DE2328878A1

DE2328878A1 - Reibungs- oder schleifmittelmasse

Info

Publication number: DE2328878A1
Application number: DE2328878A
Authority: DE
Inventors: Maurice Arthur Frederick Hiles
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1972-06-06
Filing date: 1973-06-06
Publication date: 1973-12-20
Also published as: AU5634573A; FR2187873A1; NL7307875A; FR2187873B1; CH575275A5; GB1428113A; CA1012779A; JPS5618604B2; IT986417B; JPS4956289A

Description

D/S/Gl N 1127 NATIONAL RESEARCH DEVELOPMENT-CORPORATION, London, Grosebritannien

Reibungs- oder Schleifmittelmasse

Die Erfindung betrifft Reibungs- oder Schleifmittelmassen und bezieht sich insbesondere auf Massen aus einer Suspension aus Reibungs- oder Schleifmittelteilchen in einem polymeren Substrat.

Es ist bekannt, Schleifmittelteilchen in ein polymeres Substrat einzumengen, die bisher bekannten Massen sind jedoch für Hochleistungssswecke ungeeignet, beispielsweise für mit hohen Geschwindigkeiten laufende Schleifräder oder -scheiben, Bremsklötze sowie Bremsen-und Kupplungsauskleidungen, und zwar infolge des Verstopfens der Masse mit Teilchen des Werkstücke, mit welchen sie in Eontakt gelangt. Diese Teilchen haften an der Oberfläche der Masse an und reduzieren ihre Reibungs- oder Schieifeigenschaften. Es 1st ferner bekannt, ein geschäumtes Polymeres als polymeres Substrat in einer Schleifmittelmasse zu

verwenden, um das Problem des Verstopfens zu verkleinern, derartige Massen besitzen jedoch für die grösste Anzahl der Verwendungszwecke eine unzureichende mechanische Festigkeit.

Es wurde nunmehr in überraschender Weise gefunden, dass ein Verstopfen merklich reduziert werden kann, während gleichzeitig die gewünschten mechanischen Eigenschaften der Masse beibehalten werden können, wenn man ein polymeres Substrat verwende% das bei einer Temperatur unterhalb seiner Erweichungstemperatur bröckelig wird.

Gemäss einem Merkmal der Erfindung besteht eine Reibungs- oder Schleifmittelmasse aus einer Dispersion von Reibungs- oder Schleifmittelteilchen in einem polymeren Substrat, bei dem es sich um ein Polyurethan handelt, das bei einer Temperatur unterhalb seines Erweichungspunktes bröckelig wird.

Das Polyurethan ist ein solches, das bröckelig wird, d.h., dass das Polyurethan eine solche Zersetzung erleidet, dass seine Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb vermindert wird, wenn es auf eine Temperatur unterhalb seines Erweichungspunktes erhitzt wird. Einfache Tests unter Verwendung von beliebigen einzelnen Polyurethanen können durchgeführt werden, um zu ermitteln, ob es sich für eine Verwendung gemäßs der vorliegenden Erfindung eignet. Beispielsweise kann eine Probe des Materials solange erhitzt werden, bis ein leichtes Reiben das Entfernen von Teilchen von der Materialoberfläche ermöglicht. Liegt die Temperatur, bei welcher dies möglich ist, unterhalb der Erweichungstemperatur des Materials, dann eignet sich das Polyurethan für die erfindungsgemässen Zwecke. Wahlweise kann die Oberfläche der Probe durch Reibungskontakt mit einem Werkstück erhitzt werden, wobei die Oberfläche der Probe in regelmäseigen Intervallen untersucht wird. Wird die Probe unter Bildung eines aus Einzelteilchen oder eines aus einem Pulver bestehenden Ab-

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riebs abgerieben, dann eignet sie sich für eine Verwendung gemäss vorliegender Erfindung, schmilzt jedoch die Oberfläche oder wird diese weich, dann ist die Probe ungeeignet.

Für die meisten Verwendungszwecke werden elastomere Polyurethane wegen ihrer grossen Zähigkeit eingesetzt. Dabei handelt es sich im allgemeinen um flexible oder federnde Materialien, und zwar je nach dem beabsichtigten Verwendungszweck. Steife Polyurethane können ebenfalls in einigen Fällen verwendet werden, beispielsweise in Schleifkegeln.

Die physikalischen Eigenschaften des ^olyurethansubstrats richten sich natürlich nach dem jeweiligen Verwendungszweck. Sie sollten derartig gewählt werden, dass das Polyurethan einen Erweichungspunkt besitzt, der höher ist als die beabsichtigte Arbeitsoberflächentemperatur der Masse. Erfindungsgemäss wird der Erweichungspunkt als der Erweichungspunkt definiert, der unter Anwendung der Kofler-Keisstabmethode ermittelt wird. Vorzugsweise ist der Erweichungspunkt des Polyurethans höher als 150⁰C und liegt am bevorzugtesten zwischen 200 und 300⁰C.

Zur Herstellung von Schleifmittelmassen, insbesondere Schleifscheiben, -stäben, -bändern oder dergleichen, sollte das PoIyurethan vorzugsweise eine Zugfestigkeit von 42 bis 630 kg/cm (600 bis 9000 psi), eine Dehnung bis zum Bruch von ungefähr 100 bis 200 % und eine Reissfestigkeit von 22,5 bis 90,0 kg (50 bis 200 pounds) pro lineare 25 nun (1 inch) (Graves-Test) besitzen. Zur Herstellung von Reibungsmassen, beispielsweise für Bremsklötze, sollte das Polyurethan vorzugsweise eine Zugfestigkeit von 280 bis 1120 kg/cm² (4000 bis 16000 psi), eine Dehnung bis zum Bruch von 10 bis 100 % und eine Reissfestigkeit von 22,5 bis 90,0 kg (50 bis 200 pounds) pro lireare 25 mm (1 inch) besitzen.

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Die Masse kann eine Vielzahl von Reibungs- oder Schleifmittelteilchen enthalten, besonders bevorzugt werden jedoch diejenigen Materialien, die ein geringes Ölabsorptionsvermögen besitzen. Ist das Ölabsorptionsvermögen der Reibungs- oder Schleifmittelteilchen zu hoch, dann ist es nicht möglich, eine ausreichende Menge an Reibungs- oder Schleifmittelteilchen in die Masse für bestimmte Verwendungszwecke einzubringen. Bevorzugte Reibungs- oder Schleifmittelteilchen sind beispielsweise Aluminiumoxyd, Asbest, Borcarbid, verschiedene Calcite, Carborundum, Glas, Molybdändisulfid, verschiedene Silikate, SiIiciumwolframcarbid, pulverisierter oder granulierter Kohlenstoff, Kohlenstoffasern, Marmor, Quarz oder Wolframdioxyd. Die Teilchengrösse der Reibungs- oder Schleifmittelteilchen hängt von dem jeweiligen Verwendungszweck ab, IL egt jedoch gewöhnlich zwischen 24 und 400 BSS-mesh.

Vorzugsweise enthält die Reibungs- oder Schleifmittelteilchenmasse wenigstens 10 Gewichts-% der Schleifmittelteilchen und in ganz bevorzugter Weise 15 bis 90 Gewichts-^ der Schleifmittelteilchen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse.

Gemäss einem anderen Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Reibungs- oder Schleifmittelmasse vorgesehen, welches darin besteht, in eine Form eine polymerisierbare Mischung aus .einem Polyöl und einem Diisocyanat zusammen mit Reibungs- oder Schleifmittelteilchen zu geben und die Mischung derartig zu vibrieren, dass die Schleifmittelteilchen in der Mischung verteilt werden, während die Polymerisation erfolgt, wobei das Polyöl und das Diisocyanat ein Polyurethan bilden, das bei einer Temperatur unterhalb seines Erweichungspunktes bröckelig wird.

Das Polyurethan kann durch Umsetzung eines Polyols, insbesondere eines Polyäther- oder Polyesterpolyols, mit einem Diisocya-

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nat hergestellt werden, wobei, man sich einer one-shot- oder einer Vorpolymermethode bedienen kann. Sehr gute Ergebnisse wurden unter Verwendung von Polyölen erhalten, die von der Bostik Ltd. unter den Warenzeichen PM117X und PM260X in den Handel gebracht werden. Man nimmt an, dass es sich um Poly oxy alkylenglykole mit einem Molekulargewicht von 1100 bis 1300 und einer Hydroxylzahl von 120 bis HO handelt.

Das eingesetzte Diisocyanat ist vorzugsweise ein Aryldiisocyanat, beispielsweise Toluoldiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat oder 1,5-Naphthylendiisocyanat. Um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen, ist es manchmal vorzuziehen, in dem Polyurethan ein gewisses Ausmaß an Vernetzung zu erzeugen, beispielsweise ein Molekulargewicht pro Verzweigungspunkt von 2000 bis 22000. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden unter Verwendung von Polyurethanen erhalten, die aus Polyölen, welche von der Bostik Ltd. unter den Warenzeichen PM 117X und PM 26OX in den Handel gebracht werden, und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat hergestellt wurden.

Ohne die Erfindung an eine besondere Theorie binden zu wollen, kann angenommen werden, dass dann, wenn ein Schleifmittelteilchen auf der Oberfläche der Masse während der Verwendung abstumpft, das Substrat in der Nähe des Teilchen in Kontakt mit dem Werkstück gelangt, wodurch seine Temperatur erhöht wird, bis eine Temperatur erreicht worden ist, bei welcher das Substrat um das Teilchen bricht, so dass das Teilchen locker aus dem Substrat entfernt wird. Durch diese Wirkung werden weitere Schleifmittelteilchen freigelegt, die dann zum Schleifen zur Verfügung stehen. Die Entfernung von abgestumpften Schleifmittelteilchen vor einem Ansteigen der Temperatur des Substrat in einem solchen Ausmaß, das dazu ausreicht, dass ein Weichwerden oder Schmelzen erfolgt, ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung.

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Die Arbeitsoberflächentemperatur der Masse schwankt natürlich mit der Verwendungsart. Wird eins Schleifmittelmasse in einer Schleifscheibe verwendet, welche durch ein Kraftwerkzeug in Drehung versetzt wird, dann hängt die Oberflächentemperatür von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe, dem angelegten Druck sowie dem Typ des zu schleifenden Materials ab. In ähnlicher Weise steht die maximale Arbeitsoberflächentemperatur eines Reibungsmaterial, das beispielsweise als Bremsschuhe oder als Auskleidungen für Kraftfahrzeugbremsen verwendet wird, in Abhängigkeit von dem Gewicht und der maximalen Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die lokale Arbeitsoberflächentemperatur in der Nähe eines abgestumpften Reibungs- oder Schleifmittelteilchens sollte dazu ausreichen, ein Zusammenbrechen der Bindung zwischen dem Polyurethansubstrat und den Teilchen zu bewirken, so dass das Teilchen freigesetzt werden kann, wobei jedoch das Substrat in einem solchen Ausmaße wärmewiderstandsfähig sein sollte, dass keine Teilchen freigegeben werden, die noch ihren Zwecke erfüllen können.

Es wurde gefunden, dass die Wärmewiderstandsfähigkeit des Polyurethansubstrats merklich durch die Zugabe einer Verbindung verbessert werden kann, welche die Wärmeleitfähigkeit des Substrats vermindert. Man nimmt an, dass auf diese Weise die Wärme auf die Oberfläche der Masse begrenzt wird, von wo sie durch das Schleifen abgeführt wird. Eine weitere Verbesserung kann dadurch erzielt werden, dass eine Verbindung zugemengt wird, welche den Modul der Masse (definiert als Verhältnis von Spannung zu Dehnung) erhöht.

Es wurde gefunden, dass die Wärmeleitfähigkeit des Substrats vermindert und der Modul in der Weise erhöht werden können, dass ein Borat eines mehrwertigen Metalls zugesetzt wird. Gemäss einem anderen Merkmal sieht daher die Erfindung die Schaffung

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einer Reibungs- oder Schleifmittelmasse vor, die Schleifmittelteilchen in verteilter Form in einem polymeren Substrat enthält und ausserdem einen Gehalt an einem Borat eines mehrwertigen Metalls in Form von Einzelteilchen in einer Menge aufweist, die dazu ausreicht, die Arbeitstemperatur der Masse zu erhöhen.

Bevorzugte Borate mehrwertiger Metalle sind diejenigen von zweiwertigen Metallen, insbesondere Metallen der Gruppe II des Periodischen Systems, wobei insbesondere die Borate von Zink und Calcium erwähnt seien. Borate mit einem geringen Ölabsorptionsvermögen sind besonders bevorzugt. Besonders gute Ergebnisse wurden unter Verwendung von Zinkborat erhalten. Die Menge des der Masse zugesetzten Borats eines mehrwertigen Metalls beträgt gewöhnlich wenigstens 5 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, damit eine merkliche Wirkung erzielt wird, ist es .jedoch gewöhnlich nicht notwendig, mehr als 25 Gewichts-% zuzusetzen. In einigen Fällen kann es möglich sein, das Borat des mehrwertigen Metalls in einer besonders geeigneten Teilchengrösse als Teil der Reibungs- oder Schleifmittelteilchen oder überhaupt als Reibungs- oder Schleifmittelteilchen zu verwenden.

Eine andere oder zusätzliche Methode zur Verbesserung der Wärmewiderstandsfähigkeit der Masse besteht in der Zugabe von PoIytetrafluoräthylen (P.T.F.E.), beispielsweise in einer Menge von 0,5 bis 20 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, zu dem Substrat. Auf diese Weise wird die Reibung an der Arbeitsoberfläche und damit die Arbeitsoberflächentemperatur vermindert. Eine geeignete Teilchengrösse des P.T.F.E. liegt bei ungefähr 15 u.

Gemäss einem anderen Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zur Verwendung der Reibungs- oder Schleifmittelmasse zur Verfügung gestellt, welches darin besteht, eine Arbeitsoberfläche dieser Masse auf eine andere Oberfläche während wenigstens eines

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Teils des Arbeitsvorganges aufzubringen, wobei die Arbeitsoberfläche eine Temperatur erreicht, bei welcher das Substrat bröckelig wird. Im Falle von bevorzugten Hassen liegt die Temperatur, bei welcher das Substrat bröckelig wird, bei etwa 150⁰C. Die Temperatur, bei welcher das Substrat bröckelig wird, kann jedoch auch nur 11O°C oder bis zu 25O°C betragen.

Zur Herstellung von Gegenständen aus einer erfindungsgemässen Masse werden die Komponenten des Polyurethans, d.h. das Poly öl und das Dilsocyanat, vorzugsweise zuerst in eine Form gegeben, und zwar gewöhnlich bei Zimmertemperatur, worauf die Reibungsoder Schleifmittelteilchen zugesetzt werden. Um eine gute Verteilung der Teilchen zu erzielen, ist es vorzuziehen, dass die Mischung aus Polyöl und Diisocyanat eine Viskosität von weniger als 150 Poise und in noch bevorzugterer Weise von weniger als 40 Poise aufweist. Sie Masse wird dann vibriert, um die Reibungs- oder Schleifmittelteilchen zu verteilen. Dies kann in zweckmässiger Weise durch Vibrieren der Form geschehen. Vorzugsweise wird das Vibrieren mit etwa 30 bis 150 Hertz unter Einhalten einer Kraft von 1 bis 1OG durchgeführt. Zur Herstellung von Reibungsmassen, beispielsweise Bremsklötzen, sollte die Virbration vorzugsweise dazu ausreichen, dass die Reibungsteilchen gleichmässig in der Masse verteilt werden. Zur Herstellung von Schleifmittelmassen kann es jedoch manchmal zweckmässig sein, die Teilchen nur in einer Oberflächenschicht zu verteilen. Die Mischung verfestigt sich gewöhnlich während einer Zeitspanne von 4 bis 30 Minuten, und zwar je nach der eingehaltenen Temperatur sowie dem verwendeten Härtungssystem. Zur Herstellung von erfindungsgemässen Massen ist es von Bedeutung, dass Luft und Wasser von der Form ferngehalten werden. Ausgezeichnete Ergebnisse können bei der Durchführung von Vakuumgiessmethoden erzielt werden. Der teilweise gehärtete Formling kann dann gelagert werden, beispielsweise während einer Zeitspanne von ungefähr 7 Tagen, damit die abschliessende Härtung bewirkt wird.

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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel 1

Sine Schleifscheibe, die sich für eine Verwendung als Pistolenbohrer eignet, der mit ungefähr 2400 üpm betrieben wird, setzt sich wie folgt Susannen:

Material Gewichtsteile

Polyöl (erhältlich von der Bostik Ltd. unter der Verbindungsnummer P.M. 117Z) 70

4,4*~Diphenylnethandiieooyanat 20 Schleifmittel-60-Griese 180

Der SchleifmitteIgriess besteht aus Wolframcarbid, das jedoch auch durch Siliciumdarbid oder Glas ersetzt werden kann. Das Polyol wird in der Üblichen Weise durch die physikalischen Eigenschaften des Polyurethans, das gebildet wird, definiert. In diesem Falle besitzt das unter Verwendung des Polyols erzeugte Polyurethan eine Härte von 65 bis 75 auf der Shore "A"-Skala, eine Wärmedurchbiegungstemperatur von 100⁰C, eine Zugfestigkeit von 70 kg/cm² (1000 psi) (A.S.T.M.D. 638-61 T) und eine Dehnung beim Bruch von 110 $. Das Material wird in der vorstehend geschilderten Weise in einer Form zur Gewinnung einer aus einem Stück bestehenden Schleifscheibe verformt, die auf einem Pistolenbohrer befestigt wird. Die Scheibe wird dazu verwendet, einen 125 mm (5 inch) dicken Aluminiumblock zu schleifen. Nach dem Durchschleifen des Aluminiums wird die Scheibe untersucht, wobei man keine Anzeichen einer Verstopfung der Arbeitsoberfläche der Scheibe feststellt. Die Scheibe ist nur leicht abgenutzt und für eine weitere Verwendung geeignet.

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BelBPiel 2

Sine Masse, die eich für einen Eineatβ bei einer höheren Geschwindigkeit als die Masse genäse Beispiel 1 eignet, wird
aus den folgenden Komponenten hergestellt:

Material	Gewichtsteile
Polyöl PM 117X	70
4,4'-Diphenylmethandiiso-
cyanat	20
Schleifmittel-60-eriese	175
Zinkborat	10

Sine Schleifscheibe wird aus diesem Material nach einer Methode hergestellt, die der Methode von Beispiel 1 ähnlich ist, und
bei einer höheren Geschwindigkeit von bis zu 8000 Upm getestet. Infolge dieser erhöhten Geschwindigkeit erfolgt das Abschleifen schneller als im Falle der Schleifscheibe von Beispiel 1, wobei im übrigen die gleichen Wirkungen erzielt werden.

Beispiel 3

Eine weitere Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Schleifscheibe wird durch eine Masse ermöglicht, die sich wie folgt
zusammensetzt:

Material	Gewichtsteile
Polyol PM 11TX	70
4,4'-Diphenylme thandiiso-
cyanat	20
Schleifmittel-60-Griess	170
Zinkborat	10
Polytetrafluoräthylen	5

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Nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise wird aue diesem Material eine Schleifscheibe hergestellt. Die Schleifscheibe wird getestet und vermag bei einer höheren Geschwindigkeit als die Schleifscheiben der Beispiele 1 oder 2 su arbeiten (bis zu 18 000 Upm).

Beispiel 4

Bremsklötze, die sich für eine Verwendung in Scheibenbremsen eines Kraftfahrzeugs eignen, werden in einem Stück aus einer Masse ausgeformt, die sich aus folgenden Komponenten zusammensetzt:

Material Gewichtstelle

Polyol (P.M. 117X) 17,5

Polyol (steif, vertrieben von der Bostik Ltd. unter der Verbindungsnummer GA 174) 17,5 4,4^I-Diphenylmethandiisocyanat 10 Zinkborat 9

Calciumcarbonat in Form eines ausgefällten Marmors (Griessgrösse 60 bis 100 mesh) 50

Das eingesetzte Polyol erzeugt ein Polyurethan mit folgenden physikalischen Eigenschaften:

Das Polyurethan besitzt eine Härte von 80 auf der Shore "D"-Skala, eine Wärmedurchbiegungstemperatür von 60⁰C, eine Zugfestigkeit von 280 bis 385 kg/cm² (4000 bis 5500 psi), einen Biegemodul von 385 kg/cm² (5500 psi) (A.S.T.M.D. 790-61 T) sowie einen Tangentenmodul von 12 600 kg/cm (180 000 psi). Dieses Material ist im wesentlichen steif und nur leicht federnd. Auf diese Weise ,hergestellte Bremsklötze werden in Scheibenbremsen eines Kraftfahrzeuges getestet. Man stellt fest, dass, "le Bremsen

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insofern zufriedenstellend sind, als sie ein Kraftfahrzeug wenigstens genauso schnell wie übliche Bremsklötze abzubremsen vermögen. Infolge ihrer im wesentlichen homogenen Form erfolgt kein Zerkratzen der Bremsscheibe. Aufgrund ihrer leichten Federungewirkung greifen die Bremsen sanfter. Tests haben ergeben, dass die unter Einsatz dieses Materials hergestellten Bremsklötze sich nur langsam abnutzen.

Beispiel 5

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer Schleifscheibe unter Verwendung einer erfindungsgemässen Masse.

105 Gewichtsteile eines flüssigen Polyols (das von der Bostik Ltd. unter dem Warenzeichen PM 26OX verkauft wird) und 30 Gewichtsteile 4,4^I-Diphenylmethandiisocyanat werden in eine Form gegossen. Dann werden 135 Gewichtsteile eines Schleifmittel-36-Griesses zugesetzt, worauf die Form mit 30 Hertz unter Anwendung einer Kraft von 5G während einer Zeitspanne von 15 Sekunden geschüttelt wird. Man erhält eine geformte Schleifscheibe mit ausgezeichneten Schleif eigenschaften. Das Polyurethansubstrat besitzt eine Zugfestig- keit von 57,7 kg/cm (824 psi), eine Dehnung beim Bruch von 190 % und eine Reissfestigkeit von 54,9 (122 lbs) pro lineare 25 mm (1 inch).

Beispiel 6

Dieses Beispiel beschreibt einen Vergleich zwischen der Scheibe von Beispiel 5 und den Scheiben, die unter Verwendung von anderen polymerisierbaren Harzen hergestellt werden. Die in Beispiel 5 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt, wobei andere polymeri- sierbare Harzsysteme eingesetzt werden, welche die gleiche Menge an Schleifmittel enthalten. Die erhaltenen Scheiben werden dann hinsichtlich ihrer Schleifwirkung mit der Scheibe von Beispiel 5 verglichen. Der Vergleich wird in der Weise durchgeführt, dass

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jede Scheibe mit einer Geschwindigkeit von 2400 Upm auf einem Testgeatell gedreht wird, wobei eine Kraft von 2 kg auf ein sich hin- und herbewegendes Aluminiumwerkstück unter einem Winkel von 10° während einer Zeitspanne von 15 Minuten ausgeübt wird.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

	Verstopfung	Abriebwider- βtandsfähig- keit	Abriebtest	io des abge schliffenen Werkstücks
Harz	hoch	niedrig	i» Gewichts verlust der Scheibe	6
Epoxyd	mittel	mittel	21	5
Phenolharz	hoch	niedrig	29	1
Polyester	Scheibe von Beisp. 5 niedrig	hoch	47	12
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Aus diesen Ergebnissen ist zu ersehen, dass nur ein Polyurethan, das bei einer Temperatur unterhalb seines Erweichungspunktes brüchig wird, die Kombination an Eigenschaften aufweist, welche zur Erzielung eines kontinuierlichen Schleifens notwendig eist. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, dass Polyurethane eine hohe Abriebbeständigkeit, jedoch eine geringe Abriebtemperatur besitzen, wobei der Reibungskoeffizient grosser ist als derjenige der Reibungs- oder Schleifmittelteilchen, sowie auf die Tatsache, dass ein ausreichendes Haftvermögen vorhanden ist, um die Reibungsoder Schleifmittelteilchen festzuhalten. Diese Eigenschaften tragen in Verbindung mit der Fähigkeit, abgenützte Teilchen dann freizusetzen, wenn sie nicht mehr funktionsfähig sind, und zwar durch Abrieb des Polyurethans ohne merkliches Erweichen oder Schmelzen, zu der Verbesserung bei, die mit den erfindungsgemässen Massen erzielt wird.

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Beispiel 7

Dieses Beispiel beschreibt einen Vergleich zwischen Zinkborat und anderen anorganischen Additiven bezüglich ihrer Fähigkeit, die Arbeitetemperatur einer erfindungsgemässen Schleifmasse zu erhöhen.

Nach der in Beispiel 5 beschriebenen Arbeitsweise wird eine Reihe von Schleifscheiben hergestellt, mit der Ausnahme, dass jeder Hasse 20 # eines anorganischen Additivs in Form von Einzelteilchen zugesetzt werden. Dann wird die Wärmeleitfähigkeit durch die Scheiben mit einer Vergleichsscheibe verglichen. die kein Additiv enthält, und zwar durch Auflegen der Scheiben auf eine auf eine Temperatur von 220⁰C erhitzte Platte während einer Stabilisierungeperiode, worauf gleichzeitig die Temperatur an den rückseitigen Oberflächen bezüglich der erhitzten Platte gemessen wird. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

Additiv	Temperatur der rück	Oberfläche
	wärtigen	39°C
keines	1	- )
Borsäure		- )
Borax		39°C
Zinkoxyd	1	40°C
Magnesiumoxyd	1	38°C
Calciumoxyd	1	39°C
An t imon tr i oxy d	1	10°C
Zinkborat	1	85°C
Aluminiumpulver	1

Bemerkungen

bewirkt, dass die Mischung schäumt, wodurch eine nicht brauchbare Scheibe erhalten wird

merklich verminderte physikalische Eigenschaften der Masse

Aus diesen Ergebnissen ist zu ersehen, dass Zinkborat die einzige bemerkenswerte Verminderung der Wärmeleitfähigkeit bewirkt.

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INSPECTED

Verwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemässen Massen liegen in der Herstellung von Schleifklotzen, Sohleifrädern, Auskleidungen für automatische Getriebe, Bremsklötzen, Auskleidungen für Bremsen, Auskleidungen für Kupplungen, nicht gleitenden Ringen und ähnlichen Einsätzen, Polierklötzen und -rädern, auf Spindeln befestigbaren Polier- und Schleifvorrichtungen für Rohre und Öffnungen sowie Ventile und Ventillager sowie Schleifgeräten. Einer der Vorteile der erfindungsgemässen Massen besteht darin, dass viele dieser Teile in einem Stück geformt werden können, während sie bisher aus einer Vielzahl von Stücken gefertigt werden mussten. So bestehen beispielsweise derzeit Bremsklötze für Scheibenbremsen aus einer Unterlagenplatte aus Stahl zur Erzielung von Steifigkeit und Festigkeit, auf welcher das Bremsreibungsmaterial befestigt ist. Die getesteten erfindungsgemassen Bremsklötze bestehen demgegenüber aus einem einzigen Stück ohne Unterlageplatten. In dem Polyurethansubstrat ist eine solche Festigkeit enthalten, dass die Stahlunterlageplatte gegebenenfalls weggelassen werden kann.

Wahlweise können sie aus verschiedenen Polyurethanen geformt werden, beispielsweise einem steifen Polyurethan als Unterlage und einem weniger steifen Polyurethan als Reibungsoberfläche. In ähnlicher Weise bestanden bisher Schleifscheiben oft aus einem Sohleifmaterial, das auf einer getrennten Kautschukscheibe befestigt war. Erfindungsgemäss ist die Schleifmasse derartig steif, dass sie ihr eigenes Unterlagenmaterial bildet.

Aus den erfindungsgemässen Massen hergestellte Gegenstände können normalerweise in einer geformten Form angeboten werden. Die Schleifmasse kann ferner in Form von Einzelteilchen als Schleifmittel angeboten werden, das in Trommel- und Vibrationssystemen eingesetzt werden kann, beispielsweise zum Reinigen und Polieren von Gegenständen aus Metallen, Kautschuk, " nst-

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stoff oder dergleichen. Dabei kann es vorteilhaft sein, leichte Schleifmittelteilchen zu verwenden, wie beispielsweise Mikrokügelchen aus Silicium.

Die erfindungsgemässen Masse kann jedoch nicht nur in einer geformten Form, sondern auch in Form einer Folie geeignet sein. Eine besonders geeignete Anwendungsform ist diejenige von Abdichtungsringen aus einer dünnen Folie, die als Einsätze zum Oberflächenschleifen von Ventilsitzen oder dergleichen verwendet werden können, wobei diese Ring anstelle einer wiederholten Verwendung einer Schleifpaste eingesetzt werden können.

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ORIQWAL INSPECTED

Claims

?3?8878 Patentansprüche

1. Reibungs- oder Schleifmittelmasse, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Dispersion von Reibungs- oder Schleifmittelteilchen in einem polymeren Substrat besteht, welches ein
Polyurethan ist, das bei einer Temperatur unterhalb seines Erweichungspunktes brüchig wird.

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Polyurethan ein elastomeres Polyurethan ist.

3. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Erweichungspunkt des Polyurethans zwischen 200 und 300⁰C liegt. ·

4. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan eine Zugfestigkeit von

42 bis 630 kg/cm (600 bis 9000 psi), eine Dehnung bis zum
Bruch von 100 bis 200 % und eine Reissfestigkeit von 22,5 bis 90 kg (50 bis 200 lbs) pro lineare 25 mm (1 inch) besitzt.

5. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan eine Zugfestigkeit von 280 bis

1120 kg/cm , eine Dehnung bis zum Bruch von 10 bis 100 $> und eine Reissfestigkeit von 22,5 bis 90 kg (50 bis 200 lbs) pro lineare 25 mm (1 inch) besitzt.

6. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungs- oder Schleifmittelteilchen
ein geringes Ölabsorptionsvermögen besitzen.

7. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungs- oder Schleifmittelteilchen
aus Aluminiumoxyd, Asbest, Borcarbid, einem Calcit, Carborund,

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Glas, Molybdändisulfid, einem Silikat, einem Siliciumcarbid, Wolframcarbid, einem pulverisierten oder granulierten Kohlenstoff, Kohlenstoffasern, Marmor, Quarz oder Wolframdioxyd bestehen.

8. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchengrösse der Reibungs- oder Schleifmittelteilchen zwischen 24 und 400 BSS-mesh liegt.

9. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie 15 bis 90 Gewichts-% der Schleifmittelteilchen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, enthält.

10. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan vernetzt ist und ein Molekulargewicht pro Vernetzungsstelle von 2000 bis 22000 besitzt.

11. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Verbindung enthält, welche die Wärmeleitfähigkeit des Substrats vermindert.

12. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- , kennzeichnet, dass sie eine Verbindung enthält, welche den Modul der Masse erhöht.

13. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Borat eines mehrwertigen Metalls enthält.

14. Masse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrwertige Metall ein zweiwertiges Metall der Gruppe II des Periodischen Systems der Elemente ist.

15. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Zinkborat oder Calciumborat enthält.

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16. Masse nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie 5 his 25 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, des Borats des mehrwertigen Metalls enthält.

17. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Polytetrafluoräthylen enthält.

18. Masse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Polytetrafluoräthylen in einer Menge von 0,5 bis 20 Gewichts-$>, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, vorliegt.

19. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur, bei welcher das Substrat bröckelig wird, zwischen 110 und 150⁰C liegt.

20. Reibe- oder Schleifmasse, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Dispersion aus Reibungs- oder Schleifmittelteilchen in einem polymeren Substrat besteht, das bei einer Temperatur unterhalb seines Erweichungspunktes bröckelig wird,

21. Verfahren zur Herstellung einer Reibungs- oder Schleifmittelmasse, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Form eine polymerisierbar Mischung aus einem Polyol und einem Diisocyanat zusammen mit Reibungs- oder Schleifmittelteilchen gegeben wird und die Mischung zur Verteilung der Schleifmittelteilchen in der Mischung vibriert wird, während die Polymerisation voranschreitet, wobei das Polyol und das Diisocyanat zusammen ein Polyurethan bilden, das bei einer Temperatur unterhalb seines Erweichungspunktes bröckelig wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Polyol'aus einem linearen Polyäther oder Polyester besteht.

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ORIQIWAL INSPECTEC

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23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Diisocyanat ein Aryldiisocyanat ist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Diisocyanat aus 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat besteht.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Polyol ein Polyol ist, das von der Bostik Ltd. unter den Warenzeichen PM 117X und PM 26OX in den Handel gebracht wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung eine Verbindung zugesetzt wird, welche die Wärmeleitfähigkeit der Masse herabsetzt.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung eine Verbindung zugesetzt wird, welche den Modul der Masse erhöht.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung ein Borat eines mehrwertigen Metalls zugesetzt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendeten mehrwertige Metall ein zweiwertiges Metall der Gruppe II des Periodischen Systems der Elemente ist.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Masse Zinkborat oder Calciumborat zugesetzt wird.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Borat des mehrwertigen Metalls in einer Menge zwischen 5 und 25 Gewichts-^, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, zugesetzt wird.₃ _{Q Q Q} ,. ₁ _f _{1 Q g} ._;

ORIGINAL INSPECTED

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung Poly tetrafluoräthylen zugesetzt wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Polytetrafluoräthylen in einer Menge von 0,5 bis 20 Gewichts-$, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, zugesetzt wird.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Mischung aus dem Polyöl und dem Diisocyanat eine Viskosität von weniger als 40 Poise besitzt.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse mit 30 bis 150 Hertz unter Einwirkung einer Kraft von 1 bis 1OG vibriert wird.

36. Reibungs- oder Schleifgegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer Masse gemäss einem der Ansprüche 1 bis 20 besteht.

37. Reibungs- oder Schleifgegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass er nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 21 bis 35 hergestellt worden ist.

38. Verfahren zur Anwendung eines Reibungs- oder Schleifgegenstandes gemäss Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass eine Arbeiteoberfläche des Gegenstandes auf eine andere Oberfläche in der Weise aufgebracht wird, dass für wenigstens einen Teil der Arbeitsperiode die Arbeitsoberfläche eine Temperatur erreicht, bei welcher das Substrat bröckelig wird.

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