DE2613141C3 - Sägedraht - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen monofilen Sägedraht aus synthetischen Hochpolymeren und abrasiven Schleifkörpern.

Eine der ältesten Formen der Säge stellt die Fadensäge dar, bei der ein Spinnlasergarn mit einer Aufschlämmung von Sand im Wasser versehen wird. Derartige Sägen sind in entsprechend mechanisierter Form in Stein- und Marmorbrüchen weit verbreitet. Statt Spinnfasergarnen ms den natürlichen Faserstoffen Flachs oder Baumwolle werden hier meist Stahldrahtseile von einigen mm Durchmesser eingesetzt. Die Aufschlämmung des Schmirgelsands im Wasser gerät dabei selbstverständlich auch in alle Maschinenteile der Säge ein und führt zu starkem Abrieb und /u häufigen Maschinenstörungen.

Man versucht deshalb, derartige Sägen in zunehmendem Maße mit Sägedrähten auszustatten, die das abrasive Material direkt auf ihrer Oberfläche eingebettet tragen. In der DE-PS9 16I43 werden z.B. Stahldrähte mit einem elektrogalvanisch befestigten Diamantkörnerbesatz vorgeschlagen, in der DOS 21 42 002 werden weitere Ausführungsformen für monofile und multifile Träger aus Stahl, Nylon oder Fasermaterial für Abrasivmaterial beschrieben.

Außer Grobsägen für Steinbrüche werden Fadensägen noch in der Halbleiterindustrie und in der Optik eingesetzt, hauptsächlich für spröde Materialien, wie es z. B. in der DE-OS 23 59 859 beschrieben wird. Auch hier werden bevorzugt Stahldrähte mit einem Besatz aus abrasivem Material, wie z. B. Diamant, eingesetzt, wie sie z. B. im Prospekt der Fa. Laser Technology Inc. von 1972 beschrieben werden.

Derartige dkimanlbesetzte .Stahldrähte oder monofile Sägedrähte sind aufwendig in der Herstellung, die teuren Diamantkörner lösen sich beim Sägen vom Träger und gehen verloren.

Die vorliegende 1 rfindung überwindet diese Nachteile der monofilen Sägedrählc aus synthetischen Hochpolymeren und abrasiven Schleifkörnern, dadurch daß der Sägedraht mit einem inkorporierten Zusatz von 0,3 bis 10 Gewichtsprozent Schleifkörnern ausgebildet ist.

Als synthetische Hochpolymere werden bevorzugt lineare Polyester eingesetzt, besonders bevorzugt Polyäthylenterephthalat ohne oder nur mit geringen Modifikationszusätzen und einer spezifischen Viskosität von über 0,7 im Sägedraht. (Die Messung der spezifischen Viskosität erfolgt dabei an einer 1 gewichlsprozentigen Lösung des Polyesters einer Phenol-Tetrachloräthan-Mischung im Gewichtsverhältnis 3 :2 bei 25 C).

Als Schlcifkörncr werden Borcarbid und andere Carbide bevorzugt, für spezielle Zwecke wird aber auch Diamant verwendet.

Als bevorzugte Konzentration Tür Borcarbid haben sich 3-7 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere, ergeben, die Korngröße der Schlcifkörner liegt bevorzugt beim 0,1- bis 0,4fachen des Sägedrahtdurchmessers.

Der Durchmesser der Monofile liegt bevorzugt bei 0,1 bis 3 mm.

Überraschenderweise steigt die Sägewirkung von Sägen mit Schleifkornbesatz nicht mit der Konzentration der Körner auf der Oberfläche, sondern es gibt aus der Erfahrung gewonnene Optimalwerte für die verschiedenen Sägeprobleme. Selbstverständlich verschlechtern sich die mechanischen Eigenschaften des Monofils mit zunehmender Konzentration der Schleifkörner im Volumen.

Die Korngröße der Sehlcilluirner wird meist möglichst groß gewählt, muß aber auch dem speziellen Sägeproblcm angepaßt werden und auch dem verwendeten Sägedrahtdurchmesser.

Ein höherer Durchmesser des Sägedrahts ergibt zwar eine höhere mechanische Festigkeit aber auch eine Erhöhung der Sägearbeit, da mehr Sägegut abgetragen wird. Bei hochwertigem Sägegut kann der Materialverlust den Einsät/ möglichst dünner Sägedrähte notwendig machen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematische Querschnitte durch Sägedrähte mit vergleichbarere Sägewirkung, d. h. gleicher Oberflächenbeset/ung mit Schleifkorn. Fig. I entspricht einem erfindungsgemäßen Sägedraht, der aus dem Polymeren 1 und dem Schleifkorn 3 besteht. Fig. 2 zeigt einen handelsüblichen Stahldraht 2 mit Schleifkornbesatz 3.

Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Sägcdiah'es liegt in seiner einfachen Herstellung; die Schleifkörner können z. B. bei der Polykondensation oder bei der Verspinnung zugegeben werden, wie es in der US-PS 35 22 342 vorgeschlagen wird. Diese Anmeldung beschreibt die Herstellung von abrasiven Borsten für Schmirgelscheibe^

Überraschenderweise hat sich ergeben, daß die Sägelcistung eines erfindungsgemäßen Sägedrahts aus Polyäthylenterephthalat mit einem Zusatz von 6 Gewichtsprozent Borcarbid die eines handelsüblichen diamantbesetzten Stahldrahts übertraf.

Noch überraschender ist die lange Lebensdauer des erlmdungsgemäßen Sägedrahts, die aus den Beispielen ersichtlich wird.

Anders als bei Stahldrahl geht beim erllndungsgemäßcn Sägedraht die Sägewirkung nicht dadurch verloren, daß die Sdibifkörncr abspringen, sondern daß sich die Schleifkörper in das Monofil eindrücken. Damit bleibt aber ein großer Teil der Schlcillcörner

dor Aufarbeitung /ugünglich und kann immer wieder eingeset/l werden. Dieser Vorteil wird besonders bei hochwertigen Schleifkörnern, wie Diamant, entscheidend.

Auch die mechanische Tüchtigkeit der erfindungsgemäßen Sägedrähte überrascht, weder war eine Längung zu beobachten noch ein Aufsnleissen des Monofils durch die Sägearbeit. Die Längsfestigkeit sank gegenüber einem reinen Polyälhylenterephthalat-Monolll bei 3 Gewichtsprozent Borcarbid/usatz um 30% ab, bei 6Gewichtsprozenl um etwa 50%, war aber für der; Einsatz als Sägedraht hinreichend gut, so daß kein Sägeversuch vorzeitig aufgrund mechanischer Schäden abgebrochen werden muLste.

Für manche Einsatzgebiete ist auch der überraschend geringe Reibungskoeffizient des erfindungsgemäßen Sägedrahts interessant, der zu einer geringen Wärmeentwicklung beim Sägen führt. Der Reibungskoeffizient eines erfirsdungsgemäßen Sägedrahts aus Polyethylenterephthalat mit 6 Gewichtsprozent Borcarbid bei einer Korngröße von etwa 60 μ und einem Drahtdurchmesser von etwa 0,35 mm betrug gegen Stahl nur 0,39 (Definition s. Lange, Melliand Tcxtilbcrichtc 56 (1975), S. 348-352, 530-535 und 610-612).

Der erfindungsgemäße Sägedraht besitzt also zu-

IO mindest die gleiche Sägewirkung und Lebensdauer wie ein Stahldraht mit Schleifkornbesatz, kann aber aufgrund seiner einfachen Herstellung leichter an das spezielle Sägeproblem angepaßt werden. Die Schleifkörner können beim erfindungsgemäßen Sägedraht wieder aufgearbeitet und neu eingesetzt werden, beim bekannten Stahldraht geht der Schleifkornbesatz dagegen durch das Sägen verloren.

Beispiel 1

E-> werden die Eigenschaften zweier erfindungsgemäßer Sägcdrähle mit denen eines vergleichbaren handelsüblichen Stahldrahtes mit Diamantkornbesatz verglichen.

Der Drahtdurchmesser betrug jeweils 0,3-0,35 mm, die Sägegeschwindigkeit 0,9 m/see bei einer Drahtspannung von etwa 350 g. Das Sägegut waren Kaliumhydrogenphosphat-Einkristalle einer Mohs'schen Härte von etwa 3.

Die beiden erfindungsgemäßen Sägedrähte waren aus Polyäthylenterephthalat mit einer spezifischen Viskosität von 0,75 bei 3Gew.-% Borcarbidzusatz und von 0,70 bei 6 Gewichtsprozent Borcarbidzusatz. Die mittlere Korngröße lag bei 62 μ.

Schnittleistung

Lebensdauer

Verbrauch an Schleifkorn

HrllndunusgcnuiUcr Sägedraht mit einem Zusatz von

3% Borcarbid

7 emVStd.
.bis zu 15 Std. etwa 10%

6% Borcarbid

K) cmVStd.
bis zu 15 Std.
etwa 10%

Handelsüblicher Stahldraht mit Diamanlhesoiti

7 cmVStd.
bis zu IO Std.
100%

Beispiel 2

Es wird die Siigcwirkung des ncucningsgcmäßcn Sägedrahts im Vergleich mit normalen textlien Garnen mit einem Zusatz von 1,2% TiO₁ gezeigt. Hier wird bei gleicher Sägeanordnung und gleicher Siigegeschwindigkeit die Draht- b/w. Garnlänge verglichen, die zum Durchsägen einer standardisierten Probe notwendig ist.

Kupier Stahl

Tilandioxid-l^:aden(l,2%) 900 m 1000000 m

Borcarbid-Sägcdraht (6%) 3,3 m 200 m

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Monofiler Sägedraht aus synthetischen Hochpolymeren undabrasivenSchleifkörnern.dadurch -, gekennzeichnet, daß der Sägedraht mit einem inkorporierten Zusatz von 0,3 bis 10 Gewichtsprozent Schleifkörner ausgebildet ist.

2. Sägedraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem linearen Polyester m besteht.

3. Sägedraht nach Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er aus reinem oder nur geringfügig modifiziertem Polyäthylenterephthalat einer spezifischen Viskosität über 0,7 besteht. ι -,

4. Sägedraht nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schleifkörner Carbide benutzt werden, bevorzugt aber Borcarbid.

5. Sägedraht nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schleif- _>o körner weniger als die Hälfte des Durchmessers des Sägedrahts beträgt, bevorzugt das 0,1- bis 0,4fache.

6. Sägedraht nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Durchmesser von 0,1 _>-, bis 3 mm aufweist.