DE1502633B1

DE1502633B1 - Schleifblatt bzw.-band

Info

Publication number: DE1502633B1
Application number: DE1502633A
Authority: DE
Inventors: Klein William A; Duwell Ernest J
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1962-09-12
Filing date: 1963-09-11
Publication date: 1975-01-16
Also published as: GB1058643A; US3256076A

Description

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wirkt, wird die Verschweißung dieses Metalls mit den Die folgenden Beispiele erläutern Ausführungsfor-

Schleifteilchen verhindert. men der Erfindung. Alle Teile und Prozentangaben be-

Der Käufer eines solchen aufgezogenen Schleifban- ziehen sich auf das Gewicht.

des oder -blattes braucht also weder ständig noch in be- In den Beispielen sind die erfindungsgemäßen Schleifstimmten Zwischenräumen während des Schleifens 5 blätter oder Schleifbänder jeweils mit A bezeichnet, irgendeine störende Behandlung der Schleifoberfiäche während die zum Vergleich dienenden Materialien, die vorzunehmen. Das beobachtete Verschweißen der mit B bezeichnet sind, aus sonst identischen Materiafrisch freigelegten Metalloberfläche mit Schleifteilchen lien in identischer Weise wie die Materialien A hergeist stark verringert, wenn nicht völlig ausgeschaltet, stellt wurden, jedoch nicht den erfindungswesentlichen wodurch die Schneid- bzw. Schleifgeschwindigkeit und io dünnen Filmauftrag erhielten. Die Versuche wurden die Gesamtlebensdauer des aufgezogenen Schleifmate- jeweils im Duplikat ausgeführt, wobei der Mittelwert rials erhöht werden. angegeben ist.

Überraschenderweise ergibt beispielsweise beim Beispiel 1

Schleifen von Stahl mit Aluminiumoxydteilchen ein ^p

dünner, faktisch mikroskopischer Film aus einem orga- 15 Zwei endlose überzogene Schleifmittelbänder A

rüschen Polymerisat mit chemisch gebundenem Chlor-, und B von jeweils 7,6 cm Breite und 2,13 m Länge

Brom- oder zweiwertigen Schwefelatomen, wobei diese wurden aus überzogenem Schleifmittel-Blattmaterial

Polymerisate dann beim Erhitzen HCl, HBr bzw. H₂S mit einer Hautleimbindung, einer Hautleimschlich-

liefern, eine erhebliche und erstaunliche Verbesserung tung und einer Schicht aus Aluminiumoxyd-Schleif-

der Leistungsfähigkeit des Schleifmittels. 20 teilchen der Standardfeinheit 60 hergestellt. Der Teil

An der Grenzfläche zwischen einem aufgezogenen des Blattmaterials, aus dem das Band A hergestellt Schleifmaterial und dem Metall, das es schleift, sind wurde, wurde an der Schleifoberfläche mit dem die Temperaturen oft sehr hoch, betragen z. B. in chemisch gebundenen Bestandteil versehen, der erAbwesenheit einer Wasser- oder Ölbespülung 1000⁰C, findungsgemäß erforderlich ist. Dazu wurde ein Überaber dieser Effekt tritt nur vorübergehend auf, und das 25 zug aus einer Tetrahydrofuranlösung von Polyvinyl-Temperaturgefälle ist abrupt. Aus diesem Grunde chlorid auf die Schleifoberfläche des Bogens (über der funktionieren bekanntlich Schleifblätter und -bänder Hautleim-Imprägnierschicht) in einer Menge von bestens beim trockenen Schleifen von Stahl, bei dem 0,15 mg Polyvinylchlorid je cm² aufgebracht. Dadurch Temperaturen in der genannten Größenordnung er- wurde der Bogen auf der Schleiffläche mit einem Film reicht werden, obwohl die aufgezogenen Schleifmate- 30 aus Polyvinylchlorid versehen. Beim Erhitzen auf rialien schnell zerstört werden würden, wenn man sie 22O⁰C gab das Polyvinylchlorid HCl ab. Zur Bewerin einem Ofen auf unter 1000⁰C erhitzen würde. tung der Leistungsfähigkeit eines jeden Bandes wurde

Das Material, das erfindungsgemäß auf die Schleif- dieser auf eine übliche Schleifbandmaschine aufgefläche des überzogenen Schleif blattes oder -bandes auf- bracht, auf der er von einem mit 2190 Oberflächengebracht wird, ist ein Material, das sich weit unter den 35 metern/Min. betriebenen, flachen Kautschuk-Kontaktbeim Schleifen erreichten Temperaturen zersetzt. Die rad von 35 cm φ mitgenommen wurde, während Auswahl geeigneter Materialien geschieht auf folgende flache kaltgewalzte Stahlstangen dagegengepreßt und Weise: (1) durch langsames Erhitzen des vorgesehenen langsam hin- und hergeführt wurden. Der Endpunkt Materials bis zu dessen Zersetzung, die sich durch das der Bearbeitung wurde willkürlich als der Zeitpunkt Auftreten von sauren Dämpfen anzeigt, die die Farbe 40 festgesetzt, wenn die Abriebmenge unter 7,5 g/Min, von feuchtem blauem Lackmuspapier in Rot ändern abfiel. Vergleichsband B schliff 306 g kaltgewalzten oder aber die auf feuchtem, mit Silbernitrat imprägnier- Stahl in 15 Minuten, das Band A 348 g in 18 Minuten tem Papier ein Silbersalz ausfällen, (2) durch Analyse ab.

der gasförmigen Zersetzungsprodukte und (3) durch Beisoiel 2

Prüfung bzw. Kontrolle der Wirkung dieser Zerset- 45

Zungsprodukte am Reibungskoeffizienten zwischen Es wurden zwei Bänder A und zwei Bänder B jeeinem flachen Schleifmittelteilchen und dem zu schlei- weils in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und fenden Metall. So wurde z. B. ein Aluminiumoxydteil- in derselben Weise wie in Beispiel 1 geprüft, nur daß chen mit abgenutzter Oberfläche, die durch das Schlei- diese Bänder eine Phenolformaldehydbindung und fen flach geworden war, einer Belastung von 856 g 50 eine Phenolformaldehydschlichtung aufwiesen und die unterworfen und spiralig um einen Flußstahlzylinder Teilchen die Feinheit 24 hatten und die Menge des mit 280 m/Min, herumgeführt. Wenn ein Strom von Polyvinylchloridfilmes ungefähr 1,7 mg/cm^a betrug. HCl-Gas (Zersetzungsprodukt von Polyvinyliden- In 28 Minuten schliffen die beiden Bänder B im Durchchlorid und Polyvinylchlorid) auf die Grenzfläche ge- schnitt 730 g Stahl ab, die beiden Bänder A schliffen in richtet wurde, erreichte der Reibungskoeffizient nur 55 35 Minuten im Durchschnitt 1426 g Stahl ab. Es ist den halben Wert des Reibungskoeffizienten, der unter überraschend, daß eine solche winzige Menge Schleifnormalen Atmosphärenbedingungen auftrat. hilfsmittel eine derart große Wirkung hat. In diesem Ähnliche Effekte werden gefunden, wenn H₂S oder Zusammenhang wurde gefunden, daß bereits Vs der HBr abgespalten werden. Aus der Verringerung der anfänglich angewandten Polyvinylchloridmenge die Reibung ergibt sich eine schnelle Reaktion zwischen 60 Leistung des Schleifmittels bedeutend verbessert. Ander Metalloberfläche und dem zugeführten Gas und gesichts des aus der Technik Bekannten müßte ange-— wie gezeigt werden wird — Substanzen, die durch nommen werden, daß eine solche kleine Menge Zersetzung Gase frei machen, die das Schleifen von Material, wenn überhaupt wirksam, schnell während Stahl wirksam unterstützen. des Schleifvorganges entfernt wird.

Vorzugsweise besteht der mikroskopisch dünne 65 . .

Film im wesentlichen aus Vinylchlorid oder Vinyliden- Beispiel 5

chlorid bzw. einem Mischpolymerisat von Vinylchlo- Wie in Beispiel 1 wurde ein Band A und ein Band B

rid und Vinylacetat. hergestellt; und sie wurden wie die beiden Bänder A

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und die beiden Bänder B in Beispiel 2 untersucht, nur formaldehydschlichtung und eine Schicht von AIudaß die Teilchen und der Film andere waren. Die Alu- miniumoxydteilchen der Feinheit 60. Nach der miniumoxydteilchen hatten die Feinheit 50. Das Herstellung wurde Blatt A auf der Schleiffläche mit Schleifblatt, aus dem das Band A hergestellt wurde, dem chemisch gebundenen Bestandteil versehen, wurde zunächst auf der Schleifoberfläche mit einem 5 der erfindungsgemäß erforderlich ist. Dazu wurde auf Film (6,7 mg/cm²) eines Polymerisats aus 63 Teilen der Schleiffläche des Blattes (über der Phenolformeines Polyglykols mit einem Molekulargewicht von aldehydschlichtungsschicht) in einer Menge von etwa 1150 (Reaktionsprodukt von 11 Mol Epichlor- 11,6 mg/cm² ein Polymerisat aufgebracht, wonach das hydrin mitl Mol Äthylenglykol) und 37 Teilen einer Blatt 12 Stunden bei 104⁰C gehärtet wurde. Dieses 75%igen Äthylacetatlösung des Reaktionsproduktes io Polymerisat wurde durch Umsetzen gleicher Teile von 1 Mol Trimethylolpropan mit 3 Mol Toluol-2,4- l-Epoxy-äthyM^-epoxycyclohexan und des »HET«- diisocyanat versehen, wonach der Bogen 20 Stunden Anhydrids hergestellt. Die beiden Blätter wurden dann bei HO⁰C gehärtet wurde. Bei starkem Erhitzen liefert auf starre ringförmige Platten aufmontiert, die 3450 dieses Polymerisat HCl. In 22 Minuten schliff das U/Min, machten. Die Kante einer 1,9 mm dicken Band B 584 g Stahl und das Band A 674 g ab. 15 ringförmigen Platte kaltgewalzten Stahls wurde gegen . die Schleiffläche jeder Platte unter ungefähr 90⁰C B e 1 s ρ 1 e 1 4 _{mit einer Kra}f_{t von} 26 k_g gepreßt und mit 2 U/Min.

Es wurden wiederum jeweils gleich ein Band A und rotiert. In 8 Minuten schliff das Blatt A 71,8 g Stahl und

ein Band B hergestellt und in derselben Weise wie die das Blatt B in der gleichen Zeit 45,2 g Stahl ab.

Bänder A und B in Beispiel 3 geprüft; nur der Film 20 .

war ein anderer. Band A wurde auf der Schleif ober- Beispiel /

fläche in einer Menge von 8,5 mg/cm² mit einem Film Es wurden ein Blatt A und ein Blatt B hergestellt,

eines Polymerisats aus 62 Teilen eines niedermoleku- Sie waren jeweils gleich und wurden in der gleichen

laren Polymerisats des Diglycidylesters des Tetrachlor- Weise wie die Blätter A und B in Beispiel 6 getestet;

bisphenols A, 27 Teilen Hexahydrophthalsäurean- 25 nur war das Polymerisat ein anderes. Blatt A wurde auf

hydrid und 11 Teilen »HET«-Anhydrid versehen, wo- der Schleiffläche in einer Menge von 3,4 mg/cm² mit

nach das Gebilde 2^₂ Stunden bei 107⁰C gehärtet einem Film aus Polyvinylidenchlorid versehen. Das

wurde. Bei starkem Erhitzen gibt das Polymerisat Blatt A rieb in 8 Minuten 91,2 g Stahl undBlatt B in der

HCl ab. »HET-Anhydrid« ist die Abkürzung für gleichen Zeit nur 70,2 g ab.

1,4,5,6,7,7-Hexachlorbicyclo-(2,2,l)-5-heptan-2,3-di- 30 .

carbon-säureanhydrid. Beispiel»

Vergleichsband B schliff 931 g Stahl in 34 Minuten, Die Blätter und die Tests entsprachen denen des

während Band A1334 g Stahl in der gleichen Zeit unter Beispiels 6, nur bestand der Film auf dem Blatt A aus

gleichen Arbeitsbedingungen abschliff. Polyvinylbromid in einer Menge von 3,4 mg/cm².

Auch die dem »HET«-Anhydrid entsprechende 35 Polyvinylbromid entwickelt beim Erhitzen HBr. Das

»HET«-Säure kann mit einem aliphatischen Glykol zu Blatt A schliff in 8 Minuten 94,2 g Stahl und Blatt B in

einem Polyesterharz umgesetzt werden, das chemisch der gleichen Zeit nur 70,2 g Stahl ab.

gebundene Chloratome enthält. Dieser Polyester kann .

dann gleichfalls auf die Schleiffläche eines üblichen Beispiel y

überzogenen Schleif bandes auf get rächt werden, das 40 Die Blätter und die Tests entsprachen denen des

beim Schleifen von Stahl eine merkliche Verbesserung Beispiels 6, nur bestand der Film auf dem Blatt A aus

in der Leistung gegenüber einem unbehandelten aufge- einem chlorierten Cumaron-Indenharz in einer Menge

zogenen Schleifband aufweist. von 3,4 mg/cm^a. Das Blatt A schliff in 8 Minuten

_D . ... 95,2 g und das Blatt B nur 70,2 g Stahl in der gleichen

Beispiel ⁵ 45 Zeitab.

Es wurden ein Band A und ein Band B jeweils gleich Beispiel 10 hergestellt und wie die Bänder A und B von Beispiel 3

geprüft, nur der Film war ein anderer. Das Band A Die Blätter und die Tests waren die gleichen wie in

wurde auf der Schleiffläche in einer Menge von Beispiel 6, nur wurde in den Tests ein Werkstück aus

3,1 mg/cm² mit einem Film eines Polyesterharzes ver- 50 rostfreiem Stahl verwendet; die Filme auf den Blät-

sehen, das zweiwertigen Schwefel chemisch gebunden tern A bestanden aus einem Vinylchlorid-Vinylacetat-

enthielt. Dieses Harz entwickelt beim Erhitzen H₂S. Mischpolymerisat in einer Menge von ungefähr

Hergestellt wurde der Polyester, indem gleiche 3,6 mg/cm². Vier Blätter A entfernten im Durchschnitt

Teile (1) des Reaktionsproduktes aus 2,18 Mol Mer- in 8 Minuten 42,2 mg rostfreien Stahl und vier Ver-

captobernsteinsäure mit 2 Mol Neopentylglykol, her- 55 gleichsblätter B im gleichen Zeitraum im Durchschnitt

gestellt mit Hilfe des Wasser-Toluol-Azeotropver- 30,6 g Stahl,

f ahrens, und (2) Ν,Ν'-bisäthylenisosebacinsäureamid Beispiel 11 homogen miteinander vermischt wurden.

Die behandelten Bänder wurden dann 2 Stunden ge- Die Blätter und die Tests entsprachen denen des

härtet (104⁰C). In 18 Minuten schliff das Band B 492 g 60 Beispiels 10, nur bestanden die Filme aus einem

Stahl ab, währer d das Band A in der gleichen Zeit Thiokolpolymerisat in einer Menge von 5,2 mg/cm².

568 g Stahl abschliff. Die 4 Blätter A entfernten im Durchschnitt 36,6 g

. , rostfreien Stahl in 8 Minuten, während die 4 Blätter B

Beispiel ö _im g^^n Zeitraum 30,6g Stahl im Durchschnitt

Zwei überzogene Schleifblätter wurden hergestellt 65 abschliffen.

und getestet. Beide hatten einen Durchmesser von In den Beispielen sind ganz verschiedene Materialien

23 cm, eine Rückschicht aus 0,8 mm vulkanisierter in großer Menge beschrieben worden, die geeignet sind,

Faser, eine Phenolformaldehydbindung, eine Phenol- die Schleif oberfläche überzogener Schleifmittel mit dem

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chemisch gebundenen Bestandteil zu versehen, der 2-bromäthylacrylat, Polychlorstyrol, Polybromstyrol,

erfindungsgemäß erforderlich ist. Poly-N-(j5-mercaptoäthyl)-vinylamin, Harzüberzüge

Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid, die beide auf Basis der obengenannten »HET«-Säurepolyester

einen hohen Prozentgehalt Chlor enthalten und sich und Diglycidylester von Tetrabrom-Bisphenol-

bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen zersetzen, 5 A-Epoxyharzen.

sind besonders wirksam. Aus den Beispielen geht hervor, daß außerordentlich

Zu weiteren geeigneten Materialien gehören Poly- kleine Mengen des Materials wirksam sind. Überravinylmercaptan, Poly-a-chloracrylat, Poly-a-brom- schenderweise führt die Anwendung erhöhter Mengen acrylat, chlorierter Kautschuk, Kautschukhydrochlo- eines wirksamen Materials nicht zu einer proportionarid, Polychloropren, Poly-2-chloräthylacrylat, Poly- ίο len Verbesserung der Leistung.

Claims

1 2 oder öl an der Schleif stelle als unbequem und teuer erPatentansprüche: wiesen. Bei Verwendung von Wasser sind wasserfeste überzogene Schleif materialien erforderlich; öl be-

1. Schleifblatt bzw. -band, insbesondere zum dingt Feuergefahr; und jedes von diesen Mitteln erSchleifen von Stahloberflächen, mit einem Träger- 5 fordert spezielle Einrichtungen.

band bzw. -blatt, einem gehärteten Schleifmittel- Erhebliche Arbeit hat man in Versuche gesteckt,

Bindeklebstoff, der Aluminiumoxydkörner an das Schleifscheiben dadurch wirksamer zu machen, daß Trägerblatt bzw. -band bindet, sowie einer darüber man das Bindemittel, das die Teilchen miteinander verbefindlichen Zusatzmaterialschicht, die Halogen- bindet, behandelte, und zwar, indem man dem Bindeoder Schwefelanionen bilden kann, dadurch io mittel eine Chemikalie einverleibte, die entweder von gekennzeichnet, daß die Zusatzmaterial- sich aus oder aber nach Zersetzung bei der Schleiftemschicht ein mikroskopisch dünner Film ist, der aus peratur mit der zu schleifenden Metalloberfläche reaeinem thermoplastischen organischen Polymerisat gierte. So ist z. B. die Einverleibung von Polyvinylhalobesteht, in welchem die die Anionen freisetzenden geniden in Schleifscheiben bekannt. Auch der Ein-Substituenten chemisch gebunden sind. 15 Schluß von aliphatischen Polymerisaten entweder in

2. Schleifblatt bzw. -band nach Anspruch 1, da- Schleifscheiben oder in das Bindemittel eines aufgezodurch gekennzeichnet, daß der Film im wesent- genen Schleifmittels ist schon empfohlen worden. Der liehen aus Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid bzw. Einschluß solcher Hilfsmittel in die Bindemittel auf geeinem Mischpolymerisat von Vinylchlorid und zogener Schleifmittel scheint jedoch praktisch ohne Vinylacetat besteht. so jeden Wert zu sein. Möglicherweise ist diese Unwirksamkeit von Schleif hilf smitteln in aufgezogenen Schleifmittelbindematerialien — im Gegensatz zu Schleif-

scheiben — mindestens zum Teil auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Klebemittelbindung gewöhnlich 25 bei einem Schleifprozeß nicht sehr viel abgetragen

Die Erfindung betrifft ein Schleifblatt bzw. -band, wird. Es ist auch möglich, daß die Bindemittel bei aufinsbesondere zum Schleifen von Stahloberflächen, mit gezogenen Schleifmitteln notwendigerweise fest und einem Trägerband bzw. -blatt, einem gehärteten hitzebeständig sind, wodurch die Schleifhilfsmittel in Schleifmittel-Bindeklebstoff, der Aluminiumoxyd- ihrer Wirksamkeit drastisch verringert werden oder körner an das Trägerblatt bzw. -band bindet, sowie 30 aber ihre Wirkung sogar völlig aufgehoben wird. WeI-einer darüber befindlichen Zusatzmaterialschicht, die ehe Gründe auch immer vorliegen mögen, so ergeben Halogen- oder Schwefelionen bilden kann. solche Schleifhilfsmittel bei aufgezogenen Schleifmit-

Schleifblätter oder -bänder, die zur Entfernung von teln tatsächlich noch nicht zufriedenstellende Ergeb-Material beim Metallschleifen benutzt werden, ver- nisse, insbesondere bei höheren Arbeitsdrücken, sagen oft, weil die Schleifoberfläche ihre Schneid- 35 Beispiele solcher Materialien sind in der französiwirksamkeit verliert. In einigen Fällen wird dieser Ver- sehen Patentschrift 1245 180 angegeben, wo das Bindelust durch Bruch der Schleifteilchen bewirkt. In ande- mittel, mit dem die Schleifkörner auf dem Träger geren Fällen tritt dieser Verlust ein, weil die Schleifteil- bunden sind, ein synthetisches Harz und einen Antichen durch Abrieb abgetragen werden. In jedem Fall Schweißzusatz enthält, welch letzterei aus organischen dürfte einer der Hauptgründe für das Vei sagen darin 40 Schwefel- oder Chlorverbindungen besteht. Versuche zu suchen sein, daß eine frisch freigelegte Metallfläche ergaben bei Thioharnstoff bei mäßigen Arbeitsdrücken außerordentlich reaktionsfähig ist. Eine solche frische nur eine geringe Verbesserung des Schleifverhaltens aktive Oberfläche kann mit den Schleifteilchen reagie- gegenüber einer Probe ohne den Zusatz, während ren und eine Schweißverbindung bilden, die eine unge- bei höheren Arbeitsdrücken sogar eine Verringerung wohnlich starke Scherkraft auf das Teilchen ausübt. 45 des Abhubes und eine Verschlechterung des Schleifver-Dieses Schweißphänomen ist noch schwerwiegender, haltens festgestellt werden konnte, wenn die Temperatur der zu schleifenden Oberfläche Aufgabe der Erfindung ist ein verbessertes Schleifhoch ist. band oder Schleifblatt, die den Fehler der Verschwei-

Obwohl diese Probleme ernsthaft bereits auftreten, ßung weder bei mäßigen Arbeitsdrücken noch bei howenn geformte Schleifgeräte zur Entfernung von Me- 50 hen Arbeitsdrücken zeigen und stets einen zufriedentall benutzt werden, treten sie besonders in Erschei- stellenden Abhub ergeben.

nung, wenn überzogene Schleifblätter oder -bänder Das erfindungsgemäße Schleifblatt bzw. -band, insbenutzt werden. Im Gegensatz zu geformten Schleif- besondere zum Schleifen von Stahloberflächen, mit geräten, die erneuert werden können, indem man die einem Trägerband bzw.-blatt, einem gehärteten Schleif-Sefoicht stumpf gewordener Teilchen entfernt, weisen 55 mittel-Bindeklebstoff, der Aluminiumoxydköraer an aufgezogene Schleifmittel (überzogene Bänder oder das Trägerblatt bzw. -band bindet, sowie einer darüber Blätter) gewöhnlich im wesentlichen nur eine Schicht befindlichen Zusatzinaterialsehicht, die Halogen- oder der Schleifteilchen auf, so daß kaum etwas zur Erneue- Schwefelanionen bilden kann, ist dadurch gekennrung der stumpfen Schicht getan werden kann. Bei zeichnet, daß die Zusatzinaterialsehicht ein mikrosko-Versuchen, die Reibung zwischen den Schleif teilchen 60 pisch dünner Film ist, der aus einem thermoplastischen und der zu schleifenden Metalloberflächen zu verrin- organischen Polymerisat k\:telii, in welchem die die gern, ist seit langem die zeitweilige Einbringung eines Anionen ^!setzenden SübbüUienfen chemisch ge-Fettes, Öles oder ähnlichen Schmiermittels während bunden sind.

des Schleifprozesses bekannt. Dieses Verfahren ist Durch den im erfindungsgemäßen überzogenen aber nur von begrenzter Wirkung, seine Vorteile wer- 65 Schleifblatt bzw. -band enthaltenen Bestandteil, der bei den oft durch die damit verbundene Unbequemlichkeit, den Schleiftemperaturen freigesetzt wird und bei nor-Kostenfragen und Verschmutzung des Werkstückes maler Raumfeuchtigkeit schnell mit dem frisch freigeaufgehoben. Ebenso hat sich das Bespülen mit Wasser legten Metall reagiert bzw. korrosiv auf dasselbe ein-