DE3420292C2 - Verfahren zur Herstellung eines flächigen Schleifmittels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flä­ chigen Schleifmittels in Form eines Bahnmaterials aus verstärk­ ten synthetischen thermoplastischen Garnen für die Herstellung von flächigen Schleifmaterialien, d. h. Schleifbändern, also für Anwendungsgebiete, wo eine Kombination guter Widerstandsfähig­ keit gegenüber Dehnung bei ausreichender Biegsamkeit gefordert wird, daß sich das daraus hergestellte Produkt viele Male krüm­ men oder biegen läßt und welches erhöhten Temperaturen zu wi­ derstehen vermag, wie sie entweder bei der Endanwendung oder bei der Herstellung der angestrebten Produkte auftreten können. Die synthetischen Garne können in dem Bahnmaterial als einzelne Garne oder in Form von Geweben vorliegen.

Die Widerstandsfähigkeit gegen übermäßiges Strecken oder Dehnen von Bahnmaterial hängt von der primären Festigkeit der thermo­ plastischen Textilgarne ab und hat einen wesentlichen Einfluß selbst dort, wo die Chemiefäden Baumwolle als verstärkende Gar­ ne ersetzen. Verschiedene Anstrengungen wurden unternommen, um dieses Problem zu verbessern, in erster Linie Warmverstrecken, wie allgemein bekannt. Auf dem Gebiete der Schleifmittelindu­ strie wurden die ersten brauchbaren Maßnahmen zur Verringerung der Dehnung in den US-PS 40 35 961 und 41 40 829 beschrieben. Diese bekannten Verfahren waren zwar beträchtliche Verbesserun­ gen gegenüber dem damaligen Stand der Technik und führten zu Produkten, die für verschiedene Anwendungsgebiete von Schleif­ bändern zufriedenstellten, was sich aus der weitgehenden Ein­ führung in der Praxis ergibt, jedoch zeigte sich, daß für eini­ ge Anwendungsgebiete die Widerstandsfähigkeit gegenüber Dehnen oder Strecken, die man nach diesem bekannten Verfahren errei­ chen konnte, nicht zufriedenstellte.

Bisher wurde meistens das Verhalten hinsichtlich entsprechender Widerstandsfähigkeit gegen Dehnung bei Raumtemperatur herange­ zogen und es war meistens üblich, eine einzige Zugfestigkeits­ prüfung je Probe des Bahnmaterials der Unterlage oder des ande­ ren Produkts auf einem Laboratoriumsgerät zur Bestimmung der Zugfestigkeit und Dehnung vorzunehmen.

Aus der DE 25 31 642 A1 ist ein Polyestergewebe als Unterlage für Schleifleinen bekannt, das durch Warmverstrecken unter ge­ regelten Bedingungen mit einer gewissen Dimensionsstabilität ausgestattet werden kann. Diese Entgegenhaltung erwähnt, daß vor dem Warmverstrecken eine Vorausrüstung des Rohgewebes mit bestimmten wärmehärtenden Harzen stattfinden kann.

Die Erfindung stellt demgegenüber ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen Schleifmittels bereit, das eine durch thermo­ plastische Textilgarne verstärkte Unterlage aufweist, welche Kett- und Schußgarne umfaßt, wobei die Kettgarne auf der Rück­ seite der Unterlage im wesentlichen in coplanaren und coparal­ leler Garnordnung eines durch Heften gebundenen Gewebes vorlie­ gen, bei dem die Kettgarne zumindest die Hälfte der Zugrichtung des Gewebes in Längsrichtung ausmachen und die Kettgarne in dieser Richtung einen ursprünglich natürlichen Schrumpfwert von mindestens 1% bei 121°C aufweisen. Die Erfindung löst das Pro­ blem, wie solche flächigen Schleifmittel, die eine solche Un­ terlage aufweisen, bezüglich der oben erwähnten Nachteile ver­ bessert werden können. Die hierzu erforderlichen Maßnahmen sind im Patentanspruch 1 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß die wesentliche Ursache unerwünschter Dehnung eines Bahnmaterials oder einer Unterlage aus thermoplastischen Chemiefäden oder -garnen als primäres Fe­ stigkeitsteil die Schrumpfung der Garne während eines Erwärmens ist, selbst nachdem die Garne bei erhöhten Temperaturen ver­ streckt und/oder gehärtet worden sind. Polyestergarne härten beispielsweise bei über 200°C, Schrumpfen jedoch noch immer nennenswert, wenn sie 121°C ausgesetzt werden, und dieses Schrumpfen erhöht drastisch die Möglichkeit einer Dehnung im Rahmen der späteren Anwendung. Das Schrumpfen und die Dehnung können beide auf Werte herabgesetzt werden, die unter denen liegen, die man bisher erhalten konnte, und zwar durch Belasten der Garne mit ausreichender Kraft während aller Stufen der Her­ stellung, bei denen diese höherer Temperatur ausgesetzt sind. Die Bahnmaterialien oder Unterlagen, in denen Endlosgarne sich über den ganzen Bereich oder einen wesentlichen Teil davon er­ strecken, lassen sich unter Zug halten durch mechanische Mit­ tel. Es ergab sich nun - was normalerweise auch günstiger ist - die Last oder die Spannung durch Imprägnieren und/oder Ein­ schließen der Garne an einer frühen Stufe des Herstellungsver­ fahrens mit einem Kleber aufzubringen, der zu einem Feststoff mit hohem Modul zu härten vermag. Durch Härten des Klebers bis auf einen solchen Modul wird durch mechanische Spannung die Schrumpfung verhindert. Wenn die Befestigung der Kettgarne an diesem umhüllenden und/oder imprägnierenden Kleber ausreichend ist, so können die Garne in den folgenden Verfahrensstufen durch die von dem Kleber aufgebrachte Spannung nicht mehr schrumpfen. Auf diese Weise erreicht man eine sehr geringe Deh­ nung, auch wenn das Fertigprodukt selbst unter Bedingungen zur Anwendung gelangt, wo beträchtliche Wärme entwickelt wird, ohne daß die Notwendigkeit starker mechanischer Spannung oder Bela­ stung gegen das Schrumpfen der Garne in den späteren Herstel­ lungsstufen notwendig wird, wo eine derartige Spannung oder Be­ lastung besonders unzweckmäßig oder aufwendig wäre.

Quantitativ ausgedrückt konnte festgestellt werden, daß die für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehenen Garne mit einer freien Schrumpfung von < 1% bei 121°C in der Weise stabili­ siert werden können, daß die freie Schrumpfung auf 0,5% bei der gleichen Temperatur verringert wird und daß flächige Schleifmittel daraus hergestellt werden können, deren maximale Dehnung 3,1% beträgt, wenn sie wiederholt abwechselnd bei 66°C Lasten von 3,6 und 18,3 kN/m Bahnbreite unterworfen werden. Schleifmittel, die dieses Kriterium erfüllen, zeigen bei Anwen­ dungsgebieten, in denen das Dehnverhalten eine besondere Rolle spielt, überragende Leistung, selbst wenn deren Dehnverhalten bei der Bestimmung bei Raumtemperatur nicht unterscheidbar ist von dem weniger wirksamer üblicher Schleifmittel.

Die Erfindung ist auf Unterlagen für Schleifmittel gerichtet, welche mit Garnen verstärkt sind. Solche Unterlagen haben nor­ malerweise alle Kettgarne auf einer Seite und können damit in einfacher Weise mit einem Kleber eingeschlossen und/oder im­ prägniert werden, ohne daß die anderen Garne der Unterlage zur gleichen Zeit imprägniert werden. Die Seite mit den Garnen in Kettrichtung ist dann zweckmäßigerweise die Rückseite des Schleifmittels, so daß das Härten des Klebers zur Stabilisie­ rung der Kettgarne gegenüber Schrumpfen nicht notwendiger Weise zu einem übermäßigen Härten des Klebers auf der Vorderseite der Auflage, also der Schleifkornseite, führen muß. Es ist bekannt, daß schlechte Haftung des Schleifkorns auf zu schnelles oder vorzeitiges Härten des Klebers an der Vorderseite der Unterlage vor Aufbringung des Makers, der das Schleifkorn hält, zurückzu­ führen sein kann.

Wenn die Kettgarne, die in erster Linie die Widerstandsfähig­ keit gegenüber Dehnung bestimmen, an der Rückseite der Unterla­ ge zusammengefaßt sind, läßt sich ein beträchtlich schnelles Einhüllen und/oder Imprägnieren mit einem Harzkleber kombinie­ ren mit einem wesentlich weniger schnell wirkenden Harz an der Vorderseite der Unterlage, um die Bildung einer festen Bindung von Makerschicht, die später aufgebracht wird, zu ermöglichen.

Während thermoplastische Textilgarne fast aller Arten nach der Erfindung angewandt werden können, werden Polyester, Polyamide und Polyacrylnitrile bevorzugt. Besonders bevorzugt, insbeson­ dere wegen der relativ geringen Kosten, sind endlose Multifila­ mente hoher Zähigkeit aus Polyester von 840-2600 den.

Der erfindungsgemäß geeignete Kleber ist ein Resorcin- oder Phenolaldehydharz.

Bisher wurde die Erfindung immer anhand der Stabilisierung der Kettgarne erläutert und zwar einfach deswegen, weil diese Garne in einem Gewebe bei dessen Herstellung meistens die Garne sein sollen, die der Dehnung widerstehen müssen, insbesondere bei Anwendungsgebieten wie Unterlagen für Schleifmittel. Es ist aber auch bekannt, Schleifbänder größerer Breiten aus einzelnen Teilen herzustellen, die normalerweise wegen der Überbreite auf den vorhandenen Anlagen zur Herstellung von Schleifmitteln nicht hergestellt werden können. In solchen Fällen ist die Wi­ derstandsfähigkeit gegenüber Dehnung des Schleifbandes weiter abhängig von den Garnen in Schußrichtung als in Kettrichtung des ursprünglichen Unterlage-Gewebes. Daher sollten bei der Herstellung von Schleifleinen eher die Schußgarne als die Kett­ garne stabilisiert werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Beispielen näher erläutert.

Allgemein wird in diesen Beispielen wie folgt vorgegangen:

Ein durch Heften gebundenes Tuch aus 14 Kettgarnen-, 1300 den, aus hochzähen Polyester-Multifilamenten auf 25 mm Gewebebreite- und 96 Schußgarnen- 170 den, texturiertes Polyester-Multifila­ ment auf 25 mm Gewebelänge, geheftet mit Garnen aus hochzähem Polyester 140 den- wurde angewandt.

Dieses Gewebe wurde zuerst mit einer Emulsion eines Epoxyharzes und eines Imidazol-Härters gesättigt bei einem Aufnahmegewicht (trocken) von 67 g/m².

Die erfindungsgemäße Stabilisierung geschah mit einem Kleber in Form eines Gemischs eines Phenolharzes in Methanol in einer Menge von 30 Gew.-Teile, 40 Gew.-Teile feines Calciumbarbonat und 3 Gew. -Teile Paraformaldehyd. Dieses Gemisch wurde aufge­ tragen auf die Kettgarnseite der wie oben gesättigten Gewebe durch Rakelauftrag - Auftragsmenge (Trockengewicht) 118-148 g/m², wodurch die Kettgarne eingeschlossen wurden. Der Kleber wurde dann in variierender Zeit/Temperatur entsprechend Tabelle 1 gehärtet. Während des Härtens wurden die Proben unter einer Zugkraft von < 3 kN/m, um ein freies Schrumpfen zu ver­ hindern, gehalten.

Wegen des Abkühlens des Ofens beim Öffnen zur Entnahme der Pro­ ben, verdampfender Lösungsmittel und anderer Faktoren wird im allgemeinen angenommen, daß die tatsächlichen Temperaturen, die von der Unterlage beim Härten der Proben in so kurzen Zeiten tatsächlich erreicht werden, nicht so hoch sind wie die nomi­ nelle Ofentemperatur. Daher wurde eine Anzahl von Temperatur­ fühlern an jeder Probe befestigt und die maximale Temperatur an der Oberfläche innerhalb von 3°C genau gemessen. Die höchste angezeigte Temperatur wird als tatsächliche Temperatur in der Tabelle angegeben.

Für jedes Zeit/Temperatur-Programm entsprechend der Tabelle sind zwei Eintragungen für jede der drei Dehnungszahlen, wie oben angegeben. Die erste Gruppe dieser Eintragungen ist für Proben, die der Wechselprüfung ohne weiterer Erwärmung über Raumtemperatur zwischen dem Härten und der Prüfung unterworfen worden sind. Die zweite Gruppe bezieht sich auf Proben, die frei schrumpfen konnten, indem sie für 10 min einer Temperatur von 121°C zwischen Härten und Prüfen ausgesetzt worden sind.

Die Ergebnisse der Tabelle zeigen einwandfrei den nachteiligen Einfluß des freien Schrumpfens auf die Widerstandsfähigkeit ge­ gen Dehnung in Verbindung mit der Verringerung dieses nachtei­ ligen Einflusses durch ein höheres Ausmaß des Härtens des sta­ bilisierenden Klebers. Entweder 5 min mit einer Temperatur der Unterlage von 177°C oder 2-4 min bei 188°C führen zu Unterla­ gen, deren freie Schrumpfung nicht mehr als 0,5% beträgt, wie gezeigt.

Einige der gegenüber Dehnung widerstandsfähigsten Unterlagen aus Tabelle 1 wurden zu Schleifleinen verarbeitet, wobei sie mehrere Stunden zur vollständigen Härtung des Makers aus Phe­ nolformaldehydharz und der Deckschicht bei 100°C gehalten wur­ den. Wird ein solches Härten ohne Maßnahmen gegen das Schrump­ fen durchgeführt, so erhält man Schleifbänder, die im besten Fall einen Dehnungswert B von 3,8% ergeben. Während gegenüber Ergebnissen mit sonst ähnlichen Produkten ohne stabilisierenden Kleber dies bereits eine beträchtliche Verbesserung darstellt, so ist für alle Schleifmittel dieses Ausmaß der Widerstandsfä­ higkeit gegen Dehnung noch nicht ausreichend.

Wird eine dieser stabilisierenden Unterlagen oder eine meist für Schleifmittel angewandte Unterlage mit einer beträchtlichen Menge von mit einem wärmehärtenden Harz eingeschlossenen und/oder imprägnierten Garnen zu Schleifmitteln verarbeitet, so erreicht man eine voll zufriedenstellende Widerstandsfähigkeit gegen Dehnung, wenn zur Verhinderung der freien Schrumpfung in jedem Stadium des Herstellungsverfahrens diese Unterlage unter ausreichender Zeit gehalten wird. Dies erreicht man im allge­ meinen jedoch nicht bis zum fertigen Aushärten nach vorläufigem Härten der Maker- und Deckschicht und ohne daß das Schleifmit­ tel während der letzten Stufen des Härtens unter Zug gehalten wird, was bei der großtechnischen Herstellung im allgemeinen unpraktisch ist.

Tabelle 1

Härtebedingungen

Beispiel 1

Ein geheftetes Gewebe aus 14 Kettgarnen-1300 den hochzähen Po­ lyesters auf 25 mm Gewebebreite-, 128 Schußgarnen, texturierter Polyester 150 den auf 25 mm Gewebelänge- und Heftgarn-70 den aus hochzähem Polyester- wurde, wie zuvor beschrieben, mit Harz gesättigt mit der wichtigen Ausnahme, daß das Gewebe vor dem Trocknen um 2,5-3% der Anfangslänge in einem Tuchrahmen ge­ streckt wurde. Der stabilisierende Kleber war der gleiche wie zuvor, jedoch wurde in diesem Fall Hexamethylentetramin anstel­ le Paraformaldehyd angewandt. In dieser Beziehung ist jedes Mittel, welches Formaldehyd abzugeben vermag, gleich wirksam. Im Gegensatz zu dem Vorstehenden wurde der stabilisierende Kle­ ber in einem Durchzugsofen getrocknet, so daß die Unterlage tatsächlich Ofentemperatur erreichte und zwar 2 min 121°C und dann 1 min 204°C. Wie zuvor wurde das Härten des stabilisie­ renden Klebers beendet, während das Gewebe in Kettrichtung un­ ter Zug stand, so daß die Kettgarne nicht schrumpfen konnten. Das Auftragsgewicht des stabilisierenden Klebers entsprach hier den vorstehenden Angaben. Nach dem Stabilisieren wurde auf die Unterlage an die Vorder- und Rückseite eine Schicht aufgetra­ gen, dann folgte in obiger Weise der Aufbau des Schleifmittels mit Phenolharz-Maker und Deckschicht (2.).

Die Dehnungswerte der so erhaltenen Produkte sind in Tabelle 2 zusammengefaßt und werden mit den oben erwähnten Vergleichspro­ dukten verglichen. Aus der Tabelle ergibt sich eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Dehnung.

Mit dem so hergestellten Schleifmittel wurden Schleifversuche unter Anwendung einer Schleifmaschine vorgenommen. Die Leistung der erfindungsgemäß hergestellten Schleifbänder war im Mittel zumindest um 25% höher als mit den üblichen Produkten.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch in diesem Fall als stabili­ sierender Kleber die oben als Rückschicht aufgetragene Harz­ masse angewandt. Der Auftrag erfolgte wie dort, jedoch das Här­ ten während 2 h bei 113°C unter Zugbelastung und nicht nur we­ nige Minuten. Bei der Prüfung bei 66°C und 3,6 und 18,3 kN/m ergab sich für den Dehnungswert B 2,5%.

Tabelle 2

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung eines flächigen Schleifmittels mit einer durch thermoplastische Textilgarne verstärkten Unterlage umfassend Kett- und Schußgarne, wobei die Kettgarne auf der Rückseite der Unterlage im wesentlichen in coplanaren und coparalleler Garnanordnung eines durch Heften gebundenen Gewebes vorliegen, bei dem die Kettgarne zumindest die Hälfte der Zugfestigkeit des Gewebes in Längsrichtung ausmachen und die Kettgarne in diese Richtung einen ursprünglichen natürlichen Schrumpfwert von mindestens 1% bei 121°C aufweisen, wobei

• 1. auf die Seite des Gewebes, die die Rückseite der Unterlage bildet, als Kleber ein Resorcin- oder Phenolformaldehydharz aufgebracht wird und die Kett­ garne damit eingehüllt werden,
• 2. das Gewebe so unter Last oder Spannung gehalten wird, daß es um bis zu 3% der Anfangslänge gestreckt wird, während der Kleber so weit aushärtet, daß sich ein Schrumpfwert der Kettgarne in Längsrichtung von nicht mehr als 0,5% bei 121°C ergibt und dann
• 3. auf der Vorderseite der Unterlage eine Makerschicht und die Schleifkornschicht aufgebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Hälfte der Kettgarne aus Polyester mit einer Zähigkeit von mindestens 8 g/den besteht.