DE2557789B2 - Polyvinylalkoholhaltige wäßrige Bindemittel für Schleifmittel - Google Patents

Polyvinylalkoholhaltige wäßrige Bindemittel für Schleifmittel

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Description

Als Bindemittel zum Befestigen von Schleifkorn auf einer Unterlage aus Gewebe, Papier, Vulkanfiber oder Vliesstoffen werden einerseits wärmehärtbare, wasserverdünnbare Kunstharzvorkondensate, insbesondere Phenol-Formaldehyd-Vorkondensate, und andererseits Hautleim verwendet. 2>
Phenolharze ergeben Schleifmittel mit sehr guten thermischen und mechanischen Eigenschaften, die aber für empfindliche Schleifarbeiten zu hart sind. Außerdem erfordern sie eine Vorbehandlung der Schleifmittelunterlage und zum einwandfreien Aushärten lange Härtungszeiten.
Melamin- und Harnstoffharze lassen sich zwar bei mäßigen Temperaturen härten und sind weicher als Phenolharze. Sie neigen aber zum Verspröden und verlieren bei Lagerung an feuchter Luft ihre Festig- r> keit.
Hautleim kann ohne besondere Behandlung der Unterlage bei mäßigen Temperaturen verarbeitet werden, und mit Hautleim gebundene Schleifmittel sind vor allem Tür empfindliche Schleifarbeiten geeignet. Ihre Wärmestandfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit ist aber sehr gering.
Aus der DT-OS 16 94 123 ist es bekannt, Phenol-Formaldehyd-Vorkondensaten Polyvinylalkohol zuzusetzen, um die Härtung der ersten Beschichtung zu 4r> beschleunigen, ohne daß - wie es bei reinen Phenolharzen bei schneller Härtung der Fall ist - sich das Schleifkorn verschiebt oder das Harz versprödet. Der dort erwähnte Polyvinylalkohol ist als Verseifungsprodukt eines Polyvinylacetats mit einem K-Wert von 30 charakterisiert. Man erreicht mit diesem Zusatz wohl eine Verkürzung der Härtungszeit für die erste Beschichtung, muß aber für die zweite Beschichtung immer noch sehr lange Härtungszeiten in Kauf nehmen.
Ziel der Erfindung war es, die Schwierigkeiten bei der Verarbeitung von Phenol-Formaldehyd-Vorkondensaten zu beseitigen und daneben Harnstoff- und Melamin-Formaldehyd-Vorkondensate so zu modifizieren, daß sie als Bindemittel für Schleifmittel ver- bo arbeitet werden können, so daß eine Palette von synthetischen Bindemitteln zur Verfugung steht, die den Forderungen der Praxis nach Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit einerseits und variabler
Härte des Schliffs andererseits gerecht wird. b5
Die Erfindung betrifft den im Patentanspruch bezeichneten Gegenstand.
Das Gewichtsverhältnis der Komponenten (A) und
(B) beträgt vorzugsweise 1,5 : 1 bis 1 : 1.
Den erfindungsgemäßen Bindemitteln ist gemeinsam, daß sie ohne besondere Vorbehandlung der Unterlage aufgetragen werden können und daß sie sehr rasch und mit verhältnismäßig hohen Temperaturen gehärtet werden können, ohne daß sie verspröden und ohne daß sich das Schleifkorn während der Härtung verschiebt oder die unterlage sich verzieht, wie es vor allem beim Schnellhärten von Phenolharzen geschieht. Bei Melamin- und Harnstoffharzen wird außerdem die Feuchtigkeitsbeständigkeit erheblich gesteigert.
Dieses Verhalten ist besonders überraschend, weil der erfindungsgemäß verwendete Polyvinylalkohol als alleiniges Bindemittel Schleifmittel mit völlig unzureichender Standzeit und sehr hoher Feuchtigkeitsempfindlichkeit liefert.
Die Kunstharz-Bindemittel sind wasserlösliche oder mit Wasser verdünnbare und unter dem Einfluß von Wärme härtbare Vorkondensate aus Formaldehyd und Phenol oder Melamin oder Harnstoff. Typische Produkte dieser Art sind z. B. Formaldehyd-Phenol-Vorkondensate mit einem Molverhältnis von 1,85 :1, Formaldehyd-Melamin-Vorkondensate als teilweise methylverätherte Trimethylolmelamin-Verbindungen und Formaldehyd-Harnstoff-Vorkondensate mit einem Molverhältnis von 2,4 : 1, die teilweise niethylveräthert sein können.
Die Erfindung wird an den nachfolgenden Beispielen erläutert.
Als Polyvinylalkohol diente in allen Beispielen ein Polyvinylalkohol mit einer Viskosität in 4%iger wäßriger Lösung von 3 cP und einer Esterzahl von 200 mg KOH/g. Das Schleifkorn war in allen Fällen ein Normalkorund der Körnung FEPA-Nr. 36 nach DIN 69100 Blatt 1 in einer Menge von 700 g/m2.
Als Unterlage diente ein Spezialkraftpapier für Schleifbänder mit einem Flächengewicht von 180 g/m2.
Zur Ermittlung des Zerspanungsindex, der ein Maß für die thermische und mechanische Belastbarkeit des Schleifmittels darstellt, wurden die hergestellten Schleifpapiere drei Tage bei 20°C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit klimatisiert und zu endlosen Schleifbändern verklebt.
Diese Bänder wurden mit einem Andruck von 20 N/m2 und einer Geschwindigkeit von 28 m/s 10 Minuten lang gegen eine 3 mm dicke Lamelle aus Chromnickelstahl gedrückt. Der Zerspanungsindex ist das Verhältnis Gewicht des zerspanten Stahls/ Gewichtsverlust des Schleifbandes.
Beispiel 1
Vorkondensat aus Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis 1 :2,4.
Bindemittel
50 GT einer 40%igen wäßrigen Lösung des Polyvinylalkohole,
36 GT einer 55%igen wäßrigen Lösung des Vorkondensats,
pH-Wert 7, Viskosität 400 cP bei 2O0C,
14 GT Wasser
Topfzeit: ca. 60 Stunden.
Auf die Unterlage wurden bei 220C 110 g/m2 des Bindemittels aufgetragen und das Schleifkorn einge-
streut. Diese Schicht wurde 15 Minuten bei WC im 20 GT Wasser.
Auch hier zeigten sich die durch die hohe spezifische Viskosität des verwendeten PVAL bzw. die niedrige Konzentration des Bindemittels verursachten Fehlerscheinungen ähnlich denen aus Beispiel 1 b. Es kam bei der Schleifprüfung ebenfalls zu einem beträchtlichen Leistungsabfall gegenüber dem entsprechenden Bindemittel aus Beispiel 2.
Zerspannungsindex: 34, nach 3 Tagen Feuchtlagerung: 27.
Beispiel 2
Vorkondensat aus Formaldehyd und Phenol im Molverhällnis 1,85 : 1.
Bindemittel
H)
Umluftofen getrocknet, auf die getrocknete Schicht wurden nochmals 450 g/m2 Bindemittel aufgetragen, und das Schleifpapier wurde 30Minuten bei 90'C und 20 Minuten bei 130"C gehärtet.
Zerspanungsindex: 46.
Beispiel 1 b
50 GT einer 30%igen Lösung eines PVAL mit einer Visk. 200C der 4%igen wäßrigen Lsg. von 4,1 mPas (15 GT Feststoff),
27 GT des in Beispiel 1 verwendeten Vorkondensates (14,85 GT Feststoff),
23 GT Wasser.
Der erhöhte Wasserzusatz war notwendig zur Einstellung der Verarbeitungsviskosität wie in Beispiel 1 (1500mPas).
Topfzeit: ca. 60 Stunden.
Beim Auftrag der gleichen Bindemittelmenge wie Beispiel 1, bezogen auf den Feststoffgehalt, kam es infolge der niedrigen Konzentration des Bindemittels zu einer völligen Überschwemmung des Schleifkornes. Nach der Härtung erschien das Schleifkorn als zu schwach eingebettet, weil ein Teil des Bindemittels die Spitzen und Schneidkanten im oberen Kornbereich umhüllte. Die Schleifprüfung zeigte folgerichtig eine verminderte Abspannung bei frühzeitigem Kornausbruch.
Zerspannungsindex: 31; nach 3 Tagen Feuchtlagerung: 23.
Beispiel 2 b
52 GT einer 30%igen Lsg. eines PVAL mit einer Viskosität 2O0C der 4%igen wäßrigen Lsg. von 4,1 mPas (15,6GT Feststoff),
24 GT des Vorkondensates aus Beispiel 2 (16,8GT
Feststoff),
24GT Wasser.
Topfzeit: ca. 4 Wochen.
Topfzeit: ca. 4 Wochen
Herstellung der Schleifpapiere wie im Beispiel 1.
Zerspanungsindex: 58.
Beispiel 3
Vorkondensat: Teilweise methylveräthertes Trimethylol-Melamin.
Bindemittel
50 GT einer 40%igen wäßrigen Lösung des Polyvinylalkohole,
π 27 GT einer 75%igen wäßrigen Lösung des Vorkondensats,
pH-Wert 8,5,
Viskosität 500 cP bei 20°C,
23 GT Wasser.
Topfzeit: ca. 4 Tage.
Herstellung des Schleifpapiers wie in Beispiel 1.
Zerspanungsindex: 29.
25
30
45
50
60
50 GT einer 40%igen wäßrigen Lösung des Polyvinylalkohol,
30 GT einer 70%igen wäßrigen Lösung des Vorkondensats, pH-Wert 8,
Viskosität 50OcP bei 20'C,
Kontaktmittel: Bariumhydroxid,
Vergleichsbeispiele
Beispiel 1 a
37 GT des in Beispiel 1 verwendeten Vorkondensats wurden mit 13 GT Wasser und 1,5 Gew-Teilen einer Lösung von 20GT Ammoniumchlorid und 10 GT konzentrierter Ammoniaklösung in 70GT Wasser vermischt. Die Mischung hat eine Topfzeit von ca. 30 Minuten. Die Herstellung des Schleifpapiers und die Prüfung erfolgte wie in den vorangehenden Beispielen.
Die Schleifpapiere sind so spröde, daß ein großer Teil der hergestellten Schleifbänder beim Laufen über eine Umlenkrolle mit einem Radius von 45 mm bricht. Der Zerspanungsindex beträgt 8.
Beispiel 2 a
29 GT des Vorkondensats gemäß Beispiel 2 wurden mit 21 GT Wasser versetzt und in den Mengen wie in den vorhergehenden Beispielen gezeigt zur Herstellung von Schleifpapieren verwendet. Unter den Härtungsbedingungen der vorhergehenden Beispiele erhält man keine brauchbaren Schleifmittel, weil das Vorkondensat unter diesen Bedingungen schaumig aufgeblähte Schichten ergibt. Es wurde deshalb abweichend von Beispiel 2 die Grundbindung 60 Minuten bei 90°C und die Deckbindung 90 Minuten bei 90°C und anschließend 30 Minuten bei 130°C gehärtet. Der Zerspanungsindex beträgt 85. Die Schleifpapiere zeigen eine deutliche Neigung zum Versprödungsbruch.
Das Beispiel 3 läßt sich mit Melamin-Vorkondensat alleine nicht nacharbeiten. Verwendet man unter den Beschichtungs- und Härtungsbedingungen der Beispiele den in den Bindemitteln enthaltenden Polyvinylalkohol als alleiniges Bindemittel, so erhält man ein Schleifpapier mit einem Zerspanungsindex von 14 (Beispiel 4 a in der folgenden Tabelle).
Die Schleifpapiere gemäß den Beispielen 1, 2, 3 und la und 4a wurden in einer weiteren Untersuchung 3 Tage bei 90% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert und anschließend der Zerspanungsindex ermittelt. Die folgende Tabelle zeigt die klare Überlegenheit der erfindungsgemäß hergestellten Schleifbänder.
Tabelle
Schleifband nach Zerspanungsindex nach 3 Tagen
Beispiel Feuchllagerung
ursprünglich
2 3
la 4a
46 58 29
8 14
38 52 25
2 1,6

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verwendung eines Gemisches aus
    (A) einem mit Wasse; verdünnbaren, durch War- "> me härtbaren Vorkondensat aus Formaldehyd und Phenol oder Melamin oder Harnstoff und
    (B) einem Polyvinylalkohol mit einer Esterzahl von 160 bis 210 mg KOH/g und einer Viskosität der 4%igen wäßrigen Lösung von in 2,3 bis 3,5 cP,
    wobei das Gewichtsverhältnis der Komponenten (A) und (B) 1: 9 bis 9 : 1 beträgt, als Bindemittel für die Herstellung von Schleifmitieln.
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