DE10246402A1 - Duftende, strukturierte Schleifmittel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft beschichtete Schleifmittel mit einer strukturierten Oberfläche, die bei Verwendung einen angenehmen Duft freisetzt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft beschichtete Schleifmittel und insbesondere beschichtete Schleifmittel mit einer bearbeiteten Schleiffläche (sog. "engineered abrasives"), welche eine Vielzahl von individuellen Strukturen aufweist, wobei das Schleifmittel ein gehärtetes Bindemittel enthält, in welchem Schleifpartikel dispergiert sind. Diese Strukturen können z. B. durch Formen, Prägen oder Ablage in gemusterter Form erzeugt werden.
• Jede dieser Arten zur Strukturerzeugung ergibt jedoch eine Struktur mit den Vorteilen eines offenen, beschichteten Schleifmittels mit getrennten Schleifpunkten, Platz für den erzeugten Schleifabfall (Abrieb), der aus der unmittelbaren Umgebung des Schleifbereichs entfernt werden muß, und ein feines Finish, das von der Verwendung relativ feiner Schleifpartikel herrührt.
• Strukturierte Schleifmittel sind beschichtete Schleifmittel, bei denen die Schleiffläche in Gestalt von sich wiederholenden Formen (Strukturen) vorliegt, wobei die strukturierten Schleifmittel in einem gehärteten Bindemittel dispergierte Schleifpartikel enthalten, welches auf einem Trägermaterial angeordnet ist. Im allgemeinen hängt die Wirkungsweise dieser Produkte von den Konturen der sich wiederholenden Formen ab, welche häufig die Gestalt von Strukturen aufweisen, die mit dem Abstand von der Trägerebene in ihrer Ausdehnung kleiner werden. Die Formen können die Gestalt von parallelen Stegen, Pyramiden mit quadratischer oder dreieckiger Grundfläche oder irgendwelche abgerundeten Strukturen annehmen. Derartige beschichtete Schleifmittel sind beispielsweise in den Patenten US-A-5,014,468, US-A-5, 152,917, US-A-5,454,844, US-A-5,489,235, US-A-5,672,097, US-A-5,681,217, US-A- 5,833,724, US-A-5,840,088 und US-A-5,863,306 beschrieben. Innerhalb dieser Abwandlungen ist es möglich, die Größe, den Abstand, die Wiederholungshäufigkeit und ähnliches dieser Strukturen zu variieren, ebenso wie die Materialien, aus denen diese Strukturen aufgebaut sind.
• Die Schleifstrukturen, welche solche strukturierten Schleifoberflächen aufweisen, werden üblicherweise unter Verwendung von Bindemitteln hergestellt, die durch Strahlung härtbare Harze sind und die weitere Zusatzstoffe, wie Füllmittel, Weichmacher und Schleifhilfsmittel, enthalten können. Viele davon können unangenehme Gerüche produzieren, wenn die strukturierte Oberfläche zum Abschleifen eines Substrats eingesetzt und als Nebenprodukt Wärme erzeugt wird. Dies trifft besonders auf "wasserfeste" ("water-proof") Produkte zu, die für Anwendungen vorgesehen sind, bei denen Wasser entweder um Schleifabfall wegzuschwemmen oder als Kühlmittel verwendet wird.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein strukturiertes Schleifmittel zur Verfügung zu stellen, bei welchem diese unangenehmen Gerüche nicht entstehen. Diese Aufgabe löst die Erfindung durch das strukturierte Schleifmittel gemäß des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, den Beispielen und der Zeichnung.
• Insbesondere wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem die unangenehmen Gerüche neutralisiert werden und die Erfahrung der Verwendung des strukturierten Schleifmittels gleichzeitig eine zufriedenstellende Erfahrung sowohl unter technischen als auch olfaktorischen Gesichtspunkten ist.
• Die vorliegende Erfindung stellt ein strukturiertes Schleifmittel zur Verfügung, das einen Träger und, darauf aufgebracht, mindestens eine ein Schleifmittel enthaltende Schicht aufweist, die strukturiert ist, um eine Vielzahl von individuellen, zusammengesetzten Schleifstrukturen zu ergeben, wobei das strukturierte Schleifmittel eine Zusammensetzung einschließlich eines Zusatzstoffs (Additivs) mit einem angenehmen Geruch enthält. Während es klar ist, daß "angenehm" oftmals eine Angelegenheit subjektiver Beurteilung ist, soll im Zusammenhang mit dem Gegenstand der vorliegenden Anmeldung dieses Wort sich auf Gerüche beziehen, die allgemein als angenehm empfunden werden, wie z. B. Blüten-, Moschus- oder Zitrusdüfte. Es sollte jedoch ebenfalls klar sein, daß, beispielsweise als Teil einer Werbekampagne oder um lokalen Vorlieben zu entsprechen was "angenehm" bedeuten soll, auch andere Düfte, wie Bier, Zigarrenrauch oder frisch gemähtes Gras, eingesetzt werden können.
• Der Duftstoff kann dem Träger zugesetzt werden, wenn dieser, wie ein Papier oder ein Gewebematerial, aufnahmefähig ist. Es ist jedoch besonders bevorzugt, daß der Duftstoff als ein Bestandteil in eine Aufschlämmung aus Schleifmittel und einer Bindemittelvorstufe eingebracht wird, wobei aus der Aufschlämmung die einzelnen zusammengesetzten Schleifmittelstrukturen gebildet werden, welche die strukturierte Schleiffläche ergeben.
• Alternativ dazu kann der Duftstoff als Bestandteil einer Schicht eingesetzt werden, welche auf die Oberfläche der Aufschlämmung aus Schleifmittel und Bindemittel aufgebracht wird, bevor oder nachdem die einzelnen zusammengesetzten Strukturen gebildet werden.
• Der Duftstoff kann als Flüssigkeit zugesetzt werden, was aber das Problem mit sich bringt, daß die Flüssigkeit während der Herstellung des strukturierten Schleifmittels dazu tendiert, verloren zu gehen anstatt während des Einsatzes freigesetzt zu werden. Es ist daher besonders bevorzugt den Duftstoff absorbiert an einem porösen Pulverträger oder in einer Membran verkapselt einzusetzen, die unter Schleifbedingungen zerreißen. Die Membran kann beispielsweise Glas, Kunststoff oder ein Keramikmaterial sein. Das Material an sich ist weniger wichtig als die Fähigkeit erst dann zu zerreißen, wenn das strukturierte Schleifmittel verwendet wird und nicht bereits während des Herstellungsprozesses.
• Die Menge an hinzugefügtem Duftstoff sollte 5 Gew.-% jeder Schicht nicht überschreiten, welcher der Duftstoff zugesetzt wird. Vorzugsweise beträgt die Menge zwischen 1 und 3 Gew.-% an Duftstoff. Das angegebene Gewicht schließt das Gewicht jeden Trägers oder Verkapselungsmittels, welche den Duftstoff begleiten, mit ein. Der Grund hierfür ist, daß das zugesetzte Material normalerweise nur minimal zur Schleifleistung des Produkts beiträgt und sogar die Schleifleistung bis zu solch einem Ausmaß negativ beeinflussen kann, daß es Schleifmaterial aus der Formulierung entfernt. Es daher insbesondere bevorzugt, den Duftstoff absorbiert an einer porösen Form eines Schleifhilfsmittels, wie Kaliumfluorborat oder Kryolith, einzubringen. Es ist beispielsweise bekannt, Schleifhilfsmittel in Form von Agglomeraten des pulverisierten Schleifhilfsmittels zuzusetzen, die von einem Bindemittel lose zusammengehalten werden. Absorbieren des Duftstoffs in ein solches Agglomerat ergibt einen agglomerierten Zusatzstoff mit der Doppelfunktion, die Effektivität des Schleifens zu unterstützen und gleichzeitig den angenehmen Duft freizusetzen. Ebenso kann der Träger ein Agglomerat sein oder eine andere poröse Form eines anderen hilfreichen Zusatzstoffes.
• Fig. 1 ist ein Säulendiagramm, in dem die Daten aus den Beispielen 1 bis 4 präsentiert werden.
• Die Erfindung erweist sich als besonders nützlich, wenn die strukturierte Schleiffläche eine Beschichtung eines funktionellen Pulvers enthält, welches separat auf die Oberfläche aufgebracht und gebunden oder auf die mittels UV-Strahlung härtbare Mischung aus Bindemittel und Schleifmittel, aus welcher die Kompositen vor der Aushärtung des Bindemittels gebildet werden, aufgebracht wird, so daß das Pulver in der Oberflächenschicht des Komposits angereichert wird, wie in der US-A-5,833,724 beschrieben. Zusammen mit solch einem funktionellen Pulver zugesetzter Duftstoff ist eine besonders bevorzugte Option.
• Der Begriff "funktionelles Pulver" wird dazu benutzt, ein fein zerteiltes Material zu bezeichnen, das die Schleifeigenschaften des strukturierten Schleifmittels, auf welches es aufgebracht wird, modifiziert. Dies können so einfache Eigenschaften sein wie die, daß das strukturierte Schleifmittel aggressiver schleift oder die Bildung von Schleifabfall oder statische Aufladung der Oberfläche vermindert. Einige funktionelle Pulver können darüber hinaus auch als Freigabemittel oder Barriere zwischen der Harzformulierung und einem Prägewerkzeug dienen, wodurch Probleme des Festklebens vermindert und eine verbesserte Freigabe ermöglicht werden. Unter den Begriff "funktionelles Pulver" fallen beispielsweise feine Schleifkörner, Schleifhilfsmittel, Anti-Statik-Zusätze, Gleitmittelpulver und ähnliches. Die einzelnen Teilchen des Pulvers haben üblicherweise eine durchschnittliche Partikelgröße (D₅₀) von weniger als 250 Mikrometern, wie beispielsweise von 1 bis 150 Mikrometern und besonders bevorzugt von 10 bis 100 Mikrometern. Pulver mit adsorbierten Duftstoffen werden im allgemeinen in dem selben Größenbereich verwendet. Es ist insbesondere bevorzugt, daß der Duftstoff an ein funktionelles Pulver adsorbiert wird, welches auch noch eine andere Eigenschaft aufweist, beispielsweise zumindest eine der vorgenannten Eigenschaften.
• Der Duftstoff kann auch als ein Bestandteil einer obersten Überzugsschicht (top size coat) zur Verfügung gestellt werden, welche eine ein gehärtetes Bindemittel enthaltende Schicht ist, die über dem funktionellen Pulver angeordnet ist um zu helfen, die Teilchen des Pulvers während des Schleifens in Position zu halten. Wie der Name andeutet, ist dies die oberste Schicht des beschichteten Schleifmittels und damit die Schicht, die als erstes mit einem Werkstück in Kontakt kommt, wenn das beschichtete Schleifmittel verwendet wird. Die oberste Überzugsschicht kann neben dem Duftstoff auch noch andere Bestandteile enthalten, wie besser schleifende Teilchen, ein Füllmittel oder ein Pigment, um die physikalischen Eigenschaften und/oder das Erscheinungsbild der Oberfläche zu modifizieren. Das Bindemittel z. B. kann ein wärmehärtbarer Kunststoff oder ein durch Strahlung härtbares Harz sein. Beispiele für solche Kunststoffe bzw. Harze sind Phenol/Formaldehyd-Harze, Harnstoff/Formaldehyd-Harze, Epoxidharze, (Meth)acrylatpolymere und -copolymere, Urethan-(Meth)acrylat-Harze, Polyester/(Meth)acrylat-Harze, Epoxid-(Meth)acrylat-Harze und andere auf dem Fachgebiet für solche Einsatzzwecke bekannte Kunststoffe und Harze.
• Eine solche oberste Überzugsschicht ist vorzugsweise mit der Schicht, auf welche sie aufgebracht wird, kompatibel. Dies ist bevorzugt um sicherzustellen, daß die gehärtete oberste Überzugsschicht unter Schleifbedingungen nicht von der unmittelbar darunter liegenden Schicht abblättert. Beispielsweise können Kompositen, bei denen das gehärtete Bindemittel ein durch Strahlung härtbares Bindemittel auf Acrylatbasis ist, mit einer obersten Schicht überzogen werden, die ebenfalls ein Acrylatharz, ein Epoxidharz oder ein Phenolharz ist.
• Der Duftstoff kann auch in den Bindemittelharzbestandteil bzw. Bindemittelkunststoffbestandteil der Formulierung aus härtbarem Bindemittel und Schleifmittel eingebracht werden, aus welcher die Schleifstrukturen gebildet werden. Beispiele für solche Kunststoffe bzw. Harze sind, wie oben bereits genannt, Phenol/Formaldehyd-Harze, Harnstoff/Formaldehyd-Harze, Epoxidharze, (Meth)acrylatpolymere und -copolymere, Urethan-(Meth)acrylat-Harze, Polyester/(Meth)acrylat-Harze, Epoxid-(Meth)acrylat-Harze und andere auf dem Fachgebiet für solche Einsatzzwecke bekannten Kunststoffe und Harze.
• Die Bildung der Oberfläche des strukturierten Schleifmittels kann durch jede auf dem Fachgebiet bekannte Technik erreicht werden, bei welcher eine aus Schleifmittel und einer Bindemittelvorstufe zusammengesetzte Aufschlämmung gehärtet wird, während diese mit einem Träger und einem Herstellungswerkzeug in Kontakt steht, so daß diese mit einer Oberfläche an dem Träger anhaftet und mit der anderen Oberfläche die genaue Form der inneren Oberfläche des Herstellungswerkzeugs annimmt. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in den Patenten US-A-5,152,917, US-A-5,304,223, US-A-5,378,251 und US-A-5,437,254 beschrieben, auf die hiermit in ihrer Gesamtheit ausdrücklich Bezug genommen wird. Alternative Formgebungsverfahren, einschließlich Tiefdruckbeschichtung, sind in den Patenten US-A-5,014,468 und US-A-4,773,920 beschrieben, auf die ebenfalls in dieser Anmeldung in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
• Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher beschrieben, welche nur zu Zwecken der Erläuterung dienen und nicht als notwendige Einschränkungen der Erfindung anzusehen sind.
Beispiele 1 bis 4
• In diesen Beispielen wird die Wirksamkeit bzw. Leistungsfähigkeit von erfindungsgemäßen Produkten, bei denen der Duftstoff auf zwei unterschiedliche Weisen zugesetzt wurde, gegenüber einem Standardmaterial mit identischem Aufbau, aber ohne Duftstoffzusatz hergestellt, untersucht.
• Bei der ersten Art des Zusetzens wurde der Duftstoff zusammen mit dem Bindemittel und den Schleifkörnern, aus welchen die strukturierte Schleifoberfläche durch eine Prägetechnik erzeugt wurde, eingesetzt. Bei einer zweiten Art des Zusetzens wurde der Duftstoffzusatz in ein funktionelles Pulver eingebracht, das vor dem Prägen zur Ausbildung der strukturierten Oberfläche auf die Oberfläche der Formulierung aus härtbarem Bindemittel und Schleifmittelpartikeln aufgebracht wurde. In Bezug auf alle andern Merkmale waren die Strukturen und die Bildung des strukturierten Schleifmittels identisch.
• Das Schleifmittel war in jedem Fall Aluminiumoxid (FEPA grade P320 Korn), welches unter Verwendung des in dem Patent US-A-5,863,306 beschriebenen und beanspruchten Verfahrens in ein strukturiertes Schleifmittel eingearbeitet wurde. Der Duftstoff wurde als Lösung eines Citrusdufts in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel zugesetzt. Diese Lösung wurde an einem anorganischen, inerten Pulver bis zu einer Beladung von 50 Gew.-% adsorbiert. Dieses Pulver wurde dann in einer Menge von 0 bzw. 3 Gew.-% in die Schleifmittel und härtbares Bindemittel enthaltende Aufschlämmung eingearbeitet, aus welcher die Schleifstrukturen durch ein Prägeverfahren erzeugt wurden. Das Pulver wurde auch in einer Menge von 1 und 5 Gew.-% in ein funktionelles Pulver eingebracht, welches Schleifkörner und ein Schleithilfsmittel enthielt undl vor dem Prägen auf die Aufschlämmung aufgebracht wurde.
• Dadurch ergab sich folgendes Testschema:
  
  
  
• Aus dem hergestellten strukturierten Schleifmittel wurden in jedem Fall Schleifbänder mit einer Breite von 5,08 cm (2 inches) und einer Länge von 335,3 cm (132 inches) gebildet. Diese Bänder wurden dann auf einer Bader-Schleifmaschine ("Bader grinder") bei einer Geschwindigkeit von 1600 m/min (5200 Fuß/min) und einem angewendeten Druck von 103410 N/m² (15 psi) eingesetzt, um Werkstücke aus rostfreiem 304er Stahl ("304 stainless steel") und C1018 Kohlenstoffstahl ("C1018 carbon steel") zu schleifen. Die Gesamtmenge an Metallabrieb nach 150 Sekunden Schleifzeit wurde bestimmt und die Ergebnisse sind in dem Säulendiagramm von Fig. 1 gezeigt.
• Dieses Diagramm zeigt auch die Wirkungsweise des gleichen Bandes ohne Zusatz des Duftstoffpulvers. Während die Schleifleistung in einigen Fällen (insbesondere wenn der Zusatzstoff der Aufschlämmung zugegeben wurde) etwas geringer war in Bezug auf den tatsächlichen Metallabtrag, zeigt das Diagramm nicht den Gesichtsausdruck der Benutzer, welcher eine eindeutige Bevorzugung der Bänder erkennen ließ, welche beim Einsatz den Citrusduft freisetzten.

Claims (8)

1. Strukturiertes Schleifmittel mit einem Träger und, darauf aufgebracht, mindestens einer schleifmittelhaltigen Schicht, die derart bearbeitet ist, daß eine Vielzahl von individuellen Strukturen zur Verfügung gestellt wird, wobei das strukturierte Schleifmittel einen Zusatzstoff enthält, der einen angenehmen Duftstoff enthält.

2. Strukturiertes Schleifmittel nach Anspruch 1, wobei der Duftstoff in der schleifmittelhaltigen Schicht enthalten ist.

3. Strukturiertes Schleifmittel nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Duftstoff in einer Schicht enthalten ist, welche über der schleifmittelhaltigen Schicht liegt.

4. Strukturiertes Schleifmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger ein absorbierendes Material ist und der Duftstoff an dem Träger adsorbiert ist.

5. Strukturiertes Schleifmittel nach Anspruch 4, wobei der Duftstoff auf den Träger gesprüht ist.

6. Strukturiertes Schleifmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Duftstoff in einer Formulierung enthalten ist, in welcher der Duftstoff eine Menge von 1 bis 5 Gew.-% der Formulierung ausmacht.

7. Strukturiertes Schleifmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zusatzstoff dem strukturierten Schleifmittel in Form eines Pulvers zugesetzt ist, welches den Duftstoff daran absorbiert enthält.

8. Strukturiertes Schleifmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Duftstoff dem strukturierten Schleifmittel in Form von Tropfen zugesetzt ist, die in einem Behältnis verkapselt sind, das unter Schleifbedingungen zerreißt.