ES2230024T3 - Herramienta esmeriladora y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de una herramienta esmeriladora (1) en la que el material de esmerilado (2) se pega a un soporte (4) con un pegamento (3) y el pegamento (3) es un pegamento con base de poliuretano, caracterizado porque el pegamento (3): - al aplicarlo sobre el material de esmerilado y/o el soporte posee una viscosidad según Brookfield (HBT, 20º C, DIN 53019) de al menos 200.000 mPas o - al pegar el material de esmerilado en el soporte posee una viscosidad según Brookfield (HBT, 20º C, DIN 53019) de al menos 200.000 mPas.

Description

Herramienta esmeriladora y procedimiento para su fabricación.

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una herramienta esmeriladora.

Como ejemplos de herramientas esmeriladoras se pueden nombrar los discos abrasivos, los discos dentellados abrasivos, los discos de pulido, las ruedas de láminas o de limpieza, las ruedas de material no tejido o así llamadas ruedas multiuso o mixtas, en las que están combinadas las láminas de papel de lija y de material no tejido abrasivo. Todas estas herramientas esmeriladoras nombradas se fabrican normalmente gracias a que el material de esmerilado, o sea por ejemplo papel de lija o material no tejido esmerilado, se pegan en un soporte. Este soporte puede, por ejemplo, estar compuesto de plástico y presentar una fijación con la que se puede fijar en la máquina esmeriladora. De forma alternativa el soporte puede ser un soporte provisional que a su vez se fija en otro soporte que presenta la fijación para la unión con la máquina esmeriladora (documento EP 0465770A1). Los soportes provisionales de este tipo se componen por ejemplo de papel o de un tejido.

Para fijar el material de esmerilado al soporte (definitivo o provisional) se usa en el estado de la técnica normalmente un pegamento sobre la base de una resina epoxi (documento JP 01-16376A). Un pegamento de resina epoxi de este tipo tiene, sin embargo, distintas desventajas. Puesto que el uso de pegamentos epoxi de dos componentes depara dificultades considerables en la práctica, se emplea normalmente una resina de un componente. Ésta posee, sin embargo, la desventaja de que tiene que ser endurecida a una elevada temperatura (en general, alrededor de o más de 140ºC). Por esta fase adicional de trabajo y los elevados costes energéticos se ralentiza y encarece la fabricación de las herramientas esmeriladoras convencionales.

Además, las altas temperaturas conducen a que la resina fenólica con la que normalmente está unido el grano abrasivo al material de esmerilado, se vuelva friable y las herramientas esmeriladoras convencionales, aunque sea en estado de almacenamiento, se "desmenucen". Además el grano abrasivo se suelta con el uso de la herramienta esmeriladora con relativa facilidad. El tiempo de duración con el uso de la herramienta esmeriladora convencional, fabricada con pegamento de resina epoxi, no resulta, por tanto, totalmente satisfactorio.

Es especialmente desventajoso, sin embargo, que muchos plásticos son excluidos de antemano como materiales para el soporte de las herramientas, ya que no aguantan la elevación de temperatura para el endurecimiento de la resina epoxi. En el estado de la técnica se tienen que emplear, por tanto, para el soporte de la herramienta esmeriladora, plásticos relativamente caros y estables a la temperatura. Los plásticos ABS, que son buenos para trabajar y económicos no han podido ser empleados en el estado de la técnica como soportes para herramientas esmeriladoras.

Además es desventajoso, en el uso de resina epoxi como pegamento para herramientas esmeriladoras, que el epoxi endurecido sea muy duro y no presente prácticamente ningún tipo de elasticidad. Por tanto, las herramientas esmeriladoras fabricadas usando resina epoxi son muy rígidas. Prácticamente no pueden adaptarse a las deformaciones durante el proceso de esmerilado. Por ello, existe el peligro de que el material de esmerilado del soporte se desprenda. Además las herramientas esmeriladoras convencionales prácticamente no absorben las vibraciones que se originan durante el proceso de esmerilado, de manera que éstas se transmiten sin disminución al trabajador.

En el documento US 4331453 se describe la fabricación de cintas esmeriladoras o discos esmeriladores, en los que los granos abrasivos se ligan con ayuda de un poliuretano especial en una capa de material no tejido. La capa de material no tejido se pega a continuación en un soporte de material con un poliuretano especial.

El objetivo de la invención es especificar un procedimiento para la fabricación de una herramienta esmeriladora que no presente las desventajas descritas previamente. La herramienta esmeriladora tendría que poderse fabricar con el uso de un soporte económico a temperatura ambiente o al menos a una temperatura más baja que hasta ahora y conducir a una unión menos rígida y flexible del material de esmerilado en los soportes.

Se llega a la consecución de este objetivo con el procedimiento conforme a la reivindicación 1. Las variantes preferidas del procedimiento se deben extraer de las reivindicaciones subordinadas.

En la fabricación, conforme a la invención, de la herramienta esmeriladora se pega el material de esmerilado en el soporte con ayuda de un pegamento de base de poliuretano. En una primera variante de la invención el pegamento de PU posee, al aplicarse sobre el material de esmerilado y/o el soporte, una viscosidad según Brookfield (HBT, 20ºC, DIN 53019) de al menos 200.000 mPas. En una segunda variante de la invención el pegamento de PU posee, al pegar el material de esmerilado al soporte, una viscosidad según Brookfield (HBT, 20ºC, DIN 53019) de al menos 200.000 mPas.

El pegamento de PU tiene fundamentalmente la ventaja frente al pegamento convencional de resina epoxi de que puede ser trabajado a temperatura ambiente y también endurecido a temperatura ambiente con la actuación de la humedad del aire. Con ello pueden también ser empleados todos esos materiales de soporte que no aguantan las altas temperaturas para el endurecimiento de una resina epoxi. Por tanto, como soporte de una herramienta esmeriladora fabricada conforme a la invención se pueden emplear sobre todo los plásticos económicos, pero sensibles a la temperatura, por ejemplo los de ABS (Acrilonitrilo - Butadieno - Estireno). También desde el punto de vista de la resistencia química, el pegamento usado conforme a la invención sobre base de poliuretano se compatibiliza bien con estos plásticos.

Además se evita el daño de la resina fenólica que normalmente se usa para aplicar el grano abrasivo en el material de esmerilado. Las desventajas descritas al comienzo, de que la resina fenólica se vuelve quebradiza y de que el material de esmerilado se desprende, no tienen lugar con el uso del pegamento de poliuretano. Por ello, también bajo este punto de vista, las herramientas esmeriladoras fabricadas conforme a la invención son ventajosas frente a las herramientas esmeriladoras convencionales.

Después del endurecimiento es además el poliuretano menos duro y rígido que el epoxi usado de forma convencional. En la herramienta esmeriladora fabricada conforme a la invención, la unión del material de esmerilado al soporte es más bien elástica. Por ello, no existe prácticamente ningún peligro de que el material de esmerilado se separe del soporte durante el proceso de esmerilado. El material de esmerilado en la herramienta esmeriladora fabricada conforme a la invención puede seguir mejor en cierto grado los movimientos durante el proceso de esmerilado y así también absorber las vibraciones que se originan durante el proceso de esmerilado. Por ello, el manejo de una herramienta esmeriladora fabricada conforme a la invención es para el trabajador mucho más sencillo de controlar y más libre de averías que con el uso de las herramientas esmeriladoras convencionales.

El pegamento de poliuretano usado en la primera variante de la invención presenta al aplicarlo una viscosidad según Brookfield de al menos 200.000 mPas. Esto asegura unas buenas propiedades de trabajo y hace posible también el uso de pegamento en la fabricación de discos abrasivos dentellados en los que entraremos aún con más detalle. Preferentemente la viscosidad es mayor de 400.000 mPas, en particular mayor de 600.000 mPas y sobre todo de \geq750.000 mPas. Especialmente preferida es la viscosidad de \geq1.000.000. Bajo los requisitos nombrados el pegamento sobre base de PU se puede trabajar de manera excelente. Se deja aplicar bien sin que, sin embargo, se extienda más allá del material de esmerilado y/o el soporte, sobre el que ha sido aplicado.

La aplicación se puede facilitar, sin embargo, y reducir la presión de transporte, si el pegamento se calienta previamente y con ello se reduce su viscosidad. Antes de pegar el material de esmerilado se deja que el pegamento se enfríe hasta que la viscosidad se encuentre al menos a 200.000 mPas. La elevación de temperatura exige ciertamente un cierto gasto de energía, sin embargo, éste es considerablemente inferior a en el caso del uso de pegamentos epoxi convencionales. Éste se debe por un lado a que en general la temperatura a la que los pegamentos de PU se trabajan se encuentra aproximadamente en el intervalo de temperatura a la que se endurecen los pegamentos epoxi. Además, en el caso de la invención, se tiene que calentar el pegamento mismo brevemente, mientras que en el estado de la técnica se tiene que calentar toda la herramienta esmeriladora por un largo espacio de tiempo para que el pegamento se endurezca. La carga de temperatura a la que la herramienta esmeriladora está expuesta es en último caso considerablemente más alta. En el caso de la invención, por el contrario, se origina la carga de temperatura sólo muy brevemente y localmente limitada a aquellas zonas en que el pegamento se aplica y es en su conjunto prácticamente despreciable. Otra ventaja del calentamiento del pegamento de PU consiste en que al menos una parte de la energía desarrollada para el calentamiento se puede ahorrar gracias a que se pueden usar menos dispositivos de bombeo de alta potencia para la aplicación del pegamento.

La temperatura a la que se trabaja el pegamento de poliuretano depende en primera línea del pegamento mismo elegido, de la velocidad de trabajo deseada y de los demás componentes usados. Especialmente adecuados son los pegamentos de PU de un componente, que poseen una temperatura de trabajo de aproximadamente entre 100 y 200ºC, en especial entre 120 y 180ºC. En este intervalo de temperatura presentan muchos pegamentos fusibles de PU conocidos por ejemplo una viscosidad de entre 20.000 y 150000 mPas. La viscosidad debería elevarse convenientemente después de la aplicación mediante el enfriamiento de manera relativamente rápida, no obstante, el pegamento debería permanecer abierto hasta que el material de esmerilado se haya pegado en el soporte. Los pegamentos fusibles de PU que cumplen con estos requisitos son fundamentalmente conocidos. Poseen a temperatura ambiente una consistencia cerosa y se endurecen completamente en la mayoría de los casos en el plazo de algunos días bajo la influencia de la humedad del aire a temperatura ambiente. La velocidad a la que se eleva la viscosidad del pegamento fusible aplicado se puede también controlar mediante la manera de aplicarlo. Las aplicaciones de pegamento gruesas, voluminosas, mantienen su elevada temperatura más tiempo que capas finas, y permanecen abiertas más tiempo.

Especialmente preferido es dejar enfriar el pegamento de PU hasta que su viscosidad sea al menos parcialmente mayor de 400.000 mPas, en particular mayor de 600.000 mPas y preferentemente \geq750.000 mPas. Sobre todo para la fabricación de discos abrasivos dentellados pueden tener sentido viscosidades parcialmente aún mayores, por ejemplo de \geq1.000.000 mPas. Se desean, por ejemplo, altas viscosidades cuando el material pegado de lija no debe desplazarse él solo sobre el soporte. Para ello puede bastar, sin embargo, que el pegamento muestre una elevada viscosidad en una zona parcial. En general se originará la viscosidad elevada de esta zona en la superficie del pegamento, ya que el pegamento se enfría desde afuera hacia adentro y correspondientemente su viscosidad se incrementa progresivamente desde afuera hacia adentro. Se forma entonces una clase de piel, cuyo grosor aumenta al enfriarse. Sólo esta piel relativamente fija puede bastar ya para proteger el material de esmerilado adecuadamente contra el desprendimiento no intencionado.

El trabajo de los pegamentos de PU en la fabricación de las herramientas esmeriladoras fabricadas conforme a la invención puede tener lugar con el uso de dispositivos de aplicación conocidos. Si la aplicación del pegamento tiene lugar con calentamiento, se usarán preferentemente las así llamadas instalaciones de termofusión. Se prefieren aquellas instalaciones en las que se calientan pegamentos segregados sacos, barriles o envases similares, ya que mediante la selección apropiada del tamaño del envase se puede mantener en un mínimo la pérdida de pegamento no consumido. Además permanece el pegamento protegido del aire y de suciedades. Convenientemente se calientan también las conducciones usadas para el transporte del pegamento, o sea por ejemplo instalaciones con tubos flexibles de calefacción, para impedir en lo posible una pérdida de temperatura durante el transporte del pegamento calentado.

En caso de que se desee se puede acelerar el endurecimiento final del pegamento de PU. Esto ocurre preferentemente al elevar la humedad del aire del entorno de la herramienta esmeriladora acabada. La elevación de la humedad del aire puede tener lugar antes y/o después del envasado. Por ejemplo, es posible introducir humedad intencionadamente al envase, por ejemplo, inyectando una cantidad suficiente de agua en el envase, de manera que el proceso de endurecimiento se continúe en la herramienta esmeriladora ya envasada.

Una utilización especialmente preferida del pegamento de PU es la fabricación de discos abrasivos dentellados. Aquí el pegamento de PU se aplica primero sobre un soporte para un disco abrasivo dentellado. A continuación las láminas individuales, que por ejemplo han sido separadas de una cinta abrasiva, se colocan una detrás de otra en forma anular en el pegamento aplicado sobre el soporte de manera que ellas en esencia estén verticales con respecto a la superficie de aplicación del soporte. Esto es posible sin más sobre la base de la viscosidad al menos parcialmente alta del pegamento empleado conforme a la invención. Las láminas colocadas encima permanecen verticales por el periodo de tiempo requerido sin inclinarse lateralmente. Después de que el soporte se ha cubierto completamente con láminas abrasivas, se presionan las últimas una detrás de otra en la dirección del soporte, de manera que el lado cubierto con el grano abrasivo del material de esmerilado se muestra hacia arriba. En caso de que sea necesario las láminas abrasivas pueden adicionalmente ser presionadas sobre toda la superficie de la herramienta esmeriladora en la dirección del soporte.

Como pegamento sobre base de poliuretano se usa preferentemente un prepolímero de isocianato de un componente. De manera especialmente conveniente se emplea un prepolímero sobre la base de difenilmetanodiisocianato (MDI). Además se pueden usar los isómeros de 4,4', 2,4' y 2,2' bien solos o bien en una mezcla entre sí. La proporción de difenilmetanodiisocianato en el pegamento se encuentra preferentemente entre el 30 y 80% en peso y en especial entre el 40 y el 70% en peso.

El prepolímero de isocianato empleado puede contener los aditivos y cargas normales en el estado de la técnica. Convenientemente contiene, por ejemplo, cargas inorgánicas como sulfato de bario y/o ácido silícico amorfo. Las cargas inorgánicas están preferentemente contenidas en una proporción del 15 al 65% en peso y en particular de 25 a 55% en el prepolímero.

Como otro componente conveniente está presente al menos un acelerador, por ejemplo uno con base de aminas. Otros componentes normales del prepolímero de isocianato son los colorantes, pigmentos y disolventes. Estos y, dado el caso, otros componentes pueden corresponderse con los normales usados en el estado de la técnica.

El pegamento sobre la base de poliuretano puede ser usado no sólo para la fabricación de los ya expresamente mencionados discos abrasivos dentellados, sino para la fabricación fundamentalmente de todas las herramientas normales de esmerilado. A modo de ejemplo pueden nombrarse los discos abrasivos y de pulido, así como los distintos tipos de ruedas abrasivas o pulido. Aquí se pueden nombrar entre otras ruedas de limpieza o de láminas (rollos abrasivos), así como distintos tipos de ruedas de material no tejido. Éstas serían por ejemplo ruedas de láminas de material no tejido, ruedas espumadas de material no tejido o las así llamadas ruedas combinadas o mixtas, en las que las láminas abrasivas y el material no tejido esmerilado están combinados entre sí. En la fabricación de ruedas abrasivas de este tipo se puede aplicar el pegamento de poliuretano directamente sobre el arrastrador (el rodillo), que aloja el eje de la máquina esmeriladora. Gracias a ello se simplifica y se abarata la fabricación de ruedas abrasivas de este tipo.

La invención se explica a continuación en detalle a partir de un dibujo. En él se muestran esquemáticamente:

Fig. 1 una fase previa de un disco abrasivo dentellado fabricado conforme a la invención y

Fig. 2 disco abrasivo dentellado fabricado conforme a la invención.

La Fig. 1 muestra una fase previa de un disco abrasivo dentellado fabricado conforme a la invención y sirve para explicación del procedimiento conforme a la invención. Como material de esmerilado 2 sirven para el disco abrasivo dentellado una pluralidad de láminas que han sido cortadas de una banda abrasiva. La banda abrasiva se compone de un substrato textil sobre el que está pegado el grano abrasivo 6 con resina fenólica. En el caso mostrado las láminas están dispuestas de manera que los lados cubiertos con grano abrasivo 6 están de cara al observador. Antes de cubrir el soporte 4, aquí un anillo de plástico de ABS, se aplica conforme a la invención sobre la superficie de cubrición 5 del soporte 4 un pegamento de base de poliuretano. En la representación el pegamento 3 se ha aplicado en forma de espiral en varios anillos sobre el soporte 4.

A continuación el soporte 4 se cubre con una pluralidad de láminas. Las láminas 2 se colocan en esencia verticalmente una detrás de otra en el pegamento 3, hasta que exista un anillo cerrado de láminas sobre el soporte 4. Para mayor visibilidad aquí sólo se representan unas pocas láminas. El ajuste de las láminas tiene lugar con una viscosidad del pegamento de al menos 200.000 mPas, bien cuando el pegamento no se ha calentado, relativamente brevemente después de su aplicación o cuando el pegamento ha sido calentado para su aplicación, después de que se ha enfriado suficientemente para que se haya alcanzado al menos la viscosidad inferior indicada.

De manera especialmente preferida tiene lugar el ajuste de las láminas abrasivas cuando el pegamento ha alcanzado una viscosidad tan alta que las láminas no se pueden inclinar lateralmente sin intención más allá de su posición de ajuste. Para ello presenta convenientemente al menos la capa exterior del pegamento una viscosidad que es mayor de 400.000 mPas, en particular mayor de 600.000 mPas y preferentemente \geq750.000. De manera especialmente conveniente, la viscosidad en la capa exterior no se encuentra por debajo de 1.000.000 mPas.

Después de concluir la dotación con láminas se presionan las láminas según el "principio del dominó" una detrás de otra en la dirección del soporte y en realidad de manera que el lado de las láminas provisto de grano abrasivo 6 mire hacia arriba.

En la Fig. 1 se ilustra este proceso mediante la flecha. En caso de que sea necesario se pueden presionar las láminas aún en el soporte 4 de forma totalmente plana para apretarlas uniformemente en el soporte.

Después del endurecimiento del pegamento a temperatura ambiente se obtiene un disco abrasivo dentellado 1 como herramienta esmeriladora "fabricada" conforme a la invención, como está representada en la Fig. 2.

Claims (15)

1. Procedimiento para la fabricación de una herramienta esmeriladora (1) en la que el material de esmerilado (2) se pega a un soporte (4) con un pegamento (3) y el pegamento (3) es un pegamento con base de poliuretano, caracterizado porque el pegamento (3):

- al aplicarlo sobre el material de esmerilado y/o el soporte posee una viscosidad según Brookfield (HBT, 20ºC, DIN 53019) de al menos 200.000 mPas o

- al pegar el material de esmerilado en el soporte posee una viscosidad según Brookfield (HBT, 20ºC, DIN 53019) de al menos 200.000 mPas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el pegamento con base de poliuretano se aplica sobre el soporte (4) y a continuación se pega el material de esmerilado (2) en el soporte.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la herramienta esmeriladora (1) es un disco abrasivo, un disco abrasivo dentellado, un disco de pulido, una rueda de limpieza, una rueda de material no tejido, una rueda de material no tejido espumada o una rueda combinada.

4. Procedimiento según la reivindicación 3 para la fabricación de un disco abrasivo dentellado, caracterizado porque el pegamento (3) se aplica sobre el soporte (4), a continuación se colocan láminas individuales del material de esmerilado (2) una detrás de otra en forma anular y en esencia verticales con respecto al soporte (4) en el pegamento (3) aplicado sobre el soporte y finalmente se presionan los extremos de las láminas (2) que están alejados del soporte en la dirección del soporte (4), de manera que el lado cubierto con grano abrasivo (6) del material de esmerilado se encuentre alejado del soporte.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el pegamento (3) se calienta antes de su aplicación, se le deja enfriar después de su aplicación hasta que su viscosidad ascienda al menos a 200.000 mPas y entonces el material de esmerilado (2) se pega en el soporte (4).

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque se deja enfriar el pegamento hasta que su viscosidad al menos parcialmente sea mayor de 400.000 mPas, en especial mayor de 600.000 mPas y preferentemente \geq750.000 mPas.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque se deja enfriar el pegamento hasta que su viscosidad al menos parcialmente sea \geq1.000.000 mPas.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el pegamento (3) se calienta antes de su aplicación a entre 100 y 200ºC, en especial a entre 120 y 180ºC.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el pegamento es un prepolímero de isocianato de un componente.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el pegamento es un prepolímero sobre la base de difenilmetanodiisocianato.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el pegamento contiene difenil-4,4'-diisocianato y/o difenil-2,4'-diisocianato y/o difenil-2,2'-diisocianato.

12. Procedimiento según la reivindicación 10 ó 11, caracterizado porque la proporción de difenilmetanodiisocianato en el pegamento asciende a entre el 30 y el 80% en peso, en particular a entre el 40 y el 70 % en peso.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el pegamento contiene además cargas inorgánicas, en particular sulfato de bario y/o ácidos silícicos amorfos.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque la proporción de carga inorgánica en el pegamento asciende a entre el 15 y el 65% en peso, en particular entre el 25 y el 55% en peso.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque el pegamento contiene al menos un acelerador con base de aminas.