Schleifwerkzeug, Verfahren zu seiner Herstellung, und Verwendung eines besonderen Materials dafür

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug, seine Herstellung und die Verwendung eines besonderen Materials dafür.

[0002] Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf in großen Stückzahlen verwendete, relativ schnell verschleißende sogenannte Schleiflamellenteller. Diese bestehen aus einem scheibenförmigen Träger, der eben oder leicht konisch ist und eine zentrale gelochte Einsenkung aufweist, über die er mit einer Antriebsspindel kuppelbar ist, sowie aus auf den nichteingesenkten Rand des Trägers aufgebrachten fächerartig angeordneten Schleiflamellen.

[0003] Als Material für den Träger sind bisher Stahlblech, Aluminiumblech und phenolharz- oder polyesterharzgebundene Glasfasermatten bekannt. Alle drei bekannten Trägermaterialien haben Nachteile:
Stahlblech beschädigt bei unachtsamer Handhabung des Werkzeugs die zu bearbeitende Oberfläche;
Aluminiumblech ist teuer und weist relativ geringe Zugfestigkeit auf, und das Material auf Glasfaserbasis wirft kaum lösbare Entsorgungsprobleme auf.

[0004] Versuche, den Träger aus Thermoplasten zu fertigen, wurden aufgegeben, da sie im Betrieb stark erwärmt werden und dann zerstört werden.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schleifwerkzeug der eingangs genannten Gattung zu schaffen, dessen Träger frei ist von den Nachteilen der Träger nach dem Stand der Technik. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 definiert. Es wurde nämlich gefunden, daß dieses an sich bekannte Material ausgezeichnet als Werkstoff für Schleiflamellenträger geeignet ist. Es umfaßt Schichten aus Holz, Papier (insbesondere Recycling-Papier), Baumwolle und anderen pflanzlichen Fasern in Form von Geweben oder Floren, geschichtet in Richtung der Scheibendicke und imprägniert mit einem Kunstharzbindemittel, insbesondere Phenolharz-Pre-Polymer. Dieses Material wird in einem entsprechenden Werkzeug in die gewünschte Trägerform unter hohem Druck warmverpreßt. Dabei erfolgt einerseits eine Vernetzung oder Verfilzung der Schichten und andererseits eine Polymerisation des Kunstharzes, wobei wegen der Einsenkung beim Verpressen Bahnmaterial von außen nachgezogen wird. Aus diesem Grund wird auch das zentrale Loch des Tellers erst nachträglich eingebracht.

[0006] Weiter bevorzugte Ausführungsformen des Schleifwerkzeugs nach Anspruch 1 sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 5 enthalten.

[0007] Der Verfahrensablauf ist im Patentanspruch 6 zusammengefaßt, wobei die Ansprüche 7 bis 13 besondere Ausgestaltungen dieses Verfahrens angeben.

[0008] Dieses Material, das manchmal als "Formholz" (bei Verwendung von Furnieren) bezeichnet wird, hat für die hier vorgesehene Verwendung zahlreiche Vorteile: Es ist leicht, so daß die Antriebsspindel und deren Lager entlastet werden; es läßt sich problemlos durch Verbrennung entsorgen, wobei keine schädlichen Emissionen entstehen; es wirkt schwingungsdämpfend und entlastet dadurch den Benutzer. Überraschenderweise haben Versuche ergeben, daß es auch bei hohen Fliekraftbelastungen ausreichende Festigkeit aufweist. Natürlich werden die zu bearbeitenden Metallflächen bei Kontakt mit dem Träger auch nicht beschädigt.

[0009] Bisher wurden aus solchem "Formholz" kleinere Haushaltsgegenstände, wie Tabletts, und Möbelteile, insbesondere Stuhlsitze, gefertigt, wobei es auf genaue Maßhaltigkeit nicht ankommt. Bei mit hohen Drehzahlen umlaufenden Werkzeugen, wie Schleiflamellenteller, ist jedoch die Formgenauigkeit sehr wichtig; aus diesem Grunde ist Papier oder dünnes Furnier in der Größenordnung von etwa 0,4 mm Dicke bevorzugt gegenüber dickeren Furnieren, bei denen die Formgebung durch Verpressen ungleichförmigere Ergebnisse erbringt.

[0010] Das hier in Rede stehende Material ist mit dem Pre-Polymer durchtränkt, wobei das Endprodukt vorzugsweise weniger als 10 Gew.-% und besonders bevorzugt etwa 5 Gew.-% Phenolharz enthält. Dies ist ein grundsätzlicher Unterschied zu gewöhnlichem Sperrholz, das seit Jahrzehnten als Träger für Schleifkorn bekannt ist, vgl. DE-A 10 34 350 sowie US 2,707,856 und US 2,288,625; bei Sperrholz wechselnden Furnier- und Leimschichten einander ab, und es erfolgt beim Verpressen keine Vernetzung der Holzlagen, abgesehen davon, daß eine Verformung aus der Ebene heraus kaum möglich ist.

[0011] Als Kunstharzbindemittel ist Phenolzharz bevorzugt, weil es ein relativ preisgünstiger Duroplast ist. Das schließt aber die Verwendung anderer Kunstharze nicht aus. Lamellenträger allein aus Phenolharz dagegen sind unbrauchbar, weil ihre Festigkeit nicht hinreicht, abgesehen davon, daß Holz oder insbesondere Recycling-Papier wesentlich preisgünstiger sind. Kunststoffe, die überwiegend aus Phenolharz mit geringen Anteilen an Verstärkungsmaterial aus z.B. Baumwollgewebe bestehen, werden als Isoliermaterial in der Elektrotechnik eingesetzt, wären aber für den hier in Rede stehenden Anwendungsfall nicht brauchbar.

Ansprüche

1. Schleifwerkzeug, bestehend aus einem mit einer Antriebsspindel kuppelbaren, scheibenförmigen Träger und auf dessen Rand aufgebrachten, fächerartig angeordneten Schleiflamellen, wobei der Träger eine zentrale gelochte Einsenkung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus in Richtung der Scheibendicke geschichtetem Material auf pflanzlicher Basis besteht, das mit Kunstharz gebunden ist, und bei dem die Schichten miteinander vernetzt oder verfilzt sind.

2. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschichtete Material einen oder mehrere der folgenden Stoffe umfaßt: Holz, Papier, Zellstoff, Fasern aus Baumwolle, Hanf, Flachs, Ramie, Jute in Form von Gewebe oder Flor.

3. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bindende Kunstharz ein Harnstoffharz, Epoxidharz, Phenolharz, Melaminharz, Polyesterharz oder ein Gemisch eines oder mehrerer der vorgenannten Harze ist.

4. Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstharzanteil des Trägermaterials unter 10 Gew.-% liegt.

5. Schleifwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstharzanteil des Trägermaterials bei etwa 5 Gew.-% liegt.

6. Verfahren zum Herstellen eines Schleifwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus einem mit einer Antriebsspindel kuppelbaren, scheibenförmigen Träger und auf dessen Rand aufgebrachten, fächerförmig angeordneten Schleiflamellen, wobei der Träger eine zentrale gelochte Einsenkung aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Imprägnieren von Holzfurnieren oder Papierbahnen mit einem Pre-Polymer,

- Zuschneiden von Stücken aus diesem Material mit Mindestabmessunge, die den gewünschten Scheibendurchmesser übersteigen,

- Einschichten der Stücke in eine Preßform,

- Warmverpressen der Stücke unter Ausformen der zentralen Einsenkung, Vernetzung des Holz- oder Papiermaterials und Polymerisation des Pre-Polymers zum Binden der Holz- oder Papierschichten, wobei vom Rand der Stücke Material nach innen gezogen wird,

- Ausstanzen des Trägers in dem verpreßten Bereich mit Zentrierung bezüglich der Einsenkung und

- Einbringen eines zentralen Lochs in den Träger, zentriert bezüglich der Einsenkung, wonach der Träger auf der der Einsenkung abgekehrten Seite mit Schleiflamellen beklebt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Imprägnieren ein Phenolharz-Pre-Polymer eingesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Papierbahn Recycling-Papier verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzfurniere eine Dicke von 0,3 bis 0,8 mm haben.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen mit dem Pre-Polymer getränkt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Material quadratische Stücke geschnitten werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmverpressen und das Ausstanzen in einem gemeinsamen Werkzeug vorgenommen werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennezeichnet, daß das zentrale Loch in den Träger gestanzt wird.

14. Verwendung von Preßstoff aus einem geschichteten Material auf pflanzlicher Basis mit einem Kunstharz-Bindemittel, hergestellt nach einem der Ansprüche 6 bis 13, als Träger für mit Schleiflamellen bestückte Schleifwerkzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

Claims

1. A grinding tool, comprising a disc-shaped carrier which can be coupled to a drive spindle, with grinding blades applied in a fan-shaped arrangement to the edge of the said carrier, the carrier having a central perforated recess, characterised in that the carrier consists of plant-based material which is layered in the direction of the thickness of the disc, and is bound together with synthetic resin, and the layers are cross-linked or matted together.

2. A grinding tool in accordance with claim 1, characterised in that the layered material comprises one or a plurality of the following materials: wood, paper, cellulose, fibres consisting of cotton, hemp, flax, ramie or jute, in the form of woven or non-woven fabric.

3. A grinding tool in accordance with claim 1 or 2, characterised in that the synthetic resin used for binding together is a urea resin, epoxy resin, phenolic resin, melamine resin, polyester resin or a mixture of one or a plurality of the aforementioned resins.

4. A grinding tool in accordance with one of claims 1 to 3, characterised in that the proportion of synthetic resin in the carrier material is less than 10% by weight.

5. A grinding tool in accordance with claim 4, characterised in that the proportion of synthetic resin in the carrier material is approximately 5% by weight.

6. A process for producing a grinding tool, in accordance with one of claims 1 to 5 and comprising a disc-shaped carrier which can be coupled to a drive spindle, with grinding blades applied in a fan-shaped arrangement to the edge of the said carrier, the carrier having a central perforated recess, characterised by the following steps:

- impregnation of wood veneers or paper webs with a pre-polymer;

- cutting out pieces of this material with minimum dimensions which exceed the desired disc diameter;

- arranging the pieces in layers inside a pressing mould;

- hot-pressing the pieces whilst shaping the central recess, cross-linking the wood or paper material and polymerising the pre-polymer to bind together the wood or paper layers, material being drawn inwards from the edge of the pieces;

- punching out the carrier from the pressed region, centrally in relation to the recess; and

- placing a central hole in the carrier, centred in relation to the recess, after which grinding blades are stuck on the carrier, on the other side to that having the recess.

7. A process in accordance with claim 6, characterised in that a phenolic resin pre-polymer is used for impregnation.

8. A process in accordance with claim 6 or 7, characterised in that recycled paper is used as a paper web.

9. A process in accordance with claim 6 or 7, characterised in that the wood veneers have a thickness of 0.3 to 0.8 mm.

10. A process in accordance with one of claims 6 to 9, characterised in that the webs are saturated with the pre-polymer.

11. A process in accordance with one of claims 6 to 10, characterised in that square pieces are cut out of the material.

12. A process in accordance with one of claims 6 to 11, characterised in that the hot-pressing and the punching-out are carried out in a common tool.

13. A process in accordance with one of claims 6 to 12, characterised in that the central hole is punched into the carrier.

14. Use of pressed material consisting of a layered plant-based material with a synthetic-resin binding agent, produced in accordance with one of claims 6 to 13, as a carrier for grinding tools fitted with grinding blades, in accordance with one of claims 1 to 5.

Revendications

1. Outil abrasif constitué par un support en forme de disque pouvant être accouplé à un arbre d'entraînement et par des lamelles abrasives disposées en éventail, appliquées sur son bord, le support présentant un enfoncement central perforé, caractérisé en ce que le support est composé d'un matériau à base végétale stratifié dans le sens de l'épaisseur du disque qui est lié à l'aide d'une résine synthétique et dans lequel les couches sont réticulées ou feutrées entre elles.

2. Outil abrasif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau stratifié comprend une ou plusieurs des matières suivantes : bois, papier, cellulose, fibres de coton, de chanvre, de lin, de ramie, de jute sous forme de tissu ou de non tissé.

3. Outil abrasif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la résine synthétique liante est une résine d'urée, une résine époxydique, une résine phénolique, une résine de mélamine, une résine de polyester ou un mélange d'une ou de plusieurs des résines précitées.

4. Outil abrasif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fraction de résine synthétique du matériau de support se situe au-dessous de 10% en poids.

5. Outil abrasif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fraction de résine synthétique du matériau de support se situe à environ 5% en poids.

6. Procédé de fabrication d'un outil abrasif selon l'une des revendications 1 à 5, constitué par un support en forme de disque pouvant être accouplé à un arbre d'entraînement et par des lamelles abrasives disposées en éventail, appliquées sur son bord, le support présentant un enfoncement central perforé, caractérisé par les étapes suivantes :

- imprégnation de placages de bois ou de bandes de papier à l'aide d'un prépolymère,

- découpage à la dimension de pièces à partir de ce matériau avec des dimensions minimales qui dépassent le diamètre souhaité du disque,

- introduction des pièces dans un moule,

- pressage à chaud des pièces avec formage de l'enfoncement central, réticulation du matériau en bois ou en papier et polymérisation du prépolymère en vue de la liaison des couches de bois ou de papier, du matériau étant étiré vers l'intérieur à partir du bord des pièces,

- découpage du support dans la zone comprimée avec centrage en ce qui concerne l'enfoncement et

- perçage d'un trou central dans le support, centré par rapport à l'enfoncement, après quoi le support est tapissé par collage de lamelles abrasives du côté opposé à l'enfoncement.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un prépolymère de résine phénolique est utilisé pour l'imprégnation.

8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que du papier de recyclage est utilisé comme bande de papier.

9. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les placages de bois possèdent une épaisseur de 0,3 à O,8 mm.

10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les bandes sont imprégnées à l'aide du prépolymère.

11. Procédé selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que des pièces carrées sont découpées dans le matériau.

12. Procédé selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le pressage à chaud et l'estampage sont réalisés dans un outil commun.

13. Procédé selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que le trou central est poinçonné dans le support.

14. Utilisation d'une matière à mouler à partir d'un matériau à base végétale stratifié avec un liant à base de résine synthétique, préparée selon l'une des revendications 6 à 13, comme support pour des outils abrasifs garnis de lamelles abrasives selon l'une des revendications 1 à 5.