Verfahren zur Herstellung eines Schleifüberzuges und Mittel zur Durchführung des Verfahrens
Nach einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Schleifleinen, Schleifpapier und Schleifscheiben wird das als Unterlage dicnende Material zunächst mit einer Schicht Phenolformaldehydharz versehen, dann werden Teilchen eines Schleifmaterials über die Oberfläche der Beschichtung verteilt. Das beschichtete, mit Schleifkörnern versehene Material wird 8 bis 24 Stunden lang bei einer Temperatur, die von 20 auf 1200 C steigt, einer Wärmebehandlung unterworfen, um das Harz zu härten, danach wird eine weitere Harzschicht aufgebracht und das Material wieder erhitzt, um die zweite Beschichtung zu härten.
Da das Harz während des Härtens vorübergehend spröde wird, verschiebt sich das Schleifmittel beträchtlich und ein grosser Teil des Schleifmittels geht verloren, wenn man mit dem Material hantiert, bevor der erste Harzüberzug im wesentlichen ausgehärtet ist. Das Freiwerden von Formaldehyd erfordert ferner Sorgfalt sowohl bei der Konstruktion als auch im Betrieb der Anlage, um die Sicherheit des Bedienungspersonals zu gewährleisten. Der zweite Harzüberzug darf daher nicht aufgebracht werden, bevor der erste praktisch ausgehärtet ist, so dass das gesamte Verfahren unerwünscht lange Zeit in Anspruch nimmt.
Es wurde bereits vorgeschlagen, die Härtezeit der ersten Stufe dadurch abzukürzen, dass man dem Harz einen Kondensationsbeschleuniger zusetzt oder das Material während des Härtens auf eine höhere Temperatur erhitzt. Durch den Zusatz eines Beschleunigers wird das Material jedoch unerwünscht spröde und verliert seine Biegsamkeit, während eine Erhöhung der Härtetemperatur zur Erweichung des Phenolharzes und damit zu einer Verschiebung der Schleifkörper führt.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifüberzuges, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein Substrat mit (A) 0-90 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren Phenolformaldehydharzes und (B) 100-10%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren, alkoholische Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren beschichtet, Teilchen eines Schleifmittels aufbringt und die Beschichtung mindestens teilweise härtet oder trocknet, dann einen Überzug aus (A) 0-100 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B),
eines wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren Phenolformaldehydharzes und (B) 100-0%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren, alkoholische Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren aufbringt und die beiden aufgebrachten Über- züge härtet oder trocknet.
Das zur Durchführung des Verfahrens geeignete Bindemittel enthält (A) 90-10S eines wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren Phenolformaldehy,dihar- zes und (B) 10-90'%' eines wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren, alkoholische Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren, wobei der Prozentgehalt jeweils auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B) bezogen ist. Der Grad, bis zu dem der erste Über- zug gehärtet und getrocknet wird, bevor der zweite Überzug aufgebracht wird, kann durch leichtes Reiben des ersten Überzuges mit dem Finger bestimmt werden; die Konsistenz der Mischung soll derart sein, dass die Schleifkörner nicht durch leichtes Reiben aus dem Überzug entfernt werden.
Unter mit Wasser verdünnbar wird hier ein Material verstanden, welches mit mindestens 10% Wasser, bezogen auf sein eigenes Gewicht, bei Raumtemperatur mischbar ist. Ein Phenolformaldehydharz, das in einer ausreichenden Menge Wasser allein schwer löslich oder mit derselben schwer mischbar ist, kann z. B. mit wässrigem Alkohol gemischt werden.
Die Komponente (A) wird vorteilhaft in einer Menge von 25-75/0, und die Komponente (B) in einer Menge von 75-25 %, bezogen auf das Gesamtgewicht von (A) und (B), verwendet. Vorzugsweise werden die Kompo nenten (A) und (B) in ungefähr gleicher Menge eingesetzt.
Ausser den Komponenten (A) und (B) kann die Beschichtungsmasse Füller, Streckmittel und Pigmente, z.B. Kaolin, Baryt, Kreide oder Schlämmkreide, vorteilhaft in einer Menge von weniger als 50 %, bezogen auf das Gesamtgewicht von (A) und (B), enthalten.
Als Komponente (A) können z. B. wasserlösliche oder mit Wasser verdünnbare Resole eingesetzt werden. Als Komponente (B) verwendet man z.B. einen Polyvinylalkohol mit einem Molekulargewicht von z. B.
100 00 > 1 000 000, vorzugsweise etwa 250 000, in dem einige Hydroxygruppen verestert sein können, Zellulosederivate, Stärke oder Stärkederivate. Die Komponenten können in Suspension oder echten oder kolloidalen Lösungen verwendet werden.
Als Schleifmittel eignen sich z. B. alle üblicherweise als Schleifmittel verwendeten Materialien, z. B. Siliziumkarbid oder gekörntes Aluminiumoxyd. Als Substrat können die in der Herstellung von Schleifmitteln üblichen Materialien verwendet werden.
Wenn in dem Verfahren gemäss der Erfindung Massen, die aus den Komponenten (A) und (B) oder aus (B) allein bestehen, für die erste Beschichtung des Substrates verwendet werden, kann der zweite Überzug sehr kurze Zeit nach dem ersten aufgebracht werden. Die kürzeste erforderliche Zeit hängt von der Zusammensetzung des ersten Überzuges und der Temperatur ab und kann zwischen 1 Minute und einer halben Stunde nach Aufbringen des ersten Überzuges schwanken. Wie oben beschrieben, lässt sich die erforderliche Zeit durch leichtes Reiben des ersten Überzuges mit dem Finger feststellen. Die kürzeste erforderliche Zeit ist diejenige, nach der das Schleifmaterial sich nicht mehr durch leichtes Reiben entfernen lässt.
Es ist anzunehmen, dass die Verkürzung der zwischen erster und zweiter Beschichtung erforderlichen Zeit, die in Gegenwart von wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren, alkoholische Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren, z. B. Polyvinylalkohol, beobachtet wird, in erster Linie einer mechanischen Unterstützung und! einem Härten des Phenolharzes durch den Polyvinylalkohol zuzuschreiben ist. Obwohl das Phenolharz in praktisch ungehärtetem Zustand während der ersten Trocknung bleibt, verleiht die Gegenwart des Polyvinylalkohols dem Überzug genügend Steifheit, um ein Bewegen und Verschieben der Schleifkörner während des zweiten Beschichtungsvorganges zu verhindern. Als Mischung für den zweiten Überzug kann z.B. eine Lösung eines Phenolformaldehydharzes oder eine dem ersten Überzug ähnliche Mischung, die z.B.
Polyvinylalkohol enthält, verwendet werden. In jedem Fall ist es jedoch notwendig, eine ausführliche Härtung durchzuführen, damit das Phenolharz während der abschliessenden Verfahrensstufen vollständig aushärtet.
Während dieses Teils des Verfahrens nimmt der Polyvinylalkohol an der Vernetzung des Phenolharzes teil, und: es ist auch wahrscheinlich, dass Polyvinylformal durch Reaktion des Polyvinylalkohols mit gegebenenfalls vorhandenem freiem Formaldehyd in situ gebildet wird.
Die Verkürzung der zwischen den beiden Beschichtungen erforderlichen Zeit ist wahrscheinlich von der mechanischen Unterstützung durch die Gegenwart des Polyvinylalkohols abhängig, und eine Erhöhung des Anteils an Polyvinylalkohol führt zu einer steigenden Verbesserung der Steifheit des getrockneten ersten Über- zuges. Ein Zusatz von weniger als 10% Polyvinylalkohol scheint eine wenig verbessernde Wirkung zu haben, und der Überzug ist noch weich, wenn er vollständig getrocknet, aber ungehärtet ist. Die obere Grenze des Anteils an Polyvinylalkohol ist nur von der gewünschten Wasserbeständigkeit und den gewünschten mechanischen Eigenschaften der fertigen Beschichtung abhängig, und für einige Anwendungszwecke kann reiner Polyvinylalkohol für einen oder beide Überzüge verwendet werden.
Durch die Verwendung der erfindungsgemässen Mischungen kann infolge der Bindekraft der Mischung das Trockengewicht der zuerst aufgebrachten Schicht verglichen mit dem einer Schicht aus Phenolformaldehydharz allein verringert werden. Die Verringerung des Gewichts hat den für die Herstellung von Schleifleinen besonders wichtigen Vorteil, dass die Beschichtung und das Produkt biegsamer sind. Anscheinend hat auch in der bevorzugten Mischung die Gegenwart von Polyvinylformal, das bei der Härtung gebildet wird, und restlichem Polyvinylalkohol eine weichmachende Wirkung auf die Mischung, so dass ein biegsamerer Über- zug erhalten wird.
Durch die Verringerung des Gesamtgewichtes, die Verringerung des prozentualen Gewichtsanteils des Phenolformaldehyds in der Mischung und die Reaktion des Formaldehyds mit den Hydroxylgruppen, z.B. des Polyvinylalkohols, wird die Menge des freigesetzten Formaldehyds verringert. Infolge der Gegenwart des Polyvinylalkohols dringt ferner weniger Mischung in das Stoffsubstrat ein, wodurch wiederum die Biegsamkeit verbessert wird. Die obigen thcoretischen Überlegungen sollen selbstverständlich die Erfindung in keiner Weise einschränken.
Beispiel I
Es wird die folgende Mischung hergestellt: Mischung A Gewichtsteile 30%ige wässrige Lösung eines Polyvinyl alkohols, der 10-12 % Acetylgruppen ent hält und der durch alkalische Verseifung eines Polyvinylacetates vom K-Wert (nach Fikentscher) 30 erhalten wurde 100 wasserverdünnbares Phenol-Formaldchyd
Resol (z. B. ein Harz, wie es unter der Be zeichnung eMouldritc PF 1318 von der
ICI in den Handel gebracht wird) 3311:3 Kreide 32 Wasser 6,5 technischer denaturierter Spiritus 6,5
Die Mischung wird hergestellt, indem man zuerst das Phenolharz mit der Lösung des Polyvinylalkohols mischt, dann eine Mischung des Wassers mit dem denaturierten Spiritus und schliesslich die Kreide hinzufügt.
Man erhitzt die Mischung auf 300 C und bringt sie auf ein Gewebe von einem Gewicht von 335 Gramm/ m2 bei einem Nassbeschichtungsgewicht von 146 Gramm/m2 auf. Dann bringt man gekörntes Aluminiumoxyd der Körnung 60 mittels eines Freifall-Einfülltrichters auf die Beschichtung auf und führt das Gewebe über Rütteiwalzen, um überschüssiges Aluminiumoxyd zu entfernen. Dann wird das Gewebe in einen Girlandentrockner eingeführt, in dem die Lufttemperatur anfangs 500 C beträgt und dann langsam während des Trocknens auf 930 C erhöht wird.
Nach 30 Minuten wird das Gewebe aus dem Trockner herausgenommen und mit einem zweiten Überzug folgender Zusammensetzung versehen:
Mischung B Gewichtsteile wasserverdünnbares Phenol/Form aldehyd-Resol 100 techn. denaturierter Spiritus 5
Wasser 5
Das beschichtete Gewebe wird ungefähr 24 Stunden lang einer Wärmebehandlung unterworfen, wobei die Lufttemperatur während der ersten 4 Stunden von 50 auf 930 C erhöht wird und dann 20 Stunden lang bei etwa 800 C gehalten wird.
Die Lebensdauer des fertigen Schleifleinens in Schnellschleifmaschinen ist länger als die eines ähnlichen Leinens, bei dem im ersten Überzug der Polyvinylalkohol durch ein gleiches Trockengewicht an Phenolformaldehydharz ersetzt wurde.
Beispiel 2
Die folgenden Mischungen werden hergestellt: Mischung A Gewichtsteile Polyvinylalkohol (wie in Mischung A von
Beispiel 1 verwendet) 300 wasserverdünnbares Phenol/Formaldehyd
Resol (wie in Mischung A von Beispiel 1 verwendet) 100 Schlämmkreide 50 Wasser 20 techn. denaturierter Spiritus 20 Mischung B Gewichtsteile wasserverdünnbares Phenol/Formaldehyd
Resol (wie in Mischung A von Beispiel 1 verwendet) 100 Schlämmkreide 50
Auf Stücke eines geschlichteten Gewebes von einem Gewicht von etwa 300 Gramm/m-' wird mit einer Bürste die Mischung A bzw. die Mischung B aufgetragen, und dann wird gekörntes Aluminiumoxyd der Körnung 60 darübergestreut. Das überschüssige Alumiumoxyd wird durch Schütteln entfernt, und die Überzüge werden gehärtet, indem man sie 15 Minuten bei 500 C und dann 2 Stunden bei 850 C erhitzt.
Beide Überzüge werden dann 90 Sekunden lang unter einer Infrarot-Lampe erhitzt. Nach dem Abkühlen wird auf jeden der Überzüge ein dünner Überzug der Mischung C mit der Bürste aufgetragen.
Mischung C Gewichsteile wasserverdünnbares Phenol/Formaldehyd
Resol (wie in Mischung A von Beispiel 1 vewendet) 100 techn. denaturierter Spiritus 5 Wasser 5
Die Prüfmuster werden demselben Härtungsvorgang wie die ersten Überzüge unterworfen, Von jedem Tuch niumoxyd wird drurchSchütteln entfernt, und die Über- werden 2,5 cm breite Streifen nach der Prüfmethode B. S. 872 (1965), Appendix B auf ihre Schleifleistung geprüft.
Nach dieser Methode wird ein Metallzylinder von bekanntem Gewicht einer bestimmten Anzahl von Schleifungen mit einem 2,5 cm breiten Streifen des Schleifleinens unter einer bekannten Belastung ausgesetzt. Der Gewichtsverlust des Metallzylinders dient als Mass für die Schleifleistung.
Das Schleifleinen, dessen erster Überzug aus der Mischung A bestand, lieferte unter einer Belastung von 8 kg die folgenden Ergebnisse:
Anzahl der Schleifungen Gewichtsverlust in Gramm
0-1500 1,40
1501-2000 1,19
2001-3000 1,10
Nach 3000 Schleifungen waren also ingesamt 3,69 Gramm Metall entfernt worden; das Schleifleinen war noch in gutem Zustand.
Mit dem Schleifleinen, dessen erster Überzug aus der Mischung B bestand, wurden 2,48 Gramm Metall mit 1500 Schleifungen entfernt. Das Schleifleinen war dann aber vollständig zerstört, und weitere Schleifungen entfernen kein Metall mehr.
Um ähnliche Prüfergebnisse wie für Mischung A zu erhalten, ist es notwendig, die Mischung B etwa 8 Stunden lang bei 800 C zu härten.
Beispiel 3
Der folgende Versuch zeigt, wie mit steigenden Mengen an Polyvinylalkohol die Härte der Beschichtungsmasse zunimmt. Man giesst Filme von Mischungen, die unterschiedliche aus der nachfolgenden Tabelle ersichtliche Mengen Phenol/Formaldehyd-Resol und Polyvinylalkohol enthalten, auf Glasplatten und trocknet bei 250 C. Man erhält einen trockenen Film von etwa 75,a Stärke. Die Härte des Films wird nach dem Bleistift-Test bestimmt. Eine Reihe von Eagle Turquoise Drawing -Bleistiften verschiedener Härte werden so vorbereitet, dass ein freigelegtes Stück Bleistiftmine im rechten Winkel zu seiner Länge abgeschnitten wird. Das freie Ende der Mine wird geglättet, bis der volle Querschnitt freiliegt, indem man die Spitze der Mine leicht auf wasserdichtem Papier, Qualität 400 C, in einem Winkel von 900 zur Papieroberfläche reibt.
Man bestimmt die Härte eines jeden Films, indem man den so vorbereiteten Bleistift in einem Winkel von 450 zur Oberfläche den Film entlang stösst.
Die Härte des Films ist durch die Bleistifthärte angegeben, die grade unterhalb derjenigen, welche die Oberfläche des Films grade bleibend einkerbt oder zerkratzt, liegt.
Prüfungsergebnisse trockener trockenes Phenolharz .. ..
Polyvinylalkohol
0 100 4B
5 95 4B
10 90 4B trockener trockenes Phenolharz .. ..
Polyvinylalkohol %
20 80 4B
331/3 662l3 3B
50 50 3
662/3 331/3 HB
80 20 2H
90 10 3H
100 0 4H PATENTANSPRÜCHE
I. Verfahren zur Herstellung eines Schleifüberzuges, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Substrat mit (A) 0-90%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren Phenolformaldehydharzes und (B) 100-10%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren, alkoholische Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren beschichtet,
Teilchen eines Schleifmittels aufbringt und die Beschichtung mindestens teilweise härtet oder trocknet, dann einen Über- zug aus (A) ü-100 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren Phenolformaldehydharzes und (B) 100-0%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren, alkoholische Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren aufbringt und die beiden aufgebrachten Überzüge härtet oder trocknet.
II. Bindemittel zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es (A) 90-10 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren Phenolformaldehydharzes und (B) 10-90 X, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines wasserlöslichen oder mit Wasser verdünnbaren, alkoholische Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren enthält.
UNTERANSPRÜCHE
1. Bindemittel nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass es 25-75% Phenolharz (A) und 75 bis 25 % Polymeres (B) enthält, wobei sich die Prozentzahlen auf das Gesamtgewicht von (A) und (B) beziehen.
2. Bindemittel nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtsmengen an den Komponenten (A) und (B) praktisch gleich sind.
3. Bindemittel nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass cs als Komponente (B) einen gegebenenfalls Estergruppen enthaltenden Polyvinylalkohol enthält.
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