DE102008023266A1

DE102008023266A1 - Diamant-Fräser

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Publication number: DE102008023266A1
Application number: DE200810023266
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2009-11-19

Abstract

Diamant-Fräser (1) mit einem zylindrischen Trägerkörper (2), der auf der einen Seite in eine Fräsmaschine eingespannt werden kann und auf der anderen Seite über seinen ganzen Umfang Diamant-haltige Schneidkörper (3) mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt aufweist, wobei der Trägerkörper (2) Nuten (4) zur Aufnahme der Schneidkörper (3) aufweist und der Trägerkörper (2) mit den Schneidkörpern (3) in den Nuten (4) dauerhaft verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (2) mit den Schneidkörpern (3) mittels eines Klebstoffes (5) in den Nuten (4) dauerhaft stoffschlüssig verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug, nämlich einen Diamant-Fräser mit einem zylindrischen Trägerkörper, der auf der einen Seite in eine Fräsmaschine eingespannt werden kann und auf der anderen Seite über seinen ganzen Umfang Diamant-haltige quaderförmige Schneidkörper mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt aufweist, wobei der Trägerkörper Nuten zur Aufnahme der Schneidkörper aufweist und der Trägerkörper mit den Schneidkörpern in den Nuten dauerhaft verbunden ist.
Ein derartiges Fräswerkzeug ist bekannt, wobei die Schneidkörper mit dem Trägerkörper verschweißt sind. Beim Schweißen wird infolge der Erwärmung der Verbund zwischen den Diamanten und dem Grundkörper geschwächt, insbesondere wenn er aus Bronze besteht. Bei einem Stahl-Grundkörper ist auch die Gefahr der Bildung von nicht sichtbaren Lunkern zwischen den Diamanten und dem Stahl-Grundkörper gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug ohne diese Nachteile, aber sonst im Wesentlichen gleichen Funktionen, insbesondere mit einer mindest gleichen Vorschubgeschwindigkeit bereitzustellen.
Die erfindungsgemäße Lösung, einschließlich der bevorzugten Ausführungsformen, ist den Ansprüchen zu entnehmen. Sie besteht im Wesentlichen darin, dass der Trägerkörper mit den Schneidkörpern mittels eines Klebstoffes in den Nuten dauerhaft stoffschlüssig verbunden ist.
Beansprucht wird daher ein Fräser (1) mit einem zylindrischen Trägerkörper (2), der auf der einen Seite in eine Fräsmaschine eingespannt werden kann und auf der anderen Seite über seinen ganzen Umfang Diamant-haltige Schneidkörper (3) mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt aufweist, wobei der Trägerkörper (2) Nuten (4) zur Aufnahme der Schneidkörper (3) aufweist und der Trägerkörper (2) mit den Schneidkörpern (3) in den Nuten (4) dauerhaft verbunden ist, sowie der Trägerkörper (2) mit den Schneidkörpern (3) mittels eines Klebstoffes (5) in den Nuten (4) dauerhaft stoffschlüssig verbunden ist.
Es ist zweckmäßig, wenn der Klebstoff thixotrop eingestellt ist, insbesondere im Hinblick auf seine gleichmäßige Verteilung.
Vorteilhaft ist ein vernetzender, insbesondere ein 2-Komponenten-Klebstoff z. B. auf der Basis Polyolen, sei es, dass sie mit Isocyanaten oder mit Epoxiden reagieren.
Bevorzugt werden Polyurethan-Klebstoffe. Ein geeigneter zweikomponentiger Polyurethan-Klebstoffbasiert auf

A) einem Polyolgemisch, enthaltend zumindest a) 10 bis 98, insbesondere 20 bis 95 Gew.-% mindestens eines oleo-chemischen Polyols, b) 1 bis 7,5, insbesondere 2 bis 5 Gew.-% mindestens eines Diols mit einer Hydroxylzahl von 400 bis 2 000, insbesondere von 500 bis 1800, c) 1 bis 7,5, insbesondere 2 bis 5 Gew.-% mindestens eines drei- oder höherfunktionellen, insbesondere eines drei-, vier- oder fünffunktionellen Polyols mit einer Hydroxylzahl von 200 bis 2 000, insbesondere von 400 bis 1850, jeweils bezogen auf das Polyol-Gemisch insgesamt, und d) 0 bis 60, insbesondere 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Polyol-Gemisch insgesamt, ein darin homogen gelöstes Harz und
B) mindestens eine Polyisocyanat, wobei das NCO/OH-Verhaltnis der Komponenten A) und B) im Bereich von 1,5 bis 0,9, insbesondere von 1,3 bis 0,9 liegt, sowie
C) 0 bis 85, insbesondere 10 bis 70 Gew.-%, bezogen auf den Klebstoff insgesamt, mindestens einem Hilfsstoff.

„Auf der Basis von” heißt, dass es sich bei den Komponenten A (Polyolgemisch) und B (Polyisocyanate) um wesentliche Bestandteile des Klebstoffes handelt, die gegebenenfalls durch die Hilfsstoffe C modifiziert werden können. Allerdings ist auch das Polyolgemisch A alleine Gegenstand der Erfindung, da es sowohl mit Isocyanaten als auch mit Epoxiden ausgehärtet werden kann. Bevorzugt ist die Reaktion mit Polyisocyanaten.
Unter „oleochemischen Polyolen” versteht man Polyole auf Basis natürlicher Öle und Fette, z. B. die Reaktionsprodukte von epoxidierten Fettstoffen mit mono-, di- oder polyfunktionellen Alkoholen oder Glycerinestern langkettiger Fettsäuren, die zumindest teilweise mit Hydroxylgruppen substituiert sind.
Eine Untergruppe dieser Verbindungen sind die Ringöffnungsprodukte epoxidierter Triglyceride, also epoxidierter Fettsäureglycerinester, bei denen die Ringöffnung unter Erhalt der Esterbindungen ausgeführt worden ist. Zur Herstellung der Ringöffnungsprodukte kann man von einer Vielzahl epoxidierter Triglyceride pflanzlichen oder tierischen Ursprungs ausgehen. So sind beispielsweise epoxidierte Triglyceride geeignet, die 2 bis 10 Gewichtsprozent Epoxidsauerstoff aufweisen. Derartige Produkte sind durch Epoxidation der Doppelbindungen aus einer Reihe von Fetten und Ölen herstellbar, z. B. aus Rindertalg, Palmöl, Erdnussöl, Rüböl, Baumwollsaatöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl und Leinöl. Besonders bevorzugte epoxidierte Triglyceride sind epoxidiertes Sojaöl und epoxidiertes Leinöl.
Als Alkohole für die Ringöffnung der epoxidierten Triglyceride können Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Hexanol, 2-Ethylhexanol, Fettalkohole mit 6 bis 22 C-Atomen, Cyclohexanol, Benzylalkohol, 1,2-Ethanol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglykol, Trimethylolpropan, Glycerin, Trimethylolethan, Pentaerythrit, Sorbit sowie ethergruppenhaltige Hydroxyverbindungen wie Alkylglykole oder oligomere Glykole sowie oligomere Glycerine eingesetzt werden.
Die Ringöffnungsreaktion epoxidierter Fettsäureester oder Triglyceride mit einem Alkohol kann gegebenenfalls von einer Umesterung mit sich selber oder anderen, nachträglich zugefügten Triglyceriden, wie zum Beispiel Palmöl, Erdnussöl, Rüböl, Baumwollsaatöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl und Leinöl, gefolgt sein. Solche oleochemischen Polyole sind z. B. in der deutschen Patentanmeldung DE-A1 41 28 649 beschrieben.
Eine weitere Gruppe der oleochemischen Polyole sind Ringöffnungs- und Umesterungsprodukte von epoxidierten Fettsäureestern niederer Alkohole, also von epoxidierten Fettsäure-methyl-, -ethyl-, -propyl- oder -butylestern. Bevorzugt sind hier die Ringöffnungs- oder Umesterungsprodukte mit Alkoholen der Funktionalität 2 bis 4, insbesondere die Umsetzungsprodukte mit Ethylenglykol, Propylenglykol, oligomeren Ethylenglykolen, oligomeren Propylenglykolen, Glycerin, Trimethylolpropan oder Pentaerythrit. Die Herstellung derartiger Produkte kann nach bekannten Epoxidations- oder Ringöffnungsverfahren erfolgen, wobei die Umesterung während oder nach dem Ringöffnungsschritt durch Entfernen des niederen Alkohols aus dem Reaktionsgleichgewicht durchgeführt werden kann. Bevorzugt sind Ringöffnungs- und Umesterungsprodukte, bei denen ein molares Verhältnis zwischen epoxidiertem Fettsäureester und dem zur Umsetzung verwendeten Alkohol von 1:1 bis 1:10 angewandt worden ist.
Ebenfalls zu den oleochemischen Polyolen zählen die Umsetzungsprodukte epoxidierter Fettalkohole mit C₂-C₈-Alkoholen der Funktionalität 1 bis 10, insbesondere 2 bis 4, im molaren Verhältnis der Epoxidgruppen zu den Hydroxylgruppen von 1:1 bis 1:10.
Im Rahmen der Erfindung ist auch die Verwendung von oleochemischen Polyolen möglich, die über die Umesterung von di- oder polyfunktionellen Alkoholen wie z. B. dem Additionsprodukt von Ethylenoxid oder Propylenoxid an Glycerin mit Triglyceriden, wie z. B. Palmöl, Erdnussöl, Rüböl, Baumwollsaatöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl und Leinöl, zugänglich sind.
Ebenso können Polyole verwendet werden, die nach der Lehre der DE-A1 41 24 665 durch die Umesterung von polymerisiertem Glycerin mit den vorstehend genannten Triglyceriden erhältlich sind.
Die Polyole können Hydroxylzahlen von 50 bis 400, bevorzugt 100 bis 300 aufweisen Die OH-Zahlen werden nach DIN 53240 bestimmt.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Rizinusöl und Dimerdiolen der Fa. Henkel KGaA als oleochemische Polyole sowie die Polyesterpolyole, die durch vollständige Ringöffnung von epoxidierten Triglyceriden eines wenigstens teilweise olefinisch ungesättigten Fettsäureenthaltenden Fettgemisches mit einem oder mehreren Alkoholen mit 1 bis 12 C-Atomen und anschließender partieller Umesterung der Triglycerid-Derivate zu Alkylesterpolyolen mit 1 bis 12 C-Atomen im Alkylrest hergestellt werden.
Unter „mindestens einem Diol mit einer Hydroxylzahl von 400 bis 2 000” ist sowohl ein Diol als auch ein Diol-Gemisch mit Hydroxylzahlen in diesem Bereich zu verstehen. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die einzelnen Bestandteile des Gemisches jeweils Hydroxylzahlen im genannten Bereich aufweisen, vielmehr ist auch der Einsatz eines Gemisches aus Diolen möglich, bei denen die einzelnen Hydroxylzahlen außerhalb des beanspruchten Bereiches liegen. Zu der Gruppe der Diole zählen insbesondere Alkandiole mit 2 bis 6 C-Atomen, wobei das Alkan linear, verzweigt oder cyclisch sein kann. Beispielsweise sind 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 2,3-Butandiol oder 2,4-Butandiol sowie Diglykol und Dipropylenglykol brauchbar, insbesondere 1,4-Butandiol, Dipropylenglykol und Diglykol.
Unter „drei- oder höherfunktionellen Polyolen” sind sowohl einzelne Verbindungen als auch deren Gemisch gemeint. Auch hier soll das Polyolgemisch die angegebene Hydroxylzahl von 200 bis 2 000 erfüllen. Das einzelne höherfunktionelle Polyol kann auch außerhalb dieses Bereiches liegen. Besonders bevorzugt sind Polyole mit 3, 4 oder 5 OH-Gruppen wie Glycerin, Triethanolamin, Pentaerythrit, propoxyliertes oder ethoxyliertes Ethylendiamin. Brauchbar sind aber auch Trimethylolpropan, Trimethylolethan oder Additionsprodukte von einem Mol Ethylenoxid an Glycerin. Insbesondere sind bevorzugt Polyole mit 4 OH-Gruppen (Tetraole).
Außer diesen niedermolekularen Diolen und höherfunktionellen Polyolen können auch die für die PU-Herstellung üblichen höhermolekularen Polyole in einer Menge von 0 bis 70, insbesondere 0 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Polyol-Komponente insgesamt, eingesetzt werden. Als höhermolekulare Polyole eignen sich vorzugsweise flüssige Polyhydroxyverbindungen insbesondere mit zwei bzw. drei Hydroxylgruppen pro Polyether- und/oder Polyester-Molekül, wie z. B. di- und/oder trifunktionelle Polypropylenglykole im Molekulargewichtsbereich von 200 bis 6000, vorzugsweise im Bereich von 400 bis 3000. Es können auch statistische und/oder Blockcopolymere des Ethylenoxids und Propylenoxids eingesetzt werden. Eine weitere Gruppe von vorzugsweise einzusetzenden Polyetherpolyolen sind die Polytetramethylenglykole, die z. B. durch die saure Polymerisation von Tetrahydrofuran hergestellt werden. Dabei liegt der Molekulargewichtsbereich der Polytetramethylenglykole zwischen 200 und 6000, vorzugsweise im Bereich von 400 bis 4000.
Weiterhin sind als Polyole die flüssigen Polyester geeignet, die durch Kondensation von Di- bzw. Tricarbonsäuren, wie z. B. Adipinsäure, Sebacinsäure und Glutarsäure, mit niedermolekularen Diolen bzw. Triolen, wie z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Dipropylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Glyzerin oder Trimethylolpropan, hergestellt werden können. Eine weitere Gruppe der fakultativ einzusetzenden Polyole sind die Polyester auf der Basis von ε-Caprolacton, auch „Polycaprolactone” genannt, sowie Polycarbonatpolyole.
Die Polyisocyanate sind mehrfunktionell. Vorzugsweise enthalten die geeigneten mehrfunktionellen Isocyanate im Mittel 2 bis höchstens 5, vorzugsweise bis 4 und insbesondere 2 oder 3 NCO-Gruppen. Beispielsweise seien als geeignete Isocyanate genannt Phenylisocyanat, 1,5-Naphthylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat (MDI), hydriertes MDI (H12MDI), Xylylendiisocyanat (XDI), m- und p-Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), 4,4'-Diphenyldimethylmethandiisocyanat, Di- und Tetraalkyldiphenylmethandiisocyanat, 4,4'-Dibenzyldiisocyanat, 1,3-Phenylendiisocyanat, 1,4–Phenylendiisocyanat, die Isomeren des Toluylendiisocyanats (TDI), gegebenenfalls in Mischung, 1-Methyl-2,4-diisocyanato-cyclohexan, 1,6-Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan, 1,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan, 1-Isocyanatomethyl-3-isocyanato-1,5,5-trimethyl-cyclohexan (IPDI), chlorierte und bromierte Diisocyanate, phosphorhaltige Diisocyanate, 4,4'-Diisocyanatophenyl-perfluorethan, Tetramethoxybutan-1,4-diisocyanat, Butan-1,4-diisocyanat, Hexan-1,6-diisocyanat (HDI), Dicyclohexylmethandiisocyanat, Cyclohexan-1,4-diisocyanat, Ethylen-diisocyanat, Phthalsäure-bis-isocyanatoethylester, ferner Polyisocyanate mit reaktionsfähigen Halogenatomen, wie 1-Chlormethylphenyl-2,4-diisocyanat, 1-Brommethylphenyl-2,6-diisocyanat, 3,3-Bis-chlormethylether-4,4'-diphenyl-diisocyanat. Schwefelhaltige Polyisocyanate erhält man beispielsweise durch Umsetzung von 2 mol Hexamethylendiisocyanat mit 1 mol Thioglykol oder Dihydroxydihexylsulfid. Weitere wichtige Diisocyanate sind Trimethylhexamethylendiisocyanat, 1,4-Diisocyanatbutan, 1,12-Diisocyanatododecan und Dimerfettsäure-diisocyanat.
Interesse verdienen teilweise verkappte Polyisocyanate, welche die Bildung selbstvernetzender Polyurethane ermöglichen, z. B. dimeres Toluylendiisocyanat, oder mit beispielsweise Phenolen, tertiärem Butanol, Phthalamid, Caprolactam partiell oder vollständig umgesetzte Polyisocyanate.
In einer besonderen Ausführungsform enthält die Isocyanatkomponente anteilsweise Dimerfettsäureisocyanat. Als Dimerfettsäure bezeichnet man ein Gemisch von überwiegend C₃₆-Dicarbonsäuren, das durch thermische oder katalytische Dimerisierung ungesättigter C₁₈-Monocarbonsäuren, wie Ölsäure, Tallölfettsäure oder Linolsäure, hergestellt wird. Derartige Dimerfettsäuren sind dem Fachmann seit langem bekannt und kommerziell erhältlich. Die Dimerfettsäure lässt sich zu Dimerfettsäureisocyanaten umsetzen. Technisches Dimerfettsäure-diisocyanat besitzt im Mittel mindestens zwei und weniger als drei Isocyanatgruppen pro Molekül Dimerfettsäure. Vorzugsweise besteht die Isocyanatkomponente a) zu mehr als 30 Gew.-%, insbesondere zumindest überwiegend, vorzugsweise vollständig, aus aromatischen Isocyanaten wie MDI.
Im allgemeinen werden aromatische Isocyanate bevorzugt, ebenso oligomerisierte NCO-endständige Addukte aus den oben genannten Isocyanaten und Polyolen, Polyaminen oder Aminoalkoholen. Jedoch vermögen – wider Erwarten – auch aliphatische und cycloaliphatische Isocyanate schon bei Raumtemperatur schnell und vollständig zu reagieren.
Interesse verdienen teilweise verkappte Polyisocyanate, welche die Bildung selbstvernetzender Polyurethane ermöglichen, z. B. dimeres Toluylendiisocyanat. Schließlich können auch Prepolymere eingesetzt werden, also Oligomere mit mehreren Isocyanatgruppen. Sie werden bekanntlich bei einem großen Überschuss von monomerem Polyisocyanat in Gegenwart von z. B. Diolen erhalten. Auch Isocyanuratisatisierungsprodukte des HDI und Biuretisierungsprodukte des HDI sind möglich.
Als Di- oder Polyisocyanate werden vorzugsweise die aromatischen Isocyanate verwendet, z. B. Diphenylmethandiisocyanat, entweder in Form der reinen Isomeren, als Isomerengemisch der 2,4'-/4,4'-Isomeren oder auch das mit Carbodiimid verflüssigte Diphenylmethandiisocyanat (MDI), das z. B. unter dem Handelsnamen Isonate 143 L bekannt ist, sowie das sogenannte „Roh-MDI”, d. h., die Isomeren/Oligomerenmischung des MDI, wie sie z. B. unter dem Handelsnamen PAPI bzw. Desmodur VK im Handel erhältlich sind. Weiterhin können sogenannte „Quasi-Prepolymere”, d. h. Umsetzungsprodukte des MDI bzw. des Toluylendiisocyanats (TDI) mit niedermolekularen Diolen, wie z. B. Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol oder Triethylenglykol, verwendet werden. Bevorzugt sind aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Isocyanate mit einer Funktionalität von 2 bis 4.
Das Verhältnis der in der Isocyanatkomponente enthaltenen Isocyanatgruppen zu den in der Polyolkomponenten enthaltenen OH-Gruppen liegt in der Regel im Bereich der Äquivalenz.
Die erfindungsgemäß verwendeten Zweikomponenten-Polyurethan-Klebstoffe können weiterhin Hilfsstoffe enthalten, die vorzugsweise ganz oder teilweise der Polyolkomponente zugemischt werden. Darunter werden Stoffe verstanden, die in der Regel (außer Füllstoffe) in kleinen Mengen zugesetzt werden, um die Eigenschaften der wesentlichen Komponenten in gewünschter Richtung zu verändern, z. B. deren Verarbeitbarkeit, Lagerfähigkeit und auch Gebrauchseigenschaften dem konkreten Anwendungsgebiet anzupassen. Brauchbare Hilfsstoffe können sein: Füllstoffe, Verlaufmittel, Entlüfter, Thixotropiermittel, Katalysatoren, Alterungsschutzmittel, Farbstoffe, Trockenmittel, Flammschutzmittel, Lösungsmittel und Netzmittel.
Als Füllstoffe geeignet sind gegenüber Isocyanaten nicht reaktive anorganische Verbindungen wie Kreide, beschichtete Kreide, Kalkmehl, Calcium-Magnesium-Carbonate, Aluminiumoxide und -hydroxide, gefällte Kieselsäure, Zeolithe, Bentonite, Glas, Hohlkugeln, gemahlene Mineralien sowie andere dem auf dem Arbeitsgebiet tätigen Fachmann bekannte anorganische Füllstoffe. Bevorzugte Füllstoffe sind Kreide, modifiziert oder unmodifiziert.
Das Verlaufmittel soll das Verlaufen des Klebstoffs beim Auftrag fördern, d. h. seine Fähigkeit, beim Auftragen entstehende Unebenheiten, Streifen, Blasen, Krater usw. auszugleichen. Als Verlaufmittel eignen sich nicht reaktive Verbindungen wie Glykolether, Silikonöle, Acrylatcopolymere, Ester, Ketone und Terpen-Lösungsmittel mittlerer bis hoher Verdunstungszahl. Bevorzugte Verlaufmittel sind: Perenol F 3 und Perenol F 40 (Polyacrylat), Perenol S 4 (modifiziertes Polysiloxan), Perenol S 43 (Polysiloxan-Copolymer) und BYK-S 706 (Polyacrylat). Eine ähnliche Wirkung haben die sogenannten Entlüfter, wobei folgende Produkte bevorzug sind: Perenol E1 (Polyvinylderivat), Perenol E7 (organisches Polymer mit Silikonspitze), Perenol E 8 (Lösemittelgemisch mit Silikonanteil), Perenol F 40 (Lösemittelgemisch mit Silikonanteil), Perenol F 45 (Copolyacrylat) und BYK-A-Typen (modifizierte Polysiloxane, teilweise in Mischung mit anderen Polymeren).
Die erfindungsgemäß verwendeten Zweikomponenten-Polyurethan-Klebstoffe können auch Katalysatoren enthalten, die die Reaktion der OH-Gruppe mit den NCO-Gruppen beschleunigen, vor allem metallorganische Verbindungen wie Zinn(II)salze von Carbonsäuren, starke Basen wie Alkali-Hydroxide, -Alkoholate und -Phenolate, z. B. Di-n-octyl-Zinn-mercaptid, Dibutylzinnmaleat, -diacetat, -dilaurat, -dichlorid, -bisdodecyl-mercaptid, Zinn-II-acetat, -ethylhexoat und -diethylhexoat oder Blei-phenyl-ethyl-dithiocarbaminat. Als Trimerisierungs-Katalysator sei DABCO TMR-2 usw. der Fa. Air Products genannt, wobei es sich um in Ethylglykol gelöste quaternäre Ammoniumsalze handelt.
Zusätzlich geeignet sind auch aliphatische tertiäre Amine insbesondere bei cyclischer Struktur. Unter den tertiären Aminen sind auch solche geeignet, die zusätzlich noch gegenüber den Isocyanaten reaktive Gruppen tragen, insbesondere Hydroxyl- und/oder Amino-Gruppen. Konkret genannt seien: Dimethylmonoethanolamin, Diethylmonoethanolamin, Methylethylmonoethanolamin, Triethanolamin, Trimethanolamin, Tripropanolamin, Tributanolamin, Trihexanolamin, Tripentanolamin, Tricyclohexanolamin, Diethanolmethylamin, Diethanolethylamin, Diethanolpropylamin, Diethanolbutylamin, Diethanolpentylamin, Diethanohexylamin, Diethanolcyclohexylamin, Diethanolphenylamin sowie deren Ethoxylierungs- und Propoxylierungs-Produkte, Diaza-Bicyclo-Octan(Dabco), Triethylamin, Dimethylbenzylamin (Desmorapid DB, BAYER), Bis-dimethylaminoethyl-ether (Calalyst A I, UCC), Tetramethylguanidin, Bis-dimethylaminomethyl-Phenol, 2,2'-Dimorpholinodiethylether, 2-(2-Dimethylaminoethoxy)ethanol, 2-Dimethylaminoethyl-3-dimethylaminopropylether, Bis(2-dimethylaminoethyl)ether, N,N-Dimethylpiperazin, N-(2-hydroxyethoxyethyl)-2-azanorborane, Texacat DP-914 (Texaco Chemical), N,N,N,N-Tetramethylbutan-1,3-diamin, N,N,N,N-Tetramethylpropan-1,3-diamin und N,N,N,N-Tetramethylhexan-1,6-diamin.
Die Katalysatoren können auch in oligomerisierter oder polymerisierter Form vorliegen, z. B. als Stickstoff-methyliertes Polyethylenimin.
Dem Polyol-Gemisch wird ein Harz zugesetzt. Dabei handelt es sich um flüssige bis feste organische Produkte, für die eine mehr oder weniger breite Verteilung der relativen Molmasse charakteristisch ist (siehe DIN 55958). Sie weisen meistens eine amorphe Struktur auf und brechen als Folge ihrer recht niedrigen Molmasse und verhältnismäßig hohen Glastemperatur in der Regel muschelartig (siehe Römpp Chemie-Lexikon, Stichwort „Harze”). Erfindungsgemäß müssen diese Harze bei 20°C in den beanspruchten Bereichen mit der Polyol-Komponente homogene, d. h. schlierenfreie Lösungen bilden. Makroskopisch liegt also eine einzige Phase vor. Es findet auch keine Entmischung bei 20°C innerhalb eines Monats, vorzugsweise innerhalb von 6 Monaten statt. Unter diesen Voraussetzungen können alle Harze verwendet werden, seien sie natürlichen oder synthetischen Ursprungs. Die natürlichen Harze können sowohl pflanzlicher als auch tierischer Herkunft sein. Konkret seien folgende rezente Harze genannt: Schellack und Kolophonium, sei es z. B. in Form von Tallharzen, Balsamharzen oder Wurzelharzen. Nicht nur die nativen natürlichen Harze, sondern vor allem deren Derivate sind brauchbar, sei es, dass sie durch Disproportionierung, Dimerisierung, Hydrierung, Polymerisation, Veresterung, Salzbildung oder durch Addition ungesättigter Verbindungen, z. B. von Maleinsäure erhältlich sind. Bevorzugte natürliche Harze sind Schellack- und Balsam/Kolophoniumharze sowie deren Derivate.
Die synthetischen Harze werden im allgemeinen durch Polymerisation oder Polykondensation gewonnen. Sie haben charakteristischerweise keinen scharfen Schmelz- oder Erweichungspunkt. Konkret seien genannt: Kohlenwasserstoff-, Terpen-, Cumaron/Inden-, Furan-, Alkyd-, Aldehyd-, Keton-, Phenol-, Glycerinester-, Polyester-, Epoxid-, Harnstoff-, Melamin-, Polyamid- und Isocyanat-Harze. Davon sind bevorzugt Kohlenwasserstoff-, Terpen-, Alkyd-, Cumaron/Inden-, Furan-, Aldehyd- und Keton-Harz sowie Glycerin-Harz-Ester.
Zur Herstellung des zweikomponentigen Polyurethan-Klebstoffes wird zunächst die Polyolkomponente hergestellt. Dazu wird zunächst eine homogene Lösung des Harzes in einer bzw. in allen Polyolen hergestellt, indem man gegebenenfalls die Mischung unter Rühren bis auf 100°C aufwärmt. Anschließend werden die Hilfsstoffe zugemischt. Die Hilfsstoffe können auch ganz oder teilweise der Isocyanat-Komponente zugemischt werden. Diese zwei Komponenten werden üblicherweise bis zu ihrer Anwendung zweikomponentig gelagert, d. h. bis zum Zeitpunkt der Anwendung werden die Polyol- und Isocyanat-Komponente getrennt aufbewahrt. Zur Anwendung werden diese beiden Komponenten in an sich bekannter Weise miteinander gemischt und das Gemisch auf die zu verklebenden Substrate aufgetragen.
Die Verklebung erfolgt in der Regel bei Raumtemperatur. Im Gegensatz zu der sonst üblichen Empfehlung, den Klebstoff möglichst dünn aufzutragen, ist es bei der vorliegenden Anwendung zweckmäßig, dass er Fugen füllend aufgetragen wird sodass er stellenweise Verdickungen aufweist, z. B. Wülste von aus den Nuten gequollenem Klebstoff oder nicht sichtbar in „Taschen” zwischen den Schneidkörpern und den erweiterten Nuten. Es ist sinnvoll, den Schneidkörper während der Aushärtung in der Nut zu fixieren, z. B. mit einem Gummiband oder mit einer Haltevorrichtung. Die Aushärtung erfolgt im Prinzip bei Raumtemperatur, z. B. innerhalb von 12 Stunden. Es ist zweckmäßig, dann anschließend noch weitere Zeit zwischen 60 und 100°C auszuhärten, z. B. innerhalb von 6 Stunden.
Die Nut in dem Trägerkörper kann einen rechteckigen, vorzugsweise jedoch einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die parallelen Seiten unterschiedlich lang sind und die längere Seite zentraler liegt als die kürzere, d. h., die längere Parallele (Basis) liegt innen und die kürzere Parallele außen. Die Winkel zwischen Basis und Schenkel können unterschiedlich sein, so kann z. B. ein Winkel 90 und der andere 45° sein. Vorzugsweise sind sie aber gleich, d. h., es handelt sich um ein gleichschenkliges Trapez. Die kürzere Parallele entspricht der Breite des Schneidkörpers, die längere Parallele ist vorzugsweise länger, sodass ein Hohlraum an der Basis entsteht, der durch den Klebstoff ausgefüllt wird. Die absoluten Dimensionen der Nut können stark variieren und hängen vor allem von der Dicke des Frässtabes und der gewünschten Anzahl der Schneidkörper ab. Im Allgemeinen liegt die Breite der Nut im Bereich von 2 bis 10, insbesondere von 4 bis 6 mm und die Höhe im Bereich von 0,3 bis 1,2, insbesondere von 0,6 bis 1,0 mm. Die Nut kann durch Fräsen des Trägerkörpers hergestellt werden.
Die Diamant-haltigen Schneidkörper sind vorzugsweise Schichtverbundwerkstoffe aus einer polykristallinen Diamantmatrix (6) als Schneidstoff auf einem Grundkörper (7), insbesondere aus cobalthaltigem Hartmetall. Der Schneidkörper kann aber auch durch Hochdruck-Hochtemperatur-Synthese hergestellt werden. Er kann quader- oder würfelförmig sein.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Fraserstabes ist einfach, zumal die einzelnen Komponenten schon lange bekannt sind. Das gilt sowohl für den Trägerkörper als auch den Schneidkörper. Neu ist lediglich ihre Verklebung in den Nuten. Aber auch die Verklebung als solche ist ebenfalls bekannt. Anweisungen dazu werden in der Regel von dem Klebstoffhersteller gegeben. Daher genügt es, das Herstellungsverfahren nur kurz zu skizzieren:

1. Der Trägerkörper und die Schneidkörper werden vor der Verklebung gereinigt. Vorteilhaft ist eine Reinigung in einem Ultraschallbad auf Basis von Ethylacetat.
2. Der Klebstoff wird zumindest in den Nuten des Trägerkörpers aufgetragen. Er kann aber auch beidseitig, also auch auf den Schneidkörpern, aufgetragen werden. Jedenfalls sollte seine Menge so groß sein, dass er beim Einbringen der Schneidkörper aus der Spalte zwischen Trägerkörper und Schneidkörper herausquillt. Gewünschtenfalls kann er dort vor oder nach dem Aushärten entfernt werden.
3. Die Schneidkörper werden nun in die mit Klebstoff beschichteten Nuten eingebracht, also entweder von der Seite eingeschoben oder von oben eingesetzt.
4. Trägerkörper und Schneidkörper werden notfalls fixiert.
5. Der Klebstoff wird ausgehärtet, und zwar vorzugsweise kalt, d. h. zwischen 10 und 30°C, insbesondere bei ca. 20°C innerhalb von z. B. 12 Stunden. Es ist zweckmäßig, dann anschließend noch bei 80°C für z. B. 6 Stunden weiter auszuhärten.

Der erfindungsgemäße verklebte Frässtab hat folgende Vorteile gegenüber dem geschweißten:

– Er hat weniger Lunker im Bereich Träger-/Schneid-Körper.
– Durch Schweißen oder Löten wird der Kohlenstoff/Bronze-haltige Schneid-Körper thermisch geschädigt
– Der Verbund Diamant/Grundkörper des Schleifkörpers ist stärker.
– Die Vorschubgeschwindigkeit beim Fräsen von Glas und anderen Substraten ist höher.

Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen und eines Ausführungs-Beispiels im Einzelnen beschrieben:
1 zeigt in einer Prinzip-Skizze einen Schneidkörper (3) und einen Trägerkörper (2) mit einer Nut (4) vor der Verklebung. In 1a) ist die Nut rechteckig, in 1b) trapezförmig mit der kürzeren Parallele nach Außen.
2 zeigt in einer Prinzip-Skizze einen Schneidkörper (3) und einen Trägerkörper (2) nach der Verklebung mit dem Klebstoff (5). In 2a) quillt der Klebstoff aus der Spalte zwischen Trägerkörper und Schneidkörper heraus. In 2b) füllt der Klebstoff (5) die erweiterte Spalte zwischen Trägerkörper (2) und Schneidkörper (3) aus.
3 ist eine technische Zeichnung des im Ausführungsbeispiel verwendeten Frässtabes, und zwar in 3a) ein Querschnitt durch den Schaft und in 3b) ein Querschnitt längs des Frässtabes.
Ausführungsbeispiel
A) Verwendete Materialien:

1. Der Trägerkörper war aus einem 11SMnPb30-Stahl mit den Dimensionen gemäß 3a und 3b. Im Wesentlichen hatte er also an einem Ende einen 47,5 mm langen, rotierbaren Schaft mit einem Durchmesser von 14 mm, in dem paarweise gegenüberliegend 4 Nuten mit einer Breite von 5,0 mm, einer Tiefe von 0,7 mm und mit einer Länge von 47,5 mm eingefräst sind. Er enthielt also 4 Nuten mit einer Breite von 5,0/5,5 mm, einer Länge von 47,5 mm und einer Tiefe von 0,7/0,8 mm. (Bei den angegeben Dimensionen handelt es sich um das Nenn-Maß einerseits und um das Ist-Maß andererseits.)
2. Der Schneidkörper basierte auf einem Grundkörper aus Bronze und dem Schneidstoff PKD (polykristalliner Diamant). Er hatte eine quaderförmige Form mit einer Breite von 5,0 mm, einer Länge von 41 mm und einer Höhe von 50 mm. Das Spiel lag also im Bereich von etwa 0,05 bis 0,1 mm.
3. Bei dem Klebstoff handelte es sich um einen 2-Komponenten-Klebstoff auf der Basis von Polyurethan, wobei die Polyolkomponente folgende Ausgangsstoffe enthielt (in Massen-%): a) Rizinusöl (40,0), b) Dipropylenglykol (3,3), c) Voranol RA 640: ein Produkt aus Ethylendiamin und 4 Einheiten Propylenoxid der Fa. Dow Chemical (2,5), d) Cyclohexanon/Formaldehyd-Harz der Fa. Degussa-Hüls AG (9,9), e) UOP-L-Pulver: ein Kalium-Natrium-Aluminium-Silikat vom Typ Zeolith A der Fa. UOP GmbH (8,0), f) Perenol-E-8: zur Entlüftung bzw. als Verlaufmittel ein Lösemittelgemisch mit Siliconanteil der Fa. Cognis Deutschland GmbH (0,2), g) Calciumcarbonat als Füllstoff (34,1) und h) Aerosil R 202: ein amorphes hochdisperses hydrophobes Siliciumdioxid der Fa. Degussa-Hüls AG (2,0).

Die Isocyanatkomponente bestand aus Desmodur VKS 20 F: ein 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat mit polymeren Anteilen der Fa. Bayer AG (32,1).
Herstellung des Klebstoffes:
Zunächst wurde die Polyol-Komponente durch Mischen der Komponenten a) bis d) bei 100°C in einem Rundkolben mit Rührer hergestellt, wobei die flüssigen Polyolkomponenten vorgelegt wurden. Das Gemisch aus dem Harz und den Polyolen war schlierenfrei.
Dann wurden die übrigen Stoffe zugemischt.
Unmittelbar vor der Verklebung wurde die Isocyanatkomponente zugemischt.

4. Als Werkstoff zum Fräsen wurde eine Scheibe aus Glas verwendet mit einer Dicke von a) 10 und b) 19 mm, wie sie z. B. für Tischplatten verwendet werden.

B) Herstellung des erfindungsgemäßen Frässtabes:

1. In den Trägerkörper wurden 4 rechteckige Nuten gefräst.
2. Der Trägerkörper und die Schneidkörper wurden in einem Ethylacetat-Ultraschallbad entfettet.
3. Eintrag des thixotrop eingestellten 2-Komponenten-Polyurethan-Klebstoffes, nachdem Hatz und Harter sorgfältig gemischt waren.
3. Die Schneidkörper wurden in die Nuten eingelegt, wobei der Klebstoff etwas aus den Nuten quoll.
4. Die Schneidkörper wurden mit dem Trägerkörper fixiert.
5. Der Klebstoff wurde zunächst in 12 Stunden bei Raumtemperatur (ca. 20°C) und dann noch in 6 Stunden bei 80°C ausgehärtet.

Zum Vergleich wurde ein Frässtab herangezogen, der aus den gleichen Materialien hergestellt war, wobei der Trägerkörper mit den Schneidkörpern jedoch verschweißt war.
C) Eigenschaften:

1. Vorschubgeschwindigkeit bei einer Umdrehung von 14 000 Umdrehungen pro Minute: a) Der Vorschub betrug beim 10 mm dicken Glas mit dem erfindungsgemäßen Frässtab 2.0 m/min und mit dem bekannten Frässtab nur 1,5 m/min unter gleichen Bedingungen. b) Der Vorschub betrug beim 19 mm dicken Glas mit dem erfindungsgemäßen Frässtab 1,8 m/min und mit dem bekannten Frässtab nur 1,0 m/min unter gleichen Bedingungen.

Es war nicht zu erwarten, dass ein Klebstoff den hohen thermischen und mechanischen Ansprüchen beim Fräsen gerecht wird, geschweige denn, sogar bessere Vorschubgeschwindigkeiten ermöglicht als die bekannten geschweißten Fräswerkzeuge.

1: Frässtab
2: Trägerkörper
3: Schneidkörper
4: Nut im Trägerkörper
5: Klebstoff
6: Diamant-haltige Schicht des Schneidkörpers
7: Grundkörper des Schneidkörpers

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4128649 A1 [0013]
- DE 4124665 A1 [0017]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 53240 [0018]
- DIN 55958 [0037]

Claims

Diamant-Fräser (1) mit einem zylindrischen Trägerkörper (2), der auf der einen Seite in eine Fräsmaschine eingespannt werden kann und auf der anderen Seite über seinen ganzen Umfang Diamant-haltige Schneidkörper (3) mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt aufweist, wobei der Trägerkörper (2) Nuten (4) zur Aufnahme der Schneidkörper (3) aufweist und der Trägerkörper (2) mit den Schneidkörpern (3) in den Nuten (4) dauerhaft verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (2) mit den Schneidkörpern (3) mittels eines Klebstoffes (5) in den Nuten (4) dauerhaft stoffschlüssig verbunden ist.
Frässtab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (5) thixotrop eingestellt ist.
Frässtab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (5) vernetzend ist, insbesondere ein 2-Komponenten-Klebstoff auf der Basis von Polyurethan.
Frässtab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (2) Nuten (4) mit einem trapezförmigen Querschnitt aufweist, wobei die parallelen Seiten unterschiedlich lang sind und die längere Seite zentraler liegt als die kürzere.
Frässtab nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (4) den Querschnitt eines gleichschenkligen Trapezes haben.
Frässtab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamant-haltigen Schneidkörper (3) Schichtverbundwerkstoffe aus einer polykristallinen Diamantmatrix (6) auf einem Grundkörper (7), insbesondere aus Hartmetall, sind.
Verfahren zur Herstellung des Frässtabes (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Klebstoff (5) zumindest in den Nuten (4) des Trägerkörpers (2) aufgetragen wird, b) die Schneidkörper (3) in die Nuten (4) eingebracht werden und c) der Klebstoff (5) dann kalt ausgehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (2) und die Schneidkörper (3) vor dem Klebstoffauftrag in einem Ultraschallbad mit Ethylacetat gereinigt werden.
Verwendung des Frässtabes (1) nach mindest einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Fräsen von Glas.