[发明专利]包含结合空心微球的聚集磨粒

说明书

本发明涉及包含如权利要求1前序中所述特征的聚集磨粒，以及其制造方法。

聚集磨粒已在磨料工业中被长时间知晓，并且通常用于磨轮和磨带。这些是含有预定平均磨料粒度的个体磨粒的聚集体，其中通过粘合基质将磨粒保持在一起。无机或有机粘合剂可用作粘合试剂，其中酚醛树脂通常被用作有机粘合剂，而类玻璃或者陶瓷材料被用作无机粘合剂。

聚集磨粒的一大优势在于细碎的密实磨粒可以用作一次颗粒，由该一次颗粒形成聚集磨粒，其与源粒相比相对大，其由多个个体粒子组成，并且在磨削加工期间，与具有可比较尺寸的个体粒子相比，该聚集磨粒表现出完全不同的磨损机制。

通常，尽管个体粒子根据在磨削加工期间的压力条件而被钝化或者破坏，然而可以具体选择和施加聚集磨粒，使得个别磨损的一次磨粒从聚集磨粒的粘合基质中脱离，并继而使用位于其下面的磨粒，从而继续露出新的切割刃。此类聚集磨粒因此具有长的寿命，其特征在于冷切割并且对于整个寿命而言产生均匀一致的磨削表面图案。

为了用磨料加工表面，根据有待加工的材料、使用的磨削方法和期望的表面品质，对磨料有完全不同的要求。由不同材料(例如木材、金属、陶瓷、天然石材或者塑料等)制成的表面的加工，例如因此也需要不同的磨削条件和磨料，它们必须分别适用于各自的应用。

虽然在使用个体磨粒时仅能改变磨粒种类和磨粒尺寸，然而使用聚集磨粒为优化各自应用中的聚集磨粒提供了许多另外的可能性。

EP 2 174 751 A1中描述了磨粒聚集体，其由通过基于铝硅酸盐的粘合剂由保持在一起的细碎一次磨粒制成。施加的无机粘合剂在低于450℃的温度完全硬化，其中形成强度格外高的磨粒聚集体，其对于许多应用具有大的优势，在难以用高压力磨削机器材料的情形中。然而，由于它们的高强度，这些磨粒聚集体并不非常适用于轻度磨削条件。

US4,799,939描述了包括个体磨粒的可侵蚀聚集体，所述磨粒布置在粘合剂和空心体的在可侵蚀基质中。优选地，空心体是空心球并且具有使粘合基质易于分解的功能。空心球有小的直径，因此能够向粘合剂基质中尽可能多地纳入这些空心球。优选地，使用有机化合物作为粘合试剂。

GB 2 021 626公开了一种磨粒粒状物，其中通过合成树脂粘合剂将磨粒和造孔颗粒保持在一起。该粒状物具有420μm至2000μm的磨料粒度，其中个体磨粒具有小于250μm的磨料粒度并且存在量为15到40体积％，而造孔颗粒的尺寸为44μm至297μm并且存在量为2到75体积％。该粘合试剂具有10到50体积％的百分比。由于显然当提供的粘合剂体积显著小于固体颗粒之间的体积时已经达到令人满意的结合，因此制成的聚集体可表现出孔隙的网状结构，所述孔隙彼此相连。这种开放孔隙率可以达到该聚集体总体积的50％。

根据刚提到的两份文献，特别地，当优选使用合成树脂粘合试剂时，实现了非常适用于轻度磨削条件的相对软的磨粒聚集体。

然而，由于已提及的不同材料和磨削条件，对用于表面机加工的特定聚集磨粒仍存在高的要求，已关于具体的磨削操作，还特别关于在不过高的压力下温和加工的材料，进一步开发和优化所述磨粒。

通过包含权利要求1所述特征的聚集磨粒解决该目标。根据本发明的聚集磨粒的进一步发展和有利实施方案是从属权利要求的主题。

试图开发和优化用于以温和方式机加工不同材料的聚集磨粒，当各自的聚集磨粒在个体磨粒之间有相对强的结合并且从而同时具有一定部分的封闭和开放孔隙率时，明显实现了特别好的结果。通过包含1:2至1:20的Al₂O₃和SiO₂摩尔比的铝硅酸盐和碱金属硅酸盐的粘合基质，实现了强的结合，其中该粘合基质在低于500℃的温度下硬化。可以优选地通过添加空心体来在优选调节封闭孔隙率，在聚集磨粒的制造期间中将所述空心体与各磨粒混合。主要通过所用粘合剂的量来实现开放孔隙率的调节。

由于粘合基质的硬化发生在对于无机粘合剂而言极低的温度，因此也可以使用温度敏感的个体磨粒，从而由此获得稳定的聚集磨粒。个体磨粒选自于刚玉、熔融刚玉、烧结刚玉、氧化铝氧化锆、碳化硅、碳化硼、立方氮化硼、金刚石和它们的混合物。

优选地，铝硅酸盐、碱式硅酸钠和水的混合物可用作粘合基底，其中偏高岭土、烟道灰、炉渣、岩屑、细砂和活化粘土可用作铝硅酸盐，它们被极细地颗粒化从而具有足够活性以便通过硅质成分和铝硅质成分在低于500℃温度下的缩聚反应形成铝硅质凝胶。