DE2746833C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes Trägermaterial der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Aus der US-PS 31 85 604 ist ein vorgefertigtes Trägermaterial dieser Art bekannt, das aufgerollt bereitgestellt wird. Durch Wärmebeaufschlagung wird die Thermoplastbeschichtung der Papierschicht erweicht, um das Einbetten und Anhaften der Schleifmittelschicht unabhängig von der Herstellung des Trägermaterials durchführen zu können. Die Schleifmittelschicht ist eine Stahlwollematte, die flächig in die erweichte Thermoplastbeschichtung eingepreßt wird und zwar auf mechanischem Weg zwischen gegeneinandergepreßten Förderbändern. Die aufgebrachte Wärme wirkt durch die Stahlwollematte hindurch auf die Thermoplastbeschichtung ein, die zum Anhaften der Stahlwollematte nur erweicht zu werden braucht.

Aus der US-PS 29 96 368 ist es bekannt, eine Kunststoff-Florbahn mit anschmelzbarer Oberfläche zum Anhaften der Schleifkörner zu verwenden, wobei die Kunststoff-Florbahn nur erweicht bzw. angeschmolzen werden darf, weil sie sonst zerfällt.

Aus der DE-OS 16 52 918 ist es bekannt, auf ein Trägermaterial eine Thermoplastbeschichtung aufzubringen, und dann die Schleifteilchen einzubetten, solange sich der Thermoplast noch in erweichtem Zustand befindet. Eine Vorfertigung des Trägermaterials mit dem Thermoplastauftrag ist nicht möglich.

Aus der US-PS 38 13 213 ist es schließlich bekannt, ein Kunststoffgemisch zunächst zu einer Folie zu pressen, die Folie abzukühlen und dann eine gleichmäßige Schicht aus Schleifkörnern auf die Folie aufzubringen. Dieses Zwischenprodukt wird dann in der gleichen Presse, in der auch die Folie hergestellt wird, zwischen Preßplatten erwärmt, bis die Schleifkörner eingebunden sind. Eine Vorfertigung des Trägermaterials mit der Thermoplastbeschichtung ist ebenfalls nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Trägermaterial der eingangs genannten Art zu schaffen, welches vorgefertigt werden kann, das leicht transportierbar und einfach lagerfähig ist und mit dem die Herstellung von flächigen, flexiblen Schleifwerkzeugen erheblich vereinfacht wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die Zusammensetzung der Thermoplastbeschichtung ermöglicht es dem Schleifwerkzeughersteller mit dem vorgefertigten Trägermaterial körniges Schleifmittel zu verarbeiten, weil die Thermoplastbeschichtung in dem angegebenen Temperaturbereich dünnflüssig wird und die Körner allein durch deren Eigengewicht bis zur Einbettung eindringen läßt. Die Umweltbelastung bei der Herstellung des Schleifwerkzeugs bleibt gering, weil etwaige Lösungsmittel aus der Thermoplastbeschichtung schon früher, d. h. bei der Herstellung des vorgefertigten Trägermaterials, ausgetrieben wurden. Der maschinentechnische Aufwand zur Herstellung des Schleifwerkzeugs ist gering, da der Hersteller neben den Förder- und Verteilervorrichtungen für die Körner nur Wärmequellen braucht. Die zum Verflüssigen der Thermoplastbeschichtung aufgebrachte Temperatur zerstört die Papierschicht gerade noch nicht, so daß das fertige Schleifwerkzeug hochbelastbar ist, weil die Papierschicht die Träger- und Stützfunktion nicht nur zwischen der Vorfertigung des Trägermaterials und dem Einbetten der Körner, sondern auch danach noch im unveränderten Maße erfüllt. Durch das selbsttätige Einbetten der Körner ergibt sich für diese eine zufällige Orientierung, was ihrer späteren Schleifwirkung zugute kommt. Weil die Thermoplastbeschichtung unter der Wärmeeinwirkung im angegebenen Temperaturbereich die Schleifkörner selbsttätig einsinken läßt, lassen sich diese auch auf elektrostatischem Weg mit geringem Aufwand im Hinblick auf eine weiter optimierte Schleifwirkung ausrichten. Der Hersteller des Schleifwerkzeugs ist weitgehend entlastet, weil er für die unterschiedlichsten Qualitäten der zu erzeugenden Schleifwerkzeuge das vorgefertigte Trägermaterial problemlos bereithalten und direkt und rasch verarbeiten kann. Das Trägermaterial ist dank seiner Zusammensetzung rollfähig und nicht klebrig.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Vorgangsweise beim Herstellen eines flächigen Schleifwerkzeugs.

Beispiel I

Die Papierschicht besteht aus einem sehr porösen Packpapier mit einem Flächengewicht von etwa 80 g/m², das mit 33 Gew.-% Nitrilkautschuk getränkt ist. Auf die imprägnierte Papierschicht wird eine Thermoplastbeschichtung aufgebracht, die aus 33 Gew.-% eines polymeren acrylen Latex und 67 Gew.-% (Trockengewicht) einer ionomeren Harzdispersion besteht. In der Mischung sind 47 Gew.-% Feststoffe enthalten. Die Thermoplastbeschichtung wird mit einem Flächengewicht von 22 g/m² aufgebracht, was mit einer "Mayer"-Drahtwickelstange in üblicher Weise gemessen wird. Die Thermoplastbeschichtung wird dann getrocknet. Aus der beschichteten Papierschicht wird ein Probeblatt in der Größe von 216 × 280 mm ausgeschnitten und mit der beschichteten Seite nach unten gegen ein unbeschichtetes Blatt in einer hydraulischen Presse bei Umgebungstemperatur angepreßt. Der aufgebrachte Druck beträgt bis zu 0,84 kg/cm². Nach 16 Stunden zeigt sich, daß die beiden Blätter nicht zusammenhaften und nach dem Herausnehmen aus der Presse leicht voneinander getrennt werden können.

Das Probeblatt wird dann mit der beschichteten Seite auf eine heiße Platte gelegt, bis die Oberflächentemperatur der Papierschicht zwischen 150 und 220°C beträgt. Dann wird ein Schleifmittel wie Siliciumcarbid 200 in einer Linie entlang einer Kante des Probeblattes aufgegossen. Das Probeblatt wird an dieser Kante rasch angehoben, um das Siliciumcarbid auf dem Probeblatt zu verteilen. Damit wird das bei der Herstellung eines flächigen Schleifwerkzeuges eingesetzte Auftragen des Schleifmittels simuliert. Nach dem Abschütteln überschüssiger Schleifmittelpartikel bleibt ein einheitlicher Niederschlag vom 70 g Siliciumcarbid pro m² an dem Probeblatt gebunden.

Auf das Siliciumcarbid auf dem Probeblatt wird dann eine Formatbeschichtung aus einer thermoplastischen Phenolharzlösung aufgebracht, und zwar wieder unter Verwendung einer "Mayer"-Drahtwickelstange. Diese Beschichtung hat ein Flächengewicht von etwa 33 g/m². Das Probeblatt wird dann für sechs Stunden in einen Ofen gebracht, um das Phenolharz zu härten. Für Testzwecke wird dann wenigstens ein Stück in einer Größe von 12 × 15 cm ausgeschnitten. Dieses Stück wird eine Stunde lang in Wasser getaucht, um es anschließend in nassem Zustand zu testen. Ein anderes Stück wird trocken getestet. Durch zehnmaliges Rollen der Ecken der Stücke zwischen Daumen und Zeigefinger werden die Klebe- und Abschälfestigkeit getestet. Dabei zeigt sich kein Abblättern oder Verlust von Siliciumcarbid. Mit dem genäßten Stück wird eine Stahlstange von 6 mm Durchmesser abgeschliffen, bis die Oberfläche des benutzten Schleifwerkzeugstückes durch Ablagern von Stahl und Korrosionspartikel von der Stahlstange glatt geworden ist. Der Stahlniederschlag wird mit Wasser abgewaschen. Dabei zeigt sich kein wesentlicher Verlust von Siliciumcarbidpartikeln. Das Abschleifen der Stahlstange und das Waschen des Stückes wird zehnmal wiederholt, bis ein 60 cm langer Teil der Stahlstange frei von Korrosion ist. Auch hierbei zeigt sich kein nennenswertes Abblättern der Thermoplastbeschichtung und auch kein Verlust von Siliciumcarbid.

Beispiel II

Als Papierschicht dient ein Packpapier, das mit einem anorganischen Füllstoff und 10 Gew.-% eines polymeren acrylen Elastomers imprägniert ist. Die Papierschicht wird mit einer Mischung aus Novalak-Harz (Handelsbezeichnung DUREZ 12 686) und einem Phenol-Harz der Firma Hooker Chemical, beschichtet und in Wasser mit Methyl-Ethyl-Keton und einem acrylen Latex (Handelsbezeichnung ACRYSOL-WS-32) emulsifiziert. In der Mischung beträgt das Verhältnis von Phenol-Harz zu acrylem Polymer 1 : 0,9. Der Gesamtprozentsatz an Feststoffen in der Mischung beträgt 35%. Die Beschichtung wird mit einer "Mayer"-Stange appliziert, um ein Flächengewicht der Beschichtung von 15 g/m² zu erzielen. Siliciumcarbid einer Partikelgröße von 320 Maschen wird auf 250°C erhitzt und auf die beschichtete Papierschicht aufgebracht. Die Papierschicht liegt auf eine heiße Platte mit einer Temperatur zwischen 150°C und 200°C. Das Siliciumcarbid wird aufgebracht und durch Anheben einer Kante der Papierschicht gleichmäßig verteilt. Danach wird die Papierschicht mit dem aufgebrachten Siliciumcarbid in einem Ofen mit einer Temperatur von 165°C gebracht. Nach Entfernen des Überschusses beträgt das Flächengewicht des niedergeschlagenen Siliciumcarbids 33 g/m². Dann wird die Papierschicht mit einer Formatbeschichtung versehen, die so zusammengesetzt ist, wie die Klebebeschichtung der Papierschicht. Nach dem Trocknen der Formatbeschichtung wird das Schleifwerkzeug fünf Minuten in einen Ofen mit einer Temperatur von 150°C gebracht, um die Beschichtung zu härten. Das Siliciumcarbid ist festhaftend gebunden. Es gibt keinen erkennbaren Verlust von Partikeln, wenn das Schleifwerkzeug zum Schleifen von Metall oder Holz verwendet wird.

Während bei den beiden erwähnten Beispielen das Schleifmittel vor dem Aufbringen vorgewärmt wurde, um das Einbetten zu beschleunigen, zeigen weitere Tests, daß die Vorwärmung des Schleifmittels für befriedigende Ergebnisse nicht notwendig ist. Jedoch wird bei nicht vorgewärmtem Schleifmittel beim Einbetten des Siliciumcarbids vorzugsweise eine höhere Temperatur für etwas längere Zeit aufrechtgehalten, um ein befriedigendes Einbetten und Einbinden des Schleifmittels sicherzustellen.

Obwohl mit Latex imprägnierte Papierschichten bevorzugt verwendbar sind, können auch andere biegsame Unterlagen verwendet werden. Papier, das hauptsächlich aus chemischen Holzbreifasern hergestellt ist, wird bevorzugt, weil es leicht erhältlich ist und wenig kostet. Hochporöses Packpapier, das Nitrilkautschuk oder einen acrylen Elastomer enthält, also Stoffe, die üblicherweise zum wasserabweisenden Ausstatten von Papierschichten als Trägermaterial solcher Schleifwerkzeuge benutzt werden, hat die besten Resultate in Laboratoriumsversuchen erbracht. Stärker verfeinertes, dafür weniger poröses Papier, wie es für Trockenfeinschleifwerkzeuge benutzt wird, führt ebenfalls zu befriedigenden Ergebnissen, wenn es auf die vorbeschriebene Weise für die Herstellung von Trockenfeinschleifwerkzeugen benutzt wird. Andere Zellulosefasern wie Baumwolle oder Rayon können allein oder unter Beimischung von Holzbreifasern oder synthetischen oder Glasfasern benutzt werden. Bei der Verwendung von Holzbrei- oder anderen Zellulosefasern in der Papierschicht muß die gewählte Klebebeschichtung bei Temperaturen unter 220°C ausreichend weich werden, da bei dieser hohen Temperatur die Fasern in der Papierschicht zu verkohlen beginnen.

Thermoplastbeschichtungen, die zum Verflüssigen höhere Temperaturen benötigen, lassen sich in Kombination mit bei höheren Temperaturen hitzebeständigen Papierschichten verwenden. Im allgemeinen soll das Trägermaterial so biegsam sein, daß es zum Lagern und Transportieren in Rollen wickelbar ist. Ferner soll die Papierschicht eine ausreichende thermische Stabilität zum Halten der Thermoplast-Klebebeschichtung aufweisen, wenn die Rollen abgewickelt und die Papierschicht über die Verflüssigungstemperatur der Thermoplastbeschichtung erhitzt wird. Das Trägermaterial soll ferner eine verhältnismäßig geschlossene Oberfläche besitzen, so daß die Schleifmittelpartikel nur in die verflüssigte Thermoplastbeschichtung eingebettet werden und nicht in die Papierschicht selbst eindringen.

Die wärmeaktivierbare Thermoplastbeschichtung kann in verschiedenen Flächengewichten zur Aufnahme verschieden großer Schleifmittelpartikel aufgetragen werden. Die Thermoplastbeschichtung soll folgende Charakteristika aufweisen:

• 1. Zum Auftragen kann eine Lösung in einem passenden Lösungsmittel, z. B. eine Emulsion oder Latex in Wasser oder geschmolzener Kunststoff, benutzt werden.
• 2. Die Thermoplastbeschichtung soll in aufgetragenem Zustand nach dem Austreiben des Lösungsmittels oder Trägers oder nach dem Abkühlen und Verfestigen nicht klebrig sein, damit sich das Trägermaterial ohne Zusammenkleben einordnen und lagern und Beschädigung wieder aufrollen läßt. Die Thermoplastbeschichtung soll auch bei Verarbeitung des Trägermaterials bei Raumtemperatur bis mindestens 35°C nichtklebrig bleiben.
• 3. Bei Erhitzung auf eine Temperatur, bei der die Thermoplastbeschichtung verflüssigt wird, wobei die Temperatur aber so niedrig sein muß, daß die Papierschicht nicht erweicht oder geschwächt wird, soll die Thermoplastbeschichtung eine viskose Flüssigkeit werden, in die die Schleifmittelpartikel sich selbst nur durch ihr Eigengewicht einbetten. Druck von außen zum Einbetten und Binden der Schleifmittelpartikel ist zu vermeiden. In einigen Anwendungsfällen kann das vorgefertigte Trägermaterial auf einer Temperatur oberhalb des Verflüssigungspunktes der Thermoplastbeschichtung für ca. 30 sec. gehalten werden, um ein ausreichendes Benetzen und Einbetten der Schleifmittelpartikel durch die verflüssigte Thermoplastbeschichtung sicherzustellen.
• 4. Die aufgeweichte Thermoplastbeschichtung soll in der Lage sein, nach der Verflüssigung in ihren ursprünglichen Zustand auszuhärten, während die Schleifmittelpartikel an der Papierschicht derart gebunden bleiben, daß die Applikation einer konventionellen Formatbeschichtung ohne Entfernen einer nennenswerten Menge der eingebetteten Schleifmittelpartikel möglich ist.
• 5. Die Thermoplastbeschichtung soll ein zähes, flexibles polares Material sein, das an der Papierschicht und an den Schleifmittelpartikeln gut haftet und das sich von der Papierschicht nicht abschälen läßt, wenn das Schleifwerkzeug gebogen oder beim Gebrauch verformt wird.
• 6. Ein wahlweises vorteilhaftes Merkmal der Thermoplastbeschichtung besteht darin, daß die Thermoplastbeschichtung bei längerem Altern oder bei höheren Temperaturen weiter polymerisiert oder vernetzt und dabei die vorerwähnten Charakteristika beibehält. Die zusätzliche Polymerisation oder Vernetzung stärkt und härtet die Thermoplastbeschichtung.

Obwohl bei den vorbeschriebenen Beispielen ein Batch-Verfahren angewendet wurde, hat sich gezeigt, daß vorgefertigte Trägermaterialien dieser Art auf einfache Weise mit den Vorrichtungen zur kontinuierlichen Herstellung von Schleifpapieren herkömmlicher Art herstellbar sind. Was zum Anpassen der bisher eingesetzten Vorrichtungen an das neue Trägermaterial getan werden muß, ist der Ersatz der gegenwärtig verwendeten Klebebeschichtungs-Sektionen durch eine Aufheizsektion, und nach dem Aufbringen der Schleifmittelpartikel eine zusätzliche Aufheiz-Einrichtung vorzusehen, die das volle Einbetten der Schleifmittelpartikel ermöglicht, und hinter dieser Heizeinrichtung eine konventionelle oder eine beschleunigend arbeitende Kühlstrecke anzuordnen.

Claims (5)

1. Vorgefertigtes Trägermaterial zum Herstellen eines flächigen Schleifwerkzeuges, bestehend aus einer Papier­ schicht mit einer einseitigen Thermoplastbeschichtung, die von bei Raumtemperatur nicht klebriger Konsistenz ist und durch Wärmeeinwirkung zum Einbetten einer Schleifmittel­ schicht erweichbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoplastbeschichtung eine Verflüssigungstemperatur zwi­ schen 150°C und 220°C aufweist, zumindest teilweise aus einem polymeren Latex besteht, und aus folgender Gruppe ausgewählt ist:
Polyvinyl-Butyral, Ethylen-Ethyl-Akrylat-Copolymere, li­ neare aliphatische Polyamide und Polyester, Mischungen aus Ethylen-Vinylazetat-Copolymer-Latex und ionomeren Harzdispersionen, Mischungen aus ethylen-akrylsauren Co­ polymerdispersionen mit hohem Molekulargewicht mit akry­ lischem Nitrilkautschuk oder Polyterpen-Latex, und Mi­ schungen aus Novolacharzen mit polymeren Akrylharzen.

2. Vorgefertigtes Trägermaterial nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Thermoplastbeschichtung eine Mischung eines polymeren akrylen Latex und einer ionomeren Harzdispersion, im Verhältnis 33 : 67 Gew.-% der Mischung ist.

3. Vorgefertigtes Trägermaterial nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Thermoplastbeschichtung eine Mischung aus einem polymeren akrylen Latex und aus Phenolharz ist, wobei das Verhältnis von Phenolharz zu Latex 1 : 0,9 ist.

4. Vorgefertigtes Trägermaterial nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Papierschicht ein mit ei­ nem synthetischen Elastomer wie 15 bis 40 Gew.-% Nitril­ kautschuk oder akrylem Elastomer imprägniertes, hochpo­ röses Packpapier mit einem Flächengewicht von 70 bis 200 g/m² und einer Gurley-Porösität von weniger als 10 s/100 cm³ Luft ist.

5. Vorgefertigtes Trägermaterial nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Papier­ schicht ein mit einem synthetischen Elastomer wie bis zu 15 Gew.-% Nitrilkautschuk oder akrylem Elastomer impräg­ niertes Packpapier mit einem Flächengewicht von 65 bis 200 g/m² bei einer Gurley-Porösität von mehr als 10 s/100 cm³ Luft ist.