Kunstharzgebundene Schleifmittel werden durch Mischen, Pressen und Aushärten bei Temperaturen von etwa 200 Grad hergestellt. Harze bestehen in der Regel aus zwei Hauptkomponenten, Harz und Härter. Durch das Mischen entsteht ein reaktives Harzmaterial. Beim Aushärten erhöht sich die Viskosität des Harzes und es entsteht ein harter Kunststoff.
2.1 Mischen und Formen
Das Mischen wird normalerweise in mehrere Schritte unterteilt: Nassmischen, Trockenmischen und Endmischen. Im Nassmischschritt werden Schleifpartikel und flüssiges Harz oder Furfural (ein Netzmittel) kombiniert. Die Schleifpartikel sind beschichtet, sodass Harzpulver und Füllstoffe leichter an der Partikeloberfläche haften können. Das Netzmittel verbessert zudem die Aggregation der Partikel. Darüber hinaus können die Schleifwerkzeuge im ursprünglichen, sogenannten „grünen“ Zustand gehandhabt werden.
Vor dem Zusammenbringen mit der Nassmischung (bestehend aus Schleifmittel und Nassharz) werden pulverförmige Harze und Füllstoffe auf Phenolbasis trocken gemischt. Zur Unterstützung des Mischprozesses sind Zusatzstoffe enthalten, die die Fließfähigkeit und Lagerfähigkeit der Mischung verbessern und die Klumpenneigung verringern. Beispiele für Zusatzstoffe sind pulverförmige Zusatzstoffe, Kieselsäure und Derivate. Der Mischvorgang wird fortgesetzt, bis eine homogene, gießfähige Mischung entsteht. Staub ist ein Sicherheitsrisiko beim Umgang mit Harzpulvern. Daher können Staubunterdrückungsmittel nützliche Zusatzstoffe zur Staubminimierung sein.
Vor dem Pressen können Körpermaterialien wie Glasfasern für Trennscheiben oder Aluminiumkörper für superharte Schleifscheiben eingebettet werden.
2.2 Pressen
Die Mischung aus Bindung und Schleifmittel kann kalt gepresst und in einem Ofen gehärtet werden oder heiß gepresst und auf einer Presse mit beheizter Platte gehärtet werden. Abbildung 5 zeigt einen Beispielaufbau zum Anpressen der Schleifschicht an den Schleifscheibenkörper. Herkömmliche Schleifscheiben können heiß oder kalt gepresst und bei 140-200 Grad gehärtet werden. Die meisten superharten Schleifscheiben und dichten Schleifscheiben mit geringer Porosität werden durch Heißpressen bei 160-175 Grad hergestellt. Bei superharten Schleifscheiben mit einem Durchmesser unter 200 mm kann die Schleifschicht direkt auf den Grundkörper gepresst werden. Epoxid- oder Polyurethanbindungen werden in eine Form gegossen oder geschüttelt und dann bei einer Temperatur von 20-80 Grad ausgehärtet.
Das Kaltpressen erfolgt auf einer hydraulischen Presse mit einer Druckfestigkeit von 15-30 N/mm2. Die Presszeit liegt bei 5-50 Sekunden, abhängig von der Größe und Form des Schleifwerkzeugs, der Partikelgröße, der Plastizität und der Verteilung der Mischung. Beim Heißpressen beträgt die Presszeit etwa 30-60 Sekunden pro Millimeter Scheibendicke. Der Pressvorgang kann auf Basis eines definierten Volumens bzw. Drucks erfolgen (Fixvolumen und Fixdruck). Innere Reibung und Reibung mit der Formwand führen zu Abweichungen in der Partikeldichte, die sich auf die Werkzeughärte auswirken. Dichteabweichungen können durch Pressen mit zwei Ambossen oder durch Oszillation während des Pressvorgangs ausgeglichen werden.
2.3 Aushärtung
Der Härteprozess muss einem definierten Temperaturprogramm folgen. Abhängig von der tatsächlichen Temperatur laufen während des Aushärtungsprozesses mehrere chemische Prozesse ab:
(1) 70–80 Grad: Das Harzbindemittel beginnt zu fließen und wird in eine geschmolzene Masse umgewandelt. Das Wasser im Phenolharz verdunstet und das Harz härtet unter dieser Wasserabscheidung aus. Das Wasser kann im porösen Werkzeug abgeführt werden.
(2) 110-120-Grad: Hexamethylentetramin zersetzt sich und leitet den Aushärtungsprozess des geschmolzenen Harzpulvers ein. Es werden Gase freigesetzt, insbesondere Ammoniak (NH3).
(3) 170-180-Grad: Die Struktur härtet schließlich aus und es kommt zu einer Vernetzung des Phenolharzes. Überhärten sollte vermieden werden, da überhärtete Werkzeuge eine geringere Festigkeit aufweisen.
(4) 180-200 Grad: Die Benzylaminstruktur bricht auf und es entsteht neues Ammoniak. Der Harzbinder wird spröde, aber auch thermisch stabil.
(5) Das endgültige Temperaturniveau (165-170, 175-180 oder 185-195 Grad) beeinflusst die endgültigen Werkzeugeigenschaften (Härte, Zähigkeit, Sprödigkeit) erheblich. Die Aushärtung kann auch dielektrisch durch Radiofrequenz- und Mikrowellenerwärmung erfolgen. Diese Methoden erfordern das Vorhandensein eines erheblichen elektrischen Verlustfaktors, der bei Phenolharzen häufig vorkommt.
