EP1741516B1

EP1741516B1 - Werkzeugträger

Info

Publication number: EP1741516B1
Application number: EP06016758.2A
Authority: EP
Inventors: Gerd Eisenblätter
Original assignee: Gerd Eisenblaetter GmbH
Current assignee: Gerd Eisenblaetter GmbH
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2020-06-23
Also published as: ATE353739T1; EP1105252B1; EP1741516A1; DE29910931U1; DE50014059D1; ES2280228T3; WO2000078506A1; ES2476795T3; EP1105252A1

Description

Die Erfindung betrifft mit Naturfasern verstärkte, mittels Spritzgusstechnik geformte Schleif- oder Polierwerkzeuge mit eingebundenem Schleifkorn und einen aus einer Fasermatte hergestellten Rohling nach den Oberbegriffen der unabhängigen Sachansprüche. Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellungsverfahren für mit Naturfasern verstärkte, starre und biegesteife, rotationssymmetrische, mittels Spritzgusstechnik aus Granulat gefertigte Werkzeugträger nach dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrensanspruchs.
Im Stand der Technik sind gemäß Dokument US 5,849,646 A1 Schleifscheiben bekannt, welche aus einem faserverstärkten Teller und einer Schleifmittelbeschichtung bestehen, wobei die Schleifscheiben auch durch ein Spritzgussverfahren hergestellt werden können. Mögliche Verstärkungsmittel für den Schleifteller sind organische, nicht-organische sowie metallische oder keramische Fasern oder Materialstreifen oder -gewebe, die mit einem Binder verfestigt werden. Auch natürliche Fasern wie Wolle, Baumwolle, Seide oder Zellulose werden offenbart. Als Binder werden bevorzugt thermoplastische Binder wie spezielle Kunstharze genannt. Im Dokument US 3,498,010 sind Schleifscheiben beschrieben, die aus Phenolharz hergestellt sind und mit einem Gewebe aus Glasfasern, synthetischen Fasern, Baumwolle, Hanf oder ähnlichem verstärkt werden.
Ein mit Naturfasern verstärkter, mittels Spritzgusstechnik aus Granulat geformter, rotationssymmetrischer, starrer und biegesteifer Werkzeugträger, dessen Faserverstärkung durch ein Bindemittel verfestigt ist, ist lösbar mit einem Drehantrieb verbindbar und weist außerdem eine Werkzeugauflagefläche zur Aufnahme von mindestens einem Schleif- und/ oder Polierelement auf.
Bei einem Materialbearbeitungswerkzeug mit einem naturfaserverstärkten, rotationssymmetrischen, starren und biegesteifen Werkzeugträger, der lösbar mit einem Drehantrieb verbindbar ist und eine Werkzeugauflagefläche aufweist, ist mindestens ein Schleif- und/ oder Polierelement auf der Werkzeugauflagefläche aufgenommen.
Der rotationssymmetrische Werkzeugträger kann z. B. eine kreisförmige Scheibe oder eine zylinderförmige Walze sein.
Bei einem Materialbearbeitungswerkzeug kann es sich beispielsweise um Fächerschleifer, Fächerschleifbürsten oder -walzen, Schruppschleifscheiben, Trennscheiben, Polierscheiben usw. handeln.
Derartige Materialbearbeitungswerkzeuge finden Ihre Einsatzgebiete überall dort, wo Oberflächen von beliebigen Materialien bearbeitet, geglättet, poliert und/ oder modelliert werden sollen. Allgemeiner formuliert also dort, wo von einem Werkstück Material abgenommen werden muss. Es handelt sich bei diesen Werkzeugen um Verschleißteile, die in hohen Stückzahlen gefertigt und verbraucht werden.
Hinreichend bekannt sind Materialbearbeitungswerkzeuge, die aus einem rotationssymmetrischen Werkzeugträger bestehen, auf dem Schleif- und/ oder Polierelemente aufgebracht sind. Bei den Schleif- und/ oder Polierelementen kann es sich beispielsweise um Filzpolierkörper, Schleif- oder Poliervlies, Schleifgewebe und ähnliches handeln.
Bei den bekannten Materialbearbeitungswerkzeugen ist der Werkzeugträger häufig in kompakter Weise starr und biegesteif aus Kunststoff gefertigt, wobei auch Faserverstärkungen, beispielsweise Glasfaserverstärkungen, zum Einsatz kommen. Auch für aufgeschäumte, poröse Schleifwerkzeuge werden in der GB 951 450 A1 beispielsweise Sisalfasern zur Verstärkung vorgeschlagen. In flexiblen Schleifscheiben gemäß US 3,498,010 A1 und anderen flexiblen Schleifgeräten wie in der US 3,449,871 A1 , werden teilweise Gewebe aus Hanffasern oder Flachsfasern verwendet.
Beim Einsatz solcher Materialbearbeitungswerkzeuge kann es aufgrund der anfallenden Reibungswärme zu beträchtlichen Temperaturanstiegen kommen. Dadurch erhöht sich auch die Temperatur des Werkzeugträgers, wodurch dessen Festigkeit und damit dessen mechanische Belastbarkeit vermindert wird.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs genannten Gegenstände sowie ein Herstellungsverfahren dafür anzugeben, welche bei einfacher Herstellung günstige mechanische und thermische Eigenschaften aufweisen und darüber hinaus in unproblematischer Weise entsorgbar sind.
Diese Aufgabe wird vorrichtungsmäßig und verfahrensmäßig mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Bei einem erfindungsgemäßen Materialbearbeitungswerkzeug der oben beschriebenen Art ist vorgesehen, dass das mit Naturfasern verstärkte, aus Granulat mittels Spritzgusstechnik geformte Schleif- oder Polierwerkzeug mit eingebundenem Schleifkorn, aus Granulat hergestellt ist, welches als Bestandteil Naturfasern und Bindemittel aufweist, wobei der Anteil der Naturfasern zwischen 50% und 85% liegt und wobei die Naturfasern aus Hanf oder Flachs bestehen.
Weiterhin ist ein rotationssymmetrischer Rohling zur Weiterverarbeitung zu einem starren und biegesteifen Werkzeugträger beispielsweise aus einer Fasermatte gefertigt, welche zumindest teilweise aus Naturfasern besteht und mit einem Bindemittel für Naturfasern versetzt ist.
Bei einem Herstellungsverfahren für einen mit Naturfasern verstärkten, starren und biegesteifen, rotationssymmetrischen Werkzeugträger, der aus Granulat mittels Spritzgusstechnik geformt wird und dessen Faserverstärkung durch ein Bindemittel verfestigt wird, wird ein Granulat verwendet, welches als Bestandteil Naturfasern und Bindemittel aufweist, wobei der Anteil der Naturfasern zwischen 50% und 85% liegt, und wobei die Naturfasern aus Hanf oder Flachs bestehen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
Ein Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass das Schleif- oder Poliergewebe, der Gewebeträger und/oder das Schleif- oder Polierwerkzeug des Materialbearbeitungswerkzeugs statt wie bisher aus Kunststoff, aus Naturstoffen, und damit im wesentlichen Teil aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt ist.
Man erreicht dadurch zunächst eine deutlich unproblematischere Entsorgung. Beispielsweise ist die Kohlendioxid-Bilanz bei Verbrennung durch die Benutzung nachwachsender Rohstoffe praktisch ausgeglichen. Darüber hinaus sind andere Entsorgungsmöglichkeiten wie beispielsweise Kompostierung möglich.
Es hat sich bei der Erfindung überraschend gezeigt, dass die aus Werkstoffen mit Naturfasern hergestellten Werkzeugträger sehr gute thermische und mechanische Eigenschaften aufweisen. Ein weiterer positiver Aspekt der Erfindung ist, dass die Naturfasermaterialien heute relativ kostengünstig erhältlich und verarbeitbar sind.
Besonders gute mechanische und thermische Eigenschaften erhalten der Werkzeugträger oder die eingangs beschriebenen Gegenstände, wenn die Faserverstärkung durch Bindemittel verfestigt ist. Das Bindemittel kann in den handelsüblichen Formen, z.B. als Suspension oder fest als Pulver oder Granulat, verwendet werden, wobei ein- oder mehrkomponentige Bindemittel geeignet sind. Es können organische oder anorganische Bindemittel verwendet werden. Beispiele sind Phenolharze, Styrolharze, Polycarbonate oder Polyolefine, wie insbesondere Polypropylen. Ein Fasergewebe, etwa ein Hanf-, und/ oder Flachsgewirke, das mit einem festen Bindemittel durchsetzt ist, kann unter erhöhtem Druck und bei erhöhter Temperatur zur Endform verpresst werden. Dabei schmilzt das Bindemittel auf, verteilt sich im Fasergewebe, und es entsteht ein Produkt von hoher Stabilität und Reißfestigkeit. Der Anteil der Naturfaser kann zwischen 50% und 85% liegen, bevorzugt im Bereich von 70% bis 80%.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante sind die eingangs erwähnten Gegenstände vollständig aus Naturstoffen hergestellt. Dadurch gestaltet sich die Entsorgung besonders unproblematisch. Als Bindemittel können hier beispielsweise Cellulosematerialien eingesetzt sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der eingangs erwähnten Gegenstände sind dadurch gekennzeichnet, dass die Naturfasern aus einem oder mehreren der Materialien Hanf oder Flachs bestehen.
Diese Materialien werden heute wieder in größeren Mengen landwirtschaftlich produziert, sind daher entsprechend kostengünstig und weisen außerdem günstige Verarbeitungs- und Festigkeitseigenschaften auf.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der starre und biegesteife, rotationssymmetrische Werkzeugträger aus einem Granulat hergestellt, welches die Bestandteile Naturfasern und Polypropylen aufweist. Die Herstellung mit Granulat gestaltet sich besonders einfach und kostengünstig. Die Granulatkörner werden, wie etwa aus der Kunststoffspritzgusstechnologie bekannt, eingeschmolzen und in entsprechende Formen eingespritzt, wobei in einer besonders geeigneten Mischung das Granulat jeweils zu 50 % aus Naturfasern und Polypropylen besteht.
Eine bevorzugte Weiterbildung des Materialbearbeitungswerkzeuges besteht darin, dass das Schleif- und/ oder Polierelement ebenfalls zumindest teilweise aus Naturfasern hergestellt ist. Dies ist wiederum im Hinblick auf die umweltgerechte Entsorgung des verbrauchten Materialbearbeitungswerkzeuges von Vorteil.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen weiter erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1: eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine Fächerschleifscheibe;
Fig. 2: eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines Schleifrades, welches auch als Moprad bezeichnet wird;
Fig. 3: eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines walzenförmigen Werkzeugträgers in Verbindung mit einem Endlosschleifband;
Fig. 4: eine Längsschnittdarstellung eines Schleifwerkzeugs;
Fig. 5: eine Ansicht eines mit Schleiflamellen besetzten Gewebeträgers als Einzelheit des Schleifwerkzeugs nach Fig. 4; und
Fig. 6: eine perspektivische Ansicht eines plattenförmigen Grundkörpers zur Herstellung von Werkzeugen oder Werkzeugträgern.

In Figur 1 ist eine Fächerschleifscheibe 1 dargestellt, die aus einem Werkzeugträger 7 sowie fächerartig aufgebrachten Schleifelementen 5 (Schleiflamellen) besteht. Der Werkzeugträger 7 weist ebenfalls Kreisform auf, wobei in der hier gezeigten Ansicht der äußere Rand des Werkzeugträgers 7 nur in einem kleinen Winkelsegment sichtbar ist. In dem Kreismittelpunkt des Werkzeugsträgers 7 ist eine Öffnung 3 eingearbeitet, die zur Verbindung der Fächerschleifscheibe 1 mit einem Drehantrieb dient. Der Werkzeugträger 7 ist aus einem Hanf/ Polypropylen-Granulat gefertigt. Die Naturfasern 31 sind in Figur 1 schematisch dargestellt. Der Werkzeugträger 7 weist eine Werkzeugauflagefläche 9 auf, auf der eine Vielzahl von Schleifelementen 5 fächerartig angeordnet ist. In einem kleinen Winkelsegment sind allerdings die Schleifelemente 5 aus Darstellungsgründen weggelassen.
Figur 2 zeigt ein sogenanntes Moprad 11, das einen walzenförmigen Werkzeugträger 15 mit radial angeordneten Schleifelementen 17 (Schleiflamellen) aufweist. In den Werkzeugträger 15 ist in dem dargestellten Beispiel mittig eine Achse 19 eingesetzt, über die das Moprad 11 mit einem Antrieb verbunden werden kann. Die Werkzeugauflagefläche 21 ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Mantelfläche des Zylinders, wobei die Schleifelemente 17 auf der Mantelfläche angebracht sind und radial von dem Werkzeugträger 15 abstehen. Der Werkzeugträger 15 ist ebenfalls aus einem Naturfaser/-Bindemittel-Granulat gefertigt. In einem Teilsegment des Kreiszylinders sind die Schleifelemente 17 aus Illustrationsgründen weggelassen, um die Werkzeugauflagefläche 21 zu veranschaulichen. Außerdem ist ein Teilbereich aufgebrochen dargestellt und die Naturfasern 31 sind schematisch angedeutet.
Figur 3 zeigt einen walzenartigen ausgebildeten Werkzeugträger 23, auf dessen Werkzeugauflagefläche 25 im Arbeitsbetrieb ein Endlosschleif- oder Polierband abrollt. Der Werkzeugträger 23 weist eine axiale Öffnung 29 auf, die der Verbindung mit einem Drehantrieb dient (nicht dargestellt). Ein Teilstück des wiederum aus einem Naturfaser/ Bindemittel-Granulat hergestellten Werkzeugträgers 23 ist in der in Figur 3 gewählten Darstellung weggebrochen und die Naturfasern 31 sind schematisch angedeutet. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Schleifelement, d. h. das Endlosschleifband 27 von der Werkzeugauflagefläche 25 nicht wie bei den in Figur 1 und Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispielen durch eine Stoffschluss- sondern durch eine Kraftschlussverbindung aufgenommen.
Die Schleiflamellen 5, 17 der Beispiele gemäß Fig. 1 bzw. 2 bestehen aus einem Gewebe aus Naturfasern wie beispielsweise Hanf oder Flachs, welches auf der Arbeitsseite mit Schleif-korn besetzt ist. Das Schleifgewebe ist in an sich bekannter Weise mit einer Imprägnierung versehen, beispielsweise aus Phenolharzen, und z.B. mit Harnstoff besprüht, so dass eine gute Anhaftung des Schleifkorns gegeben ist.
In gleicher Weise besteht auch das Schleifband 27 nach dem Beispiel der Figur 3 aus einem Gewebe aus Naturfasern mit einer Schleifkorn-Besetzung.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 umfasst das Schleifwerkzeug einen scheibenförmigen Werkzeugträger 10, einen separaten, lösbar auf dem Werkzeugträger 10 befestigbaren Gewebeträger 26 sowie darauf angebrachte, radial ausgerichtete Schleiflamellen 16. Grundstoff für Werkzeugträger 10, Gewebeträger 26 sowie Schleiflamellen 16 sind jeweils Naturfasern, die abhängig vom Verwendungszweck unterschiedlich verarbeitet und angepasst sind.
Die Stirnseite des Werkzeugträgers 10 ist mit Mikrohaken 12 versehen, die auch als Kletthaken bezeichnet werden. Sie wirken mit einer Auflage 30 aus losen Fäden als sog. Klettverschluss zusammen, so dass der Gewebeträger 26 auf dem Werkzeugträger leicht befestigt oder von diesem entfernt werden kann. Auf der der Auflage 30 gegenüberliegenden Seite des Gewebeträgers 26 sind die Naturfasern mit einer Imprägnierung versehen, welche die Klebeverbindung mit den Schleiflamellen 16 verbessert.
Bei dem mit Schleiflamellen 16 besetzten Gewebeträger 26 handelt es sich somit um einen Gegenstand, der nach dem Verschleiß der Schleiflamellen 16 durch einen neuen mit unverbrauchten Schleiflamellen 16 besetzten Gewebeträger ersetzt werden kann, während der Werkzeugträger 10 zur Schonung von Ressourcen beibehalten werden kann.
In Fig. 6 ist eine Phase des Herstellungsverfahrens von scheibenförmigen Werkzeugen 60 veranschaulicht. Aus einer Pulpe aus Naturfasern und Bindemittel sowie homogen verteiltem Schleifkorn wird ein plattenförmiger Grundkörper 61 erzeugt. Er wird anschließend unter erhöhtem Druck und unter erhöhter Temperatur verpresst, wobei nebeneinander die Rohlinge 62 der Werkzeuge geformt und gepresst sind. Die Rohlinge 62 erhalten dabei die endgültige Form und Festigkeit des Endprodukts. In einem abschließendem Stanzvorgang werden die Rohlinge 62 ausgestanzt. Durch das eingebundene Schleifkorn können diese Werkzeuge zum Beispiel als Trennscheiben eingesetzt werden.
Zusätzlich oder alternativ können derartig hergestellte Werkzeuge auf ihrer Stirnseite nach dem Ausstanzen mit Schleifkorn besetzt werden, so dass sie zum Schleifen, Schruppen oder Polieren von Flächen eingesetzt werden können.
Auf die gleiche Weise wie in Fig. 6 veranschaulicht, können Werkzeugträger gemäß Fig. 1 und Fig. 4 hergestellt werden.

Claims

Mit Naturfasern verstärktes, aus Granulat mittels Spritzgusstechnik geformtes, Schleifoder Polierwerkzeug mit eingebundenem Schleifkorn,
dadurch gekennzeichnet,
dass es aus Granulat hergestellt ist, welches als Bestandteil Naturfasern (31) und Bindemittel aufweist, dass der Anteil der Naturfasern (31) zwischen 50% bis 85% liegt, und dass die Naturfasern (31) aus Hanf oder Flachs bestehen.
Gegenstand nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Naturfasern (31) durch ein Bindemittel verfestigt sind.
Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bindemittel ein Kunstharz ist
Herstellungsverfahren für einen mit Naturfasern (31) verstärkten, starren und biegesteifen, rotationssymmetrischen Werkzeugträger (7; 15; 23), wobei der Werkzeugträger (7; 15; 23) aus Granulat mittels Spritzgusstechnik geformt wird und die Faserverstärkung durch ein Bindemittel verfestigt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Granulat verwendet wird, welches als Bestandteil Naturfasern (31) und Bindemittel aufweist, wobei der Anteil der Naturfasern (31) zwischen 50% und 85% liegt, und wobei die Naturfasern (31) aus Hanf oder Flachs bestehen.
Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Bindemittel ein Kunstharz verwendet wird.
Aus einer Fasermatte gefertigter Rohling (62) zur Weiterverarbeitung zu einem starren und biegesteifen Werkzeugträger (7; 15; 23), der zumindest teilweise aus Naturfasern (31) besteht und mit einem Bindemittel für die Naturfasern (31) versetzt ist und bei welchem der Anteil der Naturfasern (31) zwischen 50% bis 85% liegt, und bei welchem die Naturfasern (31) aus Hanf oder Flachs bestehen.