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SchleiSmittel und Verfahren zum Herstellen eines Schleifmittels Die
Erfindung bezieht sich auf Schleifmittel, insbesondere in Form eines Schleifpapiers,
sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines Schleifmittels bzw. eines derartigen
Schleifpapiers.
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Es sind in der Vergangenheit zahlreiche Versuche unternommen worden,
sowohl für manuelle Anwendung als auch zur Verwendung in Maschinen hochverschleißfeste
Schleifmittel mit verhältnismäßig gleichmäßigem Schnitt herzustellen. So hat man
beispielsweise anfänglich auf eine Unterlage aus festem Papier eine Leimschicht
aufgetragen und darauf entweder Glaspulver oder feinen Sand oder andere entsprechend
ermahlene Mineralstoffe aufgestreut und dann die Leimschicht härten lassen. Es hat
sich
jedoch bald herausgestellt, daß durch schwere Schleifarbeiten oder bei längerem
Gebrauch die Schleifkörner sich sehr schnell von ihrer Unterlage lösten und damit
eine Verminderung der Schleifwirkung herbeiführten. Im Zuge verbesserter Herstellungsverfahren
nach dem Stand der Technik hat man durch Auftragen einer zweiten Leimschicht nach
dem Einsetzen der Schleifkörper in die erste Leimschicht das Loslösen der Schleifkörner
erheblich eindämmen können.
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Mit dem ansteigenden Verbrauch von als Schleifpapier (Sandpap-er,
Glaspapier) bekannten Schleifmitteln wurde die Feinheit der Schleifkörner und damit
die Feinheit bzw. Körnung des Schleifpapiers nach den in der Herstellung verwendeten
Korngrößen gestuft. Eine derzeit gebräuchliche Einstufung beruht auf der in einem
Sieb auf einem Längenabschnitt von einem Zoll oder 25,4 mm entlang einer Achse angeordneten
Anzahl von Sortierlöchern. Da es sich dabei um ein Sortieren nach nur zwei I)imensionen
handelt, können auch viele längliche, wenngleich dünne Schleifkörner das Sortiersieb
passieren.
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In der Schleifmitteltechnik verwendet man heute elektrostatische Aufladungen
an den Schleifkörnern, um diese in aufgerichteter Stellung auf die Unterlage aufbringen
zu können, so daß eines der gewöhnlich scharfkantigen Enden jedes Dornes sich an
der Oberfläche des fertigen Schleifpapiers befindet. Dadurch wird zwar eine höhere
Abtrage- oder Schneidwirkung erreicht, gleichzeitig entsteht aber ein großer Nachteil
dadurch, daß die längeren und damit zu großen Körner oft ein Stück über die
benachbarten
Körner hinausragen und dadurch am zu schleifenden Werkstoff, z.B. Holz, tiefe Rillen
und Riefen verursach-n.
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Die Unregelmäßigkeit der erzeugten Markierungen hat besonders holzverarbeitende
Werkstätten und Betriebe, in denen Schleifbänder mit Breiten von etwa 1 m und darüber
verwendet werden, gezwungen, das Werkstück mit geringem Aufmaß vorzuschleifen und
dann anschließend in eiir Feinschleifmaschine fertigzuschleifen.
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Dieses Bearbeitungsverfahren hat neben der Notwendigkeit, das Werkstück
noch auf eine andere Maschine umlegen zu müssen, noch den weiteren Nachteil, daß
feinkörniges Schleifpapier eine erhebliche:. geringere Abtrageleistung aufweist
als grobkörniges Schleifpapier. Dieser Leistungsunterschied wird hauptsächlich durch
die unterschiedliche Größe der Beerräume zwischen den Schneidspitzen der Schleifkörner
bei fein- und grobkörnigem Schleifpapier verursacht.
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In einem erfindungsgemäßen Schleifmittel in Form eines Schleifpapiers
liegen zwischen den einzelnen Schneidlzörnern große Leerräume und die Schneidspitzen
aller Schleifkörner in derselben Ebene, die parallel zur Ebene einer Unterlage verläuft.
Die Leerräume zwischen den Schneidspitzen sind also annähernd von der gleichen Größe
wie bei derzeit handelsüblichen grobkörnigen Schleifpapieren, doch hat ein erfindungsgemäßes
Schleifpapier den Vorteil, daß man zum Fertigschleifen eines Werkstückes nicht mehr
das eine geringere Schneidwirkung aufweisende feinkörnige Schleifpapier verwenden
muß.
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Die Erfindung ist das Ergebnis umfangreicher Untersuchungen über die
angegebenen Nachteile des Standes der Technik. Sie schafft insbesondere ein als
Schleifpapier ausgebildetes Schleifmittel.
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bei dem die Schneidspitzen überwiegend aller Schleifkörner in einer
einzigen Ebene liegen und das Schlichtvermögen bei großer Abriebs-Austragleistung
verbessert ist, so daß die Vorteile eines hohen Abriebsaustrags von grobkörnigem
Schleifpapier und eines Schlichtvermögens von feinkörnigem Schleifpapier in einem
einzigen Schleifmittel vereinigt sind.
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Nach einer günstigen Weiterbildung der Erfindung sind bei dem angegebenen
Schleifmittel die Schleifkörner in aufEerichteter Stellung und in einer doppelten
Leimschicht so angeordnet, daß die Schneidsy,itzen in einer Ebene liegen.
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Ein derartiges Schleifmittel ist für das industrielle Schleifen und
Polieren von Holz und anderen Werkstoffen hervorragend geeignet, weil alle Schneidspitzen
in einer einzigen Ebene liegen und sich im wesentlichen gleichmäßig abnutzen. Jedes
einzelne Schleifkorn ist dabei im wesentlichen derselben ßelastung ausgesetzt, so
daß die Gesamtlebensdauer des Schleifmittels erheblich verlängert wird.
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Die Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Herstellen eines
Schleifmittels gerichtet, wobei die Schleifkörner einer bestimmten Körnung auch
nach ihrer Länge aussortiert und die Schleifkörner einer einzigen Läge auf eine
Unterlage in solcher Anordnung aufgebracht werden, daß die ßchneidspitzen aller
Schleifkörner im wesentlichen in einer einzigen Ebene legen.
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Erfindungsgeinäß ist hlerzu insbesondere vorgesehen, daß auf eine
Unterlage eine erste Kleber- oder Leirnschicht aufgetragen, daß sodann eine unzahl
von Schleifkörnern auf elektrostatischerii Wege
aufgerichtet und
so in die erste Kleber- oder Leimschicht eingesetzt wird, daß alle Sclineidspitzen
im wesentlichen in derselben Ebene liegen, worauf durch Erhitzen die Leimschicht
gehärtet und danach eine zweite Klebe- oder Beimschicht zur besseren Befestigung
der eingebetteten ,Schleifkörner auf der Unterlage aufgetragen und ebenfalls gehärtet
wird.
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Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifpapier wird also
vorteilhaft eine doppelte Leimschicht in Verbindung mit elektrostatisch aufgerichteten
Schleifkörnern verwendet. Die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens
bewirken auf ebenso einfache wie wirksame Weise, daß die Schneidspitzen aller in
ihrer Gesamtheit die Schleiffläche bildenden Schleifkörner in einer einzigen Ebene
liegen, die sich parallel zur Ebene der Schleifpapier-Unterlage erstreckt. Da jedes
der Schleifkörner in derselben Ebene schneidet wie alle anderen, kann ein glatter
Schliff nunmehr in einem einzigen Arbeitsgang erzielt werden.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
Darin zeigt: Fig.1 eine Schnittansicht eines typischen handelsüblichen Schleifpapiers,
bei dem die Schneidspitzen in einer Anzahl von Ebenen liegen, Fig. 2 eine Schnittansicht
eines erfindungsgemäßen Schleifpapiers gleicher Körnung wie in Fig.1, FiL?.3 eine
Seitenansicht eines mit einem Schleifpapier gemäß Fig.1 bearbeiteten Werkstückes,
Fig.4
eine Seitenansicht eines mit einem erfindungsgemäßen Schleifpapier bearbeiteten
Werkstückes, Fig.5 eine vergrößerte Schnittansicht eines typischen erfindungsgemäßen
Schleifpapiers mit Leerräumen zwischen Schleifkörnern und Fig.6 eine schematische
Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen des Herstellungsverfahrens für ein
Schleifpapier nach der Erfindung.
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Die Fig.1 zeigt im Schnitt ein typisches handelsübliches Schleifpapier
10. Dieses Schleifpapier hat eine Unterlage 11 aus festem Papier, die aber auch
aus Textilgewebe, mulkanisiertem Faserstoff oder aus beliebige geeignetem Material
hergestellt sein kann. Weiterhin besitzt das gezeigte Schleifpapier eine erste,
verhältnismäßig dicke und gleichmäßige Schicht Leim bzw. Haftgrund 12 und eine zweite
Leimschicht bzw. Füllschicht 13. Die aussortierten Körner 14 aus zermahlenem Mineralstoff,
Glas oder einer anderen harten Substanz sind in den Leim eingebettet. Vor dem Aufbringen
auf die Leimschicht, jedoch in jedem Falle nicht später als vor dem Beginn des Härtevorganges,
werden die Schleifkörner elektrostatisch aufgeladen, so daß sie mit ihrer Längsachse
parallel zueinander und senkrecht zur Unterlage gerichtet werden. Berücksichtigt
man nur die relative Stellung zur Unterlage, so bedeutet diese Aufrichtung der Schleifkorner,
daß sie gewöhnlich mit ihre schärferen Kanten oder Spitzen gegen die Oberfläche
des zu schleifenden Werkstückes gerichtet sind.
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Wie aus den Fig.1 und 3 deutlich zu erkennen, erstrecken sich einige
äußerst lange Schleifkörner, die selbstverständlich immer auch bei aussortierten
Losen anzutreffen sind, erheblich über die benachbarten Schleifkörner hinaus. Diese
länglichen ,Schleifkörner verursachen Riefen im Bereich des Punktes 15 am Werkstiick
und erzeuScn im allgemeinen eine rauhe Oberfläche.
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Außer daß die Raulügkeit am geschliffenen Werkstück nicht erwünscht
ist, tritt ein sehr großer Verschleiß der längeren Schleifkörner ein, die ja die
Hauptschleifarbeit zu leisten haben. Sie können aber auch Druck und Reibungshitze
in so großem Ausmaß ausgesetzt sein, daß sie abbrechen oder sich aus der Leimschicht
lösen.
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In der vergrößerten Ansicht der Fig.5 sind besonders deutlich die
freien Räume oder Leerräume 16 zwischen den einzelnen Schleifkörnern zu erkennen.
Je gröber bzw. größer die Schleifkörner, je größer die dazwischenliegenden Leerräume.
Das von den Schneidspitzen bzw. -flächen der Schleifkörner von der Oberfläche des
bearbeiteten Werkstückes abgenommene Material wird in Form von Schabseln oder Abrieb
in benachbarten Leerräumen gesammelt. Mit dem Auffüllen dieser Leerräuine nimmt
aber die Schleifwirkung des Schleifpapiers ab.
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Ein grobkörniges Schleifpapier, welches nach herkömmlichen Verfahren
hergestellt wurde, kann ein verhältnismäßig großes Abriebsvolumen austragen, während
aufgrund der wechselnden Ebenen, in denen die Schneidspitzen liegen, mit dem gleichen
Schleifpapier nur eine verhältnismäßig rauhe Schliffläche erziel-t werden kann.
Dieser Wechsel in den Ebenen ist weniger ausgeprägt, je kleiner die Schleifkörner
sind. Mit anderen Worten ausgedrückt, der verhältnismäßige Unterschied zwischen
den
Körnergrößen kann sowohl bei einem g@obkörnigen wie auch bei einem feinkörnigen
Schleifpapier gleich sein. Jedoch können die bei einem feinkörnigen Schleifpapier
ermittelten Wechsel in den Ebenen so klein sein, daß sie für dic praktische Anwendung
keine Bedeutung haben. Auf diese Weise wird der j@tzt allgemein anerkannte Grundsatz
bestätigt, wonach die Abriebsaustragsleistung eines Schleifpapiers um so geringer
ist, je glatter die dr;t erzielbare Oberfläche sein soll.
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Da alle Schneidflächen oder -spitzen bei einem erfindungsgemäßen Schleifpapier
in einer einzigen Ebene liegen, wird damit ein ebenso großer Schlichteffekt erzielt
wie mit einem sehr feinkörnigen Schleifpapier, während die Abriebsaustragsleistung
aufgrund der großen Leerräume zwischen den Schleifkörnern gleich ist wie bei einem
grobkörnigen Schleifpapier. Mit anderen Worten ausgedrückt, ein erfindungsgemäßes
Schleifpapier vereinigt in sich die Schlichtwirkung eines feinkörnigen Schleifpapiers
mit der Abriebsaustragsleistung eines grobkörnigen Schleifpapiers.
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Ein Feinschleifpapier mit hohem hbriebsaustragsvermögen kann wenigstens
in drei verschiedenen Verfahren hergestellt werden.
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Die erste Möglichkeit besteht darin, ein grobkörniges Schleifpapier
in der üblichen Weise herzustellen und durch Anwendung geeigneter Mittel, beispielsweise
einer Schleifscheibe, die nichtgewünschten überstehenden Schleifkörner abzutragen.
Einer der Nachteile dieses Verfahrens liegt darin, daß die abgeschliffenen Schleifkörner
dadurch flache Oberflächen erhalten,damit ihre anfängliche Schärfe verlieren und
auch nur noch verminderte Schneidwirkung aufweisen. Durch die flache Oberflache
tritt ebenfalls eine erhebliche Verstärkung der Reibungswärme ein.
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Eine zweite Möglichkeit zum Herstellen eines Feinschleifpapiers mit
hohem Abriebsaustragsvermögen ist dadurch gegeben, daß man die zu verwendenden Körner
nach allen drei Dimensionen aussortiert, so daß sie nach den Aufrichten in einem
elektrostatischen Feld etwa dieselbe Höhe aufreißen. Dies könnte beispielsweise
so erreicht werden, daß man die Körner zuerst nach nur zwei Dimensionen sortiert,
sie dann aufrichtet und die längeren Körner durch Anlegen einer mit-Klebstoff bestrichenen
Fläche entfernt. Dadurch würde bei jeaem Kontakt mit der Fläche eine Anzahl Körner
mit verhältnismäßig einheitlicher Länge aussortiert, die dann zum Herstellen eines
Schleifmitteismit ver.hältnismäßig einheitlicher Arbeitsfläche verwendet werden
könnten.
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Als drittes Herstellungsverfahren für Feinschleifpapier mit hohem
Abriebsaustragsvermögen wird das erfindungsgemäße Verfahren vorgeschlagen, bei welchem
beliebige Körnergrößen, auch wenn mir nach zwei Dimensionen auf Körnung gesiebt,
verwendet werden können. Die Aufrichtung der Körner geschieht dabei in der üblichen
Weise, jedoch werden sie nach dem Einpressen in den auf einer geeigneten Unterlage
aufgetragenen Leim-Haftgrund mittels einer flachen Platte, einer Zylindertrommel
oder einem beliebigen anderen geeigneten Mittel auf gleiche Höhe gebracht, so daß
die Schneidspitzen aller Körner im wesentlichen in einer einzigen, gemeinsamen Ebene
liegen. Sodann wird, wie derzeit üblich, eine letzte Leimfülischicht aufgetragen,
um die Widerstandsfähigkeit des Schleifpapiers zu erhöhen und ein Loslösen der Körner
im Gebrauch zu verhindern.
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Bei der herstellung eines erfindungsgemäßen Schleifpapiers werden
die auf Körnung gesiebten Körner in einen Behälter 16 gegeben, von wo sie auf eine
7.ylirjdertrommel 17 geleitet werden.
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Diese Zylindertrommel wird auf übliche - jedoch nicht gezeichnete
- Weise elektrostatisch aufgeladen, so daß clle Körner bei Berührung mit der Trommel
sich entlang den Kraftlinien des elektrostatischen Feldes ausrichten und sich senkrecht
aufstellen. Neigen die Körner jedoch wegen einer zu geringen Stärke der elektrostatischen
Aufladung zum Abfallen von der Zylindertrommel, so kann ein dünner Film einer hochviskosen
Substanz, beispielsweise eines Petroleumproduktes, auf eine solche Fläche aufgetragen
werden, um die Körner in aufgerichteter Stellung daran festzuhalten, bis sie in
die erste Leimschicht bzw. den Haftgrund eingebettet werden.
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Sobald die auf die Fläche der elektrostatisch äufgeladenen Zylindertrommel
aufgestreuten Schleifi;örner bei der Drehbewegung der Zylindertrommel nach unten
geführt werden, kommen sie in Berührung mit der Unterlage 18 und dem darauf mittels
einer Düse aufgetragenen Leimhaftgrund. Zylindertrommel und Unterlage werden auf
übliche, jedoch nicht gezeichnete Weise angetrieben, wobei die Laufgeschwindigkeit
der Unterlage mit der Drehgeschwindigkeit der Zylindertrommel synchronisiert ist.
enn also die Schleifkörner in den zwischen der Zylindertrommel 17 und der Unterlage
18 liegenden Bereich gelangen, werden sie zueinander parallel und senkrecht zur
Unterlage in den Leimhaftgrund eingebettet.
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Sobald die Schleifkörner in die erste Leimschicht 19 eingebettet sind,
kann die Härtezeit des Leims auf geeignete Weise verkürzt werden, beispielsweise
mittels eines Heizgerätes 20 oder einer anderen geeigneten Vorrichtung.
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Da bei kontinuierlich in Richtung des in Fig. 6 eingezelolineten Pfeiles
weiterlaufender Unterlage das Schleifpapier in kontinuierlichem Betrieb hergestellt
wird, wird eine zweite Leimschiclit oder Füllschicht 21 mittelt einer Düse 22, der
über eine LeiungX 22 aus einem (nicht eingezeichneten)Behälter ein geeigneter Leim,
beispielsweise ein Kleber, zugeführt wird, aufgetragen. Das Härten dieser Leimschicht
kann ebenfalls mit einem geeigneten Mittel, beispielsweise einem Heizgerät 23, beschleunigt
werden. Sobald die Füllschicht im wesentlichen ausgehärtet ist, kann die Unterlage
auf handelsübliche Längen geschnitten, auf Rollen aufgerollt oder auf andere geeignete
Weise aufgenommen werden.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist eindeutig zu erkennen, daß die
Erfindung ein hochleistungsfähiges, feinschlichtendes Schleifpapier mit hohem hbriebsaustrag
schafft. Die Erfindung bringt weiterhin ein Schleifmittel, das im wesentlichen zu
den gleichen Kosten, wenn nicht sogar zu geringeren Kosten pro Einheit hergestellt
werden kann als Schleifmittel des bisherigen Standes der Technik in herkömmlichen
Herstellungsverfahren.
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Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden
Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten,
räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch
in beliegiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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- Patentansprüche -