DE8430781U1

DE8430781U1 - Filzkörper als technisches Hilfsmittel sowie Vorrichtung zu dessen Herstellung

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Publication number: DE8430781U1
Application number: DE19848430781
Authority: DE
Original assignee: BRAND JACK TORONTO ONTARIO CA
Current assignee: BRAND JACK TORONTO ONTARIO CA
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1987-07-23

Description

FiJzkörper aJs technisches Hilfsmittel

Die Erfindung, betrifft einen Filzkörper, insbesondere einen FiJzring als technisches Hilfsmittel für Polier- und Schleifarbeiten.

Filzscheiben oder Filzpolierkörper der eingangs erwähnten Art wurden üblicherweise hergestellt aus Stückfilzen, Blockfilzen, Tafelfilzen oder Scheibenfilzen in verschiedenen Oicken von 1 mm bis 150 mm mit Durchmessern von 1 mm bis 1000 mm und zwar entweder als gewalkte oder -als ungewalkte Filze mit spez. Gewichten zusammen zwischen 0,10 und 1,10 gr/cm .

Das Einsatzgebiet solcher Filzscheiben umfaßt das Schleifen und Polieren von Glas, Metallen, Steinen, Holz und Kunststoff od. dgl., wobei Schleifkörner beispielsweise aus Quarz, Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid in einer pastösen Trägerbindung zwischen der Filzscheibe sowie einem spanend zu formenden Werkstück angeordnet werden.

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Der Vorteil hoher Anschmiegfahigkeit von'Filz führt zu dessen Einsatz überall dort, wo ein elastisch wirkender Druck sowie eine besonders feine Friktion für das Schleifen und Polieren erwünscht sind. Als nachteilig ist anzusehen, daß Filz nur mit jenen Schleif- oder Polierpasten eingesetzt werden kann, d.h. nach Auftragen von Partikeln auf die Filzkörperoberfläche; eine feste Einbindung der Schleifkörner in den Filz bleibt ausgeschlossen; dieser vermag die genannten Schleif- bzw. Polierzusätze erfahrungsgemäß nicht zu halten.

So ist die Verwendung von Filzkörpern und -scheiben begrenzt; es werden vornehmlich feste Schleifkörper als Schleifsteine bzw. Schleifringe,aus keramischen^Stoffen, Kunstharzen oder aus Gummi eingesetzt. Sogar letzterem ist der Nachteil zuzuschreiben, insbesondere beim Glasschleifen keine ausreichende Schmiegefähigkeit anzubieten.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, einen Filzkörper der eingangs erwähnten Art mit verbesserter Einsatzfähigkeit beim Schleif- und Poliervorgang _zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Filzkörper zumindest 35 % Wolle od. dgl. Haarelemente enthält und in Hohlräumen seines Filzgewirrs Schleif- bzw. Polierkörner einer Korngröße bis zu 1000 &mgr;&pgr;&igr; eingeschlossen sind. Bevorzugt soll der nicht aus Wolle od. dgl. Haar-elementen bestehende Anteil des Rohstoffes für den Filzkörper nicht mehr als 20 Volumenprozente, die Korngröße der Einschlüsse unter 250 &mgr;&pgr;&igr; betragen. Eine

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• · ····· ti &igr;

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bevorzugte Ausführung des Filzkörpers insbesondere für die Glasindustrie ist ein Filzring mit vorstehenden Eigenschaften.

• Voraussetzung für die Herstellung des erfindungsgemäßen Filzkörpers ist also die Beteiligung von Hohlfasern mit rauher, insbesondere schuppenartig ausgebildeter Oberfläche am Aufbau eines Rohlings - bevorzugt wird Schafswolle oder sonstiges Tierhaar eingesetzt. Die Zugabe von nicht wollenen od. dgl. Nichthaarfasern kann je nach Qualität und spez. Gewicht des entstehenden Nadel- oder Walkfilzes zwischen 0 % und 20 % schwanken.

Die Schleifkörner werden von den Wollteilen -- etwa deren'sehuppen '-- gehalten und zwar auch dann, wenn bereits der größere Teil der Kornoberfläche im Verlaufe des Schleifvorganges freigesetzt worden ist. Bei bislang üblichen Schleifsteinen bricht das Schleifkorn aus der es umgebenden Masse bereits dann aus, wenn von int- nur ein geringer TeAl'der Oberfläche befreit wurde. So ist es denkbar, auch unterhalb der bezifferten Grenze von 35 % Wollanteil des Filzkörpers in diesen Schleifkörner einzusetzen - jedoch werden diese dann schon in unteren Drehzahlbereichen herausgeschleudert. Ebenfalls liegt im Rahmen der Erfindung die Festlegung größerer Körner &zgr;. B. bis 2500 &mgr;&igr;&eegr; - diese aber sind für Schleif-.und Poliervorgänge zumeist ungeeignet, können aber etwa in Filzwürfeln ober -Kugelkörpern in kugelmühlenartigen Geräten zum Einsatz gelangen.

! Im Fasergewirr des Filzkörpers, dessen hohle WoIl- oder

Haarelemente durch den beschriebenen Widerhakeneffekt etwa der Schuppen i. w. formschlüssig zusammengehalten j werden, sitzen die bevorzugt aus Ceriumoxid bestehenden

Schleifpartikel in Hohlräumen fest; während des unten

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nähererläuterten Verfahrens gleiten die Schleifpartikel in die Hohlräume, nachdem jene Wollanteile od. dgl. zeitweilig schmiegsam gemacht wurden. Nach einem TrocknungsprozeG sperren die wieder gespannten Wollanteile die Schleifpartikel ein.

Oer genannte Rohstoff aus natürlichem Haar -- gegebenenfalls mit begrenzt zugegebenen Fremdfasern-- erfaßt etwa 10 - 95, bevorzugt 50 - 95 Gew.-Si des fertigen FiIzktrpers bei durchschnittlicher Luftfeuchtigkeit. Dessen spezifisches Gewicht liegt zwischen 0,50 und 1,00 gr/cm , gegebenenfalls zwischen 0,12 und 1,50 gr/cm .

Der erfindungsgemäße Filzkörper weist prozentual zum

spezifischen Gewicht des fertigen Hilfsmittels 80 bis

1 %, insbesondere 35 bis 1 %, Polier- und Schleifpartikel auf.

Zur Herstellung dieses Filzkörpers werden in Wasser Schleifkörner -- für Glas bevorzugt Ceriumoxid — mit einer Konzentration bis 500 gr je Liter H_0, bevorzugt 20 bis 100 gr, eingebracht, wobei dieses Gemisch als ArbeitsfJüssigkeit in einen Rohling der beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführung eingepreßt und dieser Filzkörper anschließend getrocknet wird.

Als günstig hat es sich erwiesen, den Filzkörper mit einer sogenannten Steife zu behandeln, welche dem vor-"stehenden Gemisch zugegeben oder dem Filzkörper nachträglich zugeführt wird. Dabei hat sich ein Anteil an Steifungszusätzen in einem Anteilsbereich bis 80 %, bevorzugt bis 40 %, als günstig erwiesen. Hierzu eignen sich vor allem als wasserlösliche, thermoplastische Zusätze mit einem Trockengehalt von 20 bis 50 % Polyvinyl- oder Polyvinylaeetat-Dispersionen, leicht viskose,

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nichtionogene Flüssigkeiten mit einem ph-Wert zwischen 3,5 und 6,0 bei einem spezifischen Gewicht von etwa

1,1 (20⁰C). Dieser Steifungszusatz erscheint am ]

Fertigprodukt nach Trocknung bei bevorzugt 80 bis ;

120° C als harter, transparenter Überzug.

Die Arbeitsflüssigkeit wird bevorzugt 1 bis 80 C (je dichter der Filz, desto höher die Temperatur) einge- _;

setzt, beispeilsweise in folgenden erfindungsgemäßen " J

Zusammensetzungen mit juweils einem Liter Wasser: &idiagr;

Ceriumoxid (Ce₂O₅) Zusatz

20 bis 60 gr 0,01 bis 0,1 ltr.

60 bis 80 gr 0,01 bis 0,25 ltr.

100 gr 0,01 bis 0,3 ltr.

Das Einbringen der Arbeitsflüssigkeit in den Rohling geschieht erfindungsgemäO- bevorzugt·.bei 1° C bis 80° C durch einen daran angelegten Unterdruck, dank dessen der Großteil der im Rohling vorhandenen Luft auszieht und durch eindringende Schleifkörner ersetzt werden kann.

Auf die Arbeitsflüssigkeit und den Rohling wirkt atmossphäriacher Diuck oder Überdruck bis 6 bar oder mehr unter der Voraussetzung, daß sich innerhalb des Rohlings ein Druckgefälle einstellt. Zudem kann der Rohling nach durch überwiegend nichtionogene, schwach anionaktive Fettsäureesterverbindungen od. dgl. für die Aufnahme der Schleif- oder Polierpartikel

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uorbereitet werden; jene bewirken eine Oberflächenglättung der Fasern und deren Rückformung bei erhöhter Feuchtügkeitsaufnähme.

Eine Vorrichtung zur Durchführung der Verbindung des Filzkörpers mit den Schleif- und Polierpartikeln besteht aus einem Flüssigkeitsgefäß für die Arbeitsflüssigkeit, einer in diese eintauchenden Halterung für den Filzkörper sowie einer Förderleitung für ein strömendes Druckmittel; letztere ist bevorzugt als Saugrohr einer Vakuumpumpe ausgebildet, dessen Innendurchmesser bei Herstellung eines Filzringes geringfügig länger ist als der Durchmesser der Ringausnehmung. Diese Maßgabe gewährleistet — im 'Zusammenspiel mit dem weiteren Merkmal, daß eine Deckscheibe zur Anlage an der Unterfläche des Filzringes vorgesehen ist und der Unterfläche nur in einem vernachlässigbaren Randbereich anliegt — eine besonders intensive Saugwirkung sowie einen breiten Wanderweg für die Arbeitsflüssigkeit.

Insbesondere für größere Filzringe dient eine erfindungsgemäOe Vorrichtung mit Wellenstumpf über einem Flüssigkeitsbehälter; hier wird ein Tauchvorgang während der Drehung des Filzringes ermöglicht, wobei letzterem im Tauchbad ein Saugstutzen anliegt.

Bei einer anderen Vorrichtung werden die Filzkörper in einem Druckkessel gestapelt, in diesem entlüftet sowie anschließend der Arbeitsflüssigkeit unter Druck ausgesetzt .

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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt jeweils schematisiert in

Fig. 1: einen Querschnitt durch einen Filzring während eines Behandlungsverfahrens;

Fig. 2: einen Verfahrensstammbaum;

Fig. 3: eine weitere Vorrichtung zur Behandlung einer Filzscheibe.

Gemäß Fig. 1 befindet sich in einem Flüssigkeitsbehälter 10 ir. Abstand sowohl zu dessen Boden 9 als auch zu seiner Wandung 8 ein i-ilzring 11 einer Höhe h von beispielsweise 35 mm mit einem durchmesser d einer zentrischen Ringausnehmung 12 von 110 mm sowie einer Wanddicke e von im gewählten Ausführungsbeispiel 20 mm. Dieser Filzring 11 besteht aus einem — in der Zeichnung nicht deutlich gemachten -- Fasergewirr mit einem noch zu erörternden Anteil an natürlichen Hohlfasern, die ihrerseits -- wenigstens teilweise -- Hohlräume im Fasergewirr begrenzen.

Unterhalb der Ringausnehmung 12 ist eine Deckscheibe 13 zu erkennen, welche eine untere Ringfläche 14 in einer schmalen Randzone 15 der Breite b abdeckt. Die Halteeinrichtung für die bevorzugt metallische Deckscheibe 13 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt.

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Dank jener Deckscheibe 13 gelangt eine Arbeitsflüssigkeit Q, welche sich im Flüssigkeitsbehälter 10 befindet und in die der Filzring 11 mit Deckscheibe 13 eintaucht, vorerst nicht an die Innfenflachen 16 des Filzringes n.

Auf der nach oben gerichteten Ringfläche 17 des Filzringes 11 sitzt ein zylindrischer Stutzen 18 geringer Wanddicke &eegr; (beispielsweise 5 mm) sowie eines licUten Durchmessers i von hier 110 mm.

Der zylindrische Stutzen 18 ist an eine in Fig. 1 nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen, bei deren Einschalten ein saugender Luftstrom in Pfeilrichtung &khgr; entsteht. Durch diesen Luftstrom erfolgt ein Einziehen von Arbeitsflüssigkeit Q durch den Filzring 11 in die Ringausnehmung 12. Beim Durchwandern des Filzringquerschnittes von der oberen und unteren Ringfläche 17 bzw. 14 sowie der Außenseite 19 des Filzringes zu dessen Innenfläche 16 lösen sich in der Arbeitsflüssigkeit Q befindliche Schleifkörner aus Ceriumoxid — Ce_0, -und bleiben in den beschriebenen Hohlräumen hängen. Es entsteht ein harter Filzkörper mit auf den gesamten Ringquerschnitt gleichmäßig verteilten Schleifkörnern, welche nach einer Endbehandlung des Filzringes 11 in diesem fest verankert sind, so daß der fertige Filzring 11 sich beispielsweise besonders get zum Naßpolieren von Glaskanten eignet - dies dank der festliegenden Schleifkörner einerseits und der begrenzten Elastizität des Filzgewirrs anderseits.

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Um die Strömungsverhältnisse in der Ringausnehmung 12 zu verbessern, ist auf der Deckecheibe 13 ein kalottenartiger Abweiser 6 zentriert und im Stutzen 18 ein zur Deckscheibe 12 hin geschwungener Einsatz 5 mit zentrischer Säugöffnung 4, dank deren der Durchgang der Arbeitsflüssigkeit Q durch den Filzring 11 nahezu radial zur Stutzenache A erfolgt. Die Weite der Saugöffnung 4 ist mit k bezeichnet.

In Fig. 2 ist bei 20 ein Druckkessel angedeutet, in dem mehrere Filzecheiben 21 auf einem Gitterrost '22 lagern. Oberhalb dessen mündet eine von einem Silobehälter 25 -für mittels einer Füllstandanzeige 26 kontrollierbare Arbeitsflüssigkeit Q -- kommende L-eituny 27 mit Sperrorganen 28.

Nahe eines Druckdeckels 30 des Druckkessels 20 endet in dessen Wandung 29 die Leitung 31 einer Vakuumpumpe 32 mit zwischengeschaltetem Abscheider 40. In der Leitung sind neben Sperrorganen 28 eine Sichtkontrolle 33, Thermometer 35 und Vakuummeter 36 vorgesehen.

Mittels des Abscheiders 40 werden Reste der Arbeitsflüssigkeit Q aus einem durch die Leitung 31 geführten Luftstrom ausgebracht - zu deren Abförderung ist der Abscheider 40 über eine Leitung 41 und eine Vakuumfalle 42 mit dem Silobehälter 25 verbunden.

In die beschriebene Vorrichtung werden die Filzscheiben 21 eingelegt, anschließend wird der Druckdeckel 30 luftdicht aufgesetzt.

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Nun schließt man die Sperrorgane 28 in der Leitung 27 und öFfnet das Sperrorgan 28 der Leitung 31, so daG mit eingeschalteter Vakuumpumpe 31 eine Evakuierung erfolgen kann. Dann gibt man die Leitung 27 frei, ebenfalls öffnet man das Sperrogan 28 am Abscheider 40 - die Durchdringung der Filzscheiben 21 mit Arbeitsflüssigkeit Q beginnt.

Nach einer unten genannten Zeitspanne beendet man die Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit Q und kann nach Abbau des entstandenen Unterdrucks im Druckkessel 20 dessen Druckdeckel 30 öffnen. Eine Restentleerung bei Atmosphärendruck erfolgt über ein Sperrorgan 37 am Kesselboden 38.

Will man einen oder mehrere Filzring/e 11 verhältnismäßig großen Durchmessers a mit Ceriumoxid oder entsprechenden Schleifpartikeln versehen, kann man jenen Filzring 11 gemäß Fig. 3 über einem Flüssigkeitsbehälter 10 an einem rechtwinklig zur Wellenachse bewegbaren Wellenstumpf 42 -- in einer hier nicht dargestellten Weise -einspannen. Man taucht den Filzring 11 bis zu einer Tauchhöhe q in die Arbeitsflüssigkeit Q, welche mittels Sog aus einem flexiblen Saugstutzen 18_ durch den Ringquerschnitt gezwungen wird.

Eine Behandlung der Rilzringe 11 wurde entsprechend dem nachfolgenden Beispiel durchgeführt.

Aus Blockfilz wurden Rohlinge für Filzringe 11 einer Höhe h von z.B. 40 bis 60 mm hergestellt. Es galten folgende Maße:

Außendurchmesser: 150 mm,
Innendurchmesser: 110 mm,

Wandung: 20 mm.

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Das spez. Gewicht lag bei 0,48 bis 0,68 gr/cm .

Es wurde in feuchtem Zustand des Rohlings die Ringausnehmung 12 eingebohrt und die Außenwand 19 des Filzringes 11 gesägt.

Die eingesetzte Arbeitsflüssigkeit Q bestand aus:

Ceriumoxid	bis 60	(Ce₂O₃)	Wasser	ltr.	(H₂O)	Zusatz I	,1	ltr,	0,25	fe)
20	bis 80	gr	1	ltr.		0	,2	bis
60	100 gr	gr	1	ltr.		0	,3	'ltr,	ltr
	1		0	[Stei
I

Der vorstehende Begriff "Ceriumoxid" erfaßt eine Mischung aus hochwertigen Ceriumoxiden, anderen Oxiden und Zusätzen, die ein schnelles Poliermittel guter Mischfähigkeit und Näßeverteilung ergeben. Es gelten nachfolgende physikalische und chemische Daten:

Aussehen:

Durchschnittliche Korngröße:

PH:

Glühverlust: Schüttgewicht: Zusammensetzung:

Startkonzentration:

Braunes Puder

1,6	bis	2	°3	2	,4 &mgr;&igr;&eegr;	55	/O	\|/ O
6,4	bis	andere	6	,7	seltene	Erden Oxide 10 %
ca.	C V J &Lgr;	Fe₂
1,1	bis	1	,4	25 5
CeO

10 Baume

(1,074 spez. Gewicht oder 100 g per Liter).

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Das Gemisch Ce^O-j / HO / ZS wurde gut umgerührt und der Filzring 11 mit der Dichtscheibe 13 an den Absaugstutzen IB gehalten. Nun wurde die Vakuumpumpe eingeschaltet und anschlieGend der Filzring 11 völlig in das Gemisch Ce^O,/ H&ldquor;0 / ZS eingetaucht. Schon nach etwa 5 see wurde der Filzring 11 gewendet und der Vorgang von der anderen Seite wiederholt, um das Ceriumox'.d gleichmäßig im Filzring 11 zu verteilen.

Im Anschluß an den Saugvorgang wurde das Wasser in einer Zentrifuge während etwa 60 see ausgeschleudert, um ein späteres Trocknen zu beschleunigen. Nach dem Trocknen wurde der Filzring 11 auf Fertigstärke gepreßt und durch ein Tränken des gepreßten Filzringes 11 mit einem oben näher genannten Steifunqszusatz einem Steifprozeß unterworfen.

Das Ansaugvermögen der Vakuumpumpe lag in einem Bereich von 80 bis 100 % Vakuumscugleistung, während die Arbeitsflüssigkeit Q durch den Filzring 11 gesaugt wurde; je spez. niedriger der Filzwerkstoff, desto geringer mußte die Vakuumsaugleistung sein und desto mehr Ce₇O, wurde aufgenommen.

Sowohl die Saugzeit als auch die Menge der durchgezogenen Arbeitsflüssigkeit Q von ca. 0,25 bis 1 ltr. Maren abhängig von der Dichte des Filzes, der Höhe h des Filzrohlings, von der Konzentration der Arbeitsflüssigkeit Q und der Stärke der Vakuumsaugleistung.

Claims

HICBoCH & ALUuEIEn Ort: g Patentanwälte B-204/X Schreiben an: · ·· ·· ·»Blatt: _/\ SCHUTZANSPRÜCHE

1. Filzkörper, insbesondere Filzring,als technisches Hilfsmittel für Polier- und Schleifarbeiten,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Filzkörper (11,21) zumindest 35 % Wolle od. dgl- Haarelemente enthält und in Hohlräumen seines Filzgewirrs Schleif- bzw. Polierkörner einer Korngröße unter 1000 &mgr;&idiagr;&eegr; eingeschlossen sind.

2. Firzkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht aus Wolle od. dgl. Haarelementen bestehende Anteil des Rohstoffes nicht mehr als Volumenprozente beträgt.

3. Filzkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Einschlüsse und^r 250 &mgr;&pgr;&agr; beträgt.

4.' Filzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörner von schuppenartigen Widerhaken im Filzgewirr gehalten sind.

5. Filzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis A, gekennzeichnet durch in ihm gleichmäßig verteilte Ceriumoxidpartikel.

6. Filzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch in ihm gleichmäßig verteilte Partikel aus Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid.

-A 2-B-204 /&khgr;

7. FilzkÖEper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 Lis 6, gekennzeichnet durch etwa 10 bis 95 Gew.-S, bevorzugt 50 bis 95 Gew.-Si, natürlichen Haares oder von Wolle im fertigen Filzkörper bei durchschnittlicher Luftfeuchtigkeit.

8. Filzkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein spezifisches Gewicht zwischen 0,12 und 1,5 gr/cm³, bevorzugt 0,5 bi^ 1,0 gr/cm .

9. Filzkörper nach wenigstens eirvjm der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch 80 - 1 %, insbesondere 35 bis 1 % Anteil an Polier- und Schleifpartikeln im FiIzkörper (11) prozentual zum spezifischen Gewicht des fertigen Filzkörpers.

10. Filzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Steifungszusatz in einem Anteilsbereich bis 80 SS, bevorzugt bis 40 S.

11. Filzkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen wasserlöslichen» thermoplastischen Zusatz mit einem Trockengehalt von 20 bis 5C S, bevorzugt eine Polyvinyl- oder Polyvinylacetat-£ispersion.