DE2729825C2 - Vernetzter aromatischer Polyimidkunststoff - Google Patents
Vernetzter aromatischer PolyimidkunststoffInfo
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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
Monomeren
ODA
ODA
ODA
ODA
ODA
ODA
ODA
ODA
ODA
BTDA =2:1
BTDA = 100
BTDA = 115
BTDA = 110
BTDA = 100
BTDA = 115
BTDA = 110
103
100
100
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.
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.
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.
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
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
cmVh
Schleilverhältnis
20
31
34
39
31
34
39
37,2
16,9; 14,7
19,4; 18,6
19,2: 5,2
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
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)
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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DE912266C (de) | Verfahren zur Herstellung von Kunststoffen |
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Date | Code | Title | Description |
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OD | Request for examination | ||
OI | Miscellaneous see part 1 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |