DE2531182C2

DE2531182C2 - Flowable abrasive

Info

Publication number: DE2531182C2
Application number: DE19752531182
Authority: DE
Inventors: Kenneth E. Wellesley Mass. Perry
Original assignee: WINFIELD BROOKS Co Inc WOBURN MASS US
Current assignee: WINFIELD BROOKS Co Inc WOBURN MASS US
Priority date: 1975-07-11
Filing date: 1975-07-11
Publication date: 1982-01-14
Also published as: DE2531182A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein fließfähiges Schleifmittel, bestehend aus einer aus einem Boidialkyl-Silicon-Sauerstoff-Polymer gebildeten viskosen Trägersubstanz mit eingelagerten Schleifkörnern. Ein derartiges Schleifmittel ist aus der US-PS 24 43 698 bekanntThe invention relates to a flowable abrasive consisting of a boidialkyl silicone oxygen polymer formed viscous carrier substance with embedded abrasive grains. Such a thing Abrasives are known from US Pat. No. 2,443,698

Dieses bekannte Schleifmittel gibt dann Anlaß zu Schwierigkeiten, wenn es unter Druck und mit hoher Geschwindigkeit auf einer zu behandelnden Fläche hin- und herbewegt wird, weil das Schleifmittel dabei so stark erhitzt wird, daß es thermisch zerfällt und dabei seine Wirksamkeit verliert.This known abrasive gives rise to difficulties when it is under pressure and with high Speed is moved back and forth on a surface to be treated, because the abrasive is so is strongly heated that it thermally decomposes and thereby loses its effectiveness.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, das Schleifmittel der eingangs erwähnten Art in der Weise zu verbessern, daß es auch beim Auftreten hoher Temperaturen seine Konsistenz und damit seine Wirksamkeit beibehält. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.The object of the invention is therefore the abrasive to improve the type mentioned in such a way that it is also when high temperatures occur maintains its consistency and therefore its effectiveness. The solution to this problem is in the claim 1 marked.

Ein Polymer allein, das mit Schleifpartikeln versetzt ist, ist für das Läppen einer Bohrung aus den obenerwähnten Gründen nicht völlig zufriedenstellend. Wird dagegen erfindungsgemäß ein Gel auf der Grundlage von Kohlenwasserstofföl und einer Metallseife hinzugegeben, dann ergibt sich ein Schleifmittel, das weich und ausreichend fließfähig im und eine Konsistenz besitzt, die während des Mischens und beim Gebrauch zwischen Pastenform und teigiger Masse liegt. Die Zusammensetzung besitzt verschiedene Grade innerer Schmierfähigkeit mit ganz geringfügiger wenn überhaupt vorhandener Elastizität, wenn sie heruntertropft, ob nun Schleifpartikeln enthalten sind oder nicht. Das Polymer, das mit dem Gel modifiziert ist, erhöht die Härte oder vermindert die Fließfähigkeit unter stati schern Druck nicht nennenswert.A polymer alone, which is loaded with abrasive particles, is useful for lapping a hole from those mentioned above Reasons not entirely satisfactory. In contrast, according to the invention, a gel is based The addition of hydrocarbon oil and a metallic soap results in an abrasive that is soft and is sufficiently fluid and has a consistency, which lies between paste form and doughy mass during mixing and use. The composition possesses varying degrees of internal lubricity with very little if any elasticity present as it drips, whether or not abrasive particles are included. That Polymer that is modified with the gel increases the hardness or reduces the flowability under stati don't care about pressure.

Das zum Modifizieren des Polymers verwendete Gel ist bekannt und wird durch Reaktion einer Metallseife mit einem Kohlenwasserstofföl gebildet. Es wird bisherThe gel used to modify the polymer is known and is made by reacting a metal soap formed with a hydrocarbon oil. It will be so far

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55 bereits für zahlreiche Anwendungsfälle benutzt wie etwa als Eindickzusatz für Anstrichfarben, Tinten, Spezialharzbeschichtungen, Plastikmassen, Gießbetonverbindungen und viele andere Massen, die eine erhöhte Viskosität haben sollen.55 already used for numerous applications such as a thickening additive for paints, inks, Special resin coatings, plastic compounds, cast concrete connections and many other masses that are said to have an increased viscosity.

Der Metallseifenanteil des Gels ist, wie es bekannt ist, ein Salz, das vorzugsweise im wesentlichen wasserunlöslich ist und aus einer fettigen Karboxylsäure mit üblicherweise 8 bis 22 Kohlenstoffatomen besteht, wobei typische Beispiele Aluminium, Beryllium, Kadmium, Kalzium, Lithium, Magnesium und Zinksalze von Säuren wie Laurinsäure, Stearinsäure, ölsäure, ünoisäure. Linolensäure, Cetylsäure, Palmitinsäure, Bensjure oder Mischungen daraus sind. Häufig werden diese Salze der Fettsäuren oder Metallseifen im Umgang als Metallstearate bezeichnet, was nicht nur die unlöslichen Metallsalze der Stearinsäure, sondern auch eine große Anzahl von Salzen mit organischen Säuren von hohem Molekulargewicht umfaßt Die Aluminiumsalze werden bevorzugt verwendet, da sie besonders stabile Gels bilden, und besonders die Stoffe, die unter Fachleuten als Aluminiumstearate bezeichnet werden, sind bevorzugtThe metallic soap portion of the gel is as it is known is, a salt that is preferably substantially insoluble in water and consists of a fatty carboxylic acid usually having 8 to 22 carbon atoms, where typical examples aluminum, beryllium, cadmium, Calcium, lithium, magnesium and zinc salts of acids such as lauric acid, stearic acid, oleic acid, monoic acid. Linolenic Acid, Cetylic Acid, Palmitic Acid, Bensic Acid or Mixtures of these are. Often these salts of fatty acids or metal soaps are handled as metal stearates denotes what is not only the insoluble metal salts of stearic acid, but also a large one Number of salts with high molecular weight organic acids include The aluminum salts preferred because they form particularly stable gels, and especially those materials which are referred to by those skilled in the art as aluminum stearates are preferred

Das Kohlenwasserstofföl, vorzugsweise ein aliphatisches öl, das als zweite Komponente für das Gel benötigt wird, ist am besten eines aus der Gruppe der Paraffinöle, kann jedoch auch ein anderes Kohlenwasserstofföl sein, das üblicherweise mit Metallseifen zur Bildung von Gels verwendet wird wie etwa ein naphthenisches öl.The hydrocarbon oil, preferably an aliphatic oil, which is required as a second component for the gel is best from the group of paraffin oils, but another hydrocarbon oil can also be used commonly used with metallic soaps to form gels, such as a naphthenic oil.

Das Gel wird durch Mischen von 1 bis 35 Gew.-% und vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-% Metallseife mit dem Kohlenwasserstofföl und Erhitzen der Mischung auf eine über der Geliertemperatur liegende Temperatur gebildet, vorzugsweise zwischen 6 bis 12° über der Geliertemperatur, wobei diese Temperatur dann wenigstens 15 Minuten so gehalten wird.The gel is made by mixing 1 to 35 wt .-% and preferably 3 to 15 wt .-% metallic soap with the Hydrocarbon oil and heating the mixture to a temperature above the gelling temperature formed, preferably between 6 to 12 ° above the setting temperature, this temperature then at least Is held for 15 minutes.

Durch Reagieren eines Silikonöls, z. B. Polydimethylsiloxan, mit einer Borverbindung, z. B. Pyroborsäure, Borsäureanhydrid oder dergleichen in Anwesenheit eines Katalysators, z. B. eines Lewis-Säurekatalysators, wird unier Wärmezufuhr und Rühren, gefolgt von einer Behandlung mit Aluminiumkarbonat oder Ammoniak, um die Reste des Katalysators zu neutralisieren, das Polymer gebildet.By reacting a silicone oil, e.g. B. Polydimethylsiloxane, with a boron compound, e.g. B. pyoboric acid, boric anhydride or the like in the presence a catalyst, e.g. B. a Lewis acid catalyst, heat and stirring, followed by a Treatment with aluminum carbonate or ammonia to neutralize the remains of the catalyst that Polymer formed.

Der Schleifbestandteil der Zusammensetzung ist ein übliches Schleifmaterial, das etwa beim Läppen eingesetzt wird, so z. B. Siliziumkarbid, Alaunerde, Borkarbid oder dergleichen. Die Größe der Partikel kann über einen weiten Bereich schwanken, was davon abhängt, was mit der Schleifpaste später gemacht werden soll und welche physikalischen Eigenschaften für die Zusammensetzung gewünscht sind. Die Größe kann deshalb schwanken zwischen 20 mesh und 600 mesh, and für manche Fälle kann die Korngröße bis zu 2 bis 5 Mikron sinken. Es hat sich herausgestellt, daß bei Verwendung größerer Schleifpartikel für schwerere Bearbeitung erheblich bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn in Kombination mit den größeren Partikeln auch Partikel feinerer Korngröße eingesetzt werden.The abrasive component of the composition is a common abrasive material such as that used in lapping will, so z. B. silicon carbide, alum earth, boron carbide or the like. The size of the particles can be about vary over a wide range, depending on what is to be done with the grinding paste later and what physical properties are desired for the composition. The size can therefore vary between 20 mesh and 600 mesh, and in some cases the grain size can be up to 2 to 5 Microns sink. It has been found that using larger abrasive particles for heavier machining Significantly better results are achieved when combined with the larger particles as well Particles of finer grain size are used.

Die Menge der Schleifpartikel in bezug auf das übrige der Zusammensetzung (Gel und Polymer) beträgt wenigstens 25 Gew.-% von der Zusammensetzung, liegt aber vorzugsweise zwischen 50 und 300 Gew.-% und in der Regel zwischen 100 und 190 Gew.-% der Zusammensetzung. The amount of abrasive particles with respect to the remainder of the composition (gel and polymer) is at least 25% by weight of the composition, but is preferably between 50 and 300% by weight and in typically between 100 and 190% by weight of the composition.

Um die fließfähige Schleifzusammensetzung gemäß der Erfindung zu erhalten, wird das Polymer sorgfältig mit dem Gel zusammengeknetet, bis eine homogeneIn order to obtain the flowable abrasive composition according to the invention, the polymer is carefully kneaded with the gel until homogeneous

Masse entsteht, die die gewünschte Weichheit, Fließfähigkeit und Viskosität besitzt Anschließend wird das Schleif partikelmaterial gleichmäßig durch Rühren in die Masse eingemischt, woraufhin sie dann fertig istMass is created, which has the desired softness, fluidity and viscosity then the abrasive particulate material is uniformly stirred into the Mix in the mass, after which it is then ready

Die dem Polymer hinzugefügte Gelmenge hängt von den Eigenschaften des Gels und von der gewünschten Konsistenz der fertigen Zusammensetzung ab. Dies wiederum wird vom Verwendungszweck der Schleifmasse bestimmt Soll beispielsweise eine verhältnismäßig kleine Bohrung mit der Schleifmasse behandelt werden, z. B. 3 mm Durchmesser oder kleiner, dann treten Bedingungen mit verhältnismäßig hohem Druck und hoher Geschwindigkeit auf, so daß eine gut fließende Schleifmasse von pastenförmiger Konsistenz wünschenswert ist Dies wird mit einem verhältnismäßig weichen Gel erzielt (einem aus Aluminiumstearat und Paraffinöl gebildeten Gel) bei mittlerer Konzentration oder mit einem festeren Gel (gebildet aus Aluminiumstearat und einem naphtenischen öl) bei niedriger Konzentration. Wenn dagegen die Schleifzusammensetzung zum Bearbeiten und Schleifen der Innenfläche eines relativ großen Kanals eingesetzt werden soll, wo der Druck und die Geschwindigkeit verhältnismäßig niedrig sind, dann empfiehlt es sich, eine steifere Schleifzusammensetzung mit einer teigigen Konsistenz einzusetzen. Eine solche läßt sich aus einem steiferen Gel in entsprechender Konzentration gewinnen. Unter Beachtung dieser vorstehend genannten Richtlinien kann das Verhältnis von Gel zu Polymer zwischen 1 zu 4 und 4 zu 1 schwanken, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 1 und 2 und 2 zu 1 liegt und das Verhältnis 1 zu 1 den Überwiegenden Anteil ausmachtThe amount of gel added to the polymer depends on the properties of the gel and on the one desired Consistency of the finished composition. This in turn depends on the intended use of the abrasive compound determined Should, for example, treat a relatively small hole with the grinding compound be e.g. B. 3 mm in diameter or smaller, then step Conditions with relatively high pressure and high speed, so that a good flowing Abrasive mass of pasty consistency is desirable This is done with a proportionate soft gel (a gel made from aluminum stearate and paraffin oil) at medium concentration or with a more solid gel (formed from aluminum stearate and a naphthenic oil) at a lower concentration. On the other hand, if the abrasive composition for machining and grinding the inner surface of a relative large duct should be used where the pressure and speed are relatively low then it is best to use a stiffer abrasive composition to use with a pasty consistency. Such can be found in a stiffer gel gain appropriate concentration. By following these guidelines above, the Gel to polymer ratios vary between 1 to 4 and 4 to 1, the preferred range being between 1 and 2 and 2 to 1 and the ratio of 1 to 1 makes up the predominant share

Die fließfähige Schleifzusammensetzung gemäß der Erfindung hat folgende Vorteile als Trägermasse für Schleifpartikel gegenüber den bekannten Schleifmassen: The flowable abrasive composition according to the invention has the following advantages as a backing for Abrasive particles compared to the known abrasive masses:

1. Der Druckabfall beim Hindurchdrücken des Schleifmittels durch eine zu bearbeitende Bohrung ist vergleichsweise gering.1. The pressure drop when the abrasive is pushed through a hole to be machined is comparatively low.

2. Die Härte des Werkstücks als auch der benötigte Druck können in weiten Grenzen liegen. Durch Variieren der Menge und Art von Gel und Schleifpartikeln können Viskosität, Weichheit, Geschmeidigkeit und Schmierfähigkeit gesteuert werden.2. The hardness of the workpiece and the pressure required can be within wide limits. By Varying the amount and type of gel and abrasive particles can have viscosity, softness, suppleness and lubricity can be controlled.

3. Die Schleifpartikel setzen sich nicht ab, auch wenn große Mengen vorhanden sind.3. The abrasive particles do not settle, even when present in large quantities.

4. Die Zusammensetzung ist völlig stabil, so daß sie auch lange gelagert werden kann.4. The composition is completely stable, so that it can be stored for a long time.

5. Obgleich die Schleifmasse mikroskopisch ist, kann sie leicht in Wasser oder einem Lösungsmittel dispergiert werden, so daß die Schleifflächen leicht zu reinigen sind.5. Although the abrasive mass is microscopic, it can easily be soaked in water or a solvent dispersed so that the grinding surfaces are easy to clean.

6. Die Schieifausammensetzung klebt nicht am Werkstück oder an der Schleifeinrichtung und kann deshalb leicht davon wieder entfernt werden.6. The sliding composition does not stick to the workpiece or on the grinding device and can therefore easily be removed again.

Anhand einiger Beispiele soll die Erfindung nun nochmals im einzelnen erläutert werden.The invention will now be explained again in detail with the aid of a few examples.

Beispie! 1Example! 1

Ein Polymer wird gebildet aus 50 kg eines Dimethylsilikonöls, >h kg FeCl₃ · 6 H₂O (Lewis-Säurekatalysator) und 3 kg Pyroborsäure, wobei unter Rühren die Reaktion bei einer Temperatur zwischen 200 und 250° CA polymer is formed from 50 kg of a dimethyl silicone oil,> h kg of FeCl ₃ · 6 H ₂ O (Lewis acid catalyst) and 3 kg of pyroboric acid, the reaction taking place at a temperature between 200 and 250 ° C. with stirring

ίο abläuft, so daß ein hochviskoses Bor-Organo-SUikon-Heteropolymer entsteht Dieses reagiert weiter mit V/2 kg NH₄CO₃, um jeglichen Säurerest zu neutralisieren. Das sich ergebende Material ist etwas bröckelig und steif.ίο runs, so that a highly viscous boron-organo-SUikon-heteropolymer is formed. This reacts further with V / 2 kg of NH ₄ CO ₃ in order to neutralize any acid residue. The resulting material is somewhat crumbly and stiff.

Durch Hinzufügen von 3,6 kg Aluminiumstearat (Nr. 801, S. B. Penich und Co.) und 60 kg Kohlenwasserstofföl (Drakol 9, Pennsylvania Refining Co.) bei Raumtemperatur und unter Rühren wird ein Gel gebildet Die Mischung wird dann auf die Geliertemperatur von 90° C und weiter auf 115° C erhitzt und 15 Minuten bei dieser Temperatur gehalten, so daß ein relativ dickes Gel entsteht A gel is formed by adding 3.6 kg of aluminum stearate (No. 801, SB Penich and Co.) and 60 kg of hydrocarbon oil (Drakol 9, Pennsylvania Refining Co.) at room temperature while stirring ° C and further heated to 115 ° C and held at this temperature for 15 minutes, so that a relatively thick gel is formed

20 kg des Polymer werden dann mit 30 kg des Gel bei der Temperatur von 100°C vermischt Nach intensivem Durchmischen wird die Mischung gekühlt und solange geknetet, bis sie homogen ist Danach wird der Polymerzusammensetzung 75 kg Silikonkarbid-Schleifpartikelpulver zugegeben mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 200 mesh. In diesem Stadium hat die Mischung dann eine pastenartige Konsistenz.20 kg of the polymer are then mixed with 30 kg of the gel at the temperature of 100 ° C. After intensive Mixing, the mixture is cooled and kneaded until it is homogeneous. Then the polymer composition 75 kg silicon carbide abrasive particle powder added with an average particle size of 200 mesh. At this stage the mixture has a paste-like consistency.

Die sich daraus ergebende Schleifpastenmischung wird mit einem Druck von 200 Kilopond/cm² 10 Minuten lang durch ein 3 mm starkes Loch von Testscheiben aus Stahl hin- und hergepumpt Der Druckabfall an den Löchern bedingt, daß die Mischung mit äußerst hoher Geschwindigkeit durch die Löcher hindurchschießt.The resulting grinding paste mixture is pumped back and forth through a 3 mm thick hole of test disks made of steel at a pressure of 200 kilopond / cm ^{2 for} 10 minutes. The pressure drop at the holes means that the mixture shoots through the holes at extremely high speed .

Es stellte sich heraus, daß die Grate an den Kanten der Löcher vollständig beseitigt waren und die Lochwandungen ein ausgezeichnetes Oberflächenfinish aufwiesen. It was found that the burrs on the edges of the holes and the walls of the holes were completely eliminated had an excellent surface finish.

Example 2

Es wurden gleich gute Ergebnisse erhalten, wenn bei sonst unveränderten Bedingungen wie im Beispiel 1 statt Aluminiumstearat Zinkstearat verwendet und eine Geliertemperatur von 9O⁰C angewandt wurde.This gave equally good results when used as all else being equal in Example 1 instead of aluminum stearate and a gelling temperature was applied of 9O ⁰ C.

B e i s ρ i e I 3B e i s ρ i e I 3

Under otherwise the same conditions as in example 1

wurde das Kohlenwasserstofföl durch naphtenisches Ol (Audobon 50, Getty Oil Co.) ersetzt, was zu gleich gutenthe hydrocarbon oil was replaced by naphthenic oil (Audobon 50, Getty Oil Co.) replaces what is equally good

Results. This grinding paste or mixture

war in ihrer Konsistenz teigiger.was doughier in consistency.

Claims

Patent claims:

1. Flowable abrasive, consisting of a boron dialkyl silicone oxygen polymer formed viscous carrier substance with embedded abrasive grains, thereby marked t that a gel is added, which is made up of a hydrocarbon oil and a metal soap based on fatty acids with eight to twenty-two carbon atoms

Z Abrasive according to Claim 1, characterized in that the gel is mixed with the polymer in a ratio between 1: 4 and 4: 1, preferably between 1: 2 and 2: 1.

3. Abrasive according to one of claims 1 to 2, characterized in that the metal soap is aluminum, Barilium, cadmium, calcium, lizium, magnesium and / or contains zinc and that the fatty acid contains lauric acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, Is linolenic acid, palmetic acid and / or behenic acid.

4. Abrasive according to claim 3, characterized in that the metal soap contains aluminum, is preferably an aluminum stearate.

5. Abrasive according to one of claims 1 to 4, characterized in that the polymer is a boron dimethyl-silicone-oxygen polymer is