DE1502655C - Schleifscheibe, bestehend aus einer oder mehreren Schichten, kunstharzgebun dener Schleifkorner mit Verstarkungslagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleifscheibe, die aus einer oder mehreren Schichten kunstharzgebundener Sclileifkörner mit einer oder mehreren Verstärkungslagen besteht. Als Schleifscheibe im Sinne der Erfindung sind alle rotierend einsetzbaren Schleifkörper zu verstehen, die ein- oder beidseitig mit Schleifkörnern beschichtet und ein-oder mehrschichtig aufgebaut sind. Die Erfindung bezieht sich also auch auf solche Stirnschleifscheiben, die eine gewisse Flexibilität aufweisen, also auch auf Schleifkörper, die auf diesem Arbeitsgebiet als »Schleifmittel auf Unterlage« bezeichnet werden.

Solche Schleifscheiben bzw. Trennscheiben weisen vielfach auch bei hochtourigem Einsatz-—alsTrägerschichtenfürdiekunstharzgebundenenSchleifkörner— Faserstoffbahnen aus Papier oder Baumwollgewebe auf, um möglichst hohe Spreng- und Schlagbiegefestigkeitswerte zu erreichen. Es sind ähnlich geartete Schleifkörper bekannt, bei denen die Verstärkungseinlagen aus Faservlies, vorzugsweise aus Baumwollfascrn, bestehen. Auch sind solche Schleifkörper bekanntgeworden, bei denen die Verstärkungseinlagen aus Kunstseide-Nylon oder Glasgeweben bestehen.

Diese vorerwähnten bekannten Schleifkörper dienen dem Zweck — gegenüber früheren Bauarten —, wesentlich höhere Umfangsgeschwindigkeiten und damit größere Schleifleistungen, verbunden mit größerer Sicherheit zuzulassen.

Sofern die Verstärkungseinlagen aus Papier, Baumwolle, Vulkanfiber, also aus pflanzlichen Fasern aufgebaut sind, haben sie — ebenso wie Verstärkungseinlagen aus Kunstseide — oder Polyamidfasern — den Nachteil, daß ihre Temperaturbeständigkeit nicht sehr hoch ist. Diese Stoffe halten Temperaturen von 180° C und mehr, wie sie bei der Fabrikation kunstharzgebundencr Schleifkörper vorkommen, nur schlecht und auch nur kurzzeitig ohne entscheidende Beeinträchtigung ihrer Festigkeitswerte aus. Ferner sind diese Schleifscheiben den beim Schleifen an der Berührungsstelle zwischen dem Schleifkörper und dem zu schleifenden Werkstück auftretenden hohen Temperaturen nicht ausreichend gewachsen. Diese Scheiben verursachen vielmehr sehr unangenehme und unter Umständen das Wohlbefinden des Arbeiters beeinträchtigende Geruchserscheinungen. Außerdem sind solche Verstärkungsfaserstoffe feuchtigkeitsempfindlich, was sich insbesondere bei Schleifkörpern für Naßschliff sehr ungünstig auswirkt.

Die in den letzten Jahren in steigendem Umfang verwendeten Kunstharzschleifkörper mit Glasgcwebeeinlagen vermeiden zwar weitgehend die oben angeführten Nachteile und machen sich die hohe Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und Naßfestigkeit der aus Glasseidenfasern aufgebauten Glasgewebe wenigstens zum Teil zunutze. Insofern brachten diese Kunstharzschleifkörper mit Glasgewebeeinlagen gewisse Vorteile. Diesen Vorteilen stehen jedoch beachtliche Nachteile gegenüber.

Ein besonderer und stark ins Gewicht fallender Nachteil besteht darin, daß ein Gewebe, bestehend aus Kette und Schuß, eine auf diesen Fadenrichtungen orientierte Festigkeitscharakteristik aufweist. Ein aus einer oder mehreren verstärkenden Gewebeschichten

ίο aufgebauter Körper wird immer in Richtung der Kette — oder Schußfäden seine größte und unter 45° zu dieser Richtung seine geringste Zugfestigkeit aufweisen. Man kann dadurch besondere Sorgfalt beim Aufbau solcher Schichtkörper durch entsprechende Kreuzung der verschiedenen Lagen diese Richtungsorientierung etwas ausgleichen. In einer Massenproduktion wird die notwendige Sorgfalt in dieser Richtung aber nicht immer sicherzustellen sein. Man kann also die Nachteile dieser Richtungsorientierung nicht vollkommen beheben. Zudem gibt es Schleifkörper, wie z. B. dünne Trennschleifscheiben, die nur eine Verstärkungslage in der Mitte haben, wobei man dann dem Richtungseinfluß der Gewebestruktur vollständig unterworfen bleibt.

Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Glasgewebe für den vorliegenden Zweck ist darin zu erblikken, daß die unter ihrer Verwendung hergestellten .Schleifkörper erfahrungsgemäß in gewissem Umfang der Gefahr einer Delaminätion, also Aufspaltung entlang den Gewebeebenen, ausgesetzt sind. Dies hängt mit der bei der Aushärtung auftretenden Bildung von dampfförmigen Abspaltprodukten zusammen, die sich einen Ausweg entlang der Gewebeeinlagen su-. dien und zu Trennungen im Schleifscheibenverband führen können. Vor allem bei Schleifkörpern größerer Durchmesser ist diese Gefahr besonders vorhanden.

In diesem Zusammenhang ist noch zu erwähnen, daß bei hochtourigen Schleifkörpern, die in_: Handschleifmaschinen für Schrupparbeiten eingesetzt werden, infolge des Anstellwinkels dieser Schleifmaschine der Rand der Schleifscheiben schräg angeschliffen wird. Bei Verwendung von Glasgeweben als Verstärkungseinlagen, die im allgemeinen grobmaschig sind, bestellt hierbei die Gefahr, daß aus der dünnen Randzone der Schleifscheiben kleinere oder größere Splitter ausbrechen und zu Verletzungen führen können.

Offenbar zur Überwindung der Schwierigkeiten, die sich bei der Herstellung bzw. beim Einsatz der vorstehend erwähnten bekannten Schleifscheiben ergaben, ist noch der zum Stand der Technik gehörende Vorschlag zu erwähnen, wonach als Verstärkungseinlage eine mit einem Bindemittel behandelte Glasseidenmatte verwendet wird, die aus endlosen, spiralig gelegten Faserbündeln oder aus parallel zueinander angeordneten Faserbündeln besteht. Solche Schleifscheiben mit Verstärkungseinlage^ bestehend aus diesen beiden vorgenannten. Glasseidenmatten, haben sich in der Praxis nicht durchsetzen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gegenüber anderen Faserstoffen beachtlichen Vorteile der Glasseidenfaser bei der Herstellung von Schleifscheiben auszunutzen, darüber hinaus aber Voraussetzungen dafür zu schaffen, daß diese Schleifscheiben eine für alle Anwendungszwecke ausreichende Festigkeit auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen. Es wird weiterhin Wert darauf gelegt, daß arr Umfang der Schleifscheibe ein gleichmäßiger Abriet erfolgt und daß die Gefahr einer Delaminätion dei

Schleifscheibe gegenüber dem Stand der Technik in beachtlichem Ausmaß verhindert wird.

Demzufolge besteht die Erfindung darin, daß die Schleifscheibe, die aus einer oder mehreren Schichten kunstharzgebundener Schleifkörner mit Verstärkungslagen besteht, eine Glasseidenmatte Verwendung findet, die aus Fadenabschnitten gebildet ist. Hierunter ist eine solche Glasseidenmatte zu verstehen, deren Fadenabschnitte in ihrer Richtung allseitig orientiert sind und eine endliche Länge, beispielsweise zwischen etwa 40 bis ] 00 mm aufweisen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, für solche Schleifscheiben eine solche Glasseidenmatte zum Einsatz zu bringen mit einem Gewicht von z. B. 200 bis 300 Gramm je Quadratmeter.

Es ist bekannt, daß solche Glasseidenmatten, die bei der Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserien, Bootskörpern, Bedachungselementen u. dgl. bisher zum Einsatz kamen, ein außerordentlich lockeres Gebilde darstellen. Für den Fachmann ist es erstaunlich, daß trotzdem eine solche lockere Glasseidenmatte in der Lage ist, die beachtlich hohen Beanspruchungen aufzunehmen, die insbesondere bei hochtourig betriebenen Schleifscheiben auftreten. Es hat sich gezeigt, daß die Enden der auf endliche Länge geschnittenen Fadenabschnitte derart aus der Glasseidenmatte hervortreten, daß eine bevorzugte Verankerung der Schleifkornbindemittelschicht an bzw. in der Fasermatte einerseits und eine bessere Bindung bei mehrschichtigem Aufbau der einzelnen Schichten untereinander andererseits bewirkt wird. Dies vollzieht sich insbesondere bei der Endfertigung der Schleifscheibe unter Hitze und Druck.

Es wurde z. B. gefunden, daß die unter Verwendung von Glasseidenmatten erfindungsgemäß hergestellten Schichtschleifkörper beim Anschleifen eines spitz auslaufenden Randes nicht ausbrechen. Es wurde weiterhin gefunden, daß die so hergestellten Schleifkörper auch unter ungünstigeren Herstellungsbedingungen nicht zu Delaminationen neigen. Schließlich wurde gefunden, daß — vor allem bei dünneren scheibenförmigen Schleifkörpern, die unter Verwendung von Glasseidenmatten der hier in Betracht kommenden Art hergestellt wurden, die radialen Zugfestigkeitswerte, d. h. die Werte in der beim hochtourigen Schleifen hauptsächlich wirksameren Beanspruchungsrichtung im Polardiagramm im Gegensatz zu Gewebeeinlagen völlig gleichmäßig sind. Als wichtige Konsequenz ergab sich hieraus, daß es mit verhältnismäßig geringem mengenmäßigem Aufwand an Glasmatten möglich ist, ohne weiteres Sprenggeschwindigkeiten für hochtourige armierte Schleifkörper zu erhalten, die zwischen 170 bis 200 m/ Sek. liegen. Neben der bekannten Preiswürdigkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden Glasseidenmatten kann das Gewicht dieser Matten geringer sein, als es z. B. bei Verwendung von Glasgeweben der Fall ist.

Die Struktur dieser Glasseidenmatten, wie sie hier zum Einsatz kommen, vor allem die allseitige Orientierung der Fadenabschnitte im Schleifscheibengefüge, hat auch zur Folge, daß der Verschleiß am Umfang der Scheiben sehr gleichmäßig ist. Das Ausbrechen von Teilstücken der Scheiben, was man vor allem beim schrägen Anschleifen des Umfanges bei den üblicherweise verwendeten grobmaschigen Glasgeweben in Kauf nehmen muß, wird vermieden. Dadurch entsteht auch ein ruhiger Lauf der Scheiben beim Schleifen.

Alle diese gemäß der Erfindung erreichbaren, für eine Schleifscheibe besonders wichtigen Eigenschaften ergeben sich aus der speziellen Struktur der Glasseidenmatten, die mit ihrem Aufbau und ihrer Her-Stellungstechnik in Zusammenhang stehen.

Glasseidenmatten werden aus einzelnen Elementarfaserbündeln hergestellt, aus denen auch Glasgewebe gefertigt werden. Im Gegensatz zu den Geweben, bei denen die zunächst parallel und gestreckt liegenden

ίο Glasfasern unter Verdrillung gebündelt zu Garnen verarbeitet werden, bleiben die Glasfasern bei der Herstellung der gemäß der Erfindung zu verwendenden Matten parallel gebündelt, sie werden also nicht verdrillt. Dieser Umstand wirkt sich bei der späteren Verarbeitung solcher Glasseidenmatten zu Schichtschleifkörpern besonders vorteilhaft aus. Die hohen Festigkeitswerte der Glasseidenfasern werden nämlich sehr nachteilig beeinflußt,· wenn die Fasern beim Zwirnen und auch später die Garne beim Weben aus der gerade gestreckten Richtung gebracht werden^m der sie im Kunstharzverband nur ihre volle Festigkeit abzugeben vermögen. Außerdem führt die Verdrillung der Glasfasern beim Preßvorgang, der bei der Herstellung von Schleifscheiben unerläßlich ist, zu unerwünschten zusätzlichen Biegebeanspruchungen der Glasfasern. Die Glasseidenfasern sind zwar sehr widerstandsfähig gegenüber Zugbeanspruchung, nicht aber gegenüber Knick- und Biegebeanspruchungen mit kleinen Biegeradien.

Bei der Herstellung der für die Erfindung in Betracht kommenden Matten dagegen bleiben die Elementarfasern innerhalb der einzelnen Bündel parallel. Diese Bündel sind in der Matte in Faserabschnitt-• stücke vorzugsweise von etwa 5 cm Länge unter sich unter Zuhilfenahme eines Bindemittels verankert, und zwar derart, daß die einzelnen Fadenabschnitte statistisch völlig gleichmäßig in der Ebene der Matte verteilt liegen, wobei jedes Fadenelement eine andere Richtung als die der anderen einnimmt, in sich jedoch seine gestreckte Form völlig beibehält. Es ist also hier keine die Festigkeit ungünstig beeinflussende Richtungsorientiertheit der einzelnen Faserstoffbündel vorhanden (s. Abb. 1). Diese Umstände sind bei Schleifscheiben der hier in Betracht kommenden Art von besonderer Bedeutung. Wichtig ist hierbei vor allem, daß die Glasfadenelemente nicht in gekrümmter Form eingebettet sind, etwa wie bei einem Faservlies. Die angestrebte hohe Festigkeit der fertigen Scheibe wird hierdurch besonders begünstigt. Die Fasern werden im wesentlichen nur auf Zug, nicht aber auf Biegung beansprucht. Bei Verwendung einer Glasseidenmatte, bei der die Glasfäden in der Matte spiralförmig verlaufen, fehlen in der Mattenebene der Scheibe die Enden der Glasfaserabschnittstücke. Infolgedessen können auch keine Enden der Glasfaserabschnittstücke aus der Oberfläche der Glasfasermatte heraustreten und infolgedessen kann auch nicht die hierdurch bewirkte wirkungsvolle Verankerung der benachbarten Schichten mit der Glasfasermatte erreicht werden, die bei Fertigung der Schleifscheibe durch die Anwendung von Hitze und Druck besonders gefördert wird.

Bei der Herstellung von hochtourig arbeitenden Trennschleifscheiben ergibt sich noch ein unerwartet weiterer günstiger Effekt dadurch, daß die mit Glasseidenmatten der hier in Betracht kommenden Art unter wechselseitiger Schichtung von Bindungsmasse und Verstärkungsmatten hergestellten Schleifscheiben

eine gerade Schnittkante und damit einen außergewöhnlich kühlen Schnitt beim Trennen zeigen. Dieser Effekt ist beim Trennschleifen vor allem von wärmcempfindlichen Stoffen von maßgeblicher Bedeutung.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes wiedergegeben, und zwar zeigt

A b b. 1 den Grundriß einer Ronde einer Glasseidenmatte, deren Ausschnitt die Struktur dieser Glasseidenmatte veranschaulicht,

A b b. 2 einen Schnitt durch eine Paketschleifscheibe mit Glasseidenmatten gemäß A b b. 1.

Die Schleifscheibe gemäß der Erfindung weist eine oder mehrere Verstärkungslagen auf in Form von Glasseidenmatten, wie sie in der A b b. 1 verdeutlicht ist. Die Fadenelemente α bzw. die Fadenelemente b sind als Faserabschnittstücke endlicher Länge ausgebildet. Diese Faserabschnittstücke sind, wie A b b . 1 zeigt, gerade gestreckt und in ihrer Richtung allseitig orientiert. Die in einer stärkeren Strichführung dargestellten Fadenelemente b mögen gebündelte Faserabschnittstücke aus einer größeren Anzahl von Einzelfasern sein, während die in dünneren Linien dargestellten Faserabschnittstücke α aus Einzelfasern, gegebenenfalls aus Faserbündeln mit geringerer Faseranzahl bestehen.

Die Paketschleifscheibe nach Abb.2 weist eine Anzahl von Schichten auf, die mit dem Buchstaben A bezeichnet sind. Es handelt sich hier um solche Schichten, die aus Glasseidenmatten mit einem Gewicht von 200 bis 300 g/m² bestehen und die gebunden sind mit Schleifkörnern und einer Kunstharzbindungsmasse. Zwischen diesen einzelnen Schichten A befinden sich die Schichten B. Diese Schichten B bestehen aus Glasfasermatten höheren Gewichtes, z. B.

eines Gewichtes von 500 bis 1000 g/m². Diese Schichten B sind mit einem synthetischen Harz geeigneter Zusammensetzung imprägniert.

Die Schleifscheibe gemäß der Erfindung kann aber auch aus einer einzigen Ronde einer Glasseidenmatte

ao gemäß Abb. 1 bestehen, die entweder auf einer Seite oder auf beiden Seiten mit einer Schleifkornschicht versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schleifscheibe, bestehend aus einer oder mehreren Schichten kunstharzgebundener Schleifkörner mit Verstärkungslagen in Form von mit einem Bindemittel behandelten Glasseidenmatten, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Glasseidenmatte aus Fadenabschnitten.