DD296250A5 - Verfahren zur herstellung eines schleifschaumkoerperverbundes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifschaumkoerperverbundes auf der Basis von Faservlies, Schleifmittel und geschaeumtem PUR, dessen Anwendungsgebiet die Oberflaechenglaettung und -reinigung bzw. der Schliff von Materialien und Werkstuecken mit ebener oder komplizierter Geometrie ist, wobei die zu bearbeitenden Materialien unterschiedliche Haertegrade besitzen bzw. unterschiedlich flexibel sein koennen. Ziel der Erfindung ist es, einen Schleifschaumkoerperverbund von hoher Festigkeit und Elastizitaet mit besonders hoher Schleifwirkung bei langer Gebrauchsdauer herzustellen. Es besteht die technische Aufgabe, ein Verfahren mit einfacher Technologie zu entwickeln, das eine gut haftende Befestigung von moeglichst viel Schleifmittel in einem homogenen, festen, elastischen Schleifkoerper gewaehrleistet. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz auf eine Vliesbahn aus bekanntem Fasermaterial mit oder ohne Schleifmittelbesatz oberflaechlich ein fluessiges, loesungsmittelfreies NCO-terminiertes PUR-Praepolymer-Schaumreaktivsystem aufgetragen und daran anschlieszend Schleifmittel in gewuenschter Menge aufgebracht wird und dieses sich ohne die Notwendigkeit eines weiteren technologischen Schrittes in homogener Form durch das Weiterflieszverhalten des verwendeten PUR-Systems im Verlauf von dessen Haertungsprozesz am Fasermaterial gut haftend von selbst befestigt.{Schleifschaumkoerperverbund; Faservlies; Schleifmittel; PUR-Schaumsystem; Praepolymer; Haertungsprozesz; Elastizitaet; Schleifwirkung; Gebrauchsdauer}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren ?ur Herstellung eines Schleifschaumkörperverbundes auf der|Basis von Faservlies, Schleifmittel und geschäumtem PUR, dessen Anwendungsgebiet die Oberflachenglattung und -reinigung bzw der Schliff von Materialien und Werkstucken mit ebener oder komplizierter Geometrie ist, wobei die zu bearbeitenden Materialien unterschiedliche Härtegrade besitzen bzw unterschiedlich flexibel sein können

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt sind Schleifkörper auf Basis eines elastischen Schaumes, meist PUR-Schaum Entweder sjind die Schleifkorn er in einen Schaum eingebettet oder der Schleifkörper ist darüber hinaus durch Gewebe oder Vlies verstärkt Ei und US-PS 4466218 werden Schleifkorner in ein flussiges PUR-Schaumsystem eingetragen und zl Schaumkorperausgehartet Nach DE PS 1303365 wird dazu ein PUR-Prapolymer eingesetzt, be< dei η sich durch Anwendung von Fliehkraft bei der Härtung eine integrale Verteilung des Schleifmittels einstellt In anderen Verfahr« werden Gewebe als platten-oder rollenformige Zwischenlagen zur Erhöhung der Festigkeit des Sch DE-GM 7601155 werden die Hohlräume eines Vlieses aus Polyamid mit einem Schleifkorn enthalte langkettigem Diol, Toluylendiisocyanat und Wasser ausgefüllt, wobei die hohe Geschwindigkeit d Verarbeitung erfordert Nach anderen Verfahren werden Schleifvliese eingesetzt, bei denen, ζ B d Schleifmittelkörner vorher mit einem Kompaktbindemittel, meistens Phenolharz oder PUR, an der Qualität solcher Schleifvheskorper laßt sich durch die Einarbeitung eines polymeren Schaumstoff verbessern Neben Schäumen aus Phenol- und Aminoharzen sind solche auf Basis PUR wegen ihn besonders geeignet Dabei dient das polymere Material gleichzeitig als integraler Klebstoff, um die verbinden. Erste technische Losungen beschreiben, wie in DE-PS 2308258 und DE-OS 2342869, die V Schaumstoffrezepturen (Treibschaume) fur diesen Zweck Diesen Verfahren haften zwei Mangel an PUR-Systeme zeigen einen durch den Aushärtungsmechanismus bedingten starken Viskositatsans ihre homogene Verteilung im Vlies erschwert, so daß besonders technische Mittel, wie bei DE-PS 1-Fliehkraft, eingesetzt werden müssen Darüber hinaus haben diese Schaumstoffe Zellgroßen im B eine durchschnittliche Elastizität. Des weiteren ist es nach DE-OS 3709234 möglich, Schleifvliese ob srflachlich mit einem PUR-Reaktivschaumsystem zu imprägnieren und diese anschließend in gerollter oder gestapelter F Wasser zu homogenen, hochelastischen Schleifschaumkörpern auszuhärten. Eine Imprägnierung ebenfalls en eicht, wenn losungsmittelhaltige Systeme wie in der DE-OS 3108157 verwendet werde sich eine homogene Durchtrankung des Schleifvlieskorpers erreichen. Bei diesem Verfahren muß genommen werden, daß Koagulationsstrukturen entstehen Diese Strukturen sind insgesamt grob die Schleifkorner, ohne dabei direkten Schaumcharakter zu tragen, daher beeinträchtigen sie die S>

tsprechend DE-OS 3218009 einem festen elastischen

ι, wie nach GB-PS 1257708, ifkorpers verwendet. Nach iden PUR-Treibschaum aus PUR-Bildung eine schnelle r US-PS 4355489, die ^:aser befestigt wurden Die Trustes wesentlich s elastischen Charakters Vlieslagen miteinander zu erwendung konventioneller . Die genannten ieg in der Startphase, der 127586 die Anwendung von eich von 5-50 μηη, also nur

rm durch Reaktion mit erartiger Schleifkoi per wird Mit diesen Produkten laßt jer der Nachteil in Kauf in ihren Abmessungen als ileifwirkung

Dieser PUR-Schaum besitzt im wesentlichen außer semer vliesbahnverklebenden Funktion lediglich ine verfestigende Aufgabe fur den Schleifkörper im Sinne einer elastischen Abstutzung des Fasergefuges Alle diese Verfahren weisen bezuglich des herzustellenden Schleifschaumkorperverbundes einen ocjer mehrere, folgend dargestellte Mangel auf '

a) Es ist technologisch aufwendig, wenn das Schleifmittel als erster Schritt an der Faser befestigt wird Hierbei ergibt sich eine obere Begrenzung sowohl nach der Quantität des aufzubringenden Schleifmittels als auch im Vei)steifungsgrad durch das Kompaktklebemittel

b) Im PUR-System vor der Vliesbehandlung eingebrachtes Schleifmittel erfahrt der Quantität nach ejlne obere Begrenzt! ng wegen dei progressiv ansteigenden Viskosität in seinem Gebrauch ι

c) Schleifvliese mit hoher Schleifmittelmenge sind sehr steif und daher technologisch schwierig zu Ijiandhaben, ohne die Kornbefestigung zu beeinträchtigen

d) Die verwendeten PUR-Schaumsysteme müssen entweder vor der Aushärtung gleichmaßig im Scjileifvlies verteilt werden oder nach Oberflachenauftrag mit geeigneten mechanisch-technologischen Schritten im Vlieskorper homogenisiert werden

e) Die koaqulierten Produkte sind eher kompakt und behindern die Schleifwirkung

f) Die lediglich aus Polymer und/oder Polymerschaum und Schleifmittel bestehenden Korper weiset eine geringe Gebrauchsdauer und wenig Wirkungsgrad auf

g) Alle Schletfschaumkorperverbunde auf der Basis von Faservlies, Schleifmittel und PUR-Schaum vverden in mehreren aufeinanderfolgenden technologischen Schritten gefertigt Vliesbildung-Schleifmittelbefestigung—Imprägnierung mit PUR — Hartungsvorgang (Verfestigungsvorgang)

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifschaumkorperverbundes auf der Basis von Faservlies, Schleifmittel und PUR-Schaum mit hoher Festigkeit und Elastizität mit variierbarem, auch sehr hohem, Schleifmittelgehalt in nur einem einzigen technologischen Schritt, der durch besonders hohe Schleifwirkung bei langer Gebrauchsdauer gekennzeichnet ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung Es besteht die technische Aufgabe, ein Verfahren mit möglichst einfacher Technologie zu entwickeln, das eine gut haftende Befestigung von möglichst viel Schleifmittel in einem homogenen, festen, elastischen Schleifkörper gewahrleistet. Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß auf eine Vliesbahn, die aus bekanntem Fasermaterial in bekannter Weise hergestellt wurde, oberflächlich ein an sich bekanntes flüssiges losungsmittelfreies NCO-terminiertes PUR-Prapolymer- Schaumreaktivsystem aufgetragen sowie daran anschließend in gleichmäßiger Verteilung Schleifmittel in gewünschter Menge

aufgebracht wird, das sich sofort inniglich im PUR einbettet, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgebrachte Schleifmittel ohnedie Notwendigkeit eines weiteren technologischen Schrittes sich in homogener Form im Verlauf des Weiterfließverhaltens desverwendeten PUR-Systems im Verlauf von dessen Hartungsprozeß durch Wasserkettenverlangerung in überraschenderweiseam Fasermaterial homogen und gut haftend von selbst befestigt sowie in den dünnen PUR-Schaumüberzug der Faserhochelastisch eingebettet ist, so daß insgesamt ein gleichmaßiger und elastischer Schleifkörper von aggressivem Wirkungsgradund langer Gebrauchsdauer entsteht.

Das PUR-Prapolymer wird gunstigerweise durch Rakelauftrag, mittels einer Spritzvorrichtung oder durch ein anderes geeignetes Verfahren auf die Vliesbahn aufgebracht. Die PUR-Masse variiert von einer zur Faserbenetzung mindest notwendigen bis zu

einer solchen, die im Endprodukt 60% der Gesamtmasse entspricht Das aufgetragene Schleifmittel kann in seiner

Zusammensetzung variiert werden und in seiner Masse 400 bis 1000 g/m² betragen. Bevorzugt wird eine Masseverteilung Schleif mittel/PUR zu gleichen Teilen. Anschließend wird die behandelte Vliesbahn zur gewünschten Endgestalt zusammengefügt und nach Fixierung der äußeren Begrenzung durch schaumbildende Kettenverlängerung, wie z.B. durch Eintauchen in ein Wasserbad von 20-90°C,

vorzugsweise 50-60⁰C, innerhalb von 6-30 min, vorzugsweise 15min, durch Bildung von Polyharnstoff unter Abspaltung von

CO₂ ausgehärtet Aufgrund der variierbaren Schleifmittelmasse und -zusammensetzung entsprechend der erfindungsgernaßen

flexiblen Anklebung kann bei der Anwendung je nach Andruck des Schleifkörper an das zu bearbeitende Material eineunterschiedlich starke und auch im Feinheitsgrad unterschiedliche Abarbeitung der Materialoberfläche erreicht werden.

Geeignete Vliese fur den erfindungsgemäßen Schleifschaumkorper konnen durch Verpressen, Nadeln, Verdichten oder durch

ein anderes geeignetes Verfahren aus natürlichen oder synthetischen Fasern hergestellt sein.

Als Schleifmittel kommen Korund, Siliziumcarbid, Glasmehl, Quarzmehl usw. verschiedener Körnung in Frage. Geeignete PUR-Schaumsysteme sind z. 8. lösungsmittelfreie NCO-haltige Präpolymere, die aus einer oder mehreren Hydroxyverbindungen der Funktionalität 2—3 und einem oder mehreren Isocyanaten der Funktionalitat 2-3 hergestellt werden. Fur die Präpolymerbildung bevorzugte Polyhydroxylverbindungen sind gemischte Polyetherdi- und -triole aus einem oder

mehreren Alkylenoxiden der gemischten Funktionalitat 2,1-2,5, vorzugsweise 2,15-2,30, und der mittleren Molmasse

Geeignete Isocyanate sind Toluylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Hexamethyldiisocyanat, technische Produkte

oder Umsetzungsprodukte mit niedermolekularen Di- und/oder Polyalkoholen. Bevorzugte Präpolymere sind solche nachDD-WP 236743.

Die erfindungsgemaß hergestellten Schleifschaumkorper sind einerseits geeignet für die industrielle Bearbeitung von Metalloberflächen, z. B. zum Entgraten oder/und Polieren von Kupfer-Leiterplatten mit bestimmter Rauhtiefe und andererseits

im industriellen und Heimwerkerbereich zur Bearbeitung der Oberflache von Metall-, Holz-, Kunststoff-, Lackteilen u dgl. mehr,auch von solchen mit komplizierter Geometrie. Verschiedenartige Grob-, Fein- und Feinstarbeiten sind denkbar.

Als Variante ist eine erfindungsgemäße Herstellung eines Schleifschaumkorpers auf Basis von bekanntem Schleifvlies

möglich.

Auf diese Weise wird ein Korper erhalten, der einen noch höheren Anteil an Schleifmittel enthält, nämlich bis mehr als das Doppelte, welches in herkömmlichem Schleifvlies enthalten ist, und dadurch eine aggressive Wirkung - bis zur doppelten Schleifwirkung - zeigt Damit sind sehr grobe Arbeiten möglich, beispielsweise das Glätten und Abschleifen von ebenen oder

nicht ebenen Flachen aus Holz, Stein, Kunststoffen, Nichteisenmetallen und Stahl bis zu einem Bohrgratabtrag von 150μηι; beider Entgratung von Kupfer-Leiterplatten wird ein Bohrgratabtrag bis 110μηι erreicht

Ausführungsbeispiele Beispiel 1 A) Herstellung des PUR-Präpolymers Aus 10 kg Toluylendiisocyanat, dem 0,05% Benzoylchlond zugesetzt sind, und 31 kg eines Triols, das dureh Copolymerisation

von Ethylenoxid und Propylenoxid auf der Startsubstanz Glycerol hergestellt wurde und das eine mittlere Molmasse von 4000

besitzt, wird durch wertere Umsetzung bei 50°Cfur 6 Stunden ein Semiprapolymer mit einem NCO-Äquivatent von ca 350g/Mol

NCO hergestellt Dies wird anschließend mit einem Gemisch aus 11 kg Polypropylenglykol der mittleren Molmasse 2000 und 1 kg Dipropylenglykol, in welchen die Hälfte seiner Masse an Diazabicyclooctan aufgelost wurde, bei Raumtemperatur vermischt,

wobei nach 3-5 min unter Erwärmung auf 40-50T das einzusetzende Prapolymer entsteht, das ein NCO-Aquivalent von ca960g/Mol NCO aufweist -

B) Herstellung des Schleifschaumkörpers mit zusätzlichem Schleifmittel Auf ein Vlies aus Polyamid von 1 m Breite und 4 m Lange mit ca 0,75tex Faserstarke, auf dem Silizilimkarbid/Schleifkorn Nr 6

(TGL) mit Phenolharz befestigt wurde und das ein Flachengewicht von ca 1100 g/m² aufweist, wird mit einem Rakel

PUR-Prapolymer A in einer Masse von 1000 g/m* aufgestrichen Der Auftrag des Schleifmittels wird folgendermaßen vorgenommen. Über eine glatte schiefe Ebenje (Winkel zwischen 15° und

60°) wird das Schleifmittel auf das mit PUR beschichtete Schleifvhes aufgebracht Die Begrenzung di|esei schiefen Ebene vor dem

Auftrag erfolgt mittels Sperrschiene, die bei geringem Anheben einen leichten Auftrag und bei em^m größeren Spalt einen

dichteren Auftrag mit Schleifmittel ermöglicht

Die Auftragnmenge und -dichte kann über den Winkel und die Große des Spaltes reguliert werden Das beschichtete Vlies wird auf eine feste Phenolharz-Papier-Rolle von 6 mm Starke mit dem Außerjdurchmesser 60 m m

aufgewickelt Es ergibt sich eine Rolle von insgesamt 135 mm Durchmesser entsprechend einem Volumen von 3,5 l/m'

Schleifvlies Anschließend wird das Vliesbahnende an der darunter liegenden Bahn befestigt, die Waize mit einer fur Wasser und CO₂ durchlassigen, flexiblen Ummantelung fest umschlossen und danach zur Aushärtung in ein Wasserbad von 50⁰C getaucht Nach ca 1 min beginnt der Schaum- und Hartungsprozeß von außen nach innen hindurch, er ist nac h ca 15 min beendet. Die Schleifvliesschaumrolle kann zur Glattung der Oberfläche nach einer Trocknungszeit von mindester is 3 Tagen beispielsweise

mit einer Trenn- oder Schleifscheibe entsprechender Guteklasse abgezogen werden. Darüber hinau s kann je nach

Verwendungszweck in kleinere Breitenabmessungen zerschnitten werden Mit der Schleifschaumro He kann beispielsweise Kupfer-Plattenmatenal mit Bohrlochern gleichzeitig entgratet und poliert werden. Mit der im Beispiel Angesetzten Körnung wird

dabei eine Rauhtiefe von 1-30μηη erzielt Es ist zweckmäßig, bei der Bearbeitung Kuhlwasser einzusetzen Eine Schleifvlieswalze

mit zusatzlichem Schleifmittel bearbeitet bei Entgratung und Reinigung etwa 1400m² Plattenmaterial.

Beispiel 2

Fur den Kleinhandwerkerbereich ist die Schleifvlieswalze, auch in kleiner Form, mit Universal-Spannk/ornchtungen einsetzbar Analog Beispiel 1 wird das beschichtete Schleifvlies um einen massiven Aluminiumkern von 22 mm Durchmesser gewickelt und entsprechend ausgehartet. Anschließend wird, nach Entfernen des Kerns zur Wiederverwendung, diu entstandene Schleifschaumrolle in 30 mm breite Stücke getrennt und über eine Aufnahme mittig ein kurzer 6mm st irker Metallstab befestigt. In dieser Form kann der Schleifschaumkorper mit zusätzlichem Schleifmittel bei schonender bzw. sehr aggressiver Abarbeitung, je nach Starke des Andrucks, verwendet werden Zum Beispiel eingespannt in eine Handbohrmaschii ie ist er geeignet zur Ausfuhrung folgender als Beispiele aufgeführter Arbeilen: Ausschleifen von Materialfehlefn, Entrosten und Entzundern von Eisenteilen, z. B am Kraftfahrzeug, Entfernen von Korrosionsstellen auf diversen Metallgegenstände^ die auch eine komplizierte Geometrie aulweisen können, Schleifen und Polieren von Holzartikeln und -figuren, Beseitigung von Altlackresten, Entgraten und Polieren von thermoplastischen Kunststoffteilen, ohne die Schnittkanten zu verschmelzen, Grob-Iund Feinschliff von UP-Harz-Formteilen wie Polyesterboot usw. Weitere verschiedenartige Grob-, Fein- und Feinstariberten sind denkbar.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung eines Schleifschaumkörperverbundes auf der Grur dlage eines Faservlieses und eines Polyurethanschaumes, wobei oberflächlich auf das Faservlies ein f ussiges lösungsmittelfreies IMCO-terminiertes Polyurethanpräpolymer aufgetragen wird, das beschichtete Vlies zu einem Formkörper zusammengefügt wird und der erhaltene Formkörper durch schaumbildende Kettenverlängerung polymerisiert wird, gekennzeichnet dadurch, daß auf die Polyurethanpi äpolymerschicht über dem Faservlies mit oder ohne Schleifmit;elbesatz eine variable Menge Schleifmittel aufgebracht wird und im Reaktionsbad eine weitere Verte lung der Schleifpartikel durch den Verschaumungsprozeß erfolgt