DE3871564T2

DE3871564T2 - Schleifmittel enthaltende filamente und verfahren zu deren herstellung.

Info

Publication number: DE3871564T2
Application number: DE8888301923T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Endo; Seiichi Ohira; Tomoo Susa
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2008-03-05
Also published as: JPS642873A; EP0282243B1; JP2592627B2; DE3871564D1; ES2037212T3; KR880011240A; EP0282243A2; EP0282243A3; KR910003066B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Schleiffilamente mit guten Abriebeigenschaften, guter Haltbarkeit, Zähigkeit, Dauerbiegeermüdungsbeständigkeit, Warmwasserbeständigkeit, chemischer Beständigkeit und Formbarkeit und Verarbeitbarkeit sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Auf dem Gebiet industrieller Schleifmittel ist es wohlbekannt, Schleiffilamente zu verwenden, die aus einem synthetischen Harz hergestellt sind, in welchem Schleifkörner dispergiert sind. Die Filamente werden häufig als Borsten einer Polierbürste verwendet.
Polyamide wie z.B. Nylon 6, Nylon 66 und ihre Copolymere werden in erster Linie als die Harze solcher Filamente verwendet, aber auch Polyester wie z.B. Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT) und ihre Copolymere sowie Mischungen davon werden verwendet.
Im allgemeinen wird eine Mischung aus einem oder mehreren derartigen synthetischen Harzen und einer oder mehreren Arten verschiedener Schleifkörner zu Filamenten gebildet. Die Filamente werden dann zusammengebunden, um sie als Schleifbürste zu verwenden.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 76279/1986 offenbart Schleifborsten, die aus Nylon 610 und Schleifkörnern zusammengesetzt sind. Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 224268/1984 offenbart abrasive Monofilamente, die aus PBT als Hauptbestandteil, einer geringen Menge eines Polyamids und Schleifkörnern zusammengesetzt sind. Weiterhin offenbart die japanische Patentveröffentlichung Nr. 1146/1985 eine Zusammensetzung mit verbesserter Schneid- und Polierfähigkeit, die aus einem thermoplastischen Harz ausgewählt aus Polyamiden und Polyestern, einer kleinen Menge eines Ethylen-Vinylacetat- Copolymers und Schleifkörnern gebildet wird.
Wenn eine Metalloberfläche mit Hilfe von Schleiffilamenten poliert wird, wird die Polierarbeit unter Zufuhr von warmem Wasser oder säurehaltigem Warmwasser zur Metalloberfläche durchgeführt, um die resultierende Reibungswärme abzuleiten und die Metalloberfläche sauber zu halten.
Herkömmliche Schleiffilamente, die aus einem Polyamid als Hauptbestandteil hergestellt wurden, absorbieren jedoch aufgrund der dem Polyamid eigenen Wasserabsorptionseigenschaft im Verlauf der Polierarbeit Wasser, so daß sie zum Aufquellen veranlaßt werden. Infolgedessen werden sie weich und dies vermindert ihre Abriebeigenschaften. Insbesondere bei einem säurehaltigen warmen Wasser neigen sie zu Verschlechterung, so daß der Prozentsatz der gebrochenen Filamente (Bruchverlust- Prozentsatz) ansteigt.
Da die Abriebeigenschaft von Schleiffilamenten auf Polyamidbasis unter den Bedingungen normaler Polierarbeit erheblich vermindert ist, ist es notwendig, die Einsatzbedingungen zu ändern, um die Veränderungen der Qualität und Leistung zu kompensieren. Beispielsweise wird die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schleifbürste erhöht oder die Druckkraft wird erhöht, um die Abriebeigenschaften zu verbessern.
Schleiffilamente auf Polyesterbasis haben, verglichen mit Schleiffilamenten auf Polyamidbasis, bessere Wasserfestigkeit. Schleiffilamente, die von PET Gebrauch machen, bringen die Probleme mit sich, daß ihre Steifheit zu groß ist, um hohe Abriebeigenschaften zu ergeben, und ihre Haltbarkeit schlechter ist, da PET hydrolysiert wird und brüchig wird, wenn es über einen längeren Zeitraum eingesetzt wird. Zwar weisen Schleiffilamente, die PBT verwenden, geeignete Steifheit und gute Abriebeigenschaften auf, doch haben sie eine geringere Dauerbiegeermüdungsbeständigkeit und neigen dazu, abzuplatten; sie sind daher auch in der Haltbarkeit schlechter und ihre Leistung als Schleifmittel wird sehr schnell vermindert.
Demgemäß besteht ein Bedarf an Schleiffilamenten aus einem synthetischem Harz, die Schleifkörner enthalten und die verbesserte Abriebeigenschaften und Haltbarkeit besitzen.
Erfindungsgemäß werden Schleiffilamente aus einer Zusammensetzung, die 95 bis 70 Vol.-% eines Harzes auf Polyvinylidenfluorid-Basis, dessen inhärente Viskosität (ninh) 0,9 bis 1,4 beträgt, und 5 bis 30 Vol.-% Schleifkörner umfaßt, hergestellt.
Die Erfindung schließt ein Verfahren zur Herstellung von Schleiffilamenten ein, das umfaßt:
Schmelzspinnen einer Zusammensetzung von 95 bis 70 Vol.-% eines Harzes auf Polyvinylidenfluorid-Basis, dessen inhärente Viskosität (ninh) 0,9 bis 1,4 beträgt, und 5 bis 30 Vol.-% Schleifkörnern; und
Strecken der resultierenden Filamente auf ein Streckverhältnis vom 2,5- bis 5,5-fachen innerhalb eines Temperaturbereiches von 100 bis 200ºC.
Im folgenden werden Untersuchungsverfahren unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Vorrichtung ist, die zur Messung der wiederholten Dauerbiegeermüdung (Bruchverlust-Prozentsatz) von Schleiffilamenten angepaßt ist; und
Fig. 2 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Vorrichtung ist, die zur Bestimmung des durch Schleiffilamente erzielten Poliergrades angepaßt ist.

Harz auf Polyvinylidenfluorid-Basis

Das Harz auf Polyvinylidenfluorid-Basis (wird im folgenden als "PVDF-Harz" abgekürzt), das in der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung nützlich ist, ist ein Polyvinylidenfluorid-Homopolymer oder ein Copolymer eines Vinylidenfluorids als Hauptbestandteil oder eine Mischung, die hauptsächlich entweder aus dem Homopolymer oder dem Copolymer zusammengesetzt ist. Das Copolymer kann aus mindestens 70 Mol-% Vinylidenfluorid-Monomer und nicht mehr als 30 Mol-% eines mit Vinylidenfluorid-Monomer copolymerisierbaren Monomers, zum Beispiel einem Vinylhalogenid-Monomer wie z.B. Ethylentetrafluorid, Ethylenmonochloridtrifluorid, Propylenhexafluorid oder Vinylfluorid, zusammengesetzt sein. Insbesondere kann vorzugsweise ein Copolymer, das ein copolymerisierbares Monomer in einer Menge von bis zu 5 Mol-% enthält, verwendet werden.
Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte PVDF-Harz muß eine inhärente Viskosität (ninh) im Bereich von 0,9 bis 1,4 aufweisen.
Die inhärente Viskosität (ninh) ist ein Wert, der bei einer PVDF-Harz-Konzentration von 0,4 g/dl und einer Temperatur von 30ºC unter Verwendung von Dimethylformamid als Lösungsmittel gemessen wird.
In der vorliegenden Erfindung wird ein PVDF-Harz mit einer inhärenten Viskosität (ninh) von 0,9 bis 1,4 verwendet, da ein derartiges PVDF-Harz in Formbarkeit und Verarbeitbarkeit wie z.B. Extrudierbarkeit, Spinnbarkeit und Verstreckbarkeit hervorragend ist und Filamente mit ausgezeichneten Abriebeigenschaften bereitstellen kann. Außerdem sind Filamente, die ein derartiges PVDF-Harz verwenden, hervorragend in Wasserfestigkeit, Säurebeständigkeit, Dauerbiegeermüdungsbeständigkeit und dergleichen.
Die inhärente Viskosität (ninh) muß mindestens 0,9 dl/g betragen, wobei 1,0 dl/g bis 1,3 dl/g bevorzugt sind. Jede inhärente Viskosität, die kleiner als 0,9 dl/g ist, wird brüchige Schleiffilamente mit mehr Hohlräumen zur Folge haben und dadurch zu einer Verringerung der Bruchdehnung führen. Andererseits wird jede inhärente Viskosität über 1,4 dl/g in einer Reduktion der Schmelzformbarkeit (Schmelzextrudierbarkeit und Schmelzspinnbarkeit) resultieren.
Erfindungsgemäß verwendbare PVDF-Harze reichen von jenen mit hohem Schmelzpunkt bis zu denen mit niedrigem Schmelzpunkt. Der Begriff "hochschmelzendes PVDF-Harz" wie hierin verwendet bezeichnet jene mit einem Schmelzpunkt (Tml) im Bereich von 165ºC bis 185ºC. Andererseits meint der Begriff "niedrigschmelzendes PVDF-Harz" wie hierin verwendet jene mit einem Schmelzpunkt (Tm2) im Bereich von 125ºC bis 170ºC. Die Unterscheidung zwischen einem hochschmelzenden PVDF-Harz und einem niedrigschmelzenden PVDF-Harz ist eine relative Unterscheidung.
In der vorliegenden Erfindung können hochschmelzende PVDF- Harze jeweils einzeln als PVDF-Harz, dessen inhärente Viskosität (ninh) im Bereich von 0,9 bis 1,4 liegt, verwendet werden. Es ist auch praktikabel, eine Polymermischung eines hochschmelzenden PVDF-Harzes und eines niedrigschmelzenden PVDF-Harzes einzusetzen. Für die inhärente Viskosität (ninh) einer derartigen Polymermischung ist es ebenfalls notwendig, in den Bereich von 0,9 bis 1,4 zu fallen.
Die vorliegende Erfindung erfordert die Verwendung eines hochschmelzenden PVDF-Harzes, dessen inhärente Viskosität (ninh) 0,9 bis 1,4 beträgt, da ein solches hochschmelzendes PVDF-Harz Filamente liefern kann, die ausgezeichnete Formbarkeit, Verarbeitbarkeit und Abriebeigenschaften und gute Dauerbiegeermüdung (Bruchverlust-Prozentsatz) besitzen und weniger Hohlräume enthalten.
Wenn ein hochschmelzendes PVDF-Harz und ein niedrigschmelzendes PVDF-Harz zusammen als Polymermischung verwendet werden, ist es vorzuziehen, sie so auszuwählen, daß die nachfolgende Relation bezüglich ihrer Schmelzpunkte erfüllt wird:
50ºC ≥ (Tml - Tm2) ≥ 5ºC
Es ist bevorzugter, daß die folgende Gleichung erfüllt wird:
40ºC ≥ (Tml - Tm2) ≥ 10ºC.
Wenn ein hochschmelzendes PVDF-Harz und ein niedrigschmelzendes PVDF-Harz zusammen als Polymermischung verwendet werden, sind - verglichen mit dem Einsatz eines einzigen hochschmelzenden PVDF-Harzes - Formbarkeit und Verarbeitbarkeit wie z.B. Extrudierbarkeit, Spinnbarkeit und Verstreckbarkeit weiter verbessert, wodurch Filamente mit verbesserter Dauerbiegeermüdung erhalten werden können. Falls der Unterschied im Schmelzpunkt zwischen beiden Harzen zu gering ist, wird die resultierende Polymermischung nicht in der Lage sein, die oben-genannten Effekte aufzuweisen. Umgekehrt, wenn der Unterschied zu groß ist, wird die Formbarkeit und Verarbeitbarkeit verringert und die sich ergebenden Filamente werden zu weich sein, um gute Abriebeigenschaften zu liefern. Weder ein übermäßig kleiner noch ein übertrieben großer Schmelzpunkt-Unterschied wird daher bevorzugt.
Wenn eine Polymermischung aus einem hochschmelzenden PVDF- Harz und einem niedrigschmelzenden PVDF-Harz verwendet wird, beträgt der geeignete Anteil des hochschmelzenden PVDF-Harzes weniger als 100 Gew.-%, aber nicht weniger als 20 Gew.-%, vorzugsweise 99 - 50 Gew.-%, bevorzugter 80 - 50 Gew.-%, und der geeignete Anteil des niedrigschmelzenden PVDF-Harzes ist größer als 0 Gew.-%, aber nicht größer als 580 Gew.-%, vorzugsweise 50 - 1 Gew.-%, bevorzugter 50 - 20 Gew.-%.
Wenn der Anteil des niedrigschmelzenden PVDF-Harzes 80 Gew.-% übersteigen sollte, werden die Biegesteifigkeit, Biegehaltbarkeit, Zähigkeit und Abriebeigenschaften von Filamenten verringert. Irgendwelche Anteile größer als 80 Gew.-% sind daher nicht bevorzugt. Falls der Gehalt an niedrigschmelzendem PVDF-Harz 0 Gew.-% sein sollte, werden weder die Formbarkeit noch die Verarbeitbarkeit verbessert. Wenn der Anteil des niedrigschmelzenden PVDF-Harzes im Bereich von 1 - 50 Gew.-% liegt, am bevorzugtesten im Bereich von 20 - 50 Gew.-%, ist es möglich, Filamente zu erhalten, die aufgrund ausgezeichneter Formbarkeit und Verarbeitbarkeit und einen geeigneten Flexibilitätsgrad einen niedrigeren Bruchverlust-Prozentsatz, weniger Hohlräume und einen hohen Grad an Abriebeigenschaften aufweisen. Wenn der Anteil des niedrigschmelzenden PVDF- Harzes 50 - 80 Gew.-% beträgt, werden Filamente mit guter Formbarkeit und Verarbeitbarkeit und einem geringeren Bruchverlust-Prozentsatz erhalten, aber beim Strecken treten häufig um die Schleifkörner herum Hohlräume auf und resultierten dadurch in einigen Fällen in einer reduzierten äußeren Erscheinung und Haltbarkeit.

Schleifkörner

Alle Schleifkörner, die in herkömmlichen Filamenten wie Nylon- oder Polyesterfilamenten eingesetzt wurden, sind erfindungsgemäß als Schleifkörner verwendbar. Es wird den in der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung nützlichen Schleifkörnern keine besondere Beschränkung auferlegt. Als spezielle Beispiele können beispielsweise Schleifmittel vom Aluminiumoxid-Typ, Siliciumcarbid- Schleifmittel, Schleifmittel von Zirkondioxid-Typ und natürliche Schleifmittel genannt werden. Sie können entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden. Die vorzuziehende Teilchengröße der Schleifkörner kann etwa 250 um - 30 um (#60 - #500) , vor allem etwa 177 um - 42 um (#80 - #320), gemessen gemäß JIS-R6001, sein. Jede Teilchengröße größer als etwa 250 um (#60) kann in einer Harzzusammensetzung mit verringerter Spinnbarkeit und Filamenten mit herabgesetzter Zähigkeit resultieren. Andererseits wird jede Teilchengröße kleiner als etwa 30 um (#500) zu Filamenten mit verminderten Abriebeigenschaften führen. Daher werden derarige übertrieben große oder kleine Teilchengrößen nicht bevorzugt.

Mischen von PVDF-Harz und Schleifkörnern

Die Mischungsverhältnisse von PVDF-Harz und Schleifkörnern sind 95 - 70 Vol.-.%, vorzugsweise 90 - 80 Vol.-%, PVDF- Harz und 5 - 30 Vol.-%, vorzugsweise 10 - 20 Vol.-%, Schleifkörner. Falls das Mischungsverhältnis der Schleifkörner 30 Vol.-% übersteigen sollte, wird es zu Filamentbruch, Hohlraumbildung und reduziertem äußeren Erscheinungsbild kommen. Falls das Mischungsverhältnis der Schleifkörner kleiner als 5% sein sollte, werden die resultierenden Filamente keine ausreichenden Abriebeigenschaften besitzen.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Filamente wird der Art des Mischens des PVDF-Harzes und der Schleifkörner keine besondere Beschränkung auferlegt Die folgenden Verfahren können als spezielle Beispiele genannt werden. (1) Alle Bestandteile werden auf einmal zusammengemischt, gefolgt von Pelletisierung. (2) Zwei Arten von PVDF-Harzen mit verschiedenen Schmelzpunkten werden vermischt und dann pelletisiert. Danach werden die resultierenden Pellets mit Schleifkörnern vermischt, gefolgt von Pelletisierung. (3)
Nach Vermischen der Schleifkörner mit einem Kupplungsmittel, das dazu dient, ein PVDF-Harz an die Schleifkörner zu binden, wird das PVDF-Harz weiter vermischt, gefolgt von Pelletisierung. (4) Schleifkörner werden mit einem Teil eines PVDF-Harzes vermischt und die resultierende Mischung wird pelletisiert. Der verbleibende Teil des PVDF-Harzes wird dann mit den so erhaltenen Pellets vermischt, gefolgt von Pelletisierung. Neben der Durchführung des Schmelzspinnens nach der Herstellung einer pelletisierten Mischung ist es möglich, das Schmelzspinnen durch Beschicken einer Spinnmaschine mit einer pulverförmigen Mischung aus einem PVDF-Harz und Schleifkörnern, so wie sie ist, durchzuführen. Jedes dieser Schmelzspinnverfahren kann verwendet werden.
Das PVDF-Harz oder die Zusammensetzung aus dem PVDF-Harz und Schleifkörnern kann auch ein oder mehrere übliche Additive wie z.B. Wärmestabilisierungsmittel, Antioxidans, Witterungsbeständigkeits-Stabilisator, Färbemittel, Gleitmittel, Keimbildungsmittel, Flammhemmstoff, antistatisches Mittel und verschiedene Kupplungsmittel nach Wunsch enthalten.

Filament-Herstellungsverfahren

Die Herstellung der Filamente kann erfolgen, indem man eine Zusammensetzung aus einem PVDF-Harz und Schleifkörnern mit Hilfe eines gewöhnlichen Extruders schmelzspinnt, die resultierenden Filamente kühlt, sie bei einer erhöhten Temperatur streckt und die so gestreckten Filamente dann thermisch fixiert. Erfindungsgemäß ist es vorzuziehen, das Schmelzspinnen bei 200 - 300ºC durchzuführen und nach dem Kühlen das Strecken auf ein Streckverhältnis vom 2,5- bis 5,5-fachen innerhalb einer Temperatur von 100 bis 200ºC vorzunehmen und dann das thermische Fixieren bei einer Temperatur von 60ºC oder höher auszuführen.
Die Strecktemperatur kann 100 - 200ºC sein, wobei 140 - 180ºC bevorzugt sind. Falls Filamente bei einer Strecktemperatur niedriger als 100ºC gestreckt werden, werden gleichzeitig mit dem Strecken Hohlräume gebildet, so daß die resultierenden Filamente dazu neigen, brüchig zu werden. Andererseits wird jede Strecktemperatur höher als 200ºC zum Abschmelzen der Filamente führen oder, selbst wenn ein solches Abschmelzen nicht eintritt/, ein Scheitern bei der Bereitstellung von Filamenten mit guter Zähigkeit zur Folge haben. Um die obige Strecktemperatur zu erreichen, kann man entweder ein Naßverfahren befolgen und Glycerin oder ähnliches zum Heizmedium machen oder ein Trockenvertahren unter Verwendung von heißer Luft, Strahlen im fernen Infrarotbereich, Hochfrequenzerwärmung oder dergleichen.
Das Streckverhältnis kann das 2,5- bis 5,5-fache betragen, wobei das 2,8- bis 4,5-fache bevorzugt wird. Falls das Streckverhältnis kleiner als das 2,5-fache sein sollte, werden in den dadurch zu bildenden Filamenten Zeichen von Einschnürungen zurückbleiben und so keine Filamente mit einem einheitlichen Durchmesser bereitgestellt. Falls das Streckverhältnis das 5,5-fache übersteigen sollte, werden die resultierenden Filamente in der Nähe von Schleifkörnern abgespalten, so daß sie brüchig werden und ihre Abriebeigenschaften vermindert werden.
Die thermische Fixierung wird anschließend an das Strecken durchgeführt, indem man die Filamente bei 60ºC oder mehr, vorzugsweise 60 - 120ºC, am bevorzugtesten bei etwa 85ºC, in heißem Wasser unter Spannung hält. Die Steifigkeit und Formbeständigkeit der Filamente kann erhöht werden.
Dem Durchmesser der Filamente ist keine besondere Beschränkung auferlegt, aber 0,1 - 3 mm ∅ ist im allgemeinen geeignet. Falls der Durchmesser der Filamente kleiner als 0,1 mm ∅ sein sollte, wird die Abriebeigenschaft verringert sein. Jeder Durchmesser größer als 3 mm ∅ wird Filamente mit reduzierter Formbarkeit und Verarbeitbarkeit und ungleichmäßige Abriebeigenschaften zur Folge haben. Filamentdurchmesser außerhalb des obigen Bereiches sind daher nicht bevorzugt.
Der Querschnitt der Filamente kann jede beliebige Form haben, wie z.B. Kreis, Oval, Dreieck, Rechteck, quadratisch oder zylindrisch.
Die vorliegende Erfindung kann Schleiffilamente bereitstellen, die aufgrund der Verwendung eines PVDF- Harzes mit der spezifischen inhärenten Viskosität als synthetisches Harz für die Schleiffilamente ausgezeichnete Abriebeigenschaften und Haltbarkeit aufweisen. Insbesondere besitzen die erfindungsgemäßen Schleiffilamente ein gutes Gleichgewicht aus Zähigkeit, Bruchverlust-Prozentsatz (Dauerbiegeermüdungsbeständigkeit), Warmwasserbeständigkeit, Säurebeständigkeit, chemischer Beständigkeit, Formbarkeit und Verarbeitbarkeit, Abriebeigenschaften, usw.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend genau durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung wird jedoch nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
Zunächst werden die Meßmethoden der Schmelzpunkte und anderer Werte von physikalischen Werten in der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Messung der Schmelzpunkte

Der Schmelzpunkt (Tm) eines jeden erfindungsgemäßen PVDF- Harzes ist ein Wert, der mit dem folgenden Verfahren gemessen wurde:

Meßvorrichtung:

Differential-Scanning-Kalorimeter (DSC-7) (hergestellt von Perkin-Elmer Corp.).

Meßverfahren:

Etwa 10 mg einer Probe (Teilchen, Pulver) wurden in einem Aluminium-Probentiegel eingesiegelt. Der Tiegel mit der darin eingesiegelten Probe wurde auf das Differential- Scanning-Kalorimeter gesetzt. Die Temperatur wurde dann mit einer Rate von 10ºC/Minute von 30ºC auf 200ºC (erste Erwärmung) angehoben. Nachdem 200ºC erreicht waren, wurde die Temperatur unmittelbar mit einer Rate von 10ºC/Minute gesenkt. Nachdem die Temperatur auf 30ºC abgekühlt worden war, wurde die Temperatur sofort mit einer Rate von 10ºC/Minute erhöht (zweite Erwärmung). Die Spitzentemperatur der endothermen Verschmelzung der Kristalle in der zweiten Erwärmung wurde als Schmelzpunkt (Tm) aufgezeichnet.

Dauerbiegeermüdung (Bruchverlust-Prozentsatz)

Meßvorrichtung:

In Fig. 1 dargestellt

Meßverfahren:

Schlitze 2,2 von 4 mm Breite und 9 mm Länge, wurden durch eine Scheibe 1, die aus SUS-316 hergestellt war und einen Durchmesser von 90 mm ∅ und eine Dicke von 1,5 mm hatte, gebildet. Vierzehn Probefilamente 3 (Durchmesser: 1 mm ∅) die in einer Länge von etwa 100 mm geschnitten waren, wurden durch jeden der Schlitze eingeführt und wurden dann umgebogen. Die ingesamt 28 Probefilamente wurden folglich in zwei Gruppen jeweils auf beiden Seiten der Scheibe positioniert und separat mit SUS-316-Drähten 4 mittels ihrer entsprechenden Löcher 5 festgemacht, um sie auf der Scheibe zu fixieren. Die Probefilamente wurden bei einer Länge von 40 mm (d&sub1;) vom Kreisumfang der Scheibe abgeschnitten. Danach wurde eine SUS-316-Platte 6, 160 mm lang, 30 mm breit und 1,5 mm dick, vertikal in einem Abstand von 35 mm (d&sub2;) vom Kreisumfang der Scheibe fixiert. In der obigen Anordnung wurde die Scheibe bei 1000 UpM und Raumtemperatur 24 Stunden gedreht. Die Anzahl der gebrochenen Filamente unter den 28 Probefilamenten wurde dann gezählt, um eine Bruchverlust-Prozentsatz zu errechnen. Jede Probe wurde dreimal gemessen. Die größten und kleinsten Werte der Meßergebnisse werden angegeben.

Messung des Poliergrades

Meßvorrichtung:

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Unterhalb der Vorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt und zur Bestimmung der Bruchverlust-Prozentsätze angepaßt ist, wurde ein Behälter 7, der aus SUS-316 hergestellt war und Wasser von 60ºC enthielt, bereitgestellt. (Übrigens liegen in Fig. 2 die Stellungen der Probefilamente, die auf der Scheibe 1 befestigt sind, im Winkel über 90 Grad auseinander, um zu zeigen, daß die Probefilamente die Platte 6 abschleifen, glätten und polieren und ihre Spitzenstücke dann in das Wasser getaucht werden. Natürlich können sie auf beiden Seiten der Scheibe vorgesehen sein wie in Fig. 1 dargestellt.)

Meßverfahren:

In der Meßvorrichtung von Fig. 1 wurde der Behälter 7 aus SUS-316 in einer solchen Stellung angebracht, daß die Probefilamente bis zu einer Tiefe von 10 mm (d&sub3;) in Wasser von 60ºC, das von einem Rohrheizkörper 8 (100 V x 200 W) erhitzt wurde, eingetaucht werden. Mit Ausnahme des zuvor gesagten, wurde die Scheibe 1 bei 1000 UpM 24 Stunden auf dieselbe Weise gedreht wie im Meßverfahren für Bruchverlust-Prozentsätze. Die SUS-316-Platte 6 wurde sowohl vor als auch nach dem Polieren gewogen. Der Gewichtsunterschied wurde als Poliergrad aufgezeichnet. Die Bezeichnung "Poliergrad" wie hierin verwendet bedeutet die Differenz zwischen einer SUS-316-Platte vor ihrem Polieren und derselben Platte nach ihrem Polieren. Jede Probe wurde dreimal gemessen. Die größten und kleinsten Werte der Meßergebnisse werden angegeben.

Extrudierbarkeit, Spinnbarkeit Verstreckbarkeit

Die Extrudierbarkeit, Spinnbarkeit und Verstreckbarkeit eines jeden PVDF-Harzes, die die Formbarkeit und Verarbeitbarkeit des PVDF-Harzes angeben, wurden in drei 10 Stufen eingeordnet, d.h., O: gut, Δ: mäßig und X: schlecht.

Extrudierbarkeit:

Gut: Ein Extrudat war sowohl in der Oberflächenglätte als auch der Gleichförmigkeit des Filamentdurchmessers gut.
Mäßig: Ein Extrudat war sowohl in der Oberflächenglätte als auch der Gleichförmigkeit des Filamentdurchmessers annehmbar.
Schlecht: Ein Extrudat war sowohl in der Oberflächenglätte als auch der Gleichförmigkeit des Filamentdurchmessers schlecht.

Spinnbarkeit:

Gut: Glatte Aufnahme war möglich.
Mäßig: Ein sanfter und vorsichtiger Aufnahmevorgang war erforderlich.
Schlecht: Beim Aufnehmen kam es häufig zu Filamentbrüchen.

Verstreckbarkeit:

Gut: Gleichmäßiges Strecken und hohes Streckverhältnis war möglich.
Mäßig: Es bestand die Notwendigkeit, sowohl das Streckverhältnis als auch die Strecktemperatur extrem niedrig zu steuern.
Schlecht: Die Filamente waren beim Strecken für Bruch an den Enden empfindlich.

BEISPIEL 1 UND VERGLEICHSBEISPIEL 1:

10 Vol.-% SiC-Teilchen von etwa 149 um (#100), die mit 1,0 Gewichtsteil eines Kupplungsmittels (3-Aminopropyltriethoxysilan) beschichtet waren, wurden mit 90 Vol.-% einer Polymermischung (inhärente Viskosität: 1,20), die durch Mischen von 70 Gewichtsteilen eines hochschmelzenden Polyvinylidenfluorid-Homopolymers (inhärente Viskosität: 1,30; Schmelzpunkt: 178ºC) mit 30 Gewichtsteilen eines niedrigschmelzenden Polyvinylidenfluorid-Copolymers (Copolymer aus 96 Mol-% Vinylidenchlorid und 4 Mol-% Ethylentetrafluorid; inhärente Viskosität: 1,00; Schmelzpunkt: 166ºC) erhalten worden war, gemischt, gefolgt von Pelletisierung. Die resultierenden Pellets wurden bei 260ºC schmelzgesponnen. Die so geformten Filamente wurde in warmem Wasser von 50ºC gekühlt und dann in einem Glycerinbad, das auf 165ºC erwärmt war, kontinuierlich auf das 4,0-fache gestreckt, gefolgt von einer 5%-Relaxations- Wärmebehandlung (thermischen Fixierung) in kochendem Wasser, um Filamente (d.h., Borsten) mit einem Durchmesser von 1 mm ∅ zu erhalten. Obwohl die Filamente feine Hohlräume enthielten, waren es zähe Filamente.
Als Vergleichsbeispiel wurden zu 100 Teilen "Nylon 6" mit einer relativen Viskosität von 3,2 (gemessen gemäß JIS K6810-1977) SiC-Teilchen von etwa 149 um (#100) , die von derselben Art wie die oben verwendeten waren, in einer solchen Menge zugegeben, daß die erreichten SiC-Teilchen 10 Vol.-% betrugen. Die resultierende Mischung wurde pelletisiert. Die so erhaltenen Pellets wurden danach bei 270 ºC schmelzgesponnen, in Wasser gekühlt und dann in einem heißen Wasserbad von 95ºC auf das 3-fache gestreckt, wodurch Filamente, (d.h., Borsten) mit einem Durchmesser von 1 mm ∅ erhalten wurden.
Im Hinblick auf diese Borsten wurden (1) Säurebeständigkeit, (2) Dauerbiegeermüdung (Bruchverlust- Prozentsatz) und (3) Poliergrad (in warmem Wasser) gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Bezüglich der Säurebeständigkeit wurde jede Borstenprobe unter den in Tabelle 1 zu zeigenden Bedingungen in eine säurehaltige wäßrige Lösung getaucht und die Zeit, bis die Borsten verformt oder gebrochen waren, wurde gemessen.
Beide Borstenproben waren gut in Formbarkeit und Verarbeitbarkeit wie z.B. Extrudierbarkeit, Spinnbarkeit und Verstreckbarkeit und keine besonderen Unterschiede zwischen beiden wurden beobachtet. Jedoch waren die herkömmlichen, aus Nylon hergestellten Schleiffilamente vom Polyamid-Typ in ihrer Säurebeständigkeit äußerst schlecht und hatten überdies einen hohen Bruchverlust-Prozentsatz (Dauerbiegeermüdungsbeständigkeit), so daß sie schlechter in der Haltbarkeit waren. Im Gegensatz dazu waren die erfindungsgemäßen Schleiffilamente, die aus dem PVDF-Harz hergestellt waren, ausgezeichnet in Säurebeständigkeit, hatten einen niedrigen Bruchverlust-Prozentsatz und außerdem einen hohen Poliergrad, so daß sie hervorragende Schleifeigenschaften aufwiesen. Tabelle 1 Säurebeständigkeit (ausgedrückt in Tagen, während denen die Borstenform in einer säurehaltigen wäßrigen Lösung erfolgreich beibehalten wurde) Dauerbiegeermüdungsbeständigkeit (Bruchverlust-Prozentsatz) (Trocknungszeit: 24h) Poliergrad (60ºC, in warmen Wasser) Tage

BEISPIELE 2-5 UND VERGLEICHSBEISPIELE 2-4:

Filament(Borsten)-Proben wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 separat hergestellt, mit Ausnahme der Verwendung von hochschmelzenden Vinylidenfluorid-Homopolymeren mit einem Schmelzpunkt von 17,8ºC und variierten inhärenten Viskositäten, wie in Tabelle 2 gezeigt wird. Bei jeder Borstenprobe wurden die Formbarkeit und Verarbeitbarkeit wie Extrudierbarkeit, Spinnbarkeit und Verstreckbarkeit, die Dauerbiegeermüdung und der Poliergrad gemessen. Die Ergebnisse werden ebenfalls in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich werden wird, waren die Filamente des Vergleichbeispiels 2, in dem ein PVDF-Harz mit einer inhärenten Viskosität von nur 0,8 verwendet wurde, bei der Dauerbiegeermüdungsbeständigkeit schlechter. Andererseits waren die Filamente des Vergleichsbeispiels 3, in dem ein PVDF-Harz mit einer hohen inhärenten Viskosität verwendet wurde, in der Extrudierbarkeit und Spinnbarkeit unterlegen. Demgegenüber waren die Filamente, die separat in den erfindungsgemäßen Beispielen, in denen jeweils PVDF- Harze mit einer inhärenten Viskosität in einem Bereich von 0,9 - 1,3 verwendet wurden, in hohem Maß ausgewogen in Formbarkeit, Haltbarkeit und Abriebeigenschaften. Tabelle 2 Schmelzpunkt (ºC) Inhärente Viskosität (ninh) Schleifkörner SiC (etwa 250 um (#60)) (Vol.-%) Extrudierbarkeit Spinnbarkeit Verstreckbarkeit Dauerbiegeermüdung (Bruchverlust-Prozentsatz) (%) Poliergrad (g) : Gut Δ : Mäßig X : Schlecht

BEISPIELE 6-10:

Filament(Borsten)-Proben wurden separat auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein Polyvinylidenfluorid-Homopolymer (inhärente Viskosität: 1,30; Schmelzpunkt: 178ºC) und ein Copolymer (inhärente Viskosität: 1,10; Schmelzpunkt: 160ºC) aus Vinylidenfluorid (93,5 Mol-%) und Propylenhexafluorid (6,5 Mol-%) als hochschmelzendes PVDF-Harz beziehungsweise niedrigschmelzendes PVDF-Harz in den in Tabelle 3 zu zeigenden Verhältnissen gemischt wurden.
Die Meßergebnisse ihrer physikalischen Eigenschaften werden ebenfalls in Tabelle 3 gezeigt.
Wie aus Tabelle 3 zu ersehen ist, kann das Beimischen eines niedrigschmelzenden PVDF-Harzes die Formbarkeit und Verarbeitbarkeit verbessern. Außerdem kann der Bruchverlust-Prozentsatz ebenfalls verringert werden. Falls der Anteil eines derartigen niedrigschmelzenden PVDF-Harzes auf 60-80 Gewichtsteile ansteigen sollte, besteht eine Tendenz, daß mehr Hohlräume gebildet würden und daß das äußere Erscheinungsbild der resultierenden Filamente verschlechtert würde. Selbst diejenigen, die das niedrigschmelzende PVDF-Harz in höheren Anteilen enthielten, hatten noch ausgezeichnete Abriebeigenschaften, Säurebeständigkeit und Haltbarkeit im Vergleich zu herkömmlichen Schleiffilamenten auf Polyamidbasis. Tabelle 3 Beispiel PVDF-Harz Homopolymer (Gew.-Teile) Inhärente Viskosität: 1,30 Schmelzpunkt: 178ºC Copolymer (Gew.-Teile) Inhärente Viskosität: 1,10 Schmelzpunkt: 160ºC Inhärente Viskosität der Mischung Schleifkörner SiC (etwa 149 um (#100)) Silan-Haftvermittler, Vol.-% Extrudierbarkeit Spinnbarkeit Verstreckbarkeit Dauerbiegeermüdung (Bruchverlust-Prozentzsatz) Poliergrad (g) Hohlraumbildung (äußeres Erscheinungsbild) : Gut, Δ: Mäßig

BEISPIELE 11 - 15:

Filament(Borsten)-Proben wurden separat auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein hochschmelzendes Polyvinylidenfluorid-Homopolymer (inhärente Viskosität: 1,30; Schmelzpunkt: 178ºC) und als niedrigschmelzendes PVDF-Harz ein Copolymer (inhärente Viskosität: 1,07; Schmelzpunkt: 166ºC) aus Vinylidenfluorid (95 Mol-%) und Propylenhexafluorid (5 Mol-%) in den in Tabelle 4 zu zeigenden Verhältnissen gemischt wurden.
Die Meßergebnisse der physikalischen Eigenschaften der Borstenproben werden auch in Tabelle 4 gezeigt.
Wie sich in Tabelle 4 zeigen wird, wird die Formbarkeit und Verarbeitbarkeit verbessert, wenn der Anteil eines niedrigschmelzenden PVDF-Harzes steigt. Jedoch führt jeder Anteil eines niedrigschmelzenden PVDF-Harzes von mehr als 50 Gew.-% häufig zu Filamenten, die mehr Hohlräume und reduziertes äußeres Erscheinungsbild aufweisen. Tabelle 4 Beispiel PVDF-Harz Homopolymer (Gew.-Teile) Inhärente Viskosität: 1,30 Schmelzpunkt: 178ºC Copolymer (Gew.-Teile) Inhärente Viskosität: 1,07 Schmelzpunkt: 166ºC Inhärente Viskosität der Mischung Schleifkörner (Vol.-%) SiC (etwa 149 um (#100)) Extrudierbarkeit Spinnbarkeit Verstreckbarkeit Dauerbiegeermüdung (Bruchverlust-Prozentzsatz) Poliergrad (g) Hohlraumbildung (äußeres Erscheinungsbild) : Gut, Δ: Mäßig

BEISPIEL 16:

Gemischt wurden 60 Gewichtsteile eines hochschmelzenden Polyvinyliden-Homopolymers (inhärente Viskosität: 1,20; Schmelzpunkt: 178ºC) und als niedrigschmelzendes PVDF-Harz 40 Gewichtsteile eines Copolymers (inhärente Viskosität: 1,00; Schmelzpunkt: 168ºC) aus Vinylidenfluorid (96 Mol-%) und Propylenhexafluorid (4 Mol-%). Die inhärente Viskosität des resultierenden Polymermischung war 1,12. In Methanol wurden ein Kupplungsmittel (3-Glycidoxypropylmethoxysilan) und SiC in einer Menge von 1 Gewichtsteil pro 100 Gewichtsteile des PVDF-Harzes bzw. in einer Menge von 10 Vol.-%, bezogen auf 90 Vol.-% des PVDF-Harzes, gemischt und gerührt. Die resultierende Mischung wurde dann getrocknet. Das PVDF-Harz und die so getrocknete Mischung aus SiC und Haftvermittler wurden in einem Henschel-Mischer gemischt und gerührt. Die resultierende Mischung wurde dann pelletisiert, und auf genau dieselbe Weise wie in Beispiel 1 wurden Filamente (Borsten) erhalten. Die physikalischen Eigenschaften der Borsten wurden gemessen. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten.
Extrudierbarkeit: Gut
Spinnbarkeit: Gut
Verstreckbarkeit: Gut
Dauerbiegeermüdung (Bruchverlust- Prozentsatz): 0%
Poliergrad: 0,03 - 0,08 g
Wie oben gezeigt wurde, sind die erfindungsgemäßen Filamente ausgezeichnet in Formbarkeit, Verarbeitbarkeit, Haltbarkeit und Abriebeigenschaften.

Claims

1. Schleiffilamente, welche aus einer Zusammensetzung hergestellt sind, die ein Harz und Schleifkörner umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung 95 bis 70 Vol.-% eines Harzes auf Polyvinylidenfluorid-Basis, dessen inhärente Viskosität (ninh) 0,9 bis 1,4 beträgt, und 5 bis 30 Vol.-% Schleifkörner umfaßt.

2. Schleiffilamente nach Anspruch 1, worin das Harz auf Polyvinylidenfluorid-Basis ein hochschmelzendes Harz auf Polyvinylidenfluorid-Basis ist, dessen Schmelzpunkt (Tm1) 165 bis 185ºC beträgt.

3. Schleiffilamente nach Anspruch 1, worin das Harz auf Polyvinylidenfluorid-Basis eine Polymermischung ist, die aus einem hochschmelzenden Harz auf Polyvinylidenfluorid-Basis, dessen Schmelzpunkt (Tm1) 165 bis 185ºC beträgt, und einem niedrigschmelzenden Harz auf Polyvinylidenfluorid-Basis besteht, dessen Schmelzpunkt (Tm2) 125ºC bis 170ºC beträgt, und die Schmelzpunkte (Tm1), (Tm2) die folgende Gleichung erfüllen:

50ºC ≥ (Tm1 - Tm2) ≥ 5ºC.

4. Schleiffilamente nach Anspruch 3, worin die Polymermischung aus weniger als 100 Gew.-%, aber nicht weniger als 20 Gew.-%, des hochschmelzenden Harzes auf Polyvinylidenfluorid-Basis und mehr als 0 Gew.-%, aber nicht mehr als 80 Gew.-%, des niedrigschmelzenden Harzes auf Polyvinylidenfluorid-Basis besteht.

5. Schleiffilamente nach Anspruch 3, worin die Polymermischung aus 99 bis 50 Gew.-% des hochschmelzenden Harzes auf Polyvinylidenfluorid-Basis und 1 bis 50 Gew.-% des niedrigschmelzenden Harzes auf Polyvinylidenfluorid-Basis besteht.

6. Schleiffilamente nach Anspruch 3, worin die Polymermischung aus 80 bis 50 Gew.-% des hochschmelzenden Harzes auf Polyvinylidenfluorid-Basis und 20 bis 50 Gew.-% des niedrigschmelzenden Harzes auf Polyvinylidenfluorid-Basis besteht.

7. Schleiffilamente nach Anspruch 3, worin die Schmelzpunkte (Tm1), (Tm2) die folgende Gleichung erfüllen:

40ºC ≥ (Tm1 - Tm2) ≥ 10ºC.

8. Schleiffilamente nach Anspruch 1, worin die Zusammensetzung 90 bis 80 Vol.-% Harz auf Polyvinylidenfluorid-Basis und 10 bis 20 Vol.-% Schleifkörner umfaßt.

9. Schleiffilamente nach Anspruch 1, worin die inhärente Viskosität (ninh) des Harzes auf Polyvinylidenfluorid- Basis 1,0 bis 1,3 beträgt.

10. Schleiffilamente nach Anspruch 1, worin die Filamente einen Durchmesser von 0,1 bis 3 mm aufweisen.

11. Schleiffilamente nach Anspruch 1, worin die Filamente nach dem Schmelzspinnen auf ein Streckverhältnis vom 2,5-bis 5,5-fachen gestreckt worden sind.

12. Verfahren zur Herstellung von Schleiffilamenten, bei dem eine Mischung von Harz und Schleifkörnern schmelzversponnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren umfaßt: Schmelzspinnen einer Zusammensetzung von 95 bis 70 Vol.-% eines Harzes auf Polyvinylidenfluorid-Basis, dessen inhärente Viskosität (ninh) 0,9 bis 1,4 beträgt, und 5 bis 30 Vol.-% Schleifkörnern; und

Strecken der resultierenden Filamente auf ein Streckverhältnis vom 2,5- bis 5,5-fachen innerhalb eines Temperaturbereiches von 100 bis 200ºC.

13. Verfahren nach Anspruch 12, worin die Filamente Filamente nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 10 sind.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, welches weiterhin die thermische Fixierung der so gestreckten Filamente bei einer Temperatur von mindestens 60ºC umfaßt.