DE102011122012B4

DE102011122012B4 - Imprägniertes Schleifrohpapier, Verfahren zur Herstellung von imprägniertem Schleifrohpapier und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102011122012B4
Application number: DE102011122012.0A
Authority: DE
Inventors: Christine Döge; Peter Karl
Original assignee: Neenah Gessner GmbH
Current assignee: Neenah Gessner GmbH
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: EP2794991A2; WO2013091798A2; EP2794991B1; DE102011122012A1; WO2013091798A3

Abstract

Imprägniertes, aus Fasern hergestelltes Schleifrohpapier mit einer Flächenmasse von 110–360 g/m2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern nicht oder nur sehr gering gemahlen sind, dass das Schleifrohpapier mittels eines schnellreagierenden synthetischen Leimungsmittels teilgeleimt ist, wobei die Zugabemenge des Leimungsmittels zwischen 0,5%–3,0%, bezogen auf die trockenen Fasern, beträgt, so dass das Schleifrohpapier eine Saughöhe in Längsrichtung von 2 mm bis 70 mm besitzt, und dass das Schleifrohpapier mit einem wässrigen Imprägniermittel imprägniert ist, wobei das imprägnierte Schleifrohpapier einen Zugsteifigkeitsindex in Längsrichtung von 2,0 MNm/kg bis 7,0 MNm/kg und ein Elastizitätsmodul in Längsrichtung von 2000 bis 5500 MPa besitzt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein imprägniertes Schleifrohpapier hoher Flexibilität und einer Flächenmasse 110–360 g/m² gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein daraus hergestelltes Schleifpapier sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Schleifrohpapiere und Schleifpapiere.
Stand der Technik
Seit vielen Jahren werden zur Herstellung von bogen-, band- und scheibenförmigen Schleifmitteln Papierträger verwendet. Dabei wird zwischen Trockenschleif- und Nassschleifpapieren unterschieden. Die US-Patentschrift 4 240 807 A beschreibt beispielhaft die Unterschiede dieser beiden Schleifpapiervarianten. Typische Nassschleifpapiere sind sehr porös und flexibel und mit 15–40% eines synthetischen Harzes getränkt. Sie haben eine Flächenmasse von 70 bis 200 g/m². Diese Nassschleifpapiere sind weich und flexibel, aber auch sehr fest und beständig, vor allem, wenn sie mit Wasser vollgesaugt sind. Schleifpapiere sind auf wenigstens einer Seite mit einem sogenannten Grundharz beschichtet. Das Grundharz dient zur Verklebung der Schleifkörner mit dem Schleifpapierträger. Damit das Grundharz nicht in das poröse Papier, eindringt sondern auf dessen Oberfläche bleibt, wird zwischen dem imprägnierten Papier und dem Grundharz oft noch eine Zwischenbeschichtung, der sogenannte Sperrstrich, aufgetragen. Der Nachteil der beschriebenen Nassschleifpapiere ist ihre hohe Porosität und die damit verbundene starke Saugfähigkeit gegenüber wässrigen Imprägniermitteln. Einerseits sollen die wässrigen Imprägniermittel während des Imprägniervorgangs rasch und gleichmäßig vom Papier aufgesaugt werden, damit eine hohe Spaltfestigkeit und Flexibilität erreicht wird, andererseits nimmt das Papier durch die hohe Saugfähigkeit sehr viel Wasser mit der Imprägnierung auf, das in der anschließenden Trocknung wieder entfernt werden muss. Dies ist mit einem sehr hohen Energieverbrauch verbunden, der sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch bedenklich ist. Bevorzugt werden bei der Herstellung von Schleifpapieren Zellulosefasern, also Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen verwendet. Die verwendeten wässrigen Imprägniermittel basieren aber hauptsächlich auf Erdölrohstoffen. Je weniger Imprägniermittel im Verhältnis zu den eingesetzten Rohstoffen für die Herstellung von Schleifpapier verwendet wird, desto besser ist das Verhältnis zwischen nicht nachwachsenden zu umweltschonenden, nachwachsenden Rohstoffen.
Typische Trockenschleifpapiere sind sehr dicht, wenig porös und sehr viel steifer als Nassschleifpapiere.
Trockenschleifpapiere sind mit 0–15% eines synthetischen Harzes getränkt und haben eine Flächenmasse von 65–200 g/m². Zur Verringerung der Saugfähigkeit sind diese Papiere geleimt. Trockenschleifpapiere werden in der Regel direkt mit dem Grundharz beschichtet, können jedoch auch einen Sperrstrich zwischen der Papieroberfläche und dem Grundharz besitzen. Trockenschleifpapiere haben den Nachteil, dass der zu ihrer Herstellung verwendete Zellstoff sehr stark gemahlen ist. Diese Papiere sind demzufolge nur noch wenig porös und sehr steif. Durch die geringe Porosität, verbunden oft noch mit einer vollständigen Leimung, sind diese Papiere kaum mehr saugfähig und die Imprägnierung durchdringt das Papier nicht, sondern befindet sich hauptsächlich auf den beiden Oberflächen. Dadurch wird das Papier gut gegen den anschließend aufzubringenden Grundlack abgedichtet und auf einen Sperrstrich kann in vielen Fällen verzichtet werden. Durch die hohe Steifigkeit knicken diese Schleifpapiere leicht an den Kanten. Dadurch wird der Verbund zwischen Grundlack und Papierträger geschädigt und das Schleifkorn reißt an diesen Stellen aus. Ein ähnlicher Effekt tritt bei punktförmigen Belastungen während des Schleifvorgangs auf. Das steife Trockenschleifpapier verteilt diese Belastungen nicht gleichmäßig auf eine größere Fläche, wie das bei flexiblen Nassschleifpapieren der Fall ist, sondern nimmt die gesamte Belastung am Entstehungsort auf. Das führt sehr oft zu Überbelastungen der Verbindung zwischen Grundlack und Papier und folglich zu einem Ausreißen der Schleifkörner an dieser Stelle.
In der US 2006/0265966 A1 wird die Verwendung von Vulkanfasern zur Herstellung von Schleifartikeln beschrieben. Vulkanfaserpapiere bestehen aus mehreren Lagen chemisch vorbehandelter Zellulose, die miteinander verpresst werden. Durch die chemische Vorbehandlung (z. B. durch Metallchloride) sind Vulkanfaserpapiere sehr hydrophil. Nachteilig ist allerdings ihre hohe Steifigkeit, die sie für die Verwendung flexibler und weicher Schleifartikel ungeeignet macht. Außerdem muss zur Herstellung der Fasern eine chemische Vorbehandlung durchgeführt werden, die zusätzliche Kosten verursacht. Trotz des hydrophilen Charakters von Vulkanfaserpapieren dringen wässrige Imprägniermittel wegen der hohen Verdichtung und der daraus resultierenden geringen Porosität nur sehr langsam ein. Eine gleichmäßige Durchimprägnierung ist daher sehr unwirtschaftlich.
Die britische Patentschrift GB 1012 441 A beschreibt die Herstellung von Schleifpapieren aus hochporösen, ungemahlenen Basispapieren, die zwischen einem Zylinder und einem Gummituch verdichtet und gestaucht werden. Die Papiere werden bevorzugt vor der Verdichtung imprägniert. Die dadurch hergestellten Schleifpapiere sind flexibel und besitzen eine hohe Spaltfestigkeit. Nachteilig sind allerdings ihre hohe Oberflächenrauigkeit und die hohe Dehnung in Längsrichtung bedingt durch den Verdichtungsprozess. Die hohe Oberflächenrauigkeit schließt eine Beschichtung mit feinen Schleifkörnern aus. Wegen der hohen Dehnung können die Schleifpapiere nicht als Schleifbänder oder Schleifscheiben verwendet werden, da sie sich während des Schleifvorgangs verformen und unbrauchbar werden.
Aus der DE 34 41 187 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer mit Kunstharzen imprägnierten Papierbahn bekannt, die unter anderem auch als Basismaterial von Schleifpapieren für den Nassschliff verwendet werden kann.
Gemäß diesem Verfahren werden dem Faserbrei bis zu 20% Kunstharzdispersionen zugegeben, um die Fasern in geeigneter Weise zu imprägnieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, imprägnierte Schleifrohpapiere mit Flächenmassen von 110–360 g/m² bereitzustellen, die die gleiche Flexibilität und Festigkeit besitzen, wie die in der US 4 240 807 A beschriebenen Nassschleifpapiere, jedoch deutlich kostengünstiger und umweltschonender herzustellen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schleifrohpapier mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind den Ansprüchen 2 bis 6 zu entnehmen. Ein Schleifpapier, das ein solches imprägniertes Schleifrohpapier umfasst, ist dem Anspruch 7 zu entnehmen. Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schleifrohpapiers geht aus Anspruch 8 hervor.
Das erfindungsgemäße Schleifrohpapier ist mittels eines synthetischen Leimungsmittels teilgeleimt. Die Zugabemenge des Leimungsmittels beträgt zwischen 0,5%–3,0% bezogen auf die trockenen Fasern, so dass das Schleifrohpapier eine Saughöhe in Längsrichtung von 2 mm bis 70 mm besitzt. Weiterhin ist das Schleifrohpapier mit einem wässrigen Imprägniermittel imprägniert. Das Schleifrohpapier besitzt einen Zugsteifigkeitsindex in Längsrichtung von 2,0 MNm/kg bis 7,0 MNm/kg und ein Elastizitätsmodul in Längsrichtung von 2000 bis 5500 MPa.
Das erfindungsgemäße Schleifrohpapier kann bevorzugt als Ersatz für die bekannten Trockenschleifpapiere verwendet werden. Eine Verwendung als Nassschleifpapier ist jedoch ebenfalls möglich.
Schleifmittel, zum Beispiel Schleifbänder und Schleifscheiben, die aus dem erfindungsgemäßen Schleifrohpapier hergestellt werden, haben eine deutlich längere Lebensdauer als Schleifmittel aus den bekannten Trockenschleifpapieren. Durch die wesentlich höhere Flexibilität und Elastizität des erfindungsgemäßen Schleifrohpapiers nehmen die daraus hergestellten Schleifmittel die bei der Anwendung entstehenden punktförmigen Belastungen und Kantenbelastungen besser auf. Dadurch werden deutlich weniger Schleifkörner ausgerissen und das Schleifmittel kann wesentlich länger verwendet werden als ein Schleifmittel, das aus den bekannten Trockenschleifpapieren hergestellt wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung, Ausführungsbeispiele
Das erfindungsgemäße Schleifpapier umfasst ein imprägniertes Schleifrohpapier, das ein synthetisches Leimungsmittel enthält und auf mindestens einer Seite besandet ist. Zur besseren Verankerung des Grundlacks, der die Schleifkörner an das Papier klebt, kann das imprägnierte Schleifrohpapier vor dem Auftrag des Grundlacks noch mit einem Sperrstrich beschichtet werden. Zur Erhöhung der Weichheit und Glätte kann das imprägnierte Schleifrohpapier noch kalandriert werden.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifrohpapiers werden natürliche, synthetische und/oder anorganische Fasern verwendet. Beispiele für geeignete natürliche Fasern sind Zellulosefasern aus Nadelhölzern, Laubhölzern, Baumwolle und anderen geeigneten Pflanzen. Weitere Beispiele für natürliche Fasern sind Wolle und Seide.
Geeignete synthetische Fasern sind z. B. Fasern aus Regeneratzellulose, Polyester, Polypropylen, Polyvinylalkohol, Polyamid und Mehrkomponentenfasern.
Geeignete anorganische Fasern sind z. B. Glasfasern, Basaltfasern und Kohlefasern.
Die Fasern werden in bekannter Weise in Wasser dispergiert. Zu dem so hergestellten Faserbrei wird dann erfindungsgemäß so viel eines synthetisches Leimungsmittels zugegeben, dass die Fasern an ihrer Oberfläche teilweise mit Leimungsmittel bedeckt sind. Dabei ist darauf ist zu achten, dass nicht zu viel Leimungsmittel zugegeben wird und die Fasern vollständig bedeckt werden. Die teilweise Bedeckung der Faseroberfläche mit dem Leimungsmittel, auch Teilleimung genannt, verringert die Saugfähigkeit des aus diesem Faserbrei gebildeten Schleifrohpapiers. Die verringerte Saugfähigkeit des erfindungsgemäßen Schleifrohpapiers bewirkt eine geringere Wasser- und Imprägniermittelaufnahme bei der anschließenden Imprägnierung mit wässrigen Imprägniermitteln. Dadurch kann mit höheren Feststoffgehalten des Imprägniermittels gearbeitet werden und bei der Trocknung des imprägnierten Papierträgers muss wesentlich weniger Wasser entfernt werden, wie bei einem vergleichbar imprägnierten, ungeleimten Schleifrohpapier. Dabei wurde überraschend gefunden, dass beim erfindungsgemäßen teilgeleimten Schleifrohpapier im Gegensatz zu einem vollgeleimten Schleifrohpapier, bei dem die Fasern vollständig mit dem Leimungsmittel bedeckt sind, das wässrige Imprägniermitteln genauso gleichmäßig im Papier verteilt ist wie bei einem nicht geleimten Papier.
Die zu einer erfindungsgemäßen Teilleimung des Schleifrohpapiers nötige Menge an synthetischem Leimungsmittel wird durch die Saughöhe des Papierträgers ermittelt. Dabei wird so viel synthetisches Leimungsmittel zugegeben, dass eine Saughöhe in Längsrichtung nach DIN ISO 8787 von 2–70 mm, bevorzugt von 3–65 mm und besonders bevorzugt von 5– bis 60 mm erreicht wird. Da der Faserbrei zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifrohpapiers nicht oder nur sehr gering gemahlen wird, wird die Saughöhe allein durch die Menge des zugegebenen synthetischen Leimungsmittels bestimmt. Damit ist auch ersichtlich, dass sich zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifrohpapiers nur solche synthetischen Leimungsmittel eignen, die keiner Nachreifung unterliegen, das heißt, die schon am Ende des Papierherstellungsprozesses vollständig ausreagiert haben. Die Zugabemenge des synthetischen Leimungsmittels liegt dabei zwischen 0,5–3,0% bezogen auf die trockenen Fasern. Das synthetische Leimungsmittel kann sowohl in den Dünnstoff als auch in den Dickstoff zugegeben werden. So kann das synthetische Leimungsmittel zum Beispiel direkt in den Pulper dosiert werden oder vor und/oder nach dem Vertikalsichter zugegeben werden.
Geeignete synthetische Leimungsmittel zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifrohpapiers sind zum Beispiel Styrol-Acrylsäureester-Copolymere, Acrylnitril-Acrylsäureester-Copolymere, Mischungen aus Alkyldiketen und Acrylsäureester-Copolymeren, Styrol-Acrylsäureester-Copolymere, Acrylsäureester-Copolymere oder Mischungen daraus. Die synthetischen Leimungsmittel können nichtionisch, anionisch, kationisch oder amphoter sein.
Besonders bei der Verwendung anionischer synthetischer Leimungsmittel kann es notwendig sein, einen kationischen Polyelektrolyten als Retentionsmittel mit einzusetzen, damit das anionische, synthetische Leimungsmittel an die ebenfalls anionische Zellulosefaser gebunden wird. Geeignete Retentionsmittel sind z. B. Bentonite, Polyacrylamide, Polyethylenimine, Polyvinylamine oder Mischungen daraus.
Zusätzlich können dem Papierstoff bei Bedarf noch weitere, in der Papierherstellung übliche Hilfsstoffe, wie zum Beispiel Nassfestmittel, Füllstoffe, Fixiermittel und/oder Farben zugegeben werden.
Die Herstellung des Schleifrohpapiers aus dem Papierstoff, der synthetisches Leimungsmittel enthält, erfolgt nach dem bekannten Stand der Technik, wobei der Papierstoff mit den zur Herstellung von Schleifrohpapier üblichen Mahlaggregaten nicht oder nur sehr gering gemahlen wird. Das so hergestellte Schleifrohpapier hat eine Flächenmasse von 100–300 g/m², bevorzugt von 120–280 g/m² und besonders bevorzugt von 120–260 g/m², eine Saughöhe in Längsrichtung von 2–70 mm, bevorzugt von 3–65 mm und besonders bevorzugt von 5–60 mm, eine Porosität von 40–70%, bevorzugt von 45–70% und besonders bevorzugt von 50–70%, eine Dicke von 0,20–1,00 mm, bevorzugt von 0,20–0,90 mm und besonders bevorzugt von 0,20–0,80 mm, eine Bruchkraft trocken in Längsrichtung von 50–500 N/15 mm, bevorzugt von 60–450 N/15 mm, besonders bevorzugt von 70–420 N/15 mm, eine Bruchkraft trocken in Querrichtung von 25–250 N/15 mm, bevorzugt von 30–225 N/15 mm, besonders bevorzugt von 35–210 N/15 mm, eine Dehnung trocken in Längsrichtung von 1,0–4,0%, bevorzugt von 1,5–3,5%, besonders bevorzugt von 1,5–– 3,0%, eine Dehnung trocken in Querrichtung von 1,0–7,0%, bevorzugt von 1,5–6,5%, besonders bevorzugt von 1,5 –6,0%, eine Weiterreißfestigkeit nach Elmendorf in Querrichtung von 1000–4000 mN, bevorzugt von 1200–3500 mN, besonders bevorzugt von 1500–3000 mN, eine Biegesteifigkeit in Längsrichtung von 3,0–9,00 Nmm, bevorzugt von 3,50–8,50 Nmm, besonders bevorzugt von 4,00–8,50 Nmm, eine Biegesteifigkeit in Querrichtung von 1,50–5,00 Nmm, bevorzugt von 1,75–4,50 Nmm, besonders bevorzugt von 1,75–4,00 Nmm, einen Zugsteifigkeitsindex in Längsrichtung von 2,0–7,0 MNm/kg, bevorzugt von 2,5–6,5 MNm/kg, besonders bevorzugt von 3,0–6,0 MNm/kg, einen Zugsteifigkeitsindex in Querrichtung von 0,5–4,0 MNm/kg, bevorzugt von 1,0–4,0 MNm/kg, besonders bevorzugt von 1,5–4,0 MNm/kg, ein Elastizitätsmodul in Längsrichtung von 2000–6000 MPa, bevorzugt von 2500–5500 MPa, besonders bevorzugt von 2500–5000 MPa und ein Elastizitätsmodul in Querrichtung von 1000–3000 MPa, bevorzugt von 1200–2500 MPa, besonders bevorzugt von 1200–2000 MPa.
Unter Längsrichtung ist die unter Papiermachern übliche Bezeichnung für die Laufrichtung des Papiers durch die Papiermaschine zu verstehen. Querrichtung bezeichnet demzufolge die Richtung im 90° Winkel quer zur Laufrichtung des Papiers.
Das Schleifrohpapier wird anschließend imprägniert. Das heißt, das Papier wird mit einem Imprägniermittel durchtränkt. Eine Imprägnierung durchdringt das gesamte Schleifrohpapier gleichmäßig und unterscheidet sich somit von einer nur oberflächlich aufgebrachten Beschichtung. Die Imprägnierung ist notwendig, um dem erfindungsgemäßen Schleifrohpapier die nötige Festigkeit und Flexibilität zu geben, einen nicht saugfähigen Untergrund für die späteren Beschichtungen zu schaffen und die einzelnen Fasern so stark miteinander zu verkleben, dass die in einem späteren Arbeitsgang aufgebrachten Schleifkörner nicht auf Grund zu schwacher Faser-Faser-Bindungen während der Anwendung von der Oberfläche des erfindungsgemäßen Schleifpapiers ausreißen.
Vollgeleimte Papiere werden durch die wasserabstoßende Wirkung des Leimungsmittels von wässrigen Imprägniermitteln nicht gleichmäßig durchtränkt. Das Imprägniermittel bleibt bei vollgeleimten Papieren hauptsächlich an den beiden Oberflächen des Papierträgers und dringt nicht in die Tiefe des Papierträgers ein. Die Imprägnierung wirkt bei geleimten Papieren wie eine beidseitige Beschichtung. Der Fachmann hätte bei einem teilgeleimten Papierträger einen ähnlichen Effekt erwartet wie bei einem vollgeleimten Papierträger. Zur Überraschung der Erfinder hat sich aber gezeigt, dass mit der erfindungsgemäßen Teilleimung eine vollständige und gleichmäßige Durchdringung des erfindungsgemäßen Schleifrohpapiers mit wässrigen Imprägniermitteln stattfindet. Dies lässt sich an Hand der Spaltfestigkeit sehr gut nachweisen. Die Spaltfestigkeit misst die Faser-Faserbindung senkrecht zur Oberfläche des Papierträgers. Imprägnierte Papierträger, bei denen das Imprägniermittel nur an der Oberfläche des Papierträgers konzentriert ist, haben eine Spaltfestigkeit, die der des nicht imprägnierten Papierträgers entspricht, während Papierträger, die vollständig mit Imprägniermittel durchtränkt sind, eine deutlich höhere Spaltfestigkeit aufweisen. Die Spaltfestigkeit, gemessen in Querrichtung, für das erfindungsgemäße imprägnierte Schleifrohpapier liegt bei 1,5–6,0 N/25 mm, bevorzugt 1,8–5,5 N/25 mm und besonders bevorzugt 2,0–5,0 N/25 mm. Nicht imprägnierte erfindungsgemäße Schleifrohpapiere haben üblicherweise eine Spaltfestigkeit in Querrichtung von 1,3–1,5 N/25 mm.
Durch die gleichmäßige Imprägniermittelaufnahme werden alle Fasern im Papierträger miteinander verklebt. Dadurch wird eine sehr hohe Faser-Faser-Bindung erreicht, die wiederum eine hohe Festigkeit des Schleifrohpapiers bewirkt. Deshalb kann auf eine Mahlung der eingesetzten Fasern weitgehend verzichtet werden. Papiere aus ungemahlenen oder schwachgemahlenen Fasern sind sehr weich und flexibel. Eine ähnliche Festigkeit kann auch durch die Erhöhung der Faseroberflächen durch starkes Mahlen und anschließendes Verpressen der Fasern unter hohen Drücken erreicht werden. So hergestellte Papiere sind aber sehr hart und steif. Der Vorteil der gleichmäßigen Verteilung des wässrigen Imprägniermittels im erfindungsgemäßen Schleifrohpapier liegt daher in einer hohen Festigkeit bei gleichzeitig hoher Flexibilität und Weichheit. Flexibilität und Weichheit lassen sich durch die Zugsteifigkeit bzw. dem Zugsteifigkeitsindex und dem Elastizitätsmodul nach DIN ISO 1924-3 beschreiben.
Geeignete Imprägniermittel für die Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifrohpapiers sind Polymerdispersionen, Polymerlösungen oder Mischungen daraus.
Als Polymerdispersionen kommen zum Beispiel wässrige Dispersionen aus Acrylsäureestern, Polyvinylacetat, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Acrylsäureester-Styrol-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Styrol-Butadien-Kautschuk, Phenolharz, Epoxidharz, Naturkautschuk oder Mischungen daraus in Frage.
Geeignete Polymerlösungen sind z. B. Polyvinylalkohol in Wasser, Stärke in Wasser, Melamin-Formaldehyd-Harz in Wasser, Harnstoff-Formaldehyd-Harz in Wasser oder Mischungen daraus.
Ein erfindungsgemäß besonders geeignetes Imprägniermittel ist eine wässrige Sytrol-Butadien-Kautschuk-Dispersion mit einer Glasübergangstemperatur zwischen –30°C und +20°C. Die Imprägniermittelmenge liegt zwischen 5 Gew.% und 20 Gew.%, bevorzugt zwischen 10 Gew.% und 15 Gew.% der trockenen Dispersion bezogen auf das Gewicht des zu imprägnierenden Papiers.
In einer speziellen Ausführungsform des Schleifrohpapiers ist auf einer Seite des imprägnierten Papiers ein Sperrstrich aufgetragen. Dieser Sperrstrich kann beispielsweise durch Aufbringen einer wässrigen Dispersion auf der Basis Acrylsäureestern, Polyvinylacetat, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Acrylsäureester-Styrol-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Styrol-Butadien-Kautschuk, Phenolharz, Epoxydharz, Naturkautschuk oder Mischungen daraus hergestellt werden. Die Auftragsmenge nach dem Trocknen beträgt 2–15 g/m², bevorzugt 3–12 g/m².
Sowohl dem Imprägniermittel als auch dem Sperrstrich können noch verschiedene Additive und/oder Füllstoffe zugegeben werden. Beispiele für Additive sind Farben, Vernetzer, Hydrophobierungsmittel, Oleophobierungsmittel, Hydrophilierungsmittel, antistatisch wirkende Mittel oder Mischungen daraus. Als Füllstoffe kann z. B. Kaolin, Titandioxid, Talkum, Kalziumkarbonat, Siliziumdioxid, Bentonite oder Mischungen daraus eingesetzt werden.
Die Imprägnierung des Schleifrohpapiers und Beschichtung des imprägnierten Schleifrohpapiers können entweder innerhalb der Papiermaschine oder außerhalb in einer eigens dafür entworfenen Imprägnier- und Beschichtungsmaschine geschehen. Geeignete Imprägnierverfahren sind zum Beispiel Leimpresse, Tauchimprägnierung, Schaumimprägnierung, Walzenimprägnierung oder Aufsprühen. Geeignete Beschichtungsverfahren sind zum Beispiel Rollrakel, Messerrakel, Luftbürste oder Walzenauftrag.
Zur Steigerung der Oberflächenglätte und der Flexibilität kann das imprägnierte und gegebenenfalls mit Sperrstrich beschichtete Schleifrohpapier kalandriert werden. Bevorzugt läuft das erfindungsgemäße imprägnierte Schleifrohpapier dabei durch den Spalt eines Walzenpaares, bestehend aus einer Stahl- und einer Gummiwalze, mit einem Spaltdruck von 30 bis 300 N/mm, bevorzugt von 50 bis 250 N/15 mm. Ist das erfindungsgemäße imprägnierte Schleifrohpapier mit einem Sperrstrich beschichtet, so wird es in der Weise dem Kalander zugeführt, dass die Seite mit dem Sperrstrich mit der Stahlwalze in Berührung kommt. Die Kalandertemperatur liegt zwischen 20° und 80°C, bevorzugt zwischen 50 und 70°C.
Das erfindungsgemäße imprägnierte und kalandrierte Schleifrohpapier hat eine Flächenmasse von 110–360 g/m², bevorzugt von 120–340 g/m² und besonders bevorzugt von 130–310 g/m², eine Dicke von 0,14–0,90 mm, bevorzugt von 0,15–0,80 mm und besonders bevorzugt von 0,16–0,70 mm, eine Porosität von 20–70%, bevorzugt von 20–60% und besonders bevorzugt von 20–50%, eine Bruchkraft trocken in Längsrichtung von 150–550 N/15 mm, bevorzugt von 170–500 N/15 mm, besonders bevorzugt von 180–450 N/15 mm, eine Bruchkraft trocken in Querrichtung von 80–300 N/15 mm, bevorzugt von 90–280 N/15 mm, besonders bevorzugt von 100–270 N/15 mm, eine Dehnung trocken in Längsrichtung von 1,0–5,0%, bevorzugt von 1,1–4,8%, besonders bevorzugt von 1,2–4,5%, eine Dehnung trocken in Querrichtung von 2,0–9,0%, bevorzugt von 2,5–8,7%, besonders bevorzugt von 2,8–8,5%, eine Weiterreißfestigkeit nach Elmendorf in Querrichtung von 800–3000 mN, bevorzugt von 1000–2700 mN, besonders bevorzugt von 1200–2500 mN, eine Biegesteifigkeit in Längsrichtung von 2,0–8,0 Nmm, bevorzugt von 2,5–7,7 Nmm, besonders bevorzugt von 2,8–7,5 Nmm, eine Biegesteifigkeit in Querrichtung von 1,0–5,0 Nmm, bevorzugt von 1,1–4,8 Nmm, besonders bevorzugt von 1,2–4,5 Nmm, einen Zugsteifigkeitsindex in Längsrichtung von 2,0–7,0 MNm/kg, bevorzugt von 2,5–6,9 MNm/kg, besonders bevorzugt von 2,8–6,8 MNm/kg, einen Zugsteifigkeitsindex in Querrichtung von 1,0–7,0 MNm/kg, bevorzugt von 1,1–6,8 MNm/kg, besonders bevorzugt von 1,2–6,5 MNm/kg, ein Elastizitätsmodul in Längsrichtung von 2000–5500 MPa, bevorzugt von 2200–5300 MPa, besonders bevorzugt von 2400–5100 MPa, ein Elastizitätsmodul in Querrichtung von 800–3500 MPa, bevorzugt von 1000–3200 MPa, besonders bevorzugt von 1200–3000 MPa, eine Oberflächenglätte nach Bekk auf der glatteren Seite von 5–50 s, bevorzugt von 5–45 s, besonders bevorzugt von 5–40 s.
Das erfindungsgemäße imprägnierte, mit Sperrstrich beschichtete und kalandrierte Schleifrohpapier hat eine Flächenmasse von 115–370 g/m², bevorzugt von 125–350 g/m² und besonders bevorzugt von 135–320 g/m², eine Dicke von 0,15–0,90 mm, bevorzugt von 0,16–0,80 mm und besonders bevorzugt von 0,17–0,70 mm, eine Porosität von 20–70%, bevorzugt von 20–60% und besonders bevorzugt von 20–50%, eine Bruchkraft trocken in Längsrichtung von 150–550 N/15 mm, bevorzugt von 170–500 N/15 mm, besonders bevorzugt von 180–450 N/15 mm, eine Bruchkraft trocken in Querrichtung von 80–300 N/15 mm, bevorzugt von 90–280 N/15 mm, besonders bevorzugt von 100–270 N/15 mm, eine Dehnung trocken in Längsrichtung von 1,0–5,0%, bevorzugt von 1,1–4,8%, besonders bevorzugt von 1,2–4,5%, eine Dehnung trocken in Querrichtung von 2,0–9,0%, bevorzugt von 2,5–8,7%, besonders bevorzugt von 2,8–8,5%, eine Weiterreißfestigkeit nach Elmendorf in Querrichtung von 800–3000 mN, bevorzugt von 1000–2700 mN, besonders bevorzugt von 1200–2500 mN, eine Biegesteifigkeit in Längsrichtung von 2,0–8,0 Nmm, bevorzugt von 2,5–7,7 Nmm, besonders bevorzugt von 2,8–7,5 Nmm, eine Biegesteifigkeit in Querrichtung von 1,0–5,0 Nmm, bevorzugt von 1,1–4,8 Nmm, besonders bevorzugt von 1,2–4,5 Nmm, einen Zugsteifigkeitsindex in Längsrichtung von 2,0–7,0 MNm/kg, bevorzugt von 2,5–6,9 MNm/kg, besonders bevorzugt von 2,8–6,8 MNm/kg, einen Zugsteifigkeitsindex in Querrichtung von 1,0–7,0 MNm/kg, bevorzugt von 1,1–6,8 MNm/kg, besonders bevorzugt von 1,2–6,5 MNm/kg, ein Elastizitätsmodul in Längsrichtung von 2000–5500 MPa, bevorzugt von 2200–5300 MPa, besonders bevorzugt von 2400–5100 MPa, ein Elastizitätsmodul in Querrichtung von 800–3500 MPa, bevorzugt von 1000–3200 MPa, besonders bevorzugt von 1200–3000 MPa, eine Oberflächenglätte nach Bekk auf der Sperrstrichseite von 40–400 s, bevorzugt von 45–370 s, besonders bevorzugt von 50–350 s.
Zur Herstellung des Schleifpapiers wird das erfindungsgemäße imprägnierte und kalandrierte Schleifrohpapier noch besandet. Unter Besanden versteht man das Aufbringen eines Grundlacks auf das erfindungsgemäße Schleifrohpapier, das anschließende Aufstreuen des Schleifkorns, das Trocknen des Grundlacks, das Aufbringen eines Decklacks auf das Schleifkorn und die endgültige Trocknung des Decklacks. Der Grundlack besteht z. B. aus Epoxidharz, Phenolharz, Alkydharz, Ureaharz oder Mischungen daraus. Die Harze werden in einem geeigneten Lösemittel dispergiert und auf das Schleifrohpapier aufgetragen. Besitzt das imprägnierte Schleifrohpapier einen Sperrstrich, so wird der Grundlack auf dem Sperrstrich aufgebracht. Die Schleifkörner werden dann auf den noch nassen Grundlack aufgestreut, wobei die einzelnen Körner durch elektrostatische Vorrichtungen auf dem Schleifrohpapier optimal ausgerichtet werden. Anschließend läuft das mit dem nassen Grundlack und dem darauf haftenden Schleifkörnern beschichtete Schleifrohpapier in einen Trockenofen, in dem der Grundlack getrocknet wird. Nach der Trocknung erfolgt die Beschichtung der Schleifkörner mit dem Decklack. Der Decklack ist für gewöhnlich ein hartes, duroplastisch härtendes Harz, das die Schleifkörner zusätzlich auf dem Schleifpapier verankert. Abgeschlossen wird die Besandung durch das Aushärten des Grund- und Decklackes. Anwendung findet das erfindungsgemäße Schleifpapier als Schleifscheiben, Schleifbänder und bogenförmige Schleifartikel.
Prüfmethoden

Flächenmasse nach DIN EN ISO 536
Dicke nach DIN EN ISO 534 mit 20 N Auflagedruck und einer Messfläche von 200 mm²
Bruchkraft trocken in Längs- und Querrichtung nach DIN EN ISO 1924-2, Streifenbreite 15 mm, Einspannlänge 100 mm,
Abzugsgeschwindigkeit 150 mm/min
Bruchdehnung trocken in Längs- und Querrichtung nach DIN EN ISO 1924-2, Streifenbreite 15 mm, Einspannlänge 100 mm,
Abzugsgeschwindigkeit 150 mm/min
Saughöhe in Längsrichtung nach DIN ISO 8787
Durchreisswiderstand nach Elmendorf in Querrichtung nach DIN EN 21974 mit einem Probenpaket aus 2 Papierblättern
Glätte nach Bekk nach DIN 53107
Biegesteifigkeit in Längs- und Querrichtung nach DIN 53123

Teil 1

Zugsteifigkeitsindex in Längs- und Querrichtung nach DIN ISO 1924-3 mit 150 mm/min Dehngeschwindigkeit
Elastizitätsmodul in Längs- und Querrichtung nach DIN ISO 1924-3 mit 150 mm/min Dehngeschwindigkeit

Spaltfestigkeit in Querrichtung:
Aus einem vorher 24 Stunden bei 23°C und 50 relativer Luftfeuchtigkeit klimatisiertem Schleifrohpapiermuster werden 2 Streifen mit 50 mm Breite und 200 mm Länge geschnitten. Die 200 mm lange Seite verläuft dabei quer zur Laufrichtung des Papiers. Auf die Vorder- und Rückseite dieser Muster werden dann ca. 150 mm lange Streifen des Testklebebandes Scotch 3M 365 faltenfrei so aufgeklebt, dass an einem Ende das Papier um ca. 50 mm übersteht. Dieser Verbund wird dann anschließend mit einer 4,5 kg schweren und 50 mm breiten Stahlwalze verpresst. Dabei wird die Stahlwalze ohne zusätzlichen Druck per Hand zweimal über den Verbund gerollt. Aus jedem Streifen, bestehend aus dem Schleifrohpapiermuster und dem Testklebeband auf beiden Seiten des Papiers, wird eine Probe mit 25 mm Breite und 200 mm Länge zugeschnitten. Von dem Ende her, an der das Papier übersteht, wird auf einer Seite das Klebeband mit der Hand ein kurzes Stück weit abgezogen, so dass das Papier über die ganze Breite der Probe aufgespalten wird. Bevorzugt wird die Aufspaltung auf der Papierseite durchgeführt, auf der das Testklebeband am stärksten haftet. Je nach Beschichtung des Papiers kann es vorkommen, dass das Aufspalten Schwierigkeiten bereitet. Bei schlechter Haftung des Testklebebands auf dem zu prüfenden Schleifrohpapiers und bei sehr hoher Spaltfestigkeit muss das zu prüfende Schleifrohpapier mit einer Rasierklinge vorsichtig eingeschnitten und dann mit Hilfe des Testklebebandes weiter gespalten werden. Die Messung der Spaltfestigkeit erfolgt in einer Universalprüfmaschine der Fa. Zwick Typ Roell Z 0.5 mit folgenden Einstellungen:
Messbereich 0,5 F
Programm Nassschleif-Spaltfestigkeit
Geschwindigkeit 300 mm/min
Klemmenabstand 25 mm
Vorweg 20 mm
Prüfstrecke 80 mm
Das mit der Hand abgezogene Testklebeband Scotch 3M 365 wird in die obere Klemme der Zugprüfmaschine eingespannt. Das zu prüfende Schleifrohpapier mit dem darauf haftenden 2. Streifen des Testklebebandes wird so in die untere Klemme der Universalprüfmaschine eingespannt, dass der Verbund im 90°-Winkel zur Zugrichtung absteht. Während der Messung ist darauf zu achten, dass die Spaltung in der Mitte des zu prüfenden Klebebandpapiers erfolgt und nicht nur einzelne Fasern aus der Papieroberfläche gerissen werden. Messungen, bei denen die Spaltung nicht in Papiermitte erfolgt, werden verworfen und wiederholt. Gemessen wird die durchschnittliche Kraft, die benötigt wird, um das Papier zu spalten. Das Ergebnis ist der Mittelwert aus zwei Einzelmessungen
Porosität
Die Porosität des Schleifrohpapiers errechnet sich aus seiner der tatsächlichen Dichte und der theoretischen Dichte, die es ohne Lufteinschlüsse hat (= Dichte der eingesetzten Fasern) nach folgender Formel: Porosität = (1 – tatsächliche Dichte[g/cm³]/theoretische Dichte[g/cm³]) × 100%

Claims

Imprägniertes, aus Fasern hergestelltes Schleifrohpapier mit einer Flächenmasse von 110–360 g/m², dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern nicht oder nur sehr gering gemahlen sind, dass das Schleifrohpapier mittels eines schnellreagierenden synthetischen Leimungsmittels teilgeleimt ist, wobei die Zugabemenge des Leimungsmittels zwischen 0,5%–3,0%, bezogen auf die trockenen Fasern, beträgt, so dass das Schleifrohpapier eine Saughöhe in Längsrichtung von 2 mm bis 70 mm besitzt, und dass das Schleifrohpapier mit einem wässrigen Imprägniermittel imprägniert ist, wobei das imprägnierte Schleifrohpapier einen Zugsteifigkeitsindex in Längsrichtung von 2,0 MNm/kg bis 7,0 MNm/kg und ein Elastizitätsmodul in Längsrichtung von 2000 bis 5500 MPa besitzt.
Imprägniertes Schleifrohpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifrohpapier mit 5–20 Gew.% des trockenen Imprägniermittels bezogen auf die trockene Faser imprägniert ist.
Imprägniertes Schleifrohpapier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das imprägnierte Schleifrohpapier eine Glätte nach Bekk auf der glatten Seite von 5 s bis 50 s besitzt.
Imprägniertes Schleifrohpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das imprägnierte Schleifrohpapier auf einer Seite einen Sperrstrich besitzt.
Imprägniertes Schleifrohpapier nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das imprägnierte Schleifrohpapier eine Glätte nach Bekk auf der Sperrstrichseite von 40 s bis 400 s besitzt.
Imprägniertes Schleifrohpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das imprägnierte Schleifrohpapier kalandriert ist.
Schleifpapier umfassend ein imprägniertes Schleifrohpapier nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es auf mindestens einer Seite mit einem Grundlack, Schleifkörnern und einem Decklack beschichtet ist.
Verfahren zur Herstellung von imprägniertem Schleifrohpapier aus Fasern, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern nicht oder nur sehr gering gemahlen und durch Zugabe von 0,5% bis 3,0% eines schnellreagierenden synthetischen Leimungsmittels, bezogen auf die trockenen Fasern, teilgeleimt werden, so dass das Schleifrohpapier eine Saughöhe in Längsrichtung von 2 mm bis 70 mm besitzt, und dass das Schleifrohpapier mit einem wässrigen Imprägniermittel imprägniert wird, derart, dass das imprägnierte Schleifrohpapier einen Zugsteifigkeitsindex in Längsrichtung von 2,0 MNm/kg bis 7,0 MNm/kg und ein Elastizitätsmodul in Längsrichtung von 2000 bis 5500 MPa erhält.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf das imprägnierte Schleifrohpapier ein Grundlack, Schleifkorn und Decklack aufgebracht wird.
Verwendung des imprägnierten Schleifrohpapiers nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Schleifscheiben, Schleifbändern und Schleifblättern.