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Schleifkörper aus einer ungewebten Bahn aus synthetischen organischen
Fasern Metallische Fabrikerzeugnisse werden gewöhnlich vor dem Verkauf auf irgendeine
Weise poliert. Das Glätten wird allgemein mit einer Schleifvorrichtung ausgeführt.
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Die bekannten harten Schleifscheiben lassen sich bequem Festspannen
und können vom Außenumfang bis nahe zur Nabe benutzt werden, vorausgesetzt, daß
die schleifende Oberfläche häufig abgerichtet wird. Indessen fehlt solchen Scheiben
Federungsvermögen und Anpassungsfähigkeit, und sie sind für das Fertigschleifen
stark unregelmäßiger Werkstücke völlig ungeeignet.
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Aufgespannte Scheiben, die aus Gewebescheiben gebildet sind, die auf
einer Welle montiert und umgrenzend mit einem Binde-(Klebe-)Mittel und einem Schleifmittel
überzogen sind, sind federnder als harte Schleifscheiben; ihnen fehlt aber immer
noch die Anpassungsfähigkeit. Hohe Schleifdrucke sind erforderlich. Die verwendbare
Lebensdauer der Umfangsüberzugsschicht ist nur gering.
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Mit Schleifmittel überzogene Bänder oder Riemen kann man bei gewissen
Fertigbearbeitungsarbeiten benutzen, bei denen sie ein rasches Schleifen, gleichmäßige
und zweckdienliche abschleifende Oberflächen schaffen. Ob man solche Bänder ungestützt
oder über nur sanft berührende Walzen oder Druckrollen führt, sie passen sich aber
nicht genügend stark unregelmäßigen Werkstücken an.
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Umlaufende Drahtscheiben wurden häufig dort benutzt, wo die nachzubearbeitenden
Gegenstände oder Artikel im Innern Krümmungen aufweisen oder wo ein Putzen alter
öliger Teile erwünscht ist. Derartige Scheiben weisen eine Bürstenwirkung auf, aber
ihre Schliffgeschwindigkeit ist außerordentlich niedrig, und die Borsten neigen
zum Stanzen kleiner Löcher in dem Werkstück.
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Erfindungsgegenstand ist ein Schleifkörper aus einer ungewebten Bahn
aus synthetischen organischen Fasern und daran durch ein Klebemittel gebundenen
Schleifkörnern. Der erfindungsgemäße Schleifkörper ist dadurch gekennzeichnet, daß
die ungewebte Bahn eine skelettartige Bahn ist aus gekräuselten oder gekräuselten
und ungekräuselten Fasern mit einer Länge von 1,2 bis 10,1 cm und einem Durchmesser
von 25 bis 250 #t und das Volumen der Festbestandteile 5 bis 25%, bezogen auf das
Volumen des Schleifkörpers, beträgt.
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Bei den bekannten Schleifkörpern, die aus einer ungewebten Bahn aus
synthetischen organischen Fasern und darin durch ein Klebemittel gebundenen Schleifkörnern
bestehen, wie z. B. nach der USA.-Patentschrift 2 284 716, die das Zusammenfügen
und Zusammendrücken eines solchen Materials beschreibt, nehmen die Schleifkörner
und das Bindemittel den Raum zwischen den Einzelfasern ein, so daß ein dichter,
festgefügter, gegebenenfalls auch biegsamer Schleifkörper entsteht.
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Beim erfindungsgemäßen Schleifkörper, bei dem die Fasern an ihren
Kreuzungspunkten miteinander verklebt und die Schleifkörner an den Fäden festgeklebt
sind, und zwar in der Weise, daß die Festkörper nicht mehr als 25% des Volumens
des Schleifkörpers ausmachen, bestehen die übrigen 75 oder mehr Prozent des Schleifkörpers
aus einer großen Anzahl miteinander kommunizierender Hohlräume. Durch diese Ausbildung
des Schleifkörpers werden die Schleifkörner darin zueinander und in bezug auf das
Werkstück federnd und nachgiebig gehalten, wodurch bei Schleifarbeiten Eindrückstellen
in dem Werkstück vermieden werden und ein hoher Grad von Anpassungsfähigkeit des
Schleifkörpers an Wölbungen oder Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Werkstückes
erreicht wird.
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Die Schaffung eines geschmeidigen und federnden Schleifkörpers, in
dem die Schleifkörner federnd und nachgiebig an den Fäden gehalten werden, hat sich
für die Schleiftechnik als von außerordentlichem
Nutzen erwiesen
und hat der Schleiftechnik unerschlossene Wege eröffnet; denn man ging bisher davon
aus, daß Schleifkörner so an ihrem Träger verankert sein müßten, daß sie eine tunlichst
große spanabhebende Schleifarbeit leisten. Die erfindungsgemäßen offenen, ungewebten
Faserschleifkörper niedriger Dichte .eignen sich besonders für Feinbearbeitungsverfahren
ähnlich Sandstrahlverfahren, haben eine außerordentlich lange Lebensdauer, passen
sich selbst extremen Krümmungsgraden des zu bearbeitenden Werkstückes gut an und
sind außerdem sehr leicht zu reinigen, wenn sich die Schleifkörper nach längerer
Schleifarbeit mit Abrieb zugesetzt haben, indem sie durchgeblasen oder durchgespült
werden oder einfach zusammengepreßt werden. Beispiel Auf einer Maschine zur Herstellung
von faserhaltigen Matten von 101,60 cm wurde eine kontinuierliche nichtgewebte Skelettstruktur
mit einer Breite von 91,44 cm, einer Enddicke von 12,70 mm und mit einem Gewicht
von 54,249 g/m2 auf 15 den Nylon-Fadensegmenten verfertigt, die eine Länge von etwa
3,81 cm und einen Durchmesser von etwa 45,u aufwiesen. Die faserige Skelettstruktur
wurde dann bei einer Geschwindigkeit von 1,7 cm/sec unter eine Zerstäuberdüse geführt,
die 430,6 g/m2 einer Suspension aufbrachte, die aus 40 Gewichtsteilen Grit 180 Siliciumcarbid
in 60 Teilen einer 49%igen Lösung von »A«-Stufen-Phenolaldehydharz in Äthylenglykolmonoäthyläther
bestand. Das Phenolaldehydharz wies ein Formaldehyd-Phenol-Verhältnis von etwa
1,8: 1 auf und wurde unter Benutzung eines basischen Katalysators hergestellt.
Harze dieses allgemeinen Typs werden häufig als Klebemittel bei der Herstellung
von überzogenen Schleifmitteln benutzt. Die Spritzdüse hatte eine C)ffnung von 1,6256
mm und war aus Wolframcarbid angefertigt, um den durch den Schleifmittelschlamm
verursachten Verschleiß auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Die behandelte Skelettstruktur
wurde eine Minute bei 96,11° C in einen Ofen gebracht, umgekehrt und auf der gegenüberliegenden
Oberfläche mit zusätzlichen 430,6 g/m2 des gleichen Mineral-Harz-Schlammes oder
-Aufschlämmung versehen. Die schleifmittelhaltige Skelettstruktur wurde weiterhin
1 Minute bei 96,11° C vorgehärtet. Nach diesem Zeitpunkt hatte sie eine Dicke von
etwa 8,458 mm.
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Dann wurden aus dem vorgehärteten Skelettgebilde sechs Scheiben mit
einem Durchmesser von 30,48 cm abgeschnitten. Diese Scheiben wurden übereinandergelegt,
gegen Anschlagstücke zu einer Gesamtdicke von 2,54 cm zusammengepreßt und in dieser
sanft zusammengedrückten Form 16 Stundenbei 121,11° C gehärtet.- In diesem Zeitpunkt
betrug das Gesamtgewicht der Schleif-Verbundscheibe 324 g. Obgleich das von der
Verbund-Schleifscheibe eingenommene Volumen etwa 1853,71 cm3 betrug, wurde das von
dem Feststoffmaterial eingenommene Volumen als viel niedriger festgestellt. Das
Eintauchen der Scheibe in eine sorgfältig abgemessene Wassermenge, die ein Netzmittel
enthielt, verursachte eine augenscheinliche Volumenzunahme von nur 202 cm2; dies
deutet in der Scheibe auf einen Volumprozentgehalt an Feststoffmaterial von etwa
10,9 % auf einen solchen an Poren von etwa 89,1% hin. Diese Messung wurde durch
Berechnung des Hundertsatzes von Poren aus den Scheibendimensionen und der Gewichtsprozente
und Dichten der einzelnen Festkomponenten erhärtet. In ähnlicher Weise wurde festgestellt,
daß das Festkörpermaterial etwa 31% SiC, 56% Klebemittel und-. 13% faserige Bauteile-nach
Volumen enthielt.
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Ein Loch von 31,75 mm wurde in die Mitte 'einer 2,54-:30,48-cm-Scheibe
geschnitten, die dann auf einer,Welle einer Hintergestellschleifmaschine mit 230
Volt und 5 PS montiert und mit 2000 U/min in Umlauf gesetzt wurde. Auf Grund
der außerordentlich leichten Konstruktion der Scheibe war es nicht notwendig, einen
zusätzlich arbeitenden Beschlag für das Anbringen vorzusehen und ihn einzupassen,
wobei die allein- benutzte Armierung aus zwei Stahlflanschen mit einem Durchmesser
von 20,32 cm und einer Dicke von 31,75 mm bestand, von denen eine auf jeder Seite
der Scheibe angeordnet war. Eine mit spitzem Ausguß versehene, aus rostfreiem Stahl
bestehende Schale, die mit einem Oxydfilm bedeckt war und auf ihrer Oberfläche Furchen
und Kratzer aufwies, wurde dann gegen die Peripherie der umlaufenden Scheibe angeordnet.
Bei nur einem Lauf der Scheibe über die Metalloberfläche wurde der gesamte Oxydfilm
beseitigt und eine feine Spiegeloberfläche erzielt. Es wurden insgesamt 20 Schalen
in 10 Minuten mit einer Satin-Oberfläche hoher Qualität versehen, ohne einen sichtbaren
Verschleiß durch die Scheibe und ohne ersichtliche Unterschiede hinsichtlich der
Oberflächengüte aufzuweisen. Im Gegensatz hierzu gehört bei den früheren gebräuchlichen
Verfahren zur Oberflächenvergütung der rostfreien Schale die Benutzung von schmierfettfreien
Aufspannscheiben mindestens 5 Minuten für ein Wiederfüllen und Trocknen für je 10
Minuten nützlicher Feinbearbeitungszeit, während der nur etwa 15 Schalen feinbearbeitet
werden konnten. Der durch diese frühere Methode erhaltene Oberflächenzustand ändert
sich gütemäßig in dem Maße, wie die »aufgespannte« überzugsschicht verschleißt und
die Schleifgeschwindigkeit abnimmt; es weist aber keine einzelne Schale eine so
gleichmäßige und vorteilhafte Oberflächengüte auf, wie man es durch Benutzung der
erfindungsgemäßen Scheibe erreicht.
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Die Schleifscheibe wurde auch dazu benutzt, Aluminium, Messing, Kupfer
ansprechendes und gleichmäßiges glänzendes Aussehen zu verleihen und kann auch zum
Schwabbeln von versiegelten Fußböden, insbesondere Holzfußböden, an Stelle von Stahlwolle
mittels Bohnermaschinen verwendet werden, ohne Verfärbungen oder Verschmutzungen
der versiegelten Fußböden zu bewirken.
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Das Verhältnis des Gesamtvolumens an Feststoffmaterial zu dem
Gesamtvolumen der in dem erfindungsgemäßen Schleifkörper vorhandenen Poren ist außerordentlich
entscheidend. Einem Schleifkörper, der einen Porenraum von weniger als 75 bzw. mehr
als 25% Festbestandteile aufweist, fehlt nicht nur die Anpassungsfähigkeit, sondern
die von ihm erzeugte Oberflächenbeschaffenheit ist nicht mehr gleichmäßig. Wenn
andererseits das Porenvolumen etwa 95% überschreitet bzw. etwa 5% Festbestandteile
unterschreitet, dann enthält die Struktur so wenig an Feststoffmaterial, daß sie
für jegliche Schneide- oder Poliervorgänge nahezu unbrauchbar ist.
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Die einzelnen faserigen Bauteile sollen eine Länge zwischen 1,27 und
10,16 cm, vorzugsweise zwischen
3,810 und 7,62 cm haben, um die
erforderliche gleichförmige, lockere, offene und ineinandergreifende Skelettstruktur
zu schaffen. Faserige Bauteile, die nur 6,35 mm lang sind, greifen nicht leicht
ineinander über, um eine relativ dicke, »dreidimensionale«, poröse Struktur zu bilden,
sondern neigen zur Bildung einer dichten Matte. Übersteigt die Länge 10,16
cm, dann neigen die faserigen Bauteile dazu, zu knäueln, und wirken der gewünschten
Einheitlichkeit des Fertigproduktes entgegen.
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Der Durchmesser der faserigen Bauteile soll nicht weniger als etwa
25 Iu und nicht mehr als etwa 250 [, betragen. Faserige Bauteile mit wesentlich
kleinerem effektivem Durchmesser (z. B. Baumwollfasern) bilden eine dichtgebundene,
»verfilzte« Struktur hoher Dichte. Faserige Bauteile mit Durchmessern von etwa 250
Et wirken mehr wie Stäbchenstroh denn als ineinandergreifende skelettbildende Bauteile,
und die Verteilung der Hohlräume ist nicht gleichförmig. Fasern mit größerem Durchmesser
werden immer unerwünschter. Außerdem neigt das aus dickeren Fasern hergestellte
Enderzeugnis zu einer solchen Verschleißfestigkeit, daß Schleif- und Klebemittel
abgestreift werden, ehe die Skelettstruktur ausreichend abgerieben werden kann,
um neue Schleifkörner freizulegen.
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Eine wesentliche Anzahl der faserigen Bauteile muß »gekrimpft«, d.
h. kräuselig, federnd und rückfedernd, sein, um zur Bildung einer »dreidimensionalen«
Struktur und nicht zu einer dünnen, membranartigen Struktur fähig zu sein. Fasern
ohne Federungsvermögen neigen dazu, miteinander zu verfilzen und flache Membranen
zu bilden.
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Der Klebstoff ist vorzugsweise nichtverschmierend und soll gut an
den Fasern und an den Schleifkörnern haften. Zu den Klebstoffen, die sich außer
den vorhergehenden als zufriedenstellend erwiesen haben, gehören Maleinsäureanhydrid-propylenglycolpolyester
und harte Polyurethanharze. Für gewisse andere Verwendungszwecke haben sich tierischer
Leim, Polystyrol, Polyvinylehlorid, Polyacrylate und Polyamide als zweckdienlich
erwiesen.