CH709829B1 - Rotierbares Schleifinstrument sowie Verfahren zur Herstellung eines Schleifinstruments. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein rotierbares Schleifinstrument (1) mit einem Instrumentenkopf (3) und mit einem Schaft (5). An einem Grundkörper des Instrumentenkopfs (3) sind eine Einbettungsschicht (7) und in der Einbettungsschicht (7) eingebettete Schleifkörper (9) angeordnet. Die Einbettungsschicht (7) oder eine die Einbettungsschicht (7) bedeckende Panzerschicht (17) ist mit einer oxidkeramischen oder keramisch-organischen Beschichtung (15) beschichtet, wobei die Beschichtung (15) eine Sol-Gel-Schicht ist.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein rotierbares Schleifinstrument mit einem Instrumentenkopf und mit einem Schaft, wobei an dem Instrumentenkopf eine Einbettungsschicht und in der Einbettungsschicht eingebettete Schleifkörper angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schleifinstruments.

[0002] Derartige Schleifinstrumente sind beispielsweise als sogenannte Diamantschleifer bekannt, bei denen die Schleifkörper in Form von kleinen Diamantkörnern in beispielsweise eine Nickelschicht eingebracht sind. Derartige Schleifinstrumente können beispielsweise als Dentalinstrumente, als Instrumente für die Hand- und Fusspflege oder auch als Feinwerkzeug für die Metallverarbeitung, beispielsweise im Goldschmiedehandwerk, Anwendung finden.

[0003] Insbesondere bei der Verwendung am menschlichen Körper kann es bei Personen, die empfindlich auf Nickel reagieren, zu Problemen kommen, wenn die Schleifkörper verschlissen oder aus der Einbettungsschicht herausgebrochen sind und somit ein direkter Kontakt zwischen dem menschlichen Körper und der Nickelschicht entsteht.

[0004] Ferner besteht bei derartig bekannten Schleifinstrumenten häufig das Problem, dass für den Benutzer optisch nicht erkennbar ist, wenn ein starker Verschleiss des Schleifinstrumentes vorliegt.

[0005] Schliesslich besteht insbesondere bei der Anwendung derartiger Schleifinstrumente als Dentalinstrumente das Problem einer zuverlässigen Reinigung nach Gebrauch. Bei bekannten Geräten ist es vielfach schwierig, eine vollkommen rückstandsfreie Reinigung herbeizuführen, da in den Zwischenräumen zwischen den Diamantkörpern Infektionen auslösende Keime haften bleiben können.

[0006] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein rotierbares Schleifinstrument der eingangs genannten Art weiterzubilden, bei dem das Problem von allergischen Reaktionen reduziert und ferner eine verbesserte Reinigungsfähigkeit gegeben ist. Ferner sollte das neue Schleifinstrument vorzugsweise das Erkennen eines Verschleisszustands erleichtern. Es ist ferner die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifinstruments bereitzustellen.

[0007] Die Erfindung ist definiert durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10.

[0008] Bei dem erfindungsgemässen rotierbaren Schleifinstrument mit einem Instrumentenkopf und mit einem Schaft, wobei an einem Grundkörper des Instrumentenkopfs eine Einbettungsschicht und in der Einbettungsschicht eingebettete Schleifkörper angeordnet sind, ist vorgesehen, dass die Einbettungsschicht oder eine die Einbettungsschicht bedeckende Panzerschicht mit mindestens einer oxidkeramischen oder keramisch-organischen Beschichtung beschichtet ist. Die Beschichtung ist eine Sol-Gel-Schicht.

[0009] Eine derartige Beschichtung deckt die Einbettungsschicht bzw. die Panzerschicht ab, sodass ein Kontakt der Einbettungsschicht oder der Panzerschicht mit Personen vermieden werden kann und somit die Gefahr von Reaktionen der Personen auf Materialien der Einbettungsschicht vermieden werden kann.

[0010] Ferner besitzt eine oxidkeramische oder keramisch-organische Beschichtung eine vorteilhaft zu reinigende Oberfläche, sodass die Reinigungsfähigkeit eines derartigen rotierbaren Schleifinstrumentes verbessert ist. Die erfindungsge-mässe oxidkeramische oder keramisch-organische Beschichtung weist ferner eine sehr grosse Härte auf, sodass durch die Beschichtung eine zusätzliche Haltefunktion der Schleifkörper an dem Instrumentenkopf erreicht wird, sodass die Haltbarkeit der erfindungsgemässen Schleifinstrumente verbessert ist.

[0011] Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Einbettungsschicht mit einer Panzerschicht bedeckt ist, weist die Panzerschicht eine grössere Härte als die Einbettungsschicht auf und dient zur zusätzlichen Stabilisierung der Schleifkörper in der Einbettungsschicht und dem Schutz der Einbettungsschicht.

[0012] Erfindungsgemäss ist ferner vorgesehen, dass die Beschichtung eine Sol-Gel-Schicht ist. Eine derartige Schicht hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da sie in vorteilhafter Weise über den Sol-Gel-Prozess hergestellt werden kann. Dadurch ist die erfindungsgemässe Beschichtung auf einfache Art und Weise auf die Einbettungsschicht aufbring-bar. Unter Sol-Gel-Schicht wird eine über den Sol-Gel-Prozess hergestellte anorganische oder hybridpolymere Schicht verstanden. Derartige Sol-Gel-Schichten sind auch homogene, nanokristalline Schichten oder organisch-anorganische Hybridschichten. Die Erfindung sieht somit vor, dass die erfindungsgemässe Beschichtung durch den Sol-Gel-Prozess erhältlich ist.

[0013] Der Schaft kann beispielsweise aus einem metallischen Material bestehen.

[0014] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Einbettungsschicht und/oder die Panzerschicht chemisch oder galvanisch aufgebracht sind. Bei der Einbettungsschicht und/oder der Panzerschicht kann es sich um eine Nickelschicht handeln. Eine derartige Einbettungsschicht bzw. die Kombination aus Einbettungsschicht und Panzerschicht hat sich zum Festlegen der Schleifkörper als besonders vorteilhaft herausgestellt.

[0015] Unter der Nickelschicht wird gemäss der Ausführungsform eine Schicht verstanden, die Nickel enthält. Selbstverständlich kann diese Schicht auch eine Legierung von Nickel und weiteren Metallen aufweisen.

[0016] Die Schleifkörper können beispielsweise Diamant- oder Korund- oder andere Partikel oder einen Mischung aus diesen sein. Derartige Schleifkörper sind aufgrund ihrer besonders hohen Härte besonders vorteilhaft und weisen ein vorteilhaftes Verschleissverhalten auf.

[0017] In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine Schichtdicke zwischen 0,2 pm und 30 pm, vorzugsweise 0,2 pm bis 10 pm, aufweist.

[0018] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine von der Einbettungsschicht oder Panzerschicht unterschiedliche Farbe aufweist. Unter unterschiedlicher Farbe im Rahmen der Erfindung wird ein Farbunterschied verstanden, der für das menschliche Auge wahrnehmbar ist.

[0019] Dadurch kann erreicht werden, dass der Benutzer bei der Verwendung des erfindungsgemässen Schleifinstrumentes erkennen kann, wenn zumindest Teilbereiche des Schleifinstrumentes verschlissen sind, da an diesen die erfin-dungsgemässe Beschichtung durch Abrasion oder die chemische, thermische oder mechanische Belastung beim Reinigungsprozess abgetragen ist und somit aufgrund des Farbunterschiedes die darunter liegende Einbettungsschicht oder Panzerschicht erkennbar ist. Dadurch wird erreicht, dass ein zumindest in Teilbereichen verschlissenes Instrument rechtzeitig ausgetauscht werden kann, bevor Personen direkten Kontakt mit der beispielsweise Nickel enthaltenen Einbettungsschicht oder Panzerschicht erhalten. Bei besonderen Ausführungsformen der Panzerschicht sind diese glänzend ausgestaltet, sodass ein Verschleiss besonders deutlich erkennbar ist, da die umgebende Beschichtung zumeist eine mattere und andersfarbige Oberfläche besitzt.

[0020] In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine erste und eine zweite Schicht aus oxidkeramischem oder keramisch-organischem Material aufweist, wobei die erste Schicht auf der Einbettungsschicht oder der die Einbettungsschicht bedeckenden Panzerschicht aufgebracht ist.

[0021] Dadurch wird erreicht, dass bei einem Verschleiss des Instrumentenkopfes, bei dem die zweite, äussere Schicht der Beschichtung teilweise abgetragen wird, die erste Schicht, die die Einbettungsschicht oder die Panzerschicht bedeckt, weiterhin vorhanden bleibt. Dadurch kann ein Kontakt von Personen mit der Einbettungsschicht oder der Panzerschicht, die beispielsweise Nickel enthalten kann, vermieden werden, da diese weiterhin durch die erste Schicht abgedeckt werden.

[0022] Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste Schicht eine von der zweiten Schicht unterschiedliche Farbe aufweist. Dadurch kann die Beschichtung als Verschleissanzeige genutzt werden, da der Benutzer aufgrund des Farbunterschiedes der ersten Schicht zu der zweiten Schicht erkennen kann, wenn Bereiche des Instrumentenkopfes verschlissen sind, sodass die zweite Schicht abgerieben wird und die erste Schicht für den Benutzer erkennbar wird.

[0023] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Fixierschicht zwischen der Einbettungsschicht und einem Grundkörper des Instrumentenkopfes angeordnet ist. Mittels der Fixierschicht lassen sich die Schleifkörper bei der Herstellung des Instrumentenkopfes an dem Grundkörper des Instrumentenkopfes vorfixieren, bevor anschliessend die Einbettungsschicht zur endgültigen Befestigung aufgebracht wird.

[0024] Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Schleifinstrumentes, eines zuvor beschriebenen Schleifinstruments, mit folgenden Schritten vor: - Aufbringen einer Einbettungsschicht auf einen Grundkörper des Instrumentenkopfs und Einbetten von Schleifkörpern in die Einbettungsschicht, - Bereitstellen eines Sols, - Aufträgen des Sols auf die Einbettungsschicht des Instrumentenkopfs, - Umwandeln des Sols in ein Gel, - Trocknen des Gels zu einer oxidkeramischen oder keramisch-organischen Beschichtung.

[0025] Mittels eines derartigen Verfahrens lässt sich ein erfindungsgemässes rotierbares Schleifinstrument in besonders vorteilhafter Weise hersteilen. Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, dass die Einbettungsschicht mit einer Panzerschicht abgedeckt ist. Das Sol wird somit entweder auf die Einbettungsschicht oder auf die die Einbettungsschicht abdeckende Panzerschicht aufgetragen.

[0026] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Aufträgen des Sols über ein nasschemisches Beschichtungsverfahren, vorzugsweise über Dip-Coating, Spin-Coating oder Spray-Coating, erfolgt. Das Aufbringen der Einbettungsschicht und/ oder der Panzerschicht kann chemisch oder galvanisch erfolgen.

[0027] Die Schleifkörper können an dem Instrumentenkopf mittels einer Fixierschicht fixiert werden und anschliessend wird die Einbettungsschicht aufgebracht. Das Aufträgen der Fixierschicht kann beispielsweise chemisch oder galvanisch erfolgen. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Schleifkörper zusammen mit der Einbettungsschicht aufgebracht werden.

[0028] Das Sol kann auf Basis von Metallalkoholat und/oder organisch modifiziertem Silan hergestellt sein. Das Metallal-koholat und/oder das Silan kann einzeln oder als Gemisch mit weiteren Metallalkoholaten oder organisch modifizierten Silanen verwendet werden.

[0029] Das erfindungsgemässe Schleifinstrument ist insbesondere für den Einsatz im zahnmedizinischen Bereich oder im Haut- und/oder Hand- bzw. Fusspflegebereich geeignet. Ein Einsatz in anderen Bereichen, beispielsweise bei der feinmechanischen Bearbeitung von Metallen, ist jedoch auch möglich.

[0030] Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen rotierbaren Schleifinstrumentes,

Fig. 2 eine schematische Teilschnittdarstellung des Instrumentenkopfes eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Instrumentenkopfes gemäss eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung und

Fig. 4 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Instrumentenkopfes eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

[0031] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemässes rotierbares Schleifinstrument 1 schematisch dargestellt. Das Schleifinstrument weist einen Instrumentenkopf 3 und einen Schaft 5 auf. Der Schaft 5 kann beispielsweise aus metallischem Material bestehen.

[0032] Wie aus den Fig. 2 bis 4 hervorgeht, in denen unterschiedliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt sind, weist der Instrumentenkopf 3 eine Einbettungsschicht 7 mit in der Einbettungsschicht 7 eingebetteten Schleifkörpern 9 auf. Die Schleifkörper 9 können beispielsweise Diamantkörner sein.

[0033] Ein Metallgrundkörper 11 des Instrumentenkopfes 3 ist mit einer Fixierschicht 13 beschichtet. Diese Fixierschicht 13, die beispielsweise chemisch oder galvanisch aufgebracht sein kann, dient bei der Herstellung des Instrumentenkopfes 3 zu einer Vorfixierung der Schleifkörper 9. Anschliessend wird dann die Einbettungsschicht 7 aufgetragen.

[0034] Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einbettungsschicht 7 mit einer Beschichtung 15 aus einem oxidkeramischen oder keramisch-organischen Material beschichtet. Diese Beschichtung 15 ist vorzugsweise eine Sol-Gel-Schicht. Diese Schicht hat den Vorteil, dass die Einbettungsschicht 7, die beispielsweise Nickel enthalten kann, von der Beschichtung 15 abgedeckt wird, sodass ein direkter Kontakt einer Person mit dem Nickel bei der Verwendung des Schleifinstrumentes 1 verhindert werden kann. Wenn das erfindungsgemässe Schleifinstrument beispielsweise im zahnmedizinischen Bereich oder bei der Hautpflege bzw. der Hand- und Fusspflege eingesetzt wird, wird somit verhindert, dass empfindlich auf Materialien der Einbettungsschicht reagierende Personen direkten Kontakt mit dieser Schicht erhalten.

[0035] Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist diese Beschichtung 15 zunächst auch auf den Schleifkörpern 9 aufgetragen. Bei der Benutzung des Instrumentes werden jedoch die die Schleifkörper 9 abdeckenden Bereiche der Beschichtung 15 sehr schnell abgeschliffen, sodass an den Schleifkörpern 9 freie Oberflächen zum Schleifen entstehen.

[0036] Die Beschichtung 15 kann eine Schichtdicke zwischen 0,2 pm und 30 pm, vorzugsweise 0,2 pm bis 10 pm, aufweisen.

[0037] Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Einbettungsschicht 7 und der Beschichtung 15 eine Panzerschicht 17 vorgesehen. Die Panzerschicht 17 sorgt für eine höhere Stabilität der Einbettung der Schleifkörper 9 und dem Schutz der Einbettungsschicht. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel bedeckt die Beschichtung 15 die Panzerschicht 17, die ebenfalls Nickel enthalten kann, sodass ein Kontakt von Personen mit der Panzerschicht 17 vermieden werden kann.

[0038] Bei dem in Fig. 2 bzw. Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Beschichtung 15 eine von der Einbettungsschicht 7 bzw. der Panzerschicht 17 unterschiedliche Farbe aufweist. Dadurch kann der Benutzer erkennen, wenn aufgrund von Verschleiss Bereiche der Beschichtung 15 abgetragen sind, sodass die darunter liegende Panzerschicht 17 bzw. Einbettungsschicht 7 sichtbar wird. Dadurch erhält der Benutzer einen Verschleissindikator, sodass der Benutzer das Schleifinstrument 1 rechtzeitig austauschen kann.

[0039] Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. Der Unterschied besteht darin, dass die Beschichtung 15 eine erste Schicht 15a und eine zweite Schicht 15b aus oxidkeramischem oder keramisch-organischem Material aufweist. Dadurch wird erreicht, dass bei dem Abschleifen der zweiten Schicht 15b, die aussenliegend ist, die Einbettungsschicht 7 und die Panzerschicht 17 weiterhin durch die erste Schicht 15a abgedeckt bleiben. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste Schicht 15a eine von der zweiten Schicht 15b unterschiedliche Farbe aufweist, sodass der Abtrag der zweiten Schicht 15b optisch für den Benutzer erkennbar ist.

[0040] Die erfindungsgemässe Beschichtung 15 hat den besonderen Vorteil, dass neben dem Abdecken der beispielsweise Nickel enthaltenen Einbettungsschicht 7 bzw. Panzerschicht 17 darüber hinaus aufgrund der grossen Härte eine zusätzliche Stabilität der Einbettung der Schleifkörper 9 bereitstellt. Ferner weist die Beschichtung 15 eine für die Reinigung vorteilhafte Oberfläche auf, sodass die Gefahr von Rückständen an den Oberflächen zwischen den Schleifkörpern nach einer Reinigung reduziert wird.

Claims (14)

1. Patentansprüche

   1. Rotierbares Schleifinstrument (1) mit einem Instrumentenkopf (3) und mit einem Schaft (5), wobei an einem Grundkörper des Instrumentenkopfs (3) eine Einbettungsschicht (7) und in der Einbettungsschicht (7) eingebettete Schleifkörper (9) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbettungsschicht (7) oder eine die Einbettungsschicht (7) bedeckende Panzerschicht (17) mit einer oxidkeramischen oder keramisch-organischen Beschichtung (15) beschichtet ist, wobei die Beschichtung (15) eine Sol-Gel-Schicht ist.
2. 2. Schleifinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbettungsschicht und/oder die Panzerschicht (17) chemisch, insbesondere galvanisch, aufgebracht ist.
3. 3. Schleifinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbettungsschicht (7) und/oder die Panzerschicht (17) eine Nickelschicht ist.
4. 4. Schleifinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörper (9) Diamantoder Korund-Partikel oder eine Mischung aus diesen sind.
5. 5. Schleifinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (15) eine Schichtdicke zwischen 0,2 pm und 30 pm, vorzugsweise zwischen 0,2 pm und 10 pm, aufweist.
6. 6. Schleifinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (15) eine von der Einbettungsschicht (7) oder der Panzerschicht (17) zur Verschleisserkennung unterschiedliche Farbe aufweist.
7. 7. Schleifinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (15) eine erste und eine zweite Schicht (15a,15b) aus oxidkeramischen oder keramisch-organischen Material aufweist, wobei die erste Schicht (15a) auf der Einbettungsschicht (7) oder auf einer, die Einbettungsschicht (7) bedeckenden Panzerschicht (17) aufgebracht ist.
8. 8. Schleifinstrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (15a) zur Verschleisserkennung eine von der zweiten Schicht (15b) unterschiedliche Farbe aufweist.
9. 9. Schleifinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fixierschicht (13) zwischen der Einbettungsschicht (7) und dem Grundkörper des Instrumentenkopfs (3) angeordnet ist.
10. 10. Verfahren zum Herstellen eines Schleifinstruments (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit folgenden Schritten: - Aufbringen einer Einbettungsschicht (7) auf einem Grundkörper des Instrumentenkopfs (3) und Einbetten von Schleifkörpern (9) in die Einbettungsschicht (7), - Bereitstellen eines Sols, - Aufträgen des Sols auf die Einbettungsschicht (7) des Instrumentenkopfs (3), - Umwandeln des Sols in ein Gel, -Trocknen des Gels zu einer oxidkeramischen oder keramisch-organischen Beschichtung (15).
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufträgen des Sols über ein nasschemisches Beschichtungsverfahren, vorzugsweise über Dip-Coating, Spray-Coating oder Spin-Coating, erfolgt.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Einbettungsschicht (7) chemisch, insbesondere galvanisch, erfolgt.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörper (9) zusammen mit der Einbettungsschicht (7) aufgebracht werden oder dass die Schleifkörper (9) an dem Grundkörper des Instrumentenkopfs (3) mittels einer Fixierschicht (13) fixiert werden und anschliessend die Einbettungsschicht (7) aufgebracht wird.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Sol auf Basis von Metallalkoholat und/oder organisch modifiziertem Silan hergestellt ist.