DE69513297T2

DE69513297T2 - Schleifelement mit einem vliesstoff und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69513297T2
Application number: DE69513297T
Authority: DE
Inventors: Elizabeth Edblom; Eric Larson; Brent Niccum; Walter Pawlikowski; Rufus Sanders
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2015-08-05
Also published as: WO1996006711A1; DE69513297D1; JPH10505008A; KR970705457A; JP3685804B2; BR9508654A; AU3360895A; MX9701420A; FI970835A0; US5591239A; FI970835A7; FI970835L; CA2197214A1; EP0777554B1; EP0777554A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen offenen, niederdichten, vliesartigen Schleifgegenstand und Verfahren zu dessen Herstellung, einschließlich ein faseriges Flächengebilde, das gegen Angriff durch Phenole behandelt wurde und aus Polyamidstapelfasern mit niedriger Zereißfestigkeit besteht.
Vliesartige Schleifgegenstände sind bekannt und wurden, zum Beispiel in US Patent Nr. 2,958,593 (Hoover et al.), beschrieben und umfassen allgemein Fasern, die ein vliesartiges Flächengebilde bilden, das feinporige, dreidimensionale, integrierte Netzwerkstrukturen mit daran gebundenen, feinen Schleifteilchen und härtbarem Bindemittel bereitstellen. Derartige vliesartige Schleifgegenstände sind sowohl in einfacher Folienform als auch in verschiedenen weiterverarbeiteten Formen nützlich, wie Räder, Scheiben und bewegliche Bürsten. In diesen weiterverarbeiteten Formen sind die erhaltenen Gegenstände nützlich, um die Oberflächen von Materialien wie Metall, Holz, Kunststoffe, Glas, Keramik und Verbundwerkstoffen daraus zu schrubben, reinigen, konditionieren und/oder zu dekorieren. Vliesartige Schleifmittel werden ebenfalls in JP-A-55020827 offenbart.
Die in den bekannten vliesartigen Schleifgegenständen verwendeten Fasern werden aus verschiedenen Polymeren, einschließlich Polyamiden, Polyestern, Polypropylen, Polyethylen und verschiedenen Copolymeren hergestellt. Natürlich vorkommende Fasern, wie Baumwolle, Wolle, Bastfasern und verschiedene Tierhaare, können ebenfalls geeignet sein. Geeignete Schleifteilchen können aus Flint, Granat, Aluminiumoxid, Diamant, Siliziumcarbid etc. hergestellt werden. Gewöhnlich umfassen Bindemittel gehärtete Versionen von Hautleim oder Firnis oder ein oder mehrere Harze, wie Phenol-, Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin-Formaldehyd-, Urethan-, Epoxid- und Acrylharze. Phenolharze schliessen Phenol-Aldehyd-Harze ein. Bekannte vliesartige Schleifmittelkonstruktionen schliessen SCOTCH-BRITE Produkte, verkauft von 3M Company, St. Paul, Minn., ein, die die Verwendung von lösungsmittelbeschichteten, gehärteten Urethanen in der Vorverfestigungsmasse benötigen, um die erforderliche Elastizität zu erzeugen und die Nylonfasern des Flächengebildes vom Angriff anschliessend aufgetragener phenolischer Bindemittelschichten zu schützen, die zum Binden mineralischer Schleifmittel an das Flächengebilde verwendet werden.
Vliesartige Schleifgegenstände werden durch das folgende, allgemein bekannte Verfahren hergestellt. Eine "Vorverfestigungs"beschichtung einer Bindemittelvorstufenlösung ohne Schleifteil chen, die eines oder mehrere der vorstehend angegebenen Harze einschließt, wird auf das Flächengebilde aufgetragen und durch Wärmebehandlung gehärtet, um dem vliesartigen Flächengebilde für die weitere Bearbeitung ausreichende Festigkeit zu verleihen. Dann wird eine "Grund"schicht, basierend auf einem harzartigen, organischen Bindemittel, auf das Flächengebilde aufgetragen und gehärtet, um überall feine Schleifkörner an das lockere, faserige Gewebe zu binden. Danach wird eine "Deck"schicht aus harzartigem Bindemittel und Schleifteilchen, meistens durch Sprüh-Beschichtung, auf das vorverfestigte Flächengebilde aufgetragen, um die Schleifeigenschaften des Gegenstands zu verbessern, wie das Verhindern des Abschälens des Schleifmaterials. Dann wird die Deckschicht gehärtet. Die Harze der verschiedenen Vorverfestigungs-, Grund- und Deckschichten können, abhängig von gewünschten Eigenschaften der verschiedenen Flächengebilde und Schleifteilchen, die gleichen oder verschiedene sein.
Besonders Phenolharzbindemittel werden aufgrund ihrer thermischen Eigenschaften, Verfügbarkeit, geringen Kosten und leichten Handhabung extensiv zur Herstellung von vliesartigen Schleifgegenständen verwendet. Die Monomere, die derzeit in den größten Mengen verwendet werden, um Phenolharze herzustellen, sind Phenol und Formaldehyd. Andere bedeutende phenolische Ausgangsmaterialien sind alkylsubstituierte Phenole, einschließlich Kresole, Hydroxy-xylole, p-tert-Butylphenol, p-Phenylphenol und Nonylphenol. Diphenole, z. B. Resorcin (1,3-Dihydroxybenzol) und Bisphenol-A (Bis-A oder 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan), werden in geringeren Mengen für Anwendungen verwendet, die spezielle Eigenschaften erfordern.
Es gibt zwei Grundtypen organischer Harze : Resol- und Novolakphenolharze. Die Zunahme des Molekulargewichts und das Härten von Resolphenolharzen werden alkalisch katalysiert. Das Molverhältnis von Aldehyd zu Phenol ist größer oder gleich 1,0, typischerweise zwischen 1,0 und 3,0. In der Herstellung von Klebstoftbeschichtungen für vliesartige Schleifmittel ist eine Standardzusammensetzung eines Phenolharzes ein aus 70% Feststoff bestehendes Kondensat eines Gemisches aus 1,96 : 1,0 Formaldehyd : Phenol mit 2% Kaliumhydroxid als Katalysator, bezogen auf das Gewicht des Phenols. Die Zusammensetzung des Phenolharzes beträgt typischerweise 25-27 Gew.-% Wasser und 3-5 Gew.-% Propylenglykolmethylether, das die Viskosität des Harzes herkömmlicher Phenolzusammensetzungen vermindern soll. Bevor dieses Harz als eine Komponente einer Grund- oder Deckschicht verwendet wird, d. h. um es auftragfähig zu machen, wird weitere Viskositätsverminderung durch Zusatz flüchtiger, organischer Verbindungen erzielt, die allgemein mit der Abkürzung "VOCs" bezeichnet werden. Eine herkömmliche Lösung einer Bindemittelvorstufe, die ein Phenolharz enthält, das zur Herstellung einer Vorverfestigungsschicht für ein vliesartiges Flächengebilde verwendet wird, enthielt bis zu 40 Gew.-% eines VOC, wie Isopropylalkohol, um die Viskosität zu vermindern und das Phenolharz mit anderen Bindemittelkomponenten verträglich zu machen, während eine Lösung einer Bindemittelvorstufe, die zur Herstellung einer Deckschicht verwendet wurde, bis zu 20 Gew.-% eines VOC, wie Diethylenglykolethylether, enthalten kann.
Um die Emmission von VOCs zu vermindern, wurde vorgeschlagen, die Wasserverträglichkeit von Phenolharzen zu erhöhen. J. D. Fisher beschreibt in einem Artikel mit der Überschrift: "Water Compatible Phenolic Resins [Wasserverträgliche Phenolharze]" in Proceedings of the American Chemical Society, Division of Polymeric Materials: Science and Engineering [Tätigkeitsbericht der Amerikanischen Chemischen Gesellschaft, Abteilung Polymermaterialien: Wissenschaft und Ingenieurswesen]; Nr. 65 (1991), S. 275-276, Verfahren zur Herstellung "wasserverträglicher" Phenolharze, ihre Vorteile und ihre Nachteile. Es wäre jedoch wünschenswert, die Wasserverträglichkeit des Bindemittels ohne die Notwendigkeit für aufwendiges Management und Überwachung der Dynamik des Härtungssystems oder die Notwendigkeit für zusätzliche Arbeitsschritte und Ausrüstung anzupassen, um eine funktionalisierte oder anderweitig strukturell veränderte Molekularstruktur eines phenolischen Bindemittels herzustellen.
Ebenso entsteht ein Verträglichkeitsproblem durch die Verwendung eines phenolischen Bindemittels, besonders in Verbindung mit einem auf Polyamidfasern basierenden vliesartigen Flächengebilde. Ein besonders nützlicher, bekannter, vliesartiger Schleifgegenstand ist einer, der ein Flächengebilde aus Polyamidfasern und resolartigem Phenolharz als härtbares Bindemittel umfaßt. Eine derartige Zusammensetzung erzeugt starke, widerstandsfähige, temperaturbeständige Schleifgegenstände, die wirtschaftlich hergestellt werden können. Jedoch ist ein bekannter Nachteil, daß freies Phenol, das typischerweise in Resolphenolharzen enthalten ist, derartige Polyamidfasern chemisch angreifen und somit schwächen kann. Ein nachteiliger Effekt dieses korrodierenden Angriffs auf die Polyamidfasern ist, daß die Fasern spröde werden, wodurch ein Verlust an Biegsamkeit, Elastizität, Dehnung und dergleichen in den einzelnen Fasern und dem Flächengebilde als Ganzem eintritt. Vor der vorliegenden Erfindung bestand das Verfahren zur Linderung dieses Problems aus der Verwendung von Polyamidfasern, die stark gedehnt waren. Derartige Fasern zeigen typischerweise eine Zerreißfestigkeit von 48,5 cN/tex (5,5 g/Denier) bis 70,5 cN/tex (8 g/Denier). Die Morphologie solcher stark gedehnter Fasern neigt dazu, kristalliner zu sein und sowohl amorphe als auch kristalline Bereiche sind stark orientiert. Eine derartige Morphologie erzeugt eine Barriere für den schnellen Angriff freien Phenols, da die Diffusionsrate von Phenol in die Faser wesentlich verringert ist. Während das Verfahren das Problem des Phenolangriffs beseitigt, entstehen andere Probleme bei der Verarbeitung. Zum Beispiel ist es schwieriger, eine gleichmäßige Wellung in derartig stark gedehnten Fasern zu erzeugen und daher kann die Bearbeitung zu einem vliesartigen Flächengebilde schwieriger werden. Außerdem ist die zusätzliche Ausrüstung für die Bearbeitung und die notwendige Überwachung bei der Herstellung derartig stark orientierter Fasern bedeutend aus wirtschaftlicher Sicht. Es wäre sehr attraktiv für die Industrie, Polyamidfasern mit mittlerer und niedriger Zerreißfestigkeit und niedriger Zugfestigkeit verwenden zu können, die nicht speziellen Verfahren zur Erhöhung der Orientierung unterworfen werden müssen, um eine Zerreißfestigkeit unterhalb von 44,1 cN/tex (5 g/Denier) aufzuweisen, während andererseits der Angriff des Phenols auf die Fasern verhindert wird.
Desweiteren benötigt das zur Konsolidierung der Vliesgegenstände aus Polyamidfasern verwendete Resolphenolsystem, wie andere herkömmliche Phenolsysteme zum Binden faseriger Flächengebilde, die Verwendung von mindestens etwas VOC. Derartige VOCs werden typischerweise während des Herstellungsverfahrens entfernt und müssen zurückgehalten oder anderweitig behandelt werden, um das Entweichen in die Atmosphäre zu verhindern oder zu vermindern. Es wäre wünschenswert, die Verwendung von VOC-Lösungsmitteln im Polyamidfaser/Resolphenol-System aufgrund der zusätzlichen Kosten und Umstände, die mit dem Umgang und der Entsorgung von VOC-Lösungsmitteln verbunden sind, zu vermindern, wenn nicht zu vermeiden. Desweiteren sollen die VOC-Lösungsmittel den Angriff des Phenols auf die Oberflächen der Polyamidfasern verstärken oder begünstigen.
Modifizierte Phenolharze, die bei der Verwendung in vliesartigen Schleifgegenständen verminderte VOC Emissionen erzeugen, sind ebenfalls bekannt und werden im US Patent Nr. 5,178,646 (Barber, Jr. et al.) beschrieben, in dem Poly(oxyalkylen)amin und Harnstoffverbindungen zu diesem Zweck verwendet werden. Kautschukmodifizierte Phenolharze wurden ebenfalls, wie in der Offenbarung des US Patents Nr. 2,958,593 (Hoover et al.), in der Herstellung vliesartiger Schleifgegenstände als eine fakultative Kautschukbehandlung verwendet, die auf eine Seite der Struktur aufgebracht werden, um die Widerstandsfähigkeit der Gesamtstruktur des Schleifgegenstands gegenüber Reissen und Zerfasern zu vergrößern. Beispielsweise heben Hoover et al. ein Flächengebilde aus Nylonfasern hervor, das zuerst mit einer Phenol-Formaldehyd- und mit endständigen Aminogruppen versehenen, polyamidharzhaltigen Beschichtung beschichtet wurde, gefolgt von Überführung des phenolhaltigen Flächengebildes in einen Härtungsofen, in dem das beschichtete Flächengebilde derart wärmebehandelt wird, daß das herausgeholte, behandelte Flächengebilde zu einem nicht klebrigen Zustand gehärtet wurde, während es noch warm ist und nur danach wird eine kautschukartige Masse, basierend auf einem Butadien-Acrylonitril-Copolymerlatex (Handelsname "HYCAR Latex 1561" von B. F. Goodrich Co.) auf die gegenüberliegende Seite des Flächengebildes aufgetragen und in einem Ofen wärmegehärtet. In der offenbarten Anordnung von Hoover et al. werden die Nylonfasern Phenol ausgesetzt und mit Phenol in Kontakt gebracht, ohne vorherige Faserorientierung oder daß Modifizierungsmittel zu der Zeit anwesend sind, um dem Angriff von Phenol auf die Oberflächen der Nylonfasern entgegenzuwirken. Desgleichen offenbart US Patent Nr. 4,189,395 (Bland) ein Reinigungskissen, das sein oberflächenaktives Mittel langsam über einen langen Zeitraum freisetzt. Dieses Reinigungskissen von Bland umfaßt, in einer Endbehandlung während der Herstellung, ein imprägniertes Kissen mit einer Zusammensetzung, die ein wasserunlösliches, gehärtetes Acrylharz mit einem fettlösenden, Seifenschaum erzeugenden, grenzflächenaktiven Mittel enthält. Das von Bland offenbarte Acrylharz kann ein Latex, im Handel erhältlich unter dem Handelsnamen "Rhoplex" von Rohm & Haas Co. oder "HYCAR H2671" erhältlich von B. F. Goodrich Co., sein. Jedoch wird das von Bland verwendete Flächengebilde als zuerst mit einem Bindemittel, wie ein wärmehärtendes Harz, integriert offenbart, das Phenol-Formaldehyd umfaßt, bevor das Flächengebilde der separaten, späteren Behandlung mit der ein grenzflächenaktives Mittel enthaltenden Zusammensetzung unterzogen wird. US Patent Nr. 4,018,575 (Davis et al.) offenbart einen niederdichten Schleifgegenstand, der ein faseriges Flächengebilde umfaßt, das aus Glasfaserbündeln besteht. Das Flächengebilde aus Glasfaserbündeln von Davis et al. wird als bevorzugt mit vorverfestigenden Harzen aus Polyacrylaten, Butadien-Acrylonitril-Kautschuk, wie sie unter dem Handelsnamen "HYCAR 1562" verkauft werden und Polyurethanen vorverfestigt offenbart. Glasfasern werden nicht von Phenol angegriffen.
Die Modifizierung eines Phenolharzvorstufensystems, das zum Binden von nicht stark gedehnten Polyamid-Flächengebildefasern niedriger Zerreißfestigkeit durch die Anwesenheit eines Modifizierungsmittels verwendet wird, das den Abbau der Polyamidfasern in Anwesenheit von Phenol lindert, wenn nicht verhindert, wird als nicht vor der vorliegenden Erfindung bekannt angenommen.
Die vorliegende Erfindung betrifft offene, niederdichte Schleifgegenstände, die das vorstehend beschriebene Problem des Angriffs von Phenol auf Polyamidstapelfasern relativ niedriger Zerreißfestigkeit, die im faserigen Flächengebilde des Gegenstands verwendet werden, überwinden und lösen. Diese Erfindung vermeidet die Kosten und Mühen, die mit der Übertragung hoher Orientierung auf Polyamidfasern verbunden sind, während sie gleichzeitig die Notwendigkeit vermindert, Lösungsmittel in und mit den Flächengebilden verwendeten Bindemittelzusammensetzungen zu verwenden, die flüchtige, organische Verbindungen (d. h. "VOCs") umfassen.
Allgemein betrifft die vorliegende Erfindung einen offenen, niederdichten Schleifgegenstand, umfassend in Kombination:
(a) ein lockeres, offenes, vliesartiges, dreidimensionales, faseriges Flächengebilde, umfassend eine Vielzahl miteinander verwickelter Polyamidstapelfasern mit statistisch verteilter Länge, die dazwischen Schnitt- und Kontaktpunkte aufweisen, wobei die Fasern Oberflächen und eine Zerreißfestigkeit von weniger als 44,1 cN/tex (5 g/Denier) umfassen;
(b) ein Vorverfestigungsmittel, das durch das ganze Flächengebilde dispergiert ist und (i) ein erstes eine gehärtete Phenolharzvorstufe umfassendes Phenolharz und (ii) ein einen Kautschuk umfassendes Modifizierungsmittel umfaßt, wobei das Vorverfestigungsmittel die Fasern an den Schnitt- und Kontaktpunkten verbindet; und
(c) eine durch das ganze Flächengebilde dispergierte Bindemittelschicht, die ein zweites Phenolharz und eine Vielzahl von Schleifteilchen umfaßt, wobei die Schleifteilchen fest an den Oberflächen der Fasern haften.
Im Sinne dieser Erfindung haben die nachstehend aufgeführten Begriffe die folgende Bedeutung:
"vliesartig" bedeutet ein Flächengebilde oder eine Matte ungeordneter oder gerichteter Fasern, die durch mechanische, chemische oder physikalische Verfahren oder einer Kombination derselben zusammengehalten werden, aber ausgenommen Weben, Stricken, Nähen, herkömmliches Filzen, sowie auf herkömmliche Weise hergestelltes Papier.
"niederdicht", wie hier in Bezug auf ein vliesartiges Flächengebilde verwendet, bedeutet eine extrem offene Struktur mit einem extrem großen Leervolumen.
"offen", wie hier in Bezug auf ein vliesartiges Flächengebilde verwendet, bedeutet, daß Flächengebilde mit Dicken von etwa einem Viertel Zoll (6 mm) sehr durchscheinend oder sogar durchsichtig sind, wenn sie unter Bedingungen, bei denen im wesentlichen alles Licht, das vom Auge des Betrachters wahrgenommen wird, durch das Gebilde tritt, gegen das Licht, z. B. gewöhnliches Tageslicht, gehalten werden.
"Zerreißfestigkeit" bedeutet die Zugfestigkeit der Faser am Zerreißpunkt, gemessen als Reißbelastung in Gramm pro Denier Faser.
"Stapelfasern" bedeutet kurze Fasern, z. B. gewellte und geschnittene Fasern mit vergleichsweise kurzen und gleichmäßigen Längen.
"chemischer Abbau" bedeutet chemisch verursachter Schaden an der Faseroberfläche oder -struktur, zum Beispiel verursacht durch die Reaktion von Phenol in einer Phenolharzvorstufe mit damit in Kontakt gebrachten Oberflächen von Polyamidfasern.
Ein wichtiger Gesichtspunkt dieser Erfindung ist, daß während der Herstellung eines vliesartigen Schleifgegenstandes, das Polyamidstapelfasern niedriger Zerreißfestigkeit (d. h. < 44,1 cN/tex bzw. < 5,0 g/Denier) enthaltende vliesartige, faserige Flächengebilde nicht später als zum ersten Zeitpunkt, bei dem die Polyamidfasern im Flächengebilde Phenol ausgesetzt werden und mit Phenol oder einer Phenolharzvorstufe in Kontakt kommen, mit einem hier beschriebenen Modifizierungsmittel oder modifizierenden Mittel in Kontakt gebracht wird. Im Sinne dieser Erfindung beinhaltet das Merkmal, die Polyamidfasern nicht später als zum ersten Zeitpunkt ihres Kontakts mit einer Phenolharzvorstufe in Kontakt zu bringen, die Situation, in der das modifizierende Mittel gleichzeitig mit der Phenolharzvorstufe auf das Flächengebilde angewendet wird. Die vorliegende Erfindung kann in einer Ausführungsform angewendet werden, bei der das hier beschriebene modifizierende Mittel zuerst auf das Flächengebilde angewendet wird, bevor anschliessend in einem naß-auf-naß Verfahren die erste Phenolharzvorstufe darauf aufgetragen wird. Andererseits bedeutet "gleichzeitig", wie der Begriff hier verwendet wird, daß das modifizierende Mittel und das Phenolharz simultan aus der gleichen Beschichtungszusammensetzung, die ein vollständiges physikalisches Gemisch dieser Komponenten umfaßt, auf das Flächengebilde aufgetragen wird. Aufeinanderfolgende, einzelne Beschichtungen werden nicht als "gleichzeitig" im Sinne dieser Erfindung angesehen, egal ob naß-auf-naß oder naß-auf-trocken Beschichtungsverfahren angewendet werden.
Daher wird das modifizierende Mittel in einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung mit einer Phenolharzvorstufe kombiniert, die in einer auf das vliesartige Flächengebilde aufgetragenen Vorverfestigungsschicht verwendet wird. In einer weiteren Ausführungsform wird das modifizierende Mittel auch der der Vorverfestigungsschicht folgenden Grundschicht zugefügt, wobei die Grundschicht ebenfalls auf einer Phenolharzvorstufe als Bindemittel basiert. Die Zugabe des modifizierenden Mittels zum Phenolharz in der Grundschicht führt unter anderem zu einer Verbesserung der Zugfestigkeitseigenschaften des vliesartigen Flächengebildes.
Überraschenderweise besitzen die vliesartigen Schleifgegenstände der vorliegenden Erfindung hinreichende Abnutzungs-, Zugfestigkeits- und Auslenkungseigenschaften für typische Scheueranwendungen, obwohl nicht orientierte Polyamidfasern niedriger Zerreißfestigkeit (d. h. < 44,1 cN/tex bzw. < 5,0 g/Denier) in den Flächengebilden davon verwendet wurden, wobei die Fasern Phenol aus einem beschichtungsfähigen, härtbaren Phenolbindemittel ausgesetzt waren. Zusätzlich und bedeutenderweise wurde herausgefunden, daß der Verlust von Zerreißfestigkeit durch ein Flächengebilde, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung modifiziert wurde, wie er beobachtet wird, wenn Polyamidfasern hoher Zerreißfestigkeit durch Polyamidfasern niedriger Zerreißfestigkeit ersetzt werden, kompensiert wird und die Zerreißfestigkeit tatsächlich wiedererlangt wird, wenn das Flächengebilde mit dem in dieser Erfindung verwendeten Modifizierungsmittel behandelt wird.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung beinhalten die auf das vliesartige Flächengebilde angewendeten Bindemittelzusammensetzung(en), wie eine von oder eine Kombination aus der Vorverfestigungsschicht, Grundschicht und Deckschicht, eine Zusammensetzung, die ein VOC-freies Lösungsmittel, bevorzugt Wasser, für das Bindemittelvorstufenmaterial verwendet. Beispiele von VOCs, die in ihrer Menge vermindert oder gar ganz in den in der vorliegenden Erfindung verwendeten Bindemittelzusammensetzungen vermieden werden, schliessen Glykolether (z. B. Ethylenglykolmonoethylether oder Ethylenglykolmonomethylether) und niedrige aliphatische Alkohole (z. B. Methanol, Ethanol, Isopropanol) ein. Daher werden die ansonsten zusätzlich anfallenden Mühen, Kosten und Unannehmlichkeiten, die mit dem Umgang, der Rückgewinnung und der Entsorgung von VOC Lösungsmittelemissionen verbunden sind, in der vorliegenden Erfindung zumindest vermindert, wenn nicht ganz vermieden. Ebenso sind keine VOC Lösungsmittel anwesend, die möglicherweise den Angriff von Phenol auf die Oberflächen der Polyamidfasern verstärken oder begünstigen könnten. Nach den herkömmlichen Kenntnissen wäre vorausgesagt worden, daß die Abwesenheit von VOCs in der Bindemittelzusammensetzung, wie einer phenolischen Vorverfestigungsschicht, eine unannehmbare Beeinträchtigung bei der Viskositätsregulierung und Verträglichkeitsmachung von Komponenten hervorgerufen hätte und eine akzeptable Bindemittelbeschichtung auf dem Flächengebilde verhindert hätte. Dennoch haben die Erfinder herausgefunden, daß die Benetzbarkeit des Phenolharzes auf den Fasern des vliesartigen Flächengebildes völlig akzeptabel wird, wenn die Phenolharze mit den hier beschriebenen Modifizierungsmitteln vermischt werden. Daher wird in einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung nur Wasser (H&sub2;O) als Lösungsmittel der auf Phenolharzvorstufen basierenden Bindemittelsysteme, wie für die Vorverfestigungsschicht, verwendet, die bei der Herstellung der vliesartigen Schleifgegenstände der vorliegenden Erfindung auf die Flächengebilde aus Polyamidfasern aufgetragen werden.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete "Modifizierungsmittel", hier gelegentlich als "modifizierendes Mittel" bezeichnet, umfaßt ein Kautschukmaterial, ausgewählt aus Acrylkautschuk, Naturkautschuk, Polyisopropen und mit Carboxygruppen modifiziertem Naturkautschuk. Der Acrylkautschuk wird bevorzugt in Form einer Emulsion von Acrylesterpolymerfeststoffen auf das vliesartige Flächengebilde aufgetragen und dann getrocknet.
In einer weiteren Ausführungsform werden Polyamidfasern als Faserhauptkomponente des vliesartigen Flächengebildes verwendet. Das bedeutet, daß die Polyamidfasern mehr als 50 Gew.-% bis 100 Gew.-% des gesamten trockenen Fasergewichts des vliesartigen Flächengebildes vor dem Auftragen der Bindemittelschicht ausmachen. Die Polyamidfasern werden ausgewählt aus Polycaprolactam-Fasern (Nylon 6) und Fasern, die aus Polymeren von Hexamethylendiamin und Adipinsäure (Nylon 6, 6) hergestellt sind. Die in dem Flächengebilde des vliesartigen Schleifgegenstands dieser Erfindung verwendeten Polyamidstapelfasern haben eine Zerreißfestigkeit von weniger als 44,1 cN/tex (5 g/Denier), bevorzugt im Bereich von 8,82 bis 43,2 cN/tex (1,0 bis 4,9 g/Denier) und bevorzugter im Bereich von 8,82 bis 40,5 cN/tex (1,0 bis 4,6 g/Denier).
In einer Ausführungsform kann das im vliesartigen Schleifgegenstand der Erfindung verwendete faserige Flächengebilde Fasern enthalten, die im wesentlichen zu 100% Polyamidstapelfasern eine Zerreißfestigkeit von weniger als 44,1 cN/tex (5 g/Denier) aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann das faserige Flächengebilde aus einer Kombination von Polyamidstapelfasern mit anderen Fasern, die eine Zerreißfestigkeit von weniger als 44,1 cN/tex (5 g/Denier) haben und anderen Polyamidstapelfasern, die eine Zerreißfestigkeit von weniger als 44,1 cN/tex (5 g/Denier) haben, bestehen. In jedem Fall kann der vliesartige Schleifgegenstand der Erfindung die Anwesenheit jeder Menge Polyamidstapelfasern mit einer Zerreißfestigkeit von weniger als 44,1 cN/tex (5 g/Denier) tolerieren ohne hinreichende Werte für Zugfestigkeit, Abnutzungsbeständigkeit, Zerreißfestigkeit und Dehnungseigenschaften im vliesartigen Schleifgegenstand zu verlieren, so lange das Flächengebilde während der Herstellung mit einem in dieser Erfindung verwendeten modifizierenden Mittel oder Modifizierungsmittel behandelt wurde, um den Angriff von Phenol auf die anwesenden Polyamidfasern mit geringer Zerreißfestigkeit (d. h. < 44,1 cN/tex bzw. < 5,0 g/Denier) zu verhindern und ihm entgegenzuwirken.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung gibt es ein Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen vliesartigen Schleifgegenstände der Erfindung, umfassend Auftragung eines Vorverfestigungsmittels, das eine erste Phenolharzvorstufenmasse und das modifizierende Mittel enthält, auf ein lockeres, offenes, vliesartiges, dreidimensionales, faseriges Flächengebilde, das von einer Vielzahl miteinander verwickelter Polyamidstapelfasern mit statistisch verteilter Länge, einschließlich Schnitt- und Kontaktpunkten zwischen den Fasern, gebildet wird, wobei die Fasern eine Faserzerreißfestigkeit von weniger als 44,1 cN/tex (5,0 g/Denier) aufweisen, indem das Flächengebilde mit dem Vorverfestigungsmittel ausreichend imprägniert wird, um die Fasern an den Schnitt- und Kontaktpunkten zwischen den Fasern zu verbinden und so eine dreidimensional integrierte Struktur über das ganze Flächengebilde zu bilden. Es ist zwingend erforderlich, daß das modifizierende Mittel der Erfindung gleichzeitig oder bevor die Fasern zuerst mit der Phenolharzvorstufe in Kontakt gebracht werden auf die Faseroberflächen des Flächengebildes aufgetragen wird und dort anwesend ist. Danach wird das vorverfestigte Flächengebilde mit einer Grundschicht beschichtet, die eine zweite Phenolharzvorstufe umfaßt, um das Flächengebilde weiter zu konsolidieren und die Schleifteilchen an das Flächengebilde zu binden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die vliesartigen Schleifgegenstände dieser Erfindung in handlichen, gewünschten, weiterverarbeiteten Formen, wie Räder, Scheiben und Bürsten verwendet. Die vliesartigen Schleifgegenstände der Erfindung können spiralförmig um einen Kern gewickelt werden, um eine derartige weiterverarbeitete Form zu erzeugen.
Der Schleifgegenstand der Erfindung schließt ein offenes, lockeres, vliesartiges, faseriges Flächengebilde mit einer dreidimensional integrierten Struktur von durch Klebstoff miteinander verbundenen Fasern ein, die durch ein Bindemittel an die Fasern des Flächengebildes gebundene Schleifteilchen aufweisen. In der vorliegenden Erfindung wird ein modifizierendes Mittel (oder Modifizierungsmittel) auf die Fasern im Flächengebilde aufgetragen, vor oder gleichzeitig mit, aber keinesfalls nach der Beschichtung der Fasern im Flächengebilde mit einer Phenolharzvorstufe, die dazu verwendet wird, Fasern des Flächengebildes an den Kontaktpunkten miteinander zu verbinden und Schleifteilchen an die Fasern des Flächengebildes zu binden. Ohne sich zu diesem Zeitpunkt auf eine Theorie festlegen zu wollen, wird dennoch angenommen, daß das Modifizierungsmittel oder das modifizierende Mittel der vorliegenden Erfindung die Phenolharzvorstufe nicht im chemischen Sinne modifiziert. Stattdessen glauben die Erfinder, daß die Anwesenheit des Modifizierungsmittels auf den Faseroberflächen zu einem Zeitpunkt nicht später als der erste Kontakt der Fasern mit der Phenolharzvorstufe das Phenol in der Phenolharzvorstufe daran hindert, die damit in Kontakt kommenden Polyamidfaseroberflächen mit geringer Zerreißfestigkeit (d. h. weniger als 44,1 cN/tex (5 g/Denier)) chemisch anzugreifen (d. h. abzubauen).
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das modifizierende Mittel oder das Modifizierungsmittel ein emulgierbarer Kautschuk, der mit Phenolharzen auf Wasserbasis verträglich ist. Geeignete Modifizierungsmittel für diese Erfindung schliessen Emulsionen von Acrylkautschuk, Naturkautschuk, Polyisopropen und mit Carboxygruppen modifiziertem Nitrilkautschuk ein. Geeignete Modifizierungsmittel schliessen, im Handel unter den Handelsnamen "HYCAR" von B. F. Goodrich Co., Cleveland OH erhältlichen, Kautschuklatex ein. Von diesen schliessen geeignete, spezielle Latices solche unter den Handelsnamen "HYCAR 2679" erhältliche, das ein wärmeres aktives Acryllatexpolymer und spezieller eine anionische Emulsion eines Acrylester-Copolymer in Wasser mit einem neutralen bis sauren pH-Wert ist; und "HYCAR 1581" ein, das ein mit Carboxygruppen modifizierter Butadien-Acrylonitrillatex mit einem alkalischen pH-Wert größer als 7,0 ist. Die wärmereaktiven Acryllatexpolymere werden in dieser Erfindung bevorzugt, da sie dazu neigen, bei verhältnismäßig geringerer Rührgeschwindigkeit leichter in Phenolharzen dispergiert zu werden. Es wurde beobachtet, daß mit Carboxygruppen modifizierte Butadien-Acrylonitrillatices höhere Rühranforderungen als die Acryllatices benötigen, um Dispersion im Phenolharz zu erzielen und entsprechend sollte ein geeignetes Management des Mischungsverfahrens für Modifizierungsmittel und Phenolharz in Betracht gezogen werden. Ebenso gibt es ein erhöhtes Risiko, daß das alkalische modifizierende Mittel frühzeitiges Härten des Phenolharzes bewirken kann, wenn der pH-Wert des modifizierenden Mittels größer als 9 ist. Andererseits könnte das modifizierende Mittel den Katalysator des Phenpolharzes (der alkalisch ist) neutralisieren, wenn das modifizierende Mittel einen pH-Wert aufweist, der zu stark sauer ist. Daher haben die modifizierenden Mittel für diese Erfindung allgemein einen pH-Wert im Bereich von 2 bis 9, bevorzugter einen ph-Wert im Bereich von 4 bis 7.
In etwas größerem Detail werden die Fasern des vliesartigen Flächengebildes mit verhältnismäßig harten, starren Kügelchen aus organischem Bindemittel fest an Punkten gebunden, an denen sich die Fasern schneiden und diese miteinander in Kontakt stehen, wobei die dreidimensional integrierte Struktur erzeugt wird. Die Schleifteilchen sind im Flächengebilde verteilt und sind durch die Bindemittelkügelchen mit unterschiedlichem Abstand zueinander an die Fasern gebunden. Die Zwischenräume zwischen den Fasern sind im wesentlichen frei von Bindemittel und Schleifmittel, wodurch ein Hohlraum entsteht. Es kann beobachtet werden, zum Beispiel unter einem gewöhnlichen Mikroskop, daß die Schleifteilchen in den Bindemittelkügelchen eingebettet sind und so fest an die Fasern gebunden werden. Eine Imprägnierung, im herkömmlichen Sinn des Begriffs, des Flächengebildes durch das Bindemittel und das Schleifmittel findet nicht statt. Stattdessen besteht ein definiertes, sich dreidimensional über den ganzen Gegenstand ausdehnendes Netzwerk von großen, miteinander verbundenen Hohlräumen zwischen den mit Bindemittel behandelten Fasern. Die Fasern sind hauptsächlich unbeschichtet oder nur dünn mit dem Bindemittel beschichtet.
Es wird bei dem gebundenen Netzwerk des vliesartigen Flächengebildes dieser Erfindung beobachtet, daß das Phenolharz und die Schleifteilchen weniger einheitlich über alle Faseroberflächen verteilt sind als das bei herkömmlichen Phenolbindemittelschichten, denen das modifizierende Mittel als Zusatz fehlt, beobachtet würde. Stattdessen wird beobachtet, daß die Perlenbildung aus Bindemittel und Schleifteilchen an den Kreuzungspunkten der Fasern in der vorliegenden Erfindung verstärkt wird. Es wird postuliert, daß dieser Effekt darauf beruht, daß das modifizierende Mittel die Oberflächenspannung der Bindemittelzusammensetzung und die Benetzbarkeit der Schleifteilchen verändert. In jedem Fall verbessert dieses Phänomen der verstärkten Perlenbildung aus Bindemittel und Schleifteilchen die Reißeigenschaften des gebundenen, vliesartigen Flächengebildes. Ebenso beeinträchtigt die vergrößerte Konzentration der Schleifteilchen an den Perlen, statt der einheitlicheren Verteilung über die gesamten Faseroberflächen, nicht die Leistung des fertigen Flächengebildes als Schleifgegenstand, z. B. als Schleifrad, wie theoretisiert werden könnte. Die Abschleifleistung des neuartigen, vliesartigen Schleifgegenstands kann verbessert werden, da die sich an den Faserschnittpunkten des Flächengebildes bildenden, dichteren Agglomerate aus Bindemittel und Mineral, wie sie von der Grundschicht bereitgestellt werden, weniger Neigung zeigen auszufasern und zusätzlich wird die Abnutzung des Flächengebildes, aufgrund der Elastizität (d. h. stoßdämpfende Eigenschaft) und stärkeren Reißeigenschaft vermindert, die von den nicht anhaftenden (ungebundenen) Teilen der Nylonfasern im Flächengebilde beigetragen werden. Desweiteren können, da die Abschleifleistung ebenfalls stark von der Dichte, Art und Größe des Schleifmaterials abhängt, diese Parameter gemäß auf dem Fachgebiet bekannten Prinzipien verändert werden, um die Abschleifeigenschaften weiter zu verbessern.
Ein offenes Flächengebilde, das Konformabilität und konstanten, kontrollierten Schleifkontakt bereitstellt, sind die für das Schleifflächengebilde hauptsächlich benötigten Kennzeichen. Der Abschliff, der vom Mineral erzeugt wird, hängt von der Mineralsorte, der Größe (Körnungsnummer) und der Dichte des Minerals im vliesartigen Träger ab. Wenn das Schleifflächengebilde in eine Schleifradform weiterverarbeitet wird, wie bei den hier beschriebenen Verfahren, wird die Lebensdauer oder Abnutzung des Schleifrads von Maschinenparametern, wie Geschwindigkeit und Andruck, beeinflußt, bleibt aber stark abhängig von seinem eigenen Radaufbau, der Faser-, Beschichtungs- und Mineralparameter einschließt. Die Leistung des Schleifrads kann durch die Fähigkeit des Rades bestimmt werden, den gewünschten Abschliff des Werkstücks (d. h. der Abschliff) mit dem geringsten Aufwand (Lauf des Rads) für die längstmögliche Betriebsdauer (d. h. Abnutzung) zu erhalten. Um diese Eigenschaft von Abschliff/Abnutzung des Schleifrads zu analysieren, können die Räder unter konstanten Schleifbedingungen, wie konstante, spezifische Metallsorten des Werkstücks und konstanten Maschinenbedingungen verglichen werden.
Die Elastizität der HYCAR-Latexschicht trägt zur Gesamtleistung durch Bereitstellung eines festeren, gegen Abnutzung resistenteren Flächengebildes bei, so daß eine Polyamidfaser mit geringerer Zerreißfestigkeit wirksam im Vliesgegenstand verwendet werden kann.
In jedem Fall bleiben die Fasern im gebundenen Flächengebilde der vorliegenden Erfindung federnd und nachgiebig und erlauben es so der Struktur des Flächengebildes extrem biegsam und nachgiebig zu sein, wobei die Schleifteilchen extrem wirksam sind. Die Strukturen der Schleifgegenstände dieser Erfindung sind entsprechend biegsam, leicht komprimierbar und kehren nach anschliessender Wegnahme des Drucks im wesentlichen vollständig in die ursprüngliche, unkomprimierte Form zurück.
Wie vorstehend erklärt, wird, da viele Zwischenräume zwischen benachbarten Fasern im wesentlichen frei von Bindemittel und Schleifteilchen bleiben, eine zusammengesetzte Struktur extrem niedriger Dichte erzeugt, die ein Netzwerk verhältnismäßig großer, miteinander verbundener Hohlräume aufweist. Der erhaltene, leichtgewichtige, lockere, extrem offene, faserige Aufbau ist im wesentlichen nicht verstopfender und nicht füllender Natur, besonders wenn er in Verbindung mit Flüssigkeiten wie Wasser und Ölen verwendet wird. Diese Strukturen können ebenso leicht durch einfaches Spülen mit einer Reinigungsflüssigkeit gereinigt, getrocknet für lange Zeit liegen gelassen und dann wiederverwendet werden. Zu diesem Zweck nehmen die Hohlräume im Schleifgegenstand dieser Erfindung mindestens 75%, bevorzugt mehr, des gesamten von der zusammengesetzten Struktur eingenommenen Platzes ein. Die extreme Offenheit und niedrige Dichte des Flächengebildes des neuartigen Schleifgegenstands ist wichtig. Allgemein wird das Hohlraumvolumen des Schleifgegenstands, d. h. das Verhältnis von Volumen der Hohlräume zu Gesamtvolumen des Gegenstands, im Bereich von etwa 75% bis etwa 98%, bevorzugt von etwa 85% bis etwa 95%, gehalten. Strukturen, in denen das Hohlraumvolumen weniger als etwa 75% beträgt, weisen verminderte Reinigbarkeit, Spülbarkeit und eine niedrigere Abschliffrate auf. Ebenso fällt die extreme Lichtdurchlässigkeit des Schleifgegenstands in solch niedrigen Bereichen von Hohlraumvolumen und Offenheit rapide ab. Strukturen, in denen das Hohlraumvolumen weniger als etwa 85% beträgt, sind für die meisten Scheuerzwecke nützlich, obwohl sie für gewöhnlich nicht als optimal empfohlen werden. Andererseits kann, wenn das Hohlraumvolumen etwa 95% übersteigt, nicht genügend physische Struktur im dreidimensionalen, faserigen Netzwerk vorhanden sein, um das Flächengebilde mit hinreichender Festigkeit und Haltbarkeit zu versehen.
Für die Verwendung im vliesartigen Flächengebilde des Schleifgegenstands der vorliegenden Erfindung geeignete Fasern basieren hauptsächlich auf Polyamidstapelfasern mit einer Zerreißfestigkeit von 8,82 bis 44,1 cN/tex, bevorzugt von 8,82 bis 40,5 cN/tex (1,0 bis 5,0 g/Denier, bevorzugt 1,0 bis 4,6 g/Denier). Die Polyamidfasern stellen mehr als 50 Gew.-%, bis zu 100%, des gesamten Trockengewichts der Fasern des vliesartigen Flächengebildes vor der Auftragung der Bindemittelschichten dar. Die Fasern, die zusammen mit den Polyamidfasern als Nebenbestandteil im vliesartigen Flächengebilde verwendet werden können, schliessen natürliche und synthetische Fasern, wie Baumwolle, Reyon, Polyester und Polyesterterephthalat ein. Die Fasern können zum Teil auch Zweikomponenten-Fasern, wie solche mit Hülle-Kern-Aufbau, umfassen. Das bedeutet, daß Zweikom- Ponenten-Fasern als Bindemittelfasern verwendet werden können, wobei für den Kernanteil der Zweikomponenten-Faser ein Polymermaterial mit einem verhältnismäßig hohen Schmelzpunkt und für den Hüllenanteil der Zweikomponenten-Faser ein Polymermaterial mit einem verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt verwendet wird. Die Zweikomponenten-Fasern umfassen allgemein etwa 20 bis 40 Gew.-% des gesamten Faseranteils des Flächengebildes, wenn sie im Faserflächengebilde verwendet werden.
Polyamidfasern mit einer Zerreißfestigkeit von weniger als 8,82 cN/tex (1,0 g/Denier) sind allgemein zu wenig zerreißfest, um durch heutige Flächengebilde herstellende Maschinen bearbeitet zu werden und stellen so eine praktische Beschränkung dar. Polyamidfasern mit einer Zerreißfestigkeit von 44,1 cN/tex (5,0 g/Denier) oder darüber sind wegen den typischerweise für die Erzielung solcher Zerreißfestigkeitswerte benötigten, speziellen Orientierungsverfahren teuer in der Herstellung und können nur schwer mit einer stabilen Wellung versehen werden. Es ist jedoch im Bereich der Erfindung, ein Gemisch von Polyamidfasern unterschiedlicher Zerreißfestigkeiten, einschließlich eines physikalischen Gemisches von Fasern mit geringer Faserzerreißfestigkeit unterhalb 44,1 cN/tex (5,0 g/Denier) und Fasern mit hoher Faserzerreißfestigkeit oberhalb 44,1 cN/tex (5,0 g/Denier), zu verwenden. Zum Beispiel ist es möglich, ein Flächengebilde zu verwenden, das 1-99 Gew.-% Polyamidstapelfasern mit einer Zerreißfestigkeit von weniger als 44,1 cN/tex (5,0 g/Denier), wie von 35,3 bis 43,2 cN/tex (4,0 bis 4,9 g/Denier) und 99-1 Gew.-% Polyamidstapelfasern mit einer Zerreißfestigkeit von größer als 44,1 cN/tex (5,0 g/Denier), wie von 70,5 bis 75 cN/tex (8,0 bis 8,5 g/Denier), umfaßt. Ein Beispiel eines nützlichen Gemisches von Polyamidstapelfasern mit unterschiedlichen Zerreißfestigkeiten, das als Komponente eines vliesartigen Flächengebildes des vliesartigen Schleifgegenstandes dieser Erfindung verwendet werden kann, schließt ein physikalisches Gemisch von etwa 80 Gew.-% des Flächengebildes (ohne Beschichtungsgewicht), das Polyamidstapelfasern mit einer Zerreißfestigkeit von etwa 39,7 bis 43,2 cN/tex (4, 5 bis 4,9 g/Denier) umfaßt und etwa 20 Gew.-% des Flächengebildes (ohne Beschichtungsgewicht) ein, das Polyamidstapelfasern mit einer Zerreißfestigkeit von etwa 70,5 bis 75 cN/tex (8,0 bis 8,5 g/Denier) umfaßt.
Im Interesse, maximale Lockerheit, Offenheit und Dreidimensionalität im Flächengebilde zu erhalten, wird es bevorzugt, daß alle oder eine wesentliche Menge der Fasern gewellt sind. Jedoch ist der Erhalt der Wellung nicht notwendig, wenn Fasern verwendet werden, die sich selber leicht inneinander verflechten, um eine sehr offene, lockere Beziehung im gebildeten Flächengebilde zu bilden und zu erhalten. Im Sinne dieser Erfindung wird die Faserzerreißfestigkeit gemäß dem Industriestandardverfahren ASTM Bestimmung: D 3822-91: "Tensile Properties of Single Textile Fibers [Zugfestigkeitseigenschaften einzelner Textilfasern]" bestimmt.
Obwohl nicht angenommen wird, daß es eine Begrenzung der besonderen Art von Polyamid, das erfolgreich in die Schleifgegenstände dieser Erfindung eingebracht werden kann, gibt, werden Nylon 6 umfassende Caprolactame und Nylon 6, 6 umfassende Polymere aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure aus Überlegungen der Verfügbarkeit und hinreichenden Leistung bevorzugt. Die zur Verwendung in dieser Erfindung am meisten bevorzugte Faser des Flächengebildes ist Nylon 6, 6. Die Stapellänge der Fasern dieser Erfindung reichen von etwa 1,75 cm bis 15 cm, bevorzugt von 3,0 cm bis 7,5 cm. Das geeignete Wicklungsmaß (als voller Zyklus gemessen) kann von etwa 3,75 Wicklungen/cm bis etwa 6,5 Wicklungen/cm, bevorzugt von etwa 3,9 Wicklungen/cm bis etwa 5,9 Wicklungen/cm betragen. Für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung nützliche Stapelfasern schliessen eine 16,7 10&supmin;&sup7; kg/m (15 Denier) Stapelfaser aus Nylon 6, 6, die auf eine Stapellänge von etwa 3,8 cm geschnitten wurde und im Handel unter dem Handelsnamen "Type T-852" erhältlich ist und eine "Type T-101" Polyamidfaser mit einer Zerreißfestigkeit von 35,3 cN/tex (4,0 g/Denier) und einer Faserlänge von 3,8 cm ein, die beide von E. I. DuPont de Nemours, Wilmington, DE angeboten werden. Der Durchmesser der Fasern ist nicht entscheidend, solange entsprechendes Augenmerk auf die gewünschte Federung und Festigkeit im erhaltenen Flächengebilde gelegt wird. Mit "Rando-Webber" Ausrüstung liegen die Faserdurchmesser im Bereich von etwa 25 bis 250 Mikrometer.
Ausrüstung zur Herstellung von Flächengebilden, die für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet ist, schließt jede Ausrüstung ein, die in der Lage ist, ein Gewebe aus den vorstehend beschriebenen Fasern zu erzeugen. Cardier-, Garnettkrempel-, Naßlege- und Luftlegeausrüstung kann verwendet werden. Luftlegung wird bevorzugt. Eine geeignete Luftlegeausrüstung ist die im Handel erhältliche "Rando Webber" oder "Dr. O. Angleitner" (oder "DOA") Ausrüstung.
Viele Sorten und Arten von Schleifmineralen können verwendet werden. Geeignete Schleifteilchen schliessen solche wie Flint, Talk, Granat, Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Diamant, Siliziumoxid und ein α-Aluminiumoxid-Keramikmaterial ein, das im Handel unter dem Handelsnamen "CUBITRON" von 3M Company, St. Paul, Minnesota erhältlich ist. Die Schleifteilchen weisen allgemein eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 20 bis 100 um auf. Die Schleifteilchen sind allgemein in einem Mengenbereich von etwa 80 bis 400 g/m² im Flächengebilde anwesend. Die Schleifteilchen und die Gesamtmenge an hartem Phenolharz, das im Flächengebilde enthalten ist, stehen allgemein in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bis 4 : 1 zueinander.
Bindemittel werden verwendet, um die Fasern in einem dreidimensionalen Netzwerk des Flächengebildes zu konsolidieren und/oder die Schleifteilchen an die Oberflächen der Fasern zu binden, nämlich an ihren Schnitt- und Kontaktpunkten. In der vorliegenden Erfindung sind die in dieser Erfindung verwendeten Schleifmineralbindemittel Phenolharze.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Phenolharzvorstufe als Vorverfestigungsmaterial verwendet, um das Flächengebilde ausreichend leicht zu binden, damit dem Flächengebilde genug Integrität verliehen wird, um weiterer Bearbeitung des Flächengebildes zu widerstehen. Das modifizierende Mittel oder das Modifizierungsmittel muß auf die Fasern des Flächengebildes aufgetragen werden, vor oder gleichzeitig mit, aber nicht später als diese Vorverfestigungsschicht auf das Flächengebilde, außer wenn die Vorverfestigungsschicht oder irgendeine andere Vorbeschichtung keine Phenolharze enthält. Es wird bevorzugt ein Phenolbindemittel in der Vorverfestigungsmasse verwendet.
Elastizität ist im vorverfestigten Flächengebilde erwünscht, da das Flächengebilde biegsam genug sein muß, um für die Auftragung der Grundschicht durch Walzenbeschichter behandelt zu werden. Elastizität des Flächengebildes ist verbunden mit der Zusammensetzung von Faser und Beschichtung. Die Zugfestigkeit des Flächengebildes ist eng verbunden mit der Faserstärke und der Polymerorientierung. Die Querreißfestigkeit des Flächengebildes reflektiert den Verwicklungsgrad des Vliesgegenstands, die Auftragung der Faserbeschichtung, den Scherwiderstand der Bindungsstellen etc.
Durch Zusatz des HYCAR zum Phenolharz haben die Erfinder die Elastizität des Verbund- Flächengebildes erhöht. Phenolharzbeschichtungen haben ein schlechtes Dehnungsvermögen und fuhren zu spröden Flächengebilden. Verbesserungen, die mit zunehmenden Mengen an HYCAR (abnehmende Mengen an Phenolharz) in der Zug- und Zerreißfestigkeit des Flächengebildes beobachtet wurden, können ebenfalls, so wird angenommen, diesem Phänomen und nicht ausschließlich dem Schutz des Nylons zugeordnet werden.
Das modifizierende Mittel kann, obwohl es nicht notwendig ist, zum ersten Mal als eine Komponente der Vorverfestigungsschicht aus Phenolharz in das vliesartige Flächengebilde eingebracht werden. Die verwendete Menge an Bindemittel, um das Flächengebilde in dieser Weise vorzuverfestigen, wird gewöhnlich auf das Minimum eingestellt, das mit dem Verbinden der Fasern an ihren Schnitt- und Kontaktpunkten und im Falle des Schleifbindemittels auch mit dem festen Binden der Schleifkörner vereinbar ist.
Wie vorstehend angegeben sind die Schleifteilchen in Schleifgegenständen der vorliegenden Erfindung durch Phenolharze an die Fasern gebunden. Die Phenolharze sind aufgrund ihrer kombinierten Eigenschaften von eher kleinem Reibungskoeffizienten während des Gebrauchs (z. B. werden sie durch Reibungswärme weder pastös noch klebrig) und relativer Härte und Steifheit nach dem Härten für die vorliegende Umgebung und Ansprüche besonders gut geeignet. Für die vorliegende Erfindung geeignete Phenolharze schliessen Phenolharze sowohl des Resoltyps als auch des Novolaktyps ein. Typischerweise sind die für die Herstellung von Phenolharzen verwendeten Monomere Phenol und Formaldehyd. Andere wichtige phenolische Ausgangsmaterialien sind die alkylsubstituierten Phenole, einschließlich Kresole, Xylenole, p-tert-Butylphenol, p-Phenylphenol und Nonylphenol. Diphenole, z. B. Resorcin (1,3-Dihydroxybenzol) und Bisphenol-A (Bis-A oder 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan) werden in kleineren Mengen für Anwendungen verwendet, die besondere Eigenschaften erfordern.
Die Zunahme des Molekulargewichts und das Härten von Resolphenolharzen werden alkalisch katalysiert. Das Molverhältnis von Aldehyd zu Phenol ist größer oder gleich 1,0, typischerweise zwischen 1,0 und 3,0. In der Herstellung von Klebstoffbeschichtungen für vliesartige Schleifmittel dieser Erfindung ist eine Standardzusammensetzung eines Phenolharzes ein aus 70% Feststoff bestehendes Kondensat eines Gemisches aus 1,96 : 1,0 Formaldehyd : Phenol mit 2% Kaliumhydroxid als Katalysator, bezogen auf das Gewicht des Phenols. Es wird ein Phenolharz des Resoltyps bevorzugt, das Phenol und Formaldehyd umfaßt, zum Beispiel eine 2 : 1 Zusammensetzung aus Formaldehyd : Phenol mit einem NaOH Katalysator. Um die Notwendigkeit für VOC Lösungsmittel zu eliminieren, hat das bevorzugte Phenolharz eine Wassertoleranz, gemessen mit dem hier beschriebenen Verfahren, von mindestens 100%, bevorzugt von mindestens 140%. Die im Flächengebilde verwendeten Phenolharze haben allgemein einen Knoop-Härtewert von mindestens 40 nach dem Härten. Die im Flächengebilde anwesende Gesamtmenge an Phenolharz ist allgemein im Bereich von 50 bis 250 g/m².
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Bindemittelschichten sind bevorzugt auf Wasserbasis und frei von VOC Lösungsmitteln und Hilfsmitteln. Die Wasserkomponente der auf Phenolharz basierenden Walzenbeschichtungen der vorliegenden Erfindung (Grund- oder Deckschichten) ist allgemein im Bereich von 20 bis 45 Gew.-% Wasser, bevorzugt 25 bis 43 Gew.-%, anwesend, bezogen auf das gemeinsame Gewicht von Wasser und der Phenolharzkomponente.
Zusätzlich zu Schleifteilchen können die in dieser Erfindung verwendeten beschichtungsfähigen, härtbaren Bindemittelvorstufenmassen, einschließlich Resolphenolharz-Bindemittelvorstufen, gegebenenfalls andere Zusatzstoffe enthalten. Zum Beispiel können herkömmliche Harzfüllmittel, wie Calciumcarbonat oder feine Fasern, gegebenenfalls in Mengen von Null bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der gesamten Bindemittelbeschichtungsmasse, verwendet werden. Ebenso können Schmiermittel, wie Alkalimetallsalze der Stearinsäure, in Mengen bis zu 30 Gew.-% der Bindemittelbeschichtungsmasse verwendet werden. Schleifunterstützer, wie Kaliumfluoroborat, können in Mengen von Null bis zu etwa 50 Gew.-% des gesamten Harzes verwendet werden. Benetzungsmittel oder oberflächenaktive Mittel, wie Natriumlaurylsulfat, können in Mengen von Null bis zu etwa 5 Gew.-% des gesamten Harzes verwendet werden. Schaumhemmende Mittel können wie benötigt in Mengen von Null bis zu etwa 5 Gew.-% des gesamten Harzes verwendet werden. Pigmente oder Farbstoffe können in Mengen von Null bis zu etwa 30 Gew.-% des gesamten Harzes zugesetzt werden. Härter, wie organofunktionalisierte Silane, können in Mengen von Null bis zu etwa 2 Gew.-% des gesamten Harzes verwendet werden. Weichmacher, wie Polyalkylenpolyole oder Phthalsäureester, können in Mengen von Null bis zu etwa 20 Gew.-% des gesamten Harzes verwendet werden. Zum Beispiel können Polyole mit hohem Molekulargewicht, wie Polyalkylenglykole, wie JEFFAMINE (PEG 400), zum Plastifizieren des Phenols verwendet werden. Zusätzlich können viskositäts-modifizierende Mittel oder suspensionsfördemde Mittel, wie Methylzellulose, in Mengen von Null bis zu etwa 30 Gew.-% des gesamten Harzes zugesetzt werden. Harnstoff kann ebenfalls dem Phenolharz zugesetzt werden, um Formaldehyd zu binden und die Wassertoleranz zu erhöhen. Der Harnstoff wird in Mengen von Null bis zu etwa 5 Gew.-% des gesamten Harzes verwendet.
In einem typischen Verfahren zur Herstellung des vliesartigen Schleifgegenstands dieser Erfindung gibt es die Schrittfolge: Auftragen einer Vorverfestigungsschicht auf das Flächengebilde, wie Walzenauftragung oder Sprühauftragung; gegebenenfalls Zerschneiden des vorverfestigten Flächengebildes in diskrete Formen für weitere Bearbeitung, wie runde Scheiben; Auftragen einer Grundschicht auf das Flächengebilde, entweder Walzenauftragung oder Sprühauftragung; und gegebenenfalls Auftragen einer Deckschicht auf das Flächengebilde, wie durch Roll-on Sprayauftragung. Ein Unterschied zwischen Vorverfestigungsschicht und Grundschicht ist, daß die Vorverfestigungsschicht mit weniger Bindemittel als die Grundschicht aufgetragen wird, da die Vorverfestigungsschicht nur dem Zweck dient, das Flächengebilde an den Berührungspunkten der Fasern in einem Ausmaß leicht zu binden, so daß das Flächengebilde ausreichend stark und integriert ist um weiterer Bearbeitung des Flächengebildes standzuhalten. Ebenso enthält die Vorverfestigungsschicht keine Schleifteilchen, wohingegen die Grundschicht dieser Erfindung Schleifteilchen enthält. Ebenso enthält die Grundschicht genügend Phenolbindemittel, um die darin enthaltenen Schleifteilchen an die Fasern des Flächengebildes zu binden.
Allgemein wird die Vorverfestigungsschicht, durch Walzen- oder Sprayauftragung, auf eine Seite des Flächengebildes aufgetragen. Dann wird das beschichtete Flächengebilde in einen auf 120 bis 210ºC eingestellten Ofen getan und für eine Aufenthaltszeit von etwa 1,5 bis 4 Minuten erhitzt, um die Vorverfestigungs-Bindemittelvorstufe zu härten.
Dann wird die Grundschicht, durch Walzen- oder Sprühauftragung, auf eine Seite des Flächengebildes aufgetragen. Die Schleifteilchen werden von beiden Seiten in das Flächengebilde geblasen. Dann wird das beschichtete Flächengebilde in einen auf 130 bis 205ºC eingestellten Ofen getan und für eine Aufenthaltszeit von etwa 1,5 bis 4 Minuten erhitzt, um die Phenolharzvorstufe zu härten. Es ist wichtig, daß die Ofenbedingungen und die Aufenthaltszeit des Flächengebildes im Ofen eingestellt und beaufsichtigt werden, wie es notwendig ist, um eine Grundschicht zu erzeugen, die wenn sie noch warm ist bei Berührung nicht klebrig ist, aber ohne daß die Kügelchen, wie unter dem Mikroskop beobachtet, aufgrund zu hoher Temperatur oder zu langer Aufenthaltszeit Blasen aufweisen. Dieser Härtungsgrad des grundbeschichteten Flächengebildes hilft sicherzustellen, daß das Flächengebilde eine hinreichende Stärke aufweist, bevor es weiterer Bearbeitung ausgesetzt wird. Eine zweite Grundschicht(en) kann gegebenenfalls auf die gehärtete ursprüngliche Grundschicht aufgetragen und anschliessend im Ofen durch Erwärmen gehärtet werden.
Danach wird die Deckschicht, falls verwendet, aus Phenolharzvorstufe und gegebenenfalls zusätzlichen Schleifteilchen in Form einer Aufschlämmung in Harz auf eine oder beide der gleichen Seiten des Flächengebildes, die bereits mit der Grundschicht behandelt wurden oder auf die gegenüberliegende Seite aufgetragen, wenn zusätzliche Konsolidierung des Flächengebildes und Haftung der Schleifteilchen erwünscht oder notwendig erscheint. Die Deckschicht kann in dieser Weise, wie in einer Sprühkabine, aufgetragen werden und dann wird das beschichtete Flächengebilde in einen auf 160 bis 212ºC eingestellten Ofen getan und für eine Aufenthaltszeit von etwa 1,5 bis 4 Minuten erhitzt. Wieder muß Sorge getragen werden, daß die zweite Schicht an Phenolharzvorstufe so gehärtet wird, daß sie, wenn noch warm, bei Berührung nicht klebrig ist und es muß wiederum Sorge getragen werden, daß die Ofenbedingungen und die Aufenthaltszeit überwacht werden, um, bei Überprüfung unter dem Mikroskop, das Auftreten von Blasen an den Kügelchen zu verhindern. Desweiteren wird das wie vorstehend beschrieben kontinuierlich hergestellte Produkt nach dem Auftragen der Deckschicht bei einer Temperatur und mit einer Aufenthaltszeit im Ofen erwärmt, die wirksam die Härtung aller Harzbestandteile vervollständigt. Die Hauptgründe, die in die Entscheidung eingehen, entweder eine Deckschicht oder zweite Grundschicht aufzutragen oder wegzulassen, sind, daß eine Deckschicht für weiterverarbeitete Formen des Schleifflächengebildes notwendig ist. Als weiterverarbeitete Formen dieser Erfindung ist eine Form eingeschlossen, die aus gestapelten Schichten des Flächengebildes besteht, wobei die Masse unter Hitze und Druck gehärtet wird, während gewickelte Formen beinhalten, das Flächengebilde unter Druck um einen Metallstab zu wickeln und dann den Kuchen zu härten. Räder werden dann als Querschnitte vom gehärteten Kuchen geschnitten. Beide weiterverarbeiteten Formen und Verfahren konsolidieren und verdichten das Flächengebilde zu steiferen Gebilden. Nach dem Härten kann das Produkt in gewünschte Größen geschnitten und für den Handel verpackt werden.
Die für die Wärmehärtung der bindemittelbeschichteten, vliesartigen Flächengebilde in der Anwendung dieser Erfindung geeignete Heizausrüstung schließt allgemein jede Ausrüstung ein, die in der Lage ist, Wärme zum Zwecke des späteren Trocknens und Härtens von ursprünglichen oder späteren Beschichtungen abzustrahlen, zu konvektieren oder zu leiten. Erwärmung durch Konvektion wird bevorzugt. Öfen dieses Typs sind von vielen Ofenherstellern, wie Industrial Heat Enterprises Co., Franklin WI; Infratol Manufacturing Corp., Milwaukee WI; and Drying System Co., Minneapolis MN, jetzt eine Tochter von Michigan Oven Co., Chicago IL, erhältlich.
Nützliche Ausführungen von Konvektionsöfen für Trocknen und Härten schliessen Kontrollen über Parameter wie Bereiche für Temperatur der erhitzten Luft, Druck der zugeführten, erhitzten Luft, Druck der verbrauchten Abluft, Druck der frischen Zuluft (auch als "Make-up" Luftdruck bekannt) und Druck der Umluft ein. Zuluft-, Abluft-, Make-up- und Umluftdruck können über Dämpfer, die innerhalb des Hauptförderrohrwerks angeordnet sind, kontrolliert werden und erlauben so einen Bereich für jeden Druck, der bis zu einem typischen maximalen Luftstrom von etwa 8,5 bis 9,4 m³/s (etwa 18000-20000 KubikfußlMinute) für jeden Hauptluftweg reicht. Nützliche Parameter für einen Ofen, der einer Ausführung von Drying Systems Co. ähnelt, schlösse die Möglichkeit, die Dämpfereinstellungen zu verändern, ein.
In einer Anordnung zur Trocknung und Härtung eines vorverfestigten, beschichteten, vliesartigen Flächengebildes der Erfindung, einschließlich der Ausführungsform zur Verwendung einer Phenolharzvorstufe in der Vorverfestigungsschicht, wird der Make-up Luftdruck durch Dämpfer kontrolliert, die 40 bis 60% des maximalen Luftstroms erlauben, der Zuluftdruck durch Dämpfer kontrolliert, die 80 bis 100% des maximalen Luftstroms erlauben, die Abluftdämpfer erlauben 80 bis 100% des maximalen Luftstroms und der Umluftdruck durch Dämpfer kontrolliert wird, die 80 bis 100% des maximalen Luftstroms erlauben.
Für ein anderes Verfahren zur Trocknung und Härtung eines vorverfestigten, beschichteten, vliesartigen Flächengebildes werden die nachstehenden Einstellungen für die Luftstromparameter des Ofens vorgenommen. Der Make-up-Luftdruck wird durch Dämpfer kontrolliert, die 10% bis 20% des maximalen Luftstroms erlauben, der Zuluftdruck wird durch Dämpfer kontrolliert, die 60 bis 90% des maximalen Luftstroms erlauben, die Abluftdämpfer erlauben 40 bis 80% des maximalen Luftstroms und der Umluftdruck durch Dämpfer kontrolliert wird, die 5 bis 25% des maximalen Luftstroms erlauben.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Trocknen und Härten eines vorverfestigten, beschichteten vliesartigen Gegenstands, wie er in der Erfindung beschrieben wird, schließt einen Einstellungsbereich für die Temperatur von 110 bis 157ºC und eine Aufenthaltsdauer im Ofen von 1,5 bis 2,5 Minuten ein. Die Luftstromparameter, in diesem bevorzugten Modus, schliessen Make-up Luftdrücke, die durch Dämpfer kontrolliert werden, die 40 bis 50% des maximalen Luftstroms erlauben, Zuluftdruck, der durch Dämpfer kontrolliert wird, die 80 bis 90% des maximalen Luftstroms erlauben, Abluftdämpfer, die 80 bis 90% des maximalen Luftstroms erlauben und Umluftdruck, der durch Dämpfer kontrolliert wird, die 80 bis 90% des maximalen Luftstroms erlauben, ein.
In einer Anordnung zum Trocknen und Härten eines grundbeschichteten, vliesartigen Flächengebildes dieser Erfindung, wobei die betreffende Grundschicht die erste auf die Vorverfestigungsschicht folgende, auf das Flächengebilde aufgetragene Bindemittelschicht ist, werden die Make-up Luftdrücke durch Dämpfer kontrolliert, die 40 bis 60% des maximalen Luftstroms erlauben, der Zuluftdruck durch Dämpfer kontrolliert, die 80 bis 100% des maximalen Luftstroms erlauben, erlauben die Ablufidämpfer 80 bis 100% des maximalen Luftstroms und der Umluftdruck wird durch Dämpfer kontrolliert, die 80 bis 100% des maximalen Luftstroms erlauben.
Eine andere Einstellung zum Trocknen und Härten eines grundbeschichteten, vliesartigen Flächengebildes erfolgt durch die nachstehenden Einstellungen der Lufistromparameter des Ofens. Die Einstellung zum Trocknen und Härten des grundbeschichteten Flächengebildes verwendet Make-up Luftdrücke, die durch Dämpfer kontrolliert werden, die 10 bis 20% des maximalen Luftstroms erlauben, einen Zuluftdruck, der durch Dämpfer kontrolliert wird, die 60 bis 90% des maximalen Luftstroms erlauben, Ablufidämpfer, die 40 bis 80% des maximalen Luftstroms erlauben und einen Umluftdruck, der durch Dämpfer kontrolliert wird, die 5 bis 25% des maximalen Luftstroms erlauben.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Trocknen und Härten eines vliesartigen Flächengewebes, das wie in dieser Erfindung beschrieben mit einer ursprünglichen Grundschicht beschichtet ist, schließt einen Einstellungsbereich der Temperatur von 110 bis 147ºC und eine Aufenthaltsdauer im Ofen von 1,0 bis 2,0 Minuten ein. Bezüglich der Lufistromparameter dieser bevorzugten Einstellung werden die Make-up Luftdrücke durch Dämpfer kontrolliert, die 40 bis 60% des maximalen Luftstroms erlauben, der Zuluftdruck durch Dämpfer kontrolliert, die 80 bis 100% des maximalen Luftstroms erlauben, erlauben die Ablufidämpfer 80 bis 90% des maximalen Luftstroms und wird der Umluftdruck durch Dämpfer kontrolliert, die 80 bis 100% des maximalen Luftstroms erlauben.
In einer Anordnung zum Trocknen und Härten einer auf das vliesartige Flächengebilde aufgetragenen Deckschicht oder sekundären Grundschicht, d. h. im Anschluß an die hier beschriebene Auftragung und Wärmebehandlung der Vorverfestigungsschicht und der ursprünglichen Grundschicht, können die Make-up Luftdrücke durch Dämpfer kontrolliert werden, die 40 bis 60% des maximalen Luftstroms erlauben, der Zuluftdruck durch Dämpfer kontrolliert wird, die 80 bis 100% des maximalen Luftstroms erlauben, die Abluftdämpfer 80 bis 100% des maximalen Luftstroms erlauben und der Umluftdruck durch Dämpfer kontrolliert wird, die 80 bis 100% des maximalen Luftstroms erlauben.
Ein anderes Verfahren zum Trocknen und Härten eines deckbeschichteten, vliesartigen Flächengewebes oder eines Flächengewebes mit aufgetragener sekundärer Grundschicht macht die folgende Ansammlung von Änderungen der Lufistromparameter des Ofens. In dieser anderen Einstellung werden die Make-up Luftdrücke durch Dämpfer kontrolliert, die 10 bis 20% des maximalen Luftstroms erlauben, wird der Zuluftdruck durch Dämpfer kontrolliert, die 60 bis 90% des maximalen Luftstroms erlauben, erlauben die Ablufidämpfer 40 bis 80% des maximalen Luftstroms und wird der Umluftdruck durch Dämpfer kontrolliert, die 5 bis 25% des maximalen Luftstroms erlauben.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Trocknen und Härten eines deckbeschichteten Flächengewebes oder eines Flächengewebes, das mit einer ursprünglichen Grundschicht beschichtet ist, schließt einen Einstellungsbereich der Temperatur von 160 bis 190ºC und eine Aufenthaltsdauer im Ofen von 3,0 bis 4,0 Minuten ein. Bezüglich der Lufistromparameter dieser bevorzugten Einstellung werden die Make-up Luftdrücke durch Dämpfer kontrolliert, die 40 bis 60% des maximalen Luftstroms erlauben, der Zuluftdruck durch Dämpfer kontrolliert, die 80 bis 100% des maximalen Luftstroms erlauben, erlauben die Ablufidämpfer 80 bis 100% des maximalen Luftstroms und wird der Umluftdruck durch Dämpfer kontrolliert, die 80 bis 100% des maximalen Luftstroms erlauben.
Ein Ofen in Hybridkonstruktion, der nachstehend in größerem Detail beschrieben wird und von Industrial Heat Enterprises International Co., Franklin WI und Drying Systems Co., Minneapolis MN entwickelt wurde, ist als Ofen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet.
Dieser Ofen wurde konstruiert, um in der Lage zu sein, einen erwärmten Luftstrom bereitzustellen, der auf einen gegenläufigen Einwirkungswinkel im Bereich von 3 bis 5 Rad. bezüglich des zu trocknenden Materials, in diesem Fall ein bindemittelbeschichtetes, vliesartiges Flächengewebe, gerichtet ist. Regler zur Einstellung der Lufttemperatur von Raumtemperatur bis etwa 250ºC, des Zuluftdrucks von etwa -0,5 bis fast 0,5 Zoll Wasser und des Abluftdrucks von fast -0,5 bis 0,5 Zoll Wasser, sowie zur Kontrolle der erhitzten Umluft- und Frischluft-Make-up-Drücke von atmosphärisch bis etwa 0,5 Zoll Wasser wurden bereitgestellt. Die Kontrolle der Luftstromrichtung wurde erzeugt, indem erhitzte Luft vor dem Kontakt mit dem zu behandelnden Material durch eine Reihe von Düsen und perforierten Platten geleitet wurde. Druckgefälle innerhalb dieser Richtungshilfen wurde minimiert, indem eine offene Fläche von mindestens 4 bis 5% erhalten wurde.
Der von Industrial Heat Enterprises International Co., Franklin WI oder Drying Systems Co., Minneapolis MN erhaltene Ofen mit Hybridkonstruktion arbeitet gemäß der folgenden nützlichen Beziehung zwischen Druck, Temperatur und Geschwindigkeiten der erwärmten Luft.
V = [P · (460 + T) · 30356]1/2, wobei V die geschätzte Geschwindigkeit der erwärmten Luft in Fuß/Minute ist.
P = Druckunterschied zwischen erwärmter Zuluft und verbrauchter Abluft [Zoll Wasser].
T = Temperatur [ºF].
Während es normalerweise einfacher ist, eine vorgefertigte Matte oder Flächengebilde, wie vorstehend beschrieben, mit dem modifzierenden Mittel zu beschichten, wird ebenso erwogen, einzelne Endlosfasern mit dem modifizierenden Mittel zu beschichten und dann die Beschichtung auf den Fasern durch Wärmebehandlung zu härten. Danach können die vorbehandelten Fasern zu Stapelfasern geschnitten und zu Flächengebilden für Vorverfestigungs-, Grund- und/oder Deckbeschichtung verarbeitet werden, deren jede auf Resolphenol-Bindemittelvorstufen basieren kann.
Die für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung geeigneten vliesartigen Flächengebilde können mit jeder herkömmlichen Ausrüstung zur Herstellung von Flächengebilden hergestellt werden, mit der Maßgabe, daß die gewählte Ausrüstung die beschriebenen Stapelfasern erfolgreich bearbeiten kann. Geeignete Ausrüstung zur Herstellung von Flächengebilden kann solche einschliessen, die nach dem Naßlegesystem, dem Luftlegesystem oder mechanischen Systemen, wie Cardieren, Garnettkrempeln, arbeiten. Besonders nützliche Ausrüstung schließt ein, ist aber nicht begrenzt auf, Luftlegeausrüstung wie die im Handel erhältlichen "Rando Webber" oder "DOA" oder das als "Hergeth" Wirrcardierung bekannte Hybridsystem. Die Betriebsparameter für eine solche Ausrüstung sind dem Fachmann bekannt.
Vliesartige Schleifgegenstände innerhalb der vorliegenden Erfindung können jede einer Anzahl herkömmlicher weiterverarbeiteter Formen, wie Folien, Blöcke, Streifen, Gürtel, Bürsten, rotierende Lappen, Scheiben oder feste oder geschäumte Räder, annehmen. Besonders nützliche Formen sind Scheiben, Folien und Räder. Diese Formen werden erzeugt, indem viele Lagen der vliesartigen Schleifgegenstände dieser Erfindung in gestapelter oder gewickelter Weise in Form vieler Lagen angeordnet und die Flächengebilde dann zu einem Laminat konsolidiert werden, das zum Schleifen und Polieren nützlich ist, wie es in Verbindung mit strombetriebenen Schleifgeräten verwendet wird. In einer Ausführungsform wird das vorverfestigte Flachstock-Flächengebilde in Form runder Scheiben, wie bei einem Stempel, geschnitten und dann werden die Scheiben grund- und deckbeschichtet.
Der vliesartige Schleifgegenstand dieser Erfindung kann ebenso spiralförmig um einen Kern gewickelt werden, um die vorstehend erwähnten weiterverarbeiteten Formen zu erzeugen. Zum Beispiel können die vliesartigen Schleifgegenstände dieser Erfindung in spiralförmig gewickelte Formen weiterverarbeitet werden, gefolgt von Härten des spiralförmig gewickelten Kuchens. Schleifräder geeigneter Breite können aus Scheiben dieses Kuchens hergestellt werden, wobei die Schnitte senkrecht zur Achse der Wicklungsstütze oder Kerns gemacht werden. Die Räder sind typischerweise in Form kreisrunder Zylinder mit Abmessungen, die sehr klein, z. B. eine Zylinderhöhe in der Größenordnung von wenigen Millimetern oder sehr groß, z. B. zwei Meter oder mehr, sein können und einen Durchmesser haben können, der sehr klein, z. B. in der Größenordnung von wenigen Zentimetern oder sehr goß, z. B. ein Meter oder mehr, sein kann. Die Räder haben typischerweise eine zentrale Öffnung zur Halterung durch ein geeignetes Drehfutter oder eine andere mechanische Halterung, um das Rad bei Gebrauch zu drehen. Ein Facharbeiter ist in der Lage, Radabmessungen, Konfigurationen, Haltevorrichtungen, Drehvorrichtungen und dergleichen zur Verwendung der Schleifräder dieser Erfindung zum Schleifen und/oder Polieren sachgerecht auszuwählen.
Schleifgegenstände größerer Abmessungen können durch Herstellung von vielschichtigen "Blöcken" oder "Kuchen" hergestellt werden. Ungehärtete oder unvollständig gehärtete Schichten vliesartigen Schleiffolienmaterials der Erfindung können gestapelt, komprimiert und vollständig gehärtet werden, um schichtweise zusammengesetzte Strukturen herzustellen, die in nützliche Gegenstände erheblicher Abmessungen weiterverarbeitet werden können. Dieses Schichtmaterial kann als Quelle einer Vielzahl von Gegenständen dieser Erfindung verwendet werden, von denen, wie vom Anwender benötigt, jeder verschiedene Durchmesser oder alle den gleichen Durchmesser haben können. Erfindungsgemäße Gegenstände können vom Schichtmaterial durch Maschinen unter Anwendung geeigneter, auf dem Fachgebiet bekannter Verfahren, hergestellt werden. Zum Beispiel kann eine Radform von einem Block des Schichtmaterials gußgeschnitten werden.
In einer anderen Ausführungsform können Bänder, Streifen oder längliche Segmente der vliesartigen Schleiffolie spiralförmig zu einer Radform gewickelt werden, während das Bindemittel ungehärtet oder unvollständig gehärtet ist und danach vollständig gehärtet werden, um direkt eine Schleifradstruktur zu erhalten.
Es wird ebenso im Bereich dieser Erfindung erachtet, den Schleifgegenstand dieser Erfindung in laminierter Form zusammen mit mindestens einer anderen Schichtart unterschiedlicher Handhabbarkeit, Stärke, Schleifeigenschaften und so weiter zu kombinieren, um einen zusammengesetzten Gegenstand zu erzeugen, der viele Zwecke und/oder Anwendungsweisen ausführen kann. Ebenso können die Schleifgegenstände dieser Erfindung, wenn gewünscht, durch geeignete Klebstoffe oder mechanische Halterungsvorrichtungen an einer starren Halterung oder Griff befestigt werden.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden weiter durch die folgenden nicht begrenzenden Beispiele beschrieben. Alle Anteile, Prozente, Verhältnisse und dergleichen in den Beispielen sind auf das Gewicht bezogen, wenn nicht anders angegeben.

BEISPIELE

Experimentelles Verfahren:

Abschlifftest:

Nasser-Schiefer-Test: Dieser Test stellte ein Maß für den Abschliff (vom Werkstück entferntes Material) bereit. Eine kreisförmige Probe mit einem Durchmesser von 10,16 cm wurde vom Schleifmaterial geschnitten, um getestet zu werden und mit einem Haken und dem Schleifenantriebskissen Dual-Lock Type 170, erhältlich von 3M Co., St. Paul, Minnesota, gesichert. Eine Seite des Dual-Lock Type 170 ist mit einem Metallstab verbunden, der in das Spannfutter einer motorgetriebenen Spindel eingespannt wird. Der Dual-Lock Type 170 hat eine Scheibenhalterung mit einem Durchmesser von 10,2 cm und Haken (pilzförmige Widerhaken), die von der gegenüberliegenden Seite der Scheibe ausgehen, um sich an der Probe des Schleifflächengebildes festzuhaken. Die Schleifprobe wurde vorher durch Schwimmen in Wasser befeuchtet. Eine Acrylscheibe wurde an der laufenden Platte eines Schiefer-Schleiftesters (erhältlich von Frazier Precision Company, Gaithersburg, MD) befestigt, der mit Wasserversorgung für die Naßtests versehen wurde. Ein kreisförmiges Acrylwerkstück, 10,16 cm Durchmesser und 317 cm dick, erhältlich unter dem Handelsnamen "POLYCAST" Acrylplastik von Seelye Plastics, Bloomington MN, wurde verwendet. Das Anfangsgewicht jedes Werkstücks wurde vor dem Einspannen in den Werkstückhalter des Schleiftesters auf das nächste Milligramm genau festgehalten. Die Wassertropfrate wurde auf 60 (+/- 6) g/min eingestellt. Ein Gewicht von 2,26 kg wurde auf die Gewichtsplattform des Schleiftesters plaziert und die eingespannte Schleifprobe auf das Werkstück abgesenkt. Die Maschine wurde so eingestellt, daß sie 5000 Umdrehungen lief und dann automatisch anhielt. Nach jeden 5000 Umdrehungen des Tests wurde das Werkstück von Wasser und Abfall befreit und gewogen. Der Gesamtabschliff für jeden 5000 Umdrehungen umfassenden Test war der Unterschied zwischen dem Anfangsgewicht und dem Gewicht nach jedem Test.

Abnutzungstest

Das folgende beschleunigte Abnutzungstestverfahren wurde verwendet, um die Schleifflächengebilde der Beispiele zu vergleichen. Ein "Gardner Heavy Duty Wear Tester No. 250 [Gardner Hochbelastungs-Abnutzungstester Nr. 250]", im Handel erhältlich von Pacific Scientific, Gardner/Neotec Instrument Division, Silver Spring, MD, wurde mit einer Klemmvorrichtung, um eine 102 mm · 660 mm (4" · 26") Folie aus offenmaschigem Schleifgewebe (erhältlich von 3M, St. Paul, MN unter dem Handelsnamen "WETORDRY Fabricut Type 21 N", Klasse 32 Siliziumcarbid) zu halten und einem Trog aus rostfreiem Stahl, um während der Naßtests das Wasser aufzufangen, ausgestattet. Die Testmaschine ist so konstruiert, daß sie während des Betriebs ein nach unten wirkendes Gewicht von 2,5 kg auf die Testprobe ausübt, während die Testprobe linear von links nach rechts und von rechts nach links im Kontakt mit dem Schleifmaschengewebe und einer Geschwindigkeit von 45 vollen Zyklen pro Minute bewegt wird.
Das offenmaschige Schleifgewebe wurde am Boden der Testplattform festgeklemmt. Testproben wurden auf die Abmessungen 63,5 · 235 mm (2,5" · 9,25") geschnitten und aufs nächste Milligramm gewogen. Eine Tasse (8 Flüssigunzen oder ungefähr 225 Milliliter) Wasser wurde in die Testplattform gegossen. Eine Testprobe wurde auf dem untergetauchten Schleifmaschengewebe angebracht, das Gewicht auf es herabgelassen und die Maschine angeschaltet. Nach 200 Zyklen wurde die Probe entfernt, in einem Ofen für 15 Minuten bei 116ºC (250º F) getrocknet und gewogen. Abnutzungstests wurden an zwei Proben für jedes Beispiel durchgeführt: je einer für das obere und das untere Ende des Schleifgegenstands. Die prozentuale Abnutzung wurde mit einer Korrektur für die abgenutzte Fläche der Probe berechnet. Die prozentuale Abnutzung wird dann berechnet gemäß:
% Abnutzung = (((IW - FW)/IW) (Abnutzungsfläche)(Korrekturfaktor)) + 4,27;
wobei: IW = Ursprüngliches Gewicht [mg];
FW = Endgewicht [mg];
Abnutzungsfläche = 2,54 · 100
Korrekturfaktor = 0,632.

Reißfestigkeitstest

Maschinenrichtungs (md)- und Querrichtungs (cd)-Reißfestigkeitstests wurden gemäß den Angaben des ASTM Standards D 1424, "Tear Resistance of Woven Fabrics by Falling-Pendulum (Elmendorf) Apparatus [Reißwiderstand von gewebten Fasern durch eine Vorrichtung mit fallendem Pendel (Elmendorf)]" durchgeführt. Ein 6,4 kg schweres Pendel wurde verwendet. Die Ergebnisse werden als dimensionslose Zahlen auf einer Skala von 0 bis 100 angegeben.

Test der Zugfestigkeit des Flächengewebes

Maschinenrichtungs (md)- und Querrichtungs (cd)-Zugfestigkeitstests wurden gemäß den Angaben des ASTM Standards D 1682, Verfahren 2C-T, durchgeführt, der hier durch Bezugnahme eingebracht wird. Die Zugfestigkeit und die prozentuale Auslenkung wurden aufgezeichnet.

Wassertoleranztest

Die Menge Wasser (in Prozent des Harzgewichts), das ein Phenolharz toleriert, bevor es zur Phasentrennung kommt, dient als Indikator dafür wieviel Wasser als Lösungsmittel zugesetzt werden kann und wieviel das Harz an Molekulargewicht zugenommen hat. Eine 50,0 g Probe eines zu testenden Harzes wurde auf 25ºC in einem 250 ml Becherglas gebracht und das Becherglas mit Inhalt gewogen. Unter Rühren mit einem Magnetrührer werden kleine Mengen destillierten Wassers gesetzt und dem Harz erlaubt, sich nach der Wasserzugabe mit dem Wasser zu einem homogenen Gemisch zu vermischen. Der Endpunkt war erreicht, wenn die Harz/Wasser-Lösung permanent milchig wurde, d. h. wenn das Wasser und das Harz nicht mehr miteinander vermischt werden konnten, ohne daß nach kräftigem Rühren eine milchige Trübung verblieb. Nachdem der Endpunkt erreicht war, wurde das Becherglas mit Inhalt gewogen und die Wassertoleranz berechnet als (A - B) · 100%, wobei A das Endgewicht des Becherglases mit Inhalt und B das ursprüngliche Gewicht von Harz und Becherglas ist.

Phenolharz

Die in den folgenden Beispielen verwendeten Phenolharze sind jedes ein Resolvorkondensat eines Gemisches mit einem Molverhältnis von 2 : 1 aus Formaldehyd : Phenol in einer wässrigen Lösung mit Natriumhydroxidkatalysator. Die Handelsnamen und weiteren Details der Zusammensetzungen in Verbindung der verschiedenen verwendeten Phenolharze werden in den Beispielen angezeigt.

Beispiele 1-3 und Vergleichsbeispiele A-C

Aus Nylon 6, 6 Stapelfasern hergestellte vliesartige Schleifgegenstände wurden wie folgt hergestellt. Zwei Beschichtungen wurden auf jedes Beispiel eines Flächengebildes aufgetragen: eine Vorverfestigungsschicht eines mit Kautschuk modifizierten Phenolharzes und eine Grundschicht, die Phenolharz und ein mineralisches Schleifmittel als Endbeschichtung umfaßt. Das modifizierende Mittel wurde der in den Beispielen 1-3 verwendeten Vorverfestigungsschicht zugesetzt, aber bei der Vorverfestigungsschicht der Vergleichsbeispiele A-C weggelassen.
Ein 15 mm dickes, niederdichtes, vliesartiges Flächengebilde, das 130 g/m² wog, wurde hergestellt, indem 80 Gew.-% des Gesamtgewicht des unbehandelten Flächengebildes niederzugfeste Nylon 6,6 Stapelfasern (im Handel unter dem Handelsnamen "Type T-852" von E. I. DuPont de Nemours, Wilmington, DE erhältlich) mit einer Zugfestigkeit von 40,5 cN/tex (4,6 g/Denier) und einer Faserlänge von etwa 38 mm mit den verbleibenden 20 Gew.-% des unbehandelten Flächengebildes hochzugfester Nylon 6,6 Fasern (im Handel unter dem Handelsnamen "Type T-885" von E. I. DuPont de Nemours, Wilmington, DE erhältlich) mit einer Zugfestigkeit von 72,3 cN/tex (8,2 g/Denier) und einer Faserlänge von etwa 38 mm kombiniert wurden. Das Flächengebilde wurde mit einer Flächengebilde erzeugenden Maschine, im Handel unter dem Handelsnamen "Dr. O. Angleitner" ("DOA") von Dr. O. Angleitner, Wels, Österreich erhältlich, hergestellt.
Die speziellen in den verschiedenen Schleifgegenständen der Beispiele 1-3 und Vergleichsbeispiele A-C verwendeten Phenolharze und modifizierenden Mittel werden in Tabelle 1 beschrieben, die verschiedenen Komponenten der Vorverfestigungsschicht sind in Gewichtsprozent angegeben. Die Vorverfestigungsschicht wurde mit einem herkömmlichen Zwei-Walzen-Beschichter auf das Flächengebilde aufgetragen. Nach dem Auftragen der Vorverfestigungsschicht wurde das Flächengebilde und die Vorverfestigungsschicht zum Härten in einem Ofen gemäß dem nachstehend beschriebenen Ofenbetriebsverfahrens erhitzt. Jedes vorverfestigte Flächengebilde wurde dann umgedreht und die Rückseite des Flächengebildes wurde mit einer Sprayschicht grundbeschichtet, die aus 25,2 Teilen Phenolharz, erhalten von Neste Resins Corp., Mississauga, Ontario, Kanada unter dem Handelsnamen "BB-062", 10,2 Teilen Wasser, 58 Teile Klasse 280 und feiner Schleifteilchen aus Aluminiumoxid, 4,4 Teilen Calciumcarbonat, 1,1 Teilen Isopropylalkohol und 1,1 Teilen roten Farbstoffs auf Wasserbasis zur Pigmentierung bestand. Die vliesartigen Flächengebilde dieser Beispiele waren mit der Grundschicht fertiggestellt und keine Deckschicht oder sekundäre Grundschicht wurde auf diese Beispiele für Flächengebilde aufgetragen. In jedem Fall wurden die gehärteten Schleifgegenstände, nach der Fertigstellung der Grundschicht, auf ihre physikalischen Eigenschaften und Kennzeichen für die Endnutzung getestet. Mit diesem Ziel wurden alle Beispiele für Flächengebilde auf Abnutzung (oben und unten), Abschliff oben, Reißfestigkeit, Zugfestigkeit und Auslenkungseigenschaften getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 2 zusammen mit der Enddicke des Flächengebildes angegeben. Tabelle 1
1: BB-062, Phenolharz, erhältlich von Neste Resin Corporation, Mississauga, Ontario, Kanada.
2: RZ680, NaOH katalysiertes Phenolharz, 74% Feststoffe, Resol/Phenol.
3: RLS 55 440, KOH katalysiertes Phenolharz, 73% Feststoffe, Resol/Phenol.
4: mit Carboxygruppen modifizierter Butadien-Acrylonitrillatex, im Handel erhältlich von B. F. Goodrich, Cleveland, OH.
5: Harnstoff p. a., 5%-ige Feststofflösung, erhältlich von J. T. Baker Chemical Co. Tabelle 2
Die Daten in Tabelle 2 zeigen eine Zunahme der Reißfestigkeit und bescheidene Zunahmen der Zugfestigkeit in den Beispielen 1-3, während andere Eigenschaften in akzeptablen Grenzen bleiben, obwohl Fasern niedrigerer Zugfestigkeit (d. h. 40,5 cN/tex (4,6 g/Denier)) in den Flächengebilden dieser Beispiele verwendet wurden. Diese Ergebnisse zeigen die Wirkung des modifizierenden Mittels, wie der Vorverfestigungsschicht zugesetzt, bezüglich der Kompensierung der verminderten Faserorientierung, in dem eine ansonsten verminderte Widerstandsfähigkeit gegenüber Phenolangriff in den Fasern niedrigerer Zugfestigkeit verhindert wird.

Ofenausrüstung und -betriebsverfahren

Die in allen nachstehenden Beispielen 4-8, D-F verwendete Ofenkonfiguration war eine Hybridkonstruktion, entwickelt von Industrial Heat Enterprises International Co., Franklin WI und der Drying Systems Co., Minneapolis MN. Wenn nicht ausdrücklich im Beispiel anders angegeben, wurden folgende Ofeneinstellungen einheitlich in allen nachstehenden Beispielen 4-8 und D-F für die verschiedenen, angegebenen Bindemittelschichten verwendet:
(a) Trocknen und Härten der Vorverfestigungsschicht: mittlere Temperatureinstellung = 171º C; maximale verfügbare Luftgeschwindigkeit für jeden Hauptluftstrom = 55 m/s (180 Fuß/Minute); Aufenthaltsdauer = 3,0 Minuten; mittlere Make-up Luftdämpfereinstellung = 38% maximaler Luftstrom; mittlere Zuluftdruck-Dämpfereinstellung = 44% maximaler Luftstrom; mittlere Abluftdruck-Dämpfereinstellung = 72% maximaler Luftstrom; mittlere Umluftdruck-Dämpfereinstellung = 74% maximaler Luftstrom;
(b) Trocknen und Härten der ursprünglichen Grundschicht: mittlere Temperatureinstellung = 167ºC; maximale verfügbare Luftgeschwindigkeit für jeden Hauptluftstrom = 55 m/s (180 Fuß/Minute); Aufenthaltsdauer = 3,0 Minuten; mittlere Make-up Luftdämpfereinstellung = 35% maximaler Luftstrom; mittlere Zuluftdruck-Dämpfereinstellung = 44% maximaler Luftstrom; mittlere Abluftdruck-Dämpfereinstellung = 71% maximaler Luftstrom; mittlere Umluftdruck-Dämpfereinstellung = 67% maximaler Luftstrom;
(c) Trocknen und Härten der sekundären Grundschichten: mittlere Temperatureinstellung = 167ºC; maximale verfügbare Luftgeschwindigkeit für jeden Hauptluftstrom = 55 m/s (180 Fuß/Minute); Aufenthaltsdauer = 3,0 Minuten; mittlere Make-up Lufidämpfereinstellung = 35% maximaler Luftstrom; mittlere Zuluftdruck-Dämpfereinstellung = 44% maximaler Luftstrom; mittlere Abluftdruck-Dämpfereinstellung = 71% maximaler Luftstrom; mittlere Umluftdruck-Dämpfereinstellung = 67% maximaler Luftstrom;

Beispiele 4-8 und Vergleichsbeispiele D-F

Beispiele 4-8 und Vergleichsbeispiele D, E und F wurden identisch zu den vorstehenden Beispielen 1-3 und Vergleichsbeispielen A-C mit den folgenden Unterschieden hergestellt. Erstens wurden in den Beispielen 4-8 und den Vergleichsbeispielen D-F die Flächengebilde ausschließlich aus der niederzugfesten Polyamidfaser bzw. hochzugfesten Polyamidfaser konstruiert. Das heißt, Beispiele 4-8 verwendeten 100 Gew.-% des unbehandelten Flächengebildes aus Nylon 6, 6 Stapelfasern (im Handel erhältlich von E. I. DuPont de Nemours, Wilmington, DE unter dem Handelsnamen "Type T-852") mit einer Zugfestigkeit von 40,5 cN/tex (4,6 g/Denier) und einer Faserlänge von 38 mm, während die Vergleichsbeispiele D, E und F 100 Gew.-% des aus hochzugfesten Nylon 6, 6 Fasern (im Handel erhältlich von E. I. DuPont de Nemours, Wilmington, DE unter dem Handelsnamen "Type T-885") mit einer Zugfestigkeit von 72,3 cN/tex (8,2 g/Denier) und einer Faserlänge von 38 mm bestehenden unbehandelten Flächengebildes verwenden. Die Zugfestigkeiten der zur Herstellung der Flächegebilde verwendeten Fasern werden in Tabelle 4 angegeben. Zusätzlich hatten die Vorverfestigungs-Walzenbeschichtungen und die stattdessen verwendeten Grund-Spraybeschichtungen die in Gew.-% in Tabelle 3 angegebenen speziellen Zusammensetzungen. Die für ein Beispiel verwendete Kombination aus sequentieller Vorverfestigungsschicht und Grundschicht wird in Tabelle angegeben. In Tabellen 3 und 4 bedeutet "PC" die Zusammensetzung der Vorverfestigungsschicht, während "MC" die Zusammensetzung der Grundschicht bedeutet.
Die Schleifgegenstände wurden nach dem Härten der Vorverfestigungsschicht auf ihre physikalischen Eigenschaften getestet und die Testergebnisse in Tabelle 5 angegeben. Die Endverwendungsleistung wurde ebenso nach Auftragen und Härten der Grund-Sprayschicht getestet und die Testergebnisse in Tabelle 6 angegeben. Tabelle 3
6: BB-062 Phenol-Formaldehydharz, Neste Resins Corp., Mississauga,Ontario, Kanada.
7: roter Farbstoff auf Wasserbasis für Pigmentierung.
8: anionische Emulsion eines Acrylester-Copolymers in Wasser, erhältlich von B. F. Goodrich, Cleveland, OH.
9: Klasse 280 und feinere Teilchengrößen.
10: "1520" schaumhemmendes Mittel, erhältlich von Dow Corning Corp., Midland, MI. Tabelle 4 Tabelle 5
Tabelle 5 (Daten des vorverfestigten Flächengebildes) zeigt den Nutzen des modifizierten Vorverfestigungsharzes, wenn es in Flächengebilde von Schleifgegenständen eingebracht wird, die niedrige Zugfestigkeiten aufweisen. Die Reißfestigkeit von Vergleichsbeispiel E, das eine nicht mit dem Modifizierungsmittel in Kontakt gebrachte Faser der Zugfestigkeit 40,5 cN/tex (4,6 g/Denier) enthält, d. h. HYCAR 2679 vor oder gleichzeitig mit dem ersten Kontakt mit dem Phenolharz, war wesentlich niedriger als die des Vergleichsbeispiels D, das Flächengebildefasern der Zugfestigkeit 72,3 cN/tex (8,2 g/Denier) enthält. Als das Modifizierungsmittel den Beispielen 4-8 zugegeben wurde, erhöhte sich die Reißfestigkeit auf ein akzeptables Niveau, während andere physikalische Eigenschaften durch die Anwesenheit des Modifizierungsmittels nicht beeinträchtigt wurden. Andererseits waren in Vergleichsbeispiel F, in dem das Modifizierungsmittel nicht vor der Grundschicht der Vorverfestigungsschicht zugegeben wurde, nachdem die niederzugfesten Fasern bei der Vorverfestigungsbeschichtung mit Phenolharz in Kontakt gebracht wurden, die Auslenkungseigenschaften des vorverfestigungsbeschichteten Flächengebildes wesentlich schlechter als die der Beispiele 4-8. Ebenso mußten die das modifizierte Phenolharz verwendenden Vorverfestigungsbeschichtungen der Beispiele 4-8 nicht das VOC Material Isopropanol einschliessen, um die vorteilhaften Ergebnisse zu erzielen. Tabelle 6
Tabelle 6 (Daten für das grundbeschichtete Flächengebilde) zeigt, daß die wesentlichen Verluste in der Reißfestigkeit dann beobachtet wurden, wenn die niederzugfesten Fasern (d. h. 40,5 cN/tex (4,6 g/Denier)) des Vergleichsbeispiels E durch die hochzugfesten Fasern (d. h. 72,3 cN/tex (8,2 g/Denier)) des Vergleichsbeispiels E, in dem das modifizierende Mittel nicht der Vorverfestigungsschicht zugesetzt wurde, ersetzt wurden. Andererseits wurden wesentliche Verluste bei der Reißfestigkeit, der Auslenkung (cd), Abschliff und Abnutzungseigenschaften beobachtet, wenn die niederzugfesten Fasern (d. h. 40,5 cN/tex (4,6 g/Denier)) des Vergleichsbeispiels F durch die hochzugfesten Fasern (d. h. 72,3 cN/tex (8,2 g/Denier)) des Vergleichsbeispiels E ersetzt wurden, in dem das modifizierende Mittel nicht der Vorverfestigungsschicht zugesetzt wurde sondern stattdessen später der Grundschicht zugesetzt wurde nachdem die Fasern im Vorverfestigungsschritt Phenolharz ausgesetzt waren. Im Gegensatz dazu zeigten die beschichteten, vliesartigen Flächengebilde der Beispiele 4-8 wesentliche Verbesserungen der Reißfestigkeit, während sie akzeptable Eigenschaften in anderen Kategorien der getesteten physikalischen Eigenschaften beibehielten.

Beispiele 9-14 und Vergleichsbeispiele G und H

Die folgenden zusätzlichen Tests wurden zum Zwecke der Überprüfung der Stetigkeit und Wiederholbarkeit der Ergebnisse durchgeführt. Beispiele 9-14 und Vergleichsbeispiele G und H wurden identisch zu denen in den vorstehenden Beispielen 1-3 und Vergleichsbeispielen A-C mit den folgenden Unterschieden hergestellt. Erstens wurden in den Beispielen 9-14 und den Vergleichsbeispielen G und H die Flächengebilde ausschließlich aus der niederzugfesten Polyamidfaser bzw. hochzugfesten Polyamidfaser konstruiert. Das heißt, Beispiele 9-14 verwendeten 100 Gew.-% des unbehandelten Flächengebildes aus Nylon 6, 6 Stapelfasern (im Handel erhältlich von E. I. DuPont de Nemours, Wilmington, DE unter dem Handelsnamen "Type T-852") mit einer Zugfestigkeit von 40,5 cN/tex (4,6 g/Denier) und einer Faserlänge von 38 mm, während die Vergleichsbeispiele G und H 100 Gew.-% des aus hochzugfesten Nylon 6, 6 Fasern (im Handel erhältlich von E. I. DuPont de Nemours, Wilmington, DE unter dem Handelsnamen "Type T-885") mit einer Zugfestigkeit von 72,3 cN/tex (8,2 g/Denier), einer Faserlänge von 38 mm und 13,3 · 10&supmin;&sup7; kg/m (einem Denier von 12) bestehenden unbehandelten Flächengebildes verwendet. Die Zugfestigkeiten der zur Herstellung der Flächegebilde verwendeten Fasern werden in Tabelle 7 angegeben.
Zusätzlich hatten die verwendeten Vorverfestigungs-Walzenbeschichtungen und Grund-Spraybeschichtungen die in Tabelle 3 angegebenen Zusammensetzungen. Es wurde in allen Vorverfestigungsbeschichtungen der Beispiele 9-14 und Vergleichsbeispiel 6 und H das gleiche Phenolharz verwendet, das 2 : 1 Phenol : Formaldehyd (NaOH katalysiert) mit 100-200% Wassertoleranz und 69-7 5 % Feststoffe in Wasser war. Ebenso wurde in allen Grundschichten der Beispiele 9-14 und Vergleichsbeispiel 6 und H das gleiche Phenolharz verwendet, das 2 : 1 Phenol : Formaldehyd (NaOH katalysiert) mit 100-200% Wassertoleranz, 69-75% Feststoffe in Wasser und Klasse 280/F Al&sub2;O&sub3; und feiner war. In Tabelle 7 bedeutet "PC" die Zusammensetzung der Vorverfestigungsschicht, während "MC" die Zusammensetzung der Grundschicht bedeutet. Keine der Vorverfestigungs- oder Grundschichten enthielt VOCs. Die auf jedes Flächengebilde aufgetragene Vorverfestigungs- und Grundschicht wurden gemäß dem vorstehend beschriebenen Ofenbetriebsverfahren wärmebehandelt.
Die fertigen vliesartigen Schleifgegenstände wurden nach der Fertigstellung und dem Härten der Vorverfestigungs- und der Grundschicht auf ihre physikalischen Eigenschaften getestet und die Testergebnisse werden in Tabelle 8 angegeben. Tabelle 7 Tabelle 8

Beispiele 15-18 und Vergleichsbeispiele I und J

Beispiele 15-18 und Vergleichsbeispiele I und J wurden hergestellt, um die Wirksamkeit des als faserbindendes Harz in spiralförmig gewickelten Radformen verwendeten modifizierten Phenolharz zu demonstrieren. Allgemein wurden verschiedene Zusammensetzungen von Vorverfestigungsschichten aufgetragen und gehärtet. Danach wurde eine Grundschicht aufgetragen, das Flächengebilde in einen spiralförmigen "Kuchen" gewickelt und die Beschichtungen vollständig gehärtet. Vom gehärteten Kuchen wurden vliesartige Schleifräder durch Schneiden des Kuchens senkrecht zur langen Achse erhalten.
Spezieller wurde für jedes dieser Beispiele ein 15 mm dickes, niederdichtes, vliesartiges Flächengebilde mit einem Gewicht von 125 g/m² aus Nylon 6,6 38 mm Stapelfasern hergestellt. Beispiele 15 und 17 und Vergleichsbeispiel I verwendeten jeweils 100 Gew.-% des unbehandelten Flächengebildes aus Nylon 6, 6 Stapelfasern (im Handel erhältlich von E. I. DuPont de Nemours, Wilmington, DE unter dem Handelsnamen "Type T-101") mit einer Zugfestigkeit von 35,3 cN/tex (4,0 g/Denier) und einer Faserlänge von etwa 38 mm. Auf der anderen Seite verwendeten Beispiele 16 und 18 und das Vergleichsbeispiel J jeweils 100 Gew.-% des unbehandelten Flächengebildes aus hochzugfesten Nylon 6, 6 Fasern (im Handel erhältlich von E. I. DuPont de Nemours, Wilmington, DE unter dem Handelsnamen "Type T-852") mit einer Zugfestigkeit von 40,5 cN/tex (4,6 g/Denier) und einer Faserlänge von etwa 38 mm.
Das vliesartige Flächengebilde eines jeden Beispiels wurde mit einer ein Flächengebilde erzeugenden Maschine, erhältlich unter dem Handelsnamen "Rando Webber" erzeugt und mit einem Vorverfestigungsharz der Zusammensetzung (in Gew.-%) und mit einem trockenen Feststoff-Auftragungsgewicht beschichtet, wie in Tabelle 9 angegeben. Die Vorverfestigungsharze wurden zu einem nicht klebrigen Zustand gehärtet, indem das vorverfestigte Flächengebilde gemäß dem vorstehend beschriebenen Ofenverfahren durch den Konvektionsofen geschickt wurde. Die erhaltenen vorverfestigten Flächengebilde waren jedes etwa 10 mm dick und hatten die in Tabelle 9 angegebenen Gewichte der vorverfestigten Flächengebilde (getrocknete Gewichte). Die Daten in Tabelle 9 fassen die Faser-Zerreißfestigkeit, Zusammensetzung der Vorverfestigungsschicht und verschiedene physikalische Eigenschaften der vorverfestigten Flächengebilde der Beispiele. Tabelle 9
11: Comonomer-Lösung von 35 Gew.-% Methylen-dianilin (MDA) und 65 Gew.-% 2-Ethoxyethanol.
12: Comonomer eines Ketoxim-geschützten Poly-1,4-butylenglykol-diisocyanats mit einem Molekulargewicht von etwa 1500, im Handel erhältlich unter dem Handelsnamen "Adiprene BL-16" von Uniroyal Chemical Co. Inc., Middlebury, CT.
13: Entschäumendes Mittel aus Silikon, unter dem Handelsnamen "Q2" von Dow Corning, Midland, MI.
14: 75 Gew.-% Festsoffe in Wasser eines 2 : 1 Formaldehyd:Phenol Vorkondensats mit etwa 2 Gew.-% NaOH Katalysator.
15: Anionische Emulsion eines Acrylester-Copolymers, unter dem Handelsnamen Hycar ® 2679 von B. F. Goodrich, Cleveland, OH erhältlich.
Auf jedes der vorstehenden, vorverfestigten Flächengebilde der Beispiele 15 und 16 und Vergleichsbeispiele I und J wurde eine Grundschichtaufschlämmung der folgenden Zusammensetzung durch einen Zwei-Walzen-Beschichter aufgetragen:
21,7 Gewichtsteile "Adiprene BL-16";
7,5 Gewichtsteile Dianilinomethylen;
9,7 Gewichtsteile "UCAR Phenoxyharz PKHH", ein Comonomer, das eine 25 Gew.-% Lösung von Phenoxyharz in Propylenglykol Monomethyletheracetat ist, erhältlich von Union Carbide Chemical Corp., Chicago IL;
6,8 Gewichtsteile Lithiumstearat-Vorgemisch, ein Schmiermittel, das eine 44 Gew.-% Dispersion von Lithiumstearat, erhältlich von Witco Corp., Chicago, IL unter dem Handelsnamen "Type FS", in Propylenglykol Monomethyletheracetat ist;
7, 8 Gewichtsteile Talk, zur Einstellung der Viskosität, erhältlich unter dem Handelsnamen "Beaverwhite" von Cypress Minerals, Englewood, Colorado;
0,25 Gewichtsteile "AEROSIL R-202", ein Mittel zur Einstellung der Viskosität aus modifiziertem Siliziumoxid, erhältlich von Degussa Corporation, Teterboro, New Jersey;
0,85 Gewichtsteile zweibasische Ester, ein Comonomer, erhältlich von Univar Chemicals, Kirkland, Washington;
22,7 Gewichtsteile Klasse 150 Sliziumcarbid-Schleifteilchen, und
22,7 Gewichtsteile Klasse 180 Siliziumcarbid-Schleifteilchen.
In einer Abänderung des vorstehend beschriebenen Ofenverfahrens wurde jedes grundbeschichtete Flächengebilde anschliessend bei 150ºC mit einer Aufenthaltsdauer von etwa 2,1 Minuten durch den in vorstehender Ofenausrüstungsbeschreibung beschriebenen Konvektionsofen geschickt, um die Grundschicht partiell zu trocknen und bis auf etwa 8 Gew.-% alle darin enthaltenen flüchtigen Komponenten zu entfernen, bezogen auf das trockene Endgewicht des beschichteten Flächengebildes. Dann wurde das grundbeschichtete Flächengebilde um einen Kern in einer Halterung gewickelt. Die Grundschicht fügte dem vorverfestigten Flächengebilde 1250 g/m² (Trockengewicht) zu. Dann wurde das grundbeschichtete Flächengebilde abgewickelt und auf einen mit Klebstoff bestrichenen, glasfaserverstärkten Kern mit internem Durchmesser von 7,62 cm und Wanddicke von 0,32 cm gewickelt. Ein Klebstoffgemisch, das gleiche Gewichtsmengen (1) eines flüssigen Epoxyharzes (EPON-828, Shell Chemical Co., Houston, Texas), das ein Reaktionsprodukt von Bisphenol A und Epichlorhydrin mit einer Epoxyzahl von 190 g pro Epoxid-Äquivalent und einer Hydroxyzahl von etwa 80 g pro Hydroxy-Äquivalent war und (2) eines heilenden Harzes (Versamid-125, Henkel Chemical Company, Minneapolis, MN), das ein 100% Feststoffe enthaltendes, Amin-terminiertes Polyamidharz-Reaktionsprodukt von polymeren Fettsäuren und aliphatischen Polyaminen mit einer Viskosität von 50000 cps. bei 21ºC und einem Aminwert von etwa 305 g Harz pro Amin-Äquivalent war, enthält, wurde derart verwendet, daß die Kernoberfläche einheitlich in einer Dicke von 2 mm bestrichen wurde. Die Steuerung der Flächengebilde, um die Kanten richtig auszurichten, im Sprachgebrauch des Fachgebietes als Vermeidung von "telescoping" bekannt, die Bereitstellung der richtigen Spannung und Führungsrollen für diesen Zweck und die Notwendigkeit einer Packrolle gegen den Kern zu drücken, um eine fest gewickelte Spirale zu erzeugen, sind alle auf dem Fachgebiet des Umgangs mit Flächengebilde bei der Herstellung aller Arten von flexiblen Folienwaren bekannt. Wenn genügend Flächengebilde um den Kern gewickelt war, so daß die Nenndichte des gewickelten Kuchens etwa 0,67 g/cm³ (11 g/Zoll3) betragen würde, wurde das Flächengewebe abgeschnitten und die Kuchenoberfläche in Nylonfolie gewickelt. Der Kern an einem Ende des Kuchens wurde versiegelt und der eingewickelte Kuchen in einen auf 130ºC eingestellten Konvektionsofen gebracht. Ein Vakuum von 20 Torr wurde auf den Kuchen einwirken gelassen, während der Kuchen für etwa 2 Stunden gehärtet wurde. Der gehärtete Kuchen wurde aus dem Ofen genommen und auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen. Der Kuchen wurde mit einer Drehbank und einer Bandsäge in nominal 2,54 cm breite scheibenförmige Scheiben geschnitten. Einzelne Scheiben wurden in das Drehfutter einer Drehbank eingespannt und mit einem Diamantwerkzeug auf einen äußeren Nenndurchmesser von 20,32 cm abgeschliffen.

Testen der spiralförmig gewickelten Räder

Das Rad wurde auf einer Drehbank eingespannt und so gedreht, daß die Geschwindigkeit seiner Oberfläche etwa 1829 m/min (6000 Fuß/Minute) betrug. Jedes Rad und Werkstück wurde vor dem Testen gewogen. Die Kante eines Teststücks aus 1-304 rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 1,02 mm (0,04" Zoll) wurde gegen die Oberfläche eines mit einem konstanten Gewicht von 8 1b pro Zoll Breite des Rades rotierenden Rades gehalten. Ein einzelner Schleifzyklus" bestand aus dem Andrücken des Werkstücks gegen das rotierende Rad für eine Zeitdauer von 1 Minute mit anschliessendem Entfernen des Werkstücks vom Rad für 20 Sekunden. Nach 4 Schleifzyklen wurden das Rad und das Werkstück wieder gewogen. Der Gewichtsverlust von Rad und Werkstück wurde berechnet. Der Gewichtsverlust des Werkstücks wird in Gramm, der Gewichtsverlust des Rades in der dimensionslosen Einheit "% Gewichtsverlust des Rades" angegeben. Die Daten der Testergebnisse werden in Tabelle 10 angegeben. Tabelle 10
Die Daten der Tabelle 10 zeigen, daß für die in den Flächengebilden der Beispiele 15 und 16 verwendeten niederzerreißfesten Nylonstapelfasern das vorverfestigte Flächengebilde, das mit einem Gemisch aus Phenolharz und dem HYCAR Acrylemulsions-Modifizierungsmittel vorverfestigt wurde, nichtsdestotrotz eine angemessene Stärke für das durch die Schleifaufschlämmung und die Spiralwicklungsverfahren zu bearbeitende Flächengebilde bereitstellte, um gehärtete Kuchen zu erhalten. Ebenso zeigte das Rad aus Beispiel 16 bessere Leistung als die Vergleichsbeispiele I und J, insofern als das Rad aus Beispiel 16 einen höheren normalisierten Abschliff für den gleichen prozentualen Gewichtsverlust des Rades produzierte als die Räder aus den Vergleichsbeispielen I und J. Der Durchschnitt des normalisierten Abschliffs der Beispiele 15 und 16 (d. h. 4,8) war wesentlich höher als der Durchschnitt der Vergleichsbeispiele I und J (d. h. 3,65). Desweiteren vermindern die Beispiele 15 und 16, durch die Verwendung von Vorverfestigungsbeschichtungen auf Wasserbasis, wesentlich die Notwendigkeit VOCs zu handhaben und zu entsorgen. Im Gegensatz dazu war das Lösungsmittel für das Bindemittel der auf Urethan basierenden Vorverfestigungsbeschichtung in den Vergleichsbeispielen I und J nicht auf Wasserbasis, wodurch es notwendig wird, Vorsorgemaßnahmen zur Handhabung und Entsorgung der VOCs während des Härtens des Xylols und des Ketoxim-Blockierungsmittels des Urethan-Präpolymers zu ergreifen.
Das heißt, daß die Gesamtmenge des in den Vergleichsbeispielen I und J verwendeten Xylols und Ketoxim-VOCs, die etwa 55 Gew.-% der ungetrockneten Gesamtmasse davon umfaßte, in den modifizierten, phenolischen Vorverfestigungsbeschichtungen der Beispiele 15 und 16 vermieden und weggelassen wurde. Während die Phenolharzkomponenten der ungetrockneten Massen der Beispiele 15 und 16 restliches Formaldehyd in kleinen Gesamtmengen von etwa 1-2 Gew.-% enthielt, so daß die VOCs nicht vollständig entfernt waren, war die Verminderung der VOCs sehr wesentlich in der Vorverfestigungsschicht verglichen mit etwa SS Gew.-% der in den Vorverfestigungsbeschichtungen auf Urethanbasis der Vergleichsbeispiele I und J verwendeten VOCs.

Beispiel 19 und Vergleichsbeispiel K

Beispiel 19 und Vergleichsbeispiel K wurden hergestellt, um die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung geschichteter oder "verbundener", vliesartiger Schleifräder zu demonstrieren.
Die Vorverfestigungs- und Grundschichten für Beispiel 19 waren identisch zu denen, die vorher in Beispiel 15 verwendet wurden. Die Vorverfestigungs- und Grundschichten für Vergleichsbeispiel K waren identisch zu denen, die vorher in Vergleichsbeispiel I verwendet wurden.
Jeweils vier Lagen vorverfestigter und grundbeschichteter Flächengebilde des Beispiels 19 und Vergleichsbeispiels K wurden aufeinandergestapelt und in einer Plattenpresse auf 135ºC erhitzt. Die Materialien der Flächengebilde wurden auf eine Dicke von 1,26 cm gepreßt und für 15 Minuten auf dieser Temperatur gehalten, um Schleifblöcke" herzustellen. Die unvollständig gehärteten Blöcke wurden dann aus der Presse genommen und in einem Konvektionsofen bei 135ºC für 90 Minuten gehärtet. Nachdem man die Blöcke auf Rauntemperatur hat abkühlen lassen, wurden Schleifräder mit den Abmessungen 10,2 cm äußerer Durchmesser · 1,26 cm innerer Durchmesser · 1,26 cm dick (4" äußerer Durchmesser · 0,5" innerer Durchmesser · 0,5" dick) von den Blöcken geschnitten. Zum Testen wurden zwei vorher gewogene, 1,26 cm breite Räder zusammengeschoben, um eine etwa 2,54 cm breite Arbeitsoberfläche für jedes Beispiel zu erhalten. Nachdem sie in das Drehfutter einer Drehbank eingespannt wurden, wurden die zusammengeschobenen Räder mit 4775 U/min rotiert und ein Coupon aus rostfreiem Stahl mit bekanntem Gewicht für 4 Minuten mit einem Druck von 13 psi gegen den Rand des rotierenden Rades gedrückt. Die Räder und die Coupons wurden wieder gewogen. Der Gewichtsunterschied von Testcoüpons und Rädern erzeugte den Abschliff in Gramm bzw. die Abnutzung in % Gewichtsverlust. Die Ergebnisse werden in Tabelle 11 angegeben. Tabelle 11
Tabelle 11 zeigt, daß die vielschichtigen, verbundenen, aus dem vorverfestigten Flächengebilde der vorliegenden Erfindung aufgebauten Räder eine im wesentlichen identische Leistung zum Vergleichsbeispiel heutiger Anwendung aufweisen, ohne hochzerreißfeste Polyamidstapelfasern in den vliesartigen Flächengebilden der Schleifgegenstände verwenden zu müssen.

Claims

1. Offener, niederdichter Schleifgegenstand, umfassend in Kombination:

(a) ein lockeres, offenes, vliesartiges, dreidimensionales, faseriges Flächengebilde, umfassend eine Vielzahl miteinander verwickelter Polyamidstapelfasern mit statistisch verteilter Länge, die dazwischen Schnitt- und Kontaktpunkte aufweisen, wobei die Fasern Oberflächen und eine Faserreißfestigkeit von weniger als 44,1 cN/tex (5 g/Denier) umfassen;

(b) ein Vorverfestigungsmittel, das durch das ganze Flächengebilde dispergiert ist und (i) ein erstes eine gehärtete Phenolharzvorstufe umfassendes Phenolharz und (ii) ein einen Kautschuk umfassendes Modifizierungsmittel umfaßt, wobei das Vorverfestigungsmittel die Fasern an den Schnitt- und Kontaktpunkten verbindet; und

(c) eine durch das ganze Flächengebilde dispergierte Bindemittelschicht, die ein zweites Phenolharz und eine Vielzahl von Schleifteilchen umfaßt, wobei die Schleifteilchen fest an den Oberflächen der Fasern haften.

2. Schleifgegenstand nach Anspruch 1, wobei das Kautschukmaterial ausgewählt ist aus Acrylkautschuk, Naturkautschuk, Polyisopren und mit Carboxygruppen modifiziertem Nitrilkautschuk.

3. Schleifgegenstand nach Anspruch 2, wobei der Acrylkautschuk ein Acrylestercopolymer umfaßt.

4. Schleifgegenstand nach Anspruch 1, wobei die Faserreißfestigkeit im Bereich 8, 82 bis 40,5 cN/tex (1,0 bis 4,6 g/Denier) liegt und die Polyamidfasern ausgewählt sind aus Polycaprolactam-Fasern und Fasern, die aus Polymeren von Hexamethylendiamin und Adipinsäure hergestellt sind.

5. Schleifgegenstand nach Anspruch 1, wobei die Schleifteilchen ein Schleifmineral sind, ausgewählt aus Flint, Diamant, Granat, Siliziumcarbid und Aluminiumoxid.

6. Verfahren zur Herstellung eines offenen, niederdichten Schleifgegenstands ohne Verwendung von flüchtigen organischen Lösungsmitteln, umfassend die Schrittfolge:

(a) Bereitstellen eines lockeren, offenen, vliesartigen, dreidimensionalen, faserigen Flächengebildes, umfassend eine Vielzahl miteinander verwickelter Polyamidstapelfasern mit statistisch verteilter Länge, die Schnitt- und Kontaktpunkte zwischen den Fasern umfassen, wobei die Fasern Oberflächen und eine Faserreißfestigkeit von weniger als 44,1 cN/tex (5 g/Denier) aufweisen;

(b) Auftragen eines Vorverfestigungsmittels auf das Flächengebilde in einer Weise, so daß es wirksam durch das ganze Flächengebilde dispergiert wird und mit den Fasern in Kontakt ist, wobei das Vorverfestigungsmittel eine erste Phenolharz- Vorstufenmasse und ein Kautschukmaterial umfaßt;

(c) Erhitzen auf eine erste Heiztemperatur für eine Zeit, die zur Härtung des Vorverfestigungsmittels ausreicht, wodurch die Fasern zur Erzeugung einer dreidimensional integrierten Struktur an den Schnitt- und Kontaktpunkten durch das gesamte Gewebe verbunden werden;

(d) Auftragen einer Bindemittelschicht auf das Flächengebilde in einer Weise, damit sie durch das gesamte Flächengebilde hindurch dispergiert wird, wobei die Bindemittelschicht eine zweite Phenolharz-Vorstufenmasse und eine Vielzahl Schleifteilchen umfaßt; und

(e) Erhitzen auf eine Heiztemperatur und für eine Zeit, die zur Härtung der zweiten Phenolharz-Vorstufenmasse ausreichen, wodurch die Schleifteilchen an den Oberflächen der Fasern haften.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Kautschukmaterial ausgewählt ist aus Acrylkautschuk, Naturkautschuk, Polyisopren und mit Carboxygruppen modifiziertem Nitrilkautschuk.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die erste Phenolharz-Vorstufenmasse ein Gemisch von Formaldehyd, Phenol und einem alkalischen Katalysator, der eine Kondensationsreaktion zwischen Formaldehyd und Phenol wirksam katalysieren kann, umfaßt, wobei das Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol größer als oder gleich 1,0 ist.

9. Schleifgegenstand, umfassend einen integralen Stapel übereinander gelegter Schichten des Schleifgegenstands nach einem der Ansprüche 1-5.