專利名稱：研磨體及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及優(yōu)選在研磨工具中的研磨體(Schleifkrper)，在此特別涉及研磨工具，其中研磨體是以物質(zhì)粘合的方式固定在支架上。支架可以優(yōu)選是可柔性的和各研磨工具以例如帶或小板(墊板)的形式構(gòu)成。
在DE 26 08 273 A中獲知一種板式或帶式研磨工具以及用來(lái)制備這樣的研磨工具的方法和裝置。此外在此還指出，對(duì)于這樣的研磨工具應(yīng)使用球形的研磨體，其在整個(gè)直徑上都滲雜有有機(jī)粘結(jié)劑。
這樣的研磨體的制備根據(jù)該已知的教導(dǎo)應(yīng)以這種形式進(jìn)行，即從由研磨體和有機(jī)粘結(jié)劑基體制備的懸浮液在攪拌容器中在懸浮液內(nèi)部，形成由許多磨粒構(gòu)成的球形研磨體和在此通過(guò)攪拌保持在懸浮狀態(tài)。在此在懸浮液中由許多磨粒形成的滴形的研磨體通過(guò)粘結(jié)劑而結(jié)合。在球形的研磨體在懸浮液中達(dá)到足夠的強(qiáng)度后，其應(yīng)例如通過(guò)傾析或其他的過(guò)程從液態(tài)組分中分離。
在后面的步驟中球形的研磨體可用溶劑從外面清洗和然后干燥，這樣其就可用于制備研磨工具。
通過(guò)向懸浮液導(dǎo)入空氣或發(fā)泡介質(zhì)，可以在構(gòu)成研磨體的球形滴處調(diào)節(jié)形成較小的孔隙率，其在任何情況下應(yīng)形成35％以下的封閉的孔，在此應(yīng)優(yōu)選體積的7-15％范圍構(gòu)成為封閉的孔。
對(duì)于在DE 26 08 273 A中所描述的教導(dǎo)，可以得到具有向下強(qiáng)烈限制的外徑電勢(shì)的研磨體，和此外這樣所得到的研磨體也只由較大的磨粒級(jí)分制備。所以顯然200μm作為用于研磨體的最小外徑和3μm作為磨粒的最小平均粒度是已知的。
然而，用這樣的采用相應(yīng)的研磨體制備的研磨工具，對(duì)各種不同的工件進(jìn)行非常精細(xì)的研磨表面加工是不可能的，如特別在裝飾性漆層的加工或后加工中和在此特別是對(duì)于車輛建造所期望的。
此外，這樣的研磨工具的壽命是有限的。
所以本發(fā)明的任務(wù)是制備研磨工具的研磨體，其是適合于對(duì)工件的表面進(jìn)行非常精細(xì)的研磨加工。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)用具有權(quán)利要求1的特征的研磨體解決。其可通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求15的方法制備。本發(fā)明的優(yōu)越的構(gòu)成方案和進(jìn)一步的構(gòu)成可以用在從屬權(quán)利要求中表示的持征實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的用于研磨工具的研磨體是由采用粘結(jié)劑而以物質(zhì)粘合的方式互相結(jié)合的磨粒構(gòu)成的。在此研磨體具有至少類似球狀的外形和至少35％的孔隙率。特別優(yōu)選的是對(duì)于研磨體可以保持在40％以上的孔隙率。
研磨體可以由其粒度為0.05-10μm，優(yōu)選為0.1-3μm的磨粒構(gòu)成。
采用這樣小的磨?？梢灾苽淦渫鈴綖?0-150μm，優(yōu)選為25-80μm的研磨體。
為了使用在研磨工具中，可以這樣進(jìn)行制備或分類，即對(duì)于用于研磨工具中的各個(gè)研磨體要保持限制得非常小的外徑范圍，在一定程度上這樣的研磨體保持恒定的粒度。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的研磨體，用于研磨體的磨粒粒度的最大波動(dòng)最大保持為圍繞對(duì)于可預(yù)先給定粒度的平均值的20％。
根據(jù)本發(fā)明的研磨體不僅可以具有球形的/球狀的外形而用于研磨工具，對(duì)此采用粘結(jié)劑以物質(zhì)粘合的方式結(jié)合的磨粒保持均勻的分布和因此磨粒的整個(gè)體積中孔隙率幾乎是恒定的。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，相應(yīng)的具有球狀外形構(gòu)成的研磨體也可以是內(nèi)部完全是中空的和在中空空間周圍以物質(zhì)粘合的方式互相結(jié)合的磨粒構(gòu)成相應(yīng)多孔的殼。在此在殼中也可保持至少35％的孔隙率。
用于以物質(zhì)粘合的方式結(jié)合磨粒的粘結(jié)劑對(duì)于各自的研磨體應(yīng)具有≤10質(zhì)量％的份額，在此粘結(jié)劑的份額≤5質(zhì)量％也可能是足夠的。
磨?？梢赃x自SiC、Al2O3(剛玉)、BN、WC/CO、WC、金剛石、鋯剛玉、SG-顆粒(由溶膠-凝膠法或燒結(jié)法制成的磨粒)，在此由這些化學(xué)化合物構(gòu)成的相應(yīng)混合物也可用于制備各自的研磨體。
作為粘結(jié)劑可使用例如各種不同的酚醛樹脂、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、脲樹脂和PVB(聚乙烯醇縮丁醛)。
然后大量研粒可研磨體支架上，如在導(dǎo)言部分已經(jīng)提到的那樣，在帶形的或板形的支架上以物質(zhì)粘合的方式固定。在此以物質(zhì)粘合的方式固定也可以用粘結(jié)劑，優(yōu)選有機(jī)粘結(jié)劑和特別優(yōu)選同一種粘結(jié)劑，用此種粘結(jié)劑研磨與研磨體以物質(zhì)粘合的方式相結(jié)合。
研磨體可以以單層的形式盡可能均勻地、等距離地設(shè)置固定在支架的至少一個(gè)表面上。然而也有可能的是，研磨體多層地固定在支架上或研磨體作為不均勻的堆料施加到支架上和然后再以物質(zhì)粘合的方式固定。
在此，在優(yōu)選的方案中對(duì)于研磨工具，研磨體以至少近似恒定的外徑施加和固定在支架上。
研磨體可以在其原來(lái)的制備之后再次進(jìn)行調(diào)溫處理，在此這在150-200℃的溫度范圍，優(yōu)選為約175℃下進(jìn)行2小時(shí)。
然而這樣的調(diào)溫也可以與研磨體在各自的支架上以物質(zhì)粘合方式的固定同時(shí)實(shí)施，形成以物質(zhì)粘合方式的固定。
在研磨體本身制備后的UV-硬化以及采用合適的粘結(jié)劑體系的冷硬化也是可能的。
根據(jù)本發(fā)明的研磨體可以采用由粘結(jié)劑、溶劑和磨粒所形成的懸浮液制備，在其中也還可以任選地含有其他的添加物。
與現(xiàn)有技術(shù)不同，由懸浮液中的和不在懸浮液中的小滴形成聚集體，在小滴形成后例如通過(guò)蒸發(fā)而從聚集體去除溶劑。
借助于除了去除溶劑外也可以附加地實(shí)施的熱處理，研磨體本身的構(gòu)成與各自相鄰的磨粒以物質(zhì)粘合方式的結(jié)合的構(gòu)成通過(guò)相應(yīng)激活所用的粘結(jié)劑而進(jìn)行。
在此，如已經(jīng)描述的，小滴不是在懸浮液中，而是在氣體氣氛中，如空氣或氮?dú)庵袠?gòu)成的。
這例如可通過(guò)已知的噴霧干燥法、冷凍干燥或噴霧-冷凍干燥法而達(dá)到。
然而其他的制備可能性也是可想象的，其中相應(yīng)的小滴由盛放于容器中的懸浮液出來(lái)，進(jìn)入氣體氣氛中，隨后，如已描述的那樣，去除溶劑和小滴的磨粒可通過(guò)所用粘結(jié)劑的相應(yīng)激活進(jìn)行以物質(zhì)粘合方式的結(jié)合，最后構(gòu)成研磨體。通過(guò)各個(gè)磨粒在所構(gòu)成的研磨體的表面特別的球形定向，避免高的起始粗糙深度。
由根據(jù)本發(fā)明的研磨體所構(gòu)成的研磨工具現(xiàn)在可用于工件表面非常精細(xì)的加工處理，工件表面如在說(shuō)明書通用部分中所描述的也還帶有附加的保護(hù)層，如漆層。在此可達(dá)到的非常小的外徑與用于制備研磨體所用的磨粒小的粒度一起產(chǎn)生優(yōu)越的作用。
特別地通過(guò)可以毫無(wú)困難地調(diào)節(jié)至70％的較高的孔隙率，采用根據(jù)本發(fā)明的研磨體制備的研磨工具也可以達(dá)到延長(zhǎng)的使用壽命的目的，因?yàn)橄鄳?yīng)的敞開的孔體積相對(duì)地可以接受大得多的磨損份額，這是與由現(xiàn)有技術(shù)已知的溶液的情況相比較的。
因?yàn)橥ǔ８鱾€(gè)研磨體的各個(gè)磨粒在其各自的表面不是整個(gè)面被粘結(jié)劑潤(rùn)濕的和因此于各個(gè)相鄰磨粒以物質(zhì)粘合方式的結(jié)合入僅僅小的表面區(qū)域被粘結(jié)劑潤(rùn)濕，由此制得相鄰的磨粒在研磨體處以物質(zhì)粘合方式的結(jié)合，所以，在利用研磨工具時(shí)各個(gè)磨?？梢詣冸x掉和又有自由的孔釋放出來(lái)用于在研磨時(shí)對(duì)磨損的進(jìn)一步吸收。
以下用實(shí)施例更清楚地解釋本發(fā)明。
在此示出
圖1根據(jù)本發(fā)明的研磨體的放大率為1400∶1的FESEM-圖；圖2內(nèi)部中空的研磨體的放大率為1350∶1的FESEM-圖；圖3根據(jù)本發(fā)明的研磨體部分區(qū)域的放大率為5000∶1的FESEM-圖的截面圖。
在拍攝圖1-3所示的FESEM-圖片之前進(jìn)行準(zhǔn)備，其使得可能沒(méi)有錯(cuò)誤地形成研磨體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
此外，對(duì)于圖1-3清楚的是，各個(gè)研磨體以相應(yīng)提高的孔隙率制備，孔隙率至少可高于35％，優(yōu)選為至少40和通常為約70％。
圖2表明，內(nèi)部中空的研磨體可以毫無(wú)困難地制備。
對(duì)于在圖1-3中所示出的研磨體的制備，使用由具有約5μm的粒度的SiC制成的磨粒。相應(yīng)制備的研磨體具有近似球形的外形，其具有約50μm的外徑，在此在一些情況下在研磨體制備后以約50μm的直徑范圍實(shí)施分類。
制備時(shí)，懸浮液用不同的粘結(jié)劑和不同的溶劑進(jìn)行準(zhǔn)備。
所以準(zhǔn)備具有聚氨酯粘結(jié)劑的水性懸浮液，聚氨酯在懸浮液具有2-4質(zhì)量％的份額和所描述的SiC-研磨體。在此SiC在懸浮液中份額為40-70質(zhì)量％。
不用聚氨酯也可用酚醛樹脂(如酚醛清漆)作為粘結(jié)劑用于制備懸浮液，其份額為2-4質(zhì)量％，在此添加丙酮作為懸浮液的溶劑。
由該懸浮液，通過(guò)應(yīng)用兩物質(zhì)的噴嘴進(jìn)行噴霧干燥而由在此所形成的懸浮液小滴構(gòu)成研磨體，在此先去除各自的溶劑，也即水或丙酮，和各自的用來(lái)在相鄰的磨粒之間構(gòu)成以物質(zhì)粘合方式的結(jié)合的粘結(jié)劑被相應(yīng)激活用于各個(gè)研磨體。在此對(duì)于相應(yīng)的干燥/激活，保持溫度為250-120℃。
隨后研磨體在約175℃的溫度下再調(diào)溫處理約兩個(gè)小時(shí)，以提高它的整個(gè)強(qiáng)度。
然后研磨體具有60-70％的孔隙度和隨后可以如在說(shuō)明書通用部分中所描述的那樣，在相應(yīng)的支架上以物質(zhì)粘合的方式固定用于制備研磨工具。
權(quán)利要求
1.一種優(yōu)選在研磨工具中的研磨體，在此研磨體由借助粘結(jié)劑而以物質(zhì)粘合方式互相結(jié)合的磨粒構(gòu)成和具有至少近似球狀的外形，其特征在于，研磨體具有至少35％的孔隙率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的研磨體，其特征在于，其是由具有粒度為0.05-10μm的磨粒構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的研磨體，其特征在于，其是由具有粒度為0.1-3μm的磨粒構(gòu)成的。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的研磨體，其特征在于，研磨體的外徑為10-150μm。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的研磨體，其特征在于，研磨體的外徑為25-80μm。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的研磨體，其特征在于，對(duì)于研磨體的磨粒保持粒度的最大波動(dòng)為20％。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的研磨體，其特征在于，＞35％的孔隙率均勻地分布在研磨體中。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的研磨體，其特征在于，研磨體在內(nèi)部是中空的。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的研磨體，其特征在于，研磨體的粘結(jié)劑份額≤5質(zhì)量％。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的研磨體，其特征在于，磨粒是選自SiC、Al2O3(剛玉)、BN、WC/Co、WC、金剛石、鋯剛玉、SG-顆粒(由溶膠-凝膠法或燒結(jié)法制成的磨粒)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的研磨體，其特征在于，磨粒是用酚醛樹脂、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、脲樹脂或PVB(聚乙烯醇縮丁醛)作為粘結(jié)劑結(jié)合的。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的研磨體，其特征在于，粘結(jié)劑是UV-，溫度或冷硬化的。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的研磨體，其特征在于，大量研磨體以物質(zhì)粘合的方式固定在支架上。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的研磨體，其特征在于，研磨體單層或多層地或作為均勻或不均勻的堆料固定在支架上。
15.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1-12之一的研磨體的方法，其特征在于，由含有粘結(jié)劑、溶劑和磨粒的懸浮液形成小滴，隨后將溶劑從小滴中去除和采用至少一次對(duì)粘結(jié)劑的熱處理以形成相鄰磨粒的物質(zhì)粘合結(jié)合從而激活各個(gè)由各小滴獲得的研磨體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，小滴在氣體氣氛中從懸浮液形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的方法，其特征在于，研磨體通過(guò)噴霧干燥而制備。
18.根據(jù)權(quán)利要求15或16的方法，其特征在于，研磨體通過(guò)冷凍干燥或噴霧-冷凍干燥而制備。
全文摘要
一種優(yōu)選在研磨工具中的研磨體，在此研磨體由采用粘結(jié)劑以物質(zhì)粘合的方式互相結(jié)合的磨粒構(gòu)成和具有至少近似球狀的外形，其是這樣構(gòu)成的，即研磨體具有至少35％的孔隙率。
文檔編號(hào)B24D11/00GK1993207SQ200680000572
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月19日
發(fā)明者D·辛拉姆, P·阿爾弗 申請(qǐng)人:施塔克·鹵德有限公司及兩合公司