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Schleifmittel und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft
ein Schleifmittel mit einer auf einem bandförmigen Träger mittels eines Klebstoffs
befestigten Schleifkornschicht und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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Gegenüber den bisher bekannten Vorschlägen unterscheidet sich die
Erfindung vor allen Dingen dadurch, daß der Klebstoff an und in der Nähe der Oberfläche
einen anderen Härtungsgrad besitzt als in der Nähe des Trägers. Bei einer besonders
bevorzugten Ausführungsform ist der Klebstoff an der Oberfläche im wesentlichen
völlig ausgehärtet und verhältnismäßig hart und an oder in der Nähe des Trägers
nur teilweise ausgehärtet und daher weicher und nachgiebiger als an der Oberfläche.
.Als Klebstoff kann dabei erfindungsgemäß ein in der Wärme erhärtendes Bindemittelharz
verwendet werden. In weiterer Ausbildung der Erfindung kann der Klebstoff auch einen
feinverteilten Stoff von hohem Strahlungsabsorptionsvermögen aufweisen. Bei der
bevorzugten Herstellung des Schleifmittels wird das Schleifkorn einem ungehärteten
oder nur teilweise gehärteten Klebstoff einverleibt, .der anschließend in einem
von einer bis zur anderen Oberfläche ansteigenden Grade durch Bestrahlung gehärtet
wird, wobei die verschiedenen Härtungsgrade durch im Klebstoff befindliche oder
ihm zuges@etzte, strahlungsabsorbierende oder -reflektierende Füllstoffe erzielt
werden. Vorteilhaft erfolgt die Bestrahlung mittels infraroter Strahlen. Ferner
kann die Strahlungsenergie durch ein elektrisches Hochfrequenzfeld ergänzt werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Klebstoffschicht
in jedem gewünschten Ausmaß zu härten und dabei den Träger relativ kühl zu halten.
So kann z. B. die Klebstoffschicht längere Zeit auf Temperaturen von Zoo bis 26o'
C gehalten werden, um den gewünschten Härtegrad zu erhalten, während die Temperatur
des Trägers so
geregelt wird, daß sie innerhalb zulässiger Grenzen
bleibt, d. h. weit unter der Temperatur des Harzes ist. Dadurch eröffnet sich die
Möglichkeit, manche Harze sowie auch manche Trägerstoffe für die Erfindungszwecke
heranzuziehen, die man bisher wegen der erforderlichen langen und hohen Erhitzung
und der beschränkten Erhitzbarkeit des Trägermaterials als untauglich hat verwerfen
müssen.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
die sonst zum Härten verwendeten großen Öfen und teuren, raumfüllenden Heißluftzirkulationsvorrichtungen
fehlen und die lange Härtezeit, die sich im allgemeinen auf viele Stunden beläuft,
auf wenige Minuten verkürzt ist. In einigen Fällen beträgt sie sogar weniger als
i Minute. Daraus ergibt sich eine erhebliche Verbilligung der Herstellung. Das fertige
Schleifmittel weist ferner nach hem Erhärten keine Klebeflecken auf, deren Vermeidung
bei der sonst üblichen girlandenförmigen Aufhängung in Trockenöfen äußerst schwierig
ist und nicht immer mit Sicherheit gelingt. Die Schleifkörner behalten beim Erhärten
ihre Lage und verschieben sich nicht, wie es der Fall ist, wenn der Schleifmittelträger
mit teilweise gehärtetem Klebstoff zwecks Durchführung der Endhärtung auf Trommeln
aufgewickelt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt Fig.
i schematisch einen Schnitt durch ein Schleifmittel nebst Strahlungslampen in Ansicht,
Fig. 2 einen Grundriß der Fig. i, Fig. 3 schematisch einen Schnitt durch eine andere
Ausführung nebst Härtevorrichtung, Fig.4 einen Grundriß der Fig. 3 und Fig. 5 einen
Querschnitt durch ein Schleifmittel im vergrößerten Maßstab, der den Einfall der
Wärmestrahlen erkennen läßt.
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In sämtlichen Figuren sind gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen
bezeichnet.
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Hiernach ist A der Träger, der durch eine nicht dargestellte Vorrichtung
in Pfeilrichtung unter einer strahlenden Wärmequelle vorbeibewegt wird, die in Fig.
i durch die Lampen B wiedergegeben ist. Diese Lampen können beispielsweise etwa
25 cm von der Oberfläche .des Trägers A entfernt sein der mit einer solchen Geschwindigkeit
bewegt wird, daß er der strahlen-den Energie beispielsweise etwa 5 Minuten ausgesetzt
ist. Die erforderliche Zeit hängt von der Beschaffenheit des Klebstoffs oder Harzes
sowie von dem Abstand und der Intensität der die strahlende Energie liefernden Quelle
B ab. Bei gegebener Trägergeschwindigkeit ergibt sich aus der erforderlichen Bestrahlungszeit
.die Länge der Strahlenquelle. Beispielsweise erfordert eine Bestrahlungsdauer von
5 Minuten bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 6m/Min. eine 3o m lange Lampenreihe.
Statt dessen kann auch so verfahren werden, daß der bandförmige Träger mehrere Male
unter den Lampen B od. dgl. hindurchgeführt wird. Bei der in den Fig-. 3@und .1.
gezeigten abgeänderten Ausführung werden statt der Lampen elektrische Heizelemente
C verwendet, die in Reihe bzw. parallel zueinander geschaltet und an eine Stromquelle
angeschlossen sind. Auf der Rückseite der über dem Träger A1 liegenden Elemente
C ist ein Reflektor D angeordnet, der zur Vergrößerung und Konzentration der gegen
die Oberfläche E gerichteten Strahlungsenergie dient. Vorteilhaft sind die Elemente
C so beschaffen, daß sie während der Wärmebehandlung rotglühend sind, wodurch eine
Infrarotbestrahlung erfolgt, die auch durch die Lampen B nach Fig. i und 2, die
ebenfalls einen Reflektor aufweisen können, erfolgt.
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Der Aufbau des erfindungsgeimäß ausgebildeten Schleifmittels geht
aus der vergrößerten Darstellung nach Fig. 5 hervor. Diese zeigt einen Querschnitt,
wie ihn beispielsweise die in den anderen Figuren wiedergegebenen Schleifmittel
aufweisen. Hierbei ist io der Träger aus Gewebe oder Papier und i i eine Grundierschicht,
die mit einer Klebstoffschicht 12 bedeckt ist, in der die Schleifkörner
13 eingebettet sind. Die Wärmestrahlen sind durch die Linien 14 angedeutet,
die sich unter gewissen Umständen auf einige Stellen mehr als auf andere konzentrieren.
Dadurch tritt an den einzelnen Stellen eine unterschiedliche Erwärmung auf, die
wiederum eine verschiedene Härtung bedingt.. Wo die Schleifkörner verhältnismäßig
undurchlässig für die einfallenden Energiestrahlen sind, d. h. die Wärmestrahlen
gut absorbieren, ist die Hitze und damit die Härtung um die Schleifkörner herum
größer als an anderen Stellen. Das tritt dann noch in erhöhtem Maß in Erscheinung,
wenn das harzige Klebemittel nicht gut die Energie solcher Strahlen aufnimmt. Bei
solchen Schleifkörnern, die gewöhnlich nicht so gut infrarote Strahlen oder andere
Strahlungsenergie aufnehmen, kann die Aufnahmefähigkeit hierfür wesentlich durch
eine Vorbehandlung verbessert werden. Beispielsweise können die Schleifkörner mit
einem dünnen Überzug von Harz oder Klebstoff versehen werden, der sehr fein verteilte
Füller oder Pigmente, wie z. B. Ruß, enthält. Sie können aber auch mit einem anorganischen
Klebstoff, wie z. B. wäßrigemNatriumsilicat, überzogenwerden, das im Bedarfsfall
auch ein geeignetes dunkles oder verhäItnismäßig undurchsichtiges Pigment aufweisen
kann.
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Ebenso kann auch das Strahlungsabsorptionsvermögen der Bindemittelschicht
selbst durch Zusatz bzw. Weglassen von Pigmenten u. dgl.geregelt werden. Beispielsweise
kann man durch Verwendung von handelsüblichen, nicht ganz reinen Harzen, andere
Ergebnisse erzielen als mit den entsprechenden reinen und daher durchsichtigeren
Produkten. Außer Ruß können auch andere, verhältnismäßig undurchsichtige Stoffe,
wies Eisenoxyd, Schieferstaub usw., verwendet werden. Ist der Klebstoff- oder Harzüberzug
strahlungsdurchlässig, dann wird die Grundierschicht i i aus strahlungsundurchlässigem
Material hergestellt, so daß -der Träger gegen die Einwirkung der Strahlungsenergie
geschützt ist. So kann z. B. die Grundierschicht i i aus einem geeigneten
Klebstoff
bestehen, der dem der Binderschicht entspricht, aber auch hiervon verschieden sein
kann, und der Ruß oder andere Absorptionsmittel aufweist. die eine Einwirkung der
Strahlen auf den Träger verhindern. Die Grundierschicht kann auch als Reflektor
ausgebildet bzw. mit einer reflektierenden Oberfläche versehen sein. Hierzu eignen
sich z. B. Schuppen aus Aluminiumbronze oder anderen verhältnismäßig billigen, im
Handel erhältlichen, reflektierende Eigenschaften besitzenden Materialien. Die Grundier-
öder Schutzschicht kann auch eine Kombination solcher Absorptionsmittel enthalten,
die die Härtung der Klebeschicht verschieden beeinflussen, wie z. B. Aluminiumbronzeschuppen
zusammen mit Ruß, rotem Eisenoxyd-. pigment u. dgl. Absorbiert der Klebstoffüberzug
gut die einfallende Strahlenenergie, dann gelangen nur wenige oder gar keine Strahlen
bis zu dem Träger. Dann wird die Wärme auf den dem Träger benachbarten Teil :der
Klebstoffschicht nur durch Wärmeleitung übertragen. In einem solchen Fall wird der
Klebstoff an der Oberfläche und in deren Nähe praktisch völlig, dagegen in tieferen
Lagen, wie z. B. in -der Nähe des Trägers, nur teilweise gehärtet. Dies ist in vielen
Fällen vorteilhaft, und zwar insbesondere dann, wenn die Klebstoffschicht aus einem
in der Wärme veränderlichen Harz besteht. Denn dann findet eine völlige Härtung
desselben an der Oberfläche statt, so daß :das Schleifmittel, wie z. B. Schleifband,
Schleifscheibe usw., beim Gebrauch nicht schmiert, andererseits ist aber eine gewisse
Biegsamkeit in den tiefer liegenden weicheren Lagen gegeben, und damit ist das Schleifmittel
widerstandsfähiger gegen plötzlich auftretende größere Belastungen, wie Druck, Schlag,
Stoß u. dgl. Wenn die Arbeitsfläche :des Schleifmittels während des Gebrauchs sich
erheblich erwärmt, ist die weniger harte Schicht bei höheren Temperaturen noch nachgiebiger,
wodurch eine größere Bruchsicherheit gewährleistet ist. Kommt ein mit großer Geschwindigkeit
laufendes bewegtes Schleifmittel, z. B. ein Schleifband, plötzlich mit verhältnismäßig
hartem Material in Berührung, wie z. B. Marmor, Glas u. dgl., dann erleiden .der
Träger sowie die Klebstoffschicht infolge der Hebelwirkung der Schleifkörner einen
erheblichen Stoß. Durch die gemäß der Erfindung erfolgende regelbare Härtung wird
die Fähigkeit des Schleifmittels, solche Beanspruchungen ohne Schaden aufzunehmen,
wesentlich erhöht.
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Das erfindungsgemäße Härteverfahren läßt sich bei praktisch allen
handelsüblichen Arten von Schleifmitteln vorteilhaft anwenden. Insbesondere machen
sich die Vorteile bei solchen Schleifmitteln geltend, welche hitzehärtende Harze
verwenden, und bei :diesen ist die Behandlung gemäß der Erfindung den herkömmlichen
Härteverfahren weit überlegen.
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Wo Lösungsmittel zum Aufbringen der Grundierschicht oder :des Klebstoffs
verwendet werden, ist es manchmal vorteilhaft, das Schleifmittel zuerst in einem
Trockenofen bei verhältnismäßig niedriger Temperatur vom Lösungsmittel zu befreien,
wobei das Band auch in Schleifen geführt werden darf, worauf dann anschließend das
Trocknen oder Härten gemäß der Erfindung durch Wärmestrahlung erfolgt. Hierdurch
werden die Nachteile, die sich bisher aus der girlandenartigen Aufhängung im Trockenofen
ergaben, d. h. das Auftreten der Klebeflecken, vermieden und die Vorteile der Erfindung
erreicht.
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Beispiele von geeigneten Klebstoffen sind Phenolaldehydharze, insbesondere
Phenolfo:rmal:dehyd, Harnstoffaldehydharze, Melaminaldehydharze, Glycerinnaphthalate
oder Alkydharze, die z. B.. molekular weichgemacht sind, wie Glycerinnaphthalate
oder Glykolsuccinatharze. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Ausführungen, wo
nur die mit Hilfe trockener Öle oder trocknender Ölsäuren modifizierten Alkydharze
verwendbar sind, können nach der Erfindung auch andere Alkydharze benutzt werden.
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Bei der Härtung braucht das Schleifmittel nicht in der dargestellten
langgestreckten Form zu liegen, sondern kann auch in gebogener, kreisförmiger oder
spiralförmiger Anordnung der Wärmestrahlung ausgesetzt werden, wobei dann die Wärmequelle
oder Wärmequellen eine entsprechende Lage und Anordnung haben. Dadurch wird der
benötigte Platzbedarf wesentlich verringert, so daß nach der Erfindung in verhältnismäßig
kleinen Räumen gearbeitet werden kann. Abgesehen davon hat nachher das fertige Schleifmittel
bei einer solchen Anordnung schon eine gewisse natürliche Biegung.
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Erfindungsgemäß kann auch so vorgegangen werden, daß die Wärmestrahlung
und ein elektrisches Hochfrequenzfeld gemeinsam benutzt werden und zwar gleichzeitig
oder nacheinander, wobei noch, falls erwünscht, eine vorherige Ofenbehandlung hinzukommen
kann. Das elektrische Hochfrequenzfeld wird dabei mittels bekannter Vorrichtungen
erzeugt, die nicht beschrieben sind.
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Wenn auch an sich eine Kühlung des Trägers nicht nötig ist, so kann
sie, falls erwünscht, während der Wärmebehandlung durch Anblasen mit Kühlluft u.
dgl. erfolgen. 'Statt dessen kann der Träger während,der Bestrahlung auf einer kalten
Unterlage, z. B. auf einer gegebenenfalls mit Kühlrippen versehenen Metallplatte,
geführt sein, die ihrerseits noch mittels Kühlluft oder in anderer geeigneter Weise
gekühlt werden kann. Die zusätzliche Kühlung des Trägers während der Wärmebehandlung
ist dann zweckmäßig, wenn Harze verwendet werden, die verhältnismäßig langsam härten
oder hohe Temperaturen zum Erhärten benötigen, und mit Sicherheit eine Zersetzung
des Trägers durch die hohe Wärme unterbunden werden soll.
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Die Erfindung läßt sich insbesondere auch bei Schleifmitteln anwenden,
bei welchen eine bestimmte Ausrichtung der einzelnen Schleifkörnchen während des
Abbindens des Klebstoffs bewahrt bleiben soll.