DE60021605T2

DE60021605T2 - Schleifvliesstoff

Info

Publication number: DE60021605T2
Application number: DE2000621605
Authority: DE
Inventors: Richard Halifax LEES; Neill Halifax RAWSON
Original assignee: Sia Abrasives Holding AG
Current assignee: Sia Abrasives Holding AG
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2020-10-05
Also published as: DE60021605D1; WO2001024970A1; DK1235663T3; US6860959B1; AU7542600A; EP1235663B1; ATE300393T1; US20050130569A1; EP1235663A1; ES2245319T3; PT1235663E

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft nicht gewebte Schleifmaterialien.
Hintergrund der Erfindung
Nicht gewebte Schleifmaterialien sind im Stand der Technik wohl bekannt. Viele dieser Gegenstände werden aus Polyamidfasern hergestellt und schließen ein Bindemittel wie zum Beispiel Phenolformaldehyd(PF)-Harz ein. Es gibt derzeit eine Vielzahl nicht gewebter Schleifprodukte auf dem Markt. Die meisten dieser Gegenstände werden aus Polyamidfasern (im allgemeinen Nylon 6 oder Nylon 66) hergestellt, und das Bindemittel, das üblicherweise verwendet wird, ist Phenolformaldehydharz (PF). Für weniger aggressive Produkte werden oft Polyesterfasern und Acrylbindemittel verwendet. Aktuelle nicht gewebte Schleifmaterialien werden als Schichten, Pads oder Scheiben verwendet, oder werden zu Flächenschleifern oder Polierringen, etc. umgewandelt, die alle eine Schichtfestigkeit und -intaktheit erfordern. Alle besitzen genügend Intaktheit, um in der Form einer Matte mit definierten Oberflächen zu bestehen, die ihre Form beibehält, wenn sie zur Oberflächenendbearbeitung und -reinigung verwendet wird.
Erzeugnisse, die eine solche Intaktheit bzw. Integrität nicht besitzen, und die für die Oberflächenreinigung und -bearbeitung verwendet werden können, sind typischerweise aus Baumwolle oder Stahlwolle hergestellt. Diese Materialien unterscheiden sich von nicht gewebten Schleifmaterialien darin, dass sie keine Mineralschleifpartikel enthalten, und darin, dass die Fasern vollständig oder im wesentlichen natürlich im Fall von Baumwolle oder metallisch im Fall von Stahlwolle sind. In beiden Fällen wird die Oberflächenreinigung und – bearbeitung durch die Fasern selbst bewirkt. Im Falle von nicht gewebten Schleifmaterialien ist die Oberflächenreinigung und -bearbeitung mehrheitlich oder wesentlich ein Ergebnis der Schleifwirkung der mineralischen Schleifkörner und/oder des Bindemittelsystems, das innerhalb der Struktur enthalten ist. Die synthetischen Fasern werden großteils als Träger für die Schleifkörner und Bindemittel verwendet.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Schleifmaterial nicht gewebte, synthetische Fasern, die durch Zerbrechen einer größeren Menge von Fasern in kleine einzelne Teile ohne Bindungen zwischen den Fasern erhalten werden. Diese Teile können einzelne Fasern, eine Anzahl von zusammengebundenen Fasern oder dünne Streifen von nicht gewebtem Vlies sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Schleifmaterial nicht gewebte, synthetische Fasern, wobei die Verknüpfungskraft zwischen den Fasern groß genug ist, um bei Verwendung einen Materialbausch beizubehalten, sie jedoch klein genug ist, um das Erzeugnis in der Hand eines Benutzers formbar zu machen.
Gemäß weiterer Aspekte der vorliegenden Erfindung umfasst ein Schleifmaterial nicht gewebte, synthetische Fasern und kann in benutzerdefinierte Mengen getrennt werden und/oder besitzt keine ebene Oberfläche.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifmaterials folgende Schritte:

(i) Besprühen eines nicht gewebten Synthetikfaservlieses mit Harz und Bindemittel;
(ii) Bestreuen des besprühten Vlieses mit Schleifmittel;
(iii) Aushärten des Harzes; und
(iv) Leiten des resultierenden Materials zu einer Faseröffnungsmaschine zur vollständigen oder überwiegenden Trennung der einzelnen Fasern voneinander.

Ein alternativer Schritt (iv) umfasst das Zerschnitzeln des Materials, das in Schritt (iii) hergestellt wurde.
Ein Material der vorliegenden Erfindung ist in einer Vielzahl von Anwendungen nützlich, zum Beispiel, wenn ein hoch verformbares Schleifmaterial benötigt wird.
Im Gegensatz zu bekannten, nicht gewebten und beschichteten Schleifmaterialien besitzt das neue Schleifmaterial vorteilhafterweise eine ausreichend niedrige Reißfestigkeit wodurch ermöglicht wird, dass es in einen kleineren Bausch getrennt wird, und eine ausreichend hohe Reißfestigkeit, um seine Intaktheit als Bausch oder verformter Bausch beizubehalten, wenn es verwendet wird.
Im Gegensatz zu Stahlwolle ist ein Material der Erfindung hoch schleifend, jedoch viel weniger aggressiv zur Hand. Ein anderer Vorteil ist, dass es nicht rostend ist. Ein anderer Vorteil ist, dass es nicht so leicht entflammbar ist wie Stahlwolle.
Beschreibung der Erfindung
Ein nicht gewebtes Schleifmaterial der vorliegenden Erfindung kann aus Bestandteilen hergestellt werden, die üblicherweise bei herkömmlichen, nicht gewebten Materialien angetroffen werden können. Nichtsdestotrotz besitzt es eine Vielzahl physikalischer Besonderheiten und Eigenschaften, die sich von bekannten Materialen unterscheiden.
Insbesondere umfasst das neue Material synthetische Fasern, die mit Bindemittel und Schleifkorn beschichtet sind, die vollständig oder im wesentlichen nicht miteinander verbunden sind. Die Verknüpfungskraft zwischen diesen Fasern ist groß genug, um bei Benutzung einen Materialbausch beizubehalten, jedoch gering genug, um das Produkt in der Hand eines Benutzers formbar zu machen.
Das Material kann zu Bäuschen entzwei gerissen werden und auch in die gewünschte Form geformt oder „zerknittert" werden. Das Erzeugnis hat typischerweise keine ebene Oberfläche und kann, anders als herkömmliche Erzeugnisse, nicht leicht wieder zurück in seine ursprüngliche Form umgewandelt werden.
Die Leichtigkeit, mit der das Material entzwei gerissen werden kann und insbesondere die Tatsache, dass kein "gerichteter Einfluss" auf das Reißen besteht, bedeutet, dass das Material in benutzerdefinierte Mengen getrennt werden kann. Unter „keinen gerichteten Einfluss" wird verstanden, dass kein Unterschied in der benötigten Kraft besteht, um einen Teil des Erzeugnisses zu zerreißen zu der, die benötigt wird, irgendeinen anderen Teil zu zerreißen. Das ist eine bedeutende Verbesserung, da herkömmliche Materialen typischerweise in Hersteller definierten Mengen bereitgestellt werden.
Es wird geschätzt werden, dass die Kriterien, die für die integrale Festigkeit eines Erzeugnisses der Erfindung gegeben sind, von dem jeweiligen Benutzer abhängen kann. Es kann nichtsdestotrotz nachvollzogen werden, dass diese Kriterien bedeutungsvoll sind, zum Beispiel da die Möglichkeit des Abtrennens eines Teils von einer größeren Menge, um einen Bausch zu formen, ohne den Rest zu zerstören, eine Eigenschaft von zum Beispiel Baumwolle ist. Ähnlich wird offensichtlich, ob ein Erzeugnis seine Form beibehalten kann oder nicht, wenn es zerdrückt wird.
Ein bevorzugtes Verfahren für die Herstellung eines nicht gewebten, synthetischen Schleifmaterials umfasst die Schritte:

(i) Abtrennen und Vermischen von Fasern;
(ii) Kardieren und kreuzweises Ablegen der Fasern, um ein Vlies auszubilden;
(iii) Besprühen des resultierenden Vlieses mit einer Aufschlemmung, die Schleifkorn und Bindemittel enthält;
(iv) Bestreuen des besprühten Vlieses mit Schleifkorn;
(v) Trocknen und Aushärten des Bindemittels in einem Ofen; und
(vi) Leiten des resultierenden Materials zu einer Faseröffnungsmaschine zur vollständigen oder überwiegenden Trennung einzelner Fasern (oder Gruppen von Fasern) von einander.

Eine bevorzugte Faseröffnungsmaschine ist ein Reißwolf bzw. Wollbrecher. Andere Maschinen, die im Wesentlichen dieselbe Wirkung zeigen, sind dem Fachmann wohl bekannt.
Eine Alternative zu Schritt (vi) ist das Zerhäckseln des Rohmaterials, um dünne Materialstreifen herzustellen, zum Beispiel zwischen 2 und 10 mm Breite.
Es wird einem Fachmann offensichtlich sein, dass alternative Verfahren zur Herstellung von nicht gewebtem Schleifmaterial bekannt sind. Zum Beispiel kann Luftlegen anstelle von Kardieren verwendet werden.
Das Schleifmaterial ist typischerweise aus drei Elementen aufgebaut, zum Beispiel unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens. Die Fasern sind geeigneter Weise Nylon 66 oder Polyester. Es versteht sich, dass jede synthetische Faser verwendet werden kann, in Abhängigkeit von der gewünschten Verwendung des Produktes und des verwendeten Bindemittelsystems. Bevorzugt ist die Faserdichte zwischen 5 und 200 dtex. Kombinationen davon können verwendet werden, in Abhängigkeit vom Verfahren und den Erzeugnisleistungserfordernissen. Die Fasern besitzen typischerweise eine Stapellänge von 60 mm. Es versteht sich, dass dies in Abhängigkeit von der Erzeugnisleistung und den Prozesserfordernissen variieren kann.
Das Bindemittel ist typischerweise ein wässriges PF-Harz in Verbindung mit PA66-Fasern, oder ein acrylisches Bindemittel in Verbindung mit Polyesterfasern. Es kann wiederum in Abhängigkeit von der Produktanwendung und den Verfahrenserfordernissen irgendein Bindemittelsystem verwendet werden, zum Beispiel Epoxyharze, Styrolbutadienharze oder Polyurethan.
Die Schleifkörner sind bevorzugt Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid. Es ist selbstverständlich, dass andere Schleifmittel verwendet werden können, wie zum Beispiel Schmirgel, in Abhängigkeit von den gewünschten Leistungseigenschaften des Erzeugnisses. Die Größe der Schleifkörner, die verwendet werden, ist typischerweise zwischen #30 und # 1800 Korn.
Mineralfüllmittel wie zum Beispiel Aluminiumsilikatglas kann auch verwendet werden. Die Größe und auch die ausgewählte Art hängen von dem Verfahren und den Leistungseigenschaften des Produktes ab. Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Erfindung.
Beispiel 1
Stapelfasern aus 17 dtex Nylon 66 mit einer Stapellänge von 60 mm werden unter Verwendung eines Reißwolfes und eines Zweischeibenöffners geöffnet und mittels Luft in eine Karde (card) transportiert. Die Fasern werden dann über die Karde bearbeitet, um ein unidirektionales Vlies herzustellen. Das Vlies wird dann auf einen Kreuzleger (cross-lapper) gegeben, um Vliesschichten aufzubauen und um eine Fasermatte mit einem Fasergewicht von 30 g/m² auszubilden.
Die Fasermatte wird mit einem wässrigen Phenolformaldehyd(PF)-Harz und Mineralfüllstoffaufschlämmung besprüht. Die Bestandteile, die die Aufschlämmung ausbilden, werden zusammen gegeben, um ein Gesamtgewicht von ungefähr 800 kg zu ergeben. Diese wird ständig gerührt, um zu verhindern, dass sich der Inhalt absetzt. Das Gewichtsverhältnis von getrocknetem Harz zu Füllstoff ist 1:3. Die Aufschlämmung schließt auch einen kleinen Teil (<1 Gew.-%) eines Pigmentes ein. Vor dem Sprühen beträgt der Feststoffgehalt der Aufschlämmung ungefähr 65 Gew.-%. Eine Gesamtmenge von 92 g/m² wird auf die Fasermatte gesprüht.
#180 Aluminiumoxid wird dann auf die Oberfläche der Fasermatte bis zu einer Dichte von 80 g/m² verteilt, um ein Schleifvlies herzustellen. Das resultierende Vlies wird dann durch einen Gebläselufttrockner durchgeleitet, um das Harz zu trocknen und auszuhärten. Das entgültige Gewicht beträgt 170 g/m². An diesem Punkt sind die Fasern, die innerhalb des Vlieses enthalten sind, mit dem PF-Harz verbunden.
Das Vlies wird dann durch eine Faseröffnungsmaschine (Reißwolf) geleitet, wobei die Bindungen zwischen den Fasern vollständig oder im Wesentlichen aufgebrochen werden. Die resultierenden Harz- und Schleifmittel beschichteten Fasern werden dann in einen Fasersammelkorb mittels Luft transportiert.
Beispiele 2 und 3
Zwei weitere Schleifmittelerzeugnisse wurden unter Verwendung derselben Fasern, Bindemittel und Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die anderen Eigenschaften der Beispiele sind unten tabelliert dargestellt.

Claims

Schleifmaterial, umfassend eine integrale Masse von gesonderten Längen, die im Wesentlichen ausschließlich durch Verflechtungskräfte von mit Schleifmittel beschichteten nicht gewebten synthetischen Fasern zusammengehalten werden.
Schleifmaterial nach Anspruch 1, wobei die Längen jeweils aus einzelnen Fasern, einer Abzahl von miteinander verbundenen Fasern oder Streifen aus nicht gewebten Vlies bestehen, wobei jeder Streifen eine Breite zwischen 2 und 10 mm aufweist.
Schleifmaterial nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Verflechtungskraft zwischen den Längen gross genug ist, um bei Gebrauch eine Bausch aus dem Material in Form zu halten, dies aber klein genug ist, dass das Produkt in der Hand eines Anwenders verformbar ist.
Schleifmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches verformbar ist und seine Form nach dem Verformen bewahren kann.
Schleifmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer ausreichend niedrigen Festigkeit, um eine Aufteilung in anwenderdefinierte Grössen zu ermöglichen.
Schleifmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches im Wesentlichen in alle Richtungen die gleiche Reissfestigkeit aufweist.
Schleifmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schleifmittel in Form von Körnern vorliegt, welche durch ein Bindemittel in oder an den Fasern gehalten werden.
Verfahren zum Schleifen einer Oberfläche, umfassend das Inkontaktbringen der Oberfläche mit einem Bausch aus einem Schleifmaterial gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Bausch durch eine grössere Masse von Material mit ausreichend geringer Festigkeit in einem Bausch von gewünschter Grösse aufteilbar ist, und einer ausreichend hohen Festigkeit um bei Gebrauch den Bausch aufrecht zu halten.
Verfahren zur Herstellung eines Schleifmaterials, umfassend die Schritte: (i) Besprühen eines nicht gewebten Synthetikfaservlieses mit Harz und Bindemittel; (ii) Bestreuen des besprühten Vlieses mit Schleifmittel; (iii) Aushärten des Bindemittels; und (iv) Leiten des resultierenden Materials zu einer Faseröffnungsmaschine zur vollständigen und überwiegenden Trennung der Fasern voneinander.
Verfahren zur Herstellung eines Schleifmaterials, umfassend die Schritte: (i) Besprühen eines nicht gewebten Synthetikfaservlieses mit Harz und Bindemittel; (ii) Bestreuen des besprühten Vlieses mit Schleifmittel; (iii) Aushärten des Bindemittels; und (iv) Zerschnitzeln des resultierenden Materials zum Herstellen dünner Materialstreifen.