DE102019207822A1

DE102019207822A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels sowie Schleifartikel

Info

Publication number: DE102019207822A1
Application number: DE102019207822.2A
Authority: DE
Inventors: Johannes Huber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2020-12-03
Also published as: CN113891780A; US20220226966A1; EP3976318A1; WO2020239414A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels (100), bei dem eine mit Bindemittel beschichtete Schleifartikelunterlage (14, 104) mit einer kornförmigen Substanz bestreut wird, wobei die kornförmige Substanz durch Gasdruckstöße desagglomeriert wird und die desagglomerierte kornförmige Substanz auf die Schleifartikelunterlage (14, 104) gestreut wird.Ferner wird ein entsprechend hergestellter Schleifartikel (100) vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels, bei dem eine mit Bindemittel beschichtete Schleifartikelunterlage mit einer kornförmigen Substanz, insbesondere mit Schleifkörnern, bestreut wird.
Stand der Technik
Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von Schleifartikeln bekannt, bei denen eine mit Bindemittel beschichtete Schleifartikelunterlage mit einer kornförmigen Substanz, insbesondere mit Schleifkörnern, bestreut wird. Derartige Verfahren sind beispielsweise aus WO 2014/206967 A1 bekannt.
Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zur Herstellung von besonders feinen Schleifartikeln - die bei ihrer Anwendung in einem Schleifprozess möglichst geringe Rautiefen erzeugen - zunächst eine einschichtige Lage von Schleifkörnern auf dem Schleifartikeln zu bilden. Dafür werden typischerweise Bindemittel verwendet, die auf eine Schleifartikelunterlage aufgetragen einen klebrigen, jedoch nicht fließfähigen Film bilden. Auf diesen Film werden anschließend Schleifkorn-Agglomerate gestreut, wobei nach Aushärten des Bindemittels überschüssige Schleifkörner (die insbesondere aus den gestreuten Agglomeraten entstehen) abgeblasen, abgeklopft, abgebürstet oder abgewaschen werden. Derart lässt sich ein Schleifartikel mit einer geschlossen, d.h. nahezu lückenlosen, Oberfläche von gestreuten Schleifkörnern erzeugen. Eine offene Streuung, d.h. die Erzeugung einer nicht durch Schleifkörner geschlossenen Oberfläche auf dem Schleifartikel, ist gemäß diesem Verfahren des Standes der Technik nicht möglich.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels vorgeschlagen, bei dem eine mit Bindemittel beschichtete Schleifartikelunterlage mit einer kornförmigen Substanz, insbesondere mit Schleifkörnern, bestreut wird. Erfindungsgemäß wird die kornförmige Substanz durch Gasdruckstöße, insbesondere in Einzelkörner, desagglomeriert und die desagglomerierte kornförmige Substanz, insbesondere die Einzelkörner, auf die Schleifartikelunterlage gestreut.
Ein Schleifartikel dient zur schleifenden Bearbeiten eines Werkstücks und weist zumindest eine Schleifartikelunterlage und auf zumindest einer Seite der Schleifartikelunterlage angeordnete Schleifkörner auf. Bei dem Schleifartikel kann es sich insbesondere um einen beschichteten Schleifartikel handeln. 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 erfindungsgemäße Vorteile erzielt werden.
Der Schleifartikel umfasst eine, insbesondere flexible, Schleifartikelunterlage mit zumindest einer Schicht. Die Schleifartikelunterlage kann insbesondere 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, umfassen. Die, insbesondere flexible, Schleifartikelunterlage verleiht dem Schleifartikel hinsichtlich Haftung, Dehnung, Reiss- und Zugfestigkeit, Flexibilität und Stabilität spezifische Eigenschaften. Bei einem beschichteten Schleifartikel werden Schleifkörner mittels eines Bindemittels (oft als Grundbinder bezeichnet) auf der Schleifartikelunterlage fixiert. Mit dem Bindemittel wird die kornförmige Substanz, insbesondere 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 kornförmiger Substanz, insbesondere 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 fixierte kornförmige Substanz, insbesondere Schleifkörner, aufgebracht wird. Dabei verbindet der Deckbinder die kornförmige Substanz 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.
Es wird vorgeschlagen, das erfindungsgemäße Verfahren in einer Ausführungsform als ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren zu realisieren, wobei die Schleifartikelunterlage in Form einer Schleifartikelunterlagen-Warenbahnrolle bereitgestellt und verwendet wird, insbesondere bestreut wird, und anschließend auf einer Schleifartikel-Warenbahnrolle aufgerollt wird. Insbesondere wird auf diese Weise ein Schleifartikel in Form einer Schleifartikel-Warenbahn hergestellt. Eine Warenbahn bezeichnet dabei eine in eine Vorzugsrichtung ausgedehnte Ausführungsform der Schleifartikelunterlage, die typischerweise auf einer Rolle aufgerollt ist bzw. wird.
Der Schleifartikel weist eine zum Schleifen vorgesehene, d.h. abrasive, Oberfläche auf, insbesondere auf derjenigen Seite des Schleifartikels, auf der Schleifkörner mittels des Bindemittels, insbesondere mittels des Grundbinders, fixiert und gegebenenfalls mit einem Deckbinder und/oder einem weiteren Zusatzstoff versehen sind. Die abrasive Oberfläche des Schleifartikels wird während eines Schleifvorgangs über ein zu bearbeitendes Werkstück bewegt, sodass mittels der an der abrasiven Oberfläche angeordneten Schleifkörner eine Schleifwirkung erzeugt wird. Der Schleifartikel kann prinzipiell in unterschiedlichen Konfektionsformen vorliegen, zum Beispiel als Schleifscheibe oder als Schleifband, als Bogen, Rolle, Streifen oder auch als Schleifartikelwarenbahn (z.B. in der Herstellung). Insbesondere kann der Schleifartikel für den Einsatz mit Schleifmaschinen wie Exzenterschleifmaschinen oder auch per Handschliff hergestellt sein. Beispielsweise kann der Schleifartikel als Handschleifbogen, als Schleifband oder als mit Velours kaschierte Schleifscheibe realisiert sein.
Unter einer „kornförmigen Substanz“ ist insbesondere ein Pulver, ein Puder oder ein andersartiges, kornförmiges Schüttgut zu verstehen. In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die kornförmige Substanz Schleifkörner und/oder Schleifadditive. Alternativ besteht die kornförmige Substanz aus Schleifkörnern und/oder Schleifadditiven. In einer Ausführungsform des Verfahrens weist die kornförmige Substanz eine mittlere Korngröße gemäß FEPA-Norm von weniger als 300 Mikrometer auf, insbesondere von weniger als 100 Mikrometer, ganz insbesondere von weniger als 50 Mikrometer.
Unter einem „Gasdruckstoß“ ist eine dynamische Druckänderung in Folge eines strömenden Gases zu verstehen, insbesondere eine Druckwelle oder dergleichen, verursacht durch ein strömendes Gas. In einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die Gasdruckstöße einen Druck von mehr als 0,5 bar, insbesondere von mehr als 2 bar, ganz insbesondere von mehr als 5 bar auf. Ein Gasdruckstoß kann beispielsweise unter Verwendung eines Verdichters oder Kompressors erzeugt werden, indem zunächst ein Gas unter hohem Druck erzeugt wird, welches anschließend schlagartig in eine bestimmte Richtung entlassen wird. Insbesondere kann ein Gasdruckstoß beispielsweise mittels einer Gasdruckdüse in Verbindung mit einem Ventil erzeugt werden. Insbesondere das Ventil ermöglicht eine präzise und schnelle Dosierung des Gasdruckstoßes, wobei die Gasdruckdüse eine Bündelung des Gasdruckstoßes in eine bestimmte Richtung ermöglicht. In einer Ausführungsform des Verfahrens erzeugt die Gasdruckdüse einen Gasdruckstoß in Form eines Freistrahls mit Öffnungswinkel (definiert als Halbwertsbreite eines den Freistrahl beschreibenden Gaußprofils) von weniger als 70°, insbesondere von weniger als 50°, ganz insbesondere von weniger als 35°. In einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die Gasdruckstöße eine mittlere Dauer (Impulsdauer) zwischen 0,5 und 30 Millisekunden, insbesondere zwischen 1 und 10 Millisekunden, ganz insbesondere zwischen 1 und 5 Millisekunden auf. Auf diese Weise lassen sich Gasdruckpulse erzeugen. In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Gasdruckstöße mit einer Frequenz (Impulsfrequenz) von 1 Hz bis 500 Hz, insbesondere mit einer Frequenz von 5 Hz bis 100 Hz, ganz insbesondere mit einer Frequenz von 10 Hz bis 40 Hz erzeugt. Ein Öffnen und Schließen einer derartig betriebenen Gasdruckdüse bzw. eines verwendeten Ventils kann beispielsweise elektromagnetisch und/oder piezotechnisch realisiert sein. Insbesondere kann ein Gasdruckstoß unter Verwendung von Druckluft oder Druckgas (beispielsweise Kohlenstoffdioxid, Stickstoff oder dergleichen) realisiert werden. Insbesondere kurze, starke Gasdruckstöße ermöglichen, ein unnötig starkes Aufwirbeln der kornförmigen Substanz zu vermeiden. Ferner kann ein Wegblasen der Substanz und/oder eine unnötige Stauberzeugung verringert oder sogar vermieden werden. Die Impulsdauer und die Impulsfrequenz der verwendeten Gasdruckstöße bestimmen insbesondere die Menge der abgegebenen kornförmigen Substanz pro Zeiteinheit und damit ein Resultat der Streuung - insbesondere eine Dichte von Schleifkörnern - auf der bestreuten Schleifartikelunterlage.
Die kornförmige Substanz wird vor deren Streuung auf eine Schleifartikelunterlage durch Gasdruckstöße, insbesondere in Einzelkörner, desagglomeriert. Die losen Bestandteile - d.h. die Einzelkörner der kornförmigen Substanz - sind oftmals auf Grund von unter den Einzelkörnern wirkenden Anziehungskräften (beispielsweise Van-der-Waals-Kräfte) miteinander verbundenen und bilden derart Agglomerate. Agglomerate erscheinen typischerweise als „klumpiges“ Pulver, „klumpiges“ Puder oder „klumpiges“ Schüttgut. Das „Desagglomerieren“ bezeichnet dabei ein Aufbrechen von Agglomeraten, die sich typischerweise in einer kornförmigen Substanz, insbesondere einem Pulver, einem Puder oder einem kornförmigen Schüttgut, bilden. Diese Agglomerate lassen sich prinzipiell vollständig in die Einzelkörner zerlegen. Insbesondere ist unter desagglomerieren auch zu verstehen, wenn in der kornförmigen Substanz, insbesondere in dem Pulver, in dem Puder oder in dem kornförmigen Schüttgut, Agglomerate durch desagglomerieren zumindest teilweise verkleinert werden oder zumindest teilweise abgebaut werden. Vorteilhaft können durch das Desagglomerieren Agglomerate auf weniger als 10 % (ihrer Ausgangsgröße) verkleinert oder verringert werden, insbesondere auf weniger als 5 % verkleinert oder verringert werden, ganz insbesondere auf weniger als 1 % verkleinert oder verringert werden. Insbesondere werden die Agglomerate bis auf Größe einiger weniger Einzelkörner oder eines Einzelkorns verkleinert.
Die desagglomerierte kornförmige Substanz kann anschließend auf die Schleifartikelunterlage gestreut werden. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die desagglomerierte kornförmige Substanz elektrostatisch auf die Schleifartikelunterlage gestreut. Dabei wird die kornförmige Substanz in einem externen elektrischen Feld durch elektrostatische Wechselwirkung mit diesem externen elektrischen Feld elektrostatisch aufgeladen und auf die Schleifartikelunterlage beschleunigt. Alternativ oder zusätzlich wird die desagglomerierte kornförmige Substanz mechanisch oder gravimetrisch auf die Schleifartikelunterlage gestreut. Unter „mechanisch streuen“ ist insbesondere zu verstehen, dass die kornförmige Substanz durch mechanische Beschleunigung auf die Schleifartikelunterlage gestreut wird. Dies kann beispielsweise unter Verwendung eines rotierenden Zentrifugalbeschleunigers, d.h. ähnlich einer rotierenden Scheibe, bei der die desagglomerierte Substanz radial nach außen beschleunigt wird, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann unter Verwendung einer „Rutsche“ ein gravimetrisches Streuen realisiert werden. Unter „gravimetrisch streuen“ ist zu verstehen, dass die kornförmige Substanz unter Einfluss der Schwerkraft auf die Schleifartikelunterlage gestreut wird.
Gemäß erfindungsgemäßem Verfahren lassen sich Nachteile des Standes der Technik überwinden. Insbesondere ein Streuen von feinen kornförmigen Substanzen - beispielsweise von Schleifkörnern mit einer mittleren Körnung von #2000 gemäß FEPA-Norm, gleichbedeutend mit einer mittleren Schleifkorngröße von ca. 10 Mikrometer - bereitet unter Anwendung von Verfahren des Standes der Technik Schwierigkeiten. Die zu streuenden kornförmigen Substanzen sind durch Bildung von Agglomeraten „verklumpt“, wobei nach einem Streuen ebenfalls Klumpen bzw. Agglomerate der kornförmigen Substanzen auf der Schleifartikelunterlage vorhanden sind. Dieser Effekt ist ferner noch verstärkt, je kleiner die mittleren Korngrößen ausfallen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, feine kornförmige Substanzen zunächst unter Verwendung von Gasdruckstößen zu desagglomerieren und anschließend auf eine Schleifartikelunterlage zu streuen. Dadurch ist es möglich, auch bei verklumpender, feiner kornförmiger Substanz Schleifartikel herzustellen, bei denen die feine kornförmige Substanz, insbesondere Schleifkörner, offen über die Schleifartikelunterlage gestreut sind. Bei einer derartigen offenen Streuung ist die kornförmige Substanz gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt, wobei jeweils Zwischenräume zwischen benachbarten Einzelkörnern der kornförmigen Substanz, insbesondere der Schleifkörnern, an der Oberfläche vorliegen. Dies wiederum verringert die Gefahr eines Zusetzens der Schleifartikeloberfläche während eines Schleifprozesses, da ein ,Spanraum' (Freiraum zwischen benachbarten Schleifkörnern zum Abtransport von Schleifstaub) des Schleifartikels vorgesehen wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die kornförmige Substanz - insbesondere unmittelbar vor Desagglomeration - durch ein Sieb hindurch bereitgestellt, wobei die Gasdruckstöße mittels einer Gasdruckdüse gegen das Sieb gerichtet abgegeben werden. Insbesondere kann die kornförmige Substanz in einem Behälter vorrätig bereitgestellt werden, beispielsweise in einem Trichter, der eine zum Boden hin ausgerichtete Öffnung umfasst, die mittels des Siebs bedeckt ist. Beispielsweise kann die Mündung eines Trichters zum Boden hin ausgerichtet sein und mittels des Siebs bedeckt sein, sodass durch das Sieb hindurch rieselnde kornförmige Substanz selbsttätig, insbesondere in Folge der Gravitation, durch nachrutschende kornförmige Substanz ersetzt wird. Dabei sind die Wände des Behälters, insbesondere des Trichters, in ihrer Breite, Steilheit, Oberflächenbeschaffenheit etc. derart bemessen, dass die zu streuende kornförmige Substanz selbsttätig in Richtung des Siebs nachrutschen kann. Der Behälter dient dabei sowohl der Bevorratung der kornförmigen Substanz als auch der kontinuierlichen Bereitstellung der kornförmigen Substanz. Unter dem Sieb ist insbesondere auch ein Netz oder ein Gitter zu verstehen. In einer Ausführungsform des Verfahrens ist eine Maschenweite bzw. Größe der Öffnungen des Siebs größer als der mittlere Durchmesser der kornförmigen Substanz (d.h. größer als der mittlere Durchmesser der jeweiligen Einzelkörner der kornförmigen Substanz), beispielsweise um 800 % größer, insbesondere um 400 % größer, ganz insbesondere um 200 % größer. Auf diese Weise kann realisiert werden, dass desagglomerierte einzelne Körner der kornförmigen Substanz durch die Maschen des Siebs in Durchtrittsrichtung hindurchrieseln können, jedoch agglomerierte Bestandteile der kornförmigen Substanz nicht selbsttätig durch das Sieb bzw. dessen Maschen hindurchrieseln können und im Behälter - insbesondere unmittelbar am Sieb - zurückbleiben.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Gasdruckstöße im Wesentlichen entgegen der Durchtrittsrichtung der kornförmigen Substanz durch das Sieb gegen das Sieb gerichtet abgegeben. Derart lassen sich die unmittelbar am Sieb (aber noch im Behälter) befindlichen agglomerierten Bestandteile der kornförmigen Substanz auf besonders effektive Weise desagglomerieren. Die derart desagglomerierte kornförmige Substanz kann folglich direkt in Durchtrittsrichtung durch das Sieb rieseln und steht sodann für das Streuen in desagglomerierter Form bereit. In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Gasdruckstöße mittels der Gasdruckdüse unter einem Winkel von Gasdruckdüse und Sieb zueinander gegen das Sieb gerichtet abgegeben, der zwischen 0° und 90° liegt, insbesondere zwischen 20° und 70°, ganz insbesondere zwischen 35° und 55°. Insbesondere kann derart eine Staubentwicklung reduziert werden. Ferner kann dadurch eine turbulente Strömung innerhalb des Behälters und/oder außerhalb des Siebs erzeugt werden, die zu einer verbesserten Desagglomeration der kornförmigen Substanz führt. Ferner kann derart sichergestellt werden, dass aus dem Behälter ausgetretene kornförmige Substanz nicht auf der Gasdruckdüse erneut agglomeriert.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die kornförmige Substanz über einer gesamten Breite der Schleifartikelunterlage, insbesondere über einer gesamten Breite der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn, durch das Sieb bereitgestellt, wobei mittels einer Gasdruckdüse, insbesondere mittels einer Mehrzahl von Gasdruckdüsen, Gasdruckstöße gegen das Sieb gerichtet abgeben werden. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft auf einer gesamten Breite einer in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren verwendeten Schleifartikelunterlagen-Warenbahn angewandt werden. Insbesondere kann eine desagglomerierte kornförmige Substanz über der gesamten Breite der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn gleichzeitig bereitgestellt und auf die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn gestreut werden. Insbesondere kann der Behälter zur Bereitstellung der kornförmigen Substanz, die zum Boden hin ausgerichtete Öffnung sowie das die Öffnung bedeckende Sieb, durch das die kornförmige Substanz bereitgestellt wird, mindestens so breit wie die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn ausgeführt sein. Ferner können in einer Ausführungsform des Verfahrens eine Mehrzahl von Gasdruckdüsen in Richtung quer zur Erstreckungsrichtung (und Fortbewegungsrichtung) der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn nebeneinander, insbesondere parallel zueinander, angeordnet sein, sodass gleichzeitig Gasdruckstöße über die gesamte Breite des Siebs verteilt gegen das Sieb gerichtet abgeben werden können. Insbesondere kann unter Verwendung der Mehrzahl von Gasdruckdüsen auch eine Dosierung von über der Breite der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn bereitgestellter Menge an desagglomerierter kornförmiger Substanz erfolgen, beispielsweise unter Betreibung der einzelnen Gasdruckdüsen mit unterschiedlichen Impulsfrequenzen und/oder Drücken und/oder Impulsdauern. Es sei darauf hingewiesen, dass anstelle eines großen, durchgängigen Behälters inkl. durchgängigen Siebs selbstverständlich auch eine Mehrzahl von Behältern, eine Mehrzahl von Sieben etc. in Richtung quer zur Erstreckungsrichtung der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn nebeneinander angeordnet sein können. Im Behälter kann ferner ein Fördermechanismus (beispielsweise eine Förderschnecke) für das gleichmäßige Verteilen und Bereitstellen der kornförmigen Substanz verwendet werden.
Ferner kann in einer Ausführungsform des Verfahrens eine Gasdruckdüse bzw. eine Mehrzahl von Gasdruckdüsen beweglich, beispielsweise auf einer Schiene, einer Schwenkvorrichtung oder dergleichen, angeordnet sein. Insbesondere kann derart zumindest eine Beweglichkeit der Gasdruckdüse bzw. der Mehrzahl von Gasdruckdüsen in zumindest eine oder zwei Raumrichtungen parallel zum Sieb realisiert sein. Derart kann sichergestellt werden, dass sich während der Ausführung des Verfahrens bildende Kavitäten im Behälter - insbesondere zwischen dem Sieb und der darüber lagernden (großteils noch agglomerierten) schleifkörnigen Substanz - durch eine variierbare Richtung, in der Gasdruckstöße abgegeben werden, gezielt aufgelöst und somit vermieden werden. Insbesondere durch ein langsames Bewegen der Gasdruckdüsen, gefolgt von einer sich ändernden Richtung der abgegebenen Gasdruckstöße, stürzen derartige Kavitäten regelmäßig ein. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des Verfahrens kann ein Vibrationsgenerator am Behälter und/oder am Sieb dazu vorgesehen sein, durch gelegentliches oder dauerhaftes Vibrieren zu einem regelmäßigen Einsturz der Kavitäten zu sorgen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Sieb aus Metall realisiert und wird während eines elektrostatischen Streuens als Hochspannungselektrode betrieben. Eine Gegenelektrode zur elektrostatischen Streuung der desagglomerierten kornförmigen Substanz kann dabei beispielsweise hinter der Schleifartikelunterlage, insbesondere hinter der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn, angeordnet sein oder durch die Schleifartikelunterlage, insbesondere durch die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn, selbst realisiert sein, sofern diese elektrisch leitfähig ist oder ein elektrisch leitfähiges (z.B. wässriges oder rußgefülltes) Bindemittel aufweist. Auf diese Weise kann eine besonders effektive elektrostatische Streuung der kornförmigen Substanz erfolgen, bei der eine Gefahr einer erneuten Agglomeration der zuvor desagglomerierten Körner weitgehend vermieden werden kann.
Ferner wird ein Schleifartikel, insbesondere Schleifartikel-Warenbahn, vorgeschlagen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Der Schleifartikel weist auf der Schleifartikelunterlage aufgebrachte kornförmige Substanz, insbesondere Schleifkörner, auf. Schleifkörner sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die kornförmige Substanz wird mit Hilfe eines Bindemittels direkt auf die Schleifartikelunterlage beschichtet. Der Schleifartikel weist eine zum Schleifen vorgesehene, d.h. abrasive, Oberfläche auf, insbesondere auf derjenigen Seite des Schleifartikels, auf der Schleifkörner fixiert und gegebenenfalls mit einem Deckbinder und/oder einem weiteren Zusatzstoff versehen sind. Die abrasive Oberfläche des Schleifartikels wird während eines Schleifprozesses über ein zu bearbeitendes Werkstück bewegt, sodass mittels der an der abrasiven Oberfläche angeordneten Schleifkörner eine Schleifwirkung erzeugt wird. Der Schleifartikel kann prinzipiell in unterschiedlichen Konfektionsformen vorliegen, zum Beispiel als Schleifscheibe oder als Schleifband, als Bogen, Rolle, Streifen oder auch als Schleifartikelwarenbahn (z.B. in der Herstellung).
Figurenliste
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.
Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Streumaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine schematische Seitenansicht einer alternativen beispielhaften Ausführungsform einer Streumaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 eine schematische Seitenansicht einer alternativen beispielhaften Ausführungsform einer Streumaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4a eine schematische Aufsicht auf einen beispielhaften Schleifartikel, hergestellt nach einem Verfahren des Standes der Technik;
4b eine schematische Aufsicht auf einen beispielhaften Schleifartikel, hergestellt nach erfindungsgemäßem Verfahren;
5 eine schematische Schnittdarstellung eines Schleifartikels, hergestellt nach erfindungsgemäßem Verfahren.

Die 1, 2 und 3 zeigen jeweils eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Streumaschine 10 (Rolle-zu-Rolle-Maschine) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schleifartikels 100. Die Streumaschine 10 dient der Streuung von Schleifkörnern 102 als kornförmiger Substanz auf eine Schleifartikelunterlage 104, hier insbesondere in Form einer Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14.
Insbesondere können die Schleifkörner eine mittlere Korngröße von weniger als 50 Mikrometer aufweisen, beispielsweise Schleifkörner vom FEPA-Typ #2000 sein, die einen mittleren Durchmesser von ca. 10 Mikrometer aufweisen. Derartige Schleifkörner liegen auf Grund ihrer geringen Größe typischerweise in Form eines zumindest teilweise agglomerierten Pulvers 106 vor.
Die Streumaschine 10 weist zwei Transportrollen 12 auf, die der rollbaren Lagerung der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 dienen. Die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 wird in den 1-3 gegen den Uhrzeigersinn mittels der Transportrollen 12 in Erstreckungsrichtung 16 der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 befördert. Jeweils in den 1-3 nicht dargestellt ist ein Rollenträger zum kontinuierlichen Abrollen des Eingangsmaterials, d.h. der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schleifartikel 100, d.h. die bestreute Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14, wird auf ebenfalls in den 1-3 nicht dargestellten Rollenträgern aufgerollt. Die eingehende Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 ist in allen gezeigten Ausführungen der Streumaschine mit einem Bindemittel (hier nicht näher dargestellt) bereits beschichtet. Die Merkmale der Streumaschine 10 zur Beschichtung der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 mit dem Bindemittel - beispielsweise eine Aufsprühvorrichtung oder dergleichen - sind in den 1-3 jeweils nicht näher dargestellt.
Die Streumaschine 10 in den 1-3 weist ferner jeweils einen Behälter 18, insbesondere einen Trichter, zur Bereitstellung von Schleifkörnern 102 auf. Der Behälter 18 ist zum Boden (nach unten, in Richtung 30) hin geöffnet, wobei die Öffnung mittels eines Siebs 20 bedeckt ist. Durch den Behälter 18 bereitgestellte Schleifkörner 102 können also lediglich durch das Sieb 20 aus dem Behälter 18 gelangen, wobei sie das Sieb 20 in Durchtrittsrichtung 22 verlassen. Das Sieb 20 weist eine Maschenweite auf, die ca. vier Mal so groß ist wie der mittlere Durchmesser der Schleifkörner. In einem Ausführungsbeispiel werden Schleifkörner vom FEPA-Typ #2000, aufweisend einen mittleren Durchmesser von ca. 10 Mikrometer, gestreut, wobei das Sieb 20 eine Maschenweite von ca. 42 Mikrometer aufweist.
Das Sieb 20 wird von unten her unter Verwendung zumindest einer Gasdruckdüse 24 mit Gasdruckstößen 26, d.h. mit gepulstem Gasstrom, beaufschlagt. Insbesondere werden die Gasdruckstöße 26 in Form von gepulsten Luftdruckstößen von unten im Wesentlichen entgegen der Durchtrittsrichtung 22 gegen das Sieb 20 gerichtet abgegeben. Die Gasdruckdüse 24 ist unter einem Winkel von 45° zur Ebene des Siebs 20 ausgerichtet, sodass die Gasdruckstöße 26 unter einem streifenden Einfall zum Sieb 20 gegen das Sieb 20 gerichtet werden. Die Gasdruckstöße 26 werden mit einer Frequenz von 30 Hz, mit einer mittleren Dauer von 5 Millisekunden sowie mit einem Druck von 7 bar erzeugt und gegen das Sieb 20 gerichtet abgegeben.
Durch die Gasdruckstöße 26 werden die in dem Behälter 18 bereitgestellten, unmittelbar auf dem Sieb 20 vorliegenden, zumindest teilweise agglomerierten Schleifkörner 102 desagglomeriert. Dabei entsteht eine aus dem Sieb 20 in Durchtrittsrichtung 22 ausgetretene Schleifkorn-Wolke 28, die anschließend auf die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 gestreut wird.
In 1 erfolgt die Streuung der desagglomerierten Schleifkörner 102 elektrostatisch. Dabei ist das Sieb 20 aus Metall realisiert und wird während des elektrostatischen Streuens als Hochspannungselektrode betrieben. Aus Sicht des Siebes 20 hinter der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 angeordnet befindet sich eine Gegenelektrode 36, in Richtung derer die Schleifkörner 102 im elektrischen Feld beschleunigt und somit gegen die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 beschleunigt werden. Elektrostatisches Streuen ist dem Fachmann bekannt. Der Vorteil der Anordnung der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 seitlich vom Behälter 18 ist, dass eine Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass nachträglich nach der Desagglomeration erneut entstehende Agglomerate von Schleifkörnern 102 - beispielsweise durch Zusammenstöße von Schleifkörnern 102 - auf die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 gestreut werden, da diese auf Grund eines höheren Gewichts vor Erreichen der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 herunterfallen. Unter dem Behälter 18 kann optional eine Auffangwanne für herunterfallende Agglomerate 106 vorgesehen sein.
In 2 erfolgt die Streuung der desagglomerierten Schleifkörner 102 gravimetrisch. Die Schleifkörner 102 werden aus der Schleifkorn-Wolke 28 auf Grund ihres Eigengewichts unter Wirkung der Gravitation im Wesentlichen in Richtung 30 hin zum Boden beschleunigt und somit gegen die horizontal vor dem Boden verlaufende Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 beschleunigt. Gravimetrisches Streuen ist dem Fachmann bekannt.
In 3 ist ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die desagglomerierten Schleifkörner 102 zunächst gravimetrisch auf eine schiefe Ebene 32 rieseln, auf welcher sie ebenfalls auf Grund der Gravitation rutschen. Die schiefen Ebene 32 ist aus Metall und wird als eine Hochspannungselektrode betrieben, sodass sich die Schleifkörner 102 bei ihrer Bewegung über die schiefe Ebene 32 elektrostatisch aufladen. Die elektrostatische Aufladung bewirkt, dass sich die Schleifkörner 102 voneinander abstoßen und sich so gleichmäßig beabstandet über die schiefe Ebene 32 verteilen, insbesondere in Richtung ihrer Rutschbewegung als auch in lateraler Richtung (d.h. in Richtung in die Bildebene hinein, vergleiche Richtung der Breite 34). Sind die Schleifkörner 102 am Ende der schiefen Ebene 32 angelangt, werden sie elektrostatisch auf die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 gestreut, die - ähnlich zu 1 - vertikal ausgerichtet ist und an der schiefen Ebene 32 entlang bewegt wird. Die gleichmäßige Verteilung der Schleifkörner 102 unter Verwendung der als Hochspannungselektrode betriebenen schiefen Ebene 32 wirkt sich dabei vorteilhaft auf eine gleichmäßige Anordnung der gestreuten Schleifkörner 102 auf dem Schleifartikel aus.
Ferner ist in 3 zu erkennen, dass die Schleifkörner 102 über der gesamten Breite 34 der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 durch das Sieb 20 bereitgestellt werden, wobei mittels einer Mehrzahl von Gasdruckdüsen 24 Gasdruckstöße 26 gegen das Sieb 20 abgeben werden. Derart lässt sich die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 über die gesamte Breite 34 mit Schleifkörnern 102 bestreuen. Es sei angemerkt, dass die Verwendung einer Mehrzahl von Gasdruckdüsen 24 zur Erzeugung von Gasdruckstößen 26 ebenfalls in den Anordnungen der 1 und 2 realisiert sein kann.
4a zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Schleifartikel 200, der mittels eines Verfahrens des Standes der Technik hergestellt wurde. Dabei treten typischerweise Schwierigkeiten auf, da die Schleifkörner 202 agglomeriert bzw. „klumpig“ vorliegen und dementsprechend in einem elektrostatischen oder auch gravimetrischen Streuprozess ebenfalls in Form von klumpigen Agglomeraten 206 auf der Schleifartikelunterlage 204 aufgestreut werden. Es entstehen unregelmäßig aufgebrachte, klumpige Schleifkorn-Agglomerate 206 auf der Oberfläche der Schleifartikelunterlage 204. Damit die Schleifkorn-Agglomerate 206 auf der Oberfläche der Schleifartikelunterlage 204 beim späteren Schleifprozess keine Kratzspuren erzeugen, müssen die Schleifkorn-Agglomerate 206 nachträglich abgeblasen, abgeklopft, abgebürstet oder abgewaschen werden, wobei überschüssige Schleifkörner 202 sich auf die freien Flächen 210 zwischen den Schleifkorn-Agglomeraten 206 verteilen und so die gesamte Oberfläche des hergestellten Schleifartikels 200 zusetzen (hier nicht näher dargestellt). Daher entsteht nach Verfahren des Standes der Technik typischerweise ein Schleifartikel 200 mit einer durch Schleifkörner 202 geschlossenen Oberfläche.
Das erfindungsgemäße Verfahren hingegen ermöglicht es, das durch Anziehungskräfte zwischen einzelnen Schleifkörnern 102 verklumpte, agglomerierte Schleifkorn-Pulver zunächst in einzelne Schleifkörner 102 zu desagglomerieren und dann anschließend die desagglomerierten Schleifkörner 102 zu streuen. Dies ermöglicht
die Herstellung einer offenen Oberfläche des Schleifartikels 100, bei dem die Schleifkörner 102 gleichmäßig und beabstandet auf der Oberfläche des Schleifartikels 100 verteilt sind. 4b zeigte eine schematische Aufsicht auf einen derart hergestellten Schleifartikel 100. Es ist erkennbar, dass die Schleifkörner 102 gleichmäßig über die Oberfläche der Schleifartikelunterlage 104, insbesondere über die Oberfläche der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14, verteilt vorliegen. Freie Flächen 110 zwischen benachbarten Schleifkörnern 102 sind dabei ebenfalls vorhanden und relativ gleichmäßig ausgeprägt.
5 zeigt abschließend einen Ausschnitt aus einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifartikels 100 mit Schleifkörnern 102 in einer schematischen Schnittdarstellung. Der Schleifartikel 100 ist in der dargestellten Ausführungsform ein beschichteter Schleifartikel 100 mit einer Schleifartikelunterlage 104. Die Schleifartikelunterlage 104 dient als flexible Unterlage für die Schleifkörner 102. Die Schleifkörner 102 sind mittels eines Bindemittels 112, insbesondere einem Grundbinder 114, der beispielsweise als Phenolharz realisiert ist, auf der Schleifartikelunterlage 104 befestigt. Die Schicht aus Grundbinder 114 und Schleifkörnern 102 ist mit einem Deckbinder 116, insbesondere ebenfalls aus Phenolharz, zusätzlich beschichtet. Die Schleifkörner 102 wurden unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestreut. Dabei entstehen regelmäßige freie Flächen 110 zwischen benachbarten Schleifkörnern 102 und somit eine offene Oberfläche des Schleifartikels 100.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/206967 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels (100), bei dem eine mit Bindemittel beschichtete Schleifartikelunterlage (14, 104) mit einer kornförmigen Substanz bestreut wird, dadurch gekennzeichnet, dass die kornförmige Substanz durch Gasdruckstöße (26) desagglomeriert wird und die desagglomerierte kornförmige Substanz auf die Schleifartikelunterlage (14, 104) gestreut wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kornförmige Substanz durch ein Sieb (20) hindurch bereitgestellt wird, wobei die Gasdruckstöße (26) mittels einer Gasdruckdüse (24) gegen das Sieb (20) gerichtet abgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdruckstöße (26) im Wesentlichen entgegen der Durchtrittsrichtung (22) der kornförmigen Substanz durch das Sieb (20) gegen das Sieb (20) gerichtet abgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdruckstöße (26) mittels der Gasdruckdüse (24) unter einem Winkel von Gasdruckdüse (24) und Sieb (20) zueinander gegen das Sieb (20) gerichtet werden, der zwischen 0° und 90° liegt, insbesondere zwischen 20° und 70°, ganz insbesondere zwischen 35° und 55°.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maschenweite des Siebs (20) größer ist als der mittlere Durchmesser der kornförmigen Substanz, insbesondere um 800 % größer, ganz insbesondere um 400 % größer ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass die kornförmige Substanz über einer gesamten Breite der Schleifartikelunterlage (14, 104), insbesondere über einer gesamten Breite einer Schleifartikelunterlagen-Warenbahn (14), durch das Sieb (20) bereitgestellt wird, wobei mittels einer Mehrzahl von Gasdruckdüsen (24) Gasdruckstöße (26) gegen das Sieb (20) abgeben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kornförmige Substanz Schleifkörner (102) und/oder Schleifadditive umfasst oder aus Schleifkörnern (102) und/oder Schleifadditiven besteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kornförmige Substanz eine mittlere Korngröße von weniger als 300 Mikrometer aufweist, insbesondere von weniger als 100 Mikrometer aufweist, ganz insbesondere von weniger als 50 Mikrometer aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdruckstöße (26) mit einer Frequenz von 1 Hz bis 500 Hz, insbesondere mit einer Frequenz von 5 Hz bis 100 Hz, ganz insbesondere mit einer Frequenz von 10 Hz bis 40 Hz erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdruckstöße (26) eine mittlere Dauer zwischen 0,5 und 30 Millisekunden, insbesondere zwischen 1 und 10 Millisekunden, ganz insbesondere zwischen 1 und 5 Millisekunden, aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdruckstöße (26) einen Druck von mehr als 0,5 bar, insbesondere von mehr als 2 bar, ganz insbesondere von mehr als 5 bar aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die desagglomerierte kornförmige Substanz elektrostatisch auf die Schleifartikelunterlage (14, 104) gestreut wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-6 und Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (20) aus Metall realisiert ist und während eines elektrostatischen Streuens als Hochspannungselektrode betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die desagglomerierte kornförmige Substanz mechanisch oder gravimetrisch auf die Schleifartikelunterlage (14, 104) gestreut wird.
Schleifartikel (100), insbesondere Schleifartikel-Warenbahn, hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche.