Verstärkungsgeflecht für rotierende Gegenstände, Verfahren zur Herstellung desselben, sowie Verwendung des Verstärkungsgeflechtes Die vorliegende Erfindung bezieht sich in der all gemeinsten Ausführung auf Verstärkungsgeflechte für rotierende Gegenstände. Bei ihren bevorzugten Ausführungsformen bezieht sie sich auf Verstär kungsgeflechte für Schleifscheiben.
In der Industrie werden vergleichsweise grosse Schleifscheiben des harzgebundenen Typs für die Be arbeitung von Stahl und anderen Metallen in grossem Umfang verwendet. Diese verhältnismässig grossen Schleifscheiben werden im allgemeinen ohne irgend ein Kühlmittel benutzt und rotieren mit verhältnis- mässig hohen Geschwindigkeiten. Die rauhen Be triebsbedingungen, denen diese Schleifscheiben häu fig unterworfen sind, verursachen die Entstehung radialer Risse in den Scheiben, die sich von der Peri pherie aus nach innen erstrecken und die Festigkeit der Scheiben wesentlich vermindern.
Dadurch ent steht im Falle eines Bruches oder einer Auflösung der Schleifscheiben in ihre Bestandteile eine ernste Ge fahr für das in der Nähe stehende Bedienungsperso nal und für die Maschine selbst. Aus diesem Grund ist es üblich, eine Schleifscheibe wegzuwerfen, sobald an ihr radiale Risse beobachtet werden. Trotz dieser Vorsicht zerbricht jedoch manchmal eine Schleif scheibe und verursacht ernste Verletzungen einer Be dienungsperson trotz der in die Maschine eingebau ten Sicherheitseinrichtungen.
Um die Bruchneigung schnell laufender Schleif scheiben zu vermindern, wurden bereits eine Reihe von Verstärkungsmassnahmen angewendet oder vor geschlagen, die das Schleifmaterial gegen die Zentri fugalkräfte festigen. Unter anderem wurden Metall ringe oder Gewebe verschiedener Zusammensetzung während des Formprozesses der Schleifscheibe ein gebettet, wobei diese Ringe oder Gewebe die Schleif- scheibe verstärken sollten, um deren Zerstörung zu verhindern.
Die Verstärkungselemente sind fast aus- schliesslich gegenüber der äusseren Oberfläche der Schleifscheiben um ein wesentliches Stück zurückge setzt, um das Vorstehen der Verstärkung über die Schleiffläche zu vermeiden, um den Schleifvorgang nicht zu beeinträchtigen, wenn der Durchmesser der Scheibe infolge der Abnutzung bei fortgesetztem Verbrauch abnimmt.
Obwohl eine gewisse Verstär kung der Schleifscheiben infolge Einarbeitung dieser Verstärkungselemente erreicht wurde, kamen den noch Scheibenbrüche vor, da sich radiale Risse bil deten, die von der Peripherie der Scheibe bis zu den aussenliegenden Stellen der Verstärkungselemente sich fortpflanzten. Es hat sich nun gezeigt, dass diese radialen Risse abgelenkt werden, wenn. sie den äusse- ren Bereich der Verstärkung erreichen und den Ver stärkungselementen tangential folgen und so unter Umständen den unverstärkten Teilen der Schleif scheibe ein radiales Wegschleudern ermöglichen.
Auch wurde ohne wesentlichen Erfolg versucht, die Schleifscheiben durch Einarbeiten losen, faserigen Materials, wie z. B. Asbest, Glasfaser, Baumwolle, Hanf u. dgl. in willkürlicher Orientierung in das Schleifmaterial die Schleifscheiben zu verstärken. Es wurden auch schon verhältnismässig grosse Schleif scheiben hergestellt, die aus abwechselnden Lagen aus Schleifmaterial und Glasfasertuch bestehen. Diese Technik beruht auf den guten Erfahrungen bei der Herstellung relativ dünner zu Schneidezwecken verwendeter Schleifscheiben, bei denen abwechselnde Lagen aus Schleifmaterial und Glasfasertuch ange wendet wurden, um einen Bruch infolge der Zentrifu galkräfte und zufälliger Schlagbeanspruchungen zu verhindern.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die. Menge an Glasfasertuch, die gebraucht wird, um eine wesentliche Erhöhung der Festigkeit der Schleif scheibe zu erreichen, extrem hoch ist, was eine wesentliche Verschlechterung der Schleifeigenschaf ten der Schleifscheibe und gleichzeitig ein wirtschaft lich untragbares Ansteigen der Herstellungskosten zur Folge hatte. Ausserdem bestanden die Schleif scheiben aus dünnen Schichten, so dass die Spannun gen innerhalb der Scheibe infolge der Zentrifugal kraft eine Trennung benachbarter Lagen bewirkten, was unter Umständen eine Zerstörung der ungestütz- ten Schleifmateriallagen zur Folge hatte.
Es bestand demgemäss bisher ein unbefriedigtes Bedürfnis für ein Verstärkungsgeflecht für Gegen stände, die bei verhältnismässig hohen Geschwindig keiten rotieren und speziell für grosse Schleifschei ben. Dabei soll das Verstärkungsgeflecht nicht nur die Festigkeit der Schleifscheibe wesentlich erhöhen, um ihre Zerstörung zu vermeiden, sondern soll zu sätzlich die Schleifwirkung nicht beeinträchtigen und die Kosten nicht auf ein wirtschaftlich untragbares Mass erhöhen.
Ferner bestand dauernd das Problem, Schleifartikel mit eingearbeiteter Glasfaserverstär- kung herzustellen, ohne die Oberflächen der Glasfa ser durch die Schleifpartikel beim Formvorgang des Schleifkörpers zu beschädigen, so dass die Festigkeit der Verstärkungselemente nicht verschlechtert wird. Es ist demgemäss eine Hauptaufgabe der vorliegen den Erfindung, ein Verstärkungsgeflecht zu schaffen, das, wenn es im Schleifmaterial eingebettet ist, die Festigkeit des Schleifmaterials wesentlich erhöht und zwar mehr als es bisher mit gleichen Mengen an Ver stärkungsmaterial möglich war.
Bei einem Verstärkungsgeflecht zur Verstärkung rotierender, Zentrifugalkräften unterworfener Gegen stände, z. B. Schleifscheiben, ist gemäss der Erfin dung vorgesehen, dass das Verstärkungsgeflecht min destens ein Verstärkungsglied in Form eines fortlau fenden Glasfaserstranges enthält, der nach einem Dreieckmuster innerhalb eines ringförmigen, durch zwei konzentrisch zueinander liegende Zylinderflä chen abgegrenzten Bereiches angeordnet ist.
Das Muster des Geflechts besitzt eine Vielzahl radial vor stehender Spitzen, die durch die Vielzahl innerhalb des ringförmigen Bereiches liegender Strangelement- paare gebildet sind. Wenigstens die Hälfte der ge nannten Strangelemente erstreckt sich durch einen inneren Bereich, der zwischen der inneren Zylinder fläche und einer mittleren, zur inneren Zylinderfläche konzentrischen Zylinderfläche liegt, die von der inne ren Zylinderfläche in einem Abstand von ungefähr einem Drittel der radialen Tiefe des ringförmigen Be reiches verläuft.
Vorzugsweise sind mehrere mitein ander verbundene einen zusammenhängenden Glas faserstrang bildende Verstärkungselemente Seite an Seite angeordnet, während die radial vorstehenden Spitzen auf der äusseren Zylinderfläche liegen und entlang der Zylinderfläche ungefähr gleiche Winkel abstände haben. Das Verstärkungsglied weist vor zugsweise eine solche Verteilung des zusammenhän- genden Glasfaserstranges auf, dass das Strangvolu- men von der äusseren Zylinderfläche nach dem: mitt leren Bereich hin zunimmt.
Mit einem Verstärkungsgeflecht nach der Erfin dung kann z. B. ein verstärkter Schleifkörper, z. B. eine Schleifscheibe, geschaffen werden, die für hohe Drehgeschwindigkeiten geeignet ist und die Schleif körner und ein Harzbindemittel enthält, wobei das Verstärkungsgeflecht in dem Schleifkörper eingebet tet ist, das aus einem in Form eines Dreieckmusters geformten Glasfaserstrang besteht wie es oben be schrieben wurde.
Mit der Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Glasfaser-Verstärkungsgeflechtes für die Verstärkung rotierender Gegenstände vorge schlagen, wobei der zusammenhängende Glasfaser strang zu einem Dreieckmuster gebogen und dieses innerhalb eines ringförmigen durch zwei konzentrisch zueinander liegende Zylinderflächen abgegrenzten Bereiches angeordnet wird. Das Muster besitzt dabei eine Vielzahl radial vorstehender Spitzen, die durch innerhalb des ringförmigen Bereiches liegende Strang elementpaare gebildet sind.
Wenigstens die Hälfte der genannten Strangelemente erstreckt sich durch einen inneren Bereich, der sich zwischen der inneren Zylinderfläche und einer mittleren, zur inneren Zylinderfläche konzentrischen Zylinderfläche er streckt, die von der inneren Zylinderfläche etwa in einem: Abstand von ungefähr einem Drittel der radia len Tiefe des ringförmigen Bereiches verläuft.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass wesentlich bessere Verstärkungseigenschaften er reicht werden, wenn Geflechte mit ungleichmässiger Form und Verteilung der Verstärkungselemente ver wendet werden. Diese Verstärkungseigenschaften sind im Vergleich zu den Ergebnissen, die bisher durch Anwendung beliebig orientierter oder im wesentlichen gleichförmiger Verstärkungsgefüge, z. B. Geweben o. dgl., erhalten wurden, bedeutend besser.
Das ungleichförmige Verstärkungsgeflecht gemäss der bevorzugten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung enthält einen zusammenhängenden Glasfaserstrang oder ein Glasfaserkabel, das aus einer Vielzahl fortlaufender Glasfaserfäden besteht.
Der Glasfaserstrang ist in einem Dreieckmuster an geordnet, in dem Strangelemente gebildet sind, deren überwiegender Teil durch einen Bereich verläuft, der zwischen dem Achsloch oder der Achse des Körpers und einem Kreis liegt, dessen Radius gleich dem: Radius des Achsloches oder der Achse zuzüglich un gefähr einem Drittel des Abstandes zwischen dem Achsloch oder der Achse und dem Umfang des Kör pers ist. Die Spitzen des Geflechtes erstrecken sich über einen Bereich von wenigstens zwei Dritteln des radialen Abstandes zwischen Achsloch oder der Achse und der Peripherie des Körpers, wodurch ein Verstärkungsgeflecht von optimaler Ausbildung ent steht.
Zur Herstellung eines Schleifkörpers kann das Verstärkungsgeflecht vorher durch ein geeignetes harzhaltiges Bindemittel versteift und dann in eine Form, die das Schleifmittel enthält, eingebettet wer den. Danach werden das Schleifmaterial und das Verstärkungsgeflecht ohne Anwendung hohen Druk- kes miteinander verbunden, wodurch ein harzgebun dener Schleifartikel hoher Festigkeit entsteht, der einen verhältnismässig kleinen aber hochwirksamen Anteil an Verstärkungsmaterial enthält.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. Es zeigen: Fig.l eine perspektivische Darstellung eines typischen Verstärkungsgeflechtes in auseinanderge- zogener Anordnung, wobei das Geflecht durch zwei Verstärkungsglieder gebildet ist, die durch einen zu sammenhängenden Strang, der aus einer Vielzahl fortlaufender Glasfasern besteht, zusammenhängen, Fig.2 eine Draufsicht auf die oberste Lage des Verstärkungsgeflechtes nach Fig. 1, Fig.3 die Draufsicht eines anderen typischen Dreieckmusters eines Verstärkungsgliedes,
jedoch mit einer geringeren Anzahl von Spitzen als beim Verstärkungsglied nach Fig. 2, Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung einer ande ren Form eines Verstärkungsgeflechtes nach Fig. 2, das ein Dreieckmuster nach dem Typ von Fig. 2 und zwei Dreieckmuster nach dem Typ von Fig. 3 ent hält, die so verbunden sind, dass ein einziges Geflecht entsteht, das in einer Schleifscheibe zentriert ist, die durch strichpunktierte Linien angedeutet ist,
Fig. 5 eine schaubildliche Draufsicht auf ein wei teres zweckmässiges Dreieckmuster für ein Verstär kungsglied mit einem kleineren Innendurchmesser, Fig. 6 eine teils geschnittene perspektivische Teil ansicht von einem typischen Aufbau des zusammen hängenden Glasfaserstranges, Fig.6A eine teilweise geschnittene perspektivi sche Teilansicht eines weiteren typischen Aufbaues des zusammenhängenden Glasfaserstranges, Fig.7 ein Vertikalschnittbild durch eine Vaku umform zur Herstellung verstärkter Schleifartikel gemäss der bevorzugten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung,
wobei die Lage des Verstärkungs geflechtes im Schleifartikel dargestellt ist, Fig.8 ein Vertikalschnittbild einer Vakuumform ähnlich der in Fig. 7 jedoch mit den Schleifkörnern, dem Verstärkungsgeflecht und der Bindemischung in ihrer Lage vor der Anwendung des Vakuums, Fig.9 eine Draufsicht auf eine typische Auf spannvorrichtung, die eine Vielzahl von Stiften auf weist, die dazu dienen, dem Verstärkungsgeflecht das gewünschte Dreieckmuster zu geben,
und Fig. 10 eine Seitenansicht der in Fig. 9 gezeigten Aufspannungsvorrichtung mit Darstellung der Art und Weise, in der eine Vielzahl von Lagen des Ver stärkungsgeflechtes gebildet werden.
Die verbesserten Verstärkungseigenschaften der Verstärkungsgeflechte gemäss der Erfindung beruhen auf der eigenartigen Form und der ungleichmässigen Verteilung der das Verstärkungsgeflecht bildenden Verstärkungselemente. Die Form des Verstärkungs geflechtes und die Verteilung der Verstärkungsele- mente können innerhalb vorgeschriebener Grenzen variieren, entsprechend den Abmessungen, dem Auf bau, der Festigkeit und den Betriebsbedingungen des rotierenden Gegenstandes, in den das Verstärkungs geflecht einzubetten ist. Die optimale Form und Ver teilung des Verstärkungsgeflechtes für einen speziel len rotierenden Gegenstand wie z.
B. einer Schleif scheibe kann näherungsweise von einer mathemati schen Festigkeitsrechnung abgeleitet weren. Bei einer solchen Berechnung müssen folgende Faktoren in Betracht gezogen werden: Die Spannungsgradienten in schnellrotierenden Körpern, die Spannungsspitzen in der Nähe des eingebetteten Verstärkungsmaterials, die Schleifleistung und der Abnutzungsgrad einer Scheibe infolge der Menge des benutzten Verstär kungsmaterials und der Lage des Verstärkungsmate rials in der Schleifscheibe.
Auf diese Weise können optimale Bedingungen hinsichtlich der Formgebung und Anordnung des Verstärkungsgeflechtes ermittelt werden, ausserdem kann die zu verwendende Menge an Verstärkungsmaterial ermittelt werden, um eine bestimmte Festigkeit des Schleifartikels zu gewährlei sten. Durch die Ermittlung dieser optimalen Bedin gungen erhält man eine möglichst geringe Einbusse an Schleifmaterial infolge des Platzbedarfes des Ver stärkungsgeflechtes. Dadurch wird ein Optimum an Schleifleistung und Wirtschaftlichkeit erreicht.
Zur Bearbeitung von Stahl und Gussteilen die nende harzgebundene Schleifscheiben normalen Typs aus einem üblichen Schleifmittel oder einer Mischung hiervon und Bindemitteln haben üblicherweise eine Dichte von ungefähr 3 Gramm pro ccm und einen Elastizitätsmodul von ungefähr 140 620 kg pro qcm. Der im Verstärkungsglied gemäss der vorliegenden Erfindung enthaltene Glasfaserstrang bzw. -kabel be steht aus einer Vielzahl lose gewickelter Schichten (plys) und Gespinste (rovings), die ihrerseits aus einer Vielzahl von Strängen bestehen, die aus einer Vielzahl dünner zusammenhängender Glasfasern gebildet sind.
Der Glasfaserstrang besitzt eine weit grössere Zugfestigkeit und einen weit grösseren Elastizitäts- modul als das Schleifmaterial. Für Glas kann von einem Elastizitätsmodul von ungefähr 703<B>100</B> kg pro qcm ausgegangen werden, was ungefähr fünfmal mehr ist als der Elastizitätsmodul des Schleifmate rials. Demgemäss entstehen infolge der durch die schnelle Rotation im Schleifkörper bedingten Zentri fugalkräfte im Glasfaserverstärkungsglied fünfmal grössere Spannungen als im Schleifmittel.
Mit ande ren Worten ausgedrückt ist für die Dehnung des Ver stärkungsgliedes um eine Einheit eine fünfmal grös sere Spannung erforderlich als für die Dehnung des Schleifmaterials der Scheibe. Infolge der Bindung zwischen dem Schleifmittel und dem darin eingebet teten Verstärkungsglied ist die Dehnung des Schleif mittels und des Glasfaserverstärkungsgliedes gleich gross. So ist z. B. bei einer Spannung im Schleifmittel der Scheibe von ungefähr 422 kg pro qcm, die der höchst zulässigen Spannung des Schleifmittels ent spricht, die Spannung im Glasfaserverstärkungsglied ungefähr 2109 kg pro qcm.
Das Verstärkungsglied trägt demgemäss wesentlich zur Erhöhung der Festig keit der Schleifscheiben.
Es wurde festgestellt, dass einzelne Glasfasern mit einem Durchmesser von ungefähr 0,0051 mm eine Zugfestigkeit von ungefähr 31 640 kg pro qcm auf weisen. Aus solchen zusammenhängenden Glasfasern hergestellte Glasfaserstränge haben also eine extrem hohe Zugfestigkeit zwischen ungefähr 14 060 und <B>31</B>640 kg pro qcm, so dass bei Einkalkulierung eines Sicherheitsfaktors eine Zugfestigkeit von ungefähr 14 060 kg pro qcm angenommen werden kann.
Dem- gemäss würde ein Glasfaserverstärkungsglied mit einem Querschnitt von weniger als 1/e qcm genügen, um einer Spannung von 2109 kg pro qcm Stand zu halten, was der im vorhergehenden Abschnitt ange nommenen Belastung entspricht.
Es kann mathematisch gezeigt werden, dass die durch die Zentrifugalkräfte in der Schleifscheibe ent stehenden Spannungen in radialer Richtung von aus sen nach innen zunehmen. Dies lässt sich durch Be rechnung der an einem Element der Scheibe angrei fenden Kraft mathematisch beweisen. Ein solches Element wird durch zwei vom Zentrum des Rades ausgehende Radien, die an der Aussenfläche des Rades 1 cm voneinander entfernt sind, eingegrenzt.
Die auf jedes Segment wirkende Kraft kann durch Benutzung folgender Formel berechnet werden: F=3,34X 1(D-4 b x d x V2 x (1-a3) In dieser Formel bedeuten F = die Kraft in Gramm b = den Umfang der Scheibe in cm d = das,
spezifische Gewicht der Scheibe V = dies äussere Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe in cm pro Sekunde und a = das, Verhältnis zwischen dem Radius der Achsbohrung der Scheibe und dem Aussen radius der Scheibe.
Bei einem typischen Grobschleifrad (snagging) mit einem Aussendurchmesser von 61 cm und einer Achsbohrung oder einem Wellendurchmesser von 30,5 cm, einer Dicke oder Breite von 7,6 cm, einem spezifischen Gewicht von 3, das mit einer Umfangs geschwindigkeit von 6100em pro Sekunde rotiert, wird eine nach aussen gerichtete Kraft (F) von unge fähr 248 000 Gramm auf jedes Segment des Rades ausgeübt. Infolge der eigenartigen Form des Verstär kungsgeflechtes gemäss der vorliegenden Erfindung nimmt die Menge an Verstärkungsmaterial in über einstimmung mit der Radialspannung (Kraft pro Flächeneinheit) gegen die Mitte des Rades hin zu.
Wie aus den Zeichnungen zu entnehmen ist, be sitzt das Verstärkungsglied gemäss der vorliegenden Erfindung eine geometrische Gestalt, die so aufge baut ist, dass der Glasfaserstrang in übereinstim- mung mit dem Spannungsgradienten im Rad un- gleichmässig verteilt ist. Wie aus den Fig. 1 bis 5 zu entnehmen ist, besteht die Grundgestalt des Verstär kungsgliedes aus Dreiecken und enthält einen inneren durch Sehnen gebildeten Bereich, der seinerseits durch eine Vielzahl sich kreuzender Sehnenab schnitte gebildet ist, wobei dieser Bereich konzen trisch zum Mittelpunkt des Schleifrades liegt.
In die sem Bereich, der im Inneren an die Achsbohrung oder die Welle angrenzenden Schleifseheibenteil, in dem die Spannung am grössten ist, angeordnet ist, liegt eine maximale Konzentration an Glasfasersträn- gen vor. Da die Länge der den inneren Bereich des Verstärkungsgliedes bildenden Sehnenabschnittes zum Kernkreis hin, zu dem die Abschnitte tangential verlaufen, abnimmt, können sie für die Zwecke der folgenden Berechnungen als zusammenhängender konzentrisch in der Schleifscheibe angeordneter Ring oder Schleife aufgefasst werden, so wie es auch den bisher in verstärkten Schleifscheiben z. B. verwende ten Stahlringen o. dgl. entspricht.
Der Querschnitt des sogenannten Sehnen-Innen- ringes oder des aus einer Vielzahl der durch die Seh nen des Verstärkungsgliedes gebildeten Ringe be stimmten Bereichs, der erforderlich ist, um die Zug spannung aufzunehmen, kann mittels folgender Glei chung berechnet werden: F=3,34X10r4xbxdxrxv'x(1-a3) In dieser Gleichung bedeutet r den Aussenradius der Schleifscheibe in cm und die übrigen Symbole sind mit denjenigen der oben erläuterten Gleichung identisch.
Durch die vorstehende Formel errechnet sich die Zugspannung, die von der Scheibe auf den inneren Glasfaserring ausgeübt wird, wobei die vom Schleif material herrührende zusätzliche Festigkeit ausser acht gelassen ist. Eine Schleifscheibe der oben be schriebenen Abmessungen und Zusammensetzung, die einer Drehgeschwindigkeit von mindestens 6100 cm pro Sekunde standhalten soll, benötigt einen Ring der eine Tangentialkraft von ungefähr 7 600 000 Gramm aufnehmen kann. Wie oben dar gelegt wurde, besitzen die für die Verstärkungsglieder verwendeten Glasfasern eine Mindestfestigkeit von ungefähr 14 060 kg pro qcm. Ein Innenring oder In nenringe, welche die genannte Zugkraft aufnehmen können, müssen also einen Querschnitt von ungefähr 0,55 qcm haben.
Zusätzlich zum Vorstehenden hat sich gezeigt, dass die bei hoher Drehgeschwindigkeit auf die Schleif scheiben wirkenden Kräfte nicht nur reine Radial- spannungen hervorrufen, sondern auch eine tangen- tiale Komponente enthalten, die von den durch die auf die Scheibe wirkenden Zentrifugalkräfte erzeugten Ringspannungen hervorgerufen werden. Infolge die ser Ringspannungen setzt sich der Spannungsverlauf über den Scheibenradius gesehen aus Radial- und Tangentialspannungen zusammen, wobei die resultie rende Spannung in Richtung auf den inneren Ver stärkungsring nach aussen zur Peripherie hin eine zunehmende tangentiale Komponente aufweist.
Die Spannungen am Kernkreis sind tangential. Unmittel bar ausserhalb dieses Kreises ist die Spannung haupt- sächlich radial, während an der Umfangsfläche der Scheibe die Spannung hauptsächlich tangential ist. Infolgedessen wird bei dem Verstärkungsgeflecht ge- mäss der vorliegenden Erfindung durch die neuartige Formgebung eine optimale Verstärkung erreicht. Bei dieser neuartigen Form sind die Glasfaserstränge in einem gewissen Winkel zum Radius der Schleif scheibe angeordnet, wodurch sowohl in tangentialer als auch radialer Richtung eine Verstärkung erreicht wird.
Ferner ist der Hauptanteil der ausserhalb des inneren Bereiches liegenden Sehnenelemente des Verstärkungsgliedes relativ zu den Radien der Schleifscheibe so angeordnet, dass zwischen den Radien und den Sehnenelementen ein Schnittwinkel von weniger als 90 besteht. Dadurch wird erreicht, dass der Einfluss der Verstärkungselemente auf die Schleifwirkung der Schleifscheibenoberfläche ver mindert wird, wenn der Scheibendurchmesser infolge Abnutzung abnimmt und die äusseren Teile des in die Scheibe eingebetteten Verstärkungsgeflechtes freige legt werden.
In Übereinstimmung mit der vorstehenden Ana lyse der Spannungsverteilung in einer rotierenden Scheibe wie z. B. einer Schleifscheibe, können die Form und die ungleichmässige Verteilung der Ver stärkungselemente im Verstärkungsgeflecht für irgendeine spezielle Scheibe unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen, denen sie unterworfen ist, optimal berechnet werden. Eine derartige Ausbildung des Verstärkungsgeflechtes, bei dem das Volumen oder Gewicht der Elemente des Verstärkungsgeflech tes pro Volumeneinheit der Scheibe in Richtung vom Aussenumfang des Rades gegen das Zentrum der Scheibe hin zunimmt, wird durch die Dreieckform der geometrischen Muster der Verstärkungsgeflechte wie sie in den Fig. 1-5 dargestellt sind, erreicht.
Die Verstärkungsgeflechte gemäss der vorliegenden Er findung mit ihrem geometrischen Dreieckmuster sind ganz allgemein gesehen dadurch gekennzeichnet, dass in einem ringförmigen Raum eine Vielzahl von Seh nen (chords) angeordnet sind, wobei dieser ringför mige Raum durch konzentrisch zueinander angeord nete Zylinderflächen oder Kreise umgrenzt ist. Die innere Zylinderfläche bzw. der Kreis stimmt im allge meinen mit dem Umfang der in der Scheibe vorgese henen Bohrung oder dem Durchmesser der durch diese Bohrung hindurchgesteckten Welle überein, während die äussere Zylinderfläche bzw. Kreis einen Durchmesser aufweist, der innerhalb eines Bereiches zwischen dem Durchmesser der Scheibe und zwei Dritteln der radialen Tiefe der Scheibe liegt.
Die radiale Tiefe ist definiert als die radiale Entfernung zwischen dem zentralen Achsloch oder der durchge steckten Welle und dem Aussenumfang des Gegen standes. Jede der radial vorstehenden Spitzen wird durch ein durch die Strangelemente gebildetes Seh nenpaar gebildet, die im ringförmigen Bereich zwi schen der äusseren Zylinderfläche bzw. Kreis und der inneren Zylinderfläche bzw. Kreis liegen.
Um die Er findung am nutzbringendsten auszuwerten, erstreckt sich vorzugsweise wenigstens die Hälfte der Sehnene lemente durch einen inneren Bereich, der sich zwi schen der inneren Zylinderfläche oder Kreis und einer dazu konzentrischen Zylinderfläche oder Kreis befindet, die bzw.
der einen Durchmesser aufweist, der vorzugsweise zwischen dem Durchmesser der in neren Zylinderfläche und dem Durchmesser einer Zylinderfläche liegt, die ungefähr ein Drittel der radialen Tiefe des Ringraumes umfasst. Infolge die ser Anordnung befindet sich der Bereich mit den Sehnensegmenten, der innerhalb der zwischenliegen den Zylinderfläche liegt, im allgemeinen zwischen den die Seitenflächen bedeckenden Klemmflanschen, mit denen die Scheibe auf der Welle befestigt wird.
Ausserdem ist der grösste Teil der ausserhalb des inneren (chordal) Bereiches liegenden Strangelemente (Sehnen) so angeordnet, dass die Elemente einen Winkel von weniger als 90 mit den Radien der Scheibe einschliessen, so dass sie also nicht tangential zum Umfang des Rades verlaufen und demgemäss den Schleifvorgang nicht beeinträchtigen, wenn der Scheibendurchmesser infolge Abnutzung abnimmt.
Bei einem Verstärkungsgeflecht mit Dreieckmuster sind die einzigen zum Umfang tangentialen Punkte ausserhalb des inneren Bereiches an den Spitzen, an denen aneinanderstossende Sehnen miteinander ver bunden sind.
Eine Reihe von Ausführungsformen der Erfin- dung mit geometrischem Dreieckmuster von im wesentlichen regelmässiger und ebener Form sind in den Fig. 1-5 als Beispiele gezeigt. In Fig.2 ist ein Verstärkungsglied 12 dargestellt, das einen zusam menhängenden Glasfaserstrang 14 enthält, der in einem geometrischen Dreieckmuster angeordnet ist, das eine Vielzahl von Strang(Sehnen)elementen 16 umfasst.
Die Spitzen 18 an den Enden eines Elemen- tenpaares liegen auf einer gedachten zylindrischen Aussenfläche bzw. einem: Kreis 20, der durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist. Es ist nicht er forderlich, dass alle Spitzen 16 auf dem gedachten Kreis 20 liegen; es ist auch denkbar, dass einige Spit zen innerhalb dieses Kreises liegen, wobei der Ab stand hiervon jedoch vorzugsweise nicht grösser als ein Drittel der radialen Tiefe des Rades ist. Die Ele mente 16 überkreuzen einander übereinanderliegend und verlaufen tangential zu einer inneren Zylinder fläche bzw. einem Kreis 21, der durch eine strich punktierte Linie angedeutet ist.
Der Kreis 21 liegt innerhalb des inneren Bereiches, wodurch die Seh nensegmente 22 einen zum äusseren Kreis 20 kon zentrischen inneren Kreis oder Ring 24 festlegen. Bei der in Fig.2 dargestellten speziellen Dreieckform sind die benachbart liegenden Spitzen 18 des Ver stärkungsgliedes 12 in einem Winkelabstand von 221/2 angeordnet, während die Strang(Sehnen)ele- mente 16 sich zwischen zwei Punkten des äusseren Kreises 20 erstrecken, die einen Winkelabstand von 1121/2 haben.
In Fig. 3 ist für ein Verstärkungsglied 12a eine andere Ausführungsform eines geometrischen Drei- eckmusters dargestellt. Dieses Verstärkungsglied ent hält einen zusammenhängenden Glasfaserstrang 14, der so angeordnet ist, dass die einzelnen Strangab- schnitte (Sehnen) 16 eine Anzahl Spitzen 18 bilden, die nach Art des in Fig.2 dargestellten Verstär kungsgliedes 12 auf einem äusseren Kreis 20 liegen.
Bei der in Fig.3 dargestellten speziellen Gestalt haben die einzelnen Spitzen 18 einen Winkelabstand von 45 während die einzelnen Strangelemente 16 den äusseren Kreis an Punkten berühren, die einen Winkelabstand von 135 aufweisen. Wie aus Fig.3 hervorgeht, entstehen dabei weniger Sehnensegmente 22, die zu einem inneren Kreis 21 tangential verlau fen, wodurch ein Kern oder Ring 24a mit kleinerem Durchmesser als dem Durchmesser des Kreises 24 nach Fig. 2 entsteht.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines geometrischen Dreieckmusters von einem Verstär kungsglied dargestellt, bei dem benachbarte Spitzen 18 auf dem äusseren gedachten Kreis 20 entspre chend dem in Fig. 2 gezeigten Muster einen Winkel abstand von 221/2 haben, während die Endpro dukte der Strangelernente 16 auf dem äusseren Kreis 20 einen Winkelabstand von 1571/2 anstatt von 1121I2 besitzen.
Infolge dieser Anordnung hat der durch die Segmente<I>22b</I> geformte Kernkreis<I>24b</I> einen gegenüber den Kernkreisen 24 und 24a nach den Fig. 2 und 3 verringerten Durchmesser.
Wie bereits erläutert wurde, wird der innere Be reich des Verstärkungsgeflechtes in der Schleifscheibe so gelegt, dass dieser Bereich in der Nähe der inneren Bohrung, also im Bereich der höchsten Spannung liegt. Aus den gezeigten geometrischen Figuren geht hervor, dass die Grösse des inneren Bereiches ent sprechend der durch die Schleifscheibe gehenden Zentralbohrung variiert werden kann, um die ge wünschte Verstärkung zu erhalten.
Bei der prakti schen Ausführung der vorliegenden Erfindung wur den die besten Verstärkungswirkungen dann erreicht, wenn ein wesentlicher Anteil der Strang(Sehnen)ele- mente des Verstärkungsgeflechtes durch den inneren Bereich hindurchgeht bzw. im Falle der dargestellten Anordnungen tangential zum inneren Kreis 21 ver läuft. Der bevorzugte Innenbereich umfasst den Ringraum, der sich von dem inneren Kreis 21 nach aussen bis zu einem Kreis erstreckt, der in einem Abstand von ungefähr einem Drittel der radialen Tiefe der Scheibe verläuft. Die radiale Tiefe ist defi niert als Differenz zwischen dem Aussenradius und dem Bohrungsradius.
Die besten Verstärkungseigen schaften der ausserhalb des inneren Bereiches liegen den Scheibenbereiche wurde dann erreicht, wenn sich die Spitzen über mindestens 2/9 der radialen Tiefe bis zu einem Punkt nahe dem Scheibenumfang erstrek- ken. Bei jedem gezeigten Dreieckmuster nimmt die Menge oder das Volumen des Glasfaserstranges 14 pro Volumeneinheit des Rades fortschreitend in Rich tung von der Peripherie zum inneren Bereich der Scheibe zu.
Um bestimmte Verstärkungseigenschaften eines speziellen Schleifkörpers zu erhalten, können die geo metrischen Dreieckmuster, von denen in den Fig. 2, 3 und 5 Beispiele gezeigt sind, einzeln, in Mehrfachan ordnung oder in anderen Zusammensetzungen ange wendet werden, damit ein Verstärkungsgeflecht ge- mäss Fig. 4 entsteht.
Das in Fig.4 schematisch dar gestellte Verstärkungsgeflecht 26 enthält ein Verstär kungsglied 12 mit einer Gestalt gemäss Fig.2 und zwei Verstärkungsglieder 12a mit einer Gestalt ge mäss Fig. 3, wobei diese Verstärkungsglieder überein ander gelegt sind und konzentrisch zu der in Fig. 4 durch strichpunktierte Linien angedeuteten Schleif scheibe 28 liegen. Die Spitzen 18 des zusammenge setzten Geflechtes 26 erstrecken sich nach aussen bis zu Punkten, die in der Nähe der Peripherie 30 der Schleifscheibe 28 liegen.
Der innere (Sehnen)Bereich des Verstärkungsgeflechtes 26 liegt konzentrisch zu einer inneren Bohrung 32, wie es in den Zeichnungen durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist. Bei Verstärkungsgeflechten, in denen eine Vielzahl Ver stärkungsglieder enthalten sind, sind die Verstär kungsglieder vorzugsweise durch Verbindungsab schnitte oder Stränge 34 miteinander verbunden, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Dabei besteht das gesamte Verstärkungsgeflecht aus einem einzigen zusammen hängenden Glasfaserstrang, wenngleich dies nicht unbedingt erforderlich ist, um die Ziele der Erfindung zu erreichen.
Es ist für den Fachmann selbstverständlich, dass innerhalb der vorstehend erläuterten Grenzen eine grosse Anzahl weiterer geometrischer Dreieckmuster Anwendung finden kann, die von den in den Zeich nungen dargestellten abweichen und ebenfalls geeig nete Verstärkungsgeflechte ergeben. Zusätzlich zu den im wesentlichen regelmässig und eben geformten Mustern, wie sie in den Zeichnungen dargestellt sind, können auch unregelmässig geformte Dreieckmuster angewendet werden, bei denen die Spitzen 18 nicht notwendigerweise auf der äusseren Zylinderfläche oder dem Kreis 20 liegen müssen, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist. So kann z.
B. der radial vorstehende Abstand aufeinanderfolgender Spitzen verschieden sein, wodurch ein unregelmässiges Drei eckmuster gebildet wird, bei dem ungefähr die Hälfte der Sehnenstränge durch den inneren Bereich geht. Ausserdem müssen die Sehnenelemente 16, die das geometrische Dreieckmuster bilden, nicht in dersel ben Ebene liegen, wodurch die Spitzen 18 in axialer Richtung einen Abstand voneinander haben und da durch ein Verstärkungsglied mit irgendeiner ge wünschten Dicke bilden. In einem solchen Fall füh ren vorzugsweise wenigstens ungefähr die Hälfte der Sehnenelemente durch den inneren Bereich.
Der Glasfaserstrang 14, aus dem die Verstär kungsglieder gebildet sind, kann mehrere lose zusam mengedrehte Fäden 36 aufweisen, wie es in Fig.6 dargestellt ist, wobei jeder dieser Fäden eine Vielzahl von Einzelfäden enthält, die ihrerseits wieder aus einer grossen Anzahl zusammenhängender Glasfa sern bestehen. In Fig. 6a ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Glasfaserstranges 14a darge stellt, bei dem die Einzelfäden 36a zusammengefloch ten sind.
Der geflochtene Aufbau ergibt grössere Un terschiede in der Querschnittsform und erhöht so die Unregelmässigkeit entlang der Oberfläche des Stran ges, wodurch die mechanische Verbindung des Ver stärkungsgeflechtes mit dem aus Schleifmaterial be stehenden Gefüge, in welches das Verstärkungsge flecht eingebettet ist, verbessert wird. Die infolge die ser Unregelmässigkeiten der Oberfläche verbesserte mechanische Verbindung vermindert den Schlupf zwischen dem Verstärkungsgeflecht und der übrigen Substanz der Schleifscheibe, wobei die Verankerung eventuell abgebrochener Scheibenteile verbessert und ihre Trennung vom Hauptkörper der Scheibe verhin dert wird.
Es können auch andere zweckmässige Strangkonstruktionen verwendet werden, bei denen mehrere Teilstränge so miteinander verschlungen sind, dass Unregelmässigkeiten der Querschnittsform und damit der Oberfläche des Stranges entstehen. Normalerweise enthält der Fiberglasstrang ungefähr drei bis sechs Teilstränge 36, deren jeder z. B. unge fähr sechzig Einzelfäden enthält, wobei jeder Einzel faden aus einer grossen Anzahl von Fasern, z. B. zweihundert Stück, gebildet wird. Es ist unwesentlich, welchen Durchmessern die einzelnen Glasfasern ha ben, aus denen die Einzelfäden, die später zu den Teilsträngen zusammengedreht werden, hergestellt sind.
Diese Glasfasern können durch irgendeines der bekannten Verfahren hergestellt sein. Es ist lediglich erforderlich, dass die Fasern einen genügend kleinen Durchmesser haben, um das Biegen des Stranges mit einem verhältnismässig kleinen Radius zu ermögli chen, ohne zu brechen oder an Festigkeit zu verlie ren; dieser kleine Radius ist an den Spitzen des geo metrischen Dreieckmusters vorhanden. Der spezielle Aufbau des Glasfaserstranges kann beliebig sein und hinsichtlich Zahl der verwendeten Glasfasern, der Anzahl der Einzelfäden und der Anzahl der verwen deten Teilstränge variieren, je nachdem welcher Querschnitt für die erstrebte Zugfestigkeit gewünscht wird.
Bei der Herstellung von Glasfasern ist es üblich, die Oberfläche der Fasern mit einer Schlichte zu ver sehen, um die Verarbeitung der Fasern, z. B. für das Spinnen von Fäden oder zur Herstellung von Glasfa- sergeweben zu erleichtern. Die Schlichte wirkt beiden anschliessenden Arbeitsgängen als Schmiermittel und verhindert einen Abrieb und ein Absplittern der Fasern. Es sind eine Reihe derartiger Schlichten be kannt, welche die Verträglichkeit zwischen den Glas fasern und einer Reihe von Kunstharzen verbessern, wenn die Glasfasern zur Verstärkung von Plastik werkstoffen verwendet werden. So werden z. B.
Schlichten aus Epoxydharz, Phenolharz, Silanen und Modifikationen der genannten Mittel im allgemeinen dazu verwendet, um die Verträglichkeit von Glas fasern mit Plastikmaterialien, beispielsweise Poly estern, Phenolaldehydharzen und Epoxydharzen zu verbessern.
Dementsprechend werden beider Anwen- dung der Erfindung vorzugsweise Glasfasern mit einer auf der Oberfläche aufgebrachten Schlichte ver wendet, um die Benetzbarkeit und Verträglichkeit des Glasfaserstranges mit dem zur Herstellung des harzgebundenen Schleifartikels verwendeten Binde mittel oder mit einem Harzimprägnierungsmittel, das zur Versteifung des Verstärkungsgeflechtes - wie nachfolgend noch beschrieben werden wird - ver wendet wird.
Durch eine Formgebung des Verstärkungsgliedes, bei der annähernd die Hälfte der Strang(Sehnen)ele- mente tangential zu einer inneren Zylinderfläche ver laufen oder durch einen Bereich verlaufen, der inner halb von einem Drittel der radialen Tiefe der Scheibe liegt, wird erreicht, dass die grösste Spannung und die grösste Verstärkungswirkung des Verstärkungsgliedes zwischen dem Klemmflanschen liegt, die gewöhnlich zur Festklemmung und zur Montage der Scheibe auf der rotierenden Welle dienen.
Der Durchmesser der zur Montage auf der rotierenden Welle normaler weise verwendeten Flansche erstreckt sich gewöhnlich bis zu einem Drittel der radialen Tiefe der Scheibe. Es werden jedoch auch Flanschendurchmesser ange wendet, die sich z. B. von ungefähr 20 % bis 25 % der radialen Tiefe der Scheibe erstrecken. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird vorgeschla gen, dass der innere (Sehnen)Kreis oder der innere Bereich, indem die Mehrzahl der Strang(Sehnen)ele- mente enthalten sind, in der Schleifscheibe so ange ordnet ist, dass dieser Bereich nicht grösser ist als die radiale Ausdehnung des Durchmessers der zum Fest klemmen der Schleifscheibe auf der rotierenden Welle dienenden Flansche.
Durch diese Anordnung werden die verstärkenden Wirkungen der Klemm- flansche und des inneren Bereiches der Scheibe kom biniert, wodurch eine grosse Festigkeit entsteht, die im Bereich der grössten Spannung am grössten ist.
Verstärkungsglieder mit der gewünschten geome trischen Dreieckform können durch Verwendung einer Spannvorrichtung 38, wie sie in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, bequem hergestellt werden. Wie in diesen Figuren dargestellt ist, besteht die Aufspann- vorrichtung 38 aus einer Grundplatte 40, an der eine Vielzahl von Stiften 42 befestigt sind, die sich im we sentlichen senkrecht über die Grundplatte erheben.
Die Stifte 42 sind in gleichen Winkelabständen von ungefähr 221/2 entlang einem Kreisumfang angeord net, der mit der äusseren Zylinderfläche oder dem Kreis 20 der Verstärkungsglieder übereinstimmt. Die gezeigte Stiftanordnung ermöglicht die Herstellung eines geometrischen Dreieckmusters mit im wesentli chen regelmässiger Gestalt. Sowohl der Winkelab stand der Stifte 42 als auch deren radialer Abstand vom Zentrum der Aufspannvorrichtung kann ent sprechend der gewünschten Gestalt verändert wer den.
Wie in Fig. 10 dargestellt ist, ist jeder Stift 42 mit einer Vielzahl von Erhebungen (Einkerbungen) 44 versehen, die in bezug auf die Oberseite der Grundplatte 40 in gleichen Abständen angeordnet sind. Ein Verstärkungsglied mit einer Gestalt entspre chend dem in Fig.2 dargestellten geometrischen Dreieckmuster mit im wesentlichen ebener Ausbil dung kann auf einfache Weise dadurch erhalten wer den, dass der zusammenhängende Glasfaserstrang 14 um die unterste Erhebung der Stifte 42 gelegt wird, bis das vollständige Muster nach der in den Fig.9 und 10 gezeigten Art entstanden ist.
Nach vollständi gem Aufwickeln des einen Verstärkungsgliedes wird der Strang 14 auf gleiche Weise oder gemäss irgend einem anderen gewünschten Muster um die Stifte 42 gelegt, wobei die zweite Kerbe benutzt wird. Auf diese Weise werden eine Vielzahl zusammenhängen der Lagen oder Schichten aus Verstärkungsgliedern gebildet, wodurch ein Verstärkungsgeflecht von der gewünschten Gestalt und mit der erforderlichen Lagenzahl entsteht. Ein nicht ebenes Verstärkungs glied kann auf ähnliche Weise hergestellt werden, indem der Strang in verschieden hohe Kerben der verschiedenen Stifte eingelegt wird, wodurch ein Ge flecht mit der gewünschten Tiefe entsteht.
Da die mittels der Aufspannvorrichtung herge stellten Verstärkungsglieder eine gewisse Elastizität besitzen, wodurch das geometrische Dreieckmuster beim Herunternehmen von der Aufspannvorrichug ewas verzogen wird, wird es normalerweise vorgezo gen, den Glasfaserstrang zur Versteifung des Verstär kungsgeflechtes mit einem geeigneten Bindemittel zu imprägnieren, bevor es von der Aufspannvorrichtung heruntergenommen wird. Dadurch wird nach dem Herunternehmen des Verstärkungsgeflechtes von der Aufspannvorrichtung die Form beibehalten, wodurch die Handhabung bei der Herstellung des Schleifartikels erleichtert wird.
Von gleicher Bedeutung ist die Verhütung von Relativverschiebungen zwischen den einzelnen Glas fasern, damit eine gleiche Belastung der Fasern über den gesamten Querschnitt des Stranges gewährleistet ist. Die Versteifung des auf die Aufspannvorrichtung aufgewickelten Glasfaserstranges kann durch irgend eines der bekannten für diesen Zweck geeigneten Bindemittel bewirkt werden. Dafür sind z. B. teil weise ausgehärtete Phenolaldehydharze und Poly esterharze geeignet, von denen mit Formaldehyd kon densiertes Phenol bevorzugt wird.
Wie vorstehend erläutert wurde, wird zur Verbesserung der Benetz- barkeit und der Imprägnierbarkeit mit dem Binde mittel vorzugsweiser eine Schlichte z. B. aus Silanen oder modifizierten Silanen verwendet, die mit dem Bindemittel verträglich ist. Das Bindemittel kann auf das auf der Aufspannvorrichtung befindliche Verstär kungsgeflecht durch irgendeines der vielen Aufbrin- gungsverfahren, z. B. Sprühen, Bestreichen oder Tauchen aufgebracht werden.
Es wurde gefunden, dass ein einfach durchzuführendes Verfahren darin besteht, die Aufspannvorrichtung mit dem daraufge- wickelten Glasfaserstrang umzudrehen und den Glas faserstrang in eine geeignete Harzlösung zu tauchen, wobei die Einzelfäden, aus denen der Glasfaserstrang zusammengesetzt ist, benetzt werden, so dass nach dem Aushärten ein versteiftes Verstärkungsgeflecht entsteht. Das Bindemittel kann auch bereits vor dem Aufwickeln des Stranges zu dem geeigneten Muster aufgebracht werden.
Verstärkungsgeflechte mit der gewünschten An zahl von Verstärkungsgliedern, von denen jedes die gewünschte geometrische Dreieckform besitzt, kann auf einfache Weise in den Körper eines Schleifarti kels eingearbeitet werden. Hierzu kann irgendeines der bekannten Verfahren verwendet werden, z. B. Kaltpressen, Heisspressen oder das Verdrängungs verfahren wie es in der USA-Patentschrift 2 860<B>961</B> erläutert ist. Diese Verdrängungsmethode bietet den Vorteil, dass keine extrem hohen Drücke zur Form gebung des Schleifartikels nötig sind.
Im Vergleich dazu sind bei den üblichen Kaltpress- und Warm- pressverfahren relativ hohe Drücke erforderlich, wo durch Beschädigungen des Glasfaserverstärkungsge- flechtes dadurch eintreten können, dass das Schleif mittel in die Glasfaser eingedrückt wird und dadurch die Festigkeit des Verstärkungsgeflechtes vermindert wird. Ausserdem haben hohe Drücke eine Beschädi gung der Schleifkörner zur Folge.
Unabhängig von dem Verfahren, nach dem der das Glasfaserverstärkungsgeflecht enthaltende harz gebundene Körper hergestellt ist, sollte der Schleif körper im allgemeinen etwa zwischen 40 und 64 Klo seines Volumens an geeignetem Schleifmittel und etwa zwischen 36 und 60 /o seines Volumens an Bin demittel, einschliesslich verschiedener Mengen an Bindeharzen, Füllstoffen, Weichmacher des Verstär kungsgeflechts, Poren oder anderer Zusätze enthal ten. Die Verstärkungswirkung des Glasfaserverstär- kungsgeflechtes entsteht in Schleifkörpern, die aus irgendeinem Schleifkorn oder einer Mischung hier von, Bindeharzen, Füllstoffen u. dgl. normalerweise verwendeten Mitteln hergestellt sind.
Schleifkörper, bei denen die vorliegende Erfindung anwendbar ist, können so bekannte Schleifmittel wie Carborundum, Borkarbid, Tantalkarbid, Wolframkarbid oder andere Hartmetallkarbide enthalten, ferner Aluminiumoxyde wie Schmirgel und im elektrischen Ofen verschmol zene Aluminiumoxyde, wie Korund, sowie Diamant körner, Glas, Quarz und Granate. Zusätzlich können auch übliche Füllmaterialien, z. B. pulverisierter Kryolith, Feldspat, Eisenoxyd oder andere inerte oder die Schleifwirkung verbessernde Stoffe zugesetzt werden.
Gegebenenfalls können die Bindemittel-Zu- sammensetzungen auch Kalk enthalten, der bei An wesenheit von Furfurol zu empfehlen ist. Neben den Schleifkörnern und dem Füllmaterial kann irgend eines der üblichen Harzbindemittel angewendet wer den, um die Schleifkörner miteinander zu verbinden und auf diese Weise einen zusammenhängenden harz gebundenen Schleifkörper zu bilden. übliche Harz bindemittel, die zur Herstellung harzgebundener Schleifkörper dienen, sind solche, die durch Wärme härtbar sind oder in der Wärme in eine harte und feste Bindung übergehen. Derartige Harze sind z. B.
die Phenolaldehydharze, Kresolaldehydharze, Resor- einaldehydharze, Harnstoffaldehydharze; Melamin- formaldehydharze, Furfurolalkoholharze usw. Dar unter fallen auch die aus diesen Harzen erhaltenen Mischungen. Von diesen Bindeharzen wird vorzugs weise das Kondensationsprodukt von Phenol mit Formaldehyd verwendet.
Wie bereits bemerkt wurde, stellt die Verdrän gungsmethode ein bevorzugtes Verfahren zur Her stellung verstärkter Schleifartikel dar, in denen ein Glasfaserverstärkungsgeflecht von geometrischer Dreieckform eingearbeitet ist. Jedoch können auch brauchbare Schleifkörper mit den in der Technik be kannten Kalt- und Heisspressverfahren hergestellt werden. Beim Kaltpressverfahren z. B. wird eine ge wisse Menge von Schleifteilchen oder -körnern mit einem geeigneten Bindeharz im wesentlichen gleich mässig umhüllt. Hierzu kann ein Phenolharz im A- Zustand verwendet werden.
Das Bindeharz liegt in pulverförmiger oder flüssiger Form vor und kann eine bestimmte Menge an Füllmaterialien, Weichma chern usw. enthalten. Es hat sich gezeigt, dass das Umhüllen der Schleifkörner erleichtert wird, wenn deren Oberflächen vorher mit einem Lösungsmittel für das Phenolharz, z. B. mit Furfurol, benetzt wer den. Anschliessend wird das pulverförmige Phenol harz zugegeben. Auf diese Weise wird eine im we sentlichen gleichmässige Umhüllung der Schleifkör ner erhalten.
Zur Erzielung einer im wesentlichen gleichförmi gen, aus einem bestimmten Anteil an Bindeharz be stehenden Hülle um die Schleifkörner stehen noch eine Reihe von anderen Verfahren zur Verfügung. Die aus den umhüllten Partikeln bestehende Schleif mittelmischung wird dann in eine geeignete Form eingebracht. Ein Glasfaserverstärkungsgeflecht von der gewünschten Gestalt, das einen Anteil von unge fähr 0,2 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf den herzustellenden Körper, hat, wird in eine Form eingelegt und mit der Mischung der umhüllten Schleifkörner umgeben.
Danach wird die Schleifmit- telmischung mit dem darin eingebetteten Verstär kungsgeflecht unter hohem Druck kalt gepresst, wobei wenigstens 314-471 kg pro qcm an Druck auf zubringen sind. Der so vorgeformte Schleifartikel wird dann auf eine höhere Temperatur erwärmt, um das Harzbindemittel zu härten und so eine zusam menhängende Struktur zu erhalten. Bei einer anderen Herstellungsweise kann die gleichförmig umhüllte Schleifmittelmischung und/oder die Form auf eine höhere Temperatur erwärmt werden. Man erhält da durch eine Heisspresswirkung, bei der ein teilweises Härten des Harzes in der Form eintritt, wonach eine Schlüsselhärtung erfolgt.
Das in dem obengenannten Patent beschriebene Verdrängungsverfahren zur Herstellung von Schleif artikeln ist aus folgenden Gründen zu bevorzugen. Es werden Beschädigungen des Glasfaserverstärkungsge- flechtes, das während des Formprozesses in das Schleifmittel eingebettet ist, vermieden. Ausserdem werden Beschädigungen der Schleifkörner während des Pressvorganges vermieden. Schliesslich erhält man eine grössere Dichte, weniger Poren und eine bessere Schleifwirkung mit dem auf diese Weise her gestellten Schleifkörper.
Bei dem Verdrängungsver fahren wird, wie in dem amerikanischen Patent be schrieben ist, ein Differenzdruck angewendet, der das Eindringen einer vorbereiteten Bindemittehnischung durch die in eine der gewünschten Ausbildung ent sprechende Form eingebrachten trockenen Schleif körner bewirkt. Dabei füllt das Bindemittel die Poren in dem aus den Schleifkörnern bestehenden Körper im wesentlichen vollständig aus und verdrängt im wesentlichen die gesamte Luft aus dem zunächst porösen Körper. Danach wird der durchtränkte Kör per bei erhöhter Temperatur gehärtet, wodurch ein harzgebundener Körper entsteht.
Das Verfahren zur Erzeugung des Differenzdruk- kes, der eine direkte vollständige Durchtränkung und Füllung der Schleifkörnerlage bewirken soll, kann z. B. in der Anwendung unterschiedlicher Drücke auf die aus Bindemittel und Schleifkörner bestehende Lage oder in der Anwendung von Zentrifugalkraft be stehen.
Die Druckdifferenz zwischen den Lagen kann durch Anbringen eines Vakuums an der Seite der Schleifmittellage, die dem Bindemittel gegenüberliegt, oder durch Anwendung eines positiven Druckes über dem Bindematerial erzeugt werden, wodurch das Bin demittel durch die Schleifmittellage hindurch bis zu anderen Seite gepresst wird. Auch die Schwerkraft kann in dieser Weise ausgenutzt werden, was jedoch mehr Zeit beansprucht.
Eine Durchtränkung mit Hilfe der Fliehkraft kann durch Anwendung einer schnell rotierenden oder einer kardanisch aufgehängten Form erreicht werden, die sich an dem Aufhängebügel schnell dreht. Diese Ausführungsformen sind im oben erwähnten Patent gezeigt. Hierbei wird ein direktes Eindringen des Bindemittels von einer Seite bis zur gegenüberliegen den Seite der Scheibe erreicht. Bei jeder dieser Ver drängungsmethoden ist eine Sperrschicht vorgesehen, die das Durchlecken von Bindemittel verhindert, nachdem es die entgegengesetzte Seite der Schleifmit- telkörnerlage erreicht hat.
In den Fig. 7 und 8 ist ein spezielles Beispiel der Verdrängungsmethode gemäss dem obengenannten Patent dargestellt, wobei zur Erzeugung der Druck differenz zwischen der Schleifkörnerlage und der Bindemittellage Vakuum verwendet wird, wodurch das Bindemittel veranlasst wird, durch die Schleifmit tellage hindurchzufliessen und die dort vorhandenen Poren im wesentlichen vollständig zu füllen. In den Zeichnungen ist die Einrichtung einer Form darge stellt, mit der ein Vakuum zwischen der Schleifkör- nerschicht und dem Bindemittel aufgebracht werden kann, um das Eindringen des Bindemittels in die Poren zu unterstützen.
Eine solche Einrichtung weist eine Grundplatte 46 auf, in der eine Vakuumkammer 4:8 vorgesehen ist, an der ein Saugrohr 50 ange schlossen ist. Auf der Grundplatte 46 ist eine durch löcherte Deckplatte 52 unter Zwischenfügung einer luftdichten Dichtung 54 befestigt. Auf der oberen Fläche der Deckplatte 52 ist ein kreisförmiges aufge schlitztes Band, das die äussere Formwand 56 bildet, vorgesehen, die ein Paar nach aussen gerichteter Flansche 58 trägt, die durch Bolzen zusammengehal ten werden können, so dass ein zusammenhängender Kreis entsteht. Die Wand 56 kann aus leichtem ziem lich biegbaren Blech bestehen, da sie im Gebrauch keinen hohen Drücken ausgesetzt ist.
Zwischen den aneinanderstossenden Flächen der Deckplatte 52 und der Aussenwand 56 ist vorzugs weise ein geeigneter O-Ring 60 vorgesehen, der eine Vakuumdichtung zwischen diesen Flächen bildet. Die Fixierung des äusseren Formteiles 56 relativ zur Deckplatte 52 wird durch Anschläge 62 erreicht, die über die Deckplatte vorragen. Konzentrisch zum äus- seren Formteil 56 ist ein senkrecht stehender Kern 64 auf der Platte 52 angeordnet. Dieser Kern bildet die Achsbohrung in der Schleifscheibe. Der Kern 64 kann fest oder abnehmbar mit der Deckplatte 52 ver bunden sein. Auch könnte der Kern 64 eine Welle sein, die fest in die Scheibe eingeschmolzen ist.
Wenn der Kern mehrmals benutzt werden soll, kann er mit einer Faserlage oder einer Hülse 66 versehen sein, um das Hängenbleiben von abgebundenem Material am Kern zu verhindern.
Um eine Verbindung zwischen der Vakuumkam mer 48 und dem zylindrischen zwischen dem äusse- ren Formteil 56 und dem Kern 64 gebildeten Ring raum zu erhalten, ist die Platte 52 mit einer Vielzahl kleiner Löcher 68 versehen. Oberhalb der kleinen Löcher 68 ist ein Abdeckring 70 angeordnet, der z.
B. aus einem verhältnismässig groben Drahtge flecht bestehen kann. Über diesem Ring befindet sich ein Sperring 72, der zwar luftdurchlässig ist, aber im wesentlichen undurchlässig ist oder zumindest dem Durchtritt des Bindemittels einen Widerstand entge gensetzt. Die Sperringe können aus Karton, Spanma- terial, Filterpapier u. dgl. bestehen.
Wie in Fig.7 gezeigt, ist unmittelbar auf den Sperring 72 eine verhältnismässig dünne Lage einer Schleifkörnermischung 74 aufgebracht. Das Glasfa- serverstärkungsgeflecht 26 geeigneter Form und Be messung ist derart auf die Schleifmittellage aufgelegt, dass die Spitzen des Geflechtes im wesentlichen kon zentrisch zum äusseren Formteil 56 liegen. Danach wird zusätzlich Schleifmaterial in die Form eingege ben, bis das Verstärkungsgeflecht 56 vollständig dar in eingebettet ist.
Das Scheifmittel kann in der Form gestampft werden, oder es kann die ganze Einrich tung in Vibration versetzt werden, um eine im wesentlichen vollständige Füllung der Zwischen räume zwischen den Glasfasersträngen 14 des Ver stärkungsgeflechtes zu erzielen, wodurch schliesslich eine Schleifmittelschicht 76 gewünschter Höhe ent steht, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Anschliessend wird eine Bindemittelmischung 78 von bekannter Zusammensetzung unmittelbar auf die Schleifmittel schicht 76 aufgebracht, wodurch eine zusammenhän gende Lage entsteht.
Danach wird die Vakuumkam- mer 48 leergepumpt, wobei die Bindemittelmischung 78 in die zwischen den Schleifkörnern vorhandenen Kanäle der Bindemittelschicht 76 nach unten gesaugt wird. Die Luft wird aus den Poren des Schleifmittel belages verdrängt und durch den Sperring 72 sowie die Löcher 68 durch das Saugrohr 50 abgesaugt.
Um ein ausreichendes Eindringen des Bindemit tels in die Schleifmittelschicht 76 zu erreichen, ist auf die Viskosität der Bindmittelmischung zu achten, da das Mittel eine zusammenhängende Schicht bilden soll und zwischen den Körnern durchfliessen können muss. Es hat sich gezeigt, dass die grösste Viskosität, die noch bequem die Bildung einer solchen Schicht und das Eindringen in die Schleifkörnerschicht inner halb einer tragbaren Zeit zulässt, etwa bei 20 000 (cps) Centipoises liegt.
Die kleinste brauchbare Vis kosität liegt bei ungefähr 500 cps. Wenn feste Pulver förmige Harzbindemitel angewendet werden, sollte die Bindemittelmischung eine Viskosität aufweisen, die nicht wesentlich grösser ist als die einer Mischung aus ungefähr 200 ml Furfurol, oder seinem Äquiva lent, und 450 g eines typischen, pulverisierten Phenolformaldehydharzes im A-Zustand.
Die Binde mittelmischung kann etwa bei Raumtemperatur in eine Form eingegeben werden, die entweder Raum temperatur aufweist oder es können die Form und die darin befindliche Schleifmittelschicht zur Vorberei tung auf eine Temperatur erhitzt werden, die zwi schen der Raumtemperatur (im allgemeinen ungefähr 27 C) und etwa 175 C liegt. Ebenso kann auch die Bindemittelmischung selbst vor dem Aufbringen auf die Schleifmittelschicht 76 auf eine Temperatur etwa zwischen 54 und l27 , vorzugsweise jedoch auf eine Temperatur etwa zwischen 74 und l04 C vorge wärmt werden.
Die zur Herstellung von Bindemittelmischungen geeigneten Harze umfassen solche, die im Kaltpress- verfahren und Heisspressverfahren zur Herstellung harzgebundener Schleifkörper verwendbar sind, wie es im Vorstehenden erläutert wurde. Es hat sich auch gezeigt, dass Phenolformaldehydkondensationspro- dukte nach Art des Bakelit in pulverisierter oder flüssiger Form besonders gut geeignet sind, wenn das Verdrängungsverfahren angewendet wird.
Gegebe nenfalls können die Phenolaldehydharze mit geringen Mengen anderer Harze, Epoxydharzen, Vinylharzen, wie Vinylchlorid, Vinylbutral, Vinylformal, Vinyl- acetat und anderen modifiziert werden. Ausserdem können sie unterschiedliche Mengen an Vernetzungs substanzen wie Hexamethylentetramin oder Para- formaldehyd, sowie geeignete Lösungsmittel oder Weichmacher, wie z. B. Furfurol und Propylensulfit enthalten.
Andere Weichmacher, wie Cresol, Furfu- rylalkohol o. dgl. können ebenfalls angewendet wer den. Als erläuterndes Beispiel sei folgende Zusam mensetzung eines nach dem Verdrängungsverfahren hergestellten Schleifkörpers angegeben: Etwa 40 und 65 Volumenprozent eines geeigneten Schleifkornes, etwa 16 und 26 Volumenprozent eines Bindehar zes oder mehrere Bindeharze, z. B.
Phenolformalde- hyd, etwa 1 bis 4 Volumenprozent Kalk, etwa 8 und 35 Volumenprozent eines Füllmaterials, wie Cryolith und etwa 0-200 ml Furfurol auf 450 g pulverisiertes Phenolaldehyd. Zusätzlich können geringe Mengen von Hexamethylentetramin, Paraformaldehyd und anderen Vernetzungs- oder Härtesubstanzen ange wendet werden.
Nachfolgend sind besonders günstige Bedingun gen zur Herstellung einer Schleifscheibe nach dem Verdrängungsverfahren angegeben: Erhitzung des Bindemittels auf eine Temperatur, die unterhalb der Temperatur liegt, bei der das Bindemittel schnell aus härtet, z. B. auf etwa zwischen 174 und 182 C wenn die Bindemittelmischung einen Hexamethylen- tetraminhärter enthält; Erhitzung der Schleifkörner mischung und der Form auf eine Temperatur, die oberhalb der Härtungstemperatur des Harzbindemit tels liegt, z. B. auf eine Temperatur etwa zwischen 93 bis 175 C; schnelles Aufbringen einer Binde mittellage auf die Schleifmittellage und rasches Durchdrücken des Bindemittels durch die Poren der Schleifmittellage.
Die hohe Temperatur der Schleif mittelkörner erzeugt momentan eine bessere Fliessfä- higkeit des aufgebrachten Bindemittels, wodurch das gute Eindringen und die gleichmässige Füllung der Poren und der Unregelmässigkeiten in der Oberflä che des eingebetteten Glasfaserverstärkungsgeflech- tes ermöglicht wird.
Jedoch beginnt das Bindemittel kurz nach der Ausfüllung der Poren und Unregel- mässigkeiten dicker zu werden und infolge des Härte vorganges auszuhärten, wodurch sehr bald eine Stei- figkeit der Harzbindung erzielt und ein Fliessen. ver hindert wird, so dass der Schleifkörper aus der Form herausgenommen werden kann. Der so hergestellte Schleifkörper kann, falls dies zur vollständigen Aus härtung des Bindemittels nötig ist, anschliessend in einen auf höherer Temperatur befindlichen Ofen ge bracht werden.
Wenn das Eindringen des Bindemittels in die Schleifmittelschicht bei Raumtemperatur stattfindet, findet nur eine verhältnismässig geringe Härtung des Bindemittels während der Eindringbewegung statt. Dementsprechend wird nach der vollständigen Durchtränkung das Vakuum weggenommen und die Formeinrichtung samt Inhalt in einen aufgeheizten Ofen eingebracht, um eine Aushärtung und feste Bin dung der Schleifpartikel und des Verstärkungsge flechtes mit dem Bindemittel zu erhalten.
Die so entstehende ausgehärtete Scheibe kann danach aus der Form herausgenommen und das überflüssige Bindemittel durch Nacharbeiten der Scheibe entfernt werden.
Die einzelnen in Verbindung mit dem in den Fig.7 und 8 dargestellten Vakuumverdrängungsver- fahren beschriebenen Arbeitsstufen können in ent sprechender Weise auch mit überdruck oder Zentri fugalkraft durchgeführt werden. Einzelheiten dazu sind in dem obenerwähnten Patent beschrieben.
Die Wirksamkeit von Glasfaserverstärkungsge- flechten für die Verstärkung verhältnismässig gros- ser, stark belasteter Schleifscheiben soll nachfolgend im einzelnen dargelegt werden. Die Untersuchung der Wirksamkeit beruht auf Bruchtests, die an einer Reihe von Schleifscheiben mit demselben Schleifmit tel und demselben Bindemittelmaterial jedoch abwei chender Menge und Anordnung des verwendeten Verstärkungsgeflechtes durchgeführt wurden.
Es wurden Daten ermittelt, die einen Vergleich der Festigkeit einer Anzahl von Schleifscheiben mit Ver stärkungsgeflechten einer geometrischen Ausbildung, wie sie weiter oben beschrieben wurde und dargestellt ist, im Vergleich zu Schleifscheiben, in welche die bisher üblichen Stahlverstärkungsringe eingebettet sind, ermöglichen.
Bei jedem der folgenden Beispiele sind in den Versuchsschleifscheiben Schleifkornmischungen, die Aluminiumoxydschleifkörner der Nummern 10, 12, 14 und 16 enthalten, verwendet, wobei diese Schleif körner ungefähr 60 % des Volumens der Versuchs scheiben ausmachen. Jede der Testscheiben wurde unter Verwendung des Vakuumverdrängungsverfah- rens hergestellt. Es wurde dabei eine Form verwen det, wie sie in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist.
Die Schleifmittelmischung wurde in der Form auf einen Sperring aus Karton mit Spanmaterial aufgebracht, wobei dieser Sperring auf einem gitterförmigen Hal tering 70 auflag. Das Verstärkungsgeflecht war in die Schleifkörner eingebettet. Danach wurde das Binde mittel aufgebracht.
Die genaue Zusammensetzung des für die Probe stücke verwendeten Bindemittels ist in folgender Tabelle zusammengestellt:
EMI0011.0040
Bindemittel
<tb> Bestandteile <SEP> Volumprozente
<tb> pulverisiertes <SEP> Phenolharz <SEP> im
<tb> A-Zustand <SEP> (Varcum <SEP> 302.5) <SEP> 44,9
<tb> pulverisiertes <SEP> Kaliumsulfat <SEP> 14,0
<tb> Zinksulfid <SEP> 6,0
<tb> Kalk <SEP> 7,3
<tb> Ceon <SEP> 202 <SEP> (Copolymer <SEP> aus <SEP> Polyvinyl chlorid <SEP> und <SEP> Polyvinylidenchlorid <SEP> 8,0
<tb> Furfurol <SEP> 19,8 Die obige Mischung wurde in einer solchen Menge angewendet, dass hierdurch etwa 40 Volu menprozent der Schleifmittelstruktur der Schleif scheibe gebildet werden.
Vor dem Aufbringen des Bindemittels auf die Oberfläche der in der Form befindlichen Schleif kornlage wurden die Form und die Schleifmittelmi- schung auf 121' C erwärmt, während die Bindemit- telmischung auf<B>71'</B> C erhitzt war. Bei diesen Tem peraturen wurde die Bindemittelmischung in der Form auf die Oberfläche der Schleifkornschicht auf gebracht und Vakuum angelegt, damit das Bindemit tel schnell und vollständig die Schleifmittelschicht durchdringt. Danach wurde die Form während einer Stunde oder mehr in einem Ofen bei 121' C gehalten.
Dadurch wurde ein teilweises Aushärten des Binde mittels in der Schleifmittellage bewirkt. Danach wurde die Form herausgenommen und in einen Ofen mit höherer Temperatur gebracht, um ein vollständi ges und endgültiges Aushärten aller Versuchsschei ben zu erreichen.
Bei jedem der hergestellten Probestücke wurde ein Glasfaserverstärkungsgeflecht angewendet, in dem der zusammenhängende Glasfaserstrang in einem im wesentlichen geometrischen Dreieckmuster gemäss Fig.2 angeordnet war mit einem nach dem äusseren Kreis 20 gemessenen äusseren Durchmesser von 58,4 cm und einem nach dem inneren Kreis 21 bestimmten Durchmesser des von den Sehnenab schnitten gebildeten Kreises von 21 bis 33 cm.
Unter Verwendung einer Schleifmittelmischung, einer Bindemittelzusammensetzung und eines Vaku- umformverfahrens wie oben angegeben, wurden fol gende Versuche mit Schleifscheiben gemacht: <I>Beispiel 1</I> Drei Versuchsscheiben mit einem Aussendurch messer von 61 cm, einem Innendurchmesser von 30,5 cm und einer Dicke von 7,6 cm wurden unter Verwendung der bisher üblichen Verstärkungsmittel hergestellt. Diese Verstärkungsmittel bestanden aus zwei Ringen aus Stahldraht mit 35,6 cm Aussen durchmesser und einem Drahtdurchmesser von 1 cm, wobei die Drahtenden stumpf zusammengeschweisst waren. Diese Versuchsscheiben werden als Probe stücke<I>A, B</I> und C bezeichnet.
Die beiden Stahlver- stärkungsringe wurden vor dem Eindringen des Bin demittels in die Schleifmittelmischung eingelegt und zwar mit einem gewissen seitlichen Abstand und kon zentrisch zum inneren Bohrungsdurchmesser der Schleifscheibe.
<I>Beispiel 2</I> Es wurden drei Schleifscheiben mit einem Aus sendurchmesser von 61 cm, einer Innenbohrung von 30,5 cm Durchmesser vorbereitet. Diese Schleifschei ben sind als Probestücke D, E und F bezeichnet. In jede dieser Schleifscheiben sind fünf miteinander verbundene Verstärkungsglieder eingearbeitet, die ein geometrisches Dreieckmuster gemäss der in Fig. 2 der Zeichnung gezeigten Ausführung aufweisen. Der beim Verstärkungsgeflecht der Probe D verwendete zusammenhängende Glasfaserstrang besteht aus drei Teilsträngen (rovings), während die Verstärkungsge flechte der Probestücke E und F aus sechs Glasfaser teilsträngen bestehen.
Jeder Glasfaserteilstrang ent hält sechzig Fäden, während jeder Faden aus zwei hundertvier Glasfasern besteht. Die Oberflächen der Glasfasern waren mit einem Epoxydharz behandelt. Die Verstärkungsglieder waren um eine Aufspann- vorrichtung, wie sie in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, herumgelegt und wurden in dieser Form in den Ring raum der Form eingelegt und in das Schleifmaterial eingebettet.
Danach wurde das Geflecht von den Stif ten der Aufspannvorrichtung heruntergenommen und die Form in Vibration versetzt, um ein vollständiges Ausfüllen der in der Nähe des Verstärkungsgliedes befindlichen Hohlräume zu erreichen. Danach wurde das Bindemittel zugegeben und nach der oben be schriebenen Art gehärtet.
<I>Beispiel 3</I> Es wurden zwei als Probestücke G und H be zeichnete Schleifscheiben mit einem Aussendurch messer von 61 cm, einem Innendurchmesser von 30,5 cm und einer Dicke von 7,6 cm hergestellt. Da bei wurden fünf Verstärkungsglieder des in Fig.2 gezeigten Typs angewendet, deren Glasfaserstrang sechs Teilstränge der gleichen Art, wie sie bei Bei spiel 2 benutzt wurden, enthält. Die Verstärkungsge flechte wurden vorbehandelt und vor dem Einbringen in die Form versteift, indem die Aufspannvorrichtung in eine Lösung aus 50 Volumenprozent flüssigen Phenolharzes und 50 Gew. % Methanol getaucht wurde.
Nach vollständiger Durchtränkung der Glas fasern im Glasfaserstrang wurde die Aufspannvor- richtung für eine Zeit von ungefähr 3 Stunden in einen Ofen mit einer Temperatur von 121' C ge bracht, um das Phenolharz, das das versteifte Ver stärkungsgeflecht bildet, auszuhärten. Danach wurde das Verstärkungsgeflecht konzentrisch in den Hohl raum einer Form. eingelegt, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, und in das Schleifkorn eingebettet, wonach das Bindemittel zugegeben und durch die Schleifkornmi- schung durchgeschickt wurde.
<I>Beispiel 4</I> Es wurden drei Versuchsscheiben mit einem Aus sendurchmesser von 61 cm, einem Innendurchmesser von 30,5 cm und einer Dicke von 6,4 cm hergestellt. Diese Schleifscheiben sind als Probestücke 1, J und K bezeichnet. In die Versuchsscheiben 1 und J wurden vier zusammenhängende Verstärkungsgeflechte mit einer Gestalt, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, einge bettet. Diese Verstärkungsgeflechte sind aus einem Verstärkungsstrang hergestellt, der sechs lose zusam mengedrehte Teilstränge des auch in Beispiel 2 ange wendeten Typs enthält. Diese Verstärkungsgeflechte wurden vorbehandelt und durch Eintauchen in eine Harzlösung noch derart versteift, wie es im Zusam menhang mit Beispiel 3 beschrieben wurde.
Das beim Probestück K verwendete Verstärkungsgeflecht gleicht dem bei den Probestücken 1 und J verwende ten Verstärkungsgeflecht mit der Ausnahme, dass es fünf Verstärkungsglieder statt nur vier Verstärkungs glieder aufweist.
Die Probescheiben<I>A, B, D, E, F, G, 1, J</I> und K wurden einem sogenannten eBruchtest unterworfen, bei dem sie in einer Presse in Richtung ihres Durch messers gebrochen und anschliessend so schnell rotiert werden bis sie zerfallen. Auf diese Weise ist der Bruch oder der Zerfall einer Scheibe ausschliess- lich von der Festigkeit des Verstärkungsgeflechtes abhängig, da durch den Querbruch der Scheibe der Einfluss, den das Schleifmittelgefüge auf die Festig keit gegen Risse und Bruch der Scheibe hat, ausge- schaltet wird.
Zusätzlich wurden die Versuchsschei ben C und H einem sogenannten Schusstest unter worfen, bei dem die Scheiben mit Geschossen (armour piercing bullets) des Kalibers 30-06 beschos sen und anschliessend bis zum Zerfall rotiert werden. Die folgende Tabelle gibt die Rotationsgeschwindig keiten der Schleifscheiben an, bei denen sich ein Bruch oder eine andere Zerstörung ergab. Die Anga ben sind in cm/sec. gegeben.
EMI0013.0006
Daten <SEP> der <SEP> Zerstörungsprüfung
<tb> Bruch Probescheibe <SEP> Bruchtest <SEP> geschwindigkeit
<tb> Schusstest
<tb> A <SEP> (Standardausführung) <SEP> 5,900 <SEP> B <SEP> (Standardausführung) <SEP> 6,450 <SEP> C <SEP> (Standardausführung) <SEP> - <SEP> 3,870
<tb> D <SEP> 6,410 <SEP> E <SEP> 7,750 <SEP> F <SEP> 7,690 <SEP> G <SEP> 8,410 <SEP> H <SEP> - <SEP> 9,050
<tb> 1 <SEP> 8,650 <SEP> J <SEP> 8,540 <SEP> K <SEP> 9,300 <SEP> - Aus den ermittelten Messdaten geht hervor, dass mit den Schleifscheiben, die ein Glasfaserverstär- kungsgeflecht erhalten, höhere Bruchgeschwindigkei- ten erreicht werden,
als dies bei den Standardausfüh rungen mit eingearbeiteten Stahlringen der Fall ist. Dieser Unterschied tritt insbesondere beim Schusstest hervor, bei dem die Bruchgeschwindigkeit des Probe stückes H um mehr als 5000 cm/sec. grösser ist als die Bruchgeschwindigkeit bei der Probe C, die ge- mäss der Standardausbildung hergestellt ist.
Ein Vergleich der Bruchgeschwindigkeiten der Probestücke D und E zeigt, dass das Einarbeiten eines Glasfaserstranges aus sechs Teilsträngen an stelle eines Glasfaserstranges aus drei Teilsträngen eine bedeutende Erhöhung der Festigkeit des Ver stärkungsgeflechtes mit sich bringt. Aus einem Ver gleich der Bruchgeschwindigkeiten für die Probe stücke F und G geht die Überlegenheit eines Verstär kungsgeflechtes hervor, das einer vorbereitenden Be handlung unterworfen wird, bei der mittels eines Bin deharzes, z.
B. flüssiges Phenolharz, eine Versteifung bewirkt wird. Die Bruchgeschwindigkeiten, die mit den Testscheiben I, J und K, die um 1,2 cm dünner waren als die anderen Testscheiben, ermittelten Bruchgeschwindigkeiten zeigen die extrem grosse Festigkeit der vorbehandelten Glasfaserverstärkungs- geflechte. Mit dem Probestück K wurde gegenüber den Probestücken 1 und J eine Erhöhung der Bruch geschwindigkeit um 600 cm/sec. dadurch erreicht, dass anstelle von vier Verstärkungsgliedern fünf Ver stärkungsglieder eingearbeitet wurden.
In jedem Fall waren die Bruchgeschwindigkeiten der Versuchsscheiben mit eingearbeiteten Glasfaser verstärkungsgeflechten gemäss den bevorzugten Aus- führungsformen der vorliegenden Erfindung bei wei tem grösser als die Betriebsbedingungen, denen die Scheiben bei normalem Gebrauch unterworfen sind. Im allgemeinen liegen die betriebsmässigen Ge schwindigkeiten bei ungefähr 4830 cm/sec., was wesentlich unterhalb der mit den Versuchsscheiben ermittelten Bruchgeschwindigkeiten liegt.
Selbstver ständlich wären die Bruchgeschwindigkeiten der Ver suchsscheiben wesentlich höher gewesen, wenn sie nicht längs ihres Durchmessers zerbrochen worden wären.