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BeschreibunF;
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Es ist bekannt, Schleifmfttelprodukte herzustellen, die ein gebundenes
Faservliesmaterial enthalten, in das Schleifsand gebunden ist. Zur Bindung der Fasern
an einander an ihren Schnittpunkten zur Bildung des gebundenen faserigen Materials
und zur Bindung des Schleifsands an die Fasern können verschiedene Bindemittel verwendet
werden. Das Produkt kann eine sehr hochragende Struktur haben, wobei das Produkt
besonders geeignet als. Reinigungs- oder Poliermaterial ist, oder kann es dicht
sein und kann zum Schleifen verwendet werden, z. B. als eine Schleifscheibe oder
ein Schleifkörper. Ein Verfahren zur Herstellung eines dichten Produkts wird in
US-PS 3 020 139 beschrieben und besteht darin, das Vliesmaterial,während der Klebstoff
noch klebrig ist, zu einer engen Rolle aufzuwickeln und anschließend den #lebstoff
zu härten, um das Produkt zu einer zylindrischen homogenen Masse zu binden, die
dann beispielsweise zu Scheiben geschnitten werden kann.
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Es ist auch bekannt, dichte Schleifmittelprodukte, wie Schleifscheiben,
aus einer geschäumten Polsmermatrix herzustellen, die Schleifkörner enthält, beispielsweise
wie in US-PS 2 972 527 und GB-PS 1 146 037 und 1 245 373 beschrieben. Wie in US-PS
2 972 527 beschrieben, kann ein derartiges Produkt hergestellt werden durch Miteinandervermischen
von schäumbarem, polymerem Material, Schleifkörnern und Flockfasern, deren Ablagerung
auf einem ~räger und Bewirken von Schäumen und Härten.
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Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen Verfahrens
zur Herstellung von Schleifmittel- bzw. Poliermittelprodukten mit langer Lebensdauer.
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Erfindungsgemäß wird ein Schleifmittel- oder Poliermittelprodukt hergestellt
durch Bilden eines Körpers aus wechselseitig gebundenen Fasern, der im wesentlichen
die Abmessungen des gewunschten Produkts aufweist, wobei der Körper gänzlich mit
einem schäumbaren, polymerisierbaren Material imprägniert ist und Schleifkörner
enthält und Bewirken der Schäumung und der Polymerisation des polymerisierbaren
Materials innerhalb des Körpers, während der Körper gegen jegliche wesentliche Änderung
seiner Abmessungen begrenzt wird Die Dichte und die Härte des nach diesem Verfahren
erhaltenen Faserprodukts kann derart sein, daß das Produkt geeignet ist zum Schleifen
von Metall, z. B. in der Form eines Schleifkörpers bzw. einer Schleifscheibe. Beispielsweise
kann die Härte des Körpers bei 15 bis 900 Shore A liegen, bei Messung mit einem
Durometer, und die Dichte kann von 0,2 bis 0,8 g/cm3 betragen.
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Die Fasern innerhalb des Körpers sollten ursprünglich aneinander gebunden
sein und dies erzielt man zweckmäßig durch Bilden des Faserkörpers aus einer Faservliesbahn,
die in üblicher Weise vorgebunden wurde, beispielsweise durch Auftrag eines Bindemittels.
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Vorzugsweise ist der faserige Körper aus einer Faservliesbahn, im
allgemeinen einer gebundenen Bahn, aufgebaut, beispielsweise durch Schichtstoffbildung
bzw. Laminieren einer Vielzahl von Schichten der Bahn übereinander. Die Polymerisation
des polymerisierbaren Materials führt dazu, daß die übereinander geschichteten Schichten
fest aneinander gebunden bzw. gesichert werden.
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Die Schleifkörner können in den Körper vor, mit oder nach dem polymerisierbaren
Material eingearbeitet werden. Jedoch werden die meisten und gewöhnlich alle Körner
vorzugsweise an die Fasern des gebundenen faserigen Körpers gebunden, gewöhnlich
vor dem Imprägnieren mit dem polymerisierbaren Material. Dementsprechend kann der
faserige Körper aus einem üblichen hochragenden Vl;ies-Schleifprodukt gebildet werden,
z. B. aus dem Typ, beschrieben in GB-PS 884 204.
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Die erfindungsgemäß verwendeten Fasern können solche Typen sein, wie
sie üblicherweise in bekannten, gebundenen, faserigen Schleifmittelprodukten verwendet
werden, die gebundene Schleifkörner enthalten. Sie sind normalerweise flexible,
zähe, chemisch inerte Materialien, wie die in US-PS 3020 139 erwähnten. Das Material
hat vorzugsweise einen hohen Schmelzpunkt, um einem breiten Anwendungs-Temperaturbereich
zu widerstehen. Polyamidfasern und insbesondere aromatische Polyamidfasern, wie
solche, die als Nomex bekannt sind, sind bevorzugt. Wenn die Fasern in der Bahn
mit einem Bindemittel vor dem Imprägnieren mit dem Schaum gebunden sind und wenn
die Schleifkörner an die Fasern gebunden sind, so können die üblichen Bindemittel
für diesen Zweck verwendet werden und sie können gleich oder verschieden sein Auch
geeignete Materialien hierfür und für die Schleifkörner werden in US-PS 3 020 139
erwähnt.
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Eine zweckmäßige Weise zum Übereinanderschichten von Schichten einer
Faservliesbahn#egt darin, die Bahn um einen Dorn aufzuwickeln, zur Bildung eines
Körpers in der Form einer Rolle, deren Durchmesser durch die Anzahl der Schichten
der Bahn in dem Schichtstoff bestimmt wird. Eine weitere zweckmäßige Methode liegt
darin, die Schichten der Bahn übereinander zu legen, beispielsweise auf einer flachen
Trägeroberfläche.
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Die Bahn ist im allgemeinen eine offene bzw. aufgelockerte Bahn mit
einem hohen Leerstellen- bzw. Porenvolumen von mindestens 92 %. Das Leerstellen-
bzw. Porenvolumen kann beispielsweise gleich dem Leerstellenvolumen von Haushalts-Putzkissen
sein, die eine gebundene Faserbahn enthalten, in die Schleifkörner gebunden sind.
Der Faserkörper wird im allgemeinen zusammengedrückt, bevor die Schäumung beginnt,
so daß das Leerstellen- bzw. Porenvolumen verringert wird und daß die Fasern in
diesem komprimierten Zustand in dem Endprodukt durch das gehärtete und geschäumte
Polymere gesichert bzw. gehalten werden. Selbst wenn der Faserkörper vor der Schäumung
nicht zusammengedrückt wird, ist es notwendig, daß der Körper gegen jegliche wesentliche
Änderung seiner Abmessungen während des Schäumens begrenzt wird. Diese Begrenzung
kann zumindest teilweise durch die ursprüngliche Bindung der Fasern innerhalb des
faserigen Körpers erzielt werden, jedoch wird vorzugsweise auch eine gewisse äußere
Begrenzung bereitgestellt. Wenn der Faserkörper eine Rolle ist, die gebildet wird
durch Aufwickeln einer Bahn um einen Dorn, so kann die äußere Begrenzung einfach
ein Rohr um die Rolle oder jegliches Mittel zur Verhinderung der Expansion des Durchmessers
der Rolle sein, beispielsweise ein Band um die Rolle oder eine Einrichtung zur Sicherung
bzw. Haftung der äußeren Schicht der Bahn an der benachbarten inneren Schicht, beispielsweise
ein kurzes Stück eines Klebstoffbandes, oder eine Verwirrung von Fasern von benachbarten
Schichten.
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Bei einigen Methoden jedoch wird eine Begrenzung dadurch erzielt,
daß man das Schäumen durchführt, während der Körper sich zwischen Form- bzw. Preßformoberflächen
befindet, die gegen die entgegengesetzten Flächen des Körpers drücken.
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Die Oberflächen können die Oberflächen einer geschlossenen Form bzw.
Preßform sein, oder sie können gegenüberliegende Platten sein, die gegen die zwei
Flächen nur des Körpers drücken.
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Wenn der faserige Körper komprimiert werden soll, so ist es im allgemeinen
bevorzugt, ihn mit dem polymerisierbaren, schäumbaren Material vor dem Komprimieren
zu imprägnieren. So besteht eine bevorzugte erfindungsgemäße Methode darin, mit
einem schäumbaren, polymerisierbaren Material eine gebundene hochragende Bahn, in
die Schleifkörner gebunden wurden, zu imprägnieren, den faserigen Körper durch Schichtstoffbildung
einer Mehrzahl von Schichten dieser Bahn übereinander zu bilden und sie zu komprimieren
und anschließend das Schäumen und die Polymerisation zu bewirken.
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Geeignete polymerisierbare Materialien umfassen Phenol-Formaldehyd-Harze,
Polyzinylchlorid und acrylische Harze und diese können in bekannter bzw. üblicher
Weise zu einem synthetischen polymeren » Schaum umgewandelt werden, beispielsweise
durch Schäumen und Härten eines vorgeformten Polymeren oder durch Polymerisation
und Schäumen in einer Strafe.
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Die Schäumung kann erzielt werden durch aufgelöstes Gas oder Treibmittel,
die in das zu schäumende Material eingearbeitet sind. Vorzugsweise jedoch ist der
synthetische Polymerschaum ein Polyurethanschaum und bevorzugt ist das Material,
das reagieren und schäumen soll, ein Präpolymeres, das beim Kontakt mit Wasser polymerisiert
und schäumt.
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Das Präpolymere kann hydrophil sein. Geeignete Materialien sind erhältlich
von W. R. Grace & Co. unter dem Handelsnamen "Xypol"-Schaumpolymeres. Mit derartigen
Polymeren kann ein Schäumen erzielt werden durch Eintauchen des Faserkörpers in
Wasser.
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Die Dichte und andere Eigenschaften des Endprodukts können variiert
werden durch geeignete Wahl der Faserdichte während des Schäumens, der Menge des
Schaum- bzw. Treibmittels und der Temperatur und anderer Bedingungen, unter
denen
das Schäumen durchgeführt wird. Beispielsweise kann die Härte variiert werden insbesondere
durch Änderungen in der Faserdichte, der Menge des schäumbaren Polymeren und der
Natur des Polymeren, wohingegen die Zellgröße variiert werden kann durch Anderungen
der Schäumungsbedingungen.
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Wenn die Schäumung erzielt wird durch Eintauchen in Wasser, so kann
der Einschluß eines oberflächenaktiven Mittels günstig sein, um die Zellgröße zu
steuern. In gleicher Weise ist manchmal die Anwendung von heißem Wasser günstig.
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Insbesondere wurde im Rahmen der Erfindung gefunden, daß die Menge
des polymerisierbaren Materials sich bedeutend auf die Aggressivität des Produkts
und auf seine Arbeitslebensdauer auswirken kann. Im allgemeinen erreicht seine Arbeitslebensdauer
ein Optimum, wenn einmal eine bestimmte Menge an polymerisierbarem Material eingebracht
wurde und die Anwesenheit von zusätzlichem, polymerisierbarem Naterial weist nur
eine geringe oder keine Wirkung auf die Arbeitslebensdauer auf. Jedoch wurde gefunden,
daß die Zunahme der Menge des polymerisierbaren Materials über ein Optimum zu einer
Verringerung der Aggressivität führen kann, d. h., der Fähigkeit des Produkts, Material
zu schleifen. Dementsprechend ist es günstig, die Menge des Präpolymeren so zu wählen,
daß eine maximale Aggression erzielt wird, da Mengen des Präpolymeren über oder
unter diesem Optimum zu einer verringerten Aggression führen.
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Typischerweise liegt die optimale Menge an polymerisierbarem Material
bei 25 bis 75 %, vorzugsweise etwa 50 ##, bezogen auf das Gewicht des ursprünglichen
Faserkörpers, d. h., der gebundenen Bahn, einschließlich der SchleiSkörner und des
Bindemittels.
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Die Menge an polymerisierbarem Material kann gesteuert werden entweder
durch Steuerung der Menge der Aufnahme
der Bahn oder durch Sättigen
der Bahn und anstelle dessen durch Steuerung der Konzentration und häufig der Viskosität
der Lösung des polymerisierbaren Materials, mit der die Bahn gesättigt werden soll.
Wenn, wie bevorzugt, das polymerisierbare Material ein Polyurethanpräpolymeres ist,
sollte die Verdünnung der Lösung mit einem organischen Lösungsmittel erfolgen, das
gegenüber dem Präpolymeren inert ist, das jedoch mit diesem mischbar ist, und gewöhnlich
auch mit Wasser, z. B. ein Keton.
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Die vollständige Polymerisation des polymerisierbaren Materials umfaßt
im allgemeinen eine abschließende Härtungsstufe und diese kann entweder fertig werden
während der Körper noch begrenzt ist, beispielsweise durch ein äußeres Band oder
durch Preßformoberflächen, oder kann fertig werden nach Entfernen von jeglicher
derartiger Begrenzung, da das geschäumte Polymere allein die Dimensionen des Faserkörpers
stabilisiert.
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Das resultierende gebundene Faserprodukt kann als solches verwendet
werden oder kann zu jeder gewünschten Form geformt werden, beispielsweise durch
Schneiden oder Mahlen.
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Schleifmittel- oder Poliermittelprodukte gemäß der Erfindung können
in der Form von Schleifscheiben bzw. Schleifrädern oder Schleifkörpern oder Scheiben
vorliegen.
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Im folgenden sind einige Beispiele aufgeführt: Beispiel 1 Eine gekrempelte
quergelegte Bahn von Polyamidfasern mit grober Garnnummer (Denier) wird leicht genadelt,
um die Fasern zu vermischen und wird anschließend mit einer Phenol-Formaldehyd-Harz/Schleifkorn-Aufschlämmung
besprüht,
die anschließend auf einer Heißluft-Trockenvorrichtung
getrocknet wird. Nach dem Durchlaufen dieser Vorrichtung wird die Bahn umgedreht
und erneut auf der anderen Oberfläche mit einer gleichen Aufschlämmung besprüht
und dann wie vorstehend getrocknet.
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Das gebundene, offene bzw. aufgelockerte, faserige Schleifmittelmaterial
wird anschließend mit Hypol Polyurethanpräpolymerem imprägniert und durch die Klemmstelle
von zwei glatten Stahlwalzen geleitet. Die Leitkante des nassen imprägnierten Materials
wird an einen Dorn gebunden und das Material wird auf den Dorn unter Zug aufgewickelt,
bis ein Durchmesser leicht über dem gewünschten äußeren Durchmesser des Endprodukts
erzielt wird. Anschließend wird um den Umfang der Rolle ein Band gewickelt, um ein
Aufwickeln der Rolle zu verhindern, und die Rolle wird in ein Wasserbad bei 60 oC
getaucht. Die Polymerisation und das Schäumen beginnen und nach 1,5 Minuten Eintauchen
wird die Rolle aus dem Wasserbad entnommen und an der Luft 10 bis 15 Minuten stehen
gelassen, um eine vollständige Reaktion zu ermöglichen. Das Band wird entfernt und
die Rolle kann 2 bis 3 Tage an der Luft trocknen.
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Das Endprodukt kann dann zu den gewünschten äußeren Abmessungen geschnitten
und gemahlen werden. Es ist eine harte federnde Rolle, die Metall schneiden kann.
Wird beispielsweise ein übliches industrielles faseriges Schleismittelmaterial zum
Entgraten des Bohrlochs eines Druckschaltbretts verwendet, so dringen die mit Schleifmittel
überzogenen Fasern in das Loch ein und vergrößern seinen Durchmesser; das Produkt
des vorliegenden Beispiels entgratet das Loch jedoch ohne daß das Schleifmittel
in das Loch in einer ausreichenden Menge eindringt, um den Durchmesser zu vergrößern.
Das Produkt ergibt einen rascheren und
glatteren Schnitt als übliche
Produkte.
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Beispiel 2 Ein gebundenes offenes flies-Schleifmittelprodukt wird
hergestellt und mit Hypol imprägniert, wie in Beispiel 1 beschrieben. Einige Schichten
dieses imprägnierten Produkts-werden bis zu einer Dicke vom 1- bis 6-fachen der
erforderlichen Dicke aufgelegt. Die Anordnung wird anschließend zwischen Metallplatten
gepreßt und das komprimierte Produkt wird in Wasser eingetaucht und kann wie im
Beispiel 1 reagieren, wobei die Platten vor der Lufttrocknungsstufe entfernt werden.
Scheiben oder andere geformte Produkte können aus der trockenen Folie bzw.
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dem trockenen Bogen gestanzt werden.
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Beispiel 3 Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt, jedoch mit
verschiedenen Aufnahmemengen des Hypol Polyurethanpräpolymeren. In jedem Falle wird
die Faserbahn mit dem Präpolymeren gesättigt, jedoch wird die Konzentration der
Lösung durch Verdünnen mit Methyläthylketon variiert. Es zeigt sich, daß die Zunahme
der Menge des Präpolymeren bis zu etwa 50 Gew.-0/o der ursprünglichen gebundenen
Bahn eine beträchtliche Zunahme der Arbeitslebensdauer des resultierenden Produkts
ergibt, daß jedoch eine weitere Steigerung der Menge des Präpolymeren einen geringen
Unterschied auf die Arbeitslebensdauer bewirkt.
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Es wurde auch gefunden, daß bei Steigerung der Menge des Präpolymeren
bis zu 50 Gew.-% der ursprünglichen gebundenen Bahn eine beträchtliche Zunahme der
Aggressivität des Endprodukts erzielt wird. Jedoch neigt eine weitere Zunahme
der
Menge an polymerisierbarem Material zur Verringerung der Aggressivität. Optimale
Ergebnisse erzielt man durch Sättigung der Bahn mit einer Lösung von etwa 100 Teilen
Hypol Polyurethanpräpolymerem, etwa 35 Teilen Methyläthylketon und 5 Teilen eines
polymerisierbaren Monomeren, z. B.
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Methylendiisocyanat, das dazu dienen soll, ein härteres Produkt zu
ergeben. Das bevorzugte Polymere ist Hypol FHP3000.