DE3420292C2 - Verfahren zur Herstellung eines flächigen Schleifmittels - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines flächigen SchleifmittelsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flä
chigen Schleifmittels in Form eines Bahnmaterials aus verstärk
ten synthetischen thermoplastischen Garnen für die Herstellung
von flächigen Schleifmaterialien, d. h. Schleifbändern, also für
Anwendungsgebiete, wo eine Kombination guter Widerstandsfähig
keit gegenüber Dehnung bei ausreichender Biegsamkeit gefordert
wird, daß sich das daraus hergestellte Produkt viele Male krüm
men oder biegen läßt und welches erhöhten Temperaturen zu wi
derstehen vermag, wie sie entweder bei der Endanwendung oder
bei der Herstellung der angestrebten Produkte auftreten können.
Die synthetischen Garne können in dem Bahnmaterial als einzelne
Garne oder in Form von Geweben vorliegen.
Die Widerstandsfähigkeit gegen übermäßiges Strecken oder Dehnen
von Bahnmaterial hängt von der primären Festigkeit der thermo
plastischen Textilgarne ab und hat einen wesentlichen Einfluß
selbst dort, wo die Chemiefäden Baumwolle als verstärkende Gar
ne ersetzen. Verschiedene Anstrengungen wurden unternommen, um
dieses Problem zu verbessern, in erster Linie Warmverstrecken,
wie allgemein bekannt. Auf dem Gebiete der Schleifmittelindu
strie wurden die ersten brauchbaren Maßnahmen zur Verringerung
der Dehnung in den US-PS 40 35 961 und 41 40 829 beschrieben.
Diese bekannten Verfahren waren zwar beträchtliche Verbesserun
gen gegenüber dem damaligen Stand der Technik und führten zu
Produkten, die für verschiedene Anwendungsgebiete von Schleif
bändern zufriedenstellten, was sich aus der weitgehenden Ein
führung in der Praxis ergibt, jedoch zeigte sich, daß für eini
ge Anwendungsgebiete die Widerstandsfähigkeit gegenüber Dehnen
oder Strecken, die man nach diesem bekannten Verfahren errei
chen konnte, nicht zufriedenstellte.
Bisher wurde meistens das Verhalten hinsichtlich entsprechender
Widerstandsfähigkeit gegen Dehnung bei Raumtemperatur herange
zogen und es war meistens üblich, eine einzige Zugfestigkeits
prüfung je Probe des Bahnmaterials der Unterlage oder des ande
ren Produkts auf einem Laboratoriumsgerät zur Bestimmung der
Zugfestigkeit und Dehnung vorzunehmen.
Aus der DE 25 31 642 A1 ist ein Polyestergewebe als Unterlage
für Schleifleinen bekannt, das durch Warmverstrecken unter ge
regelten Bedingungen mit einer gewissen Dimensionsstabilität
ausgestattet werden kann. Diese Entgegenhaltung erwähnt, daß
vor dem Warmverstrecken eine Vorausrüstung des Rohgewebes mit
bestimmten wärmehärtenden Harzen stattfinden kann.
Die Erfindung stellt demgegenüber ein Verfahren zur Herstellung
eines flächigen Schleifmittels bereit, das eine durch thermo
plastische Textilgarne verstärkte Unterlage aufweist, welche
Kett- und Schußgarne umfaßt, wobei die Kettgarne auf der Rück
seite der Unterlage im wesentlichen in coplanaren und coparal
leler Garnordnung eines durch Heften gebundenen Gewebes vorlie
gen, bei dem die Kettgarne zumindest die Hälfte der Zugrichtung
des Gewebes in Längsrichtung ausmachen und die Kettgarne in
dieser Richtung einen ursprünglich natürlichen Schrumpfwert von
mindestens 1% bei 121°C aufweisen. Die Erfindung löst das Pro
blem, wie solche flächigen Schleifmittel, die eine solche Un
terlage aufweisen, bezüglich der oben erwähnten Nachteile ver
bessert werden können. Die hierzu erforderlichen Maßnahmen sind
im Patentanspruch 1 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung
ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß die wesentliche Ursache
unerwünschter Dehnung eines Bahnmaterials oder einer Unterlage
aus thermoplastischen Chemiefäden oder -garnen als primäres Fe
stigkeitsteil die Schrumpfung der Garne während eines Erwärmens
ist, selbst nachdem die Garne bei erhöhten Temperaturen ver
streckt und/oder gehärtet worden sind. Polyestergarne härten
beispielsweise bei über 200°C, Schrumpfen jedoch noch immer
nennenswert, wenn sie 121°C ausgesetzt werden, und dieses
Schrumpfen erhöht drastisch die Möglichkeit einer Dehnung im
Rahmen der späteren Anwendung. Das Schrumpfen und die Dehnung
können beide auf Werte herabgesetzt werden, die unter denen
liegen, die man bisher erhalten konnte, und zwar durch Belasten
der Garne mit ausreichender Kraft während aller Stufen der Her
stellung, bei denen diese höherer Temperatur ausgesetzt sind.
Die Bahnmaterialien oder Unterlagen, in denen Endlosgarne sich
über den ganzen Bereich oder einen wesentlichen Teil davon er
strecken, lassen sich unter Zug halten durch mechanische Mit
tel. Es ergab sich nun - was normalerweise auch günstiger ist -
die Last oder die Spannung durch Imprägnieren und/oder Ein
schließen der Garne an einer frühen Stufe des Herstellungsver
fahrens mit einem Kleber aufzubringen, der zu einem Feststoff
mit hohem Modul zu härten vermag. Durch Härten des Klebers bis
auf einen solchen Modul wird durch mechanische Spannung die
Schrumpfung verhindert. Wenn die Befestigung der Kettgarne an
diesem umhüllenden und/oder imprägnierenden Kleber ausreichend
ist, so können die Garne in den folgenden Verfahrensstufen
durch die von dem Kleber aufgebrachte Spannung nicht mehr
schrumpfen. Auf diese Weise erreicht man eine sehr geringe Deh
nung, auch wenn das Fertigprodukt selbst unter Bedingungen zur
Anwendung gelangt, wo beträchtliche Wärme entwickelt wird, ohne
daß die Notwendigkeit starker mechanischer Spannung oder Bela
stung gegen das Schrumpfen der Garne in den späteren Herstel
lungsstufen notwendig wird, wo eine derartige Spannung oder Be
lastung besonders unzweckmäßig oder aufwendig wäre.
Quantitativ ausgedrückt konnte festgestellt werden, daß die für
das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehenen Garne mit einer
freien Schrumpfung von < 1% bei 121°C in der Weise stabili
siert werden können, daß die freie Schrumpfung auf 0,5% bei
der gleichen Temperatur verringert wird und daß flächige
Schleifmittel daraus hergestellt werden können, deren maximale
Dehnung 3,1% beträgt, wenn sie wiederholt abwechselnd bei 66°C
Lasten von 3,6 und 18,3 kN/m Bahnbreite unterworfen werden.
Schleifmittel, die dieses Kriterium erfüllen, zeigen bei Anwen
dungsgebieten, in denen das Dehnverhalten eine besondere Rolle
spielt, überragende Leistung, selbst wenn deren Dehnverhalten
bei der Bestimmung bei Raumtemperatur nicht unterscheidbar ist
von dem weniger wirksamer üblicher Schleifmittel.
Die Erfindung ist auf Unterlagen für Schleifmittel gerichtet,
welche mit Garnen verstärkt sind. Solche Unterlagen haben nor
malerweise alle Kettgarne auf einer Seite und können damit in
einfacher Weise mit einem Kleber eingeschlossen und/oder im
prägniert werden, ohne daß die anderen Garne der Unterlage zur
gleichen Zeit imprägniert werden. Die Seite mit den Garnen in
Kettrichtung ist dann zweckmäßigerweise die Rückseite des
Schleifmittels, so daß das Härten des Klebers zur Stabilisie
rung der Kettgarne gegenüber Schrumpfen nicht notwendiger Weise
zu einem übermäßigen Härten des Klebers auf der Vorderseite der
Auflage, also der Schleifkornseite, führen muß. Es ist bekannt,
daß schlechte Haftung des Schleifkorns auf zu schnelles oder
vorzeitiges Härten des Klebers an der Vorderseite der Unterlage
vor Aufbringung des Makers, der das Schleifkorn hält, zurückzu
führen sein kann.
Wenn die Kettgarne, die in erster Linie die Widerstandsfähig
keit gegenüber Dehnung bestimmen, an der Rückseite der Unterla
ge zusammengefaßt sind, läßt sich ein beträchtlich schnelles
Einhüllen und/oder Imprägnieren mit einem Harzkleber kombinie
ren mit einem wesentlich weniger schnell wirkenden Harz an der
Vorderseite der Unterlage, um die Bildung einer festen Bindung
von Makerschicht, die später aufgebracht wird, zu ermöglichen.
Während thermoplastische Textilgarne fast aller Arten nach der
Erfindung angewandt werden können, werden Polyester, Polyamide
und Polyacrylnitrile bevorzugt. Besonders bevorzugt, insbeson
dere wegen der relativ geringen Kosten, sind endlose Multifila
mente hoher Zähigkeit aus Polyester von 840-2600 den.
Der erfindungsgemäß geeignete Kleber ist ein Resorcin- oder
Phenolaldehydharz.
Bisher wurde die Erfindung immer anhand der Stabilisierung der
Kettgarne erläutert und zwar einfach deswegen, weil diese Garne
in einem Gewebe bei dessen Herstellung meistens die Garne sein
sollen, die der Dehnung widerstehen müssen, insbesondere bei
Anwendungsgebieten wie Unterlagen für Schleifmittel. Es ist
aber auch bekannt, Schleifbänder größerer Breiten aus einzelnen
Teilen herzustellen, die normalerweise wegen der Überbreite auf
den vorhandenen Anlagen zur Herstellung von Schleifmitteln
nicht hergestellt werden können. In solchen Fällen ist die Wi
derstandsfähigkeit gegenüber Dehnung des Schleifbandes weiter
abhängig von den Garnen in Schußrichtung als in Kettrichtung
des ursprünglichen Unterlage-Gewebes. Daher sollten bei der
Herstellung von Schleifleinen eher die Schußgarne als die Kett
garne stabilisiert werden.
Die Erfindung wird im folgenden an Beispielen näher erläutert.
Allgemein wird in diesen Beispielen wie folgt vorgegangen:
Ein durch Heften gebundenes Tuch aus 14 Kettgarnen-, 1300 den,
aus hochzähen Polyester-Multifilamenten auf 25 mm Gewebebreite-
und 96 Schußgarnen- 170 den, texturiertes Polyester-Multifila
ment auf 25 mm Gewebelänge, geheftet mit Garnen aus hochzähem
Polyester 140 den- wurde angewandt.
Dieses Gewebe wurde zuerst mit einer Emulsion eines Epoxyharzes
und eines Imidazol-Härters gesättigt bei einem Aufnahmegewicht
(trocken) von 67 g/m².
Die erfindungsgemäße Stabilisierung geschah mit einem Kleber in
Form eines Gemischs eines Phenolharzes in Methanol in einer
Menge von 30 Gew.-Teile, 40 Gew.-Teile feines Calciumbarbonat
und 3 Gew. -Teile Paraformaldehyd. Dieses Gemisch wurde aufge
tragen auf die Kettgarnseite der wie oben gesättigten Gewebe
durch Rakelauftrag - Auftragsmenge (Trockengewicht)
118-148 g/m², wodurch die Kettgarne eingeschlossen wurden. Der
Kleber wurde dann in variierender Zeit/Temperatur entsprechend
Tabelle 1 gehärtet. Während des Härtens wurden die Proben unter
einer Zugkraft von < 3 kN/m, um ein freies Schrumpfen zu ver
hindern, gehalten.
Wegen des Abkühlens des Ofens beim Öffnen zur Entnahme der Pro
ben, verdampfender Lösungsmittel und anderer Faktoren wird im
allgemeinen angenommen, daß die tatsächlichen Temperaturen, die
von der Unterlage beim Härten der Proben in so kurzen Zeiten
tatsächlich erreicht werden, nicht so hoch sind wie die nomi
nelle Ofentemperatur. Daher wurde eine Anzahl von Temperatur
fühlern an jeder Probe befestigt und die maximale Temperatur an
der Oberfläche innerhalb von 3°C genau gemessen. Die höchste
angezeigte Temperatur wird als tatsächliche Temperatur in der
Tabelle angegeben.
Für jedes Zeit/Temperatur-Programm entsprechend der Tabelle
sind zwei Eintragungen für jede der drei Dehnungszahlen, wie
oben angegeben. Die erste Gruppe dieser Eintragungen ist für
Proben, die der Wechselprüfung ohne weiterer Erwärmung über
Raumtemperatur zwischen dem Härten und der Prüfung unterworfen
worden sind. Die zweite Gruppe bezieht sich auf Proben, die
frei schrumpfen konnten, indem sie für 10 min einer Temperatur
von 121°C zwischen Härten und Prüfen ausgesetzt worden sind.
Die Ergebnisse der Tabelle zeigen einwandfrei den nachteiligen
Einfluß des freien Schrumpfens auf die Widerstandsfähigkeit ge
gen Dehnung in Verbindung mit der Verringerung dieses nachtei
ligen Einflusses durch ein höheres Ausmaß des Härtens des sta
bilisierenden Klebers. Entweder 5 min mit einer Temperatur der
Unterlage von 177°C oder 2-4 min bei 188°C führen zu Unterla
gen, deren freie Schrumpfung nicht mehr als 0,5% beträgt, wie
gezeigt.
Einige der gegenüber Dehnung widerstandsfähigsten Unterlagen
aus Tabelle 1 wurden zu Schleifleinen verarbeitet, wobei sie
mehrere Stunden zur vollständigen Härtung des Makers aus Phe
nolformaldehydharz und der Deckschicht bei 100°C gehalten wur
den. Wird ein solches Härten ohne Maßnahmen gegen das Schrump
fen durchgeführt, so erhält man Schleifbänder, die im besten
Fall einen Dehnungswert B von 3,8% ergeben. Während gegenüber
Ergebnissen mit sonst ähnlichen Produkten ohne stabilisierenden
Kleber dies bereits eine beträchtliche Verbesserung darstellt,
so ist für alle Schleifmittel dieses Ausmaß der Widerstandsfä
higkeit gegen Dehnung noch nicht ausreichend.
Wird eine dieser stabilisierenden Unterlagen oder eine meist
für Schleifmittel angewandte Unterlage mit einer beträchtlichen
Menge von mit einem wärmehärtenden Harz eingeschlossenen
und/oder imprägnierten Garnen zu Schleifmitteln verarbeitet, so
erreicht man eine voll zufriedenstellende Widerstandsfähigkeit
gegen Dehnung, wenn zur Verhinderung der freien Schrumpfung in
jedem Stadium des Herstellungsverfahrens diese Unterlage unter
ausreichender Zeit gehalten wird. Dies erreicht man im allge
meinen jedoch nicht bis zum fertigen Aushärten nach vorläufigem
Härten der Maker- und Deckschicht und ohne daß das Schleifmit
tel während der letzten Stufen des Härtens unter Zug gehalten
wird, was bei der großtechnischen Herstellung im allgemeinen
unpraktisch ist.
Ein geheftetes Gewebe aus 14 Kettgarnen-1300 den hochzähen Po
lyesters auf 25 mm Gewebebreite-, 128 Schußgarnen, texturierter
Polyester 150 den auf 25 mm Gewebelänge- und Heftgarn-70 den
aus hochzähem Polyester- wurde, wie zuvor beschrieben, mit Harz
gesättigt mit der wichtigen Ausnahme, daß das Gewebe vor dem
Trocknen um 2,5-3% der Anfangslänge in einem Tuchrahmen ge
streckt wurde. Der stabilisierende Kleber war der gleiche wie
zuvor, jedoch wurde in diesem Fall Hexamethylentetramin anstel
le Paraformaldehyd angewandt. In dieser Beziehung ist jedes
Mittel, welches Formaldehyd abzugeben vermag, gleich wirksam.
Im Gegensatz zu dem Vorstehenden wurde der stabilisierende Kle
ber in einem Durchzugsofen getrocknet, so daß die Unterlage
tatsächlich Ofentemperatur erreichte und zwar 2 min 121°C und
dann 1 min 204°C. Wie zuvor wurde das Härten des stabilisie
renden Klebers beendet, während das Gewebe in Kettrichtung un
ter Zug stand, so daß die Kettgarne nicht schrumpfen konnten.
Das Auftragsgewicht des stabilisierenden Klebers entsprach hier
den vorstehenden Angaben. Nach dem Stabilisieren wurde auf die
Unterlage an die Vorder- und Rückseite eine Schicht aufgetra
gen, dann folgte in obiger Weise der Aufbau des Schleifmittels
mit Phenolharz-Maker und Deckschicht (2.).
Die Dehnungswerte der so erhaltenen Produkte sind in Tabelle 2
zusammengefaßt und werden mit den oben erwähnten Vergleichspro
dukten verglichen. Aus der Tabelle ergibt sich eine verbesserte
Widerstandsfähigkeit gegen Dehnung.
Mit dem so hergestellten Schleifmittel wurden Schleifversuche
unter Anwendung einer Schleifmaschine vorgenommen. Die Leistung
der erfindungsgemäß hergestellten Schleifbänder war im Mittel
zumindest um 25% höher als mit den üblichen Produkten.
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch in diesem Fall als stabili
sierender Kleber die oben als Rückschicht aufgetragene Harz
masse angewandt. Der Auftrag erfolgte wie dort, jedoch das Här
ten während 2 h bei 113°C unter Zugbelastung und nicht nur we
nige Minuten. Bei der Prüfung bei 66°C und 3,6 und 18,3 kN/m
ergab sich für den Dehnungswert B 2,5%.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines flächigen Schleifmittels
mit einer durch thermoplastische Textilgarne verstärkten
Unterlage umfassend Kett- und Schußgarne, wobei die
Kettgarne auf der Rückseite der Unterlage im wesentlichen
in coplanaren und coparalleler Garnanordnung eines durch
Heften gebundenen Gewebes vorliegen, bei dem die Kettgarne
zumindest die Hälfte der Zugfestigkeit des Gewebes in
Längsrichtung ausmachen und die Kettgarne in diese
Richtung einen ursprünglichen natürlichen Schrumpfwert von
mindestens 1% bei 121°C aufweisen, wobei
- 1. auf die Seite des Gewebes, die die Rückseite der Unterlage bildet, als Kleber ein Resorcin- oder Phenolformaldehydharz aufgebracht wird und die Kett garne damit eingehüllt werden,
- 2. das Gewebe so unter Last oder Spannung gehalten wird, daß es um bis zu 3% der Anfangslänge gestreckt wird, während der Kleber so weit aushärtet, daß sich ein Schrumpfwert der Kettgarne in Längsrichtung von nicht mehr als 0,5% bei 121°C ergibt und dann
- 3. auf der Vorderseite der Unterlage eine Makerschicht und die Schleifkornschicht aufgebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens die Hälfte der Kettgarne aus Polyester mit
einer Zähigkeit von mindestens 8 g/den besteht.
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