloride und komplexe Zinnchloride, die jeweils außer Mangan bzw. Zinn noch NH₄ oder K enthalten, angeführt sind. In der US-A-2216135 werden für diesen Zweck wasserfreie, wasserlösliche, nicht oxydierende anorganische Alkali- oder Erdalkalisalze mit Schmelzpunkten im Bereich von 700 bis 1200°C vorgeschlagen, wobei als Halogenide Chloride und Bromide genannt sind. Die EP-B-8697 beschreibt in diesem Zusammenhang Alkalichloroferrate (II, III) der Formel
wobei A ein Alkalimetall oder Ammonium 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, wobei das Ferrat vorzugsweise in Kombination mit einer basischen anorganischen Verbindung, z.B. Zinkoxid, Kaliumcarbonat oder Natriumsulfid gebildet ist, die auch im Gemisch mit KCl oder NaCl einsetzbar sind, und die DE-A-3441596 beschreibt Gemische aus basischem Aluminiumchlorid und KCl und/oder NaCl.
und/oder mindestens eines Alkalichloroferrats (II, III) der Formel
wobei A ein Alkalimetall oder Ammonium 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, wobei das Ferrat vorzugsweise in Kombination mit einer basischen anorganischen Verbindung, z.B. Zinkoxid, Kaliumcarbonat oder Natriumsulfid gebildet ist, und/oder mindestens eines Gemisches aus einem basischen Aluminiumchlorid mit NaCl und/oder KCl, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich entweder a) mindestens eine Fluorverbindung, oder b) mindestens ein Salz einer Sauerstoffsäure aus der Elementengruppe, die Stickstoff, Phosphor und Schwefel enthält, oder c) mindestens eine Fluorverbindung in Kombination mit mindestens einem unter b) genannten Sauerstoffsäuresalz umfaßt.
Claims (20)
und/oder mindestens eines Alkalichloroferrats (II, III) der Formel
und/oder mindestens eines Alkalichloroferrats (II, III) der Formel
oder 2) mindestens eines Alkalichloroferrats (II, III) der Formel
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