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Verfahren zur Herstellung von Schleifgeweben Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schleifleinen, die aus einer Gewebeunterlage
und einer Schleifkornschicht bestehen und bei denen die Schleifkornschicht mit der
Gewebeunterlage durch ein synthetisches hitzegehärtetes Harz verbunden ist.
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Bei Schleifleinen, im allgemeinen als » Schmirgelleinen « bezeichnet,
ist es bekannt, die Schleifkörner mit tierischem Leim an das Gewebe zu binden. Das
Gewebe besteht z. B. aus einem dichten Baumwolldrell, Köper.
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Es wird durch Schrumpfen und Färben von Webstoffen gewonnen, die man
dann mit wäßrigen Dispersionen verschiedener Arten von Füllstoffen, wie Stärke,
Leim oder Ton, behandelt und dann unter Spannung trocknet. Das präparierte Gewebe
wird dann mit einer heißen, wäßrigen kolloiden Lösung von tierischem Leim überzogen.
Auf diesen)) Haftüberzug « trägt man die Schleifkörner auf. Der Leim wird dann so
weit getrocknet, bis die Körner fest auf der Unterlage haften. Dann trägt man einen
zweiten Vberzug-den sogenannten » Schleifüberzug «-auf, um die Schleifkörner noch
inniger auf dem Gewebe zu verankern. Danach wird das Schleifleinen getrocknet und
zu Rollen, Streifen, Scheiben oder anderen geeigneten Formen geschnitten.
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Ein anderes Verfahren zur Bindung der Schleifkörner auf dem Gewebe
besteht in der Imprägnierung des Gewebes mit einem Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukt.
Diese Harze haften jedoch nicht an mit Stärke und Leim gefüllten Geweben. Man war
deshalb gezwungen, das Rohgewebe mit anderen Stoffen zu füllen, mit denen das Harz
gut abbindet. Andererseits hat man zur Behandlung der Rohgewebe schon verschiedene
andere synthetische Harze und Elastomere vorgeschlagen.
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Hierzu sei besonders auf die USA.-Patentschriften 2 357 335 und 2
357 350 verwiesen.
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Das mit synthetischen Harzen oder mit elastomeren Füllstoffen hergestellte
Schleifleinen ist wasserfest und wurde in den letzten Jahren in erheblichen Mengen
hergestellt. Da sich von den synthetischen Harzen aber nur bestimmte, und zwar steife
Harze zur Appretur eignen, bewähren sich die bekannten harzgefüllten Schleifleinen
deshalb nicht für alle Zwecke. Außerdem sind die mit Harzfüllern hergestellten Erzeugnisse
teurer als solche mit Appretur aus Stärke, Leim, nicht allein wegen der Kosten fiir
das Harz und dessen Härtung, sondern auch wegen der höheren Kosten für die Behandlung
des Gewebes.
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Der Zweck der Erfindung besteht nun darin, Schleifleinen herzustellen,
bei denen die Gewebeunterlage mit einer Grundfüllung auf Stärkebasis appretiert
ist und die Schleifkörner mit dem Gewebe durch ein synthetisches Harz verbunden
sind.
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Es hat sich herausgestellt, daß die Gewebeunterlage in üblicher Weise
mit synthetischen Harzbindern und
Schleifkörnern überzogen werden kann, wenn man
das mit Stärke appretierte Gewebe vor dem Auftrag der Schleifkömerschicht mit einem
sehr dünnen, frischen und mit dem Schleifkörnerbindemittel verträglichen Harz behandelt
und dann der Einwirkung von Hitze aussetzt, damit sich dieses Harz verfestigt und
etwas härtet. Auf diese Weise erhält man billige, abriebfeste und trotzdem sehr
biegsame Schleifleinen, die allen Anforderungen der Schleiftechnik gewachsen sind.
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Solche Schleifleinen verbinden die Biegsamkeit und Billigkeit der
mit Stärke appretierten Gewebe mit der Wasserfestigkeit und geringen Staubanfälligkeit
der mit Harz appretierten Gewebe.
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Die Herstellung solcher Schleifkörper wird durch eine Reihe von Beispielen
erläutert.
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Beispiel 1 Es wurde zunächst eine Gewebeunterlage durch Färben und
Trocknen von Drell mit einer Breite von 1,07 m (Fadenzahl 76 48) mit vierzehn Ketten-und
zwölf Schußfäden und einem Gewicht von 454 g bei einer Lange von 1,8 m hergestellt.
Solche Gewebe hat man schon früher zur Herstellung von leim-und harzgebundenen Schleifleinen
verwendet.
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Das Gewebe wurde dann in eine wäßrige Dispersion mit 22 Gewichtsprozent
an Feststoffen folgender Zusammensetzung eingetaucht : Mit Borsäure versetztes Dextrin...
5 °/0 Dünnkochende Stärke » 10°/o Perlstärke............. 60 °/o Hautleim...........................
25"/o Das feuchte Gewebe wurde darauf unter Spannung getrocknet, erneut appretiert
und getrocknet, wobei die Spannung so groß war, daß die Breite des Gewebes nach
der zweiten Trocknung von 107 auf 92,7 cm zurückging.
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Diese Behandlungen ergaben eine Zunahme von 2,27 kg an Feststoffen
pro 30 m2. Das ursprüngliche Tuch wog 7,3 kg und das behandelte Tuch 9,5 kg pro
30 m2.
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Das so behandelte Tuch wurde durch Walzen auf der Uberzugsseite (die
Seite, auf der die Schleifkömer aufgebracht werden) mit einem sehr dünnen Phenol-Formaldehyd-Harz,
und zwar. mit 2 kg pro 30 m2 vom fliissigen Harz bei 43° C appretiert. Darauf wurde
es 2i/2 Stunden bei 79° C getrocknet ; das Material blieb hierbei frei von Flecken,
aber das Harz war noch schmelzbar und wasserempfindlich :--Das Harz bestand aus
einem flüssigen Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukt, dem 0,5 °/0 eines Benetzungsmittels,
z. B. das Natriumsalz des Sulfosuccinsäuredioctylesters, zugefügt waren. Das Harz
enthielt 67 /o Feststoffe und beträchtliche Mengen an Phenolalkoholen, besaß bei
25° C eine Viskosität von 100 cP, unbegrenzte Wasserverträglichkeit und wurde wie
folgt hergestellt.
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Ein Behälter mit Rückflußkühler, Rührer und Thermometer wurde mit
den folgenden Substanzen beschickt : Gewichtsteile Flüssiges Phenol (90°/oig) 1254
Wäßriger Formaldehyd (36,8"/oig).. 1168 Ba (OH) 2, 8 HO.................. 56,4 Diäthylenglykol
112,8 Die Ansatzmasse wurde langsam und gleichmäßig im Verlauf von 2 Stunden und
13 Minuten bis auf 60° C erhitzt. Danach wurde zur Entwässerung der Masse Vakuum
angelegt und die Temperatur auf 60° C gehalten.
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Die Entwässerung wurde noch 5 Stunden fortgesetzt, das Harz aus dem
Behälter herausgeholt und unter Abkühlen aufbewahrt, so daß keine weitere Umsetzung
oder Veränderung eintreten konnte.
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Dieses Gewebe wurde dann nach der folgenden Verfahrensweise mit Schleifkömem
überzogen. Zunächst setzt man den Haftüberzug-an. Hierzu bereitet man das bereits
zum Appretieren des Gewebes benutzte Phenol-Formaldehyd-Harz so weit auf, daß es
einen Feststoffgehalt von 72°/o und-eine Viskosität von 6000 cP bei 25° C bekommt.
Dann mischt man die Lösung mit gemahlenem Calciumcarbonat, und zwar 45 Teile Calciumcarbonat
auf 55 Teile fiiissiges Harz. Das Calciumcarbonat hatte eine durchschnittliche Korngröße
von 14,7 Mikron und ist in seinen Eigenschaften in der USA.-Patentschrift 2 322156
beschrieben. Außerdem enthielt der Haftüberzug 15 Gewichtsprozent Athylenglykol
und 0,5 °/o Benetzungsmittel. Die Mischung wurde dann mit Wasser auf eine Viskosität
von 2000 cP bei 32° C verdünnt.
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Dieser Haftüberzug wurde in einer Menge von 5,4 kg pro 30 m2, feuchtes
Gewicht, auf das Gewebe aufgebracht.
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Während der Überzug noch fliissig war, wurden Schleifkörner aus geschmolzenem
Aluminiumoxyd mit einer Korngröße von etwa 245 Mikron in einer Menge von 15 kg pro
30 m2 verteilt. Der Schleifkörper wurde in diesem Zustand dann 1,5 Stunden bei 79°
C getrocknet,
wonach der Haftüberzug ausreichend gehärtet war und die Schleifkömer
so fest band, daß man den Schleifüberzug aufbringen konnte.
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Der Schleifüberzug wurde wie folgt hergestellt : Flüssiges Harz vom
Haftüberzug 38°/o Calciumcarbonat als Fiillmaterial..... 62°/o Diese Mischung wurde
mit Äthylenglykol verdünnt, das Netzmittel in der oben beschriebenen Menge zugesetzt
und die ganze Mischung mit Wasser auf eine Viskosität von 1000 cP bei 32° C verdünnt.
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Die verdünnte Überzugsmischung wurde in einer Menge von 7,7 kg pro
30 m2 Feuchtgewicht aufgebracht und das Produkt dann 7 Stunden bei 79° C getrocknet.
Darauf wurde es von dem Streckrahmentrockner abgenommen und in Rohballen auf einen
Kern mit 15,2 cm Durchmesser bis zu einem Gesamtaußendurchmesser von 91 cm gewunden
und im Ofen 36 Stunden bei 93° C und 28 Stunden bei L21° C gehärtet. Die gehärteten
Ballen wurden in Streifen, Bander, Bogen geschnitten.
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Die Verbesserung durch die Verwendung einer zusätzlichen Vorappretur
aus dünnem, flüssigem Harz ist äußerst überraschend. Vor dieser Erfindung wurden
die Schleifkörper durch Imprägnieren einer Unterlage mit Leim und Stärke hergestellt
und, genau wie oben, aber mit Hautleim präpariert, so daß 1,6 kg trockner Leim auf
den Stoff kamen und das Gewicht des Stoffes auf etwa 10,9 kg gebracht wurde. Dieser
Stoff wurde dann mit dem Harzbindemittel und den Schleifkömem, genau wie oben beschrieben,
überzogen und daraus Bänder geschnitten.
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Ein Muster dieses Materials zeigte, daß das Schleifleinen nach 7,5
Minuten um 42 g abgenommen hatte und 470 g Stahl abgeschliffen worden waren. Der
große Verlust an Schleifkörnern machte das Schleifleinen wertlos.
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Die erfindungsgemäß hergestellten Schleifkörper zeigen beim gleichen
Versuch lediglich einen Verlust von 16 g und eine Abschleifwirkung von 4230 g innerhalb
einer Stunde.
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Bei diesen Versuchen wurde eine große Anzahl von Uberzugsstoffen
zum Aufbringen auf das mit Stärke gefüllte Gewebe ausprobiert. Danach muß man ein
hydrophiles Harz verwenden, in dem ein großer Teil ein verhältnismäßig niedriges
Molekulargewicht besitzt. Geeignet ist z. B. ein Phenol-Formaldehydharz, das größere
Mengen an Phenolalkoholen oder Methylolphenolen enthält.
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Der hydrophile Charakter des Harzes ist zur ausreichenden Benetzung
der Stärke oder anderer hydrophiler Füllstoffe im Gewebe erforderlich. Um den hydrophilen
Charakter des Harzes zu messen, stellt man seine Wasserverträglichkeit fest, indem
man zum flüssigen Harz Wasser zufügt, bis ein Niederschlag entsteht, der sich durch
Rühren nicht wieder in Lösung bringen läßt. Maßgebend ist der Zustand, wenn sich
der Niederschlag bei 2 Minuten langem Rühren nicht mehr löst. Die erforderliche
Wassermenge dazu wird als Wasserverträglichkeit bezeichnet. Man drückt sie in Prozenten
des ursprünglichen fliissigen Harzes aus.
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Das Harz im Beispiel 1 besitzt eine unbegrenzte Wasserverträglichkeit.
Es-ist nicht notwendig, ein frisches Harz zu verwenden. Im folgenden Beispiel wird
die Herstellung eines etwas weniger hydrophilen Harzes beschrieben, das jedoch ebenfalls
als Füllstoff in der im Beispiel l beschriebenen Weise brauchbar ist.
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Beispiel 2 Das Harz wurde aus denselben Stoffen und nach der gleichen
Verfahrensweise wie im Beispiel 1 hergestellt, die Ansatzmasse wurde jedoch innerhalb
von 1 Stunde und 40 Minuten auf 70° C erhitzt und 5 Stunden und 20 Minuten
unter
Evakuieren auf dieser Temperatur gehalten.
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Das fertige Harz besaß eine Viskosität von 200 cP, eine Wasserverträglichkeit
von 520 und enthielt 71,3 °/0 Feststoffe.
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Statt die Reaktionspartner auf die obige Temperatur zu bringen, kann
eine weitere Reifung des Harzes auch bei niedrigeren Temperaturen erzielt werden.
Zum Beispiel besaß ein nach Beispiel 1 hergestelltes Harz, das jedoch 2 Stunden
auf 60° C erwärmt wurde, einen Feststoffgehalt von 69,2 °/o und entsprach trotzdem
dem Harz vom Beispiel 1. In diesem speziellen Fall betrug die Zeit für die Erhöhung
der Temperatur auf 60° C 2,5 Stunden.
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Die Masse blieb insgesamt 7 Stunden und 7 Minuten bei 60° C unter
Vakuum.
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Als Katalysator bei der Harzherstellung diente Bariumhydroxyd ; auch
Ammoniumhydroxyd, Amine, Natrium-oder Kaliumcarbonat oder-hydroxyd sind als Katalysatoren
geeignet. Wenn stark basische Katalysatoren verwendet werden, muß man die Katalysatormenge
herabsetzen, damit der pH-Wert des Harzes unter etwa 8,0 bleibt. Wenn der pr-Wert
höher liegt, ist es schwieriger, den Reaktionsverlauf zu überwachen und die Reaktion
im geeigneten Zeitpunkt abzubrechen.
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Wie bekannt ist, lassen sich andere Verfahrensweisen, andere Reaktionsbestandteile
und andere Katalysatoren verwenden, um hydrophile Harze mit niedrigem Molekulargewicht,
wie sie erfindungsgemaß zur Anwendung kommen, herzustellen. Zum Beispiel läßt sich
wäßriger Formaldehyd durch Paraformaldehyd oder andere Aldehyde, wie Benzaldehyd,
Furfurol und Phenol durch Kresole ersetzen, vorausgesetzt, daß sie hydrophile Harze
mit niedrigem Molekulargewicht ergeben. Es lassen sich auch andersgeartete synthetische
Harze verwenden, wie Dimethylolharnstoff, ein schwach kondensiertes Harnstoff-Aldehyd-oder
Melamin-Aldehyd-Harz oder verdünnte Lösungen des Produktes aus Resorcin und Formaldehyd,
vorausgesetzt, daß die Reaktionsprodukte hydrophil sind und ein niedriges Molekulargewicht
besitzen.
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Obwohl das Haft-und Schleifüberzugsharz in dem Beispiel identisch
mit dem Behandlungsharz sind, das auf das Gewebe aufgebracht wird, ist es nicht
notwendig, daß beide Harze dieselben sind, solange man Harze nimmt, die miteinander
verträglich sind. Demzufolge lassen sich auch andere Modifikationen von Haft-und
Schleifharzen, wie Harnstoff-und Melamin-Formaldehyd-Harze, verwenden. Die Haft-und
Uberzugsharze nach den Beispielen enthalten eine wesentliche Menge inerter Füllstoffe.
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Diese Füllstoffe sind von Vorteil, aber nicht unbedingt
erforderlich.
Zufriedenstellende Erzeugnisse lassen sich erfindungsgemäß auch mit anderen Füllstoffen
oder ohne Füllstoffe herstellen.
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Bei der Herstellung des Fertigproduktes wurden besonders die Hitzebehandlungen
erwähnt, speziell eine Endhärtung, bei der das Gewebe als Ballen aufgerollt ist.
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Natürlich sind auch andere Härtemethoden und andere Hitzebehandlungen
anwendbar, wenn sie eine Endhärtung des Harzes und gebundene Überzüge in der bekannten
C-Stufe herbeiführen. Für die Schleiflörper lassen sich natürlich auch andere Arten
von Geweben und andere Arten und Größen von Schleifkörnem verwenden.
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PATENTANSPRtSCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Schleifgeweben,
die aus einer Gewebeunterlage und einer Schleifkornschicht bestehen und bei denen
die Schleifkornschicht mit der Gewebeunterlage durch ein synthetisches hitzegehärtetes
Harz verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebeunterlage zunächst mit
in Wasser dispergierter Stärke gefüllt, unter Spannung zwecks Verringerung seiner
Breite um 12 bis 15 °/o getrocknet, nach der Füllung mit einem flüssigen, hitzehärtbaren,
synthetischen Harz in dünner Schicht vorappretiert, zwecks Härtung erhitzt wird,
worauf die Gewebeunterlage auf der vorappretierten Seite mit einem hitzehärtbaren,
synthetischen Harz überzogen und mit Schleifkom belegt und dieses Gebilde durch
Erwärmung gehärtet wird.