Werkzeuge, die für das Schleifen verwendet werden, umfassen häufig Schleifkörner, die in einem Polymer oder an ein Polymer gebunden sind. Typischerweise liegen solche Werkzeuge in der Form von gebundenen Komposits oder in der Form von flexiblen Substraten, die mit Schleifzusammensetzungen beschichtet sind, vor. In beiden Fällen wird jedoch die Abnutzung der Schleifwerkzeuge durch verschiedene Faktoren bestimmt, zum Beispiel einschließlich des Materials, das geschliffen wird, der Kraft, die auf die Schleiffläche angewendet wird, der Abnutzungsrate der Schleifkörner und der chemischen und physikalischen Eigenschaften des Polymers, das verwendet wird, um die Schleifkörner zu binden.

Die Schleifeffizienz in einem gebundenen Komposit wird durch die Geschwindigkeitsrate beeinflusst, bei der das bindende Polymer verschleißt, sich zersetzt, flüssig wird oder andersweitig verloren geht. Falls zum Beispiel die Bindung zum Polymer zu schnell verloren geht, werden die Schleifkörner abgeworfen werden, bevor sie ausreichend verschlissen sind, um ihre Leistungsfähigkeit für ein effektives Schleifen ausgeschöpft zu haben.

Umgekehrt, falls die Bindung zum Polymer sich nicht schnell genug abnützt, werden die Schleifkörner auf der Oberfläche des Schleifwerkzeugs über ihre Lebensdauer hinaus zurückbehalten werden, wodurch verhindert wird, dass die neuen darunterliegenden Körner zum Vorschein kommen. Im Allgemeinen können beide Effekte die Schleifeffizienz einschränken.

Verschiedene Lösungswege sind angewendet worden, um die Lebensdauer der Schleifwerkzeuge und ihre Effizienz zu verbessern. Ein solcher Lösungsweg ist die Anwendung eines "Mahlhilfsmittels" gewesen. Es existieren viele Arten von Mahlhilfsmitteln, und von ihnen wird angenommen, dass sie durch verschiedene Mechanismen wirksam sind. Entsprechend einem vorgeschlagenen Mechanismus wird die Schleiftemperatur durch das Vermindern der Reibung mittels der Verwendung eines Mahlhilfsmittels herabgesetzt, welches während des Schleifverfahrens schmilzt oder flüssig wird, wodurch die Schleiffläche eingeschmiert wird. Bei einem zweiten Mechanismus reagiert das Mahlhilfsmittel mit dem Metallwerkstück durch das Korrodieren von den frisch geschnittenen Metallspänen, oder von dem Abrieb, wodurch die Reaktion der Späne mit dem Schleifmittel oder das Wiederverschmelzen der Späne mit dem Grundmetall verhindert wird. Bei einem dritten vorgeschlagenen Mechanismus reagiert das Mahlhilfsmittel mit der geschliffenen Metalloberfläche, um ein Schmiermittel zu bilden. Ein vierter vorgeschlagener Mechanismus umfasst die Reaktion des Mahlhilfsmittels mit der Oberfläche des Werkstücks um die Bildung von Spannungskorrosionsrissen zu beschleunigen, wobei die Abnahme des Materials erleichtert wird. Ein Schleifwerkzeug, das ein organisches Bindemittel mit einem anorganischen Mahlhilfsmittel umfasst, ist von der US-A-5,702,811 bekannt.

Im Allgemeinen bezieht sich die Erfindung auf Schleifwerkzeuge.

Das erfindungsgemäße Schleifwerkzeug besteht aus einem Schleifwerkzeug aus gebundenem Schleifmittel, einschließlich eines organischen Bindemittels, Schleifkörnern, die in dem organischen Bindemittel dispergiert sind, und eines hydratisierten Füllstoffs in dem organischen Bindemittel, wobei der hydratisierte Füllstoff aus dem Folgenden ausgewählt wird: Aluminiumtrihydrat, Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, hydratisiertem Natriumsilikat, Alkalimetallhydraten, Nesquehonit, basischem Magnesiumcarbonat, Magnesiumcarbonat -Subhydrat und Zinkborat.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Der Einschluss eines hydratisierten Füllstoffs als ein Mahlhilfsmittel reduziert zum Beispiel signifikant die hohen Temperaturen, die durch die Reibung erzeugt werden. Es wird angenommen, dass der hydratisierte Füllstoff den Temperaturanstieg während des Schleifens durch das endotherme Freisetzen von Wasser einschränkt, wodurch der Verlust des Bindemittels verlangsamt wird.

Die Füllstoffe, die in den erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugen eingearbeitet sind, können die Wahrscheinlichkeit des thermischen Abbaus in der Art von Flammenhemmstoffen verringern. All diese Mechanismen können die Lebensdauer und Effizienz der Schleifwerkzeuge aus gebundenen und beschichteten Schleifmitteln signifikant vergrößern. Außerdem werden, im Gegensatz zu vielen Mahlhilfsmitteln, die Mahlhilfsmittel, die in den erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugen mit eingeschlossen sind, während des Schleifens keine potentiell lebensgefährlichen Halogene freisetzen.

Die Merkmale und andere Details des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nun im Besonderen beschrieben werden. Die besonderen Ausführungsformen der Erfindung sind so zu verstehen, dass sie nur als Erläuterungen und nicht als Einschränkungen der Erfindung gezeigt werden. Die grundsätzlichen Merkmale dieser Erfindung können in unterschiedlichen Ausführungsformen angewendn werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Ein erfindungsgemäßes Schleifwerkzeug umfasst ein organisches Bindemittel, Schleifkörner und ein Mahlhilfsmittel, welches einen hydratisierten Füllstoff, und wahlweise einen anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoff, umfasst, wobei das Mahlhilfsmittel vorteilhafterweise den thermischen und/oder mechanischen Abbau des organischen Bindemittels während des Schleifens verändert. Bei einem bevorzugten Beispiel stellt das Schleifwerkzeug eine Schleifscheibe aus gebundenem Harz dar.

Das organische Bindemittel des Schleifwerkzeugs ist für die Verwendung als ein Matrixmaterial einer Schleifscheibe geeignet, wobei Schleifkörner durchgehend darin dispergiert sind. Ein duroplastisches Harz ist ein Beispiel für ein geeignetes organisches Bindemittel.

Vorzugsweise ist das duroplastische Harz entweder ein Epoxidharz oder ein Phenolharz. Spezifische Beispiele von geeigneten duroplastischen Harzen umfassen Phenolharze (z.B. Novolak und Resol), Epoxidharze, ungesättigte Polyester, Bismaleinimid, Polyimid, Cyanatester und so weiter.

Typischerweise beträgt das Volumen des organischen Bindemittels zwischen ungefähr 2% und ungefähr 64% der Schleifmittelzusammensetzung eines Schleifwerkzeugs aus gebundenem Schleifmittel, wobei die Schleifmittelzusammensetzung aus dem Bindemittel, den Schleifkörnern, den Füllstoffen in dem Bindemittel und der Porosität in dem Bindemittel besteht. Vorzugsweise liegt das Volumen des organischen Bindemittels in einer Schleifmittelzusammensetzung eines erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs aus gebundenem Schleifmittel in einem Bereich zwischen ungefähr 20% und ungefähr 60%, und bevorzugter zwischen ungefähr 30–42%.

Bei einem typischen für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeigneten Schleifwerkzeug aus beschichtetem Schleifmittel wird ein flexibles Substrat, bestehend aus zum Beispiel Papier, Folie oder aus gebundenem Webstoff oder aus nähgebundenem Stoff, mit der Schleifmittelzusammensetzung beschichtet. Das flexible Substrat wird mit einem harzartigen Bindemittel, ebenfalls als eine Grundbinderschicht bekannt, beschichtet. Dann werden Schleifkörner auf die Grundbinderschicht durch elektrostatische Verfahren oder durch eine einfache Schwerkraftzuführung aufgetragen, und die Schleifkörner werden mit einer Phenoldeckbinderschicht an die Grundbinderschicht befestigt. Wahlweise kann eine Zusatzdeckbinderschicht über die Deckbinderschicht aufgetragen werden. Typischerweise sind die Mahlhilfsmittel in der Deckbinder- oder der Zusatzdeckbinderschicht mit eingeschlossen. Alle Beschichtungen können in einem Polymerträger aus zum Beispiel Acrylpolymer aufgetragen werden. Nach jeder Auftragung wird das Werkzeug gehärtet, typischerweise bei ungefähr 107°C. Weitere Beschreibungen von Schleifwerkzeugen aus beschichteten Schleifmitteln, die für die Anwendung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, werden in den U.S. Patenten mit den Nummern 5,185,012, 5,163,976, 5,578,343 und 5,221,295 zur Verfügung gestellt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bindemittel, oder die Grundbinderschicht, eines geeigneten Schleifwerkzeugs aus beschichtetem Schleifmittel Ebecryl^TM 3605 (ein Reaktionsprodukt aus diepoxiliertem Bisphenol A und Acrylsäure in einem molaren Verhältnis von eins- zu-eins, erhältlich von UCB Chemicals). Es weist bei einer bevorzugten Ausführungsform eine als eine Funktion der Substratoberfläche ausgedrückte Masse von 30 g/m² auf.

Im Allgemeinen sind die Schleifkörner des Schleifwerkzeugs für das Schleifen von Metall, oder in einigen Fällen von keramischen Werkstücken, geeignet. Beispiele für geeignete Schleifkörner sind solche, die aus Aluminiumoxid, Diamant, kubischem Bornitrid, Siliziumcarbid und so weiter gebildet werden. Im Allgemeinen liegt die Größe der Schleifkörner in dem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug in einem Bereich zwischen ungefähr Korngröße 4 und ungefähr Korngröße 240 (6,848-63 Mikrometer), vorzugsweise zwischen Korngröße 4 bis Korngröße 80 (6,848-266 Mikrometer). Körner aus Aluminiumoxid mit einer Korngröße in einem Bereich zwischen ungefähr Korngröße 16 und ungefähr Korngröße 20 (1,660-1,340 Mikrometer) sind besonders geeignet. Das Volumen der Schleifkörner in der Schleifmittelzusammensetzung eines Schleifwerkzeugs aus gebundenem Schleifmittel liegt typischerweise in einem Bereich zwischen ungefähr 34% und ungefähr 56% der Schleifmittelzusammensetzung. Vorzugsweise liegt in einer Schleifscheibe aus gebundenen Schleifmittel das Volumen der Schleifkörner in einem Bereich zwischen ungefähr 40% und ungefähr 52%. Bei einer Ausführungsform eines Schleifwerkzeugs aus beschichtetem Schleifmittel bestehen die Schleifkörner aus Siliziumcarbid mit einer Größe von 76 &mgr;m (Korngröße 180), und die als eine Funktion der Substratoberfläche ausgedrückte Masse beträgt 188 g/m².

Typischerweise ist die Schleifmittelzusammensetzung eines Schleifwerkzeugs aus gebundenem Schleifmittel porös. Die Porosität, oder das Porenvolumen, der Schleifmittelzusammensetzung liegt typischerweise in einem Bereich von bis zu ungefähr 52% des Volumens der Schleifmittelzusammensetzung. Vorzugsweise geht das Porenvolumen hoch bis zu ungefähr 26% des gesamten Volumens der Schleifmittelzusammensetzung.

Ein Mahlhilfsmittel eines erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs umfasst einen hydratisierten Füllstoff und einen anorganischen, wahlweise nicht halogenhaltigen, Füllstoff. Geeignete hydratisierte Füllstoffe sind solche, die dehydratisieren, um Wasser während des Schleifens eines Metallwerkstücks freizusetzen. Beispiele für geeignete hydratisierte Füllstoffe umfassen Zinkborat, erhältlich als Firebrake^TM ZB (2 ZnO 3 B₂O₃ 3,5 H₂O: dehydratisiert bei 293°C) oder Firebrake^TM 415 (4 ZnO B₂O₃ H₂O: dehydratisiert bei 415°C) von U.S. Borax; Aluminiumtrihydrat (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 (behandelt mit Aminosilan), FR-20 MHRM^TM 640 (mit einem Polyolefin-Kopplungsmittel) oder FR-20 MHRM^TM 120 (behandelte Fettoberfläche) von Ameribrom, Inc.; hydratisiertes Natriumsilikat (Na₂SiO₃ 9H₂O); Alkalimetallhydrate; Nesquehonit (MgCO₃ Mg(OH)₂ 3H₂O); Magnesiumcarbonat-Subhydrat (MgO CO₂ (0,96) H₂O (0,30)); und so weiter.

Spezifische hydratisierte Füllstoffe stellen besonders bevorzugte Vorteile zur Verfügung. Ein besonders bevorzugter Füllstoff ist Zinkborat. Zinkborat sintert bei 500–600°C, und es wird angenommen, dass es eine boratartige Anglasung über das organische Bindemittel bildet, wodurch der thermische Abbau des organischen Bindemittels verhindert wird. Von einem anderen hydratisierten Füllstoff, Aluminiumtrihydrat, wird angenommen, dass es nach dem Erwärmen und der Dehydratisierung Aluminiumoxid (Al₂O₃) bildet. Aluminiumoxid ist als ein Schleifmaterial bekannt, welches das Schleifverfahren unterstützen kann. Bevorzugte hydratisierte Füllstoffe umfassen Aluminiumtrihydrat und Magnesiumhydroxid.

Eine andere Ausführungsform des Schleifwerkzeugs gemäß der Erfindung umfasst wahlweise einen anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoff, der den Abbau des organischen Bindemittels während des Schleifens vermindert. Der wie hierin benutzte Ausdruck „vermindert den Abbau" bedeutet, dass der anorganische nicht halogenhaltige Füllstoff wirksam ist, um das organische Bindemittel durch einen Mechanismus anders als nur dem Vergrößern der Leichtigkeit, mit welcher das Material von dem Werkstück, das geschliffen wird, entfernt wird, zu erhalten, so wie es angenommen wird, dass es zum Beispiel bei der Verwendung von Eisendisulfid (FeS₂) als einem Mahlhilfsmittel vorkommt, wobei das Eisendisulfid die Abnahme des Materials durch das Oxidieren der Oberfläche sowohl des Werkstücks als auch von dessen Spänen beschleunigt. Beispiele von geeigneten anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoffen umfassen 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) und so weiter. Bei einer bevorzugten Ausführungsform stellt der anorganische nicht halogenhaltige Füllstoff Antimonoxid dar.

Das Mahlhilfsmittel kann sowohl hydratisierte als auch anorganische nicht halogenhaltige Füllstoffe umfassen. Das Mahlhilfsmittel in einem Schleifwerkzeug aus gebundenem Schleifmittel bildet zwischen ungefähr 10 Vol.-% und ungefähr 50 Vol.-% der vereinigten Zusammensetzung des Bindemittels und der Füllstoffe, wobei die„Fülistoffe" aktive Füllstoffe, porenbildende Mittel, Kalk für die Wasserabsorption und so weiter, aber keine Schleifkörner, umfassen. Vorzugsweise bildet das Mahlhilfsmittel eines Schleifwerkzeugs aus gebundenem Schleifmittel zwischen ungefähr 20 Vol.-% und ungefähr 40 Vol.-% der vereinigten Zusammensetzung des Bindemittels und der Füllstoffe. Am bevorzugtesten bildet das Mahlhilfsmittel eines Schleifwerkzeugs aus gebundenem Schleifmittel ungefähr 25 Vol.-% der vereinigten Zusammensetzung des Bindemittels und der Füllstoffe, obwohl das Verhältnis in Abhängigkeit von der Härte und der Struktur des Werkzeugs variieren wird. Weiterhin kann das Schleifwerkzeug wahlweise andere Füllstoffe umfassen, wie zum Beispiel zusätzliche Mahlhilfsmittel (z.B. Eisendisulfid für das Reagieren mit dem Werkstück) und Verarbeitungshilfsmittel (z.B. Benetzungsmittel).

Die oben aufgelisteten Komponenten können in jeder Reihenfolge kombiniert werden, um ein erfindungsgemäßes Schleifwerkzeug zu bilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Schleifwerkzeugs aus gebundenem Schleifmittel werden die Schleifkörner mit einem flüssigen Harz (z.B. Resol) befeuchtet. Mahlhilfsmittel (hydratisierte oder anorganische nicht halogenhaltige Füllstoffe), andere Füllstoffe, ein fester Harz-Precursor zu dem organischen Bindemittel (z.B. Novolak) und ein geeigneter Katalysator (z.B. Hexamethylentriamin) für das Härten der Harze werden vereinigt, um eine Mischung zu bilden. Die befeuchteten Schleifkörner werden mit der Mischung gemischt, um eine Precursor-Zusammensetzung zu bilden. Die Precursor-Zusammensetzung wird dann in eine Form gepresst und gehärtet. Die Zusammensetzung wird vorzugsweise bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen ungefähr 130°C und ungefähr 230°C gehärtet. Die Schleifmittelzusammensetzung liegt dann in der Form eines Schleifwerkzeugs oder eines Schleifschneidewerkzeugs vor, wie zum Beispiel einer Schleifscheibe aus gebundenem Schleifmittel. Alternativ ist die Schleifmittelzusammensetzung eine Komponente eines Schleifwerkzeugs oder eines Schleifschneidewerkzeugs. Andere Verfahren können ebenfalls angewendet werden, um erfindungsgemäße Schleifwerkzeuge oder Schleifschneidewerkzeuge zu bilden.

Bei einem Schleifwerkzeug aus beschichtetem Schleifmittel umfasst eine Schleifmittelzusammensetzung eine Grundbinderschicht, Schleifkörner, eine Deckbinderschicht, und wahlweise eine Zusatzdeckbinderschicht über der Deckbinderschicht. Typischerweise sind Mahlhilfsmittel in der Zusatzdeckbinderschicht, falls vorhanden, oder in der Deckbinderschicht mit eingeschlossen. Die Schleifmittelzusammensetzung wird auf ein flexibles Substrat aufgetragen, wie zum Beispiel einer Folie, einem Band, einer Scheibe und so weiter. An der Steile, an der eine Zusatzdeckbinderschicht, einschließlich eines Bindemittels und eines Mahlhilfsmittels, vorhanden ist, macht das Mahlhilfsmittel vorzugsweise mehr als ungefähr 50% des Gesamtgewichts aller Feststoffe des Bindemittels und des Mahlhilfsmittels aus. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform macht das Mahlhilfsmittel ungefähr 60 bis 80% des Gesamtgewichts aller Feststoffe des Bindemittels und des Mahlhilfsmittels aus.

Die erfindungsgemäßen Schleifscheiben aus gebundenem Schleifmittel können bei einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Beispiele für solche Anwendungen umfassen das Schleifen von Schienen, wobei Eisenbahngleise geschliffen werden, um Rundungen zu entfernen, und das Schleifen von Gusswaren, wobei Metallartikel, die in gusseiserne Formen gegossen werden, geschliffen werden, um Gussnahte und andere Gießfehler zu entfernen. Andere Anwendungen für erfindungsgemäße Schleifscheiben aus gebundenem Schleifmittel umfassen, aber sind nicht eingeschränkt auf, "Verkürzungs-verfahren" und Stahlbehandlung. Erfindungsgemäße Schleifwerkzeuge aus beschichtetem Schleifmittel können zum Beispiel in vielen industriellen Anwendungen, wie zum Beispiel der Metallendbearbeitung angewendet werden.

Wenn ein Schleifwerkzeug aus gebundenem Schleifmittel verwendet wird, um ein Werkstück, wie zum Beispiel eine Schiene oder einen Gusswarengegenstand, zu schleifen, schleifen die Schleifkörner an der Oberfläche des organischen Bindemittels das Werkstück, indem die Oberfläche des Werkstückes geschnitten, aufgeschnitten oder abgeschliffen wird. Die durch diese Schleifmechanismen hergestellte Reibung erzeugt beträchtliche Wärme, welche die Geschwindigkeitsrate, mit der sich das organische Bindemittel zersetzt, schmilzt oder abnutzt, erhöht. Folglich nimmt die Schleiffläche des organischen Bindemittels ab, und die Schleifkörner, die innerhalb der Matrix des organischen Bindemittels eingebettet sind, werden zunehmend freigelegt, bis sie schließlich von dem Schleifwerkzeug abgelöst werden. Unverbrauchte Schleifkörner werden nach und nach mit der Abnahme der Oberfläche des organischen Bindemittels freigelegt, um scharfe neue Oberflächen für das Schleifen zur Verfügung zu stellen.

Die Abnahme der Oberfläche des organischen Bindemittels setzt ebenfalls andere Komponenten frei, wie zum Beispiel die hydratisierten Füllstoffe, und wahlweise die anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoffe, die in dem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug angewendet werden. Die hydratisierten Füllstoffe in dem Schleifwerkzeug setzen während des Schleifens Wasser frei. Es wird angenommen, dass die endotherme Dehydratisierung des hydratisierten Füllstoffs eine kühlende Wirkung auf die Schleifflächen aufweist. Es wird ebenfalls angenommen, dass das durch die Dehydratisierung freigesetzte Wasser, als ein Schmiermittel an der Grenzfläche zwischen dem Schleifwerkzeug und dem Werkstück wirken kann, und dass es zusätzliche Wärme von den Schleif-flächen durch Verdampfung absorbieren kann.

Es wird angenommen, dass anorganische nicht halogenhaltige Füllstoffe in einem Schleifwerkzeug die Geschwindigkeitsrate, bei der das organische Bindemittel von der Schleiffläche verloren geht, vermindert. Ein Mechanismus, von dem angenommen wird, dass durch ihn anorganische nicht halogenhaltige Füllstoffe den Abbau vermindern, wird durch das Hemmen des chemischen Pfades, mit dem typischerweise ein organisches Bindemittel abbaut, erreicht. Im Allgemeinen umfasst dieser chemischer Pfad die Oxidation einer Polymerkette des organischen Bindemittels während des Schleifens, welches die Freisetzung von freien Radikalen von der Polymerkette auslöst. Diese freien Radikalen setzen sich dann mit dem organischen Bindemittel an anderen Stellen entlang der Kette um, wodurch das Polymer veranlasst wird, weiter abzubauen und zusätzliche freie Radikale freizusetzen. Es wird angenommen, dass die anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoffe den Abbau des organischen Bindemittels durch das Hemmen des durch freie Radikale verursachten Aufbrechens der Polymerkette vermindern. Es wird angenommen, dass der anorganische nicht halogenhaltige Füllstoff, oder Abbauprodukte des anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoffs, den Abbau des organischen Bindemittels durch das Vereinigen vermindert, wie zum Beispiel durch das Umsetzen mit von dem organischen Bindemittel freigesetzten freien Radikalen. Die Radikale sind, wenn einmal vereinigt, mit dem anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoff oder seinem Abbauprodukt, nicht mehr erhältlich, um zu dem Abbau des organischen Bindemittels beizutragen.

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

Eine Anzahl von Schleifwerkzeugen aus gebundenem Schleifmittel in der Form von Handschleifscheiben für die Verwendung in einer Handschleifmaschine wurden hergestellt, um einen von mehreren verschiedenen hydratisierten Füllstoffen oder anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoffen zu enthalten. Überdies wurde eine „Standard" -Schleifscheibe (unten als „1" bezeichnet) hergestellt, um als eine Referenzkontrolle beim Bewerten der Schleifleistung von erfindungsgemäßen Schleifscheiben zu dienen. In jeder der erfindungsgemäßen Schleifscheiben (unten als 2–7 bezeichnet) wurden die Füllstoffe durch das organische Bindemittel hinweg dispergiert, wobei sie ungefähr 25 Vol.-% der vereinigten Bindemittel/Füllstoff-Zusammensetzung bilden. Die Schleifscheiben, die mit diesen Zusammensetzungen hergestellt wurden, wurden verwendet, um einen Rohrleitungsring aus 1026 unlegiertem Stahl, aufweisend einen äußeren Durchmesser von 30,5 cm (12,5 Zoll), einen inneren Durchmesser von 25,4 cm (10 Zoll) und eine Länge von 15,2 cm (6 Zoll), zu schleifen. Das Schleifen wurde unter Verwendung von 6,8 kg (15 Pfund × Fuss (lbf.)), 9,1 kg (20 Pfund × Fuss (lbf.)) und 11,3 kg (25 Pfund × Fuss (lbf.)) Ladung ausgeführt.

Jede der Schleifscheiben wies die folgende Zusammensetzung auf, mit all den nach dem Volumen berechneten Prozentsätzen, und mit „variablen aktiven Füllstoffen", die für jede Schleifscheibe variiert werden:

Die "variablen aktiven Füllstoffe" in allen Schleifscheiben, die unten durch die Ziffer aufgeführt sind, waren von der folgenden jeweiligen Zusammensetzung: 1 (Vergleichsbeispiel): Kaliumsulfat (K₂SO₄, von Astro Chemicals, Inc., Springfield MA) (Dichte = 2,66 g/cm³) 2: Aluminiutrihydrat (Al(OH)₃, Hydral^TM 710 von Alcoa, Pittsburgh, PA) (Dichte = 2,4 g/cm³) 3: Calciumhydroxid (Ca(OH)₂, von Aldrich, Milwaukee, WI) (Dichte = 2,24 g/cm³) 4 (Vergleichsbeispiel): 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) 6: Zinkborat (4 ZnO B₂O₃ H₂O, Firebrake^TM 415 von U.S. Borax, Valencia, CA) (Dichte = 3,70 g/cm3) 7 (Vergleichsbeispiel): Antimonoxid (Sb₂O₃, Thermoguard^TM S von Elf Atochem, Philadelphia, PA) (Dichte = 5,67 g/cm³) w/Dechlorane Plus^TM (das Diels-Alder-Diadditionsprodukt aus Nexachlorcyclopentadien und 1,5-Cyclooctadien, erhältlich von Occidental Chemical Corp., Niagara Falls, NY) (Dichte = 1,9 g/cm³) (Volumen von 1 : 3)

Alle Schleifscheiben wurden für 18 Minuten untersucht. Die Ergebnisse der Schleifscheibenleistung werden in den folgenden drei Tabellen gezeigt. Wie in den Tabellen angezeigt, stellt MRR die Geschwindigkeitsrate dar, bei der das Metall von dem Werkstück entfernt wird. WWR stellt die Schleifscheibenabnutzungsrate dar. Das g-Verhältnis ist das Verhältnis von dem Volumen des von dem Werkstück entfernten Metalls zu dem Volumen der Schleifscheibe, die verschlissen wird. Folglich bedeutet ein hohes g-Verhältnis einen hohen Grad an Schleifscheibenbeständigkeit relativ zu der Menge an Schleifen, die ausgeführt und im Allgemeinen gewünscht wird.

Wie gesehen werden kann, erbrachte jeder der hydratisierten und anorganischen nicht halogenhaltigen Füllstoffe bei jedem der drei Beladungsgrade ein höheres g-Verhältnis als die Standard-Kontrollscheibe (1). Die Schleifscheibe 6, die Zinkborat als einen aktiven Füllstoff aufwies, erbrachte in jedem Versuch, wie durch das g-Verhältnis gemessen, die größte Schleifeffizienz.

In diesem Beispiel wurde der Versuch im Zusammenhang mit dem Schleifen von Schienen durchgeführt, welches ein aggressiveres Verfahren darstellt, als die Handschleifmaschine mit feststehendem Schleifkopf, welche in Beispiel 1 verwendet wurde. Bei dem Schleifen von Schienen stellt die Lebensdauer der Schleifscheibe einen Schlüsselfaktor bei dem Bewerten der Schleifscheibenleistung dar. Wiederum wurden erfindungsgemäße Schleifscheiben, einschließlich der hydratisierten Füllstoffe, für den Versuch ausgewählt.

Jede der Schleifscheiben in diesem Versuch wies die folgende Grundzusammensetzung auf, mit all den nach dem Volumen berechneten Prozentsätzen, und mit „variablen aktiven Füllstoffen", die für jede Schleifscheibe variiert werden:

Die "variablen aktiven Füllstoffe" in allen Schleifscheiben, die unten durch die Ziffer aufgeführt sind, waren von der folgenden jeweiligen Zusammensetzung: 014-1 (Vergleichsbeispiel): Kaliumsulfat (K₂SO₄, von Astro Chemicals, Inc., Springfield MA) (Dichte = 2,66 g/cm³) 014-2: Aluminiutrihydrat (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 (4 ZnO B₂O₃ H₂O, Firebrake^TM 415 von U.S. Borax, Valencia, CA) (Dichte = 3,70 g/cm³)

Während des Versuchs wurde wiederum die Schleifscheibe mit Kaliumsulfat als variablen aktiven Füllstoff (Schleifscheibe 014-1) als eine Kontrolle verwendet. Wie die Schleifdaten, dargestellt in den Tabellen 4–6 zeigen, steigerten die ausgewählten Mahlhilfsmittel die Lebensdauer der Schleifscheiben um soviel wie näherungsweise 200% der Lebensdauer der Kontrollschleifscheibe. Die Daten mit Al(OH)₃ zeigten keine Steigerung der Lebensdauer, wahrscheinlich aufgrund seiner relativ niedrigen Dehydratisierungstemperatur (näherungsweise 200°C).

Die Ergebnisse von Beispiel 2 werden in den folgenden Tabellen 4–6 zur Verfügung gestellt. Tabelle 4 listet die Ergebnisse der Versuche auf, die bei einer Leistung von 23,1 kW und einer Schleifdauer von 5 Minuten durchgeführt wurden.

Tabelle 5 listet die Errgebnisse der Versuche auf, die bei einer Leistung von 17,2 kW und einer Schleifdauer von 6 Minuten durchgeführt wurden. Tabelle 6 listet die Ergebnisse der Versuche auf, die bei einer Leistung von 13,4 kW und einer Schleifdauer von 15 Minuten durchgeführt wurden. Jeder der unten aufgelisteten Werte stellt einen Durchschnitt der Ergebnisse von zwei Versuchen dar, durchgeführt auf verschiedenen Schleifscheiben mit der jeweiligen Spezifikation.

Obwohl diese Erfindung besonders unter Bezugnahme auf deren bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, soll es durch einen Fachmann verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Form und in den Einzelheiten darin gemacht werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, abzuweichen.