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Dokumentenidentifikation DE4006027A1 29.08.1991
Titel Elastischer Schleifkörper zur Oberflächenbearbeitung von Stahlblechen oder Kunststoffen
Anmelder VEB Synthesewerk Schwarzheide Kombinat SYS, O-7817 Schwarzheide, DE
Erfinder Knorr, Gottfried, Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., O-7817 Schwarzheide, DE;
Wust, Manfred, Dipl.-Chem., O-7840 Senftenberg, DE;
Trentsch, Günther, Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., O-7817 Schwarzheide, DE;
Kausch, Dieter, O-2850 Parchim, DE;
Kreiseler, Horst, 2000 Oststeinbek, DE
DE-Anmeldedatum 26.02.1990
DE-Aktenzeichen 4006027
Offenlegungstag 29.08.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.08.1991
IPC-Hauptklasse C08L 75/06
IPC-Nebenklasse C08J 5/14   C08K 3/34   C08K 3/22   C08G 18/42   C09K 3/14   C04B 14/32   B24D 3/20   
IPC additional class // (C08K 3/34,3:14)C08K 9/02,C08J 9/02,9/08,C08G 18/66,18/76,18/42  
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf elastische Schleifkörper auf Basis eines zelligen Bindemittels aus Polyurethan, die zur Oberflächenbearbeitung von Stahlblechen oder Kunststoffen, insbesondere von gewölbten Oberflächen, Kanten, Ecken und Rinnen, dienen, um Rost oder alte Farbanstriche zu entfernen und die Oberfläche vor einem Lackierprozeß aufzurauhen, eine Erhöhung der Effektivität zu erzielen, die Arbeitsbedingungen zu verbessern, sowie gegenüber bekannten Schleifkörpern die Standzeit zu erhöhen.
Erfindungsgemäß enthält der Schleifkörper ein Schleifmittel, das aus einem Regranulat aus keramikgebundenen Siliziumcarbid-Schleifscheiben und/oder Korund-Schleifscheiben besteht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft elastische Schleifkörper, die als Werkzeuge zur Oberflächenbearbeitung von Stahlblechen vor einem Lackierprozeß dienen. Dabei können drei Arbeitsgänge in einem Schritt erfolgen. Es erfolgt eine Entfernung von Rost und alten Farbanstrichen und ein Aufrauhen der Oberfläche für eine bessere Haftung des Lackes. Besonders geeignet sind die Schleifkörper zur Oberflächenbehandlung von gewölbten Oberflächen, Kanten, Ecken und Rinnen, beispielsweise zum Beseitigen von Ablagerungen in Turbinen.

Die elastischen Schleifkörper sind besonders einsetzbar in der Kraftfahrzeugindustrie, im Schiffbau, Waggonbau und in der Kraftwerksinstandsetzung. Sie können ebenso für Kunstoffkarosserien in der Kraftfahrzeugindustrie oder im Modellbau verwendet werden.

Die Herstellung und Zusammensetzung von Schleifkörpern ist vielfach beschrieben worden. Der nach DE-OS 32 19 567 bekannte elastische Schleifkörper besteht aus einer Elastomer-Trägerschicht, die auf einer weiteren Schicht auf Gewebe aufgebracht ist. Die schleifaktive Oberfläche besteht aus einem gehärteten Bindemittel-Schleifkorn-Gemisch, welches mit der Trägerschicht verbunden ist. Die Herstellung derartiger Schleifkörper ist technologisch aufwendig und kompliziert. Nach der schnellen Abnutzung der Oberfläche ist der Schleifkörper unbrauchbar.

In der DE-OS 23 42 863 wird ein Schleifkörper beschrieben, der eine hohe Elastizität besitzen soll. Das Bindemittel besteht aus einem mittelfesten Schaumkunststoff mit geschlossenen Poren. Diese geschlossenen Poren wirken sich nachteilig auf den Schleifprozeß aus, da derartige Schleifkörper schnell die Oberfläche verschmieren.

Nach der DD-PS 2 38 058 ist ein Schleifkörper zum Strukturieren von Metalloberflächen bekannt, der einen Anteil von 60 bis 80% an offenen Zellen besitzt.

Die DE-OS 17 52 612 beschreibt die Herstellung eines Schleifkörpers, bei dem der Einsatz von Konglomeraten in elastischen Schleifkörpern erfolgt. Das Schleifmittel muß dabei vor der Herstellung des Schleifkörpers in Konglomerate umgewandelt werden. Nachteilig ist bei allen bekannten Schleifkörpern der schwache Verbund zwischen dem Schleifmittel und dem elastischen Bindemittel.

Schleifkörper werden in erster Linie auf Druck beansprucht. Hochtourige Arbeitsgeräte beanspruchen die Schleifkörper zusätzlich auf Grund der Fliehkräfte auf Zugspannungen. Es kommt dadurch zu einer Lockerung der Schleifkörper im Bindemittel und zu einem starken Abtrag derselben an der Oberfläche.

Bei einem großen Anpreßdruck können außerdem die Schleifkörper in das elastische Bindemittel hinein ausweichen und die Schleifwirkung wird dadurch geringer. Der Einsatz von großen Schleifkörnern oder Konglomeraten kann zum Wegkippen gegenüber dem Werkstück führen, so daß die zu erwartende Schleifleistung nicht eintritt. Speziell für Kraftfahrzeugkarosserien werden Schleifmaschinen mit einem flexiblen Schleifteller verwendet, der mit Schleifpapier, Schleifleinen oder Glasfiberscheiben belegt wird. Damit ist es aber nicht möglich, Problemflächen zu bearbeiten. Diese müssen per Hand bearbeitet werden. Damit ist keine befriedigende und gleichmäßige Qualität mehr gegeben.

Es besteht eine hohe Unfallgefahr bei der Bearbeitung von Kanten, nicht entgrateten Bohrungen, Schnitt- und Drehflächen. Außerdem sind zwei Arbeitsgänge erforderlich, die als Vor- und Nachbearbeitung mit unterschiedlichen groben und feinen Schleifmitteln ausgeführt werden müssen. Eine Bearbeitung von porigen Ausfressungen, die bei einem Rostbefall entstehen, ist mit herkömmlichen Technologien nur möglich, wenn der umliegende Werkstoff mit abgetragen wird. Das laufende Wechseln der schnell verschlissenen Schleifmaterialien führt zu einem hohen Arbeitsaufwand.

In der DE-PS 34 30 856 wird eine Anlage zum automatischen Schleifen von Flächen bei der PKW-Lackierung beschrieben, die ein maschinell geführtes Schleifaggregat mit einem rotierenden Schleifteller und ein darin auswechselbar befestigtes Schleifblatt mit einem Schleifblattmagazin besitzt.

Bei allen angewandten Arbeitsmethoden ist nur eine geringe Ausnutzung der verwendeten Schleifmittel möglich. Die Schleifmittelträger sind nicht wieder verwendbar und sind ein Abfall des Schleifprozesses.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elastischen Schleifkörper zur Vorbehandlung von Stahlblechen oder Kunststoffteilen vor dem Lackierprozeß zu finden, der bei Stahlblechen vorhandenen Rost und alte Farbanstriche und bei Kunststoffen ebenfalls alte Farbanstriche entfernt und darüber hinaus eine Aufrauhung der Oberfläche bewirkt. Durch diese Aufrauhung soll die Haftung des Lackfilmes bei Kunststoffen wesentlich verbessert werden. Ein Beseitigen von Ablagerungen an Turbinen soll ebenfalls problemlos möglich sein.

Durch den Einsatz der Schleifkörper soll die Arbeit wesentlich beschleunigt und damit eine Verbesserung der Arbeitsproduktivität und eine so gute Oberflächenqualität erreicht werden, wie sie mit bekannten Schleifkörpern nicht möglich ist. Besonders sollen die Schleifkörper zur Bearbeitung von gewölbten Oberflächen sowie von Kanten, Ecken und Rinnen geeignet sein. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Schleifkörper sollen die Arbeitsbedingungen erleichtert werden.

Außerdem soll der Unfallschutz durch eine Unzerstörbarkeit des Schleifkörpers an Kanten erhöht werden. Der hohe Aufwand für das laufende Wechseln der Schleifkörper soll entfallen.

Die zwei Arbeitsgänge Grob- und Feinbearbeitung sollen durch ein einmaliges Überschleifen ersetzt werden.

Weiterhin liegt die Aufgabe zugrunde, einen elastischen Schleifkörper für die Oberflächenbehandlung von Stahlblechen und Kunststoffen zu schaffen, aus Schleifmittel und einem bekannten zelligen Bindemittel auf Polyurethanbasis, zusammengesetzt bezogen auf das Bindemittel aus

- 70 bis 75 Massenanteile in % Polyol auf Basis Adipinsäure, Butandiol-1,4 und Ethylenglykol mit einer molaren Masse von 2000 g/mol,

- 0,5 bis 1,0 Massenanteile in % Wasser als Treibmittel,

- 2,0 bis 2,5 Massenanteile in % Zusatzstoffen, wie Katalysatoren, Kettenverlängerern, Schaumstoffstabilisatoren, Reaktionsverzögerern sowie

- 22 bis 25 Massenanteile in % Isocyanat mit einem Isocyanatgehalt von 32%, bestehend aus einem Gemisch aus Diphenylmethandiisocyanat fest und flüssig

besteht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schleifmittel aus einem Regranulat aus keramikgebundenen Siliziumcarbid- Schleifscheiben und/oder keramikgebundenen Korund- Schleifscheiben bzw. aus dem anfallenden Abprodukt von Schleifscheiben besteht, wobei die quantitative Zusammensetzung 100 Massenanteile Bindemittel zu 100 bis 150 Massenanteile Schleifmittel beträgt.

Als Katalysator wird bekannterweise zum Beispiel Dabco, als Kettenverlängerer Butandiol-1,4, als Schaumstoffstabilisator Silikonöl und als Reaktionsverzögerer Adipinsäure verwendet.

Der Einsatz eines Regranulates aus keramikgebundenen Schleifscheiben, die als Schleifmittel Siliziumcarbid und/oder Korund enthalten, ergeben Schleifkörper, die sich durch eine fünffach höhere Standzeit gegenüber bekannten Schleifkörpern auszeichnen.

Für bekannte Schleifscheiben gibt es eine untere Grenze des Durchmessers, der die Einsatzgrenze darstellt. Mit dem verbleibenden Material kann kein Schleifprozeß mehr durchgeführt werden und es kann auch für eine erneute Herstellung von Schleifscheiben nicht mehr verwendet werden. Werden diese, nicht mehr einsetzbaren Schleifscheiben zerkleinert, erhält man unregelmäßig geformte Teilchen mit einer Körnung von 63 bis 100.

Diese Teilchen bestehen aus Siliziumcarbid bzw. Korund mit noch anhaftendem keramischen Bindemittel. Ebenso können auch bei Schleifprozessen anfallende Abprodukte von Schleifscheiben eingesetzt werden. Das keramische Bindemittel erhöht bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifkörpers die Bindung zwischen dem anorganischen Schleifmittel und dem Polyurethan durch seine Porösität. Dadurch wird bei der Handhabung der elastischen Schleifkörper und der anwendungsbedingten Anschmiegsamkeit an gewölbte Oberflächen ein vorzeitiges Ausbrechen der Schleifkörper vermieden.

Auf Grund der sehr guten physikalisch-mechanischen Parameter des Polyurethans kommt es bei der Berührung des Schleifkörpers mit Ecken und Kanten nicht zu einer Zerstörung derselben. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Schleifkörpers besteht darin, daß durch die Zellstruktur des Polyurethan-Bindemittels eine porige Oberfläche den Abrieb beim Schleifprozeß aufnimmt, ein Schmieren an der Oberfläche des zu bearbeitenden Gegenstandes vermieden wird und der Abrieb aus der Kontaktzone zwischen Schleifkörper und der Oberfläche abtransportiert wird. Die Rohdichte des Schleifkörpers liegt im Bereich 800 bis 1200 kg/m.

Beispiel 1

Der erfindungsgemäße Schleifkörper wird hergestellt aus:

100 g der Polyolkomponente, bestehend aus einer Mischung von Polyesteralkoholen, Butandiol-1,4, Wasser, Siliconoel, Dabco und Adipinsäure

32 g der Isoyanatkomponente, bestehend aus einer Mischung von festem und flüssigem Diphenylmethandiisocyanat

198 g des Regranulates mit einer keramikgebundenen Siliziumcarbidschleifscheibe mit einer Körnung 63 bis 100.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform wird der erfindungsgemäße Schleifkörper hergestellt, indem man zuerst die auf 40 Grad Celsius erwärmte Polyolkomponente mit dem Regranulat innig vermischt und danach die Isocyanatkomponente zugibt. Es erfolgt eine intensive Homogenisierung. Diese Mischung wird in eine auf 70 Grad Celsius erwärmte Form als Scheibe von 15 cm Durchmesser gegossen und diese verschlossen. Nach 10 min kann der ausgehärtete Schleifkörper entnommen werden. Eine thermische Nachbehandlung ist nicht notwendig. Die Rohdichte des hergestellten Formteiles liegt bis 1000 kg/m.

Der erfindungsgemäße Schleifkörper kann mit Hilfe von konischen Spannkörpern in einen Winkelschleifer eingespannt werden und bis auf einen Restkörper <1 cm Ringbreite abgearbeitet werden. Das entspricht einer Ausnutzung des Schleifkörpers von etwa 95%. Die Umdrehungszahl des Winkelschleifers beträgt dabei 3000 U/min. Durch diese Umdrehungszahl, die höher ist als bei bekannten Schleifkörpern, wird die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht.

Der Schleifkörper eignet sich besonders für die Oberflächenbehandlung von gewölbten Oberflächen und zur Bearbeitung von Kanten, Ecken und Rinnen, wie sie bei Kraftfahrzeugkarosserien vorhanden sind. An diesen Problemflächen beträgt die Bearbeitungszeit nur noch 10% gegenüber der herkömmlichen Technologie. Mit dem erfindungsgemäßen Schleifkörper können porige Ausfressungen ausgeschliffen werden, ohne das umliegendes Material abgetragen wird. Der Zeitaufwand für das Wechseln des Schleifkörpers beträgt gegenüber der bekannten Technologie nur noch 1%. Bei der Lackierung von Kunststoffkarosserien wird durch das Abschleifen der Oberfläche eine wesentlich bessere Haftung des Lackes erzielt. Die bisher verwendeten Schleifscheiben werden an scharfen Kanten zerstört und müssen danach sofort ausgewechselt werden. Bei den erfindungsgemäßen Schleifkörpern kommt es an diesen Stellen zu keiner Zerstörung.

Beispiel 2

410 g der nach Beispiel 1 hergestellten Mischung werden in eine auf 70 Grad Celsius erwärmte Form mit den Abmessungen 240×130×14 mm gegossen und diese verschlossen. Nach 10 min kann der ausgehärtete Schleifkörper entnommen werden. Die Rohdichte des hergestellten Formteiles liegt bei 950 kg/m. Dieser Schleifkörper wird nach bekannter Technologie auf einem Schwingschleifer befestigt. Er eignet sich besonders für gewölbte Flächen mit großen Radien. Die Schleifwirkung ist bis auf einen Restkörper von 2 mm Dicke von gleichbleibender Qualität.

Beispiel 3

162 g der nach Beispiel 1 hergestellten Polyurethankomponenten werden mit 195 g eines Regranulates von keramikgebundenen Korundscheiben mit einer Körnung 63 bis 100 vermischt.

Mit dieser Mischung wird analog Beispiel 1 eine Scheibe von 17,5 cm Durchmesser hergestellt. Der Einsatz erfolgt analog Beispiel 1.

Beispiel 4

132 g der nach Beispiel 1 hergestellten Polyurethankomponenten werden mit 160 g einer Mischung von Regranulaten von keramikgebundenen Siliziumcarbid- und Korundschleifscheiben mit einer Körnung 63 bis 100 vermischt. Mit dieser Mischung wird analog Beispiel 1 eine Scheibe von 15 cm Durchmesser hergestellt. Die Schleibscheibe wird analog Beispiel 1 in einen Winkelschleifer mit 3000 U/min eingespannt. Der Schleifkörper eignet sich besonders für die Entfernung von Ablagerungen an Turbinenschaufeln. Es ist damit möglich, auch in engen Spalten schnell und restlos die dort befindlichen Ablagerungen zu entfernen. Ein Vorteil ist, daß der Schleifkörper an scharfen Kanten dabei nicht zerstört wird.


Anspruch[de]
  1. Elastische Schleifkörper zur Oberflächenbearbeitung von Stahlblechen oder Kunststoffen mit einer Rohdichte der Schleifkörper von 800 bis 1200 kg/m, bestehend aus Schleifmittel und einem Bindemittel auf Polyurethanbasis zusammengesetzt aus

    - 70 bis 75 Massenanteile in % Polyol auf Basis Adipinsäure, Butandiol-1,4 und Ethylenglykol mit einer molaren Masse von 2000 g/mol,

    - 0,5 bis 1,0 Massenanteile in % Wasser als Treibmittel,

    - 2,0 bis 2,5 Massenanteile in % Zusatzstoffen, wie Katalysatoren, Kettenverlängerern, Schaumstabilisatoren, Reaktionsverzögerern sowie

    - 22 bis 25 Massenanteile in % Isocyanat mit einem Isocyanatgehalt von 32%, bestehend aus einem Gemisch aus Diphenylmethandiisocyanat fest und flüssig,

    dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel aus einem Regranulat aus keramikgebundenen Siliziumcarbid-Schleifscheiben und/oder keramikgebundenen Korund-Schleifscheiben mit einer Körnung 63 bis 100 besteht, wobei die quantitative Zusammensetzung 100 Massenanteile Bindemittel zu 100 bis 150 Massenanteile Schleifmittel beträgt.






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