CH709387B1

CH709387B1 - Schleifteller

Info

Publication number: CH709387B1
Application number: CH01762/14A
Authority: CH
Inventors: Anuj Seth; Julie M Dinh-Ngoc; Vivek Cheruvari Kottieth Raman; Paul A Krupa; James M Garrah
Original assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2015-09-30
Also published as: CN104125876B; EP2797714B1; CH709387B8; CN106002638A; RU2603747C2; CH706386B1; JP6018260B2; CN106002638B; JP2015503464A; US9656366B2; US20170209981A1; BR112014016015A8; RU2014130168A; KR20140121407A; CA2973965A1; US20190001464A1; TW201336621A; US20130260656A1; CA2862388A1; EP2797714A4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schleifteller, der Folgendes umfasst: mehrere Luftströmungswege, die in einem Muster angeordnet sind, das dafür ausgelegt ist, einem Muster mit einer vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung oder einem Muster mit einer zufälligen Verteilung zu entsprechen.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schleifteller gemäss Anspruch 1.

Hintergrund

[0002] Schleifartikel wie etwa beschichtete Schleifartikel werden in verschiedenen Branchen verwendet, um Werkstücke von Hand oder durch Maschinenprozesse wie etwa durch Läppen, Schleifen oder Polieren abzuschleifen. Die maschinelle Nutzung von Schleifartikeln erstreckt sich über einen weiten Umfang von Branchen und Verbrauchern von Optikbranchen, Kraftfahrzeuglackreparaturbranchen und Metallherstellungsbranchen bis hin zu Bau und Zimmerhandwerk. Die maschinelle Bearbeitung, etwa von Hand oder unter Verwendung üblicherweise verfügbarer Werkzeuge wie etwa Exzenterpolierer (sowohl mit zufälliger als auch mit fester Achse) und Bandschleifmaschinen und Schwingschleifmaschinen, erfolgt ebenfalls üblicherweise durch Verbraucher in Haushaltsanwendungen. In jedem dieser Beispiele werden Schleifmittel verwendet, um Oberflächenmaterial zu entfernen und um die Oberflächeneigenschaften (Planheit, Oberflächenrauigkeit, Glanz) der abgeschliffenen Oberfläche zu beeinflussen. Zusätzlich sind verschiedene Typen automatisierter Verarbeitungssysteme entwickelt worden, um Artikel mit verschiedenen Zusammensetzungen und Konfigurationen schleifend zu verarbeiten.

[0003] Oberflächeneigenschaften enthalten u. a. Schein, Textur, Glanz, Oberflächenrauigkeit und Gleichförmigkeit. Insbesondere werden Oberflächeneigenschaften wie etwa Rauigkeit und Glanz gemessen, um die Qualität zu bestimmen. Zum Beispiel können beim Beschichten oder Lackieren einer Oberfläche während des Auftrag- oder Trocknungsprozesses bestimmte Unvollkommenheiten oder Oberflächenschäden auftreten. Diese Oberflächenunvollkommenheiten oder Oberflächenschäden könnten Pockennarben, eine «Orangenschalen»-Textur, «Fischaugen» oder gekapselte Blasen- und Staubschäden enthalten. Üblicherweise werden solche Schäden in einer lackierten Oberfläche zunächst durch Schmirgeln mit einem grobkörnigen Schleifmittel, gefolgt von nachfolgendem Schmirgeln mit fortschreitend feinkörnigeren Schleifmitteln und sogar durch Hochglanzpolieren mit Woll- oder Schaumkissen, bis eine gewünschte Glattheit erzielt worden ist, entfernt. Somit beeinflussen die Eigenschaften des verwendeten Schleifartikels allgemein die Oberflächenqualität.

[0004] Ausser für die Oberflächeneigenschaften sind Branchen für die Kosten in Bezug auf Schleifoperationen sensibel. Faktoren, die die Betriebskosten beeinflussen, enthalten die Geschwindigkeit, mit der eine Oberfläche vorbereitet werden kann, und die Kosten der zum Vorbereiten dieser Oberfläche verwendeten Materialien. Typischerweise sucht die Industrie kostengünstige Materialien mit hohen Materialabtragsraten.

[0005] Allerdings zeigen Schleifmittel, die hohe Abtragsraten zeigen, häufig eine schlechte Leistung beim Erzielen erwünschter Oberflächeneigenschaften. Umgekehrt weisen Schleifmittel, die erwünschte Oberflächeneigenschaften erzeugen, häufig niedrige Materialabtragsraten auf. Aus diesem Grund ist die Vorbereitung einer Oberfläche häufig ein Mehrschrittprozess unter Verwendung verschiedener Gradationen von Schleifblättern. Typischerweise werden Oberflächenmängel (z.B. Kratzer), die durch einen Schritt eingeführt werden, unter Verwendung fortschreitend feinkörnigerer Schleifmittel in einem oder in mehreren nachfolgenden Schritten repariert (z.B. entfernt). Somit führen Schleifmittel, die Kratzer und Oberflächenmängel einführen, zu erhöhter Zeit, zu erhöhtem Aufwand und zu erhöhtem Materialverbrauch in nachfolgenden Verarbeitungsschritten und zu einer Gesamtzunahme der Gesamtverarbeitungskosten.

[0006] Ein zusätzlicher Faktor, der die Materialabtragsrate und die Oberflächenqualität beeinflusst, ist das «Zusetzen» des Schleifmittels mit «Abrieb», d.h. mit dem Material, das von der Werkstückoberfläche abgeschliffen wird, das dazu neigt, sich an der Oberfläche der Schleifpartikel und zwischen ihnen anzusammeln. Das Zusetzen ist unerwünscht, da es typischerweise die Effektivität des Schleifprodukts verringert und sich ausserdem durch Erhöhung der Wahrscheinlichkeit von Kratzschäden negativ auf die Oberflächeneigenschaften auswirken kann.

[0007] Obgleich verschiedene Bemühungen wie etwa die Einleitung von Fluiden auf die Werkstückoberfläche, um Abrieb abzuwaschen, sowie die Anwendung von Unterdrucksystemen, um Abrieb wegzuführen, während er erzeugt wird, unternommen werden, um die Ansammlung von Abrieb zu verringern, besteht weiterhin ein Bedarf an verbesserten, kostengünstigen Schleifartikeln, -prozessen und -systemen, die ein effizientes Schleifen und verbesserte Oberflächeneigenschaften fördern.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0008] Die vorliegende Erfindung kann besser verstanden werden und ihre zahlreichen Merkmale und Vorteile können für den Fachmann ersichtlich gemacht werden, indem auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Fig. 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer beschichteten Schleifscheibe, die ein Muster von Öffnungen mit einer vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung der Öffnungen aufweist. Fig. 2 ist eine Darstellung eines phyllotaktischen Spiralmusters, das Parastiche in Uhrzeigerrichtung und entgegen der Uhrzeigerrichtung aufweist. Fig. 3 ist eine weitere Darstellung eines phyllotaktischen Spiralmusters, das Parastiche in Uhrzeigerrichtung und entgegen der Uhrzeigerrichtung aufweist. Fig. 4 ist eine Darstellung des Vogel-Modells. Fig. 5A – 5C sind Darstellungen phyllotaktischer Spiralmuster, die dem Vogel-Modell entsprechen, die unterschiedliche Divergenzwinkel aufweisen. Fig. 6A – 6F sind Darstellungen beispielhafter Ausführungsformen von Öffnungsschlitzformen. Fig. 7 ist eine Darstellung eines Querschnitts einer beispielhaften Ausführungsform eines Schleifartikels. Fig. 8 ist eine grafische Abbildung einer beispielhaften Ausführungsform eines Musters von Öffnungen mit 148 Öffnungen. Fig. 9 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Transposition des Musters von Öffnungen aus Fig. 8 . Fig. 10 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Schleiftellers, der mit dem Muster von Öffnungen aus Fig. 8 zusammenwirkt. Fig. 11 ist eine grafische Abbildung einer beispielhaften Ausführungsform eines Musters von Öffnungen, das 246 Öffnungen aufweist. Fig. 12 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Transposition des Musters von Öffnungen aus Fig. 11 . Fig. 13 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Schleiftellers, der mit dem Muster von Öffnungen aus Fig. 11 zusammenwirkt. Fig. 14 ist eine grafische Abbildung einer beispielhaften Ausführungsform eines Musters von Öffnungen, das 344 Öffnungen aufweist. Fig. 15 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Transposition des Musters von Öffnungen aus Fig. 14 . Fig. 16 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Schleiftellers, der mit dem Muster von Öffnungen aus Fig. 14 zusammenwirkt. Fig. 17A – 17D sind grafische Darstellungen einer Öffnungsbedeckung während der Umlaufdrehung für gegebene Muster von Öffnungen, wovon 17B–17D beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind. Fig. 18A – 18D sind grafische Darstellungen der Öffnungsbedeckung während der Umlaufdrehung für gegebene Muster von Öffnungen, wovon 18B–18D beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind. Fig. 19 ist ein Diagramm, das die Schleifleistung beispielhafter Muster von Öffnungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit einem Muster von Öffnungen des Standes der Technik vergleicht. Fig. 20 ist ein Diagramm, das die Schleifleistung beispielhafter Muster von Öffnungen von Ausführungsformen der Erfindung mit einem Muster von Öffnungen des Standes der Technik vergleicht. Fig. 21 ist ein Diagramm, das die Schleifleistung beispielhafter Muster von Öffnungen von Ausführungsformen der Erfindung mit einem Muster von Öffnungen des Standes der Technik vergleicht. Fig. 22 ist ein Diagramm, das die Schleifleistung beispielhafter Muster von Öffnungen von Ausführungsformen der Erfindung mit einem Muster von Öffnungen des Standes der Technik vergleicht. Fig. 23 ist ein Graph, der die Schleifleistung beispielhafter Muster von Öffnungen und zusammenwirkender Schleifteller von Ausführungsformen der Erfindung mit einem Muster von Öffnungen des Standes der Technik und mit einem Schleifteller des Standes der Technik vergleicht. Fig. 24 ist ein Graph, der die Schleifleistung von Ausführungsformen von Paarungen beispielhafter beschichteter Schleifscheiben und Schleifteller mit Kombinationen beschichteter Schleifmittel und Schleifteller des Standes der Technik vergleicht. Fig. 25 ist ein Graph, der berechnete Zeitdauern zum Abschleifen von 10 000 Quadratfuss Fahrzeugplattenelementen unter Verwendung beispielhafter beschichteter Schleifscheiben und Schleifteller von Ausführungsformen der Erfindung mit Kombinationen beschichteter Schleifmittel und Schleifteller des Standes der Technik vergleicht. Fig. 26 ist ein Graph, der die Zerspanungseffizienz an Fahrzeugplattenelementen unter Verwendung beispielhafter beschichteter Schleifscheiben und Schleifteller von Ausführungsformen der Erfindung mit Kombinationen beschichteter Schleifmittel und Schleifteller des Standes der Technik vergleicht. Fig. 27 ist ein weiterer Graph, der die Zerspanungseffizienz an Fahrzeugplattenelementen unter Verwendung anderer beispielhafter beschichteter Schleifscheiben und Schleifteller von Ausführungsformen der Erfindung mit Kombinationen beschichteter Schleifmittel und Schleifteller des Standes der Technik vergleicht. Fig. 28 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines Schleiftellers, der ein Muster von Spiralwegen: 34 äussere Spiralwege und 8 innere Spiralwege aufweist. Das Schleiftellermuster entspricht einem Vogel-Gleichungs-Muster, das 151 Öffnungen aufweist. Fig. 29 ist eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Schleiftellers, der ein Muster von Spiralwegen: 34 äussere Spiralwege und 8 innere Spiralwege, aufweist. Das Schleiftellermuster entspricht einem Vogel-Gleichungs-Muster, das 251 Öffnungen aufweist. Fig. 30 ist eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Schleiftellers, der ein Muster von Spiralwegen: 34 äussere Spiralwege und 8 innere Spiralwege, aufweist. Das Schleiftellermuster entspricht einem Vogel-Gleichungs-Muster, das 351 Öffnungen aufweist. Fig. 31 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines Schleiftellers, der ein Muster von Spiralwegen: 34 äussere Spiralwege und 8 innere Spiralwege, aufweist. Das Schleiftellermuster entspricht einem Vogel-Gleichungs-Muster, das 247 Öffnungen aufweist. Fig. 32 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines Schleiftellers, der ein Muster von Spiralwegen: 34 äussere Spiralwege und 8 innere Spiralwege, aufweist. Das Schleiftellermuster entspricht einem Vogel-Gleichungs-Muster, das 346 Öffnungen aufweist. Fig. 33 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines Schleiftellers, der ein Muster von Spiralwegen: 34 äussere Spiralwege und 8 innere Spiralwege, aufweist. Das Schleiftellermuster entspricht einem Vogel-Gleichungs-Muster, das 442 Öffnungen aufweist. Fig. 34 ist eine Darstellung der Schleifmittelseite einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 151 Öffnungen, 150 Öffnungen um eine zentrale Öffnung aufweist. Fig. 35 ist eine Darstellung der Rückseite derselben Ausführungsform, die in Fig. 34 gezeigt ist. Fig. 36 ist eine Darstellung einer Schleifmittelseite einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 247 Öffnungen, 246 Öffnungen um eine zentrale Öffnung, aufweist. Fig. 37 ist eine Darstellung der Rückseite derselben Ausführungsform, die in Fig. 36 gezeigt ist. Fig. 38 ist eine Darstellung der Schleifmittelseite einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 251 Öffnungen, 250 Öffnungen um eine zentrale Öffnung, aufweist. Fig. 39 ist eine Darstellung der Rückseite derselben Ausführungsform, die in Fig. 38 gezeigt ist. Fig. 40 ist eine Darstellung der Schleifmittelseite einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 346 Öffnungen, 345 Öffnungen um eine zentrale Öffnung, aufweist. Fig. 41 ist eine Darstellung der Rückseite derselben Ausführungsform, die in Fig. 40 gezeigt ist. Fig. 42 ist eine Darstellung der Schleifmittelseite einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 351 Öffnungen, 350 Öffnungen um eine zentrale Öffnung, aufweist. Fig. 43 ist eine Darstellung der Rückseite derselben Ausführungsform, die in Fig. 42 gezeigt ist. Fig. 44 ist eine Darstellung der Schleifmittelseite einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen, 441 Öffnungen um eine zentrale Öffnung, aufweist. Fig. 45 ist eine Darstellung der Rückseite derselben Ausführungsform, die in Fig. 44 gezeigt ist. Fig. 46 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines Einzelausrichtungs-Schleiftellers (auch 2-fach-Ausrichtungs-Schleifteller genannt), der 34 äussere Spiralwege und 8 innere Spiralwege aufweist. Fig. 47 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines Doppelausrichtungs-Schleiftellers (auch 4-fach-Ausrüstungs-Schleifteller genannt), der 68 äussere Spiralwege und 8 innere Spiralwege aufweist. Fig. 48 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Einzelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 46 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 90 Grad phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass keine Öffnungen des beschichteten Schleifmittels irgendeiner der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen. Fig. 49 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Einzelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 46 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 180 Grad phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass fast alle Öffnungen des beschichteten Schleifmittels wenigstens einer der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen. Fig. 50 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Einzelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 46 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 270 Grad phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass keine Öffnungen des beschichteten Schleifmittels irgendeiner der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen. Fig. 51 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Einzelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 46 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 0 Grad phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass fast alle Öffnungen des beschichteten Schleifmittels wenigstens einer der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen. Fig. 52 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Doppelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 47 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 45 Grad phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass keine Öffnungen des beschichteten Schleifmittels wenigstens einer der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen. Fig. 53 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Doppelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 47 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 90 Grad phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass fast alle Öffnungen des beschichteten Schleifmittels wenigstens einer der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen. Fig. 54 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Doppelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 47 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 135 Grad phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass keine Öffnungen des beschichteten Schleifartikels irgendeiner der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen. Fig. 55 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Doppelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 47 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 180 Grad phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass fast alle Öffnungen des beschichteten Schleifmittels wenigstens einer der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen. Fig. 56 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Doppelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 47 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 225 Grad phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass keine Öffnungen des beschichteten Schleifmittels irgendeiner der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen. Fig. 57 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Doppelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 47 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 270 Grad phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass fast alle Öffnungen des beschichteten Schleifmittels wenigstens einer der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen. Fig. 58 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Doppelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 47 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 315 Grad phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass keine Öffnungen des beschichteten Schleifmittels irgendeiner der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen. Fig. 59 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Doppelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 47 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 0 Grad phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass fast alle Öffnungen des beschichteten Schleifmittels wenigstens einer der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen.

[0009] Die Verwendung ähnlicher Bezugszeichen in unterschiedlichen Zeichnungen bezeichnet ähnliche oder gleiche Gegenstände.

Ausführliche Beschreibung

[0010] Ein Schleifartikel umfasst ein beschichtetes Schleifmittel, das mehrere Öffnungen (im Folgenden gleichfalls als «Durchlochungen» oder «Löcher» bezeichnet) aufweist, die in einem Muster angeordnet sind, das eine vorbestimmte ungleichförmige Verteilung der Öffnungen aufweist. Das Muster von Öffnungen kann irgendein Muster, das eine vorbestimmte ungleichförmige Verteilung aufweist, einschliesslich eines Radialmusters, eines Spiralmusters, eines phyllotaktischen Musters, eines asymmetrischen Musters oder Kombinationen davon sein. Das Muster kann teilweise, im Wesentlichen oder vollständig asymmetrisch sein. Das Muster kann den gesamten Schleifartikel bedecken (d.h. darüber verteilt sein), kann im Wesentlichen den gesamten Schleifartikel (d.h. mehr als 50%, aber weniger als 100%) bedecken, kann mehrere Teile des Schleifartikels bedecken oder kann nur einen Teil des Schleifartikels bedecken.

[0011] Eine vorbestimmte «ungleichförmige Verteilung» bedeutet, dass das Muster von Öffnungen eine vorbestimmte Asymmetrie (d.h. eine vorbestimmte Zufälligkeit) aufweist, sodass das Muster von Öffnungen immer noch wenigstens eine teilweise bis vollständige Asymmetrie zeigt, obgleich die Verteilung von Öffnungen z.B. durch eine Radialgleichung, durch eine Spiralgleichung oder durch eine phyllotaktische Gleichung beschrieben oder vorhergesagt werden kann.

[0012] Die vorbestimmte Asymmetrie kann eine vorbestimmte Reflexionsasymmetrie (auch Spiegelsymmetrie, Liniensymmetrie und Bilateralsymmetrie genannt), eine vorbestimmte Rotationsasymmetrie, eine vorbestimmte Translationssymmetrie, eine vorbestimmte Gleitreflexionssymmetrie oder Kombinationen davon sein. Ein Beispiel einer ungleichförmigen Verteilung kann für ein radiales, spiralförmiges oder phyllotaktisches Muster von Öffnungen demonstriert werden, das eine Rotationssymmetrie einer Ordnung eins aufweist, d.h., ein solches Muster von Öffnungen weist keine Rotationssymmetrie auf, da sich das Muster von Öffnungen während einer Drehung von 360° um seine Mitte nur einmal wiederholt. Mit anderen Worten, falls zwei Kopien desselben Musters direkt übereinander angeordnet werden und eine Kopie unveränderlich gehalten wird, während die zweite Kopie um 360° um ihre Mitte gedreht wird, gelangen alle Öffnungen beider Kopien während der 360°-Drehung nur einmal in Ausrichtung.

[0013] Typischerweise besitzen alle Öffnungen eines Musters von Öffnungen (d.h. das gesamte Muster) eine vorbestimmte Asymmetrie. Allerdings wird betrachtet, dass Muster von Öffnungen in Übereinstimmung mit den vorliegenden Ausführungsformen ebenfalls Muster von Öffnungen enthalten, bei denen nur ein Teil der Gesamtzahl von Öffnungen des Musters von Öffnungen (d.h. ein Teil des Musters) eine vorbestimmte Asymmetrie besitzt. Dies kann z.B. durch Kombinieren oder Ersetzen eines Teils eines gleichförmig verteilten Musters oder eines vollständig zufälligen Musters durch ein Muster, das eine vorbestimmte ungleichförmige Verteilung aufweist, geschehen, sodass nur ein Teil der Öffnungen des resultierenden Musters von Öffnungen eine vorbestimmte ungleichförmige Verteilung aufweisen. Der Teil der Gesamtöffnungen, die eine vorbestimmte Ungleichförmigkeit aufweisen, kann als eine diskrete Zahl oder als ein Bruchteil, Prozentsatz oder Anteil der Gesamtzahl von Öffnungen des Musters von Öffnungen quantifiziert werden. In einer Ausführungsform besitzen wenigstens 50%, wenigstens 55%, wenigstens 60%, wenigstens 65%, wenigstens 70%, wenigstens 80%, wenigstens 85%, wenigstens 90%, wenigstens 95%, wenigstens 96%, wenigstens 97%, wenigstens 98%, wenigstens 99%, wenigstens 99,5%, wenigstens 99,9% der Öffnungen des Musters von Öffnungen eine vorbestimmte Asymmetrie. Der Teil von Öffnungen des Musters von Öffnungen, der eine vorbestimmte Asymmetrie besitzt, kann innerhalb eines Bereichs liegen, der irgendein Paar vorhergehender oberer und unterer Grenzwerte umfasst. In einer bestimmten Ausführungsform besitzen von etwa 50% bis etwa 99,9%, von etwa 60% bis etwa 99,5%, von etwa 75% bis etwa 99% des Musters von Öffnungen eine vorbestimmte ungleichförmige Verteilung.

[0014] In einer weiteren Ausführungsform besitzt das Muster von Öffnungen eine vorbestimmte Asymmetrie über wenigstens näherungsweise 5 Öffnungen, über wenigstens näherungsweise 10 Öffnungen, über wenigstens näherungsweise 15 Öffnungen, über wenigstens näherungsweise 20 Öffnungen, über wenigstens näherungsweise 25 Öffnungen oder über wenigstens näherungsweise 50 Öffnungen. In einer weiteren Ausführungsform besitzt das Muster von Öffnungen eine vorbestimmte Asymmetrie über nicht mehr als näherungsweise 100 000 Öffnungen, nicht mehr als näherungsweise 10 000 Öffnungen, nicht mehr als näherungsweise 5000 Öffnungen, nicht mehr als näherungsweise 2500 Öffnungen, nicht mehr als näherungsweise 1000 Öffnungen, nicht mehr als näherungsweise 750 Öffnungen oder nicht mehr als näherungsweise 500 Öffnungen. Die Anzahl der Öffnungen, die eine vorbestimmte Asymmetrie besitzen, kann innerhalb eines Bereichs liegen, der irgendein Paar der vorhergehenden oberen und unteren Grenzwerte umfasst.

[0015] Wie oben festgestellt wurde, kann ein Muster von Öffnungen der vorliegenden Ausführungsform irgendein Muster, das eine vorbestimmte ungleichförmige Verteilung aufweist, einschliesslich eines Radialmusters, eines Spiralmusters, eines phyllotaktischen Musters, eines asymmetrischen Musters oder Kombinationen davon sein. Ein Radialmuster kann irgendein Muster, das von einem zentralen Punkt auszustrahlen scheint, wie etwa die Speichen von der Nabe eines Rads sein.

[0016] In einer Ausführungsform kann ein Spiralmuster irgendeine Kurve oder Menge von Kurven sein, wobei es von einem zentralen Punkt auf dem Schleifartikel ausgeht und fortschreitend weiter verläuft, während es sich um den zentralen Punkt dreht. Der zentrale Punkt kann sich bei dem oder in der Nähe des Zentrums des Schleifartikels oder alternativ von dem Zentrum des Schleifartikels entfernt befinden. Es kann eine einzelne Spirale oder mehrere Spiralen (d.h. eine Mehrzahl von Spiralen) geben. Die Spiralen können diskret oder kontinuierlich, getrennt oder verbunden sein. Getrennte Spiralen können von verschiedenen zentralen Punkten ausgehen (d.h. jede Spirale weist ihren eigenen zentralen Punkt auf), können von einem gemeinsamen zentralen Punkt ausgehen (d.h. jede Spirale nutzt einen gemeinsamen Zentralpunkt gemeinsam) oder Kombinationen davon. Spiralmuster können enthalten: eine archimedische Spirale; eine Euler-Spirale, eine Cornu-Spirale oder Klothoide; eine Fermat-Spirale; eine hyperbolische Spirale, eine Auger-Spirale; eine logarithmische Spirale, eine Fibonacci-Spirale; eine goldene Spirale; oder Kombinationen davon.

[0017] In einer Ausführungsform kann das Muster ein phyllotaktisches Muster sein. Wie es hier verwendet ist, bedeutet «ein phyllotaktisches Muster» ein Muster von Öffnungen, das sich auf die Phyllotaxis bezieht. Die Phyllotaxis ist die Anordnung von Querorganen wie etwa Blättern, Blumen, Knospenschuppen, Blütchen und Samen in vielen Pflanzenarten. Viele phyllotaktische Muster sind durch die natürlich auftretende Erscheinung deutlich sichtbarer Muster, die Bögen, Spiralen und Wirbel aufweisen, markiert. Das Muster von Samen in dem Kopf einer Sonnenblume ist ein Beispiel dieser Erscheinung. Wie in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt ist, können mehrere Bögen oder Spiralen, auch Parastiche genannt, ihren Ursprung bei einem zentralen Punkt (C) haben und nach aussen laufen, während andere Spiralen so verlaufen, dass sie die von den inneren Spiralen verbliebenen Zwischenräume ausfüllen. Siehe Jean’s Phyllotaxis A Systemic Study in Plant Morphogenesis, S. 17. Häufig können die Spiralmusteranordnungen so betrachtet werden, dass sie sowohl in Uhrzeigerrichtung als auch entgegen der Uhrzeigerrichtung nach aussen ausstrahlen. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann dieser Mustertyp sichtbar gegenläufige Parastiche-Paare aufweisen, die durch (m, n) bezeichnet werden können, wobei die Anzahl der Spiralen oder Bögen in einer Entfernung von dem zentralen Punkt, die in Uhrzeigerrichtung ausstrahlen, «m» ist, und die Anzahl der Spiralen oder Bögen, die entgegen der Uhrzeigerrichtung ausstrahlen, «n» ist. Ferner wird der Winkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spiralen oder Bögen in ihrem Zentrum der Divergenzwinkel «d» genannt. Die Erfinder haben ermittelt, dass phyllotaktische Muster beim Erzeugen neuer Muster von Öffnungen für Schleifartikel, insbesondere für beschichtete Schleifmittel, nutzbar sind.

[0018] In einer Ausführungsform weist das Muster von Öffnungen eine Anzahl von Spiralen in Uhrzeigerrichtung und eine Anzahl von Spiralen entgegen der Uhrzeigerrichtung auf, wobei die Anzahl der Spiralen in Uhrzeigerrichtung und die Anzahl der Spiralen entgegen der Uhrzeigerrichtung Fibonacci-Zahlen oder Vielfache von Fibonacci-Zahlen sind. In einer bestimmten Ausführungsform ist die Anzahl der Spiralen in Uhrzeigerrichtung und die Anzahl der Spiralen entgegen der Uhrzeigerrichtung als ein Paar (m, n): (3, 5), (5, 8), (8, 13), (13, 21), (21, 34), (34, 55), (55, 89), (89, 144) oder ein Vielfaches dieser Paare. In einer weiteren Ausführungsform sind die Anzahl der Spiralen in Uhrzeigerrichtung und die Anzahl der Spiralen entgegen der Uhrzeigerrichtung Lucas-Zahlen oder Vielfache von Lucas-Zahlen. In einer bestimmten Ausführungsform ist die Anzahl der Spiralen in Uhrzeigerrichtung und die Anzahl der Spiralen entgegen der Uhrzeigerrichtung als ein Paar (m, n): (3, 4), (4, 7), (7, 11), (11, 18), (18, 29), (29, 47), (47, 76) oder (76, 123) oder ein Vielfaches dieser Paare. In einer weiteren Ausführungsform sind die Anzahl der Spiralen in Uhrzeigerrichtung und die Anzahl der Spiralen entgegen der Uhrzeigerrichtung irgendwelche Zahlen in einem Verhältnis, das gegen den goldenen Schnitt konvergiert, wobei der goldene Schnitt gleich der Summe von eins plus der Quadratwurzeln aus fünf, dividiert durch zwei (1 + √5)/2, ist, was näherungsweise gleich 1,6180339887 ist. In einer bestimmten Ausführungsform ist das Verhältnis der Spiralen in Uhrzeigerrichtung und der Spiralen entgegen der Uhrzeigerrichtung näherungsweise gleich dem goldenen Schnitt.

[0019] Wie bereits oben erwähnt wurde, ist in der Natur beobachtet worden, dass die Samen der Sonnenblumenpflanze in einem spiralförmigen phyllotaktischen Muster angeordnet sind. In einer Ausführungsform ist das Muster von Öffnungen ein Sonnenblumenmuster.

[0020] Das Sonnenblumenmuster wird durch das Vogel-Modell beschrieben, das ein Typ einer «Fibonacci-Spirale» oder einer Spirale, in der der Divergenzwinkel zwischen aufeinanderfolgenden Punkten ein festgelegter Fibonacci-Winkel, der sich dem goldenen Winkel annähert, der gleich 137,508° ist, ist.

[0021] Fig. 4 veranschaulicht das Vogel-Modell, d.h.: φ = n ⋅ α, r = c√n (1) wobei: n die Ordnungszahl einer Einzelblüte, vom Zentrum nach aussen gezählt, ist; φ der Winkel zwischen einer Referenzrichtung und dem Ortsvektor der n-ten Einzelblüte in einem Polarkoordinatensystem mit dem Ursprung im Zentrum des Capitulums ist, sodass der Divergenzwinkel α zwischen den Ortsvektoren zweier beliebiger aufeinanderfolgender Einzelblüten konstant ist und in Bezug auf das Sonnenblumenmuster bei 137,508° liegt; r die Entfernung vom Zentrum des Capitulums und vom Zentrum der n-ten Einzelblüte ist; und c ein konstanter Skalierungsfaktor ist.

[0022] In einer Ausführungsform wird das Muster von Öffnungen durch das Vogel-Modell oder durch eine Abwandlung des Vogel-Modells beschrieben. In einer bestimmten Ausführungsform wird das Muster von Öffnungen durch das Vogel-Modell beschrieben, wobei: n die Ordnungszahl einer Öffnung, vom Zentrum des Musters von Öffnungen nach aussen gezählt, ist; φ der Winkel zwischen einer Referenzrichtung und einem Ortsvektor der n-ten Öffnung in einem Polarkoordinatensystem mit dem Ursprung im Zentrum des Musters von Öffnungen ist, sodass der Divergenzwinkel zwischen den Ortsvektoren zweier beliebiger aufeinanderfolgender Öffnungen ein konstanter Winkel α ist; r die Entfernung vom Zentrum des Musters von Öffnungen bis zum Zentrum der n-ten Öffnung ist; und c ein konstanter Skalierungsfaktor ist.

[0023] Wie oben festgestellt wurde, sind alle, im Wesentlichen alle oder ein Teil der Öffnungen des Musters von Öffnungen durch das Vogel-Modell beschrieben (d.h. stehen sie in Übereinstimmung mit diesem). In einer Ausführungsform sind alle Öffnungen des Musters von Öffnungen durch das Vogel-Modell beschrieben. In einer weiteren Ausführungsform sind wenigstens 50%, wenigstens 60%, wenigstens 70%, wenigstens 80%, wenigstens 90%, wenigstens 95%, wenigstens 99% der Öffnungen durch das Vogel-Modell beschrieben.

[0024] Die Erfinder haben ermittelt, dass phyllotaktische Muster bei der Erzeugung neuer Muster von Öffnungen, die die Leistung von Schleifartikeln einschliesslich befestigter Schleifartikel wie etwa gebundener Schleifartikel und beschichteter Schleifmittel verbessern, nutzbar sind. Insbesondere sind phyllotaktische Muster beim Erzeugen neuer Muster von Öffnungen für beschichtete Schleifmittel nutzbar. Phyllotaktische Muster von Öffnungen helfen, die konkurrierenden Probleme, eine hohe Abtragsrate von Oberflächenmaterial zu erzielen, während weiter eine akzeptable Oberflächenqualität erzielt wird, die Menge des Abriebs, der die Schleiffläche zusetzt, zu verringern und eine hohe Haltbarkeit und lange Lebensdauer des Schleifmittels aufrechtzuerhalten, zu lösen. Dies ist wenigstens in folgender Hinsicht neuartig. Zunächst stellen die phyllotaktischen Muster von Öffnungen der vorliegenden Ausführungsformen neuartig eine überlegene Abriebabtransportabdeckung sicher und weisen im Vergleich zu Schleifmittel-Muster von Öffnungen des Standes der Technik selbst dann eine vollständigere Verteilung der Abriebabtransportstellen (d.h. Öffnungen) über die Fläche des Schleifmittels auf, wenn sie eine Gesamtaperturfläche aufweisen, die kleiner als die Gesamtaperturfläche eines Musters von Öffnungen des Standes der Technik ist. Zweitens stellen phyllotaktische Muster von Öffnungen der vorliegenden Ausführungsformen im Vergleich zu Muster von Öffnungen des Standes der Technik mit oder ohne Anwendung von Unterdruck selbst dann, wenn die Gesamtschleiffläche kleiner als die von Muster von Öffnungen des Standes der Technik ist, neuartig wenigstens eine vergleichbare bis überlegene Schleifleistung (z.B. kumulative Materialzerspanung) sicher. Drittens können phyllotaktische Muster der vorliegenden Ausführungsformen im Vergleich zu Muster von Öffnungen des Standes der Technik neuartig eine erhöhte Schleiffläche sicherstellen, auch wenn weiterhin eine Aperturbedeckung bereitgestellt wird, die vollständiger als die von Muster von Öffnungen des Standes der Technik ist. Wie in der Anmeldung ausführlicher diskutiert ist, können ausserdem die Effektivität und die Leistung der vorliegenden Ausführungsformen noch weiter verbessert werden, wenn sie mit einem zusammenwirkenden Schleifteller und Unterdrucksystem gepaart werden.

[0025] Es wird gewürdigt werden, dass wichtige Aspekte des Öffnungsmusterentwurfs für beschichtete Schleifmittel den Prozentsatz des Gesamtschleifmittelflächeninhalts, den Prozentsatz der Gesamtfläche, der den Öffnungen gewidmet ist (d.h. die Öffnungsfläche); das Verhältnis des Schleifmittelflächeninhalts zur Öffnungsfläche, die vorhergesagte Öffnungsflächenbedeckung, während der Schleifartikel in Verwendung ist (z.B. die Rotation in einem Exzenterpolierer, die Schwingung in einem Schwingschleifer, die kontinuierliche Querbewegung in einer Bandschleifmaschine), den Skalierungsfaktor, die Anzahl der Öffnungen, den Divergenzwinkel zwischen den Öffnungen, die Grösse der Öffnungen, die Entfernung zwischen benachbarten Öffnungen und die Entfernung zwischen den äussersten Öffnungen und dem Rand oder den Rändern des beschichteten Schleifmittels enthalten.

[0026] Grössen von Schleifscheiben

[0027] Es gibt verschiedene Grössen von Schleifmitteln, die in der Industrie und von kommerziellen Verbrauchern häufig verwendet werden, deren Durchmesser typischerweise in einem Bereich von etwa Bruchteilen eines Zolls bis zu einem Durchmesser von mehreren Fuss liegt. Die vorliegenden Muster von Öffnungen sind zur Verwendung an Schleifmitteln mit fast allen Grössen einschliesslich verschiedener Normgrössen von Schleifscheiben (z.B. 3 Zoll bis 20 Zoll) geeignet. In einer Ausführungsform ist der Schleifartikel eine Kreisscheibe, die einen Durchmesser von wenigstens etwa 0,25 Zoll, wenigstens etwa 0,5 Zoll, wenigstens etwa 1,0 Zoll, wenigstens etwa 1,5 Zoll, wenigstens etwa 2,0 Zoll, wenigstens etwa 2,5 Zoll oder wenigstens 3,0 Zoll aufweist. In einer weiteren Ausführungsform ist der Schleifartikel eine Kreisscheibe, die einen Durchmesser von nicht mehr als etwa 72 Zoll, von nicht mehr als etwa 60 Zoll, von nicht mehr als etwa 48 Zoll, von nicht mehr als etwa 36 Zoll, von nicht mehr als etwa 24 Zoll, von nicht mehr als etwa 20 Zoll, von nicht mehr als etwa 18 Zoll, von nicht mehr als etwa 12 Zoll, von nicht mehr als etwa 10 Zoll, von nicht mehr als etwa 9 Zoll, von nicht mehr als etwa 8 Zoll, von nicht mehr als etwa 7 Zoll oder von nicht mehr als etwa 6 Zoll aufweist. In einer weiteren Ausführungsform weist der Schleifartikel eine Grösse von einem Durchmesser in dem Bereich von etwa 0,5 Zoll bis zu einem Durchmesser von etwa 48 Zoll, von einem Durchmesser von etwa 1,0 Zoll bis zu einem Durchmesser von etwa 20 Zoll, von einen Durchmesser von etwa 1,5 Zoll bis zu einem Durchmesser von etwa 12 Zoll auf.

[0028] Potenzieller Gesamtflächeninhalt

[0029] Die Grösse und die Form des Schleifartikels bestimmen den potenziellen Gesamtflächeninhalt des Schleifartikels. Zum Beispiel weist eine Schleifscheibe, die einen Durchmesser von 1 Zoll aufweist, einen potenziellen Gesamtflächeninhalt von 0,7854 Zoll<2>auf. Als ein weiteres Beispiel hätte ein rechteckiges Schleifblatt, das 2 Zoll mal 3 Zoll misst, einen potenziellen Gesamtflächeninhalt von 6 Zoll<2>.

[0030] Gesamtöffnungsfläche

[0031] Die Gesamtöffnungsfläche beeinflusst die Menge der Abriebextraktion. Typischerweise nimmt die Menge der Abriebextraktion zu, während die Menge der Öffnungsfläche zunimmt, was dazu neigt, die Materialabtragsrate (d.h. die «Zerspanungsrate») des Schleifartikels während der Nutzung aufrechtzuerhalten oder gelegentlich zu verbessern. Allerdings verringert die Erhöhung der Menge der Öffnungfläche ebenfalls direkt die Menge der verfügbaren Schleiffläche, was an einem bestimmten Punkt die Materialabtragrate verringern wird. In einer Ausführungsform ist die Gesamtöffnungsfläche gleich der Summe der Fläche aller Öffnungen auf der Fläche des Schleifartikels. In einer Ausführungsform beträgt die Gesamtöffnungsfläche höchstens etwa 0,5% des potenziellen Gesamtflächeninhalts für den Schleifartikel, wenigstens etwa 0,75%, wenigstens etwa 1,0%, wenigstens etwa 1,25%, wenigstens etwa 1,5%, wenigstens etwa 1,75%, wenigstens etwa 2,0%, wenigstens etwa 2,25%, wenigstens etwa 2,5% oder wenigstens etwa 3,0%. In einer weiteren Ausführungsform ist die Gesamtöffnungsfläche nicht grösser als etwa 50%, nicht grösser als etwa 45%, nicht grösser als etwa 40%, nicht grösser als etwa 35%, nicht grösser als etwa 30%, nicht grösser als etwa 25%, nicht grösser als etwa 20%, nicht grösser als etwa 15% oder nicht grösser als etwa 12%. Die Menge der Gesamtöffnungsfläche kann innerhalb eines Bereichs liegen, der irgendein Paar vorhergehender oberer und unterer Grenzwerte umfasst. In einer weiteren Ausführungsform liegt die Gesamtöffnungsfläche im Bereich von etwa 0,5% bis etwa 35%, von etwa 1,0% bis etwa 25%, von etwa 1,5% bis etwa 15% oder von etwa 2,0% bis etwa 10%. In einer bestimmten Ausführungsform liegt die Menge der Gesamtöffnungsfläche in dem Bereich von etwa 2,5% bis etwa 10%. Die Gesamtöffnung kann als eine diskrete Menge anstelle eines Prozentsatzes angesehen werden. Zum Beispiel kann eine Fünf-Zoll-Schleifscheibe eine Gesamtöffnungsfläche in dem Bereich von etwa 0,0982 Zoll<2>bis etwa 9,8175 Zoll<2>aufweisen.

[0032] Gesamtschleifmittelflächeninhalt

[0033] Der Gesamtschleifmittelflächeninhalt beeinflusst die Menge des entfernten Oberflächenmaterials. Typischerweise wird die Menge des entfernten Oberflächenmaterials erhöht, während die Menge des Gesamtschleifmittelflächeninhalts erhöht wird. Ausserdem wird typischerweise sowohl die Tendenz, dass sich Abrieb ansammelt, erhöht, als auch die Neigung der Oberflächenrauigkeit, sich zu erhöhen, erhöht, während die Menge des entfernten Oberflächenmaterials erhöht wird. In einer Ausführungsform ist der Gesamtschleifmittelflächeninhalt des beschichteten Schleifmittels gleich der potenziellen Gesamtoberfläche des Schleifartikels (d.h. gleich dem Schleifmittelflächeninhalt, falls es keine Öffnungen gibt), minus der Gesamtaperturfläche (d.h. der Summe der Fläche aller Öffnungen). Somit kann die Menge des Gesamtschleifmittelflächeninhalts je nach der Menge der gewünschten Öffnungfläche im Bereich von etwa 50% bis etwa 99,5% des potenziellen Gesamtflächeninhalts liegen. Zum Beispiel kann eine 5-Zoll-Scheibe einen Gesamtschleifmittelflächeninhalt im Bereich von etwa 9,8175 Zoll<2>bis etwa 19,5368 Zoll<2>aufweisen.

[0034] Verhältnis von Gesamtöffnungsfläche zu Gesamtschleifmittelflächeninhalt

[0035] In einer Ausführungsform ist das Verhältnis der Gesamtöffnungsfläche zum Gesamtschleifmittelflächeninhalt wenigstens etwa 1:199, wenigstens etwa 1:99, wenigstens etwa 1:65,7; wenigstens etwa 1:49 oder wenigstens etwa 1:39. In einer weiteren Ausführungsform ist das Verhältnis der Gesamtöffnungsfläche zur Gesamtschleiffläche nicht grösser als etwa 1:1,9, nicht grösser als etwa 1:2,0, nicht grösser als etwa 1:2,3, nicht grösser als etwa 1:3,0, nicht grösser als etwa 1:3,5, nicht grösser als etwa 1:4,0, nicht grösser als etwa 1:5,7 oder nicht grösser als etwa 1:9,0. Das Verhältnis der Gesamtöffnungsfläche zur Gesamtschleiffläche kann innerhalb eines Bereichs liegen, der irgendein Paar der vorherigen oberen und unteren Grenzwerte umfasst. In einer weiteren Ausführungsform liegt das Verhältnis der Gesamtöffnungsfläche zur Gesamtschleiffläche im Bereich von etwa 1:99 bis etwa 1:1,9, von etwa 1:65,7 bis etwa 1:2,0, von etwa 1:39,0 bis etwa 1:3,0 oder von etwa 1:32,3 bis etwa 1:5,7. In einer bestimmten Ausführungsform liegt das Verhältnis der Gesamtöffnungsfläche zum Gesamtschleifmittelflächeninhalt in dem Bereich von 1:65,7 bis 1:9,0.

[0036] Anzahl der Öffnungen

[0037] Die Anzahl der Öffnungen beeinflusst die Gesamtmenge der Öffnungfläche und die Menge der Gesamtschleiffläche. Ausserdem beeinflusst die Anzahl der Öffnungen die Dichte und der Verteilung der Öffnungsbedeckung auf der Oberfläche des Schleifartikels, die wiederum direkt die Abriebextraktionseffizienz des Schleifartikels beeinflusst. In einer Ausführungsform ist die Anzahl der Öffnungen wenigstens etwa 5, wenigstens etwa 10, wenigstens etwa 15; wenigstens etwa 18 oder wenigstens etwa 21. In einer weiteren Ausführungsform ist die Anzahl der Öffnungen nicht grösser als etwa 100 000; nicht grösser als etwa 50 000; nicht grösser als etwa 10 000; nicht grösser als etwa 1000; nicht grösser als etwa 800; nicht grösser als etwa 750; nicht grösser als etwa 600; oder nicht grösser als etwa 550. Die Anzahl der Öffnungen kann innerhalb eines Bereichs liegen, der irgendein Paar der vorhergehenden oberen und unteren Grenzwerte umfasst. In einer weiteren Ausführungsform liegt die Anzahl der Öffnungen im Bereich von etwa 21 bis etwa 10 000; von etwa 25 bis etwa 1000; von etwa 30 bis etwa 750; oder von etwa 35 bis etwa 550. In einer bestimmten Ausführungsform liegt die Anzahl der Öffnungen in dem Bereich von etwa 21 bis etwa 550.

[0038] Divergenzwinkel

[0039] Die Erhöhung oder Verringerung des Divergenzwinkels α beeinflusst, wie die Öffnungen innerhalb des Musters angeordnet sind, und die Form der Spiralen in Uhrzeigerrichtung und entgegen der Uhrzeigerrichtung. Der Divergenzwinkel ist gleich 360°, dividiert durch einen konstanten oder variablen Wert, sodass der Divergenzwinkel ein konstanter Wert sein kann oder variieren kann. Es ist beobachtet worden, dass kleine Änderungen des Divergenzwinkels das Muster von Öffnungen bedeutend ändern können. Fig. 5A , Fig. 5B und Fig. 5C zeigen phyllotaktische Muster, die sich nur in dem Wert des Divergenzwinkels unterscheiden. Der Divergenzwinkel für Fig. 5A ist 137,3°. Der Divergenzwinkel für Fig. 5B ist 137,5°. Der Divergenzwinkel für Fig. 5C ist 137,6°. In einer Ausführungsform ist der Divergenzwinkel wenigstens etwa 30°, wenigstens etwa 45°, wenigstens etwa 60°, wenigstens etwa 90° oder wenigstens etwa 120°. In einer weiteren Ausführungsform ist der Divergenzwinkel kleiner als 180° wie etwa nicht grösser als etwa 150°. Der Divergenzwinkel kann innerhalb eines Bereichs liegen, der irgendein Paar der vorhergehenden oberen und unteren Grenzwerte umfasst. In einer weiteren Ausführungsform liegt der Divergenzwinkel im Bereich von etwa 90° bis etwa 179°, von etwa 120° bis etwa 150°, von etwa 130° bis etwa 140° oder von etwa 135° bis etwa 139°. In einer Ausführungsform wird der Divergenzwinkel durch Dividieren von 360° durch eine irrationale Zahl bestimmt. In einer bestimmten Ausführungsform wird der Divergenzwinkel durch Dividieren von 360° durch den goldenen Schnitt bestimmt. In einer bestimmten Ausführungsform liegt der Divergenzwinkel in dem Bereich von etwa 137° bis etwa 138° wie etwa von etwa 137,5° bis etwa 137,6°, wie etwa von etwa 137, 50° bis etwa 137,51°. In einer bestimmten Ausführungsform beträgt der Divergenzwinkel 137,508°.

[0040] Entfernung bis zum Rand des Schleifartikels

[0041] Die Gesamtdimensionen des Musters von Öffnungen können je nach der Geometrie des Schleifartikels und seiner beabsichtigten Verwendung bestimmt sein. Die Entfernung von dem Zentrum des Musters bis zu den äussersten Öffnungen kann bis zu einer Entfernung verlaufen, die an den Rand des Schleifartikels angrenzt. Somit können die Ränder der äussersten Öffnungen bis zu dem Rand des Schleifartikels verlaufen oder ihn schneiden. Alternativ kann die Entfernung von dem Zentrum des Musters bis zu den äussersten Öffnungen bis zu einer Entfernung verlaufen, die ermöglicht, dass eine bestimmte Menge Platz zwischen den Rändern der äussersten Öffnungen und dem Rand des Schleifartikels von Öffnungen frei ist. Die minimale Entfernung von den Rändern der äussersten Öffnungen kann wie gewünscht spezifiziert sein. In einer Ausführungsform ist die minimale Entfernung von den Rändern der äussersten Öffnungen bis zu dem Aussenrand des Schleifartikels eine spezifische Entfernung, die als eine diskrete Länge oder als ein Prozentsatz der Länge der Fläche des Schleifartikels, auf der das Muster von Öffnungen erscheint, identifiziert ist. In einer Ausführungsform kann die minimale Entfernung von den Rändern der äussersten Öffnungen bis zu dem Aussenrand des Schleifartikels wenigstens etwa null sein (d.h. der Rand der äussersten Öffnungen schneidet den Rand des Schleifartikels oder grenzt an ihn an) und in einem Bereich von etwa 15% der Länge der Fläche des Schleifmittels liegen.

[0042] Grösse der Öffnungen

[0043] Die Grösse der Öffnungen ist wenigstens teilweise durch die gewünschte Gesamtmenge der Öffnungsfläche für den Schleifartikel bestimmt. Die Grösse der Öffnungen kann überall in dem Muster konstant sein oder kann innerhalb des Musters variieren. In einer Ausführungsform ist die Grösse der Öffnungen konstant. In einer weiteren Ausführungsform variiert die Grösse der Öffnungen mit der Entfernung der Öffnungen von dem Zentrum des Musters.

[0044] Skalierungsfaktor

[0045] Der Skalierungsfaktor beeinflusst die Gesamtgrösse und die Dimensionen des Musters von Öffnungen. Der Skalierungsfaktor kann in der Weise eingestellt sein, dass die Ränder der äussersten Öffnungen innerhalb einer gewünschten Entfernung von dem Aussenrand des Schleifartikels liegen.

[0046] Entfernung zwischen nächsten benachbarten Öffnungen

[0047] Zusammen mit der Betrachtung der Anzahl und Grösse der Öffnungen kann die Entfernung zwischen den Zentren der nächsten benachbarten Öffnungen bestimmt sein. Die Entfernung zwischen den Zentren zweier beliebiger Öffnungen hängt von den anderen Öffnungsentwurfsbetrachtungen ab. In einer Ausführungsform wird die kürzeste Entfernung zwischen dem Zentrum zweier beliebiger Öffnungen nie wiederholt (d.h. ist der Loch-Loch-Abstand nie genau derselbe Abstand). Dieser Abstandstyp ist ebenfalls ein Beispiel vorbestimmter Asymmetrie.

[0048] Öffnungsmusterbedeckung – akzeptable Mengen von Anomalien

[0049] Es ist festzustellen, dass ein Muster von Öffnungen nicht auf einen Schleifartikel in seiner Gesamtheit oder auf kontinuierliche Weise angewendet zu werden braucht. Teile eines Musters von Öffnungen können angewendet oder übersprungen sein, sodass verschiedene Einteilungen oder Sektoren der Fläche des Schleifartikels nicht das vollständige Muster von Öffnungen tragen. In einer Ausführungsform können eine Hälfte, ein Drittel, ein Viertel, ein Fünftel, ein Sechstel, ein Achtel, ein Zehntel des Musters von Öffnungen übersprungen sein. In einer weiteren Ausführungsform kann das Muster von Öffnungen nur auf eines oder auf mehrere konzentrische ringförmige Gebiete des Schleifartikels aufgetragen sein. In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, eine oder mehrere der Öffnungen, die entlang der einzelnen Bögen oder Spiralarme des Musters von Öffnungen normalerweise in der Reihe der Öffnungen erscheinen würden, zu überspringen. In einer Ausführungsform könnte jede n-te Öffnung oder ein Vielfaches jeder n-ten Öffnung übersprungen sein. In einer weiteren Ausführungsform können einzelne Öffnungen, Gruppen von Öffnungen oder Öffnungen in Übereinstimmung mit einer spezifischen Zahlenreihe übersprungen sein. Umgekehrt ist es ebenfalls möglich, eine bestimmte Menge zusätzlicher Öffnungen in das Muster von Öffnungen aufzunehmen. Die Hinzufügung oder Wegnahme von Öffnungen kann als Anomalien für das Muster von Öffnungen angesehen werden, und eine bestimmte Menge von Anomalien für das Muster, plus oder minus, kann akzeptabel sein. In einer Ausführungsform kann eine akzeptable Menge von Anomalien für das Muster von Öffnungen in dem Bereich von 0,1% bis 10% der Gesamtöffnungsfläche des Schleifartikels liegen.

[0050] Form der Öffnungen

[0051] Die Menge der Bedeckung kann durch die Form der Öffnungen beeinflusst sein. Die Form der Öffnungen kann regelmässig oder unregelmässig sein. In einer Ausführungsform kann die Form der Öffnungen die Form von Schlitzen, regelmässigen Mehrecken, unregelmässigen Mehrecken, Ellipsoiden, Kreisen, Bögen, Spiralen, Kanälen oder Kombinationen davon sein. In einer bestimmten Ausführungsform weisen die Öffnungen die Form eines Kreises auf. In einer weiteren Ausführungsform kann die Form der Öffnung die Form eines oder mehrerer Schlitze sein, wobei sich mehrere Schlitze schneiden. Die Fig. 6A – F zeigen Beispiele solcher schlitzförmiger Öffnungen. Die Schlitze sind so konfiguriert, dass sich die durch die Schlitze erzeugten Klappen nach hinten biegen, falls auf die Rückseite des Schleifartikels ein Unterdruck ausgeübt wird, was somit offene Öffnungen erzeugt, die Mehrecken ähneln, die etwas genaue Ränder aufweisen können. Es wird davon ausgegangen, dass der Abriebabtransport dadurch, dass sich die Klappen nach hinten biegen, gefördert wird, da es den Abrieb direkt in das Unterdrucksystem führt und die Mitnahme des Abriebs in irgendwelche offenen Faserschichten wie etwa Klettmaterialschichten, die an der Rückseite des Schleifartikels befestigt sein könnten, verhindert.

[0052] Herstellungsverfahren – Öffnungen

[0053] Die Öffnungen können durch Standardumformtechniken einschliesslich Prägen, Stanzen, Laserschneiden oder Kombinationen davon erzeugt werden. In einer Ausführungsform werden die Öffnungen gestanzt. In einer weiteren Ausführungsform werden die Öffnungen mit Laserstrahl geschnitten.

[0054] Form des Schleifartikels

[0055] Die Form des Schleifartikels kann irgendeine Form sein, die an das gewünschte Muster von Öffnungen angepasst ist, und wird durch den beabsichtigten Schleifprozess und durch die Konstruktionsmaterialien vorgeschrieben. In einer Ausführungsform ist der Schleifartikel ein gebundener Schleifartikel. In einer weiteren Ausführungsform ist der Schleifartikel ein beschichteter Schleifartikel. In einer bestimmten Ausführungsform ist der Schleifartikel ein Blatt, ein Band oder eine Kreisscheibe.

[0056] Fig. 1 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform einer beschichteten Schleifscheibe 100, der mehrere Öffnungen 101 aufweist, die in einem Muster angeordnet sind, das eine ungleichförmige Verteilung aufweist. Das beschichtete Schleifmittel weist die Form einer im Wesentlichen planaren (d.h. allgemein flachen) Kreisscheibe auf.

[0057] Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht eines Schleifartikels 700, der einen Träger 701 enthält, der eine erste Hauptoberfläche 703 und eine zweite Hauptoberfläche 705 aufweist. Auf der ersten Hauptoberfläche des Trägers ist ein Schleifbelag 707 angeordnet. Der Schleifbelag kann mehrere Schichten einschliesslich einer Bindemittelschicht 709, auch eine Bindemittelbeschichtung genannt, umfassen. Innerhalb der Bindemittelschicht, in sie eindringend oder auf ihr liegend oder in Kombinationen davon, können mehrere Schleifkörner 711 verteilt sein. Ein Muster von Öffnungen 713 (d.h. Löchern) durchlocht alle Schichten des Schleifartikels. Auf der Bindemittelschicht kann optional ein Deckbinder 715 angeordnet sein. Über dem Deckbinder kann eine Superdeckbeschichtung (nicht gezeigt) angeordnet sein. Auf der zweiten Hauptoberfläche (d.h. auf der Rückseite) der Trägerschicht kann eine Rückseitenbeschichtung 717 angeordnet sein. Eine Befestigungsschicht 719 kann über der Rückenbeschichtung angeordnet sein oder kann alternativ direkt auf der zweiten Hauptseite des Trägers angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann der Schleifartikel 700 optional an einem Schleifteller (nicht gezeigt) oder an einem Unterdrucksystem befestigt sein.

[0058] Träger

[0059] Der Träger 701 kann elastisch oder starr sein. Der Träger kann aus irgendeiner Anzahl verschiedener Materialien einschliesslich jener, die herkömmlich als Träger bei der Herstellung beschichteter Schleifmittel verwendet werden, hergestellt sein. Ein beispielhafter elastischer Träger enthält eine Polymerlage (z.B. eine grundierte Lage) wie etwa eine Polyolefinlage (z.B. Polypropylen einschliesslich zweiachsig orientierten Polypropylens), eine Polyesterlage (z.B. Polyethylenterephthalat), eine Polyamidlage oder eine Zelluloseesterlage; eine Metallfolie; eine Gaze; einen Schaum (z.B. Naturschwammmaterial oder Polyurethanschaum); ein Gewebe (z.B. ein Gewebe, das aus Fasern oder Garnen hergestellt ist, die Polyester, Nylon, Seide, Baumwolle, Baumwoll-Polyester-Mischgewebe oder Kunstseide umfassen); Papier; Vulkanpapier; Vulkanisat; Vulkanfaser; Vliesmaterialien; eine Kombination davon; oder eine behandelte Version davon. Gewebeträger können gewebt oder nähgewirkt sein. In bestimmten Beispielen ist der Träger aus der Gruppe ausgewählt, die aus Papier, einer Polymerlage, Gewebe, Baumwolle, Baumwoll-Polyester-Mischgewebe, Kunstseide, Polyester, Poly-Nylon, Vulkanisat, Vulkanfaser, Metallfolie und einer Kombination davon besteht. In anderen Beispielen enthält der Träger eine Polypropylenlage oder eine Polyethylenterephthalatlage (PET-Lage).

[0060] Der Träger 701 kann optional ein Sättigungsmittel und/oder eine Vorleimschicht und/oder eine Rückseitendeckschicht enthalten. Typischerweise ist der Zweck dieser Schichten, den Träger abzudichten oder das Garn oder die Fasern in dem Träger zu schützen. Falls der Träger ein Gewebematerial ist, wird typischerweise wenigstens eine dieser Schichten verwendet. Die Hinzufügung einer Vorleimschicht oder einer Rückseitendeckschicht kann ausserdem zu einer «glatteren» Oberfläche entweder auf der Vorderseite oder auf der Rückseite des Trägers führen. Andere im Gebiet bekannte optionale Schichten (z.B. eine Verbindungsschicht; siehe US-Pat. Nr. 5.700.302 (Stoetzel u. a.), dessen Offenbarung hier durch Literaturhinweis eingefügt ist), können ebenfalls verwendet werden.

[0061] In einem Gewebebehandlungsmaterial kann ein antistatisches Material enthalten sein. Die Zugabe eines antistatischen Materials kann die Neigung des Schleifartikels, beim Polieren von Holz oder holzartigen Materialien statische Elektrizität anzusammeln, verringern. Zusätzliche Einzelheiten hinsichtlich antistatischer Träger oder Trägerbehandlungen sind z.B. in den US-Pat. Nr. 5.108.463 (Buchanan u. a. ); 5.137.542 (Buchanan u. a.); 5.328.716 (Buchanan); und 5.560.753 (Buchanan u. a.), deren Offenbarungen hier durch Literaturhinweis eingefügt sind, zu finden.

[0062] Der Träger kann ein faserverstärkter Thermoplast wie etwa z.B. im US-Pat. Nr. 5.417.726 (Stout u. a.) beschrieben oder ein ungespleisstes Endlosband wie z.B. im US-Pat. Nr. 5.573.619 (Benedict u. a.) beschrieben, deren Offenbarungen hier durch Literaturhinweis eingefügt sind, sein. Gleichfalls kann der Träger ein Polymersubstrat, das daraus vorstehende Einhakstiele wie etwa jene, die z.B. im US-Pat. Nr. 5.505.747 (Chesley u. a.), dessen Offenbarung hier durch Literaturhinweis eingefügt ist, beschrieben sind, aufweist, sein. Ähnlich kann der Träger ein Schlingengewebe wie etwa das, das im US-Pat. Nr. 5.565.011 (Follett u. a.), dessen Offenbarung hier durch Literaturhinweis eingefügt ist, beschrieben ist, sein.

[0063] Schleifbelag

[0064] Der Schleifbelag 707 kann aus einer oder aus mehreren Beschichtungen und aus mehreren Schleifkörnern gebildet sein. Der Schleifbelag enthält z.B. eine Bindemittelbeschichtung 709 und kann optional einen Deckbinder 715 oder eine Superdeckbeschichtung enthalten. Allgemein enthalten Schleifbeläge

[0065] Schleifkörner 711, die in einem Bindemittel angeordnet, darin eingebettet, darin verteilt oder eine Kombination davon sind.

[0066] Schleifkörner

[0067] Die Schleifkörner 711 können im Wesentlichen anorganische Einphasenmaterialien wie etwa Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Siliciumdioxid, Cerdioxid und einen Härter, Hochleistungs-Superschleifkörner wie etwa kubisches Bornitrid und Diamant enthalten. Ausserdem können die Schleifkörner Verbundpartikelmaterialien enthalten. Diese Materialien können Aggregate enthalten, die durch Emulsionsverarbeitungswege, die die Entfernung des flüssigen Trägers durch Verdunstung oder Verdampfung, sodass Rohaggregate zurückbleiben, optional gefolgt von einer Hochtemperaturbehandlung (d.h. Brennen) zum Bilden verwendbarer gebrannter Aggregate, enthalten, gebildet werden können. Ferner können die Schleifmittelgebiete technische Schleifmittel einschliesslich Makrostrukturen und bestimmte dreidimensionale Strukturen enthalten.

[0068] In einer beispielhaften Ausführungsform werden die Schleifkörner mit der Bindemittelformulierung gemischt, um eine Schleifmittelemulsion zu bilden. Alternativ werden die Schleifkörner über der Bindemittelformulierung aufgetragen, nachdem die Bindemittelformulierung auf dem Träger beschichtet worden ist. Optional kann über den Schleifmittelgebieten ein funktionales Pulver aufgetragen werden, um zu verhindern, dass die Schleifmittelgebiete an einem Mustererzeugungswerkzeug haften. Alternativ können Muster in den Schleifmittelgebieten ohne das funktionale Pulver gebildet werden.

[0069] Die Schleifkörner können aus irgendwelchen oder aus einer Kombination von Schleifkörnern einschliesslich Siliciumdioxid, Aluminiumoxid (gebrannt oder gesintert), Zirkoniumdioxid, Zirkoniumdioxid/Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Granat, Diamant, kubischem Bornitrid, Siliciumnitrid, Cerdioxid, Titandioxid, Titandiborid, Borcarbid, Zinnoxid, Wolframcarbid, Titancarbid, Eisenoxid, Chromiak, Flint, Schmirgel, gebildet sein. Die Schleifkörner können z.B. aus einer Gruppe ausgewählt sein, die aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Bornitrid, Granat, Diamant, zusammengeschmolzenem Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid, Cerdioxid, Titandiborid, Borcarbid, Flint, Schmirgel, Aluminiumnitrid und einem Gemisch davon besteht. Bestimmte Ausführungsformen sind zur Verwendung dichter Schleifkörner, die hauptsächlich aus Alpha-Aluminiumoxid bestehen, erzeugt worden.

[0070] Ausserdem kann das Schleifkorn eine bestimmte Form aufweisen. Ein Beispiel einer solchen Form enthält einen Stab, ein Dreieck, eine Pyramide, einen Kegel, eine Vollkugel, eine Hohlkugel oder dergleichen. Alternativ kann das Schleifkorn zufällig geformt sein.

[0071] In einer Ausführungsform können die Schleifkörner eine durchschnittliche Korngrösse von nicht mehr als 800 Mikrometern wie etwa von nicht mehr als etwa 700 Mikrometern, nicht mehr als 500 Mikrometern, nicht mehr als 200 Mikrometern oder nicht mehr als 100 Mikrometern aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Schleifkorngrösse wenigstens 0,1 Mikrometer, wenigstens 0,25 Mikrometer oder wenigstens 0,5 Mikrometer. In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Schleifkorngrösse etwa 0,1 Mikrometer bis etwa 200 Mikrometer und typischer von etwa 0,1 Mikrometer bis etwa 150 Mikrometer oder von etwa 1 Mikrometer bis etwa 100 Mikrometer. Die Korngrösse der Schleifkörner ist typischerweise als die längste Dimension des Schleifkorns spezifiziert. Allgemein gibt es eine Bereichsverteilung von Korngrössen. In einigen Fällen ist die Korngrössenverteilung eng gesteuert.

[0072] Bindemittelbeschichtung – Bindemittel

[0073] Das Bindemittel der Bindemittelbeschichtung oder des Deckbinders kann aus einem einzelnen Polymer oder aus einem Gemisch von Polymeren gebildet sein. Das Bindemittel kann z.B. aus Epoxidharz, aus Acrylpolymer oder aus einer Kombination davon gebildet werden. Ausserdem kann das Bindemittel einen Füllstoff wie etwa einen Füllstoff in Nanogrösse oder eine Kombination von Füllstoffen in Nanogrösse und von Füllstoffen in Mikrogrösse enthalten. In einer bestimmten Ausführungsform ist das Bindemittel ein Colloidbindemittel, wobei die Formulierung, die ausgehärtet wird, um das Bindemittel zu bilden, eine Colloidsuspension ist, die einen Partikelfüllstoff enthält. Alternativ oder zusätzlich kann das Bindemittel ein Nanoverbundbindemittel sein, das einen Submikrometerpartikel-Füllstoff enthält.

[0074] Allgemein enthält das Bindemittel eine Polymermatrix, die die Schleifkörner an den Träger oder an eine elastische Beschichtung, falls vorhanden, bindet. Typischerweise ist das Bindemittel aus einer ausgehärteten Bindemittelformulierung gebildet. In einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Bindemittelformulierung eine Polymerkomponente und eine dispergierte Phase.

[0075] Die Bindemittelformulierung kann einen oder mehrere Reaktionsbestandteile oder Polymerbestandteile für die Zubereitung eines Polymers enthalten. Ein Polymerbestandteil kann ein Monomermolekül, ein Polymermolekül oder eine Kombination davon enthalten. Ferner kann die Bindemittelformulierung Komponenten enthalten, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Lösungsmitteln, Weichmachern, Kettenlängenregulatoren, Katalysatoren, Stabilisatoren, Dispergiermitteln, Härtungsmitteln, Reaktionsvermitteln und Mitteln zum Beeinflussen der Fluidität der Dispersion besteht.

[0076] Die Polymerbestandteile können Thermoplaste oder Duroplaste bilden. Beispielhaft können die Polymerbestandteile Monomere und Harze für die Bildung von Polyurethan, Polyharnstoff, polymerisiertem Epoxidharz, Polyester, Polyimid, Polysiloxane (Silikone), polymerisiertem Alkydharz, Styrol-Butadien-Kautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Polybutadien oder allgemein reaktionsfähige Harze für die Herstellung wärmehärtbarer Polymere enthalten. Ein weiteres Beispiel enthält ein Acrylat- oder ein Methacrylat-Polymerbestandteil. Die Vorläuferpolymerbestandteile sind typischerweise ein härtbares organisches Material (z.B. ein Polymer-Monomer oder ein Material, das, wenn es Wärme oder anderen Energiequellen wie etwa einem Elektronenstrahl, Ultraviolettlicht, sichtbarem Licht usw. ausgesetzt wird, oder mit der Zeit bei Zugabe eines chemischen Katalysators, von Feuchtigkeit oder eines anderen Mittels, das veranlasst, dass das Polymer aushärtet oder polymerisiert, polymerisieren oder vernetzen kann). Ein Beispiel für ein Vorläuferpolymerbestandteil enthält einen reaktionsfähigen Bestandteil für die Bildung eines Aminopolymers oder eines Aminoplastpolymers wie etwa ein alkyliertes Harnstoff-Formaldehyd-Polymer, ein Melamin-Formaldehyd-Polymer und ein alkyliertes Benzoguanamin-Formaldehyd-Polymer; ein Acrylatpolymer einschliesslich eines Acrylat- und eines Methacrylatpolymers, ein Alkylacrylat, ein alkyliertes Epoxidharz, ein acryliertes Urethan, ein acryliertes Polyester, einen acrylierten Polyether, einen Vinylether, ein acryliertes Öl oder ein acryliertes Silicon; ein Alkydpolymer wie etwa ein Urethanalkydpolymer; ein Polyesterpolymer; ein reaktionsfähiges Urethanpolymer; ein Phenolpolymer wie etwa ein Resol- und ein Novolackpolymer; ein Phenol-/Latex-Polymer; ein Epoxidpolymer wie etwa ein Bisphenolepoxidpolymer; Isocyanat; Isocyanurat; ein Polysiloxanpolymer einschliesslich eines Alkylalkoxysilanpolymers; oder ein reaktionsfähiges Vinylpolymer. Die Bindemittelformulierung kann ein Monomer, ein Oligomer, ein Polymer oder eine Kombination davon enthalten. In einer bestimmten Ausführungsform enthält die Bindemittelformulierung Monomere, wenigstens zweier Typen von Polymeren, die vernetzen können, wenn sie ausgehärtet werden. Die Bindemittelformulierung kann z.B. Epoxidharzbestandteile und Acrylharzbestandteile enthalten, die ein Epoxid/Acryl-Polymer bilden, wenn sie ausgehärtet werden.

[0077] Zusatzstoffe – Mahlhilfe

[0078] Ferner kann der Schleifbelag eine Mahlhilfe enthalten, um die Schleifeffizienz und die Zerspanungsrate zu erhöhen. Eine nutzbare Zerspanungshilfe kann eine auf anorganischer Grundlage wie etwa ein Halogensalz, z.B. Natriumkryolith und Kaliumtetrafluorborat; oder eine auf organischer Grundlage wie etwa chloriertes Wachs, z.B. Polyvinylchlorid, sein. Eine bestimmte Ausführungsform enthält Kryolith und Kaliumtetrafluorborat mit einer Partikelgrösse im Bereich von 1 Mikrometer bis 80 Mikrometer und am typischsten von 5 Mikrometer bis 30 Mikrometer. Die Superdeckbeschichtung kann eine Polymerschicht sein, die über den Schleifkörnern aufgetragen ist, um reflexionsmindernde und das Zusetzen mindernder Eigenschaften sicherzustellen.

[0079] Rückseitenbeschichtung – elastische Beschichtung

[0080] Optional kann der Schleifartikel eine elastische Beschichtung und eine Rückseitenbeschichtung (nicht gezeigt) enthalten. Diese Beschichtungen können, wie oben beschrieben, fungieren und können aus Bindemittelzusammensetzungen gebildet sein.

[0081] Schleifteller

[0082] In einer Ausführungsform kann ein Schleifteller mehrere in einem Muster angeordnete Luftströmungswege umfassen. Das Muster der Luftströmungswege kann regelmässige Vielecke, unregelmässige Vielecke, Ellipsoide, Bögen, Spiralen, phyllotaktische Muster oder Kombinationen davon umfassen. Das Muster der Luftströmungswege kann strahlenförmige gebogene Wege, strahlenförmige Spiralwege oder Kombinationen davon umfassen. Das Muster der Luftströmungswege kann eine Kombination innerer strahlenförmiger Spiralwege und äusserer strahlenförmiger Spiralwege umfassen. Das Muster der Luftströmungswege kann eine Kombination aus strahlenförmigen Spiralwegen in Uhrzeigerrichtung und strahlenförmigen Spiralwegen entgegen der Uhrzeigerrichtung umfassen. Die Luftströmungswege können diskret oder diskontinuierlich voneinander sein. Alternativ können einer oder mehrere der Luftströmungswege fluidtechnisch verbunden sein.

[0083] Die Anzahl der strahlenförmig gebogenen Wege (»Bögen»), der strahlenförmigen Spiralwege oder der Kombinationen davon kann variieren. In einer Ausführungsform kann die Anzahl strahlenförmiger gebogener Wege, strahlenförmiger Spiralwege oder Kombinationen davon nicht grösser als 1000 wie etwa nicht grösser als 750, nicht grösser als 500, nicht grösser als 250, nicht grösser als 100, nicht grösser als 90, nicht grösser als 80 oder nicht grösser als 75 sein. In einer Ausführungsform kann die Anzahl strahlenförmiger gebogener Wege, strahlenförmiger Spiralwege oder von Kombinationen davon nicht kleiner als 2 wie etwa nicht kleiner als 3, nicht kleiner als 5, nicht kleiner als 7, nicht kleiner als 9, nicht kleiner als 11, nicht kleiner als 15 oder nicht kleiner als 20 sein. In einer Ausführungsform kann die Anzahl strahlenförmiger gebogener Wege, strahlenförmiger Spiralwege oder von Kombinationen davon von 2 bis 500 wie etwa von 2 bis 100 betragen.

[0084] In einer weiteren Ausführungsform kann ein Schleifteller ein Muster von Luftströmungswegen aufweisen, das ferner einen ringförmigen Luftströmungsweg umfasst, der die Luftströmungswege schneidet. In einer spezifischen Ausführungsform kann ein ringförmiger Luftströmungsweg strahlenförmige gebogene Wege oder strahlenförmige Spiralwege oder Kombinationen davon schneiden.

[0085] Die Breite der Luftströmungswege kann variieren. Die Breite der Luftströmungswege kann konstant oder veränderlich oder eine Kombination davon sein. In einer Ausführungsform kann die Breite der Luftströmungswege innerhalb eines Bereichs fester Längen liegen. In einer Ausführungsform kann die Breite der Luftströmungswege von 0,1 mm bis 10 cm variieren. In einer weiteren Ausführungsform hängt die Breite der Luftströmungswege mit der Grösse der Öffnungen eines beschichteten Schleifmittels, mit dem der Schleifteller verwendet wird, zusammen. In einer Ausführungsform ist die Breite der Luftströmungswege nicht kleiner als 1/10 der Breite der Öffnungen des beschichteten Schleifmittels wie etwa nicht kleiner als 1/8, 1/6, 1/5, 1/4, 1/3, oder 1/2 der Grösse der Öffnungen des beschichteten Schleifmittels. In einer Ausführungsform ist die Breite der Luftströmungswege nicht grösser als das 10-fache der Grösse der Öffnungen des beschichteten Schleifmittels wie etwa nicht grösser als das 8-fache, nicht grösser als das 6-fache, nicht grösser als das 5-fache, nicht grösser als das 4-fache, nicht grösser als das 3-fache, nicht grösser als das 2-fache der Grösse der Öffnungen des beschichteten Schleifmittels. In einer Ausführungsform ist die Breite der Luftströmungswege etwa gleich der Grösse der Öffnungen des beschichteten Schleifmittels.

[0086] Die Luftströmungswege können einen oder mehrere Hohlräume, eine oder mehrere Mündungen, einen oder mehrere Durchlässe, eines oder mehrere Löcher, eine oder mehrere Öffnungen oder Kombinationen davon, die entlang oder innerhalb von Luftströmungswegen wie etwa einer Verzweigung des Luftströmungswegs angeordnet sind, die durch den Körper des Schleiftellers verlaufen, aufweisen. In einer Ausführungsform weist jeder Luftströmungsweg wenigstens ein Loch auf, das innerhalb des Luftströmungswegs, der durch den Körper des Schleiftellers verläuft, angeordnet ist.

[0087] Es wird gewürdigt werden, dass Schleifteller, die dafür ausgelegt sind, beschichteten Schleifmitteln, die vorbestimmte ungleichförmige Verteilungen von Öffnungen aufweisen, zu entsprechen, erfolgreich in Verbindung mit herkömmlichen beschichteten Schleifmitteln sowie mit besonderen beschichteten Schleifmitteln, die vorbestimmte Ungleichförmigkeitsverteilungen von Öffnungen aufweisen, verwendet werden können. Die Erfinder haben festgestellt, dass Schleiftellerausführungsformen für herkömmliche Schleifmittel einen überlegenen Abriebabtransport bereitstellen können und eine verbesserte Schleifleistung fördern können.

[0088] In einer Ausführungsform kann der Schleifteller ein Muster von Luftströmungswegen aufweisen, das zusammenwirkend dafür ausgelegt ist, mit beschichteten Schleifmitteln, die ein Muster mit einer vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung aufweisen, zu arbeiten. Wie oben festgestellt wurde, kann ein solcher Schleifteller in Verbindung mit einem herkömmlichen durchlochten beschichteten Schleifmittel verwendet werden, um den Abriebabtransport und die Schleifleistung zu fördern.

[0089] In einer Ausführungsform kann ein Schleifteller ein Muster von Luftströmungswegen umfassen, wobei das Muster von Luftströmungswegen aus x- und y-Koordinaten eines Musters mit einer gesteuerten, vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung erzeugt wird. Das Muster mit einer vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung, das verwendet wird, um das Schleifteller-Luftströmungsmuster zu erzeugen, kann dasselbe wie das Muster von Öffnungen des beschichteten Schleifmittels, das mit dem Schleifteller verwendet wird, oder ein anderes sein. In einer Ausführungsform ist das Muster mit einer vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung dasselbe wie das Muster von Öffnungen des beschichteten Schleifmittels, das mit dem Schleifteller verwendet wird. In einer weiteren Ausführungsform ist das Muster mit einer vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung ein anderes als das Muster von Öffnungen des beschichteten Schleifmittels, das mit dem Schleifteller verwendet wird.

[0090] In einer Ausführungsform kann der Schleifteller zusammenwirkend dafür ausgelegt sein, mit beschichteten Schleifmitteln, die phyllotaktische Muster in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Ausführungsformen beschichteter Schleifmittel aufweisen, zu arbeiten. Ein Schleifteller wirkt mit einem beschichteten Schleifmittel, das phyllotaktische Muster aufweist, zusammen, wenn die Schleifscheibe mehrere Öffnungen, mehrere Hohlräume, mehrere Kanäle, mehrere Durchlässe oder Kombinationen davon enthält, die in einem Muster konfiguriert sind, das dafür ausgelegt ist, während des Schleifprozesses das Ansaugen und den Abriebabtransport von der Arbeitsfläche weg durch die Öffnungen eines beschichteten Schleifmittels, das ein phyllotaktisches Muster aufweist, zu fördern. Die Öffnungen, Hohlräume, Kanäle, Durchlässe oder Kombinationen davon können Luftströmungswege definieren, die sich entlang, innerhalb oder durch den Schleifteller oder Kombinationen davon befinden. Die Luftströmungswege fördern während des Schleifprozesses verbesserte Ansaugung und verbesserten Abriebabtransport durch die Öffnungen eines beschichteten Schleifmittels und von der Arbeitsfläche weg. In einer Ausführungsform können die Muster von Öffnungen, Hohlräumen, Kanälen, Durchlässen oder Kombinationen davon die Form von regelmässigen Vielecken, unregelmässigen Vielecken, Ellipsoiden, Bögen, Spiralen, phyllotaktischen Mustern oder Kombinationen davon aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform können die Luftströmungswege die Form von regelmässigen Vielecken, unregelmässigen Vielecken, Ellipsoiden, Bögen, Spiralen, phyllotaktischen Mustern oder Kombinationen davon aufweisen.

[0091] In einer Ausführungsform kann ein geeignetes Spiralmuster oder phyllotaktisches Muster aus den x- und y-Koordinaten irgendeines phyllotaktischen Musters von Öffnungen der oben beschriebenen Ausführungsformen von Schleifartikeln erzeugt werden. In einer Ausführungsform werden die x- und y-Koordinaten eines Spiralmusters oder phyllotaktischen Musters transponiert und gedreht, um die x ́- und y ́-Koordinaten des Luftströmungsmusters des Spiral-Schleiftellers oder des phyllotaktischen Schleiftellers zu bestimmen, wobei θ gleich π/n in Radiant ist und n eine beliebige ganze Zahl in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung ist:

[0092] Die erzeugten transponierten und gedrehten Koordinaten (x ́ und y ́) können, etwa unter Verwendung einer computergestützten Zeichensoftware (CAD-Software), grafisch dargestellt werden, um ein geeignetes Luftströmungsmuster wie etwa ein Spiralmuster oder ein phyllotaktisches Muster zu erzeugen. Bestimmte Ausführungsformen transponierter phyllotaktischer Muster sind in Fig. 9 , 12 , 15 gezeigt.

[0093] Daraufhin können die Muster verwendet werden, um strahlenförmige gebogene Kanäle und Spiralkanäle sowie ringförmige Kanäle, die die gebogenen Kanäle und die Spiralkanäle schneiden können, oder Kombinationen davon zu definieren. Die ringförmigen Kanäle, gebogenen Kanäle, Spiralkanäle oder Kombinationskanäle können daraufhin wie etwa in Form von Nuten, Hohlräumen, Mündungen, Durchlässen oder anderen Wegen in ein geeignetes Material geschnitten werden, um einen zusammenwirkenden Schleifteller zu bilden. In Fig. 10 , 13 , 16 sind bestimmte Ausführungsformen von Kanalmustern, die auf transponierten phyllotaktischen Mustern beruhen, gezeigt. In Fig. 28 , 29 , 30 , 31 , 32 , 33 , 46 und 47 sind zusätzliche Ausführungsformen von Schleiftellern, die auf transponierten phyllotaktischen Mustern beruhen, gezeigt.

[0094] In gewissen Ausführungsformen passen die Luftströmungswege des Schleiftellers teilweise bis vollständig zu den Öffnungen des beschichteten Schleifmittels. Es ist festzustellen, dass ein Luftströmungsweg zu einer Öffnung passt, wenn wenigstens ein Teil der Fläche einer Öffnung mit einem Teil des Luftströmungswegs zusammenfällt oder auf ihn ausgerichtet ist. In einer Ausführungsform passen die Luftströmungswege des entsprechenden Schleiftellers zu wenigstens 5%, zu wenigstens 10%, zu wenigstens 15%, zu wenigstens 20%, zu wenigstens 25% der Öffnungen. In einer Ausführungsform können die Luftströmungswege des entsprechenden Schleiftellers zu wenigstens 5%, zu wenigstens 10%, zu wenigstens 15%, zu wenigstens 20%, zu wenigstens 25%, zu wenigstens 30%, zu wenigstens 35%, zu wenigstens 40%, zu wenigstens 55%, zu wenigstens 50%, zu wenigstens 55%, zu wenigstens 60%, zu wenigstens 65%, zu wenigstens 70%, zu wenigstens 75%, zu wenigstens 80%, zu wenigstens 85%, zu wenigstens 90%, zu wenigstens 95% oder zu wenigstens 100% der Öffnungen des beschichteten Schleifmittels passen.

[0095] Es wird gewürdigt werden, dass gewisse der spiralförmigen und phyllotaktischen Luftströmungsmuster des Schleiftellers insbesondere dann eine bestimmte Qualität der Ausrichtung auf ein Muster von Öffnungen eines beschichteten Schleifmittels zeigen, wenn das Luftströmungsmuster auf einer Transposition und auf einer Drehung der Koordinaten der Öffnung des beschichteten Schleifmittels beruht. In einer Ausführungsform passt das Luftströmungsmuster des Schleiftellers zur Mehrzahl der Öffnungen, zu fast allen Öffnungen des beschichteten Schleifmittels, wenn der Schleifteller in einer bestimmten Phase oder in bestimmten Drehungsgraden in Bezug auf das beschichtete Schleifmittel ist. Das heisst, dass ein Schleifteller ein Einzelausrichtungs-Schleifteller (auch 2-fach-Ausrichtungs-Schleifteller genannt) ist, wenn die Luftströmungswege des Schleiftellers zu den Öffnungen des beschichteten Schleifmittels passen, wenn der Schleifteller im Vergleich zu dem beschichteten Schleifmittel um 90° oder 180° gedreht wird und der grösste Teil der Öffnungen bis zu fast allen Öffnungen des beschichteten Schleifmittels zu wenigstens einem der Luftströmungswege des Schleiftellers passen. Fig. 46 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Einzelausrichtungs-Schleiftellers. Die Fig. 48 – 51 zeigen eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über einem Einzelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 46 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 90° phasenverschoben, um 180° phasenverschoben, um 270° phasenverschoben und um 0° phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist, sodass die Öffnungen des beschichteten Schleifmittels zwischen der Tatsache, dass keine der Öffnungen des beschichteten Schleifmittels irgendeiner der äusseren Spiralen des Schleiftellers entspricht, bis zu der Tatsache, dass fast alle Öffnungen des beschichteten Schleifmittels wenigstens einer der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen, abwechseln. In Fig. 47 ist ein Doppelausrichtungs-Schleifteller (auch 4-fach-Ausrichtungs-Schleifteller genannt) dargestellt. Die Fig. 52 – 59 zeigen eine Darstellung einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels, das 442 Öffnungen (441, die eine zentrale Öffnung umgeben) in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung aufweist, das über dem Doppelausrichtungs-Schleifteller aus Fig. 47 liegt, wobei das beschichtete Schleifmittel um 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315° und 0° phasenverschoben gegen den Schleifteller gedreht ist. Es ist erneut gezeigt, dass die Öffnungen des beschichteten Schleifmittels zwischen der Tatsache, dass keine der Öffnungen des beschichteten Schleifmittels einer der äusseren Spiralen des Schleiftellers entspricht (45°, 135°, 225° und 315°), bis zu der Tatsache, dass alle Öffnungen des beschichteten Schleifmittels wenigstens einer der äusseren Spiralen des Schleiftellers entsprechen (90°, 180°, 270° und 0°), abwechseln.

[0096] In einer Ausführungsform kann der Schleifteller einen Ausrichtungsanzeiger enthalten oder dafür ausgelegt sein, ihn zu enthalten. Ein Ausrichtungsanzeiger kann eine Markierung, eine Vorrichtung, eine Kerbe, eine Befestigung, ein Ring, ein Vorsprung oder eine Kombination davon zur Angabe des Grads der Ausrichtung des Schleiftellers auf das beschichtete Schleifmittel sein. In einer spezifischen Ausführungsform kann der Ausrichtungsanzeiger eine Markierung sein.

[0097] Obgleich diese Schleifteller als mit den hier beschriebenen Ausführungsformen der Schleifartikel zusammenwirkend beschrieben worden sind, können sie ebenfalls mit durchlochten beschichteten Standardschleifmitteln des Standes der Technik verwendet werden. Es ist festgestellt worden, dass Schleifteller, die mehrere Öffnungen, mehrere Hohlräume, mehrere Kanäle oder Kombinationen davon aufweisen, die geeignete Luftströmungswege mit einem Spiralmuster oder phyllotaktischen Mustern bilden, einen verbesserten Abriebabtransport aufweisen, die Schleifzerspanungsleistung fördern können und die Schleifmittellebensdauer sowohl für durchlochte beschichtete Standardschleifmittel des Standes der Technik als auch für beschichtete Schleifmittel, die phyllotaktische Muster von Durchlochungen aufweisen, fördern können.

[0098] Ein Schleifteller kann elastisch oder starr sein. Der Schleifteller kann aus irgendeiner Anzahl verschiedener Materialien oder Kombinationen von Materialien einschliesslich jener, die herkömmlich bei der Herstellung von Schleiftellern verwendet werden, bestehen. Der Schleifteller kann aus einer einteiligen, einheitlichen Konstruktion oder aus einer mehrteiligen Konstruktion wie etwa aus einer Mehrschichtkonstruktion oder aus einer Konstruktion konzentrischer Schichten bestehen. Vorzugsweise ist der Schleifteller ein elastisches Material wie etwa ein elastischer Schaum. Geeignete Schäume können Polyurethan, Polyester, Polyesterurethan, Polyetherurethan; ein natürlicher Kautschuk oder Synthesegummi wie etwa ein Polybutadien, ein Polyisopren, ein EPDM-Polymer, Polyvinylchlorid (PVC), Polychloropren oder ein Styrol/Butadien-Copolymer; oder Kombinationen davon sein. Der Schaum kann offenzellig oder geschlossenzellig sein. Zu der Schaumformulierung können Zusatzstoffe wie etwa Haftmittel, Elastifikatoren, Aushärtungsmittel, Antioxidanzien, Verstärkungsmaterialien und dergleichen zugesetzt werden, um gewünschte Eigenschaften zu erzielen. Ausserdem können zu dem Schaum oder zu dem anderen elastischen Material Farbstoffe, Pigmente, Füllstoffe, Antistatikmittel, Feuerhemmer und eine Gewebeverstärkung zugesetzt werden.

[0099] Besonders nützliche Schäume enthalten TDI/Polyester-Schäume (Toluoldiisocyanat/Polyester-Schäume) und MDI/Polyester-Schäume (Methylendiphenyldiisocyanat/Polyester-Schäume). In einer Ausführungsform besteht der Schleifteller aus elastischem, offenzelligem Polyurethanschaum, der als das Reaktionsprodukt eines Polyethertoluols und eines aromatischen Polyisocyanats gebildet ist. In einer weiteren Ausführungsform kann der Schleifteller ein Schaum, ein Vulkanisat oder irgendeine Kombination davon sein.

[0100] Herstellungsverfahren – beschichtetes Schleifmittel

[0101] Zu einem Herstellungsverfahren eines beschichteten Schleifmittels, der ein Muster von Öffnungen aufweist, übergehend, kann ein Träger von einer Rolle verteilt werden, wobei der Träger mit einer aus einer Beschichtungsvorrichtung ausgegebenen Bindemittelformulierung beschichtet werden kann. Eine beispielhafte Beschichtungsvorrichtung enthält einen Drop-Die-Coater, eine Messerbeschichtungseinrichtung (Knife-Coater), eine Vorhangbeschichtungseinrichtung (Curtain-Coater), einen Vacuum-Die-Coater oder einen Die-Coater. Beschichtungsmethodiken können entweder Kontaktverfahren oder kontaktlose Verfahren enthalten. Solche Verfahren enthalten Zweiwalzen-, Dreiwalzen-Umkehr-, Walzenspaltrakel-, Schlitzdüsen-, Tiefdruck-, Extrusions- oder Sprühbeschichtungsanwendungen.

[0102] In einer Ausführungsform kann die Bindemittelformulierung in einer Emulsion, die die Formulierung und die Schleifkörner enthält, bereitgestellt werden. In einer alternativen Ausführungsform kann die Bindemittelformulierung getrennt von den Schleifkörnern abgegeben werden. Die Schleifkörner können nach der Beschichtung des Trägers mit dem Bindemittel, nach dem teilweisen Aushärten der Bindemittelformulierung, nach dem Mustern der Bindemittelformulierung, falls überhaupt, oder nach dem vollständigen Aushärten der Bindemittelformulierung bereitgestellt werden. Die Schleifkörner können z.B. durch eine Technik wie etwa elektrostatische Beschichtung, Tropfbeschichtung oder mechanischen Wurf aufgetragen werden.

[0103] In einer weiteren Ausführungsform kann der mit dem Bindemittel und mit den Schleifkörnern beschichtete Träger geprägt werden, gestanzt werden, mittels Laser geschnitten werden oder Kombinationen davon, um das Muster von Öffnungen zu bilden. Die Öffnungen können im Wesentlichen frei von Trägermaterial, Bindemittel und Schleifkörnern sein.

[0104] In einer weiteren Ausführungsform kann der Träger selektiv mit dem Bindemittel beschichtet werden, um unbeschichtete Gebiete zu lassen, die daraufhin geschnitten werden, um die Öffnungen zu bilden. Zum Beispiel kann das Bindemittel wie etwa durch Siebdruck, Offsetdruck oder Flexodruck auf den Träger gedruckt werden. In einem weiteren Beispiel kann das Bindemittel unter Verwendung von Tiefdruckbeschichtung, Schlitzdüsenbeschichtung, maskierter Sprühbeschichtung oder dergleichen selektiv beschichtet werden. Alternativ kann auf den Träger ein Photoresist oder eine UV-aushärtende Maske aufgetragen und, wie etwa durch Photolithographie, entwickelt werden, um Teile des Trägers zu maskieren. In einem weiteren Beispiel kann auf den Träger vor Auftrag des Bindemittels eine Entnetzungsverbindung aufgetragen werden.

[0105] Übergehend zu einem Verfahren zum Abschleifen eines Werkstücks kann das Werkstück mit einem beschichteten Schleifmittel in Kontakt gebracht werden. Das beschichtete Schleifmittel kann relativ zu dem Werkstück gedreht werden. Das beschichtete Schleifmittel kann z.B. an einem Exzenterpolierer angebracht werden und mit dem Werkstück in Kontakt gebracht werden. Während das Werkstück abgeschliffen wird, kann sich von dem Werkstück abgeschliffenes Material in den Öffnungen ansammeln. Das angesammelte Material kann durch die Bewegung des beschichteten Schleifmittels während der Verwendung aus den Öffnungen ausgestossen werden. Alternativ kann an dem Schleifartikel, der einen Schleifteller enthalten kann, der für die zusammenwirkende Funktion mit dem Schleifartikel konfiguriert ist, ein Unterdrucksystem eingerichtet sein.

Beispiele

Beispiel 1 – Abriebextraktionseffizienz

[0106] Die potenzielle Abriebextraktionseffizienz eines Schleifscheiben-Musters von Öffnungen kann durch Bestimmen der gemittelten Entfernung von einer Öffnung für irgendeinen Punkt auf einer durch die Drehung der Schleifscheibe bei einem ausgewählten Umlauf definierten Nennfläche quantifiziert werden. In den oberen Abschnitten von Fig. 20A–D sind die Schleifflächen (d.h. die Schleifscheibenmuster) für eine Vergleichsprobe 1 (Fig. 20A) und für Vögel-Sonnenblume Schleifscheibenmuster Proben 1 bis 3 (Fig. 20B–D) gezeigt. Die gemittelte Entfernung von einer Öffnung für irgendeinen Punkt auf der durch die Drehung der Schleifscheibe definierten Nennfläche wurde unter Verwendung von Simulationssoftware bestimmt. Es wurde ein Umlauf verwendet, der einem Standardumlauf für einen Hand-Elektroexzenterpolierer entspricht. Die gemittelten Entfernungen für jedes Schleifmuster waren wie in den mittleren Abschnitten von Fig. 20A–D dargestellt. In dem unteren Abschnitt von Fig. 20A–D wurden die gemittelten Entfernungen von einer Öffnung in Abhängigkeit von dem Radius aufgetragen und die Fläche unter der Kurve wurde integriert und die Werte für jedes Öffnungsmuster wurden verglichen. Ein niedrigerer integrierter Wert gibt eine bessere Öffnungsbedeckung und somit eine bessere Abriebextraktionseffizienz an. Alle Muster von Öffnungen der Vögel-Sonnenblume Schleifscheibenmuster hatten einen niedrigeren integrierten Wert und somit eine bessere Abriebextraktionseffizienz als die Vergleichsprobe. Angesichts dessen, dass alle Proben nahezu den gleichen Betrag der Öffnungfläche aufweisen, war dies neuartig. Dies zeigt, dass die Verteilung der Öffnungen über die Oberfläche der Schleifscheibe besser ist. Die Probe 3 hatte eine besonders drastische Verringerung (eine Verringerung von 93%) des integrierten Werts.

[0107] Die Vergleichsprobe 1 war ein 5 ́ ́-MultiAir-Schleifscheibenmuster mit 125 Löchern und einer Öffnungfläche (d.h. einer entfernten Fläche) von 10,5%. Die maximale gemittelte Entfernung für irgendeinen gegebenen Punkt von einer Öffnung lag im Bereich von 3–4 mm. Die integrierte gemittelte Entfernung von einer Öffnung betrug 49 mm<2>.

[0108] Die Probe 1 war ein 5 ́ ́-Vogel-Sonnenblumen-Schleifscheibenmuster mit 150 Löchern und mit einer Öffnungfläche (d.h. entfernten Fläche) von 10,7%. Die maximale gemittelte Entfernung für irgendeinen gegebenen Punkt von einer Öffnung lag im Bereich von 2–3 mm. Die integrierte gemittelte Entfernung von einer Öffnung betrug 33 mm<2>(eine Verringerung von 32%).

[0109] Die Probe 2 war ein 5 ́ ́-Vogel-Sonnenblumen-Schleifscheibenmuster mit 250 Löchern und mit einer Öffnungsfläche (d.h. entfernten Fläche) von 10,8%. Die maximale gemittelte Entfernung für irgendeinen gegebenen Punkt von einer Öffnung lag im Bereich von 1–2 mm. Die integrierte gemittelte Entfernung von einer Öffnung betrug 11 mm<2>(eine Verringerung von 77%).

[0110] Die Probe 3 war ein 5 ́ ́-Vogel-Sonnenblumen-Schleifscheibenmuster mit 350 Löchern und einer Öffnungsfläche (d.h. entfernten Fläche) von 10,7%. Die maximale gemittelte Entfernung für irgendeinen gegebenen Punkt von einer Öffnung lag im Bereich von 1–2 mm. Die integrierte gemittelte Entfernung von einer Öffnung betrug 3 mm<2>(eine Verringerung von 93%).

[0111] Tabelle 1 – Integrierte gemittelte Entfernung von einer Öffnung Anzahl der Öffnungen Öffnungsfläche (% des potenziellen Gesamtflächeninhalts) Integrierte gemittelte Entfernung von einer Öffnung während der Drehung (mm<2>) Vergleichsprobe 1 125 10,5 49 Probe 1 150 10,7 33 Probe 2 250 10, 8 11 Probe 3 350 10, 7 3

Beispiel 2 – Verbesserte Extraktionseffizienz mit verbesserter Schleiffläche

[0112] Unter Verwendung derselben Prozedur wie oben wurden zusätzliche Vogel-Sonnenblume Schleifmuster von Öffnungen in Bezug auf die potenzielle Abriebextraktionseffizienz untersucht. In den oberen Abschnitten von Fig. 21A–D sind die Schleifscheibenmuster für die Vergleichsprobe 1 (Fig. 21A) und für die Vogel-Sonnenblumen Schleifscheiben Proben 1 bis 3 (Fig. 21B–D) gezeigt. Die gemittelten Entfernungen für jedes Schleifmuster wurden, wie in den mittleren Abschnitten von Fig. 21A–D gezeigt, dargestellt. In dem unteren Abschnitt von Fig. 20A–D sind die gemittelten Entfernungen von einer Öffnung, dargestellt in Abhängigkeit vom Radius, gezeigt. Die Fläche unter der Kurve wurde integriert und die Werte für jedes Muster von Öffnungen wurden verglichen. Alle Vogel-Sonnenblume Schleifscheiben Proben erzielten neuartig selbst dann einen vergleichbaren oder sogar besseren integrierten Wert, wenn sie eine Öffnungsfläche hatten, die von 2,7% bis 6,3% kleiner als die der Vergleichsprobe war. Dies gibt an, dass die Verteilung der Öffnungen über die Oberfläche der Schleifscheiben erwünscht ist, da eine sehr hohe Abriebextraktionseffizienz aufrechterhalten werden kann, während die Menge der verfügbaren Schleiffläche erhöht ist. Die Probe 3 hatte die drastischste Verringerung des integrierten Werts, hat aber auch die höchste Zunahme der verfügbaren Schleiffläche.

[0113] Die Vergleichsprobe 1 war ein 5 ́ ́-MultiAir-Schleifscheibenmuster mit 125 Löchern und einer Öffnungsfläche (d.h. einer entfernten Fläche) von 10,5%. Die maximale gemittelte Entfernung für irgendeinen gegebenen Punkt von einer Öffnung lag im Bereich von 3–4 mm. Die integrierte gemittelte Entfernung von einer Apertur betrug 49 mm<2>.

[0114] Die Probe 1 war ein 5 ́ ́-Vogel-Sonnenblumen-Schleifscheibenmuster mit 148 Löchern und mit einer Öffnungsfläche (d.h. entfernten Fläche) von 7,8% (2,7% erhöhte Schleiffläche). Die maximale gemittelte Entfernung für irgendeinen gegebenen Punkt von einer Öffnung lag im Bereich von 2–3 mm. Die integrierte gemittelte Entfernung von einer Öffnung betrug 51 mm<2>(eine Erhöhung von 4%).

[0115] Die Probe 2 war ein 5 ́ ́-Vogel-Sonnenblumen-Schleifscheibenmuster mit 246 Löchern und mit einer Öffnungsfläche (d.h. entfernten Fläche) von 5,0% (5,5% erhöhte Schleiffläche). Die maximale gemittelte Entfernung für irgendeinen gegebenen Punkt von einer Öffnung lag im Bereich von 2–3 mm. Die integrierte gemittelte Entfernung von einer Öffnung betrug 32 mm<2>(eine Verringerung von 34%).

[0116] Die Probe 3 war ein 5 ́ ́-Vogel-Sonnenblumen-Schleifscheibenmuster mit 344 Löchern und einer Öffnungsfläche (d.h. entfernten Fläche) von 3,7%. Die maximale gemittelte Entfernung für irgendeinen gegebenen Punkt von einer Öffnung lag im Bereich von 1–2 mm. Die integrierte gemittelte Entfernung von einer Öffnung betrug 22 mm<2>(eine Verringerung von 55%).

[0117] Tabelle 2 – Integrierte gemittelte Entfernung von einer Öffnung Anzahl der Öffnungen Öffnungsfläche (% des potenziellen Gesamtflächeninhalts) integrierte gemittelte Entfernung von einer Öffnung während der Drehung (mm<2>) Vergleichsprobe 1 125 10,5 49 Probe 1 148 7,8 51 Probe 2 246 5,0 32 Probe 3 344 3,7 22

Beispiel 3 – Schleifleistung – mit Unterdruck, kein spezifischer Schleifteller

[0118] Beschichtete 5-Zoll-Schleifscheiben wurden durch Abschleifen eines Acrylgussplattenelements unter Verwendung eines Handexzenterpolierers getestet. Jede beschichtete Schleifscheibe wurde auf einer Geraden über die Länge des Acrylgussplattenelements bewegt. Die Menge des entfernten Materials wurde durch Messen des Gewichts des Acrylgussplattenelements vor und nach jedem Schleifzyklus unter Verwendung einer Waage bestimmt. Das gemittelte entfernte Material wurde durch Summieren des Gewichtsverlusts über sechs Schleifvorgänge bestimmt. Die gemittelte Materialentfernung wurde durch Mitteln über drei Versuche bestimmt.

[0119] Nach dem ersten Schleifvorgang wurde an drei Punkten entlang der Länge des Schnitts die Oberflächenbeschaffenheit (Rz) des Acrylgussplattenelements gemessen. Das gemittelte Rz wurde über drei Versuche genommen.

[0120] Fig. 22 zeigt ein Diagramm, das die kumulative Zerspanung und die Oberflächenbeschaffenheit für die Vergleichsprobe 1 und für drei Vogel-Sonnenblume Schleifscheibenmuster Proben vergleicht.

[0121] Es wurde ein Vergleich beschichteter Schleifscheiben, die eine Korngrösse P1500 (mittlere Schleifkorngrösse von etwa 12,6 Mikrometern) aufwiesen, durchgeführt. Sofern nicht etwas Anderes spezifiziert ist, wurde jeder Schleifvorgang des Tests für eine Dauer von 30 Sekunden mit angelegtem Unterdruck ausgeführt. Bei allen Proben wurde ein Dynabrade-54-Loch-Schleifteller (»harter» Teller) verwendet.

[0122] Die Vergleichsprobe 1 war eine Norton-MultiAir-Scheibe mit einem Durchmesser von 5 ́ ́ mit einer Korngrösse P1500 mit 125 Löchern, die in einem Gittermuster verteilt waren. Die Gesamtmenge der Öffnungsfläche betrug 10,5% der Scheibe.

[0123] Die Probe 1 war eine Schleifscheibe mit einem Durchmesser von 5 ́ ́ mit einer Korngrösse P1500 und mit einem phyllotaktischen Muster von Öffnungen auf der Grundlage der Vogel-Gleichung. Die Anzahl der Öffnungen betrug 150. Die Gesamtmenge der Öffnungsfläche betrug 10,5%.

[0124] Abgesehen davon, dass die Anzahl der Öffnungen 250 betrug, war die Probe 2 dieselbe wie die Probe 1. Die Gesamtmenge der Öffnungsfläche betrug 10,8%.

[0125] Abgesehen davon, dass die Anzahl der Öffnungen 350 betrug, war die Probe 3 dieselbe wie die Probe 1, Die Gesamtmenge der Öffnungsfläche betrug 10,7%.

[0126] Tabelle.3 – Schleifleistung Anzahl der Öffnungen Öffnungsfläche (% des potenziellen Gesamtflächeninhalts) Kumulatives entferntes Material (g) Rz (µZoll) Vergleichsprobe 1 125 10,5 1,15 57 Probe 1 150 10,7 1,15 54 Probe 2 250 10,8 1,15 57 Probe 3 350 10,7 1,12 59

Beispiel 4 – Schleifleistung – mit Unterdruck, kein spezifischer Schleifteller

[0127] Fig. 23 zeigt ein Diagramm, das die kumulative Zerspanung und die Oberflächenbeschaffenheit für die Vergleichsprobe 1 und für drei Vogel-Sonnenblumen Schleifscheiben Proben 1–3 vergleicht. Abgesehen davon, dass bei allen Proben ein Norton-MultiAir-125-Loch-Schleifteller (»weicher» Schleifteller) verwendet wurde, wurde der Schleifleistungstest genauso wie oben in Beispiel 3 ausgeführt.

[0128] Die Vergleichsprobe 1 und die Proben 1–3 waren dieselben wie oben in Beispiel 3.

[0129] Tabelle 4 – Schleifleistung Anzahl der Öffnungen Öffnungsfläche (% des potenziellen Gesamtflächeninhalts) Kumulatives entferntes Material (g) Rz (µZoll) Vergleichsprobe 1 125 10,5 0,99 60 Probe 1 150 10,7 0,98 56 Probe 2 250 10,8 0,92 53 Probe 3 350 10,7 0,91 51

Beispiel 5 – Schleifleistung – mit Unterdruck, kein spezifischer Schleifteller

[0130] Fig. 24 zeigt ein Diagramm, das die kumulative Zerspanung und die Oberflächenbeschaffenheit für die Vergleichsprobe 1 und für drei Vogel-Sonnenblumen Schleifscheiben Proben 1–3 vergleicht.

[0131] Abgesehen davon, dass jeder der sechs Schleifzyklen 2 Minuten dauerte, wurde der Schleifleistungstest genauso wie oben in Beispiel 3 ausgeführt.

[0132] Abgesehen davon, dass für alle Proben eine Schleifkorngrösse P80 (mittlere Schleifkorngrösse von etwa 201 Mikrometern) verwendet wurde, waren die Vergleichsprobe 1 und die Vogel-Sonnenblumen Schleifscheiben-Proben 1–3 dieselben wie oben in Beispiel 3.

[0133] Tabelle 5 – Schleifleistung Anzahl der Öffnungen Öffnungsfläche (% des potenziellen Gesamtflächeninhalts) Kumulatives entferntes Material (g) Rz (µZoll) Vergleichsprobe 1 125 10,5 17,2 485 Probe 1 150 10,7 16,98 487 Probe 2 250 10,8 16,41 471 Probe 3 350 10,7 16,88 464

Beispiel 6 – Schleifleistung – mit Unterdrück, kein spezifischer Schleifteller

[0134] Fig. 25 zeigt ein Diagramm, das die kumulative Zerspanung und die Oberflächenbeschaffenheit für die Vergleichsprobe 1 und für drei Vogel-Sonnenblumen Schleifscheiben-Proben 1–3 vergleicht.

[0135] Abgesehen davon, dass jeder der sechs Schleifzyklen 2 Minuten dauerte, wurde der Schleifleistungstest genauso wie oben in Beispiel 4 ausgeführt.

[0136] Abgesehen davon, dass für alle Proben eine Schleifkorngrösse P80 (mittlere Schleifkorngrösse von etwa 201 Mikrometern) verwendet wurde, waren die Vergleichsprobe 1 und die Proben 1–3 dieselben wie oben in Beispiel 4.

[0137] Tabelle 6 – Schleifleistung Anzahl der Öffnungen Öffnungsfläche (% des potenziellen Gesamtflächeninhalts) Kumulatives entferntes Material (g) Rz (µZoll) Vergleichsprobe 1 125 10,5 16,66 464 Probe 1 150 10,7 17,61 500 Probe 2 250 10,8 16,19 457 Probe 3 350 10,7 15,94 472

Beispiel 7 – Schleifleistung – mit Unterdruck, zusammenwirkendem Schleifteller

[0138] Fig. 26 zeigt einen Graphen der Materialzerspanung zu fortschreitenden Zeitintervallen für die Vergleichsprobe 1 und für zwei Vogel-Sonnenblumen Schleifscheiben-Proben 1–2.

[0139] Der Schleifleistungstest wurde unter Verwendung von sechs Schleifzyklen zu jeweils 30 Sekunden genauso wie oben in Beispiel 1 durchgeführt. Es wurden drei Wiederholungen durchgeführt und der Mittelwert wurde aufgezeichnet.

[0140] Die Vergleichsprobe 1 war eine Norton-MultiAir-Scheibe mit einem Durchmesser von 5 ́ ́ mit einer Korngrösse P1500 und mit 125 in einem Gittermuster verteilten Löchern. In Verbindung damit wurde ein zusammenwirkender MultiAir-Schleifteller («weicher» Teller) verwendet. Die Gesamtmenge der Öffnungsfläche war 10,5% der Scheibe.

[0141] Die Probe 1 war eine Schleifscheibe mit einem Durchmesser von 5 ́ ́ mit einer Korngrösse P1500 und mit einem phyllotaktischen Muster von Öffnungen auf der Grundlage der Vogel-Gleichung. Die Anzahl der Öffnungen betrug 246 und in Verbindung damit wurde ausserdem ein zusammenwirkender Schleifteller («weicher» Teller) auf der Grundlage des transponierten Bilds des Vogel-246-Öffnung-Musters verwendet. Die Gesamtmenge der Öffnungsfläche für die Schleifscheibe betrug 5%.

[0142] Die Probe 2 war eine Schleifscheibe mit einem Durchmesser von 5 ́ ́ mit einer Korngrösse P1500 und mit einem phyllotaktischen Muster von Öffnungen auf der Grundlage der Vogel-Gleichung. Die Anzahl der Öffnungen betrug 344 und in Verbindung damit wurde ausserdem ein zusammenwirkender Schleifteller («weicher» Teller) auf der Grundlage des transponierten Bilds des Vogel-344-Öffnung-Musters verwendet. Die Gesamtmenge der Öffnungsfläche der Schleifscheibe betrug 3,7%.

[0143] Wie in dem Graphen zu sehen ist, war die Anfangszerspanung (für den ersten Zyklus) geringfügig niedrig, wobei aber die Verschlechterungsrate der Zerspanung im Vergleich zu dem MultiAir-Kontrollmuster bedeutend verbessert war. Die Verschlechterungsrate ist eine Angabe für das Zusetzen der Scheibe. Je höher das Zusetzen ist, desto schneller fällt die Zerspanungsrate ab. Die Verbesserung bim Mildern der Verlustrate der Zerspanung ist eine klare Angabe, dass die Muster von Öffnungen der erfindungsgemässen Proben einer Verbesserung gegenüber dem Vergleichsaperturmuster sind. Ausserdem weisen die erfindungsgemässen Proben eine höhere kumulative Zerspanungsrate als die Vergleichsprobe auf. Die prozentuale Zunahme der kumulativen Zerspanung für die Probe 1 (+14,75%) und für die Probe 2 (+27,81) übersteigt unverhältnismässig die Menge der grösseren Schleiffläche für die Probe 1 (+5%) und für die Probe 2 (+6,8), was einen synergistischen Schleifleistungseffekt wegen erhöhter Abriebabtransporteffizienz der Muster von Öffnungen und der Verwendung eines zusammenwirkenden Schleiftellers anzugeben scheint. Ferner ist die Oberflächenbeschaffenheit dieselbe oder besser (wobei niedrigere Werte eine niedrigere durchschnittliche Rauigkeit angeben) als für die Vergleichsprobe.

[0144] Tabelle 7 – Schleifleistung Anzahl der Öffnungen Öffnungsfläche (% des potenziellen Gesamtflächeninhalts) Kumulatives entferntes Material (g) % Änderung (%) Vergleichsprobe 1 125 10,5 0,57 0 Probe 1 246 5,0 0,66 14,75 Probe 2 344 3,7 0,73 27,81

[0145] Tabelle 8 – Schleifleistung mittlere Rz-Oberflächenbeschaffenheit von 3 Wiederholungen nach dem 1. Schleifzyklus mittlere Rz-Oberflächenbeschaffenheit von 3 Wiederholungen nach dem 6. Schleifzyklus Vergleichsprobe 1 64 58 Probe 1 59 53 Probe 2 64 54

Beispiel 8 – Schleifleistungstest – mit Unterdruck und entsprechendem Schleifteller

[0146] Es wurde ein Schleifleistungstest an Fahrzeugseitenplattenelementen durchgeführt. Die Seitenplattenelemente waren aus Glasfaser und mit einer Deckschicht galvanisiert. Die Fahrzeugseitenplattenelemente wurden unter Verwendung eines Handexzenterpolierers, der mit einer 6-Zoll-Schleifscheibe, einem Schleifteller und einem Unterdruckanbauteil ausgestattet war, abgeschliffen. Es wurden zwei Kontrollproben 1–2 und drei phyllotaktische Muster von Öffnungen Proben 1–3 getestet. Die Kombinationen von Schleifscheiben und Schleiftellern für die Kontrollproben und für die erfindungsgemässen Proben sind in Tabelle 9 gegeben und im Folgenden ausführlicher beschrieben.

[0147] Die Fahrzeugseitenplattenelemente wurden für alle Tests unter Verwendung einer Bewegung von einer Seite zur anderen, die aufeinanderfolgende Reihen über die Oberfläche des Fahrzeugseitenplattenelements bedeckte, abgeschliffen. Für jede Paarung der Schleifscheiben und der Schleifteller wurden mehrere Läufe durchgeführt. Es wurden die mittlere Lebensdauer der Schleifscheiben und die während der Lebensdauer der Schleifscheiben abgeschliffene mittlere Oberfläche gemessen. Fig. 24 zeigt ein Diagramm, das die mittlere Lebensdauer und die während der Lebensdauer abgeschliffene mittlere Fläche sowohl für die Kontrollprobe als auch für die phyllotaktischen Proben 1–3 vergleicht.

[0148] Die mittlere Lebensdauer und die mittlere abgeschliffene Fläche während der Lebensdauer jeder Probe wurden verwendet, um die Zeit, die es dauert, 10 000 Quadratfuss Fahrzeugplattenelement abzuschleifen, zu schätzen und zu vergleichen. In der Berechnung ist eine Zeit von 45 Sekunden zum Wechseln einer Schleifscheibe angenommen. Fig. 25 zeigt ein Diagramm, das die zum Abschleifen von 10 000 Quadratfuss Fahrzeugplattenelement notwendige Zeit in Stunden für die Kontrollprobe und für die erfindungsgemässen Proben vergleicht.

[0149] In der Kontrollprobe 1 wurde eine beschichtete Norton-MultiAir-Schleifscheibe mit einem Durchmesser von 6 ́ ́ mit einer Aluminiumoxidkörnung der Grösse P320, die 181 gestanzte Öffnungen aufwies, die in einem Gittermuster (eine Öffnung mit einem Radius von 7,8 mm in der Mitte der Scheibe plus 180 1,65-mm-Öffnungen, die die zentrale Öffnung umgaben) (im Folgenden als «gestanzte MultiAir-Scheibe») verteilt waren, verwendet. Die Gesamtmenge der Öffnungsfläche betrug näherungsweise 10% der Gesamtfläche der Scheibe. Während der Tests wurde ein entsprechender Norton-MultiAir-Schleifteller mit einem Durchmesser von 6 ́ ́ (im Folgenden als «MultiAir-Schleifteller» bezeichnet), der aus Polyurethan bestand und der 181 Öffnungen in demselben Muster wie in der gestanzten MultiAir-Scheibe aufwies, verwendet.

[0150] In der Kontrollprobe 2 wurde eine beschichtete Norton-MultiAir-6 ́ ́-Schleifscheibe verwendet, die, abgesehen davon, dass die Öffnungen der beschichteten Schleifscheibe mittels Laser geschnittene Öffnungen waren (im Folgenden als «mittels Laser geschnittene MultiAir-Scheibe» bezeichnet), dieselbe wie in der Kontrollprobe 1 war. Es wurde derselbe MultiAir-Schleifteller wie in der Kontrollprobe 1 verwendet.

[0151] In der Probe 1 wurde dieselbe mittels Laser geschnittene MultiAir-Schleifscheibe wie in der Kontrollprobe 2 verwendet. Es wurde ein Schleifteller mit einem Durchmesser von 6 ́ ́, der spiralförmige Luftströmungskanäle auf der Grundlage einer transponierten der Vogel-Gleichung aufwies (im Folgenden als «Sonnenblumen-Schleifteller» bezeichnet), verwendet. Der Sonnenblumen-Schleifteller hatte eine zweifache Symmetrie und ein Spiralmuster, das entsprechend einem Vogel-Gleichungs-Muster, das 247 Gesamtöffnungen aufwies, ausgelegt war. Das Spiralmuster umfasste 34 äussere Spiralen und 8 innere Spiralen, jeweils mit einer Breite von 1,3 mm. Die inneren Spiralen und die äusseren Spiralen waren diskret voneinander. Jede der Spiralen umfasste einen Kanal für die Strömung von Luft durch die Öffnungen der Schleifscheibe, entlang des Kanals und durch den Körper des Schleiftellers wenigstens bis zu einer innerhalb des Kanals angeordneten Öffnung. Siehe Fig. 36 und Fig. 46 .

[0152] Die Probe 2 war eine Schleifscheibe mit einem Durchmesser von 6 ́ ́ mit einem Aluminiumoxidschleifmittel mit einer Körnung P320 und mit einem phyllotaktischen Muster von Öffnungen in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung, das eine Gesamtzahl von 247 Öffnungen (eine Öffnung mit einem Radius von 7,8 mm im Zentrum der Scheibe plus 246 1,3-mm-Öffnungen, die die zentrale Öffnung umgaben) (im Folgenden als eine Sonnenblumen-Schleifscheibe bezeichnet) aufwies. Die Gesamtmenge der Öffnungsfläche der Sonnenblumenscheibe betrug näherungsweise 8% der Gesamtscheibenfläche. Es wurde derselbe MultiAir-Schleifteller wie in der Vergleichsprobe 1 verwendet.

[0153] Die Probe 3 war eine Schleifscheibe mit einem Durchmesser von 6 ́ ́ mit einem Aluminiumoxidschleifmittel mit einer Körnung P320 und mit einem phyllotaktischen Muster von Öffnungen in Übereinstimmung mit der Vogel-Gleichung, das eine Gesamtzahl von 247 Öffnungen (eine Öffnung mit einem Radius von 7,8 mm im Zentrum der Scheibe plus 2461,3-mm-Öffnungen, die die zentrale Öffnung umgaben) (im Folgenden als eine Sonnenblumen-Schleifscheibe bezeichnet) aufwies. Die Gesamtmenge der Öffnungsfläche der Sonnenblumenscheibe betrug näherungsweise 8% der Gesamtscheibenfläche. Es wurde ein entsprechender Sonnenblumen-Schleifteller wie in der Probe 1 verwendet.

[0154]

[0155]

[0156] Beispiel 1 veranschaulicht, dass der Sonnenblumen-Schleifteller mit der MultiAir-Scheibe des Standes der Technik verwendbar war und dass die Paarung des Sonnenblumen-Schleiftellers im Vergleich zur Kontrolle 1 und zur Kontrolle 2 zu einer grösseren abgeschliffenen Gesamtoberfläche und zu einer längeren Schleifscheibenlebensdauer beitrug. Die zum Abschleifen von 10 000 Quadratfuss Plattenelement erforderliche Zeitdauer war um 13% verringert.

[0157] Beispiel 2 veranschaulicht, dass die Sonnenblumen-Schleifscheibe mit dem MultiAir-Schleifteller des Standes der Technik verwendbar war und dass die Paarung der Sonnenblumen-Schleifscheibe im Vergleich zur Kontrolle 1 und zur Kontrolle 2 zu einem grösseren abgeschliffenen Gesamtflächeninhalt und zu einer längeren Schleifscheibenlebensdauer beitrug. Die zum Abschleifen von 10 000 Quadratfuss Plattenelement erforderliche Zeitdauer war um 3% verringert.

[0158] Die Probe 3 veranschaulicht, dass die Paarung der Sonnenblumen-Schleifscheibe und des Sonnenblumen-Schleiftellers im Vergleich zu der Paarung der MultiAir-Scheibe und des MultiAir-Schleiftellers zu einem grösseren abgeschliffenen Gesamtflächeninhalt und zu einer längeren Schleifscheibenlebensdauer beitrug. Ferner bot die Paarung der Sonnenblumen-Schleifscheibe und des Sonnenblumen-Schleiftellers den grössten abgeschliffenen Gesamtflächeninhalt aller Testkombinationen. Die zum Abschleifen von 10 000 Quadratfuss Plattenelement erforderliche Zeitdauer war um 24% verringert. Es wird angemerkt, dass die Verringerung von 24% synergistisch zu sein scheint, da die Verringerung grösser als die Summe der Verringerung für Probe 1 (Sonnenblumen-Schleifteller –13% Verringerung) plus der Verringerung für Probe 2 (Sonnenblumen-Schleifscheibe –3% Verringerung) ist. Ausserdem wird darauf hingewiesen, dass die Sonnenblumen-Schleifscheibe, selbst während sie eine kleinere Öffnungsfläche für die Abriebextraktion aufweist, eine höhere Schleifleistung erzielt.

Beispiel 9 – Zerspanungseffizienztests

[0159] Um die Zerspanungseffizienz verschiedener Kombinationen von Schleifscheiben und Schleiftellern zu schätzen, wurde an Fahrzeugseitenplattenelementen ein Schleifleistungstest durchgeführt. Die Fahrzeugseitenplattenelemente waren aus Glasfaser und wie oben in Beispiel 8 mit einer Deckschicht galvanisiert. Die Fahrzeugseitenplattenelemente wurden unter Verwendung eines Handexzenterpolierers, der mit einer 6-Zoll-Schleifscheibe, mit einem Schleifteller und mit einem Unterdruckanbauteil wie in Beispiel 8 ausgestattet war, abgeschliffen. Es wurden drei erfindungsgemässe Proben und eine Kontrollprobe getestet. Abgesehen davon, dass die Schleifmittelkörnung Aluminiumoxid der Grösse P80 war, waren die MultiAir- und die Sonnenblumen-Schleifscheiben dieselben wie oben für Beispiel 8. Die Kombinationen aus Schleifscheiben und Schleiftellern für die Kontrollprobe und für die Sonnenblumen-Schleifscheiben-Proben sind in Tabelle 10 gegeben und im Folgenden ausführlicher beschrieben.

[0160] Die Fahrzeugseitenplattenelemente wurden für alle Tests ebenso wie oben in Beispiel 8 unter Verwendung einer Bewegung von einer Seite zur anderen, die aufeinanderfolgende Reihen über die Oberfläche des Plattenelements bedeckte, abgeschliffen. Es wurde eine einzelne Schleifscheibe verwendet, um ein gesteuertes Abschleifen über das Plattenelement bereitzustellen, bis das Ende der Lebensdauer der Scheibe erreicht war. Es wurden die Zeit bis zum Erreichen des Endes der Lebensdauer der Schleifscheibe und die abgeschliffene Gesamtfläche aufgezeichnet. Es wurde die Zerspanungseffizienz (abgeschliffene Gesamtfläche/Lebensdauer) berechnet. Fig. 26 zeigt ein Diagramm, das die berechneten Zerspanungseffizienzen der Kontrollprobe und der Sonnenblumen-Schleifscheiben-Proben vergleicht.

[0161] Die Probe 1 und die Probe 2 veranschaulichten im Vergleich zur Kontrolle 1 eine Verbesserung der Zerspanungseffizienz und eine Verbesserung der abgeschliffenen Gesamtfläche. Die Probe 1 hatte im Vergleich zu Kontrolle 1 eine Verbesserung der Zerspanungseffizienz von 12% und die Probe 2 hatte im Vergleich zur Kontrolle 1 eine Verbesserung der Zerspanungseffizienz von 9%.

Beispiel 10 – Zerspanungseffizienztests

[0162] Um die Zerspanungseffizienz verschiedener Kombinationen von Schleifscheiben und Schleiftellern zu schätzen, wurde an Fahrzeugseitenplattenelementen ein Schleifleistungstest durchgeführt. Die Fahrzeugseitenplattenelemente waren aus Glasfaser und wie oben in Beispiel 9 mit einer Deckschicht galvanisiert. Die Fahrzeugseitenplattenelemente wurden unter Verwendung eines Handexzenterpolierers, der mit einer 6-Zoll-Schleifscheibe, mit einem Schleifteller und mit einem Unterdruckanbauteil wie in Beispiel 9 ausgestattet war, abgeschliffen. Es wurden drei Sonnenblumen-Schleifscheiben-Proben und eine Kontrollprobe getestet. Abgesehen davon, dass die Schleifmittelkörnung ein Gemisch aus Keramikaluminiumoxid und Sol-Gel-Aluminiumoxid der Grösse P80 war, waren die MultiAir- und die Sonnenblumen-Schleifscheiben dieselben wie oben für Beispiel 9. Die Kombinationen aus Schleifscheiben und Schleiftellern für die Kontrollprobe und für die Sonnenblumen-Schleifscheiben-Proben sind in Tabelle 6 gegeben und im Folgenden ausführlicher beschrieben.

[0163] Die Fahrzeugseitenplattenelemente wurden für alle Tests ebenso wie oben in Beispiel 9 unter Verwendung einer Bewegung von einer Seite zur anderen, die aufeinanderfolgende Reihen über die Oberfläche des Plattenelements bedeckte, abgeschliffen. Es wurde eine einzelne Schleifscheibe verwendet, um ein gesteuertes Abschleifen über das Plattenelement bereitzustellen, bis das Ende der Lebensdauer der Scheibe erreicht war. Es wurden die Zeit bis zum Erreichen des Endes der Lebensdauer der Schleifscheibe und die abgeschliffene Gesamtfläche aufgezeichnet. Es wurde die Zerspanungseffizienz (abgeschliffene Gesamtfläche/Lebensdauer) berechnet. Fig. 27 zeigt ein Diagramm, das die berechneten Zerspanungseffizienzen der Kontrollprobe und der Sonnenblumen-Schleifscheiben-Proben vergleicht.

[0164] Die Probe 1 und die Probe 2 veranschaulichten im Vergleich zur Kontrolle 1 eine Verbesserung der Zerspanungsleistung und eine Verbesserung der abgeschliffenen Gesamtfläche. Die Probe 1 hatte im Vergleich zur Kontrolle 1 eine Verbesserung von 16% der Zerspanungseffizienz und die Probe 2 hatte gegenüber der Kontrolle 1 eine Verbesserung von 55% der Zerspanungseffizienz.

[0165] Es wird angemerkt, dass nicht alle oben in der allgemeinen Beschreibung oder in den Beispielen beschriebenen Aktivitäten erforderlich sind und dass ein Teil einer spezifischen Aktivität nicht erforderlich sein kann und dass ausser den beschriebenen eine oder mehrere weitere Aktivitäten ausgeführt werden können. Nochmals weiter ist die Reihenfolge, in der die Aktivitäten aufgeführt sind, nicht notwendig die Reihenfolge, in der sie ausgeführt werden.

[0166] In der vorstehenden Beschreibung sind die Konzepte mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben worden. Allerdings wird der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet würdigen, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem, wie in den folgenden Ansprüchen dargelegten, Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Figuren in einem veranschaulichenden anstatt in einem einschränkenden Sinn anzusehen.

[0167] Wie sie hier verwendet sind, sollen die Begriffe «umfasst», «umfassend», «enthält», «enthaltend», «weist auf», «aufweisend» oder irgendwelche anderen Abwandlungen davon einen nicht ausschliessenden Einschluss umfassen. Zum Beispiel sind ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, der, das bzw. die eine Liste von Merkmalen umfasst, nicht notwendig nur auf diese Merkmale beschränkt, sondern kann er, es bzw. sie weitere Merkmale enthalten, die in diesem Prozess, in diesem Verfahren, in diesem Artikel oder in dieser Vorrichtung nicht explizit aufgeführt oder inhärent sind. Ferner bezieht sich «oder», sofern nicht explizit das Gegenteil angegeben ist, auf ein einschliessendes oder und nicht auf ein ausschliessendes oder. Zum Beispiel ist eine Bedingung A oder B durch eines der folgenden erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden), und B ist wahr (oder vorhanden) und sowohl A als auch B ist wahr (oder vorhanden).

[0168] Ausserdem ist die Verwendung von «ein» oder «eine» zur Beschreibung von hier beschriebenen Elementen und Komponenten genutzt. Dies erfolgt nur zweckmässigkeitshalber und um eine allgemeine Vorstellung der Erfindung zu geben. Diese Beschreibung ist so zu lesen, dass sie eines oder wenigstens eines enthält, wobei der Singular ebenfalls den Plural einschliesst, es sei denn, dass dies offensichtlich anders gemeint ist.

[0169] Vorzüge, weitere Vorteile und Lösungen für Probleme sind oben hinsichtlich spezifischer Ausführungsformen beschrieben worden.

[0170] Nach Lesen der Beschreibung wird der Fachmann würdigen, dass bestimmte Merkmale, die hier zur Klarheit im Kontext getrennter Ausführungsformen beschrieben sind, ebenfalls zusammen in einer einzelnen Ausführungsform bereitgestellt sein können. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die der Kürze halber im Kontext einer einzelnen Ausführungsform beschrieben sind, ebenfalls getrennt in Teilkombination bereitgestellt sein. Ferner enthalten Bezugnahmen auf Werte, die in Bereichen angegeben sind, jeden Wert innerhalb dieses Bereichs.

Claims

1. Schleifteller, der Folgendes umfasst: mehrere Luftströmungswege, die in einem Muster angeordnet sind, das dafür ausgelegt ist, einem Muster mit einer vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung oder einem Muster mit einer zufälligen Verteilung zu entsprechen.

2. Schleifteller nach Anspruch 1, der Folgendes umfasst: mehrere Luftströmungswege, wobei das Muster der Luftströmungswege regelmässige Vielecke, unregelmässige Vielecke, Ellipsoide, Bögen, Spiralen, phyllotaktische Muster oder Kombinationen davon umfasst.

3. Schleifteller nach Anspruch 1, wobei das Muster der Luftströmungswege strahlenförmige gebogene Wege, strahlenförmige Spiralwege oder Kombinationen davon umfasst.

4. Schleifteller nach Anspruch 1, wobei das Muster der Luftströmungswege eine Kombination innerer strahlenförmiger Spiralwege und äusserer strahlenförmiger Spiralwege umfasst.

5. Schleifteller nach Anspruch 1, wobei das Muster der Luftströmungswege eine Kombination strahlenförmiger Spiralwege in Uhrzeigerrichtung und strahlenförmiger Spiralwege entgegen der Uhrzeigerrichtung umfasst.

6. Schleifteller nach Anspruch 1, wobei das Muster der Luftströmungswege ferner einen ringförmigen Luftströmungsweg umfasst, der die strahlenförmigen gebogenen Wege oder die strahlenförmigen Spiralwege oder Kombinationen davon schneidet.

7. Schleifteller nach Anspruch 1, wobei das Muster der Luftströmungswege aus x- und y-Koordinaten eines Musters mit einer vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung erzeugt ist.

8. Schleifteller nach Anspruch 7, wobei das Muster der Luftströmungswege ein Spiralmuster oder ein phyllotaktisches Muster umfasst.

9. Schleifteller nach Anspruch 7, wobei die x- und die y-Koordinaten des Musters der Luftströmungswege mit einer vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (II) transponiert und gedreht sind, um x ́- und y ́-Koordinaten des Musters der Luftströmungswege zu bestimmen, wobei θ gleich π/n in Radiant ist und n eine beliebige ganze Zahl ist:

10. Schleifteller nach Anspruch 9, wobei das Muster der Luftströmungswege mit einer vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung ein phyllotaktisches Muster ist.

11. Schleifteller nach Anspruch 10, wobei das Muster der Luftströmungswege mit einer vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung die Vogel-Gleichung ist.

12. Schleifteller nach Anspruch 9, wobei n eine beliebige ganze Zahl von 1 bis 10 ist.

13. Schleifteller nach Anspruch 12, wobei n 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 ist.

14. Schleifteller nach Anspruch 1 oder 7, wobei das Muster der Luftströmungswege mehrere Öffnungen, Hohlräume, Kanäle, Durchlässe oder Kombinationen davon umfasst.

15. Schleifteller nach Anspruch 14, wobei das Muster der Luftströmungswege offene Kanäle umfasst, die in einem aus einem elastischen Material gefertigten Schleifteller angeordnet sind.

16. Schleifteller nach Anspruch 7, wobei die x- und die y-Koordinaten des Musters mit einer vorbestimmten ungleichförmigen Verteilung oder des Musters mit einer zufälligen Verteilung in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (II) transponiert und gedreht sind, um x ́- und y ́-Koordinaten des Musters der Luftströmungswege zu bestimmen, wobei 9 gleich π /n in Radiant ist und n eine beliebige ganze Zahl ist: