Zum Schleifen eingesetzte Werkzeuge enthalten oft Schleifkörner, die in einem oder an ein Polymer gebunden sind. Üblicherweise liegen solche Werkzeuge in Form von gebundenen Verbundstoffen oder flexiblen Substraten, die mit Schleifzusammensetzungen beschichtet sind, vor. In beiden Fällen jedoch wird die Abnutzung der Schleifwerkzeuge durch mehrere Faktoren bestimmt, einschließlich beispielsweise des abgeschliffen werdenden Materials, der auf die Schleifoberfläche ausgeübten Kraft, die Abnutzungsgeschwindigkeit der Schleifkörner und der chemischen und physikalischen Eigenschaften des zur Bindung der Schleifkörner eingesetzten Polymers.

Das Schleifvermögen in einem gebundenen Verbundstoff wird beeinflußt durch die Geschwindigkeit, mit der das Bindepolymer sich abnutzt, zersetzt, verflüssigt oder auf andere Weise verloren geht. Wenn beispielsweise die Polymerbindung zu schnell verloren geht, werden Schleifkörner weggeschleudert, bevor sie ausreichend abgenützt sind, um ihre Fähigkeit wirkungsvoll zu schleifen erschöpft zu haben. Wenn umgekehrt die Polymerbindung nicht schnell genug abgenützt wird, werden Schleifkörner auf der Oberfläche des Schleifwerkzeugs über ihre Nutzlebensdauer hinaus zurückgehalten, wodurch verhindert wird, daß neue, darunterliegende Körner auftauchen. Beide Effekte können im allgemeinen das Schleifvermögen begrenzen.

Mehrere Ansätze wurden unternommen, um die Nutzlebensdauer von Schleifwerkzeugen und deren Effizienz zu verbessern. Ein solcher Ansatz war, ein „Schleifhilfsmittel" einzusetzen. Es existieren viele Arten von Schleifhilfsmitteln, und es wird angenommen, daß diese durch verschiedene Mechanismen wirken. Gemäß eines vorgeschlagenen Mechanismuses wird die Schleiftemperatur durch die Verwendung eines während des Schleifens schmelzenden oder sich verflüssigenden Schleifhilfsmittels durch Reduzierung der Reibung herabgesetzt, wodurch die Schleifoberfläche geschmiert wird. Nach einem zweiten Mechanismus reagiert das Schleifhilfsmittel mit dem Werkstück aus Metall, indem sie frisch abgeschliffene Metallsplitter oder Späne korrodiert, wodurch eine Reaktion der Splitter mit dem Schleifmittel oder ein Wiederanschweißen der Splitter an das Basismetall verhindert wird. Gemäß eines dritten vorgeschlagenen Mechanismuses reagiert das Schleifhilfsmittel mit der abgeschliffenen Metalloberfläche, um ein Schmiermittel zu bilden. Ein vierter vorgeschlagener Mechanismus umfaßt die Reaktion des Schleifhilfsmittels mit der Oberfläche des Werkstücks, um Spannungskorrosionsrisse zu fördern, wodurch die Entfernung der Unterlage erleichtert wird.

Ein Schleifwerkzeug enthaltend ein anorganisches Schleifhilfsmittel ist in der US-A-5702811 beschrieben.

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Schleifwerkzeuge.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Schleifwerkzeug der Erfindung ein Schleifwerkzeug mit gebundenem Schleifmittel mit einer Matrix aus einer organischen Bindung, in der organischen Bindung verteilten Schleifkörnern und einem anorganischen, nicht-halogenierten Füllstoff, der mit freien Radikalen reagieren kann, die sich aus der organischen Bindung während des Schleifens gebildet haben und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Antimonoxid, Natriumantimonat und Molybdän(VI)-oxid.

Gemäß einer anderen Ausführungsform enthält das Schleifwerkzeug der Erfindung einen hydratisierten Füllstoff in der organischen Bindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumtrihydroxid, Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, hydratisiertem Natriumsilikat, alkalischen Metallhydraten, Nesquehonit, basischem Magnesiumcarbonat, Magnesiumcarbonat-Subhydrat und Zinkborat.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Beispielsweise reduziert eine Ausführungsform eines Schleifwerkzeugs der vorliegenden Erfindung, das als Schleifhilfsmittel einen hydratisierten Füllstoff enthält, hohe Temperaturen erheblich, die durch Reibung erzeugt werden. Es wird angenommen, daß der hydratisierte Füllstoff den Temperaturanstieg während des Schleifens begrenzt, indem endotherm Wasser freigesetzt wird, wodurch der Verlust der Bindung verlangsamt wird. Bei einem Schleifwerkzeug der Erfindung, das einen anorganischen, nicht-halogenierten Füllstoff enthält, vermindert der anorganische, nicht-halogenierte Füllstoff die Zersetzung der Bindung durch Reaktion mit den freien Radikalen, die von der Bindung während des Schleifens freigesetzt werden. Die in die Schleifwerkzeuge der Erfindung eingebauten Füllstoffe können die Wahrscheinlichkeit einer thermischen Zersetzung in der Art eines Flammverzögerungsmittels vermindern. Alle diese Mechanismen können die Nutzlebensdauer und die Effizienz von gebundenen und beschichteten Schleifwerkzeugen signifikant erhöhen. Weiterhin setzen die in den Schleifwerkzeugen dieser Erfindung enthaltenen Schleifhilfsmittel, anders als viele Schleifhilfsmittel, während des Schleifens keine potentiell gefährlichen Halogene frei.

Die Merkmale und andere Einzelheiten des Verfahrens der Erfindung werden nun eingehender beschrieben. Es ist klar, daß die speziellen Ausführungsformen der Erfindung zur Erläuterung und nicht als Beschränkungen der Erfindung gezeigt werden. Die grundlegenden Merkmale dieser Erfindung können in verschiedenen Ausführungsformen eingesetzt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Ein Schleifwerkzeug dieser Erfindung enthält eine organische Bindung, Schleifkörner und ein Schleifhilfsmittel, das einen anorganischen, nicht-halogenierten Füllstoff und optional einen hydratisierten Füllstoff enthält, wobei das Schleifhilfsmittel in vorteilhafter Weise die thermische und/oder mechanische Zersetzung des organischen Bindemittels während des Schleifens verändert. Nach einem bevorzugten Beispiel ist das Schleifwerkzeug ein harzgebundener Schleifkörper.

Die organische Bindung des Schleifwerkzeugs ist zur Verwendung als Matrixmaterial eines Schleifkörpers geeignet, mit durchgängig darin verteilten Schleifkörnern. Ein Beispiel einer geeigneten organischen Bindung ist das eines wärmehärtbaren Harzes. Vorzugsweise ist das wärmehärtbare Harz entweder ein Epoxidharz oder ein Phenolharz. Spezielle Beispiele geeigneter wärmehärtbarer Harze umfassen Phenolharze (z. B. Novolak und Resol), Epoxid, ungesättigte Polyester, Bismaleimid, Polyimid, Cyanatester etc. Typischerweise beträgt das Volumen der organischen Bindung zwischen etwa 2% und etwa 64% der schleifenden Schleifzusammensetzung eines Schleifwerkzeugs mit gebundenem Schleifmittel, wobei die schleifende Schleifzusammensetzung definiert ist als die Bindung, die Schleifkörner, Füllstoffen in der Bindung und Porosität in der Bindung. Vorzugsweise liegt das Volumen an organischer Bindung in einer schleifenden Schleifzusammensetzung eines Schleifwerkzeugs mit gebundenem Schleifmittel dieser Erfindung in einem Bereich zwischen etwa 20% und etwa 60% und mehr bevorzugt etwa 30–42%.

In einem typischen beschichteten Schleifwerkzeug, das für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist, wird die schleifende Schleifzusammensetzung auf ein flexibles Substrat aus beispielsweise Papier, Folie, oder Gewebe oder nähgebundenem Gewebe beschichtet. Ein Harzbindemittel, auch als Grundschicht bekannt, wird auf das flexible Substrat beschichtet. Schleifkörner werden dann auf die Grundschicht durch elektrostatische Techniken oder durch eine einfache Zuführung mittels Schwerkraft aufgebracht und auf der Grundschicht durch eine Phenol-Deckschicht befestigt. Optional kann über der Deckschicht eine Superdeckschicht aufgebracht werden. Schleifhilfsmittel sind üblicherweise in der Deck- oder der Superdeckschicht enthalten. Jede der Beschichtungen kann in einem polymeren Träger, beispielsweise einem Acrylpolymer, aufgebracht werden. Nach jeder Anwendung wird das Werkzeug gehärtet, üblicherweise bei etwa 107°C. Eine weitere Beschreibung von beschichteten Schleifwerkzeugen, die für den Einsatz bei der vorliegenden Erfindung geeignet sind, liefern die US Patente Nr. 5,185,012, 5,163,976, 5,578,343 und 5,221,295. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bindemittel oder die Grundschicht eines geeigneten beschichteten Schleifwerkzeugs Ebecryl^TM 3605 (ein Reaktionsprodukt aus diepoxyliertem Bisphenol A und Acrylsäure in einem molaren eins-zueins Verhältnis, erhältlich von UCB Chemicals). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist es eine Masse, ausgedrückt als eine Funktion der Substratoberfläche, von 30 g/m².

Schleifkörner des Schleifwerkzeugs sind im allgemeinen für das Schleifen von Metall, oder unter manchen Umständen keramischen Werkstücken, geeignet. Beispiele für geeignete Schleifkörner sind diejenigen, die aus Aluminiumoxid, Diamant, kubischem Bornitrid, Siliciumcarbid etc. gebildet sind. Im allgemeinen liegt die Größe von Schleifkörnern in dem Schleifwerkzeug der Erfindung in einem Bereich zwischen etwa 4 grit und etwa 240 grit (6848–63 Mikrometer), vorzugsweise 4 bis 80 grit (6848–266 Mikrometer). Aluminiumoxidkörner mit einer Korngröße in einem Bereich zwischen etwa 16 und etwa 20 grit (1660–1340 Mikrometer) sind besonders geeignet. Das Volumen der Schleifkörner in der schleifenden Schleifzusammensetzung eines Schleifwerkzeugs mit gebundenem Schleifmittel liegt typischerweise in einem Bereich zwischen etwa 34% und etwa 56% der schleifenden Schleifzusammensetzung. Vorzugsweise liegt in einem gebundenen Rad das Volumen der Schleifkörner in einem Bereich zwischen etwa 40% und etwa 52%. In einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifwerkzeugs sind die Schleifkörner 86 &mgr;m (180 grit) Siliciumcarbid, und Masse der Schleifkörner, ausgedrückt als eine Funktion der Substratoberfläche, beträgt 188 g/m².

Die schleifende Schleifzusammensetzung eines Schleifwerkzeugs mit gebundenem Schleifmittel ist typischerweise porös. Die Porosität oder der Leervolumenanteil der schleifenden Schleifzusammensetzung liegt typischerweise in einem Bereich von bis zu etwa 52% des Volumens der schleifenden Schleifzusammensetzung. Vorzugsweise liegt der Leervolumenanteil bei bis zu etwa 26% des Gesamtvolumens der schleifenden Schleifzusammensetzung.

Das Schleifhilfsmittel eines Schleifwerkzeugs dieser Erfindung enthält einen anorganischen, nicht-halogenierten Füllstoff und optional einen hydratisierten Füllstoff. Geeignete hydratisierte Füllstoffe sind diejenigen, die dehydratisieren, um während des Schleifens eines Werkstücks aus Metall Wasser abzugeben. Beispiele von geeigneten hydratisierten Füllstoffen schließen Zinkborat, erhältlich als Firebrake^TM ZB (2ZnO 3B₂O₃ 3,5H₂O: dehydratisiert bei 293°C) oder Firebrake^TM 415 (4ZnO B₂O₃ H₂O: dehydratisiert bei 415°C) von U.S. Borax; Aluminiumtrihydroxid (Al(OH)₃, erhältlich als Hydral^TM 710 oder PGA-SD^TM von Alcoa); Calciumhydroxid (Ca(OH)₂); Magnesiumhydroxid (Mg(OH)₂), erhältlich als FR-20 MHRM^TM 23–2 (aminosilanbehandelt), FR-20 MHRM^TM 640 (mit Polyolefin Haftvermittler) oder FR-20 MHRM^TM 120 (fettoberflächenbehandelt) von Ameribrom, Inc.; hydratisiertes Natriumsilicat (Na₂SiO₃ 9H₂O); Alkalimetallhydrate; Nesquehonit (MgCO₃ Mg(OH₂ 3H₂O); Magnesiumcarbonat-Subhydrat (MgO CO₂ (0,96) H₂O (0,30)); etc. mit ein.

Spezifische hydratisierte Füllstoffe gewährleisten besonders bevorzugte Vorteile. Ein besonders bevorzugter hydratisierter Füllstoff ist Zinkborat. Zinkborat vitrifiziert bei 500– 600°C, und es wird angenommen, daß es eine boratartige Glasabdichtung über der organischen Bindung ausbildet, wodurch eine thermische Zersetzung der organischen Bindung verhndert wird. Von einem weiteren hydratisierten Füllstoff, Alumniumtrihydroxid, wird angenommen, daß es bei Erwärmung und Dehydratisierung Aluminiumoxid (Al₂O₃) bildet. Aluminiumoxid ist ein bekanntes Schleifmaterial, welches beim Schleifprozeß unterstützen kann. Bevorzugte hydratisierte Füllstoffe schließen Aluminiumtrihydroxid und Magnesiumhydroxid mit ein.

Das Schleifwerkzeug der vorliegenden Erfindung enthält einen anorganischen, nichthalogenierten Füllstoff, der die Zersetzung der organischen Bindung während des Schleifens vermindert. Der Ausdruck „vermindert Zersetzung", wie er hier verwendet wird, bedeutet, daß der anorganische, nicht-halogenierte Füllstoff agiert, um die organische Bindung durch einen anderen Mechanismus zu schützen als bloße Erhöhung der Leichtigkeit, mit der Material von dem geschliffen werdenden Werkstück entfernt wird, wie es zum Beispiel angenommen wird, daß er auftritt bei der Verwendung von Eisendisulfid (FeS₂) als Schleifhilfsmittel, wobei das Eisendisulfid die Materialentfernung durch Oxidieren der Oberfläche des Werkstücks sowie von Splittern davon unterstützt. Beispiele für geeignete anorganische, nicht-halogenierte Füllstoffe schließen Molybdän(VI)-oxid (MoO₃, erhältlich von Aldrich), Natriumantimonat (NaSbO₃, erhältlich als Thermoguard^TM FR von Elf Atochem), Antimonoxid (Sb₂O₃, erhältlich als Thermoguard^TM S von Elf Atochem), etc. mit ein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der anorganische, nicht-halogenierte Füllstoff Antimonoxid.

In noch einer weiteren Ausführungsform schließt das Schleifhilfsmittel sowohl einen hydratisierten als auch einen anorganischen, nicht-halogenierten Füllstoff mit ein. Egal ob das Schleifhilfsmittel ein hydratisierter Füllstoff oder ein anorganischer, nicht-halogenierter Füllstoff ist, bildet das Schleifhilfsmittel in einem gebundenen Schleifwerkzeug zwischen etwa 10% und etwa 50% des Volumens der kombinierten Zusammensetzung aus Bindung und Füllstoff, wobei „Füllstoff" aktive Füllstoffe, Porenbildner, Kalk für die Wasserabsorption etc., aber keine Schleifkörner, mit einschließen. Vorzugsweise macht das Schleifhilfsmittel eines gebundenen Schleifwerkzeugs zwischen etwa 20% und etwa 40 des Volumens der kombinierten Zusammensetzung aus Bindung und Füllstoffen aus. Insbesondere macht das Schleifhilfsmittel eines gebundenen Schleifwerkzeugs etwa 25% des Volumens der kombinierten Zusammensetzung aus Bindung und Füllstoffen aus, obwohl das Verhältnis in Abhängigkeit von der Beschaffenheit und Struktur des Werkzeugs variieren kann. Optional enthält das Schleifwerkzeug weitere Füllstoffe, wie zusätzliche Schleifhilfsmittel (z. B. Eisendisulfid zur Reaktion mit dem Werkstück) und Verarbeitungshilfsmittel (z. B. Netzmittel).

Die oben aufgelisteten Bestandteile können in jeder Reihenfolge kombiniert werden, um ein Schleifwerkzeug dieser Erfindung zu bilden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform eines Schleifwerkzeugs mit gebundenem Schleifmittel werden die Schleifkörner mit einem flüssigigen Harz benetzt (z. B. Resol). Schleifhilfsmittel (hydratisierter oder anorganischer, nicht-halogenierter Füllstoff), andere Füllstoffe, eine Vorstufe eines festen Harzes für die organische Bindung (z. B. Novolak) und ein geeigneter Katalysator (z. B. Hexamethylentriamin) zur Härtung der Harze werden kombiniert, um eine Mischung zu bilden. Die benetzten Schleifkörner werden mit der Mischung gemischt, um eine Vorstufen-Zusammensetzung zu bilden. Die Vorstufen-Zusammensetzung wird dann in eine Form gepreßt und gehärtet. Vorzugsweise wird die Zusammensetzung bei einer Temperatur in einem Bereich von zwischen etwa 130°C und etwa 230°C gehärtet. Die schleifende Schleifzusammensetzung liegt dann in Form eines Schleif- oder Schneidwerkzeugs, wie eines gebundenen Schleifkörpers, vor. Alternativ dazu ist die schleifende Schleifzusammensetzung ein Bestandteil eines schleifenden Schleif- oder Schneidwerkzeugs. Andere Verfahren können ebenfalls eingesetzt werden, um die schleifenden Schleif- oder Schneidwerkzeuge der Erfindung zu bilden.

In einem beschichteten Schleifwerkzeug enthält eine schleifende Schleifzusammensetzung eine Grundschicht, Schleifkörner, eine Deckschicht und, gegebenenfalls, eine Superdeckschicht über der Deckschicht. Schleifhilfsmittel sind üblicherweise, falls vorhanden, in der Superdeckschicht oder in der Deckschicht enthalten. Die schleifende Schleifzusammensetzung wird auf ein flexibles Substrat, wie ein Blatt, ein Band, eine Scheibe etc., beschichtet. Wo eine Superdeckschicht, einschließlich eines Bindemittels und eines Schleifhilfsmittels, vorhanden ist, bildet das Schleifhilfsmittel vorzugsweise mehr als 50% des kombinierten Feststoffgewichts des Bindemittels und des Schleifhilfsmittels. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform bildet das Schleifhilfsmittel etwa 60 bis 80 % des kombinierten Feststoffgewichts des Bindemittels und des Schleifhilfsmittels.

Gebundene Schleifkörper der Erfindung können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Beispiele solcher Anwendungen umfassen das Schienenschleifen, bei dem Eisenbahnschienen abgeschliffen werden, um Rundheit zu entfernen, und Gießereischleifen, bei dem in einer Gießerei gegossene Metallartikel abgeschliffen werden, um Gußnähte und andere Gießfehler zu entfernen. Andere Anwendungen für gebundene Schleifkörper der Erfindung umfassen, sind aber nicht begrenzt auf, „Trennschleif"-Vorgänge und Stahlvorbehandlung. Beschichtete Schleifwerkzeuge können beispielsweise in vielen industriellen Anwendungsgebieten, wie der Metallfertigbearbeitung, eingesetzt werden.

Wenn ein gebundener Schleifkörper verwendet wird, um ein Werkzeug zu abzuschleifen, wie eine Eisenbahnschiene oder einen Gießereiartikel, schleifen Schleifkörner auf der Oberfläche der organischen Bindung das Werkstück durch Schneiden, Schälen oder Reiben der Oberfläche des Werkstücks. Die durch diese Schleifmechanismen verursachte Reibung erzeugt erhebliche Wärme, welche die Geschwindigkeit erhöhen kann, mit der die organische Bindung zersetzt wird, schmilzt oder abgenutzt wird. Als Ergebnis davon zieht sich die Schleifoberfläche der organischen Bindung zurück, und in der Matrix der organischen Bindung eingebettete Schleifkörner werden zunehmend freigesetzt, bis sie schließlich aus dem Schleifwerkzeug herausgerissen werden. Frische Schleifkörner werden nach und nach mit dem Rückgang der Oberfläche der organischen Bindung freigesetzt, um scharfe neue Oberflächen zum Schleifen zur Verfügung zu stellen.

Der Rückgang der Oberfläche der organischen Bindung setzt auch andere Bestandteile frei, wie hydratisierte und anorganische, nicht-halogenierte Füllstoffe, die in einer bevorzugten Ausführungsform eines Schleifwerkzeugs der Erfindung eingesetzt werden. Hydratisierte Füllstoffe in dem Schleifwerkzeug setzten während des Schleifens Wasser frei. Es wird davon ausgegangen, daß endotherme Dehydratisierung des hydratisierten Füllstoffs eine kühlende Wirkung auf die Schleifoberflächen ausübt. Es wird ebenfalls angenommen, daß durch Dehydratisierung freigesetztes Wasser als Schmiermittel an der Grenzfläche des Schleifwerkzeugs und des Werkstücks wirken kann, und durch Verdampfung zusätzliche Wärme von den Schleifoberflächen absorbieren kann.

Es wird angenommen, daß anorganische, nicht-halogenierte Füllstoffe in einem Schleifwerkzeug die Geschwindigkeit, mit der die organische Bindung von der Schleifoberfläche verloren wird, reduziert. Ein Mechanismus, von dem angenommen wird durch den anorganische, nicht-halogenierte Füllstoffe, wie sie in der Erfindung eingesetzt werden, die Zersetzung reduzieren ist durch Inhibierung des chemischen Wegs, durch den eine organische Bindung typischerweise abgebaut wird. Dieser chemische Weg umfaßt im allgemeinen die Oxidation einer Polymerkette der organischen Bindung während des Schleifens, welches die Freisetzung von freien Radikalen aus der Polymerkette auslöst. Diese freien Radikale reagieren dann mit der organischen Bindung an anderen Punkten entlang der Kette, was verursacht, daß das Polymer weiter abgebaut wird und zusätzliche freie Radikale freisetzt. Es wird angenommen, daß die anorganischen, nicht-halogenierten Füllstoffe die Zersetzung der organischen Bindung reduzieren, indem der durch freie Radikale verursachte Polymerkettenbruch gehemmt wird. Es wird davon ausgegangen, daß der anorganische, nichthalogenierte Füllstoff oder Abbauprodukte des anorganischen, nicht-halogenierten Füllstoffs die Zersetzung der organischen Bindung reduzieren, indem er sich, wie durch Reaktion, mit freien Radikalen, die aus der organischen Bindung freigesetzt werden, kombiniert. Sobald die Radikale mit dem anorganischen, nicht-halogenierten Füllstoff oder dessen Abbauprodukten kombiniert sind, sind diese nicht verfügbar, um zur Zersetzung der organischen Bindung beizutragen.

Die Erfindung wird nun weiter und eingehender durch die folgenden Beispiele beschrieben.

Eine Anzahl an Schleifwerkzeugen mit gebundenem Schleifmittel in Form von tragbaren Rädern zur Verwendung in einer Handschleifmaschine wurden hergestellt, um einen von mehreren verschiedenen hydratisierten Füllstoffen oder anorganischen, nicht-halogenierten Füllstoffen zu enthalten. Des weiteren wurde ein „Standard"-Rad (unten mit „1" bezeichnet) hergestellt, um als Kontrolle zur Referenz zu dienen bei der Beurteilung der Schleifleistung von Rädern dieser Erfindung. In jedem der Räder (unten mit 2–7 bezeichnet) wurden die Füllstoffe überall in der organischen Bindung dispergiert, und sie bildeten etwa 25% des Volumens der kombinierten Bindung/Füllstoff-Zusammensetzung. Die mit diesen Zusammensetzungen hergestellten Räder wurden verwendet, um einen Ring aus einem 1026 Kohlenstoffstahl Rohrstrang mit einem Außendurchmesser von 30,5 cm (12 inch), einem Innendurchmesser von 25,4 cm (10 inch) und einer Länge von 15,2 cm (6 Inch) abzuschleifen. Das Schleifen wurde unter Verwendung einer Belastung von 6,8 kg (15 lbf), 9,1 kg (20 lbf) und 11,3 kg (25 lbf) durchgeführt.

Jedes der Räder hatte die folgende Zusammensetzung, wobei alle Prozentangaben als Volumen berechnet sind und wobei der „variable aktive Füllstoff" für jedes Rad variiert wurde:

Der „variable aktive Füllstoff" in jedem der Räder, unten angegeben durch die Zahl, hatte die folgende entsprechende Zusammensetzung:

• 1: Kaliumsulfat (K₂SO₄, von Astro Chemicals, Inc., Springfield, MA) (Dichte = 2,66 g/cm³) (Vergleichsbeispiel)
• 2: Aluminiumtrihydroxid (Al(OH)₃, Hydral^TM 710 von Alcoa, Pittsburgh, PA) (Dichte = 2,4 g/cm³) (Vergleichsbeispiel)
• 3: Calciumhydroxid (Ca(OH)₂, von Aldrich, Milwaukee, WI) (Dichte = 2,24 g/cm³) (Vergleichsbeispiel)
• 4: Molybdän(VI)-oxid (MoO₃, von Aldrich, Milwaukee, WI) (Dichte = 4,69 g/cm³)
• 5: Magnesiumhydroxid (Mg(OH)₂, FR-20 MHRM 640 von Ameribrom, Inc., New York, NY) (Dichte = 2,36 g/cm³) (Vergleichsbeispiel)
• 6: Zinkborat (4ZnO B₂O₃ H₂O, Firebrake^TM 415 von U.S. Borax, Valencia, CA) (Dichte = 3,70 g/cm3) (Vergleichsbeispiel)
• 7: Antimonoxid (Sb₂O₃, Thermoguard^TM S von Elf Atochem, Philadelphia, PA) (Dichte 5,67 g/cm³) w/ Dechlorane Plus (das Diels-Alder Diaddukt von Hexachlorcyclopentadien und 1,5-Cyclooctadien, erhältlich von Occidental Chemical Corp., Niagara Falls, NY) (Dichte = 1,9 g/cm³) (1 : 3 volumenmäßig)

Alle Räder wurden 18 Minuten lang getestet. Die Ergebnisse der Radeffizienz sind in den folgenden drei Tabellen gezeigt. Wie in den Tabellen angegeben, bedeutet MRR die Rate, mit der Metall von dem Werkstück entfernt wird. WWR bedeutet die Radabnutzungsrate. Das g-Verhältnis bedeutet das Volumen an von dem Werkstück entfernten Metall gegenüber dem Volumen des Rads, das abgenutzt wird. Entsprechend bedeutet ein hohes g-Verhältnis einen hohen Grad an Beständigkeit des Rads in Bezug auf die Menge des durchgeführten Schleifens und ist im allgemeinen erwünscht.

Wie man sieht, arbeitete jeder der hydratisierten und nicht-halogenierten Füllstoffe mit einem höheren G-Verhältnis als der Standardkontrollrad 1 bei jedem der drei Belastungslevels. Rad 6, das Zinkborat als einen aktiven Füllstoff enthielt, arbeitete bei jedem Test mit der höchsten Schleifwirksamkeit, gemessen als g-Verhältnis.

In diesem Beispiel wurde das Testen in Zusammenhang mit dem Schleifen von Schienen durchgeführt, was einen aggressiveren Arbeitsvorgang darstellt als die Handschleifmaschine mit festem Kopf, die in Beispiel 1 verwendet wurde. Beim Schleifen von Schienen ist die Lebensdauer des Rads ein Hauptkriterium bei der Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines Rads. Es wurden wiederum Räder mit hydratiserten Füllstoffen für das Testen ausgewählt.

Jedes der Räder bei diesem Experiment hatte die folgende Grundzusammensetzung, wobei alle Prozentangaben als Volumen berechnet wurden und wobei der „variable aktive Füllstoff für jedes Rad variiert wurde:

Der „variable, aktive Füllstoff" in jedem der Räder, unten angegeben durch die Nummer, wies die folgende entsprechende Zusammensetzung auf: 014–1: Kaliumsulfat (K₂SO₄, von Astro Chemicals, Inc., Springfield, MA) (Dichte = 2,66 g/cm³) 014–2: Aluminiumtrihydroxid (Al(OH)₃, Hydral^TM 710 von Alcoa, Pittsburgh, PA) (Dichte = 2,4 g/cm³) 014–3: Magnesiumhydroxid (Mg(OH)₂, FR-20 MHRM 640 von Ameribrom, Inc., New York, NY) (Dichte = 2,36 g/cm³) 014–4: Calciumhydroxid (Ca(OH)₂, von Aldrich, Milwaukee, WI) (Dichte = 2,24 g/cm³) 014-5: Zinkborat (4ZnO B₂O₃ H₂O, Firebrake^TM 415 von U.S. Borax, Valencia, CA) (Dichte = 3,70 g/cm³)

Es wurde wiederum das Rad mit Kaliumsulfat als dem variablen, aktiven Füllstoff (Rad 014-1) während des Testens als Kontrolle verwendet.

Wir die in den Tabellen 4–6 dargestellten Schleifdaten zeigen, verbesserten die ausgewählten Schleifhilfsmittel die Lebensdauer der Räder um so viel wie etwa 200 % der Lebensdauer des Kontrollrads. Die Formulierung mit Al(OH)₃ zeigte keine Verbesserung der Lebensdauer, möglicherweise aufgrund von dessen relativ geringer Dehydratisierungstemperatur (etwa 200°C).

Die Ergebnisse von Beispiel 2 sind in den folgenden Tabellen 4–6 angegeben. Tabelle 4 listet die Ergebnisse der Tests auf, die bei einem Leistungsniveau von 23,1 kW und einer Schleifzeit von 5 Minuten durchgeführt wurden. Tabelle 5 listet die Ergebnisse der Tests auf, die bei einem Leistungsniveau von 17,2 kW und einer Schleifzeit von 6 Minuten durchgeführt wurden. Tabelle 6 listet die Ergebnisse der Tests auf, die bei einem Leistungsniveau von 13,4 kW und einer Schleifzeit von 15 Minuten durchgeführt wurden. Jeder der unten aufgelisteten Werte stellt den Durchschnitt von Ergebnissen von zwei Tests von jeder Formulierung dar, durchgeführt mit verschiedenen Rädern.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen davon genauer gezeigt und beschrieben wurde, ist es für Fachleute klar, daß verschiedene Änderungen in der Form und in Details darin gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.