Die Erfindung betrifft halogenfreie Füllstoffe für Schleifkörper, insbesondere für Schleif- oder Trennscheiben sowie solche Füllstoffe enthaltende Schleifkörper.

Schleifkörper, z.B. Trennscheiben, bestehen im wesentlichen aus drei Komponenten, nämlich dem abrasiven, körnigen Schleifmittel, einem Bindemittel (Harz) und Füllstoffen.

Es wird unterschieden zwischen aktiven und inaktiven Füllstoffen. Letztere dienen der Steigerung der mechanischen Festigkeit der Scheibe und üben eine gewisse Stützwirkung aus. Als Beispiele seien Magnesiumoxid und Kalziumoxid genannt.

Die wichtigsten Füllstoffe in SchleifScheibenmassen sind aber die schleifaktiven Füllstoffe. Einmal setzen sie die Reibung zwischen Schleifkorn, Werkstück und Spänen herab, wobei sie dabei einen primären Schmierfilm in Form eines Schmelzfilms oder FeststoffSchmierfilms bilden können. Es können aber auch sekundäre Filme aus Zersetzungsprodukten der schleifaktiven Füllstoffe entstehen. Weiters können sich primäre bzw. sekundäre Oberflächenfilme auf Korn und dem Werkstück bilden, wodurch die Kornzerstörung durch die Fusionsvorgänge (z.B. Spinellbildung beim Schleifen von Eisenwerkstoffen mit Korund) und Wiederaufschweißen der Späne auf den Werkstoff vermieden werden können. Außerdem können K hleffekte im Mikrobereich durch hohe Schmelz-, Verdampfungs- und Umwandlungswärmen und temperaturmäßig günstig gelegene thermische Umwandlungsprodukte auftreten.

Als schleifaktive Füllstoffe haben sich Sulfide, niedrigschmelzende Metalle und verschiedene Halogenide besonders bewährt. Als Halogenide kommen Bleichlorid, Flußspat, Kryolith und komplexe Chloride in Frage.

Überraschend wurde nun gefunden, daß Bleichlorid und weitestgehend auch Kryolith durch Mischungen aus ausgewählten Carbonaten und Sulfaten mit relativ geringer Wasserlöslichkeit ersetzt werden können.

Die Verwendung von Carbonaten und Sulfaten in Schleifkörpern ist an sich bekannt. So betrifft die EP-A 0 185 996 eine Mahlhilfe zur Verwendung in Schleifkörpern in Form einer miteinander geschmolzenen und dann vermahlenen Mischung aus Alkalisulfat und Alkalichlorid, ausgehend von einem Stand der Technik, nach dem es üblich ist, Alkali- (und Erdalkali)chloride, -sulfate und Sulfide in Kombination anzuwenden.

In der US-PS 2 216 135 sind als Zusatz zu Schleifkörpern neben NaCl Na„CO,, K _? CO, einige Alkali- und Erdalkalisulfate aufgelistet, aber keine Kombinationen davon geoffenbart.

Die EP-A 0 078 896 betrifft anorganische Sulfide, anorganische Sulfate, anorganische oder organische Halide, Metalloxide oder Mischungen daraus als aktive Füller für Schleifkörper. Bevorzugt ist eine Mischung aus K _? S0. und FeS«.

Die AT-PS 314 384 beschreibt Füllstoffe, die u.a. CaC0_ oder MgC0 ₃ allein oder in Mischungen enthalten können, wobei aber als weitere Verbindungen keine Sulfate geoffenbart sind. Es ist angegeben, daß ₂ S0. und CaH ₂ (S0 ₄ ) ₂ als aktive Füllstoffe aus der US-PS 2 308982 hervorgehen.

Die DE-OS 28 43 797 betrifft Schleifkörper, insbesondere für das Gleitschliffverfahren, wo sie als formlose Schleifkörperschüttungen angewandt werden, die mindestens eine für die Oberflächenbearbeitung von Werkstücken erforderliche Verbindung enthalten, wofür als allgemeine Beispiele u.a. anorganische Salze wie Carbonate und Sulfate sowie Gemische mehrerer dieser Verbindungen genannt sind. Es sind keine konkreten Verbindungen angegeben.

Die DE-OS 26 57 881 betrifft ein gebundenes Schleifmittel, bei dem

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- 3 - als Hilfsstoffe Alkali- und Erdalkalisalze, insbesondere Halide, Sulfate, Peroxydisulfate, Phosphate, Nitrite, Nitrate, Borate sowie anorganische Halogenverbindungen eingesetzt werden. Kombinationen von Hilfsstoffen sind geoffenbart, auch die Verwendung von CaCO als Füllstoff in einer Deckbinderschicht, die daneben nur Phenolharz enthält.

Der erftndungsgemäße aktive Füllstoff ist vor allem dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens teilweise aus einer Kombination aus mindestens einem Alkalimetallcarbonat, insbesondere mindestens einem Salz von Li und/oder Na, und mindestens einem Sulfat ausgewählt aus den Salzen von AI, Fe, Mn, Cu und/oder Zn, gebildet ist. Diese Kombination kann eine Kombination eines Sulfats und eines Carbonats, eines Sulfats und zwei oder mehrerer Carbonate, zwei oder mehrerer Sulfate und eines Carbonats sowie mehrerer Sulfate und mehrerer Carbonate sein.

Als Carbonate kommen insbesondere Lithiumcarbonat und Natriumcarbonat, vorzugsweise Lithiumcarbonat, in Frage. Als Sulfate kommen Aluminiumsulfat, Eisensulfat, Mangansulfat, Kupfersulfat und Zinksulfat, vorzugsweise Mangansulfat, in Frage. Vorteilhaft können auch die Hydrate dieser Sulfate Verwendung finden, sofern sie ihr Kristallwasser erst oberhalb der Verarbeitungstemperatur beim Herstellen der Schleifkörper abgeben.

Die erfindungsgemäßen Füllstoffe enthalten vorzugsweise 30-80 Gew.-% Sulfat und 20 - 70 Gew.-% Carbonat. Bei einer solchen Kombination wird sowohl der Zersetzungspunkt des Sulfats deutlich erniedrigt (z.B. bei Mangansulfat von 850°C auf 400 - 650°C) als auch der Schmelzpunkt des Carbonats deutlich herabgesetzt (bei Lithiumcarbonat unter 700°C). Dies ist besonders vorteilhaft, da es sich gezeigt hat, daß ein Füllstoff umso schleifaktiver ist je niedriger seine Umwandlungstemperaturen (Schmelz-, Siede-, Sublimations-, Zersetzungspunkt) liegen.

Im Diagramm gemäß Fig. sind die DTA-(Differentialthermoanalyse)-

und TG-(Thermogravimetrie)-Kurven für ein vermahlenes Lι ^* ₂ C0 ₃ /MnS0. . H^O-Gemisch (Massenverhältnis 1 : 1) dargestellt, die dies erkennen lassen.

Die erfindungsgemäßen Kombinationen bestehen vorteilhaft aus einer innigen Mischung der Komponenten in möglichst feinkörnigen Zustand. Je gröber die erwähnten Sulfate bzw. Carbonate sind, umso geringer fällt die Schmelzpunktsdepression bzw. die Erniedrigung der Zersetzungstemperatur aus.

Erfindungsgemäße Schleifkörper, insbesondere Schleifscheiben, enthalten ein abrasives, körniges Schleifmittel, ein Bindemittel, wobei vor allem Phenolharze als Bindemittel üblich sind, und einen erfindungsgemäßen Füllstoff gegebenenfalls neben anderen Füllstoffen. Vorteilhaft beträgt dabei der Anteil des erfindungsgemäßen Füllstoffs mindestens 5 Masse-%, bezogen auf den GesamtfüllStoff.

Neben dem erfindungsgemäßen Füllstoff können verschiedene andere übliche aktive Füllstoffe, insbesondere Sulfide, z.B. Eisensulfid, Antimonsulfid, Kupfersulfid u.a., vorliegen.

Die erfindungsgemäßen Schleifscheiben werden in bekannter Weise hergestellt - z.B. durch Vermischen der Komponenten, Preßformen und Härten - und zeigen gute Schnittqualität (weißer Schnitt) und hohe Trennleistungen.

Beispiele für die Herstellung des Füllstoffes:

Gleiche Gewichtsmengen von Mangansulfat und Lithiumcarbonat werden in einer Stiftmühle auf eine durchschnittliche Korngröße von ca. 20 micron zerkleinert und anschließend noch einmal intensiv vermischt. Der so erhaltene Füllstoff wird trocken und kühl bis zur Verwendung aufbewahrt.

Beispiele für einen Schleifkörper mit erfindungsgemäßem Füllstoff (Angaben in Vol . -%) :

= 1 : 1

100 %

Herstellung eines erfindungsgemäßen Schleifkörpers:

Das Schleifkorn wird vorerst mit dem Resol befeuchtet, anschließend wird der Binder, bestehend aus dem Novolak und dem Füllstoff zugegeben und diese Masse 6 Minuten gut durchmengt. Die Mischung wird 4 Stunden gelagert, verpreßt, und anschließend bei 180°C über 24 Stunden ausgehärtet.