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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Schleifkörnern auf Basis von Siliziumcarbid sowie entsprechende Schleifkörner. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels mit erfindungsgemäßen Schleifkörnern sowie einen entsprechenden Schleifartikel.
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Stand der Technik
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Siliziumcarbidhaltige Schleifkörner werden gemäß Stand der Technik unter Verwendung von Bindemitteln auf Schleifmittelunterlagen eines Schleifartikels fixiert, wobei eine Fixierung der Schleifkörner auf einer Schleifartikelunterlage typischerweise lediglich auf einer physikalischen Interaktion von Bindemitteln und Schleifkorn, beispielsweise in Form von Formschlüssen und/oder Kraftschlüssen von Schleifkorn und Bindemittel, basiert.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Behandlung von Schleifkörnern auf Basis von Siliziumcarbid. Erfindungsgemäß werden die Schleifkörner, zumindest an ihrer Oberfläche, oxidiert.
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Unter einem „Schleifkorn“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein gebrochenes oder ein geformtes Schleifkorn verstanden. Ein gebrochenes Schleifkorn ist durch Zerkleinern eines Ausgangsmaterials, beispielsweise eines Siliziumcarbidkristalls oder eines Siliziumcarbidausgangsmaterials, insbesondere durch Brechen oder anderweitiges Zerkleinern, herstellbar. Ein geformtes Schleifkorn weist hingegen eine definierte dreidimensionale Form von definierter Größe auf. Die definierte Form von definierter Größe wird durch einen definierten Formgebungsprozess bei der Herstellung des Schleifkorns erhalten. Die definierte Geometrie des geformten Schleifkorns ist dabei reproduzierbar, sodass das geformte Schleifkorn wiederholt und gezielt in der gewünschten definierten Geometrie herstellbar ist. Ein geformtes Schleifkorn ist insbesondere kein gebrochenes oder teilweise gebrochenes Schleifkorn, welches durch Zerkleinern, insbesondere Brechen, herstellbar ist.
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Das der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Schleifkorn weist zumindest teilweise Siliziumcarbid auf. Das Schleifkorn dient in einem Schleifprozess dem Materialabtrag auf einem zu bearbeitenden Material. Siliziumcarbid eignet sich dabei insbesondere aufgrund seiner Härte und eines hohen Schmelzpunktes besonders gut für eine Anwendung als Material eines Schleifkorns. In einer Ausführungsform des Verfahrens bestehen die Schleifkörner zu zumindest 80 % aus Siliziumcarbid, insbesondere zu zumindest 90 % aus Siliziumcarbid, ganz insbesondere zu zumindest 95 % aus Siliziumcarbid.
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Unter „oxidieren“ ist insbesondere eine Oxidationsreaktion, zumindest an der Oberfläche des Schleifkorns, zu verstehen. „Zumindest an der Oberfläche“ drückt dabei aus, dass die Oxidationsreaktion - je nach Wahl der Oxidationsparameter wie Reaktionsgeschwindigkeit, Reaktionsdauer oder dergleichen - entweder oberflächennah, d.h. unter Einbeziehung der obersten Atomschichten des Schleifkorns, oder auch weiter in das Schleifkorn hinein, d.h. unter Einbeziehung weiterer Atomschichten in das Schleifkorns hinein, ablaufen kann. Insbesondere läuft die Oxidation zumindest an der Oberfläche des Schleifkorns ab, wenn die Oxidationsreaktion unter Einbeziehung von Atomschichten auf den obersten 10 µm abläuft, insbesondere unter Einbeziehung von Atomschichten auf den obersten 100 nm abläuft, ganz insbesondere unter Einbeziehung von Atomschichten auf den obersten 10 nm abläuft. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass unter „oxidieren“ insbesondere eine chemische Reaktion in einem Maße bzw. mit einer Reaktionsrate zu verstehen ist, die eine bereits bei Raumtemperatur und Umgebungsluft möglicherweise ablaufenden Oxidationsreaktion signifikant übertrifft, insbesondere die eine bereits bei 100 °C und Umgebungsluft möglicherweise ablaufenden Oxidationsreaktion signifikant übertrifft, ganz insbesondere die eine bereits bei 200 °C und Umgebungsluft möglicherweise ablaufenden Oxidationsreaktion signifikant übertrifft. Unter „signifikant übertreffen“ ist insbesondere zu verstehen, dass die Reaktionsrate um einen Faktor 10 höher ist, insbesondere um einen Faktor 50 höher ist, ganz insbesondere um einen Faktor 100 höher ist, die Reaktion also entsprechend schneller abläuft.
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Siliziumcarbid weist typischerweise, insbesondere in gebrochenem Zustand, an seiner Oberfläche organische Alkoholgruppen C-OH auf. Diese Alkoholgruppen führen zu einer verhältnismäßig inerten Oberfläche des Schleifkorns bezüglich einer Reaktion mit Silanen, die wiederum zur Haftungsverbesserung des Schleifkorns zu einem Bindemittel eingesetzt werden sollen, unter dessen Verwendung das Schleifkorn auf einer Schleifartikelunterlage fixiert werden soll. Nach derzeitigem Stand der Technik basiert typischerweise eine Fixierung von unbehandelten siliziumcarbidhaltigen Schleifkörnern auf einer Schleifartikelunterlage lediglich auf einer physikalischen Interaktion von Bindemitteln und Schleifkorn, beispielsweise in Form von Formschlüssen und/oder Kraftschlüssen von Bindemittel und Schleifkorn. Erfindungsgemäß kann nunmehr durch Oxidation, zumindest der Oberfläche, des Schleifkorns der Kohlenstoff der Alkoholgruppen zu Kohlenstoffdioxid und/oder Kohlenstoffmonooxid oxidiert werden, sodass sich folglich auf der Oberfläche der Schleifkörner nach der Oxidation Si-OH-Gruppen ausbilden. Besagte Si-OH-Gruppen können die Hafteigenschaften des Schleifkorns in Verbindung mit Bindemitteln, insbesondere in Verbindung mit reaktiven Bindemitteln, vorteilhaft verbessern. Insbesondere verliert das Schleifkorn, insbesondere dessen Oberfläche, in Folge der erfindungsgemäßen Behandlung seine verhältnismäßig inerten Eigenschaften bezüglich einer chemischen Interaktion mit einem Bindemittel.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schleifkörner, zumindest an ihrer Oberfläche, unter Verwendung eines Oxidationsmittels, insbesondere unter Verwendung eines oxidierenden Gases oder einer oxidierenden Flüssigkeit, oxidiert. Insbesondere kann auf diese Weise eine Reaktionsrate erhöht werden und/oder eine Oxidationsreaktion überhaupt erst initiiert werden (während sie unter Standardbedingungen bei Umgebungsluft mit Raumluftfeuchtigkeit und Raumtemperatur nicht ablaufen). Als oxidierende Gase können dabei einem Fachmann bekannte Gase wie beispielsweise Ozon, Stickoxide, Chlor oder dergleichen verwendet werden. Als oxidierende Flüssigkeiten können dabei einem Fachmann bekannte Flüssigkeiten wie beispielsweise oxidierende Säuren, beispielsweise eine Mischung von Wasserstoffperoxid und Schwefelsäure (Peroxomonoschwefelsäure) oder dergleichen, verwendet werden.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schleifkörner an ihrer Oberfläche unter Wärmezufuhr, beispielsweise unter Wärmezufuhr mit Temperaturen oberhalb von 300 °C, insbesondere oberhalb von 600 °C, besonders insbesondere oberhalb von 800 °C, insbesondere in Anwesenheit von Luftsauerstoff, oxidiert. Insbesondere kann auf diese Weise eine Reaktionsrate erhöht werden und/oder eine Oxidationsreaktion überhaupt erst initiiert werden. In einem Ausführungsbeispiel können die Schleifkörner in einem Ofen, zumindest kurzzeitig, auf derart hohe Temperaturen erhitzt werden. Insbesondere können in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Schleifkörner, zumindest an ihrer Oberfläche, in Luftsauerstoff unter Wärmezufuhr mit Temperaturen oberhalb von 300 °C, insbesondere oberhalb von 600 °C, ganz insbesondere oberhalb von 800 °C, oxidiert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass bei einer Erhöhung des Sauerstoffkonzentration, d.h. unter Verwendung eines somit stärkeren Oxidationsmittels, auch geringere Temperaturen ausreichen können, um die Reaktionsrate entsprechend zu erhöhen und/oder die Oxidationsreaktion überhaupt erst zu initiieren. Es wurde gefunden, dass durch den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt der Erhitzung die an der Oberfläche gebrochenen Siliziumcarbids gebildeten organischen Alkoholgruppen (C-OH) reagieren, indem der Kohlenstoff zu CO und/oder CO2 oxidiert. Folglich befinden sich auf der Oberfläche der Schleifkörner nach der Hitzebehandlung Si-OH-Gruppen.
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Ferner können in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Schleifkörner unter Anwendung einer Plasmabehandlung und/oder unter Anwendung einer Lichtbogenbehandlung und/oder unter Anwendung einer Koronabehandlung und/oder unter Anwendung einer Flammbehandlung, zumindest an ihrer Oberfläche, oxidiert werden. Insbesondere kann auf diese Weise eine Reaktionsrate erhöht werden und/oder eine Oxidationsreaktion überhaupt erst initiiert werden. Das Verfahren der „Plasmabehandlung“ (und ähnlich auch das Verfahren der „Lichtbogenbehandlung“) verwendet typischerweise eine apparative Methode, die auf einer Plasma-Technologie basiert. Insbesondere wird dabei, verursacht durch einen großen Spannungsunterschied zwischen der Apparatur (z.B. einer Plasmadüse aus dem Stand der Technik) und einem Schleifkorn, ein kleiner, heißer Lichtbogen erzeugt, der in Lage ist, die oberflächennahen Alkoholgruppe C-OH des Schleifkorns zu oxidieren. Insbesondere kann unter Anwendung einer Plasmabehandlung und/oder einer Lichtbogenbehandlung eine besonders gründliche Durchführung der Oxidation, zumindest an der Oberfläche, des Schleifkorns, realisiert werden. Unter einer „Koronabehandlung“ wird insbesondere ein Verfahren verstanden, bei dem die Schleifkörner einer elektrischen Hochspannungsentladung ausgesetzt werden. Insbesondere kann unter Anwendung einer Koronabehandlung eine besonders zeitsparende Realisierung der Oxidation angegeben werden, da sich die Koronabehandlung insbesondere als ein „in-line“-Verfahren in einer Fertigungslinie integrieren lässt. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, die Hochspannungsentladung zwischen einer geerdeten, insbesondere polierten, Walze und einer eng anliegenden isolierten Elektrode durchzuführen, wobei die Schleifkörner auf einem Band über die Walze geführt werden. In einem Ausführungsbeispiel kann die Elektrode durch einen Hochfrequenzgenerator mit einer Wechselspannung von 10 kV bis 20 kV und einer Frequenz von 10 kHz bis 60 kHz versorgt werden. Unter einer „Flammbehandlung“ wird eine Behandlung unter Verwendung einer offenen Flamme, beispielsweise in einem Ofenprozess, verstanden. Auf diese Weise kann eine besonders kostengünstige Durchführung der Oxidation angegeben werden.
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Erfindungsgemäß können gemäß erfindungsgemäßem Verfahren Schleifkörner auf Basis von Siliziumcarbid derart behandelt und bereitgestellt werden, dass diese, zumindest an ihrer Oberfläche, oxidiert sind, sodass die vor Behandlung an der Oberfläche der Schleifkörner befindlichen C-OH-Gruppen im Wesentlichen durch SiOH-Gruppen ersetzt sind. Unter „im Wesentlichen ersetzt“ ist hier insbesondere zu verstehen, dass mindestens 60 %, insbesondere mindestens 75 %, ganz insbesondere mindestens 90 % der chemischen Gruppen an der Oberfläche der Schleifkörner SiOH-Gruppen sind. Besagte SiOH-Gruppen ermöglichen insbesondere ein vorteilhaftes Zusammenwirken (chemische Interaktion) mit Bindemitteln, insbesondere reaktiven Bindemitteln, und/oder Haftvermittlern, insbesondere Haftvermittlern auf Basis von Silan.
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Die Erfindung betrifft ferner Schleifkörner auf Basis von Siliziumcarbid, die nach erfindungsgemäßem Verfahren zur Behandlung der Schleifkörner behandelt sind. Ebenfalls betrifft die Erfindung Schleifkörner auf Basis von Siliziumcarbid, die nach erfindungsgemäßem Verfahren zur Behandlung der Schleifkörner behandelt sind, und darüber hinaus mit einem Haftvermittler auf Silan-Basis behandelt sind.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels mit Schleifkörnern auf Basis von Siliziumcarbid, wobei, insbesondere vor Fixierung auf einer Schleifartikelunterlage des Schleifartikels, die Schleifkörner
- • in einem Verfahrensschritt gemäß erfindungsgemäßem Verfahren zur Behandlung von Schleifkörnern, zumindest an ihrer Oberfläche, oxidiert werden;
- • in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt mit einem Haftvermittler auf Silan-Basis behandelt werden, insbesondere zur Reaktion gebracht werden;
und die Schleifkörner anschließend in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt mit einem Bindemittel auf einer Schleifartikelunterlage fixiert werden.
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Bei dem „Schleifartikel“ handelt es sich insbesondere um einen beschichteten Schleifartikel. Der Schleifartikel umfasst insbesondere eine flexible „Schleifartikelunterlage“ mit zumindest einer Schicht, insbesondere aus Papier, Pappe, Vulkanfiber, Schaumstoff, einem Kunststoff, einem textilen Gebilde, insbesondere einem Gewebe, Gewirke, Gestricke, Geflecht, Vlies, oder einer Kombination dieser Materialien, insbesondere Papier und Gewebe, in einer oder mehreren Schichten. Die, insbesondere flexible, Unterlage verleiht dem Schleifartikel hinsichtlich Haftung, Dehnung, Reiss- und Zugfestigkeit, Flexibilität und Stabilität spezifische Eigenschaften. Der Schleifartikel kann in unterschiedlichen Konfektionsformen vorliegen, zum Beispiel als Schleifscheibe oder als Schleifband, als Bogen, Rolle oder Streifen. Ferner sind prinzipiell auch alternative Schleifartikel denkbar, wie zum Beispiel gebundene Schleifartikel. Bei gebundenen Schleifartikeln handelt es sich insbesondere um typischerweise kunstharzgebundene Trenn- und Schruppscheiben, die dem Fachmann geläufig sind. Für kunstharzgebundene Trenn- und Schruppscheiben wird aus Schleifmineralien sowie Füllstoffen, Pulverharz und Flüssigharz eine Masse gemischt, die dann zu Trenn- und Schruppscheiben in verschiedenen Stärken und Durchmessern gepresst werden. Insbesondere umfassen die Trenn- und Schruppscheiben auch Gewebelagen aus Glasfaser. Eine Aushärtung der Masse erfolgt typischerweise bei ca. 180 °C. In Kombination mit erfindungsgemäßem Verfahren können auch bei derartigen Schleifartikeln Vorteile erzielt werden, insbesondere beispielsweise ein reduzierter Kornverlust.
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Bei einem beschichteten Schleifartikel werden die Schleifkörner mittels eines Bindemittels (oft als Grundbinder bezeichnet) auf der, insbesondere flexiblen, Schleifartikelunterlage fixiert. Mit dem Bindemittel werden die Schleifkörner insbesondere in einer gewünschten Stellung und/oder Verteilung auf der Schleifmittelunterlage zumindest vorfixiert, insbesondere fixiert. Ausgehend vom Stand der Technik sind einem Fachmann geeignete Bindemittel zum Fixieren von Schleifkörnern auf der Schleifartikelunterlage bekannt. Derartige Bindemittel des Standes der Technik sind typischerweise lösungsmittelbasierte Klebstoffe wie Polychloroprene. Zusätzlich zu dem Bindemittel als Grundbinder kann ein weiterer, sogenannter Deckbinder eingesetzt werden, der insbesondere schichtweise über die mittels des Grundbinders auf der Schleifmittelunterlage fixierten Schleifkörner aufgebracht wird. Dabei verbindet der Deckbinder die Schleifkörner fest untereinander und fest mit der Schleifmittelunterlage. Dem Fachmann sind insbesondere geeignete Deckbinder aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Als Deckbinder kommen insbesondere Kunstharze, wie zum Beispiel Phenolharz, Epoxidharz, Harnstoffharz, Melaminharz, Polyesterharz, in Betracht. Darüber hinaus können weitere Zusatzstoffe („Schleifadditive“) vorgesehen sein, um dem Schleifartikel spezifische Eigenschaften zu verleihen. Derartige Zusatzstoffe sind dem Fachmann geläufig.
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Die nach erfindungsgemäßem Verfahren zur Behandlung von Schleifkörnern behandelten siliziumcarbidhaltigen Schleifkörner werden erfindungsgemäß vor Fixierung auf einer Schleifartikelunterlage ferner in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt mit einem Haftvermittler behandelt. Unter „mit einem Haftvermittler behandeln“ ist insbesondere zu verstehen, dass die Schleifkörner und der Haftvermittler zur Reaktion gebracht werden, sodass, insbesondere im Rahmen einer Gleichgewichtsreaktion, der Haftvermittler eine chemische Bindung mit dem Schleifkorn - genauer gesagt mit den an der Oberfläche des Schleifkorns befindlichen Si-OH-Gruppen - eingeht. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Haftvermittler als ein Haftvermittler auf Silan-Basis, insbesondere als ein Silan, ganz insbesondere als ein organisches Silan, gewählt. In einem Ausführungsbeispiel wird Silan, insbesondere ein organisches Silan, in Wasser gelöst oder suspendiert. Anschließend werden der Lösung oder der Suspension nach erfindungsgemäßem Verfahren behandelte Schleifkörnern zugegeben, sodass sich die Lösung bzw. Suspension um die Schleifkörner verteilt. In einem Trocknungsprozess der Silan-beschichteten Schleifkörner verdampft das Wasser, während das Silan in konzentrierter Form auf der Oberfläche der Schleifkörner erhalten bleibt. Im Rahmen einer Gleichgewichtsreaktion ist fortan das Silan chemisch an die Si-OH-Gruppen an der Oberfläche der Schleifkörner gebunden. Silane an sich sind einem Fachmann bekannt. In einem Ausführungsbeispiel kann als Silan beispielsweise handelsübliches 3-Aminopropyltriethoxysilan oder 3-Glycidoxypropy-Itrimethoxysilan gewählt werden. Der Verwendung von Silan liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die nach Oxidation an der Oberfläche der Schleifkörner gebildeten Si-OH-Gruppen mit dem Silan besonders gut reagieren können. Während die organischen Alkoholgruppen C-OH des unbehandelten Schleifkorns keine feuchtigkeitsstabilen Verbindungen mit organischen Silanen ausbilden, ermöglicht die Oxidation der Schleifkörner, zumindest deren Oberfläche, die Oxidation des Kohlenstoffs zu CO und/oder zu CO2 unter Bildung von Si-OH-Gruppen an der Oberfläche der Schleifkörner. Diese Si-OH-Gruppen ermöglichen die vorteilhafte Reaktion mit einem, insbesondere organischen, Silan. Es sei betont, dass erst erfindungsgemäßes Verfahren zur Behandlung der Schleifkörner durch Oxidation die stabile Wechselwirkung, insbesondere die stabile Aufbringung, eines geeigneten Silans als Haftvermittler ermöglicht. Es sei angemerkt, dass Silane kommerziell mit vielen verschiedenen chemischen Gruppen herstellbar sind, wobei die Gruppen nach verfahrensgemäßer Kornbehandlung auf der „Bindemittel-Seite“ angeordnet sind (d.h. vom Schleifkorn abgewandt). Auf der „Silan-Seite“, d.h. auf der dem Schleifkorn zugewandten Seite, an der eine Reaktion mit der Si-OH-Gruppe des Schleifkorns erfolgt, weisen diese Silane insbesondere eine Si(OMe)3 oder Si(OEt)3-Gruppe auf. Die Silane agieren demnach wie ein chemischer „Adapter“ zwischen Schleifkorn und Bindemittel.
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Die Schleifkörner werden in erfindungsgemäßem Verfahren in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt mit einem Bindemittel, insbesondere mit einem Schmelzklebstoff, in Kontakt gebracht und auf einer Schleifartikelunterlage fixiert. In einer alternativen Ausführungsform können die Schleifkörner auch auf eine mit dem Bindemittel vorbereitete Schleifartikelunterlage gestreut werden, insbesondere elektrostatisch gestreut werden und somit durch das Bindemittel fixiert werden. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schleifartikels ist das Bindemittel ein reaktives Bindemittel, insbesondere ein reaktiver Schmelzklebstoff. Unter einem „reaktiven Bindemittel“ ist insbesondere ein Bindemittel zu verstehen, dass durch chemische Reaktion eine Anbindung des Bindemittels an ein Schleifkorn bewirkt. Unter einem „Schmelzklebstoff“ ist dabei insbesondere ein lösungsmittelfreier Heißklebstoff zu verstehen, der bei Raumtemperatur im Wesentlichen fest ist, im erhitzten Zustand verflüssigt auftragbar, insbesondere gießbar oder schmierbar, ist und beim Abkühlen wieder eine feste Verbindung herstellt. Insbesondere stellt der Schmelzklebstoff einen Stoff aus einer Liste von Klebstoffen dar, die zumindest Polymere wie Polyamide, Polyethylen, amorphe Polyalphaolefine, Ethylenvinylacetat-Copolymere, Polyester-Elastomere, Polyurethan-Elastomere, Copolyamid-Elastomere oder Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymere, sowie Harze wie Kolophonium, Terpene, Kohlenwasserstoffharze, und natürliche oder synthetische Wachse umfasst. Beispielsweise kann ein reaktiver Schmelzklebstoff zunächst erhitzt und dabei geschmolzen werden, aufgetragen werden und anschließend während seines Abkühlens wieder erstarren. Neben der mechanischen Bindung der Schleifkörner im Rahmen eines Kraftschlusses und/oder eines Formschlusses erfolgt ferner vorteilhaft eine chemische Anbindung durch einen Stoffschluss. Beispielsweise können in dem Schmelzklebstoff vorgesehene isocyanathaltige Ketten nach Verarbeitung innerhalb einiger Zeit, typischerweise innerhalb von Tagen, Feuchtigkeit aus Umgebungsluft aufnehmen und somit chemisch reagieren und vernetzen. Folglich ist ein derartiges reaktives Bindemittel nicht wieder aufschmelzbar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es insbesondere, einen Schmelzklebstoff als Bindemittel zur Fixierung der siliziumcarbidhaltigen Schleifkörner auf der Schleifmittelunterlage einzusetzen und somit vorteilhaft einen lösungsmittelbasierten Klebstoff, wie er gemäß Stand der Technik eingesetzt wird, durch einen Schmelzklebstoff zu ersetzen.
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Insbesondere durch erfindungsgemäße Behandlung der Schleifkörner durch Oxidieren, zumindest der Oberfläche, der Schleifkörner kann ein vorteilhafter Effekt erzielt werden, der bewirkt, dass die Haftung des siliziumcarbidhaltigen Schleifkorns zum Schmelzkleber verbessert wird. Insbesondere wird eine ansonsten mangelhafte Haftung zwischen Schmelzkleber und Schleifkorn derart verbessert, dass die Schleifkörner zuverlässig und stabil auf der Schleifmittelunterlage fixierbar sind. Insbesondere kann derart eine Schleifleistung des Schleifartikels verbessert werden, was insbesondere auf eine verringerte Rate eines Schleifkornausbruchs zurückzuführen ist. Folglich weist der Schleifartikel eine höhere Anwendungssicherheit und auch eine längere Lebensdauer auf.
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Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf nach erfindungsgemäßem Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels mit Schleifkörnern auf Basis von Siliziumcarbid hergestellte Schleifartikel.
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Figurenliste
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente.
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Es zeigen:
- 1 ein Verfahrensdiagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von Schleifkörnern auf Basis von Siliziumcarbid;
- 2 ein Verfahrensdiagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schleifartikels mit erfindungsgemäßen Schleifkörnern;
- 3 einen Ausschnitt aus einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifartikels mit Schleifkörnern in einer schematischen Schnittdarstellung;
- 4 ein Schleifkorn in unterschiedlichen Stadien (a) bis (c) während des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schleifartikels.
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In 1 ist ein Verfahrensdiagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von Schleifkörnern auf Basis von Siliziumcarbid wiedergegeben. In einem ersten Verfahrensschritt 100 werden die Schleifkörner, zumindest an ihrer Oberfläche, oxidiert. Diese Oxidation kann in einer Verfahrensvariante mit Verfahrensschritt 100a erfolgen, indem die Schleifkörner, zumindest an ihrer Oberfläche, unter Verwendung eines Oxidationsmittels oxidiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann diese Oxidation in einer Verfahrensvariante mit Verfahrensschritt 100b erfolgen, indem die Schleifkörner an ihrer Oberfläche unter Wärmezufuhr, beispielsweise unter Wärmezufuhr mit Temperaturen oberhalb von 300 °C, insbesondere in Anwesenheit eines Oxidationsmittels wie beispielsweise Umgebungsluft (Luftsauerstoff), oxidiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann diese Oxidation in einer Verfahrensvariante mit Verfahrensschritt 100c erfolgen, indem die Schleifkörner an ihrer Oberfläche in Luftsauerstoff unter Wärmezufuhr mit Temperaturen oberhalb von 300 °C oxidiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann diese Oxidation in einer Verfahrensvariante mit Verfahrensschritt 100d erfolgen, indem die Schleifkörner unter Verwendung einer Plasmabehandlung und/oder unter Verwendung einer Lichtbogenbehandlung oxidiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann diese Oxidation in einer Verfahrensvariante mit Verfahrensschritt 100e erfolgen, indem die Schleifkörner unter Verwendung einer Koronabehandlung oxidiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann diese Oxidation in einer Verfahrensvariante mit Verfahrensschritt 100f erfolgen, indem die Schleifkörner unter Verwendung einer Flammbehandlung oxidiert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die einzelnen Verfahrensvarianten mit Verfahrensschritten 100a bis 100f auch in Folge durchlaufen werden können oder auch teilweise in Folge durchlaufen werden können. So ist es beispielsweise denkbar, das Verfahren derart zu modifizieren, dass die Schleifkörner zunächst gemäß Verfahrensschritt 100b, zumindest an ihrer Oberfläche, unter Wärmezufuhr oxidiert werden und anschließend gemäß Verfahrensschritt 100d unter Verwendung einer Plasmabehandlung oxidiert werden (nicht näher dargestellt).
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In 2 ist ein Verfahrensdiagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schleifartikels mit Schleifkörnern auf Basis von Siliziumcarbid wiedergegeben. In einem ersten Verfahrensschritt 100 werden die Schleifkörner gemäß erfindungsgemäßem Verfahren zur Behandlung von Schleifkörnern auf Basis von Siliziumcarbid (vgl. 1) oxidiert. Anschließend werden die behandelten Schleifkörner in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 102 mit einem Haftvermittler auf Silan-Basis behandelt, insbesondere zur Reaktion gebracht. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 104 werden abschließend die oxidierten und mit einem Haftvermittler auf Silan-Basis behandelten Schleifkörner mit einem Bindemittel auf einer Schleifartikelunterlage fixiert.
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3 zeigt einen Ausschnitt aus einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifartikels 10 mit Schleifkörnern 12 in einer schematischen Schnittdarstellung. Der Schleifartikel 10 ist in der dargestellten Ausführungsform ein beschichteter Schleifartikel 10 mit einer Schleifartikelunterlage 14 aus Vulkanfiber. Die Schleifartikelunterlage 14 aus Vulkanfiber dient als flexible Unterlage für die Schleifkörner 12. Vulkanfiber ist ein Verbundmaterial aus Zellstoff, insbesondere Baumwoll- oder Zellulosefasern, und ist dem Fachmann als flexible Unterlage für Schleifartikel aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Schleifkörner 12 sind mittels eines Bindemittels 15, insbesondere einem Grundbinder 16, in Form eines Schmelzklebers, z.B. „TECHNOMELT PUR 4663“ der Firma Henkel, auf der Schleifartikelunterlage 14 befestigt. Die Schicht aus Grundbinder 16 und Schleifkörnern 12 ist mit einem Deckbinder 18 (der Deckbinder 18 stellt ebenfalls ein Bindemittel 15 dar), zum Beispiel aus Phenolharz, zusätzlich beschichtet.
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Die Schleifkörner 12, für sich dargestellt in 4a und 4b, sind nach erfindungsgemäßem Verfahren zur Behandlung von Schleifkörnern auf Basis von Siliziumcarbid zunächst, zumindest an ihrer Oberfläche 20, oxidiert worden (gemäß Verfahrensschritt 100 in 1). Anschließend wurden die Schleifkörnern 12 gemäß erfindungsgemäßem Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels 10 in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt (vgl. Verfahrensschritt 102 in 2) mit einem Haftvermittler 26 auf Silan-Basis behandelt und abschließend in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt (vgl. Verfahrensschritt 104 in 2) mit dem Bindemittel 15, insbesondere dem Grundbinder 16, auf der Schleifartikelunterlage 14 fixiert.
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4a zeigt ein Schleifkorn 12 vor Durchführung der Oxidationsreaktion (Verfahrensschritt 100 in 1 und 2), d.h. in Anwesenheit der Alkoholgruppen C-OH (Bezugszeichen 22) an der Oberfläche 20 der Schleifkorns 12. Die C-OH-Gruppen sind dabei insbesondere Bestandteil des Schleifkorns 12. 4b zeigt ein Schleifkorn 12 nach Durchführung der Oxidationsreaktion (gemäß Verfahrensschritt 100 in 1 und 2), d.h. in Anwesenheit der Si-OH-Gruppen 24 an der Oberfläche 20 des Schleifkorns 12. Die Si-OH-Gruppen sind dabei insbesondere Bestandteil des Schleifkorns 12. 4c zeigt ein Schleifkorn 12 nach Behandlung mit einem Haftvermittler 26 auf Silan-Basis. Eine, in einem Ausführungsbeispiel Amin-haltige, Seite eines Silans des Haftvermittlers 26 diffundiert dabei in das Bindemittel 15, insbesondere den Grundbinder 16, und bindet an dieses. Wird ein reaktives Bindemittel 15, insbesondere ein reaktiver Schmelzklebstoff, verwendet, so ergibt sich zwischen Silan-basiertem Haftvermittler 26 und Bindemittel 15 eine chemische Bindung.
