sleepytomcat (Jens Kraglund) / CC BY-SA 3.0 de

Schleifstein


Dieser Artikel behandelt den Stein zum Schärfen von Material; für den deutschen Philosophen und Politiker siehe Josef Schleifstein.

Schleifsteine oder Poliersteine sind flache, eckige oder runde bis ovale Scheiben aus körnigem oder kristallinem Material mit einer ebenen Arbeitsfläche. Sie dienen zum Schleifen, Glätten und Polieren und unterscheiden sich dadurch von den Reibsteinen. Wie bei den Mahlsteinen kommt es auf eine möglichst ebene, aber raue Arbeitsfläche an. Plattenförmige Grundformen aus Sedimentgestein wie Sandstein und Schiefer, aber auch Basalte, Granite und Quarzite sind als natürliche Schleifsteine geeignet, auch zerbrochene Mahlsteine wurden verwendet.

Vorgeschichte

Im Altpaläolithikum noch vereinzelt, im Jungpaläolithikum und Mesolithikum vermehrt, dienten Schleifgeräte vor allem zum Glätten von Holz-, Horn- und Knochengeräten. Im Neolithikum werden geschliffene und polierte Beile, Äxte und Meißel charakteristisch und Schleifsteine weisen oft mehrere Schleifbahnen (Rillen) auf, die vielleicht durch Picken vorgeformt wurden. Darin besteht der Unterschied zu den Unterliegern (von Mahlsteinen). Sie wurden zum Glätten von Holz-, Horn- und Knochengeräten und zur Rundung und KaIibrierung (Herstellung des äußeren Durchmessers) von Perlen aus verschiedenen Materialien verwendet. Paarweise mit einer Rille auftretende Schleifsteine dienten wahrscheinlich zum Glätten hölzerner Pfeilschäfte.

Geschichte

Schleifrad

Ein Schleifstein ist ein meist länglicher, handteller- bis handgroßer Stein zum Schärfen von Schneidwerkzeugen oder zur Formgebung von Edelsteinen. Schleifsteine werden aus unterschiedlichen Materialien hergestellt: Natursteine zu Schleifzwecken werden auf der ganzen Welt abgebaut. Bekannt sind z. B. diejenigen aus Arkansas/Ouashita Mountains, Belgien (Ardennen) oder den französischen Pyrenäen. Künstliche Steine können aus verschiedenen abrasiven Materialien bestehen (siehe unter 'Synthetische Schleifsteine').

Schleifsteine für rotierende Werkzeuge werden als Schleifscheiben oder -räder bezeichnet. Wegen der erzielbaren großen Umfangsgeschwindigkeit entsteht Reibungswärme am Werkstück. Bei empfindlichen Materialien, z.B. gehärteten Messer- und Werkzeugklingen, muss auf entsprechende Kühlung durch Flüssigkeit geachtet werden, damit der Stahl seine Härte nicht verliert, was bereits bei Temperaturen über 170 °C der Fall ist. Die dünnen Schneiden von Messerklingen sind hier besonders anfällig.

Mit der Herstellung von Schleifsteinen befassten sich die Berufe des Schleifsteinhauers und des Schleifsteindrehers.

Typen von Schärfmitteln

Schärfsteine lassen sich wie folgt klassifizieren:

Synthetische Schleifsteine

Beliebt und effektiv sind synthetische Schleifsteine, etliche sind japanischer Herkunft. Jene mit Kunststoff-Bindung haben meist ein weiches, offenporiges Gefüge mit homogener Partikeleinlagerung, schleifen schnell, nutzen sich allerdings bei unsachgemäßer Anwendung auch schnell ab. Die meisten dieser Steine wurden für das Schärfen japanischer Messerklingen entwickelt, die eine andere Geometrie als westliche Messer haben. Sie leisten dort gute Dienste, werden aber bei Verwendung zum Anschleifen einer sekundären Schneidfase schnell hohl und müssen dann abgerichtet werden. Keramisch gebundene Wassersteine mit besonders hoher Verschleißfestigkeit für professionelle Anwendung werden in Zusammenarbeit mit den Industriekunden aus dem Metallbereich ständig weiter entwickelt. Ansonsten sind keramische Schleifsteine ein Standard und für viele Schleifaufgaben geeignet. Es gibt sie auch als Schieben, Banksteine, Feilen oder Keramikstäbe, die für manche Anwendungen praktisch sind.

Die abrasiven Medien, die zur Anwendung kommen, sind

1. Korund oder Aluminiumoxid Al2O3. Kam früher aus natürlichen Vorkommen (z.B. Insel Naxos, Griechenland). Es ist ein sehr hartes, für Schleifmittel heute künstlich hergestelltes Mineral. Bei der Herstellung im Schmelzverfahren können verschiedene Reinheitsgrade erzielt werden:

Normalkorund (dunkelbraun) bis Edelkorund (weiß). Um die Eigenschaften (z.B. Zähigkeit, Splitterfähigkeit) des Edelkorunds in gewünschter Weise zu beeinflussen, werden bestimmte Elemente wie Chrom oder Zirkon kontrolliert in das Kristallgitter eingebaut und es entstehen die verschiedenen Edelkorundsorten mit den entsprechenden Farben.

2. Siliciumcarbid SiC. Für die Schleifmittel ist es ein künstlicher Kristall mit sehr ähnlichen Eigenschaften wie Diamant. Eingesetzt werden das reinere grüne SiC, extrem hart und scharfkantig splitternd, und das dunkle SiC, das etwas zäher, blockiger und standfester ist.

3. Synthetische Metalloxide, -nitride und -carbide/Oxidkeramik Oxidkeramiken haben große Bedeutung als Schneidstoffe in der zerspanenden Fertigung. Neben oxidischen gibt es auch nichtoxidische Schneidkeramiken. Das kubisch-kristalline Bornitrid kann sowohl als monokristallines wie auch als polykristallines Schleifkorn Verwendung finden. Es ist neben Borcarbid der nach Diamant härteste bekannte Stoff. Borcarbid wird vor allem zum Abrichten von Schleifscheiben eingesetzt.

Technisch bedeutend ist vor allem Aluminiumoxid (Al2O3), aber auch Zirkondioxid (ZrO2), Titan(IV)-oxid (TiO2), Magnesiumoxid (MgO), Zinkoxid (ZnO), Aluminiumtitanat (Al2O3 + TiO2) und Bariumtitanat (BaO + TiO2)

4. Diamant für höchste Ansprüche an Abtrag auch härtester Werkstoffe und Präzision. Es gibt viele Qualitäten von Natur- sowie heute künstlich hergestellten Diamanten.

Die Qualität von Schleifsteinen wird bestimmt von ihrem Gehalt an abrasiven Stoffen, von deren Qualität und der gleichmäßigen Verteilung in der Matrix und von der Art der Bindung, die einerseits das einzelne Schleifkorn festhalten muss, es andererseits aber, wenn es verschlissen ist, ausbrechen lassen muss, um neuen, schärferen Schleifkörnern Platz zu machen. Die abrasiven Medien können von sehr unterschiedlicher Qualität und Wirksamkeit sein, wodurch sich ihr Preis bestimmt.

Für die Schleifkörper (Schleifscheiben, Segmente, Feilen, Hon- oder Abziehsteine) werden die Körnungen in den Rezepturen oft gezielt gemischt, um ein Schneid- und ein Stützkorn zu erhalten und damit die Lebensdauer der Schleifmittel zu erhöhen.

Natürliche Wassersteine

Bei japanischen Natursteinen ebenso wie bei Belgischen Brocken oder dem slowakischen Rozsutec handelt es sich um Sediment- oder Kalkgestein mit eingelagertem Korund, Oxiden, Quarziten oder Halbedelsteinen (z.B. Granaten). Die Strukturen und die Homogenität dieser Steine können je nach Abbauort und -lage variieren. Bei vielen natürlichen Schleifsteinvorkommen tritt - teils nach Jahrhunderten des Abbaus - eine Verknappung auf.

Sog. 'Ölsteine'

Der alte Ausdruck 'Ölstein' stammt noch aus der Zeit, als es noch keine rostfreien Stähle gab. Messerklingen, die auf einem Stein mit Öl geschliffen oder abgezogen wurden, bekamen bei diesem Vorgang einen leichten Ölfilm und dadurch einen kurzzeitigen Rostschutz. Da manche Steine - vor allem die ersten künstlichen Steine mit Kunstharzbindung - die Verwendung mit Schleiföl nicht vertrugen und sich zersetzten, waren ölfeste Steine besonders begehrt.

Bei den Arkansas-Steinen handelt es sich um dichte und verschleißfeste Novakulite. Sie eignen sich gut zum Abziehen von Schnitz- und Drechseleisen. Unter Abziehen versteht man das Anlegen der letzten feinen Schärfe bei einem bereits gut geschärften Schneidwerkzeug.

Der natürliche Arkansas-Stein kommt in vielen verschiedenen Qualitäten und Farben vor. Besonders wertvoll sind rein weiße, etwas poröse Soft-Arkansas-Steine, die aber nicht mehr gefunden werden. Die transparenten, grauen und schwarzen Hart-Arkansas-Varianten werden entweder mit niedrigviskosem Schleiföl oder am besten mit Petroleum oder Lampenöl verwendet. Der Stein nimmt die Flüssigkeit nicht auf, daher genügen wenige Tropfen. Bei trockener Verwendung setzt sich der Stein sofort zu, mit Wasser funktioniert er nicht.

Alle Arkansas-Steine müssen vor Gebrauch mit einem feinen Siliciumcarbid-Stein angerieben werden, ersatzweise mit einem anderen Stück Arkansas. Dazu wird der Stein sorgfältig gereinigt und dann mit Wasser (nicht mit Öl!) angerieben. Dieser Vorgang erzeugt eine matte, nicht reflektierende Oberfläche. Ein Arkansas mit glänzender Oberfläche hat keinerlei Schleifwirkung.

Der etwas gröbere und meist farbigere Ouashita-Stein (auch als Washita bezeichnet) kommt aus einem benachbarten Vorkommen mit ähnlicher Zusammensetzung.

Allgemeiner Hinweis: Schleifsteine, die einmal mit Öl imprägniert wurden, nehmen kein Wasser mehr auf. Daher ist es bei der ersten Inbetriebnahme eines Steins wichtig, ihn auf Porosität zu untersuchen. Steine, die sehr dicht sind und kaum Flüssigkeit aufnehmen, arbeiten meist gut mit Petroleum.

Poröse Schleifsteine, die Öl aufgenommen haben, kann man meist durch Auskochen in Wasser unter sparsamer Verwendung eines nicht rückfettenden Spülmittels oder eines Waschmittels regenerieren.

Diamant-Steine

Bei diesen Schärfmitteln ist das schleifwirksame Diamantpulver in einer galvanischen Nickelmatrix als dünne Schicht auf eine Metallunterlage aufgebracht. Die Diamantplatten gewährleisten hohe Planheit, Langlebigkeit und Wirksamkeit unter der Bedingung, dass die Diamanten von hoher Qualität sind (monokristallin).

Anwendung

Schleifstein mit Kurbel

Mit Ausnahme der Steine aus Diamantstaub sowie der Keramikstäbe ist es nötig, den Schleifstein während des Schleifens mit Wasser oder Petroleum/Schleiföl zu benetzen. Diese Maßnahme sorgt u. a. dafür, dass sich kein Metallabrieb in den Poren des Stein ablagern kann und er dadurch effektiver schleift. Auf einen so präparierten Stein wird z.B. eine Messerklinge flach aufgelegt und der Rücken je nach gewünschtem Schleifwinkel leicht angehoben. Dieser Winkel richtet sich nach der Geometrie und dem Einsatzbereich des Messers. Feine Schneiden (zu finden bei Skalpellen, Küchenmessern und Schnitzmessern) benötigen einen kleinen Winkel von 15 - 20°. Bei einem kleineren Winkel wird die Schneide schärfer, aber auch empfindlicher. Dann wird die Schneide mit einer bogenförmigen Bewegung und mit leichtem Druck vom Griffansatz bis zur Spitze am Stein entlang gezogen. Das wird so lange fortgesetzt, bis ein Grat entsteht. Das wird mit der anderen Seite der Klinge wiederholt. Wenn auch hier ein Grat entstanden ist, wechselt man zu einem Stein mit feinerer Körnung. Mit diesem Stein wird mit leicht erhöhtem Winkel geschliffen. Wie vorher arbeitet man immer mit dem Grat nach unten zum Stein hin, bis der Grat auf die andere Seite wechselt. Dann wechselt man die Seite und fährt mit geringerem Druck fort, bis der Grat entfernt ist.

Siehe auch

Abziehstein, Scherenschleifer, Wetzstahl, Wetzstein, Keramikwetzstab

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Schleifstein – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Wikibooks Wikibooks: Bogenbau/ Werkzeug/ Schärfen – Lern- und Lehrmaterialien

Literatur

  • John Juranich u. a.: The Razor Edge Book of Sharpening. Warner Books, New York NY 1985, ISBN 0-446-38002-4.
  • Jim Kingshott: Sharpening. Pocket reference book. Techniques & equipment. Guild of Master Craftsman Publications Ltd., Lewes 1996, ISBN 1-86108-007-7.
  • Leonard Lee: The Complete Guide to Sharpening. The Taunton Press Inc., Newtown CT 1995, ISBN 1-56158-125-9.
  • Joachim Hahn: Erkennen und Bestimmen von Stein- und Knochenartefakten. Einführung in die Artefaktmorphologie (= Archaeologica Venatoria. Bd. 10). 2. Auflage. Verlag Archaeologica Venatoria u. a., Tübingen 1993, ISBN 3-921618-31-2.

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