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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleif- und/oder Trennscheibe, welche aus gebundenem Schleifmittel mit einer textilen Armierung ausgebildet ist, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
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Schleifscheiben sind rotationssymmetrische Körper, die aus gekörnten Schleif- und Bindemitteln hergestellt werden. Bei Trennscheiben handelt es sich um relativ dünne Schleifscheiben, die aus einer Schleifkornmischung, die im Wesentlichen aus Schleifmittel definierter Körnung, wie zum Beispiel Korund, Siliziumkarbid oder Diamant sowie einem Bindemittel, wie zum Beispiel Phenol-Formaldehydharz, und diversen Füll- und Zuschlagstoffen besteht, hergestellt wird. Zur Erhöhung der Festigkeit gegen radiale Belastungen und den daraus resultierenden sicherheitstechnischen Anforderungen kann in eine Schleif- oder Trennscheibe eine Armierung, beispielsweise aus Glasfasern, eingebracht werden. Derartige Schleif- oder Trennscheiben weisen eine Zentrierbuchse aus Stahl auf, welche in das Zentrum der Scheibe eingepresst wird, wodurch eine sichere Verbindung mit einer Schleifmaschine geschaffen werden kann. Die bekannten Schleif- oder Trennschleifscheiben können auf Umfangsgeschwindigkeiten von bis zu 300 m/s getrimmt werden und eignen sich damit zur Bearbeitung verschiedenster Materialien durch feine Spanabhebung.
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Im Aufbau einer Schleifscheibe gibt es eine Anzahl von Faktoren, die die Leistungsfähigkeit des Schleifprozesses direkt oder indirekt beeinflussen. Die essenziellste Anforderung besteht darin, eine hohe Schleif- bzw. Zerspanungsleistung bei unterschiedlichen Bedingungen zu erzielen und außerdem den Herstellungsanforderungen der Schleifscheibe gerecht zu werden. Weitere Anforderungen sind außerdem eine scharfe Schneidkante des zu bearbeitenden Werkzeugs; ein hoher Materialabtrag und höchste Oberflächenqualitäten in allen Einsatzgebieten; ein möglichst geringer Verschleiß der Scheibe; eine gute Formhaltigkeit der Scheibe; eine gute Standhaltung der Scheibe bei häufig wechselndem Scheibenkontakt, wie Punkt- oder Linienkontakt, sowie Flanken- oder Flächenkontakt, beim Schleifen von unterschiedlichen Profilen; Beständigkeit bei der Bearbeitung von korrodierenden Materialien; chemische Beständigkeit; Zuverlässigkeit und ein gleichbleibend hoher Qualitätsstandard. Um eine Erhöhung der Abtragsrate zu erreichen, ist es ferner notwendig, die auftretenden Kräfte beim Schleifen möglichst so zu steuern, dass keine Zugspannung im Werkstück auftritt. Zudem muss jede Scheibe einen ihrem Verwendungszweck adäquaten Sicherheitsfaktor gegen Bruch aufweisen.
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Sämtliche genannten Anforderungen sollten durch eine optimierte Kombination von Bindemittel, Korngrößen und Armierung auf die jeweilige Anwendung individuell abgestimmt werden.
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Allgemein übliche Bewehrungen für Trennschleifscheiben sind Glasfasergewebe mit einer lichten Maschenweite. Das ermöglicht eine stabile Verbindung von Bewehrung und Schleifkornmasse aufgrund der Verzahnung der Schleifkörper. Der gesamte Schleifkörper erlangt dadurch eine zufriedenstellende Homogenität. Bevorzugt verwendete Verstärkungsmaterialien sind Faserstoffbahnen oder Gewebe aus Glasfasern. Diese werden zur Gewährleistung einer zur Gesamtfestigkeit notwendigen Verbindung von Bewehrung und Schleifkornmasse mit geeigneten Kunstharzen, wie Phenolharzen, getränkt.
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Die Verwendung von Glasfasern geht mit den hervorragenden Eigenschaften dieses Materials einher. Sie erfüllt vor allem die Forderung einer sehr hohen Zug- und Druckfestigkeit für ein Verstärkungsmaterial der Trennschleifscheibe.
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Die bekannten Glasfasergewebe für Armierungen werden in Leinwandbindungen konstruiert. Das Verweben von Textilglas erfolgt mithilfe der gängigen Webmaschinen zum Verarbeiten von Synthese- und Naturfasern. Für den Schusseintrag werden am häufigsten Greifer- und Luftdüsenwebmaschinen eingesetzt. Die Leinwandbindung hat die kürzeste Fadenflottierung, was eine hohe Anzahl von Kreuzungspunkten der Glasfaserfäden mit sich bringt. Außerdem zeichnet sich das Gewebe durch eine hohe Verschiebefestigkeit aus, welche durch die für ein gutes Verbindungsverhältnis zwischen Glasfaserverstärkung und Schleifkornmatrix benötigte grobe Maschenweite von mindestens 1 mm2 leider wieder verloren geht.
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Aus Gründen der mechanischen Stabilisierung für eine bessere Weiterverarbeitung und eine gesteigerte Haftvermittlung zwischen Fasern und Schleifkornmischung wird das Gewebe mit Harzen, vorzugsweise Phenolharz, getränkt und getrocknet. Nach dieser Behandlung werden die Gewebebahnen zu vordefinierten Ronden ausgestanzt und sind für die Verpressung mit dem Schleifkorngranulat vorbereitet. So ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 7306787 eine Schleifscheibe bekannt, bei der zwischen den zwei vorhandenen Schleifschichten, im Inneren der Scheibe, engmaschiges Glasfasergewebe und beharztes Gewebe eingebettet ist.
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Es ist bekannt, dass Schleifkörper beim Bearbeitungsvorgang in erster Linie auf Druck beansprucht werden. Die Abarbeitung einer Trennschleifscheibe geht daher größtenteils mit der Zusammensetzung des Schleifkorngranulats einher. Die Druckfestigkeit kann dementsprechend durch Veränderung der Erzeugungsparameter in jede Richtung variiert werden.
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Die kunstharzgetränkten Trennschleifscheiben, welche als hochtourig laufende Schleifkörper gelten, werden aber zusätzlich durch Zugspannung belastet, bedingt durch die stark wirkenden Fliehkräfte. Die Schleifkörpermasse kann wegen ihrer geringen Zugfestigkeit diesen Zentrifugalkräften nicht widerstehen und muss entsprechend mit tragenden Einlagen höherer Zugfestigkeit verstärkt werden. Diese Bewehrung bringt die erforderliche Festigkeit der Scheibe und damit den notwendigen Sicherheitsstandard für den Arbeiter und die Maschine.
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Die Wirkungsweise einer Trennschleifscheibe beruht auf den Eigenschaften der Selbstschärfung. Durch ein Zersplittern der abgewetzten Schleifkörner werden neue Schneidspitzen gebildet und durch einen Ausbruch des gesamten Schleifkorns werden unbenutzte Schleifkörper aus der Bindungsmatrix freigelegt. Dabei sind Randstücke der Trennschleifscheibe besonders vor Ausbruch gefährdet. Solche Ausbrüche bewirken beim Trennen eine Art Keilwirkung, die in späterer Folge zum Verklemmen und zum Bruch der Scheibe führen kann.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schleif- und/oder Trennscheibe sowie ein Verfahren der oben genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei welchen die in die Schleif- und/oder Trennscheibe eingebrachte Armierung den wirkenden Fliehkräften besser standhält als das üblich verwendete Gitternetz.
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Die Aufgabe wird einerseits durch eine Schleif- und/oder Trennscheibe, welche aus gebundenem Schleifmittel mit einer textilen Armierung besteht, gelöst, wobei die textile Armierung eine Stickerei ist.
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Die Stickerei erlaubt durch technologisch frei wählbare Komponenten wie Stickarten, Stichlängen, Stickboden und Stickgarn, eine Erzeugung von Mustermöglichkeiten in nahezu unbegrenzter Vielfalt, welche bis ins Detail bearbeitet und verbessert werden können. Damit kann eine Armierung mit einem Fadenverlauf erzeugt werden, die den wirkenden Fliehkräften besser standhält, als es die bisher verwendeten Armierungsgewebe können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Stickerei ein Glasfasergestick. Das Glasfasermaterial weist eine besonders hohe Grundfestigkeit auf und eignet sich damit für die Ausbildung einer hochfesten Armierung.
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Gemäß einem bevorzugten Beispiel der vorliegenden Erfindung ist die Stickerei auf einem Stickboden aus Krepppapier oder Polyvinylalkohol(PVAL)-Vlies aufgestickt. So kann das in den Schleifscheiben zur Kaschierung verwendete Krepppapier als Stickboden verwendet werden. Wird PVAL-Vlies als Stickboden verwendet, kann dieser in einem nachfolgenden Nassätzverfahren aus dem Gestick leicht herausgelöst werden.
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Es ist besonders von Vorteil, wenn die Stickerei zur mittleren Öffnung der Schleif- und/oder Trennscheibe hin eine Faden- oder Faserstrangverstärkung aufweist. Hierdurch wird die Stabilität im Innenbereich der erfindungsgemäßen Schleif- und/oder Trennscheibe erhöht.
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Eine solche Faden- oder Faserstrangverstärkung im Bereich der mittleren Öffnung der Schleif- und/oder Trennscheibe kann beispielsweise durch eine erhöhte Dichte von Fadenkreuzungspunkten in diesem Bereich erreicht werden.
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Ferner kann die Faden- oder Faserstrangverstärkung der Stickerei zur mittleren Öffnung der Schleif- und/oder Trennscheibe hin durch zusätzliche Verstärkungsfäden in diesem Bereich realisiert werden.
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Vorzugsweise weist die Stickerei einen Außenumfangsbereich mit homogener Struktur auf. Damit ist eine erhöhte Flexibilität im Außenbereich der Schleif- und/oder Trennscheibe erreichbar.
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Die Fäden der Armierung der erfindungsgemäßen Schleif- und/oder Trennscheibe nehmen auftretende Zugkräfte am besten auf, wenn sie zur mittleren Öffnung eine tangentiale und zum äußeren Rand der Schleif- und/oder Trennscheibe hin eine radial tangentiale Anordnung aufweisen.
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Es hat sich zudem als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Stickerei eine Mehrzahl sich radial erstreckender, spiralförmig ausgebildeter Faden- oder Faserstrangverläufe aufweist. Die radiale Anordnung von Fäden oder Fasersträngen in der Armierung sorgt für eine Minderung des Flatterphänomens insbesondere bei der Anwendung von dünnen Schleif- und/oder Trennscheiben. Indem die sich radial erstreckenden Faden- oder Faserstrangverläufe spiralförmig ausgebildet sind, können diese fortlaufend im Stickprozess durch einen einzigen Faden ausgebildet werden.
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Erfindungsgemäß empfiehlt es sich, bei der Stickerei eine Mindeststicklochgröße von 1 mm2 einzuhalten, sodass die Stickerei vollständig von dem Schleifgranulat durchsetzt werden kann. Zudem soll die Stickerei eine an einen Durchmesser der Schleif- und/oder Trennscheibe angepasste Maximalsticklochgröße aufweisen. Dabei darf die Maximalsticklochgröße nicht zu groß gewählt werden, da mit größer werdenden Abständen zwischen den Stickfäden der gestickten Armierung die Festigkeit der Scheibe geringer wird. Ein Ausbruch von Schleifkörperstücken ist damit wahrscheinlich. So sollten bei Schleif- und/oder Trennscheiben mit einem Durchmesser von 125 mm die maximalen Sticklochgrößen bei ca. 5 mm2 und bei Schleif- und/oder Trennscheiben mit einem Durchmesser von 180 mm bei ca. 10 mm2 liegen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist die Stickerei aus Fäden aus niedrig gedrehtem Garn ausgebildet. Die Verwendung von möglichst niedrig gedrehtem Garn verhindert eine Festigkeitsabnahme des Armierungsfadens, welche besonders nach dem Pressvorgang bemerkbar wird.
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Beispielsweise kann die Stickerei, aus der die textile Armierung der erfindungsgemäßen Schleif- und/oder Trennscheibe ausgebildet ist, eine Zweifadenstickerei oder eine Soutachestickerei sein. Beide Stickereiformen ermöglichen die Herstellung von Armierungsmustern in jeglicher gewünschter Form.
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In einem besonders günstigen Beispiel der Erfindung wird ein Stickboden der Stickerei beseitigt. Durch die Beseitigung des Stickbodens kann die geforderte „Maschenweite” der Armierung für die erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheibe erreicht werden. Für die Beseitigung des Stickbodens kommen Ätztechniken, wie die aus der Spitzenstickerei bekannten Trocken- und Nassätzverfahren, in Betracht.
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Vorzugsweise ist das gebundene Schleifmittel aus einem Schleifkorngranulat, flüssigem Kunstharz und Füll- und/oder Zuschlagstoffen ausgebildet. So kann als Schleifkorngranulat ein Schleifmittel definierter Körnung, wie zum Beispiel Korund, Siliziumkarbid oder Diamant, zum Einsatz kommen. Als flüssiges Kunstharz kann beispielsweise Phenol-Formaldehydharz eingesetzt werden, mit welchem die Schleifmittelmischung vermischt wird. Zur endgültigen Fertigstellung des Mischungsgranulats wird der Flüssigharz-Schleifmittelmischung ein Pulverharz, welches zusätzliche Füll- und Zuschlagstoffe enthält, beigemischt.
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Endgültige Stabilität wird der erfindungsgemäßen Schleif- und/oder Trennscheibe verliehen, wenn die Stickerei mit dem Schleifmittel verpresst ist.
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Die Festigkeit der Schleif- und/oder Trennscheibe kann noch erhöht werden, wenn die Stickerei vorimprägniert ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zum Herstellen einer Schleif- und/oder Trennscheibe aus gebundenem Schleifmittel mit einer textilen Armierung gelöst, wobei die textile Armierung gestickt wird.
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Der größte Vorteil der Stickerei ist der, dass der Fadenverlauf hinsichtlich der Erkenntnisse zur optimalen Armierung exakt nachgestickt werden kann. Die Stichlänge, die Fadenfeinheit, die Fadenart samt Stickboden und damit das mögliche Ätzverfahren sind frei wählbar. Beim Punchen können die Stiche genau nach Vorstellung gesetzt werden, sowie die Stickart und Durchlaufzahl festgelegt werden. Eine geringe Fadenanhäufung und eine minimierte Gesamtlänge des Fadens sowie jegliche Muster sind dadurch realisierbar. Da die Armierungen in Rondenform gestickt werden können, entfällt der Ausstanzprozess und damit der teilweise schwer zu beseitigende Abfall des Materials, aus dem die textile Armierung ausgebildet ist.
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Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die textile Armierung mit Glasfäden gestickt. Glasfasern halten sehr großen Zugbeanspruchungen stand, jedoch ist ihre Knick- und Biegebeanspruchung bei kleinen Biegeraden sehr klein. Dem kann bei der Stickerei Rechnung getragen werden, wobei Stickmuster mit geeigneter Form und Symmetrie erzeugt werden können.
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Die textile Armierung wird vorzugsweise mit einem Zweifadensystem oder einem Soutachesticksystem bestickt, wodurch vielfältige Stickmuster realisierbar sind. Die Soutache-Stickerei hat den Vorteil, dass nahezu jedes beliebige Material auf eine Unterlage gestickt werden kann, ohne dass eine Eigenschaftsänderung oder Beschädigung des „Soutache” eintritt. Mit dieser Technologie tritt kein Fadenbruch des dritten Fadensystems auf. Die Funktion und somit die Reproduzierbarkeit und Dokumentation der technischen Parameter des Spezialgarns kann voll gewährleistet werden.
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Beispielsweise kann die textile Armierung auf einen Stickboden aus Krepppapier oder Polyvinylalkohol-Vlies gestickt werden. So kann das in den Schleif- und/oder Trennscheiben zur Kaschierung verwendete Krepppapier als Stickboden eingesetzt werden. Die Verwendung von Polyvinylalkohol-Vlies eignet sich insbesondere dann, wenn der Stickboden nachfolgend im Nassätzverfahren entfernt werden soll.
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Der Stickboden kann zur Erzielung der geforderten „Maschenweite” der Armierung nach dem Sticken beseitigt werden. Vorzugsweise kommen hierfür Nass- oder Trockenätzverfahren, wie sie aus der Spitzenherstellung bekannt sind, in Betracht. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Stickboden mechanisch, wie durch Ausschneiden oder Ausstanzen, zu entfernen. Besonders stabile Schleif- und/oder Trennscheiben können dann hergestellt werden, wenn beim Sticken der textilen Armierung eine zur mittleren Öffnung der Schleif- und/oder Trennscheibe hin erhöhte Fadenkreuzungsdichte erzeugt wird.
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Ferner ergibt sich eine besonders hohe Stabilität der Schleif- und/oder Trennscheibe, wenn beim Sticken der textilen Armierung zusätzliche Verstärkungsfäden in einem Bereich zur mittleren Öffnung der Schleif- und/oder Trennscheibe hin verwendet werden. Dies hat eine große Relevanz auf die Gesamtfestigkeit der Scheibe. So ist die Umfangsspannung im inneren Bereich der Trennscheibe die entscheidende Größe für deren Mindestfestigkeit.
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Eine besonders hohe Flexibilität im Außenbereich der Schleif- und/oder Trennscheibe kann verfahrenstechnisch dadurch erreicht werden, dass ein Außenumfangsbereich der textilen Armierung mit einem homogenen Stickmuster gestickt wird.
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Die in der Schleif- und/oder Trennscheibe auftretenden Zugkräfte können durch die Fäden der Armierung am besten aufgenommen werden, wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren die textile Armierung derart gestickt wird, dass eine Mehrzahl tangential zur mittleren Öffnung und radial tangential zum äußeren Rand der Schleif- und/oder Trennscheibe angeordnete Faden- und/oder Faserstrangverläufe ausgebildet wird. Die Hauptspannungsrichtung der Schleif- und/oder Trennscheibe verläuft von deren mittleren Öffnung tangential. Die Tangentialspannung, das heißt der Tangentialkraftverlauf, hat im Bereich der mittleren Öffnung ihren höchsten Wert, der nach außen hin stetig abnimmt. Die Fäden der Armierung nehmen die Zugkräfte auf.
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Je dünner die Schleif- und/oder Trennscheibe ist, umso geringer ist die Kraft, die benötigt wird, um einen Schnitt durchzuführen. Außerdem kann bei dünnen Schleif- und/oder Trennscheiben der Schnitt schneller durchgeführt werden und ist von höherer Qualität. Eine entsprechende Dicke ist allerdings zwingend erforderlich, um dem Flatterphänomen der Scheibe beim Arbeitsvorgang entgegenzuwirken. Diesem Flatterphänomen kann zusätzlich durch das erfindungsgemäße Verfahren entgegengewirkt werden, wenn die textile Armierung derart gestickt wird, dass eine Mehrzahl sich radial erstreckender, spiralförmig ausgebildeter Faden- oder Faserstrangverläufe ausgebildet wird.
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Eine Festigkeitsabnahme des Armierungsfadens kann verhindert werden, wenn entsprechend einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens die textile Armierung mit Fäden aus niedrig gedrehtem Garn gestickt wird. Ein hochgewundenes Garn, was Dehnungskräften ausgesetzt ist, neigt dazu, dass sich die einzelnen gewundenen Stränge ausdehnen. Das hat einen Festigkeits- und Steifigkeitsverlust zur Folge. Erfindungsgemäß kann die Elastizität gesteigert werden, wenn, wie vorgeschlagen, niedrig gewundenes Garn verwendet wird.
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Vorzugsweise wird die textile Armierung gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Schleifmittel aus Schleifkorngranulat, flüssigem Kunstharz und Füll- und/oder Zuschlagstoffen verpresst.
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Die Festigkeit der Schleif- und/oder Trennscheibe kann noch erhöht werden, wenn die textile Armierung vor dem Verpressen, beispielsweise durch Beharzen, vorimprägniert wird.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert, wobei
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1 schematisch eine Abfolge von Prozessschritten gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung erfindungsgemäßer Schleif- und/oder Trennscheiben zeigt;
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2a und 2b erfindungsgemäß einsetzbare Stickmuster in Form von Punchblättern zeigen;
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3a und 3b Beispiele erfindungsgemäßer Schleif- und/oder Trennscheiben zeigen, welche durch ein Glasgestick auf Krepppapier erzeugt wurden; und
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4a und 4b Beispiele erfindungsgemäßer Schleif- und/oder Trennscheiben zeigen, die mit Polyesterfaden gestickt wurden, wobei der Stickboden nachfolgend durch Nassätzen entfernt wurde.
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1 zeigt schematisch eine mögliche Abfolge von Prozessschritten zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung erfindungsgemäßer Schleif- und/oder Trennscheiben 1, wie sie anhand der Beispiele 1a, 1b, 1c, 1d in den 3a, 3b, 4a, 4b, beispielhaft gezeigt sind.
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In einem Schritt 11 des in 1 dargestellten Verfahrensablaufes erfolgt ein Musterentwurf für eine textile Armierung 2 zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Schleif- und/oder Trennscheibe 1. Beim Musterentwurf müssen die auf die Schleif- und/oder Trennscheibe 1 wirkenden Kräfte und äußeren Einflussparameter berücksichtigt werden. Der Musterentwurf ist bereits so auszubilden, dass beim späteren Sticken der Armierung 2 ein Absetzen der Sticknadel vermieden wird, damit kontinuierlich und zeitsparend gestickt werden kann.
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Geeignete Muster können beispielsweise mit einem Spirographen konstruiert werden. Der Spirograph ist ein mathematisches Zeichenwerkzeug, mithilfe dessen Figuren verschiedenster geometrischer Formen gezeichnet werden können. Zur exakten Musterkonstruktion wird jedoch vorzugsweise ein mathematisches Programm verwendet. In derartigen Programmen können Parametergleichungen für Zykloiden programmiert und in grafischer Darstellung wiedergegeben werden. So können verschiedene Muster allein durch Veränderung von Variablen in der Parametergleichung erzeugt werden.
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Beim Musterentwurf 11 ist insbesondere zu berücksichtigen, dass geeignete Zykloiden nach Dichte des Fadenkonstrukts, dichter werdenden Fadenkreuzungen zur mittleren Öffnung 4 der Schleif- und/oder Trennscheibe 1 und einem homogenen Verlauf des Stickmusters zum Rand hin ausgewählt werden. Ferner ist beim Musterentwurf 11 darauf zu achten, dass die Fäden den radialen und tangentialen Kräfteverlauf beim Trennen und Schleifen möglichst optimal aufnehmen können. Entsprechend wurde bei ausgewählten Mustern zugunsten der Dichte der Fadenkreuzungspunkte zusätzlich eine Spirale, wie in 2b gezeigt, auf das Konstrukt gelegt.
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In einem weiteren Schritt 12 der in 1 dargestellten Verfahrensabfolge erfolgt eine Aufbereitung der Musterentwürfe, die im Schritt 11 erstellt wurden, für die jeweils angewendete Stickmaschine im sogenannten Punchvorgang 12. Beim Punchen muss darauf geachtet wenden, dass die Umsetzung des Entwurfes möglichst nicht von der Vorlage abweicht. Gleichzeitig muss die Einhaltung von sticktechnischen Bedingungen, wie z. B. einer ausreichenden, aber nicht zu starken Fadenanzugskraft je nach Muster beim Stickprozess gewährleistet und durch optimal ausgewählte Stickparameter diese ausgeglichen oder dieser entgegengewirkt werden.
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Die 2a und 2b zeigen Beispiele sogenannter Punchblätter, die beispielhafte Stickmustervarianten für Armierungen 2a, 2b für erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheiben 1 zeigen. Neben den dargestellten Armierungen 2a, 2b sind jedoch noch vielfältige andere Ausführungsvarianten von Armierungen möglich.
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Die in den 2a, 2b dargestellten Armierungen 2a, 2b zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie jeweils eine Verstärkung der Stickerei zur mittleren Öffnung 4 der Schleif- und/oder Trennscheibe 1 hin aufweisen. Dies wird in beiden Varianten durch eine erhöhte Dichte von Fadenkreuzungspunkten 6 um die mittlere Öffnung 4 erreicht. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung kann die Armierung 2 auch so ausgebildet sein, dass sie zur mittleren Öffnung 4 der Schleif- und/oder Trennscheibe 1 hin zusätzliche Verstärkungsfäden aufweist.
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Zudem sind die Armierungen 2a, 2b so gestaltet, dass sie jeweils eine homogene Struktur zum Rand 8 der Schleif- und/oder Trennscheibe 1 hin aufweisen. So ist in 2a und 2b jeweils ein Außenumfangsbereich 7 der Armierung 2a, 2b ausgebildet, der durch eine homogene Stickstruktur und Fadendichte gekennzeichnet ist.
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Zum Rand 8 der Schleif- und/oder Trennscheibe 1 hin weisen die gestickten Armierungen 2a, 2b radial tangential angeordnete Faden- oder Faserstrangverläufe 10 auf. Zudem weisen die Armierungen 2a, 2b eine Mehrzahl tangential zur mittleren Öffnung 4 der Schleif- und/oder Trennscheibe 1 hin angeordnete Faden- oder Faserstrangverläufe 9 auf. Durch diese Faden- bzw. Faserstranganordnung können die Fäden der Armierung 2a, 2b bei deren Einbringung in eine Schleif- und/oder Trennscheibe 1 die auftretenden Zugkräfte am besten aufnehmen.
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Insbesondere die Armierung 2b aus 2b weist ferner eine Mehrzahl sich radial erstreckender, spiralförmig ausgebildeter Faden- oder Faserstrangverläufe 17 auf. Die radiale Anordnung der Faden- oder Faserstrangverläufe 17 in der Armierung 2b sorgt für eine Minderung des Flatterphänomens bei der Anwendung der Schleif- und/oder Trennscheibe 1. Ähnliche, aber größere Spiralen 17 finden sich auch in der Armierung 2a aus 2a.
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Die Armierungen 2a, 2b sind sowohl in Zweifadenstickerei als auch in Soutachestickerei herstellbar. Dabei werden die Stickereien zunächst auf einen beispielsweise in den 3a, 3b noch vorhandenen Stickboden 3 gestickt, welcher beispielsweise aus einem Vlies, zum Beispiel PVAL, einem Zellulosefasergewebe oder auch aus Krepppapier ausgebildet sein kann. Grundsätzlich sind für die Wahl des Stickbodens 3, außer dessen Bestickbarkeit, jedoch kaum Grenzen gesetzt.
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Die Fäden, die für das Sticken verwendet werden, sind vorzugsweise aus Glasfasern, Polyester oder Leinengarn ausgebildet. Diese Materialien zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Festigkeit und gute thermische Belastbarkeit aus. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Materialien einsetzbar. Hohe Festigkeits- und thermische Belastbarkeitseigenschaften sind notwendig, damit die Armierung bzw. Bewehrung den weiter folgenden Arbeitsschritten für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Schleif- und/oder Trennscheibe standhalten kann. Diese sind vor allem eine möglichst hohe Temperaturbeständigkeit von mindestens 150°C für den Brennofen bei der Schleifscheibenverpressung und eine große Festigkeit für die kraftableitende Wirkung, um hohe Zerberstwerte der Scheibe zu erreichen. Weitere begünstigende Eigenschaften der Fasern für die Anwendung als Verstärkungsfaser, wie Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Geruchseigenschaften usw., können ebenfalls bestimmend für den jeweiligen Einsatz eines Stickfadenmaterials sein. In jedem Fall ist jedoch eine hohe Zugfestigkeit der eingesetzten Verstärkungsfäden notwendig. Ferner empfiehlt sich die Verwendung von möglichst niedrig gedrehtem Garn, um eine Festigkeitsabnahme des Armierungsfadens zu verhindern, welcher besonders nach dem Pressvorgang bemerkbar wird.
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Die Armierungen 2a, 2b weisen zwischen den Stickfäden Zwischenräume 18 auf, an welche, wie an die „Maschen” der bekannten Armierungsgewebe, hinsichtlich deren Größe bestimmte Anforderungen zu stellen sind. So sollten diese Zwischenräume 18 eine Mindeststicklochgröße von 1 mm2 und eine an den jeweiligen Durchmesser der Schleif- und/oder Trennscheibe 1 angepasste Maximalgröße aufweisen. Letztere liegt bei Schleif- und/oder Trennscheiben 1 mit einem Durchmesser von 125 mm bei ca. 5 mm2 und bei Schleif- und/oder Trennscheiben 1 mit einem Durchmesser von 180 mm bei ca. 10 mm2.
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Im Hinblick auf die in 1 dargestellte Verfahrensabfolge schließt sich an den Punchvorgang 12 ein Stickvorgang 13 an. Auf Grundlage der beispielsweise in den 2a, 2b dargestellten Punchblätter, kann die Stickerei automatisch auf einer Stickmaschine hergestellt werden. Wie bereits oben aufgeführt, kann zur Realisierung der gestickten Bewehrungseinlage zur Anwendung in einer erfindungsgemäßen Schleif- und/oder Trennscheibe 1 mit Leinen-, Polyester- und Glasfasergarn auf Stickböden wie PVAL-Vlies, Zellulosegewebe oder Krepppapier gestickt werden.
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Beim Sticken mit Polyester kann einem Verzug und einer Instabilität der Stickstruktur durch ein gegenläufiges zweitouriges Sticken der Armierung 2 entgegengewirkt werden.
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Beim Sticken mit Leinengarn empfiehlt es sich, eine möglichst große Nadelstärke zu verwenden, da das Leinengarn relativ unregelmäßig ist.
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Beim Sticken mit Glas hat sich insbesondere die Soutachestickerei als besonders vorteilhaft erwiesen. Bei dieser kann ein Glasfaserstrang jeweils auf einen Stickboden 3 aufgelegt und mit einem Monolonfaden aus Polyester festgestickt werden. Als Stickboden 3 kann hierbei beispielsweise Krepppapier verwendet werden, welches typischerweise als Kaschierung bei der Herstellung konventioneller Schleif- und/oder Trennscheiben eingesetzt wird. Beispiele für Glasgesticke auf Krepppapier finden sich in den 3a, 3b.
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Im Anschluss an den Stickvorgang 13 kann, in Abhängigkeit von dem verwendeten Stickboden 3, eine Veredelung 14 vorgenommen werden. Bei der Veredelung 14 erfolgt ein Herauslösen des Stickbodens 3. Dies kann in einem Trockenätzverfahren erfolgen, in welchem ein zellulosehaltiger Stickboden 3 vom Gestick, wie beispielsweise einem Polyestergestick, herausgelöst wird. Geeigneter sind jedoch Nassätzverfahren, bei welchem ein Stickboden 3 aus eiweißhaltigen Fäden oder aus Polyvinylalkohol (PVAL) aus dem Gestick herausgeätzt werden. Hierfür wird das Gestick mit einer 1,2-prozentigen Natronlaugelösung bei Kochtemperatur ca. 5 bis 6 Stunden gewaschen. Bei speziellem Vlies aus PVAL kann auch auf den Zusatz von Natronlauge verzichtet werden.
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Der Stickgrund löst sich beim Nassätzen in eine gallertartige Flüssigkeit auf und wird ausgespült. Der Stickfaden muss demnach aus verschiedenem Material sein, wie zum Beispiel Baumwolle oder Viskoseseide.
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In einem der Veredelung 14 oder direkt dem Sticken 13 nachgeschalteten Prozessschritt erfolgt eine Imprägnierung 15 in Form einer Beharzung. Für eine optimale Harzaufnahme der Gesticke empfiehlt es sich, die Harzlösung vorher beispielsweise mit Ethanol zu verdünnen. Durch die Imprägnierung wird der Armierung 2 und damit der Schleif- und/oder Trennscheibe 1 eine erhöhte Stabilität verliehen, da sich auf dem beharzten Untergrund das Schleifmittel besser anlagern kann.
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In einem letzten Verfahrensschritt 16 erfolgt ein Verpressen der gestickten Armierung 2 mit Schleifmittel. Beim Verpressen können ein oder mehrere, wie beispielsweise zwei Armierungen 2 mit Schleifmittel verpresst werden.
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Zur Herstellung des gebundenen Schleifmittels wird zunächst Flüssigharz, zum Beispiel Phenol-Formaldehydharz, mit der Schleifmittelmischung, welche als signifikante Bestandteile Korund, Siliziumkarbid oder Diamant aufweist, vermischt. Zur endgültigen Fertigstellung des Mischungsgranulats wird der Flüssigharz-Schleifmittelmischung ein Pulverharz, welches zusätzliche Füll- und Zuschlagstoffe enthält, beigemischt. Die vorimprägnierte Armierung 2 wird nachfolgend mit dem so hergestellten Mischungsgranulat verpresst. Die gepresste Scheibe wird letztlich im Ofen nach einem speziellen Temperaturprogramm mit einer maximalen Endtemperatur von ca. 185°C ausgehärtet.
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Wie oben bereits erwähnt, zeigen die 3a, 3b Varianten von erfindungsgemäßen Schleif- und/oder Trennscheiben 1a, 1b, welche mit Soutache-Stickerei von mit Polyester auf Krepppapier aufgestickten Glasfasersträngen erzeugt worden sind. Bei diesen Ausführungsvarianten wird das Krepppapier 3 nicht nachfolgend entfernt. Es entfällt somit der Veredelungsschritt 14 aus 1.
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Die 4a, 4b zeigen eine andere mögliche Variante erfindungsgemäßer Schleif- und/oder Trennscheiben 1c, 1d, welche mit Polyesterfäden auf PVAL-Vlies gestickt wurden, welches nachfolgend in dem Veredelungsschritt 14 durch Nassätzen entfernt wurde.
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Die Schleif- und/oder Trennscheiben 1a, 1b, 1c, 1d sind mit gebundenem Schleifmittel, wie oben beschrieben, verpresst und nachfolgend gehärtet.
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Die so hergestelten Schleif- und/oder Trennscheiben 1 weisen eine besonders hohe Festigkeit bedingt durch das verwendete kraftlinienorientierte Sticken auf. Zudem kann durch die erfindungsgemäßen Schleif- und/oder Trennscheiben 1 der Materialaufwand durch den Wegfall des bei herkömmlichen Gewebearmierungen erforderlichen Stanzprozesses gesenkt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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