DE2729825C2 - Vernetzter aromatischer Polyimidkunststoff - Google Patents

Vernetzter aromatischer Polyimidkunststoff

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DE2729825C2
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Description

wobei das Vernetzerharz und das Grundharz in Form feinteiliger Pulver eingesetzt werden, das Molverhältnis von Vernetzerharz zu Grundharz mehr als 2 :1 bis 40 :1 beträgt und das Verhältnis des Molekulargewichts des Grundharzes zum Molekulargewicht des Vernetzerharzes 2:1 bis' 50: Ϊ beträgt.
2. Verwendung des Polyimidkunststoffs nach Anspruch 1 als Bindemittel für Schleifkörper.
Es besteht ein ständiger Bedarf nach Kunststoffen, die innerhalb eines weiten Temperaturbereichs ihre physikalischen Eigenschaften beibehalten und konstante Festigkeit und Zähigkeit aufweisen. Die Erfindung betrifft vernetzte aromatische Polyimidkunststoffe mit solchen Eigenschaften. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf derartige aromatische Polyimidkunststoffe, die aus einer vernetzten chemischen Kombination von mindestens zwei Ausgangspolyimidharzen von bestimmter Art und in bestimmten Mengen hergestellt worden sind.
Der technische Bedarf an Kunststoffe:;, die für die Verwendung bei hohen Temperaturen und unter starker mechanischer Beanspruchung bestimmt sind, konnte bisher durch Phenolverbindungen und gewisse Polyimide nur mehr oder weniger unvollständig befriedigt werden. Von derartigen Kunststoffen wird verlangt, daß sie imstande sind, Füllstoffe aufzunehmen, und daß sie bei sehr hohen Temperaturen fest und zäh bleiben und ihr Haftvermögen an den Füllstoffen behalten. Ein technisches Anwendungsgebiet, auf dem diese Erfordernisse eine Rolle spielen, ist das Gebiet der Schleifkörper, wie Schleifscheiben. Festigkeit, Zähigkeit und Haftvermögen bei hohen Temperaturen sind von besonderer Bedeutung bei Schleifscheiben, die für Trockenschleifarbeiten verwendet werden.
Die Erfindung bezieht sich auf einen vernetzten aromatischen Polyimidkunststoff in Form einer vernetzten chemischen Kombination aus einem Grundharz aus linearem aromatischem Polyimid und einem Vernetzerharz aus linearem aromatischem Polyimid. Das Grundharz ist ein Polyimid mit mindestens einer Ketoncarbonylgruppe je wiederkehrende Einheit und einem Molekulargewicht von 3000 bis 300 000 und das Vernetixrharz ist ein Polyimid mit entständigen Aminogiruppen und einem Molekulargewicht von 500 bis 15 000. Die Harze werden in Form feinteiliger Pulver in einem Verhältnis von mehr als 2 bis 40 Mol und vorzugsweise 6 bis 40 Mol Vernetzerharz je Mol Grundharz verwendet, wobei das Verhältnis des Molekulargewichts des Grundharzes zum Molekulargewicht des Vernetzerharzes 2 :1 bis 50 :1 beträgt
In dem Ausdruck »aromatischer Polyimidkunststoff« bedeutet »aromatisch«, daß die molekulare Gerüststruktur des Polymeren vollständig aus aromatischen Ringen und mit aromatischen Ringen kondensierten Imidringen besteht, mit der Maßgabe, daß aromatische Ringe durch (i) eine Gruppe, die ein Brückenatom, wie
— O— —C— —CRi- —S— — S —
und Äquivalente derselben enthält, wobei R" Wasserstoff oder Alkyl- oder Fluoralkylgruppen mit weniger als 5 Kohlenstoffatomen bedeutet, oder (ii) eine der folgenden beiden Gruppen mit zwei Brückenatomen
— C —NH-
und
—c—o—
getrennt sein können. Zu den aromatischen Ringen gehören Benzol, Triazin, Pyrazin, Pyridin, Thiazol, Naphthalin und dergleichen.
Lineare aromatische Polyimide werden im allgemeinen durch Umsetzung von mindestens einem Dianhydrid der allgemeinen Formel
Il c
Il ο
R O
und mindestens einem Diamin der allgemeinen Formel
H2N-R' —NH2
hergestellt. Lineare aromatische Polyimide kennzeichnen sich im allgemeinen durch eine wiederkehrende Einheit der allgemeinen Formel
O C
Il
R N-R'
C C
b5 Die Reiiktionsteilnehmer und die entstehenden Polyimide f'emäß der Erfindung entsprechen den obigen allgemeinen Strukturformeln, in denen R und R' aromatische Reste bedeuten und mindestens einer der
Reste R und R' eine Ketoncarbonylgruppe enthalten muß.
Bei der Herstellung von linearen Polyimiden wird zuerst eine Polyamidsäure hergestellt, deren wiederkehrende Einheit die allgemeine Formel
HOOC COOH
NH-C C—NH-R-
O O
aufweist (Die Pfeile bedeuten Isomerie.)
Für die Zwecke der Erfindung werden sowohl die Polyamidsäure als auch das Polyimid gemeinsam betrachtet und hier als Polyimid bezeichnet
Der Polyimidkunststoff gemäß der Erfindung wird als vernetzte chemische Kombination aus einem Grundharz und einem Vernetzerharz hergestellt. Das Grundharz ist ein lineares aromatisches Polyimid und muß in jeder wiederkehrenden Einheit des Harzmoleküls mindestens eine Ketoncarbonylgruppe enthalten. Das Grundharz wird durch Umsetzung eines Dianhydrids mit einem Diamin hergestellt, wobei mindestens einer der monomeren Reaktionsteiinehmer mindestens eine Ketoncarbonylgruppe enthält. Die Ketoncarbonylgruppe ist von anderen Carbonylgruppen, wie Carboxylcarbonylgruppen, Amidcarbonylgruppen und Imidcarbonylgruppen, zu unterscheiden.
Das Molekulargewicht des Polyimids wird bei dem Herstellungsverfahren durch die Auswahl der relativen Mengen von monomerem Dianhydrid und monomerem Diamin gesteuert Das Molekulargewicht läßt sich aus dem Polymerisationsgrad der Monomeren berechnen. Wenn man das Molverhältnis der in geringerer molarer Menge angewandten Monomerart zu der in höherer molarer Menge angewandten Monomerart mit r bezeichnet, ist der Polymerisationsgrad das Verhältnis (1 +r):(\ — r). Das berechnete Molekulargewicht des Polyimidkunststoffs ist gleich der Summe aus (dem Polymerisationsgrad, multipliziert mit dem mittleren Molekulargewicht einer Mer-Einheit)+(dem Molekulargewicht des in der größeren molaren Menge verwendeten Monomeren). Das mittlere Molekulargewicht einer Mer-Einheit ist die Hälfte der Summe aus den Molekulargewichten der Monomeren, vermindert um ein Molekulargewicht des Wassers. Das Molekulargewicht einer wiederkehrenden Polyimideinheit ist das Doppelte des mittleren Molekulargewichts seiner Mer-Einheit
Die Herstellung des Grundharzes erfolgt durch Umsetzung vorgegebene· Mengen der betreffenden monomeren Dianhydride und Diamine zur Erreichung des gewünschten Molekulargewichts. Mindestens eines der Monomeren muß eine Ketoncarbonylgruppe enthalten. Gegebenenfalls kann man zur Herstellung des Polyimidharzes mehrere Dianhydride und mehrere Diamine verwenden. Wenn von einem Monomeren mehrere verschiedene Arten verwendet werden, muß das mittlere Molekulargewicht der getreffenden Monomerkombination eingesetzt werden. Die Herstellung des Polyimids kann nach an sich bekannten Verfahren, z.B. durch Lösungsmittelpolymerisation gemäß der US-PS 31 79 631, erfolgen, gemäß der das Diamin und das Dianhydrid langsam unter Rühren in einem organischen Lösungsmittel, das auf einer Temperatur von weniger als 10O0C, vorzugsweise von weniger als 50° C, gehalten wird, miteinander gemischt werden. Das Gemisch aus Dianhydrid und Diamin kann ein Gemisch aus Polyamidsäure und Polyimid sein, und das Polymere
ίο wird durch Kontakt mit einem niederen Fettsäureanhydrid ausgefällt, wobei man ein lineares aromatisches Polyimidgrundharz erhält
Die Herstellung des Vernetzerharzes erfolgt in der gleichen Weise wie diejenige des Grundharzes. Das Vernetzerharz braucht keine Ketoncarbonylgruppen zu enthalten, muß aber mit einem Oberschuß an Diamin hergestellt werden, damit es endständige Aminogruppen enthält Die Dianhydride und Diamine werden aus den gleichen Gruppen ausgewählt wie für die Herstellung des Grundharzes; die Mengen eines jeden der Monomeren entsprechen der oben angegebenen Formel, um das gewünschte berechnete Molekulargewicht zu erzielen, und die Reaktion wird dann durchgeführt Die Polyamidsäure wird praktisch vollständig zu dem Polyimid umgewandelt um ein lineares aromatisches Polyimid-Vernetzerharz zu erhalten.
Die aus der Lösung unter Rühren ausgefällten und dann getrockneten Polyimidharze liegen im allgemeinen in Form von Pulvern mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens etwa 0,1 m2/g und einer Teilchengröße von etwa 0,1 bis 100 μπι vor.
Das Grundharz kann außer Ketoncarbonylgruppen auch endständige Aminogruppen enthalten, und das Vernetzerharz kann außer endständigen Aminogruppen
auch Ketoncarbonylgruppen enthalten. Das Grundharz und das Vernetzerharz können daher die gleichen wiederkehrenden Einheiten aufweisen mit dem einzigen Unterschied, daß sie verschiedene Molekulargewichte haben.
Das Grundharz und das Vernetzerharz werden so ausgewählt daß sie verschiedene Molekulargewichte haben, und vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis des Harzes mit dem höheren Molekulargewicht zu dem Harz mit dem niedrigeren Molekulargewicht in einem besonderen Bereich. Im Sinne der Erfindung kann entweder das Grundharz oder das Vernetzerharz das höhere Molekulargewicht aufweisen; vorzugsweise ist jedoch das Harz mit dem höheren Molekulargewicht das Grundharz. Das Harz mit dem höheren Molekulargewicht soll ein Molekulargewicht von 3000 bis 300 000 aufweisen, während das Harz mit dem niedrigen Molekulargewicht ein Molekulargewicht von 500 bis 15 000 aufweisen soll. Es wurde gefunden, daß bei den gemeinsam verwendeten Harzen von höherem und von niedrigerem Molekulargewicht das Verhältnis des höheren Molekulargewichts zu dem niedrigeren Molekulargewicht 2 bis 50 betragen soll. Wenn z. B. das Harz mit dem höheren Molekulargewicht ein Molekulargewicht von 15 000 hat, wird das Harz mit dem niedrigeren
bo Molekulargewicht so ausgewählt, daß es ein Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 7500 hat.
Das Vernetzerharz und das Grundharz werden in einem besonderen Molverhältnis verwendet um das vernetzte Polyimid gemäß der Erfindung zu erhalten. Es
hi wurde gefunden, daß das Molverhältnis von Vernetzerharz zu Grundharz mehr als 2 : 1 bis 40 :1, vorzugsweise 6 bis 40 betragen soll. Zur Erzielung besserer Eigenschaften der entstehenden Polyimidkunststoffe
beträgt das Molverhältnis vorzugsweise etwa 15 bis 36 :1 Polyimidkunststoffe, die als Bindemittel bei der Herstellung von Schleifscheiben für Trockenschleifarbeiten verwendet werden sollen, weisen vorzugsweise Molverhältnisse des Vernetzerharze^ zu dem Grundharz von 6 bis 40 auf. Zur Erzielung der besten Ergebnisse bei der Herstellung von Schleifscheiben, bei deren Verwendung höhere Anforderungen gestellt werden, z. B. für das Trockenschleifen mit einer hohen Werkstückabtragerate, liegt das Molverhältnis von Vernetzerharz zu Grundharz in dem als Bindemittel verwendeten Polyimidkunststoff im Bereich von 15 bis 36 : i.
Der Polyimidkunststoff gemäß der Erfindung wird hergestellt, indem man die chemische Vernetzungsreaktion an einen vernetzbaren Gemisch aus Grundharz und Vernetzerharz durchführt. Das Grundharz und das Vernetzerharz werden in Form feinteiliger Pulver praktisch homogen zu einer vernetzbaren Polyimidmasse gemischt und unter der Einwirkung von Wärme und Druck zu dem Polyimidkunststoff gemäß der Erfindung verformt. Zu dem Verformungsverfahren gehören im allgemeinen die Stufen des Mischens, Verdichtens und Erhitzens der miteinander reagierenden Harzpulver. Die Stufen des Verdichtens und Erhitzens können gleichzeitig durchgeführt werden.
Die miteinander reagierenden Harzpulver müssen praktisch homogen gemischt werden, um dem Grundharz und dem Vernetzerharz die maximale Gelegenheit zum Kontakt und zum Reagieren bei den Verfahrens- w stufen des Verdichtens und Erhitzens zu geben. Alle Harzteilchen sollen Größen im Bereich von etwa 0,1 bis 100 μπι haben. Bei der Herstellung von Schleifscheiben sollen die Harzteilchen vorzugsweise Größen von etwa 1,0 bis 50 μπι haben. π
Das Verdichten der vernetzbaren Polyimidmasse wird im allgemeinen durch Kombination von Wärme und Druck durchgeführt. Verdichtungsverfahren sind allgemein bekannt, und es gibt mehrere Abwandlungen davon; jedoch sollen nachstehend zwei Beispiele für bevorzugte Verdichtungsverfahren beschrieben werden, die angewandt werden können, um die Stoffe miteinander reagieren zu lassen:
(I) Die zu verformende vernetzbare Polyimidmasse *'> wird in eine Form eingebracht und bei 400 bis 42O0C unter einem Druck von etwa 35MPa (Megapascal) etwa 15 bis 25 min verdichtet.
(II) Die zu verformende vernetzbare Polyimidmasse wird in eine Form eingebracht und bei Raumtempe- '·" ratur etwa 10 see unter einem Druck von 690 MPa verdichtet.
Die vernetzbare Polyimidmasse wird einer Wärmebehandlung unterworfen, die zur Bildung des vernetzten v> Polyimidkunststoffs gemäß der Erfindung führt. Im Rahmen der bevorzugten Wärmebehandlung zur Herstellung von vernetztem Polyimid gemäß der Erfindung wird die verdichtete vernetzbare Masse etwa 1 bis 100 Stunden der Einwirkung einer Temperatur von w» 350 bis 4500C ausgesetzt Vorzugsweise erfolgt die Wärmebehandlung für einen Zeitraum von 1 bis 24 Stunden bei einer Temperatur von etwa 375 bis 450"C. Ein Beispiel für ein Programm für die Erhitzungsstufe ist 3stündiges Erhitzen auf etwa 4000C und anschließendes weiteres 1 stündiges Erhitzen auf etwa 425 bis 435'C. Höhere Temperaturen ermöglichen die Anwendung kürzerer Erhitzungszeiten.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung des Polyimidkunststoffs gemäß Hauptanspruch für Schleifkörper, insbesondere Schleifscheiben, mit einer Oberfläche bzw. Außenzone, die aus der beschriebenen Bindemittel- oder Einbettungsmasse und einer Vielzahl von in der gesamten Masse im wesentlichen homogen verteilten, winzigen Schleifteilchen gebildet wird.
Schleifkörper, wie Schleifscheiben, die mit dem vernetzten Polyimid gemäß der Erfindung als Bindemittel oder Einbettungsmasse hergestellt werden, zeigen eine bessere Wärme- und Oxidationsbeständigkeit als bisher bekannte Schleifscheiben, die als Bindemittel Phenolharze oder vernetzte Polyimide mit aliphatischen Strukturen oder vernetzte aromatische Polyimide aufweisen, die aus einem einzigen Polymeren hergestellt sind. Beim Trockenschleifen haben die vernetzten Polyimide gemäß der Erfindung eine längere Lebensdauer, erzeugen weniger Wärme, erleiden ein geringeres Verschmieren, verbrauchen weniger Energie und sind beständiger gegen mechanische Belastung als bisher bekannte Schleifscheiben. Solche Schleifscheiben weisen auch Vorteile beim Naßschleifen auf.
Zur Herstellung von füilstoffhaltigen Körpern mit einem Bindemittel aus dem vernetzten Polyimid gemäß der Erfindung können auch andere Füllstoffe als Schleifmittelteilchen verwendet werden. Man kann Teilchen verwenden, die die richtungsabhängige Festigkeit der Bindemittels erhöhen, den Reibungskoeffizienten zwischen dem füHstoffhaltigen Körper und einem anderen Körper ändern, die Wärmeleitfähigkeit oder die elektrische Leitfähigkeit erhöhen, oder die als Gleitmittel wirken.
Im allgemeinen kann die Menge der Füllstoffteilchen 5 bis 95 Vol.-% des füilstoffhaltigen Körpers betragen. Schleifkörper, besonders Schleifscheiben, können 10 bis 75 Vol.-% Füllstoffteilchen enthalten. Zwar können füllstoffhaltige Körper unter Verwendung von Füllstoffteilchen der verschiedensten Teilchengrößen hergestellt werden; für Schleifkörper verwendet man jedoch im allgemeinen Schleifmittelteilchen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 25 bis 200 μηι, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Weder die Größe noch das Gesamtvolumen der Füllstoffteilchen soll so groß sein, daß die Füllstoffteilchen die Fähigkeit des vernetzten Polyimidkunststoffs beeinträchtigen, als Einbettungsmasse zu wirken und den füilstoffhaltigen Körper zusammenzuhalten.
Beispiele für andere füllstoffhaltige Körper, die mit den vernetzten Polyimidkunststoffen gemäß der Erfindung hergestellt werden können, sind Brems- und Kupplungsfutter, Lager, Lagerbüchsen und dergleichen.
Nachstehend werden Methoden für die Herstellung von vernetzten aromatischen Polyimidkunststoffen gemäß der Erfindung und von Schleifscheiben aus den Polyimidkunjtstoffen beichrieben. Falls nichts anderes angegeben ist, beziehen sich die Prozentwerte auf das Volumen. Das Erhitzen wird in einer inerten Atmosphäre durchgeführt.
Herstellung der miteinander reagierenden Harze
Um die Grundharze und Vernetzerharze herzustellen, werden 4,4'-Oxydianilin (ODA) und Benzophenon-2,2',4,4'-tetracarbonsäuredianhydrid (BTDA) oder Pyromellithsäuredianhydrid (PMDA) in den entsprechenden Mengen zu einer linearen aromatischen Polyamidsaure umgesetzt, die dann in ein Polyimidpulver mit den folgenden Eigenschaften übergeführt wird:
Molvcrhältnis der
Monomeren
ODA
ODA
ODA
ODA
ODA
BTDA =2:1
BTDA = 100
BTDA = 115
BTDA = 110
103
100
100
PMDA = 125 : 100
Berechnetes Molekulargewicht
929
16 272
3 700
5 230
1 919
Diese Harze werden in den nachstehenden Beispielen zur Herstellung der vernetzten aromatischen Polyimidkunststoffe verwendet, die auf bestimmte Eigenschaften untersucht werden, indem sie zu Schleifscheiben verformt und zum Abschleifen bestimmter Werkstücke unter verschiedenen vorgegebenen Trockenschleifbedingungen verwendet werden.
Herstellung der Schleifscheiben
Man stellt ein praktisch homogenes Gemisch der vernetzbaren Polyimidmasse (Grundharzpulver und Vernetzerharzpulver) mit Füllstoffteilchen her und verformt das Gemisch zu der gewünschten Gestalt. Für die in den Beispielen beschriebenen Versuche werden Schleifscheibenränder für Schleifscheiben hergestellt, die im Handel als »D11V9 Becherform« bekannt sind und Abmessungen von 9,53CmXS1SCmXS1IOCm aufweisen.
Schleifscheibenversuche
Die Schleifscheiben werden beim Trockenschleifen in technischen Schleifmaschinen an Werkstücken aus Wolframcarbid geprüft, welches als »(!^«-Wolframcarbid bezeichnet wird und zu 94 Gew.-% aus Wolframcarbid und zu 6 Gew.-% aus Kobalt besteht. Die Versuchsbedingungen sind die folgenden:
Versuch
Umlaufgeschwindigkeit dann 3760 Zuführung, Tischgeschwindig
der Schleifscheibe, 3900 mm/Durch keit, cm/min
U/min gang
3900 0,025 handgesteuert
5800 0,050 handgesteuert
3900 0,025 für 250 Durchgänge,
0,050 für 125 Durchgänge
handgesteuert
0,041 200
0,025 für 500 Durchgänge.
auf eine Abtrage
geschwindigkeit
von 20 cm3/h
eingestellt
Schleifscheiben-Versuchsergebnisse
Die Ergebnisse der Schleifversuche werden als Schleifverhältnis der untersuchten Schleifscheibe angegeben. Das Schleifverhältnis einer Schleifscheibe ist das Verhältnis des bei dem Versuch abgetragenen Werkstückvolumens zu dem bei dem Versuch abgetragenen oder verlorengegangenen Schleifscheibenvolumen. Bei diesen Versuchen, bei denen Werkstücke aus Wolframcarbid einem Trockenschleifvorgang unterworfen werden, erhält man mit einer hinreichend guten Schleifscheibe ein Schleifverhältnis von mehr als etwa 10 bis 15. Im Handel erhältliche Schleifscheiben mit einem Phenolharz als Bindemittel, die zum Trockenschleifen bestimmt sind, zeigen unter den hier angewandten Versuchsbeclingungen Schleifverhältnisse von weniger als etwa 15. Im Handel erhältliche Schleifscheiben, die herkömmliche Polyimide als Bindemittel enthalten, verschmieren beim Trockenschleifen und verlieren ω schnell ihr Schneidvermögen, so daß die Schleifverhälinisse gering sind und sich schwer bestimmen lassen. Schleifscheiben, die als Bindemittel ein einziges vernetztes aromatisches Polyimid enthalten, erzeugen viel Wärme, schneiden nur mit Schwierigkeit und zeigen beim Trockenschleifen im allgemeinen eine schlechtere Leistung als Schleifscheiben mit Phenolharz als Bindemittel. Die Schleifscheiben gemäß der Erfindung weisen Schleifverhältnisse von mehr als 15 und im allgemeinen von mehr als 20 auf.
Beispiel 1
In diesem Beispiel werden die Reaktionsteilnehmerharze I und II im Gewichtsverhältnis von 4,08:5,92, entsprechend einem Molverhältnis von 12,1. gemischt. Als Vorversuch wird ein Probestückchen der vernetzbaren Polyimidmasse 20 min in einer Form bei 410° C unter einem Druck von 35 MPa verdichtet Hierauf hat die Probe eine Einfriertemperatur von 285° C und ist nicht vernetzt. Dann wird die Probe 3 Stunden auf 400° C erhitzt, um die Verformung zu vervollständigen und eine Vernetzung herbeizuführen. Bei diesem Erhitzen steigt die Einfriertemperatur auf 322° C, woraus sich ergibt, daß Vernetzung stattgefunden hat. Die Einfriertemperaturen werden durch thermomechanische Analyse bestimmt
Sodann wird ein zweites Probestück hergestellt und unter den oben beschriebenen Bedingungen von Druck und Zeitdauer auf 3900C erhitzt Infolge der geringeren Verdichtungstemperatur beträgt die Einfriertemperatur nur 212°C Eine 3stündige Wärmebehandlung bei 4000C führt zu einem vernetzten Polyimidkunststoff mit einer Einfriertemperatur von 329° C
Zur Herstellung einer vernetzbaren Polyimidmasse zwecks Anfertigung einer Schleifscheibe wird das
gleiche Gemisch aus Grundharz und Vernetzerharz mit verkupferten Diamantteilchen (Teilchengröße 88 bis 105 μΐη) und Siliciumcarbidteilchen (Teilchengröße 62 bis 74 μΐη) in einem solchen Verhältnis gemischt, daß der geformte Schleifscheibenrand zu 17% aus Diamanten, zu 8% aus Kupferüberzug, zu 30% aus Siliciumcarbid und zu 45% aus dem Gemisch der reagierenden Harze besteht. Der Schleifscheibenrand wird 20 Minuten in einer Form bei 4100C unter einem Druck von 35 MPa verdichtet. Dann wird der verdichtete Schleifscheibenrand aus der Form entnommen, erkalten gelassen und mit einer Geschwindigkeit von l,8°C/min auf 4000C erhitzt. Die Temperatur von 400° C wird 3 Stunden innegehalten. Der Schleifscheibenrand wird auf einem Aluminiumkern befestigt und unter den Bedingungen des Versuchs Nr. 1 geprüft, wobei sich ein. Schleif verhältnis von 1,8 ergibt.
Um die Vernetzung zu verstärken, werden Schleifscheibenrand und Kern eine weitere Stunde auf 435° C erhitzt. Die nunmehr nochmals unter den Bedingungen des Versuchs Nr. 1 untersuchte Scheibe zeigt ein Schleifverhältnis von 17,9.
Beispiel 2
Eine vernetzbare Polyimidmasse wird mit dem Unterschied nach Beispiel 1 hergestellt, daß ein Siliciumcarbid mit Teilchengrößen von weniger als 35 μπι verwendet wird. Durch 10 see lange Verdichtung bei 250C unter einem Druck von 690MPa wird ein Schleifscheibenrand hergestellt Der Rand wird aus der Form entnommen und mit einer Geschwindigkeit von l,8°C/rnin auf 400°C erhitzt und dann 3 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Der Schleifscheibenrand wird dann weiter mit der gleichen Geschwindigkeit auf 427° C erhitzt, und diese Temperatur wird 1 Stunde innegehalten. Die Schleifscheibe dieses Beispiels eignet sich für den Freischnitt und zeigt unter den Bedingungen des Versuchs Nr. 2 ein Schleifverhältnis von 29,0 und unter den Bedingungen des Versuchs Nr. 3 ein Schleifverhältnis von 22,4. Eine im Handel erhältliche Schleifscheibe mit ähnlicher Schleifmittelzusammensetzung, aber einem Phenolharz als Bindemittel zeigt unter den Bedingungen der Versuche Nr. 2 und 3 Schleifverhältnisse von 7,0 bzw. 5,4.
Beispiel 3
Ein Schleifscheibenrand wird unter Verwendung der gleichen Harze wie in Beispiel 2 mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt: 25% Diamanten, 113% Kupferüberzug, 5% Molybdändisulfid, 17% Siliciumcarbid und 41^% reagierendes Harzgemisch. Das Molybdändisulfid ist mit einem der Harze beschichtet Das Verdichten und Erhitzen erfolgt gemäß Beispiel 2. Unter den Bedingungen des Versuchs Nr. 2 zeigt diese Schleifscheibe ein Schleifverhältnis von 29,6 und unter den Bedingungen des Versuchs Nr. 3 ein solches von 17,4. Die Schleifscheibe dieses Beispiels eignet sich für den Freischnitt
Beispiel 4
Eine vernetzbare Polyimidmasse wird unter Verwendung eines Gemisches aus 8,50 Gewichtsteilen Harz III und 1,50 Gewichtsteilen Harz Π so hergestellt, daß die geformte Masse zu 17% ans Diamanten, zu 8% aus Kupferüberzug, zu 30% aus Siliciumcarbid, zu 5% aus Morybdändisulfki und zu 40% aus dem Gemisch aus Gnindharz und Vernetzerharz besteht. Das Molverhältnis der reagierenden Harze (ΙΠ: Π) beträgt 243. Nach dem Verfahren des Beispiels 2 werden Schleifscheibenränder hergestellt, die dann unter den Bedingungen des Versuchs Nr. 3 bei verschiedenen Werkstückabschleifoder -abtragegeschwindigkeiten untersucht werden. Die Ergebnisse sind die folgenden:
Werkstück-Abtragegeschwindigkeit,
cmVh
Schleilverhältnis
20
31
34
39
37,2
16,9; 14,7
19,4; 18,6
19,2: 5,2
Beispiel 5
In diesem Beispiel werden die vernetzten Polyimid-Schleifscheiben gemäß Beispiel 2 und 3 nochmals untersucht. Unter den Bedingungen des Versuchs Nr. 4 werden außer dem Schleifverhältnis die Werkstücktemperatur und die maximale Energieentnahme bestimmt In diesem Beispiel wird ein Vergleich mit einer im Handel erhältlichen Schleifscheibe durchgeführt die eine ähnliche Schleifmittelzusammensetzung, aber ein
Eine vernetzbare Polyimidmasse wird unter Verwendung eines Gemisches aus 4,76 Gewichtsteilen Harz V und 5,24 Gewichtsteilen IV mit den in Beispiel 1 angegebenen Füllstoffen in den gleichen Mengenverhältnissen hergestellt Das Molverhältnis V : IV beträgt 2,48. Aus diesem Gemisch werden nach dem Verfahren des Beispiels 2 durch Verdichten und Verformen Schleifscheibenränder hergestellt Nach den Bedingungen des Versuchs Nr. 3 wird das Schleifverhältnis einer so hergestellten Schleifscheibe und dasjenige einer im Handel erhältlichen Schleifscheibe mit gleichem Schleifmittelgehalt, aber einem Phenolharz als Bindemittel (Vergleichsscheibe des Beispiels 2) ermittelt Die vernetzte Polyimidschleifscheibe zeigt ein Schleifverhältnis von 25,6, während das Schleifverhältnis der mit Phenolharz gebundenen Schleifscheibe 14,4 beträgt
Beispiel 7
Vemetzbare Polyhnidmassen werden unter Verwendung eines Gemisches aus den Harzen III und II in fünf verschiedenen Molverhältnisser. hergestellt Die Harzgemische werden mit Füllstoffen gemischt und die Massen nach Beispiel 2 zu Schleifscheibenrändern verarbeitet Um die Schleifverhältnisse der verschiede-
Phenolharz als Bindemittel aufweist. Werk- Maximale Schleif I
v.d
<*i
Schleif stück- Energie verhältnis \t
scheibe tempe- entnahme,
ratur, C W
182 1065 13,7
Beispiel 2 156 1025 17,6
Beispiel 3 158 1371 9,3
Phenolharz-
Schleifscheibe Beispiel 6 Λ
nen Schleifscheibenränder zu bestimmen, werden die Bedingungen des Versuchs Nr. 5 angewandt. Die Phenolharz als Bindemittel enthaltende Schleifscheibe
(vgl. Beispiel 2) hat unter den gleichen Versuchsbedingungen ein Schleifverhältnis von 19,5. Die Ergebnisse sind die folgenden:
Schleifscheibe (ii) (üi) (iv) (V)
(i)
Bestandteil, % 17 17 17 17
Diamanten (Teilchengröße 17
88 bis 105 μΐη) 8 8 8 8
Kupferüberzug 8 30 30 30 30
Mit Harz 111 beschichtetes 30
Siliciumcarbid 5 5 4,2 3,7
Mit Harz II beschichtetes 5
Molybdänsulfid 40 40 40,8 41,3
Bindeharz (Gemisch aus 40
Harz Il und Harz III)
Molverhältnis 13,2 24,9 29,4 34,4
Harz III: II 6,6 59,0 70,0 40,2 31.9
Schleifverhältnis 40,6
Die Schleifscheiben dieses Beispiels erzeugen weniger Wärme, Geräusch und Funken als die Phenolharz als Bindemittel enthaltende Schleifscheibe. Bei höheren Werkstück-Abtragegeschwindigkeiten verbrennt die mit Phenolharz gebundene Vergleichsschleifscheibe das Werkstück und verursacht eine Farbänderung, während die Schleifscheiben dieses Beispiels ohne Beschädigung jo des Werkstücks verwendet werden könne. Die oben mit (iv) bezeichnete Schleifscheibe wird wegen ihrer höheren Werkstück-Abtragegeschwindigkeiten bevorzugt.

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Vernetzter aromatischer Polyimidkunststoff, hergestellt durch an sich bekannte Einwirkung von Wärme und Druck a jf
a) ein Grundharz aus linearem aromatischem Polyimid mit mindestens einer Ketoncarbonylgruppe je wiederkehrende Einheit und einem Molekulargewicht von 3000 bis 300 000 und
b) ein Vernetzerharz aus linearem aromatischem Polyimid mit endständigen Aminogruppen und einem Molekulargewicht von 500 bis 15 000,
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