CH628270A5

CH628270A5 - Sawing wire

Info

Publication number: CH628270A5
Application number: CH370077A
Authority: CH
Inventors: Fritz Dr Schneider; Lothar Dr Bayersdorfer
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1976-03-27
Filing date: 1977-03-23
Publication date: 1982-02-26
Also published as: DE2613141A1; DE2613141C3; DE2613141B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sägedraht aus synthetischen Hochpolymeren und abrasiven Schleifkörnern. The present invention relates to a saw wire made of synthetic high polymers and abrasive abrasive grains.

Eine der ältesten Formen der Säge stellt die Fadensäge dar, bei der ein Spinnfasergarn mit einer Aufschlämmung von Sand im Wasser versehen wird. Derartige Sägen sind in entsprechend mechanisierter Form in Stein- und Marmorbrüchen weit verbreitet. Statt Spinnfasergarnen aus den natürlichen Faserstoffen Flachs oder Baumwolle werden hier meist Stahldrahtseile von einigen mm Durchmesser eingesetzt. Die Aufschlämmung des Schmirgelsands im Wasser gerät dabei selbstverständlich auch in alle Maschinenteile der Säge ein und führt zu starkem Abrieb und zu häufigen Maschinenstörungen. One of the oldest forms of the saw is the thread saw, in which a spun yarn is provided with a slurry of sand in the water. Such saws are widely used in appropriately mechanized form in stone and marble quarries. Instead of spun yarns made from the natural fibers flax or cotton, steel wire ropes of a few mm in diameter are mostly used here. The slurry of the emery sand in the water naturally gets into all the machine parts of the saw and leads to severe abrasion and frequent machine malfunctions.

Man versucht deshalb, derartige Sägen in zunehmendem Masse mit Sägedrähten auszustatten, die das abrasive Material direkt auf ihrer Oberfläche eingebettet tragen. In der DE-PS 916 143 werden z.B. Stahldrähte mit einem elektrogal-vanisch befestigten Diamantkörnerbesatz vorgeschlagen, in der DOS 2142 002 werden weitere Ausführungsformen für monofile und multifile Träger für Abrasivmaterial beschrieben. Attempts are therefore being made to increasingly equip such saws with saw wires that carry the abrasive material embedded directly on their surface. In DE-PS 916 143 e.g. Steel wires with an electrogalvanically fastened diamond grains are proposed, in DOS 2142 002 further embodiments for monofilament and multifilament carriers for abrasive material are described.

Ausser Grobsägen für Steinbrüche werden Fadensägen noch in der Halbleiterindustrie und in der Optik eingesetzt, hauptsächlich für spröde Materialien, wie es z.B. in der DOS 2 359 859 beschrieben wird. Auch hier werden bevorzugt Stahldrähte mit einem Besatz aus abrasivem Material, wie z.B. Diamant, eingesetzt, wie sie z.B. im Prospekt der Fa. Laser Technology Inc. von 1972 beschrieben werden. In addition to coarse saws for quarries, thread saws are also used in the semiconductor industry and in optics, mainly for brittle materials, such as is described in DOS 2 359 859. Here too, preference is given to steel wires with an abrasive material, e.g. Diamond, as used e.g. are described in the brochure of Laser Technology Inc. from 1972.

Derartige diamantbesetzte Stahldrähte sind aufwendig in der Herstellung, die teuren Diamantkörner lösen sich beim Sägen vom Träger und gehen verloren. Such diamond studded steel wires are complex to manufacture, the expensive diamond grains detach from the carrier during sawing and are lost.

Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile der Metalldrähte durch Sägedrähte aus synthetischen Hochpolymeren und abrasiven Schleifkörnern, dadurch gekennzeichnet, dass der Sägedraht als Monofil aus einem synthetischen Hochpolymeren mit einem inkorporierten Zusatz von 0,3 bis 10 Gewichtsprozent Schleifkörnern ausgebildet ist. The present invention overcomes the disadvantages of metal wires through saw wires made of synthetic high polymers and abrasive abrasive grains, characterized in that the saw wire is formed as a monofilament from a synthetic high polymer with an incorporated addition of 0.3 to 10 percent by weight abrasive grains.

Als synthetische Hochpolymere werden bevorzugt lineare Polyester eingesetzt, besonders bevorzugt Polyäthylenterephthalat ohne oder nur mit geringen Modifikationszusätzen und einer spezifischen Viskosität von über 0,7 im Sägedraht. (Die Messung der spezifischen Viskosität erfolgt dabei an einer 1-gewichtsprozentigen Lösung des Polyesters einer Phenol-Tetrachloräthan-Mischung im Gewichtsverhältnis 3:2bei25°C.) Linear polyesters are preferably used as synthetic high polymers, particularly preferably polyethylene terephthalate without or only with little modification additives and a specific viscosity of more than 0.7 in the saw wire. (The specific viscosity is measured on a 1% by weight solution of the polyester of a phenol-tetrachloroethane mixture in a weight ratio of 3: 2 at 25 ° C.)

Als Schleif körner werden Borcarbid und andere Carbide bevorzugt, für spezielle Zwecke wird aber auch Diamant verwendet. Boron carbide and other carbides are preferred as abrasive grains, but diamond is also used for special purposes.

Als bevorzugte Konzentration für Borcarbid haben sich 3-7 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere, ergeben, die Korngrösse der Schleifkörner liegt bevorzugt beim 0,1-bis 0,4fachen des Sägedrahtdurchmessers. The preferred concentration for boron carbide has been found to be 3-7 percent by weight, based on the polymer, and the grain size of the abrasive grains is preferably 0.1 to 0.4 times the saw wire diameter.

Der Durchmesser der Monofile liegt bevorzugt bei 0,1 bis 3 mm. The diameter of the monofilaments is preferably 0.1 to 3 mm.

Überraschenderweise steigt die Sägewirkung von Sägen mit Schleifkornbesatz nicht mit der Konzentration der Körner auf der Oberfläche, sondern es gibt aus der Erfahrung gewonnene Optimalwerte für die verschiedenen Sägeprobleme. Selbstverständlich verschlechtern sich die mechanischen Eigenschaften des Monofils mit zunehmender Konzentration der Schleifkörner im Volumen. Surprisingly, the sawing effect of saws with abrasive grain does not increase with the concentration of the grains on the surface, but there are optimal values gained from experience for the various sawing problems. The mechanical properties of the monofilament naturally deteriorate with increasing concentration of the abrasive grains in the volume.

Die Korngrösse der Schleifkörner wird meist möglichst gross gewählt, muss aber auch dem speziellen Sägeproblem angepasst werden und auch dem verwendeten Sägedrahtdurchmesser. The grain size of the abrasive grains is usually chosen to be as large as possible, but must also be adapted to the special sawing problem and the saw wire diameter used.

Ein höherer Durchmesser des Sägedrahts ergibt zwar eine höhere mechanische Festigkeit aber auch eine Erhöhung der Sägearbeit, da mehr Sägegut abgetragen wird. Bei hochwertigem Sägegut kann der Materialverlust den Einsatz möglichst dünner Sägedrähte notwendig machen. A larger diameter of the saw wire results in a higher mechanical strength but also an increase in the sawing work, since more sawdust is removed. With high-quality saw material, the loss of material may make it necessary to use the thinnest wire possible.

Die Figuren 1 und 2 zeigen schematische Querschnitte durch Sägedrähte mit vergleichbarer Sägewirkung, d.h. gleicher Oberflächenbesetzung mit Schleifkorn. Fig. 1 entspricht einem erfindungsgemässen Sägedraht, der aus dem Polymeren 1 und dem Schleifkorn 3 besteht. Fig. 2 zeigt einen handelsüblichen Stahldraht 2 mit Schleifkornbesatz 3. Figures 1 and 2 show schematic cross sections through saw wires with comparable sawing action, i.e. same surface finish with abrasive grain. 1 corresponds to a saw wire according to the invention, which consists of the polymer 1 and the abrasive grain 3. 2 shows a commercially available steel wire 2 with abrasive grain trimmings 3.

Ein grosser Vorteil des erfindungsgemässen Sägedrahtes liegt in seiner einfachen Herstellung; die Schleifkörner können z.B. bei der Polykondensation oder bei der Verspinnung zugegeben werden, wie es in der US-PS 3 522 342 vorgeschlagen wird. Diese Anmeldung beschreibt die Herstellung von abrasiven Borsten für Schmirgelscheiben. A great advantage of the saw wire according to the invention lies in its simple manufacture; the abrasive grains can e.g. in polycondensation or spinning, as suggested in U.S. Patent 3,522,342. This application describes the manufacture of abrasive bristles for emery discs.

Überraschenderweise hat sich ergeben, dass die Sägeleistung eines erfindungsgemässen Sägedrahts aus Polyäthylenterephthalat mit einem Zusatz von 6 Gewichtsprozent Borcarbid die eines handelsüblichen diamantbesetzten Stahldrahts übertraf. Surprisingly, it has been found that the sawing power of a saw wire according to the invention made of polyethylene terephthalate with an addition of 6 percent by weight of boron carbide exceeded that of a commercially available diamond-studded steel wire.

Noch überraschender ist die lange Lebensdauer des erfindungsgemässen Sägedrahts, die aus den Beispielen ersichtlich wird. Even more surprising is the long service life of the saw wire according to the invention, which is evident from the examples.

Anders als bei Stahldraht geht beim erfindungsgemässen Sägedraht die Sägewirkung nicht dadurch verloren, dass die Schleifkörner abspringen, sondern dass sich die Schleifkörner in das Monofil eindrücken. Damit bleibt aber ein grosser Teil der Schleifkörner der Aufarbeitung zugänglich und kann immer wieder eingesetzt werden. Dieser Vorteil wird besonders bei hochwertigen Schleifkörnern, wie Diamant, entscheidend. In contrast to steel wire, the sawing effect of the saw wire according to the invention is not lost in that the abrasive grains come off, but rather that the abrasive grains are pressed into the monofilament. However, a large part of the abrasive grain remains accessible for reprocessing and can be used again and again. This advantage is particularly important for high-quality abrasive grains such as diamond.

Auch die mechansiche Tüchtigkeit der erfindungsgemässen Sägedrähte überrascht, weder war eine Längung zu beobachten noch ein Aufspleissen des Monofils durch die Sägearbeit. Die Längsfestigkeit sank gegenüber einem reinen Polyäthylenterephthalat-Monofil bei 3 Gewichtsprozent Bor-carbidzusatz um 30% ab, bei 6 Gewichtsprozent um etwa 50%, war aber für den Einsatz als Sägedraht hinreichend gut, so dass kein Sägeversuch vorzeitig aufgrund mechanischer Schäden abgebrochen werden musste. The mechanical efficiency of the saw wires according to the invention was also surprising, neither elongation was observed nor a splicing of the monofilament by the sawing work. The longitudinal strength decreased by 30% compared to a pure polyethylene terephthalate monofilament with 3% by weight boron carbide additive, and around 50% with 6% by weight, but was sufficiently good for use as saw wire, so that no attempt to saw had to be stopped prematurely due to mechanical damage.

Für manche Einsatzgebiete ist auch der überraschend geringe Reibungskoeffizient des erfindungsgemässen Sägedrahts interessant, der zu einer geringen Wärmeentwicklung The surprisingly low friction coefficient of the saw wire according to the invention, which leads to low heat development, is also interesting for some areas of application

2 2nd

5 5

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

628270 628270

beim Sägen führt. Der Reibungskoeffizient eines erfindungsgemässen Sägedrahts aus Polyäthylenterephthalat mit 6 Gewichtsprozent Borcarbid bei einer Korngrösse von etwa 60 p. und einem Drahtdurchmesser von etwa 0,35 mm betrug gegen Stahl nur 0,39 (Definition s. Lange, Melliand Textilbe-richte 56 [1975] S. 348-352,530-535 und 610-612). leads when sawing. The coefficient of friction of a saw wire according to the invention made of polyethylene terephthalate with 6 percent by weight boron carbide with a grain size of about 60 p. and a wire diameter of about 0.35 mm was only 0.39 against steel (definition see Lange, Melliand Textile Reports 56 [1975] pp. 348-352, 530-535 and 610-612).

Der erfindungsgemässe Sägedraht besitzt also zumindest die gleiche Sägewirkung und Lebensdauer wie ein Stahldraht mit Schleifkornbesatz, kann aber aufgrund seiner einfachen Herstellung leichter an das spezielle Sägeproblem angepasst io werden. Die Schleifkörner können beim erfindungsgemässen Sägedraht wieder aufgearbeitet und neu eingesetzt werden, The saw wire according to the invention thus has at least the same sawing effect and service life as a steel wire with abrasive grain, but can be more easily adapted to the special sawing problem due to its simple manufacture. With the saw wire according to the invention, the abrasive grains can be refurbished and used again.

beim bekannten Stahldraht geht der Schleifkornbesatz dagegen durch das Sägen verloren. in the known steel wire, however, the abrasive grain is lost through sawing.

Beispiel 1 example 1

Es werden die Eigenschaften zweier erfindungsgemässer Sägedrähte mit denen eines vergleichbaren handelsüblichen Stahldrahtes mit Diamantkornbesatz verglichen. The properties of two saw wires according to the invention are compared with those of a comparable commercially available steel wire with diamond grain.

Der Drahtdurchmesser betrug jeweils 0,3-0,35 mm, die Sägegeschwindigkeit 0,9 m/sec bei einer Drahtspannung von etwa 350 g. Das Sägegut waren Kaliumhydrogenphosphat-Einkristalle einer Mohs'schen Härte von etwa 3. The wire diameter was 0.3-0.35 mm, the sawing speed 0.9 m / sec with a wire tension of about 350 g. The sawdust was potassium hydrogen phosphate single crystals with a Mohs hardness of about 3.

Die beiden erfindungsgemässen Sägedrähte waren aus Polyäthylenterephthalat mit einer spezifischen Viskosität von 2s 0,75 bei 3 Gew.-% Borcarbidzusatz und von 0,70 bei 6 Gewichtsprozent Borcarbidzusatz. Die mittlere Korngrösse lag bei 62 u. The two saw wires according to the invention were made of polyethylene terephthalate with a specific viscosity of 2s 0.75 with 3% by weight boron carbide additive and 0.70 with 6% by weight boron carbide additive. The average grain size was 62 u.

Erfindungsgemässer Sägedraht mit Handelsüblicher einem Zusatz von Stahldraht mit Saw wire according to the invention with a commercial addition of steel wire

Diamantbesatz Diamond trim

3% Borcarbid 6% Borcarbid 3% boron carbide 6% boron carbide

Schnittleistung 7 cm2/Std. 10cm2/Std. 7cm2/Std. Lebensdauer biszul5Std. biszul5Std. biszulOStd. Verbrauch an Cutting capacity 7 cm2 / hour 10cm2 / hour 7cm2 / hour Lifespan up to 5 hours up to 5h biszulOStd. Consumption

Schleifkorn etwa 10% etwa 10% 100% Abrasive grain about 10% about 10% 100%

Beispiel 2 Example 2

Es wird die Sägewirkung des neuerungsgemässen Säge-15 drahts im Vergleich mit normalen textilen Garnen mit einem Zusatz von 1,2% TiCte gezeigt. Hier wird bei gleicher Sägeanordnung und gleicher Sägegeschwindigkeit die Draht- bzw. Garnlänge verglichen, die zum Durchsägen einer standardisierten Probe notwendig ist. The sawing effect of the new saw-15 wire compared to normal textile yarns with an addition of 1.2% TiCte is shown. Here, with the same sawing arrangement and the same sawing speed, the wire or yarn length that is necessary for sawing through a standardized sample is compared.

2« 2 «

Kupfer copper

Stahl stole

Titandioxid-Faden (1,2%) Titanium dioxide thread (1.2%)

900 m 900 m

1 000 000 m 1,000,000 m

Borcarbid-Sägedraht (6%) Boron carbide saw wire (6%)

3,3 m 3.3 m

200 m 200 m

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

628270 PATENT CLAIMS

1. Saw wire made of synthetic high polymers and abrasive abrasive grains, characterized in that the saw wire is formed as a monofilament from a synthetic high polymer with an incorporated addition of 0.3 to 10 percent by weight of abrasive grains.

2. Saw wire according to claim 1, characterized in that it consists of a linear polyester.

3. Saw wire according to claims 1 and 2, characterized in that it consists of pure or only slightly modified polyethylene terephthalate with a specific viscosity above 0.7.

4. Saw wire according to claims 1 to 3, characterized in that carbides are used as abrasive grains, but preferably boron carbide.

5. Saw wire according to claims 1 to 4, characterized in that the diameter of the abrasive grains is less than half the diameter of the saw wire, preferably 0.1 to 0.4 times.

6. Saw wire according to claims 1 to 5, characterized in that it has a diameter of 0.1 to 3 mm.