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Hintergrund der Erfindung
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Beschichtete Schleifprodukte werden verwendet, um eine große Vielfalt an Substraten zu schleifen, welche weiche, schwierig endzubearbeitende Materialien, wie angemalte Oberflächen, umfassen können. Wenn diese weichen Materialien endbearbeitet werden, können die beschichteten Schleifprodukte wegen vorzeitigen Zusetzens nicht ihre höchste Leistung bringen. Zusetzung ist die Zusammenballung von Schleifabfällen, welche die Räume zwischen Schleifkörnern verstopfen, wodurch verhindert wird, dass das Schleifprodukt in der Lage ist, fortgesetzt wirksam das Werkstück oder die Oberfläche abzuschleifen. Der Ansatz der Schleifmittelindustrie ist es, chemische Verbindungen, wie Metallseifen (d. h. Zinkstearate, Calciumstearate), eingesetzt als eine Zusatzdeckbinderschicht oder eingebettet in die Deckbinderschicht, zu verwenden, was üblicherweise als die erste Deckbinder-Beschichtung bezeichnet wird. Die Stearat-Technologie sorgt für angemessenen Materialabtrag und angemessene Anti-Zusetzeigenschaften. Metallstearate hinterlassen jedoch einen Rückstand an Material mit geringer Oberflächenenergie auf der Oberfläche des Werkstücks, der möglicherweise Probleme bei der Nachbearbeitung verursachen kann, wie Beschichtungsfehler in nachgeschalteten Anstreich-Verfahren.
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Eine Verunreinigung mit diesem Material mit geringer Oberflächenenergie kann festgestellt werden, indem der Wasserkontaktwinkel auf dem geschliffenen Substrat gemessen wird. Die übliche Praxis sich mit diesem Punkt zu befassen ist es, die geschliffene Oberfläche mit Lösungsmittel-Wischern zu reinigen, um sicherzustellen, dass vorzugsweise die gesamte Verunreinigung entfernt wird, oder mit einem nicht stearierten Produkt endzubearbeiten.
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Aus dem Stand der Technik sind einige Anstrengungen bekannt, die mit der Lösung der oben beschriebenen Problematik befasst sind. – So beschreibt die
DE-OS 101 97 149 ein beschichtetes Schleifmittel und dessen Herstellung. Bei der Herstellung des beschichteten Schleifmittels wird eine Grundschicht eines Bindemittelharzes auf einen Träger aufgetragen, während das Harz noch klebrig ist. Danach werden Schleifkörner über der Grundschicht aufgebracht und das Bindemittel wird dann gehärtet, um die Körner an ihrem Platz zu halten. Anschließend wird eine Deckbinderschicht, die im Wesentlichen ein Bindemittelharz und gegebenenfalls Füllstoffe, Schleifhilfsmittel und ähnliches enthält, über den Körnern aufgebracht und gehärtet.
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Die
US-PS 4,871,376 offenbart ein beschichtetes Schleifmittel mit einem verbesserten Bindemittelsystem sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Diese verbesserten Bindemittelsysteme beinhalten Kopplungsmittel, wie z. B. Silane oder Zirkoniumaluminate, welche die Interaktion zwischen Füllmaterialien und Harz verbessern. Dies führt zu einer Erniedrigung der Viskosität der Harz/Füllmaterial-Mischung, Erhöhung der Verweildauer des Füllmaterials in der Suspensionsmischung sowie zu einer besseren Unempfindlichkeit des Bindungssystems gegenüber Wasser im Produkt. Das beschichtete Schleifmittel besteht aus einem Substrat mit einer Grundschicht („make coat”) des Bindemittelsystems, in welche die Schleifkörner eingebettet werden. Darauf ist eine Deckbinderschicht („size-coat”) und/oder eine Abschluss-Schicht des Bindemittelsystems aufgebracht. Nach der Härtung wird so ein Produkt erhalten, das eine Dicke von 0,01–2 mm hat. Das Bindemittelsystem enthält neben dem Harz auch Füllmaterialien, die das Volumen des Harzes erhöhen, die Härte des Bindeharzes nach der Aushärtung erhöhen, sowie das Produkt hitzebeständiger machen und/oder ein Schrumpfen des Bindeharzes nach der Härtung verhindern. Als Füllmaterialien werden anorganische Materialien, wie z. B. Quarz, Aluminiumsilicat, Calciumcarbonat, Feldspat, Eisenoxid etc. in einer Konzentration von 1 bis 65 Volumen-% der Mischung verwendet.
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Die
US-PS 6,058,850 beschreibt ein elastisches Schleifmittel mit einem elastischen Träger, einer elastischen Grundschicht (make-coat), die auf den Träger aufgebracht ist, Schleifpartikel, die in der Grundschicht eingebettet sind und einer äußeren, dünnen, harten Deckbinderschicht (size-coat), die die Schleifpartikel und die Deckbinderschicht bedeckt Weiterhin wird in dieser Patentschrift ein Schleifmittel beschrieben, das zwischen der äußeren, dünnen, harten Deckbinderschicht (size-coat) und der flexiblen Grundschicht (make-coat) eine flexible Zusatzdeckbinderschicht (super-size-coat) aufweist. Die sehr dünne äußere, harte Deckbinderschicht (size-coat) besteht aus thermoplastischen Harzen, wie z. B. Phenolharzen, Epoxyharzen etc. Sie hat die Funktion, die Schleifkörner seitlich zu stützen, um so dem elastischen Schleifmittel eine Nähere Effektivität zu verleihen. Zudem soll diese harte Deckbinderschicht das Zusetzen des Schleifmittels mit Schleifabrieb verhindern.
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Die
US-PS 5,518,512 offenbart ein Schleifmittel, das eine Vielzahl von Schleifpartikel und ein Lehm enthaltendes Bindemittel umfasst. Dieses Schleifmittel soll eine kontrollierte Erosion des Bindemittels während des Schleifvorgangs sicherstellen, um so immer wieder neue Schleifkörner zur Verfügung stellen zu können. Die Schleifpartikel sowie die Lehmpartikel sind in dem Bindemittel, das ein polymerisiertes Harz sein kann, dispergiert. Diese Dispersion wird als Grundschicht auf einen Träger aufgebracht. Daneben wird auch ein Aufbau aus Grundschicht, darin eingebettete Schleifpartikel und Deckbinderschicht offenbart.
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Die
US-PS 5,833,724 offenbart ein beschichtetes Schleifmittel zum Feinschleifen, das durch Aufbringen einer Formulierung, enthaltend Schleifkörner, Füllmittel, Additive und ein Bindemittelharz, auf einem Substrat, das mit einer strukturierten Form erhalten wird. Auf die strukturierte Oberfläche wird anschließend ein funktionelles Pulver aufgebracht. Dieses funktionelle Pulver kann durch Schleifkörner, ein Füllmaterial – wie Calciumcarbonat, Silica etc. –, ein Anti-Statikmittel – wie Graphit oder ein Stearatpulver – verkörpert werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es wäre wünschenswert, den Schritt der Reinigung der geschliffenen Oberfläche mit den Lösungsmittel-Wischern zu eliminieren, welcher bei dem Anstreich-Verfahren wertvolle Zeit und Geld verbraucht. Des Weiteren gewährleisten nicht stearierte Produkte im Allgemeinen keine lange Lebensdauer.
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Gemäß einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein beschichtetes Schleifmittel, mit einer äußeren Schicht, die auf einer Zusatzdeckbinderschicht aufgebracht ist, die ihrerseits auf einer Deckbinderschicht aufgebracht ist, wobei die äußere Schicht im Wesentlichen aus einem anorganisches Anti-Zusetzmittel besteht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallsilicaten, Siliciumoxiden, Metallcarbonaten und Metallsulfaten, in einer Menge, die mindestens 2 g/m2 beträgt, wobei das Schleifmittel eine Oberflächenstrukturierung aufweist.
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Die Schicht besteht im wesentlichen aus dem anorganischen Anti-Zusetz-Additiv und dies soll bedeuten, dass die Schicht keine Additive mit organischen Bestandteilen enthält, wie sie herkömmliche Anti-Zusetzadditive verkörpern, einschließlich Metallsalzen von organischen Säuren, Organophosphaten, Organosilicaten, Organoboraten und ähnlichen. Dies schließt jedoch nicht die Anwesenheit eines gehärteten Bindemittelbestandteils aus, der das Vehikel zur Verfügung stellt, durch welches das anorganische Zusetzmittel aufgebracht wird.
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Die Metallsilicate können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Magnesiumsilicaten, Kalium-Aluminiumsilicaten, Aluminiumsilicaten, Kaliumsilicat, Natriumsilicat und Calciumsilicaten. Gemäß einer Ausführungsform schließen die Magnesiumsilicate Talk ein, die Kalium-Aluminiumsilicate schließen Mika ein, die Aluminiumsilicate schließen Tone ein und die Calciumsilicate schließen Wollastonit ein. Die Siliciumoxide können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Quarzglas, Quarzstaub und ausgefälltem, amorphem Siliciumoxid. Die Metallcarbonate können Calciumcarbonat einschließen. Die Metallsulfate können wasserhaltiges Calciumsulfat und wasserfreies Calciumsulfat einschließen.
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Das Anti-Zusetzmittel kann einen Mohs-Härtewert von weniger als etwa 7 und vorzugsweise von weniger als etwa 3 aufweisen. Das Anti-Beladungsmittel kann eine mittlere Teilchendurchmessergröße von weniger als etwa 30 Mikrometern und vorzugsweise in dem Bereich von zwischen etwa 1 und etwa 20 Mikrometern aufweisen. Dies ermöglicht es dem Anti-Zusetzmittel genügend kleine Partikel zu bilden, die sich mit dem Schleifabfall von einer geschliffenen Oberfläche, wie einer bemalten Metalloberfläche, verbinden, um ein genügendes Agglomerierungszusetzen von Schleifabfällen in einer Oberfläche des beschichteten Schleifmittels zu verhindern. Dies bedeutet, dass die Teilchen des Anti-Zusetzmittels von einer solchen Größe sind, dass, beim Schleifen einer bemalten Oberfläche unter Verwendung des beschichteten Schleifmittels um abgeschliffenen Schleifabfall zu produzieren, Teilchen des Anti-Beladungsmittels freigesetzt werden, die sich mit Schleifabfallpartikeln verbinden und die Agglomerierung solcher Schleifabfallpartikel hemmen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Anti-Zusetzmittel ausschließlich in der obersten bzw. äußeren Schicht des beschichteten Schleifmittels in einer Menge vorhanden, die mindestens 4 g/m2 für leichtgewichtigere Mittel, wie Quarzstaub oder Talk, und mindestens 10 g/m2 für dichtere Mittel, wie Metallsilicate, darstellt.
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Das Anti-Zusetzmittel wird vorzugsweise in einer Formulierung angewendet, in welcher es in einem Bindemittel dispergiert ist, welches beispielsweise ein thermoplastisches oder ein härtbares duroplastisches Harz enthält. Das thermoplastische Harz kann beispielsweise die Form eines Latex aufweisen und das duroplastische Harz kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Harnstoff-Formaldehyd-Harzsystemen, Phenol-Harzsystemen, Epoxid-Harzsystemen, Urethan-Harzsystemen und mittels Strahlen härtbaren Harzsystemen.
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Ein Schleifmittel, wie ein beschichtetes oder ein Verbund-Schleifmittel, welches eine Trägerschicht mit einer ersten Oberfläche, eine Schleifschicht enthaltend eine Vielzahl von Schleifpartikeln, die auf der ersten Oberfläche der Trägerschicht angeordnet sind, und eine äußere oder oberste Schicht aufweist, die im wesentlichen aus einem anorganischen Anti-Zusetzmittel besteht, das über der schleifmittelhaltigen Schicht aufgebracht ist, wird ebenfalls zur Verfügung gestellt. Gemäß einer Ausführungsform ist das Anti-Zusetzmittel über einer gehärteten Deckbinderschicht aufgebracht.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Schleifmittels, welches folgende Schritte umfasst:
Befestigen einer Vielzahl von Schleifpartikeln auf einer ersten Oberfläche einer Trägerschicht;
Ablagern einer Deckbinderschicht auf den Schleifpartikeln;
Ablagern einer Zusatzdeckbinderschicht auf der Deckbinderschicht;
Ablagern einer Schicht, die ein Anti-Zusetzmittel besteht enthält, auf der Zusatzdeckbinderschicht, wobei das Anti-Zusetzmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metallsilicaten, Siliciumoxiden, Metallcarbonaten und Metallsulfaten, wobei das Mittel in einer Formulierung aufgebracht wird, die mindestens aus 60 Volumen-% des Mittels besteht, um eine Oberflächenbeschichtung mit dem Mittel von mindestens 2 g/m2 zu gewährleisten und
Aufbringen einer Oberflächenstruktur auf das Schleifmittel.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorhergehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, genaueren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. Die beigefügte Zeichnung ist nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wurde größerer Wert auf die Darstellung der Prinzipien der Erfindung gelegt.
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Die Abbildung zeigt den Kontaktwinkel für einen Flüssigkeitstropfen auf einer festen Oberfläche.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Beschichtete Schleifmittel schließen diejenigen Produkte ein, die an einem Stützträger befestigte Schleifkörner aufweisen, die verwendet werden können, um die Oberfläche eines Artikels, auf dem sie angewendet werden, abzuschleifen oder anderweitig abzutragen.
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Der Stützträger eines beschichteten Schleifmittels kann starr sein, ist aber im allgemeinen biegsam und enthält üblicherweise ein Gewebe aus Material, wie Papier, Stoff, faseriges Polster, Polymerfilm, vulkanisierte Faser, oder eine Kombination solcher Materialien und ähnliches. Bei manchen Anwendungen weist der Stützträger anfangs eine Sammlung loser Fasern auf, zu welcher die Schleifkörner mit oder ohne weiteres Bindemittelmaterial hinzu gegeben werden, um ein Schleifgewebe zur Verfügung zu stellen, das überall Schleifkörner aufweist. Die lose Sammlung von Fasern und Körnern kann zusammen gepresst werden, wenn kein Haftbindemittel vorhanden ist, oder anderweitig befestigt oder gehärtet werden, wenn ein Bindemittel vorhanden ist, um das beschichtete Schleifmittel zu bilden.
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Die Schleifkörner können im Allgemeinen jedes Material sein, das die Fähigkeit besitzt, das Werkstück abzuschleifen, und es umfasst üblicherweise Sand, Flintstein, Korund, Metalloxide, wie Aluminiumoxid, Aluminium-Zirkonoxid, keramisches Aluminiumoxid, Diamant, Siliciumcarbid, Granat, Rouge, Polierrot und ähnliches. Die Körner weisen typischerweise scharfe Kanten auf, die als das Abschleifmittel wirken, aber die Qualität und die Quantität der scharfen Kanten hängt von dem Verwendungszweck ab. Die Körner können in dem Stützträger eingebettet oder mit diesem vermischt sein, aber sie sind häufiger mittels eines geeigneten Bindemittelmaterials an dem Stützträger befestigt. Die Körner können auf das Gewebe in einem bestimmten Muster aufgebracht oder mit dem Gewebe vermischt sein oder sie können zufällig verteilt sein. Üblicherweise werden sorgfältige Maßnahmen ergriffen, um sicherzustellen, dass das beschichtete Schleifmittel ein befestigtes Korn mit einer geeigneten Verteilung von Kornschneidkanten in einer Schicht oder mehreren Schichten aufweist.
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Das Bindemittelmaterial ist im allgemeinen jedes geeignete Material, das fungieren kann, um die Körner an dem Stützträger zu befestigen, und das widerstandsfähig genug ist, um den Abschleifprozeß zu negieren. Typische Bindemittelmaterialien schließen die Phenolharze, Hautleime, Firnisse, Epoxidharze, Acrylate, polyfunktionelle Acrylate, Harnstoff-Formaldehydharze, trifunktionelle Urethane, Polyurethanharze, Lacke, Emaile und jedes aus einer großen Vielzahl von anderen Materialien, welche die Fähigkeit aufweisen, die Körner in haftender Beziehung mit dem Stützträger zu stabilisieren, ein. Im allgemeinen wird das Bindemittelmaterial sorgfältig ausgewählt, um eine maximale Effizienz des beschichteten Schleifmittels für die ins Auge gefasste Oberfläche zu gewährleisten. Bei der Auswahl der Bindemittelmaterialien wird dafür gesorgt, dass diese dem Erweichen oder Brennen oder beidem aufgrund von Überhitzung widerstehen können, und dennoch eine angemessene Anhaftung gewährleisten.
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Die Körner können auf das Bindemittelmaterial gesprüht oder anderweitig mit dem Bindemittelmaterial beschichtet und auf oder über dem Stützträger angeordnet werden, oder der Stützträger kann mit dem Bindemittelmaterial beschichtet und die Körner danach darauf angeordnet werden. Viele alternative Formen an Stützträgern, Kornmaterialien, Bindemittelmaterialien, Mittel zur Anordnung der Körner auf dem Stützträger, Mittel zur Befestigung der Körner und ähnliches sind im Stand der Technik bekannt und werden als Abwandlungen angesehen, die als im Umfang dieser Erfindung liegend betrachtet werden.
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Im Allgemeinen ist bei der Herstellung eines herkömmlichen beschichteten Schleifmittels ein Träger (mit oder ohne Vorbehandlung) gegeben, eine Grundschicht eines Bindemittelharzes wird aufgetragen und, während das Harz noch klebrig ist, werden Schleifkörner über die Grundschicht aufgebracht, und das Bindemittel wird gehärtet, um die Körner am Platz zu halten. Eine Deckbinderschicht, die im Wesentlichen ein Bindemittelharz und gegebenenfalls Füllstoffe, Schleifhilfsmittel und ähnliches enthält, wird dann über die Körner aufgebracht und gehärtet. Die Hauptfunktion der Deckbinderschicht ist es, die Körner am Platz zu verankern und diesen zu erlauben, ein Werkstück abzuschleifen, ohne aus der Struktur des beschichteten Schleifmittels herausgezogen zu werden, bevor deren Schleiffähigkeit ausgeschöpft worden ist. In einigen Fällen wird eine Zusatzdeckbinderschicht auf die Deckbinderschicht aufgebracht. Die Funktion dieser Schicht ist es, auf der Oberfläche des beschichteten Schleifmittels ein Additiv anzuordnen, welches die Schleiffähigkeit erhöht. Die Zusatzdeckbinderschicht spielt im Allgemeinen, aber nicht notwendigerweise, keine Rolle beim Festhalten der Körner am Platz auf dem beschichteten Schleifmittel. Es ist ebenfalls möglich, die Schleifkörner in einem härtbaren Bindemittel zu dispergieren und dann diese Mischung auf einem Trägermaterial abzulagern, bevor die Bindemittelkomponente gehärtet wird.
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Es ist. auch bekannt auf solche abgelagerten Schleifmittel/Bindemittel-Formulierungen Strukturen aufzubringen, um eine Oberflächenstrukturierung zu erhalten, die ein aggressives Schleifen und ein feines Finish gewährleistet. Solche strukturierten Schleifmittel können eine Deckschicht oder sogar eine Zusatzdeckbinderschicht, die auf der Oberfläche aufgebracht ist, aufweisen. Sie können auch geeignet beschichtete Schleifmittel sein, um die äußere oder oberste Schicht der vorliegenden Erfindung aufzunehmen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich nicht auf die Grund-, Deck- oder (wo aufgebracht) Zusatzdeckbinderschicht, da sie als die oberste Schicht – äußere Schicht – in einem beschichteten Schleifmittel aufgebracht wird. Die unterhalb der obersten Schicht aufgebrachten Beschichtungen weisen die oben genannten speziellen Funktionen auf Die hier beschriebene oberste Beschichtung hat die Funktion, eine Oberfläche zu schaffen, welche sich einem Zusetzen durch die Anhäufung von Schleifabfall, der die Nutzdauer vieler beschichteter Schleifmittel verkürzt, widersetzt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Anti-Zusetzmittel, die als die oberste oder äußerste Schicht eines beschichteten Schleifmittels aufgebracht werden, aus der Gruppe bestehend aus Metallsilicaten, Siliciumoxiden, Metallcarbonaten und Metallsulfaten ausgewählt werden. Die Metallsilicate können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Magnesiumsilicaten, Kalium-Aluminiumsilicaten, Aluminiumsilicaten und Calciumsilicaten. Gemäß einer Ausführungsform schließen die Magnesiumsilicate Talk ein, die Kalium-Aluminiumsilicate schließen Mikas ein, die Aluminiumsilicate schließen Tone ein und die Calciumsilicate schließen Wollastonit ein. Die Siliciumoxide können ausgewählt sein aus Quarzglas, Quarzstaub und ausgefälltem, amorphem Siliciumoxid. Die Metallcarbonate können Calciumcarbonat einschließen. Die Metallsulfate können wasserhaltiges Calciumsulfat und wasserfreies Calciumsulfat einschließen.
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Das Additiv kann als eine Dispersion in einem Bindemittel (welches danach gehärtet wird) oder in einer flüssigen Dispersion, die einfach trocknen und das Additiv auf der Oberfläche zurücklassen wird, aufgebracht werden. Gemäß einer Ausführungsform enthält das Bindemittel ein thermoplastisches oder duroplastisches Harz. Beispielsweise kann das thermoplastische Harz Latex enthalten und das duroplastische Harz kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Harnstoff-Formaldehyd-Harzsystemen, Phenol-Harzsystemen, Epoxid-Harzsystemen, Urethan-Harzsystemen und mittels Strahlen härtbaren Harzsystemen. Bei einigen Additiven kann eine Haftung an der Oberfläche erreicht werden, ohne dass ein Dispersionsmedium nötig ist.
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Da es die Aufgabe ist, eine Anti-Zusetzschicht auf der Oberfläche zu erzeugen, ist der Gehalt an Additiv vorzugsweise so groß, wie es das System verkraftet. Wo das Additiv fähig ist, direkt an der Oberfläche anzuhaften, kann es ohne Trägermedium zugegeben werden. Für einige Additive ist jedoch ein Bindemittel notwendig um sicherzustellen, dass das Anti-Zusetzmittel effektiv auf der Oberfläche des beschichteten Schleifmittels anhaftet anstatt sogar schon von geringen physikalischen Kräften entfernt zu werden. Eine effektive Formulierung kann daher von 40 bis 100 Volumen-%, und vorzugsweise von 60 bis 100 Volumen-%, eines anorganischen Anti-Zusetzmittels enthalten, wobei jeglicher Rest durch ein Trägermedium, wie Wasser oder ein härtbares Bindemittel, zur Verfügung gestellt wird. Bei einigen Silicaten, wie Alkalimetallsilicaten, die in Wasser löslich sind, kann das Anti-Zusetzmittel als eine Lösung aufgebracht werden, welche auf der Oberfläche trocknet, um eine Schicht des Silicats zurückzulassen. Lösungen solcher Silicate sind erhältlich als Flüssigbindemittel von der PQ Corporation, und sie können allein oder als Bindemittel für anorganische Anti-Zusetzmittel gemäß der Erfindung verwendet werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung scheint das anorganische Anti-Zusetzmittel während seines Gebrauchs feine Partikel freizusetzen, welche durch den Schleifprozeß erzeugte feine Schleifabfallpartikel beschichten, wodurch diese am Zusammenhaften gehindert werden, um lästige größere Partikel zu bilden, die auf der Oberfläche des beschichteten Schleifmittels gefangen werden (bekannt als „Zusetzung”), wodurch die Effektivität vermindert wird. Somit wird das Zusetzen des beschichteten Schleifmittels reduziert, ohne die Probleme zu verursachen, die mit der Verwendung herkömmlicher stearierter Anti-Zusetzschichten verbunden sind. Mit solchen Additiven wird eine feine Schicht von Niedrig-Energie-Material auf der geschliffenen Oberfläche verschmiert, welche nachfolgende Bemalung oder nachfolgendes Polieren der Oberfläche sehr schwierig macht, wenn diese Schicht nicht entfernt wird.
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Das Anti-Zusetzmittel der vorliegenden Erfindung ist gemäß einer Ausführungsform relativ weich, es hat beispielsweise einen Mohs-Härtewert von weniger als etwa 7, und vorzugsweise von weniger als etwa 3. Gemäß einer Ausführungsform hat das Zusetzmittel einen mittleren Partikeldurchmessergrößenbereich von weniger als etwa 30 Mikrometern und vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 20 Mikrometern, da Materialien mit feineren Partikelgrößen besser zu arbeiten scheinen als Anti-Zusetzmittel.
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Es wird angenommen, dass es ein Mechanismus des Anti-Zusetzmittels zur Gewährleistung einer Nicht-Beladungseigenschaft ist, Schleifabriebpartikel daran zu hindern, aneinander zu haften, wodurch das Zusetzen vermindert wird. Dieser Ansatz erzeugt während des Schleifens einen feinen Staub, während ohne das anorganische Anti-Zusetzmittel der Schleifabfall dazu neigt, Kugeln oder große Späne zu bilden, die zwischen den Kompartikeln aufgenommen werden, welche effektives Schleifen verhindern und die Lebensdauer des beschichteten Schleifmittels reduzieren. Der Unterschied im Erscheinungsbild des Schleifabfalls, der sich beim Schleifen mit stearierten und nicht-stearierien Produkten ergibt, ist sichtbar.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Konzentration des Anti-Zusetzmittels in einer Formulierung, die aufgetragen wird, um die abschließende Schicht einer Schleiffläche zur Verfügung zu stellen, vorzugsweise größer als etwa 60 Prozent, und mehr bevorzugt noch größer als etwa 70 oder sogar 80 Prozent bezogen auf das Volumen. Dies stellt sicher, dass genügend Anti-Zusetzmittel vorhanden ist um effektiv zu sein, um den feinen Staub zu bilden, welcher den Schleifabfall am Zusammenballen hindert. Das so aufgebrachte Anti-Zusetzmittel kann eine Oberflächenauftragsmenge, gemessen als das Gewicht der trockenen Beschichtung, von 2 g/m2 und höher haben, wie von 2 bis 50 g/m2 und mehr bevorzugt von 4 bis 30 g/m2. Es ist jedoch klar, dass Mittel mit geringerem Gewicht, wie Mika, Siliciumoxid oder Talk, dazu tendieren, ein niedrigeres Auftragsgewicht zu haben als dichtere Mittel, wie Metallsilicate, auch wenn ähnliche Formulationsvolumen mit der gleichen Konzentration des Mittels verwendet wurden.
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Beispiele (nicht zur Erfindung gehörig)
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Beispiel 1: Wasserhaltiges Magnesiumsilicat (Talk) mit verschiedenen mittleren Partikelgrößen
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Im nachfolgenden Beispiel und den folgenden wird ein herkömmliches, beschichtetes Standard-Schleifmittel verwendet. Das Trägermaterial ist ein Papier vom A-Gewicht und die Grundschicht und die Deckbinderschicht enthalten ein Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel. In jedem Fall sind die Schleifpartikel P320 Aluminiumoxid. Auf dieses basisbeschichtete Schleifmittel wird eine ein Anti-Zusetzadditiv enthaltende Zusatzdeckbinderschicht aufgebracht. In einem Fall wurde für Vergleichszwecke kein Additiv aufgebracht. In einem zweiten Fall wird eine Zinkstearat enthaltende Zusatzdeckbinderschicht aufgebracht und in drei anderen Fällen war die aufgebrachte Beschichtung wasserhaltiges Magnesiumsilicat (Talk) mit unterschiedlicher Partikelgröße. Die Additive wurden als Dispersion in Latex und Wasser aufgebracht, enthaltend die angegeben Volumen-% des Additivs.
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Die beschichteten Schleifmittel wurden dann verwendet, eine Acrylplatte unter Verwendung einer Zweigang-Schleifmaschine für sechs zweiminütige Kontakte abzuschleifen. Das Schleifen wurde mit einer 12,7 cm (5 inch) Scheibe bei einer Belastung von 4,5 kg (10 lb) durchgeführt. Die Menge des Abschliffs nach der Gesamtschleifzeit von 12 Minuten wurde aufgezeichnet, und die Schleifleistung wurde bestimmt als Prozent der Kontrolle. Die Werte der durchschnittlichen Rauhtiefe Ra (das arithmetische Mittel der Rauheit) wurden ebenfalls bestimmt. Die Ergebnisse sind in der untenstehenden Tabelle 1 angegeben, was zeigt, dass Talk genauso effektiv ist wie das üblichere Zinkstearat. Tabelle 1
| Anti-Zusetzmaterial | Keines | Zinkstearat | Wasserhaltiges Magnesiumsilicat (Talk) | Wasserhaltiges Magnesiumsilicat (Talk) | Wasserhaltiges Magnesiumsilicat (Talk) |
| Gegenstand | Basiskontrolle | Zinkstearat | Vertal 1500 | Supreme HT | Arctic Mist |
| Mittlere Partikelgröße des Anti-Zusetzmittels | Trifft nicht zu | 5,6 μm | 15 μm | 7 μm | 1,9 μm |
| Trockengewicht der Beschichtung (g/m2) | Trifft nicht zu | 14,80 | ~13,32 | ~13,32 | ~13,32 |
| Füllstoffvolumen-% (Anti-Zusetzmittel) | Trifft nicht zu | 90 | 81 | 81 | 81 |
| Bindemittelvolumen-% | Trifft nicht zu | 9,05 | 11 | 11 | 11 |
| Abrieb (% der Kontrolle) | 100% | 136% | 121% | 134% | 137% |
| Oberflächen-Finish, Ra (i) | 0,46 | 0,41 | 0,46 | 0,46 | 0,46 |
Vertal 1500, Supreme HT und Arctic Mist sind Talke, die bei Luzenac Amerika, inc. erhältlich sind.
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Beispiel 2: Wasserhaltiges Magnesiumsilikat (Talk), Supreme HT in verschiedenen Korngrößen
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Die nachfolgenden Tabellen zeigen einen Vergleich der Schleifleistung von Supreme HT Talk mit Zinkstearat und einer Kontrolle ohne Anti-Zusetzmittel für aluminiumoxidbeschichtete Schleifmittel der Korngrößen P80, P180 und P320 (Tabelle 2, Tabelle 3 bzw. Tabelle 4). Die Testbedingungen waren ansonsten wie in Beispiel 1 angegeben.
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Die Ergebnisse zeigen, dass der Abrieb mit der Einverleibung des Anti-Zusetzmittels höher war gegenüber der Basiskontrolle, insbesondere bei feineren Korngrößen. Tabelle 2
| P80 | Basiskontrolle | Witco Zn-St Dispersion | Supreme HT Talk |
| Trockengewicht der Beschichtung (g/m2) | Trifft nicht zu | 14,80 | ~13,32 |
| Anti-Zusetzmittel Volumen-% | Trifft nicht zu | 90 | 81 |
| Bindemittelvolumen-% | Trifft nicht zu | 9,05 | 11 |
| Abrieb insgesamt (g) | 21,61 | 24,43 | 22,54 |
| % Abrieb der Kontrolle | 100% | 113% | 104% |
| Ra (i) | 1,88 | 1,96 | 2,05 |
Tabelle 3
| P180 | Basiskontrolle | Witco Zn-St Dispersion | Supreme HT Talk |
| Trockengewicht der Beschichtung (g/m2) | Trifft nicht zu | 14,80 | ~13,32 |
| Anti-Zusetzmittel Volumen-% | Trifft nicht zu | 90 | 81 |
| Bindemittelvolumen-% | Trifft nicht zu | 9,05 | 11 |
| Abrieb insgesamt (g) | 15,87 | 23,5 | 19,76 |
| % Abrieb der Kontrolle | 100% | 148 % | 125% |
| Ra (i) | 0,84 | 0,89 | 0,89 |
Tabelle 4
| P320 | Basiskontrolle | Witco Zn-St Dispersion | Supreme HT Talk |
| Trockengewicht der Beschichtung (g/m2) | Trifft nicht zu | 14,80 | ~13,32 |
| Anti-Zusetzmittel Volumen-% | Trifft nicht zu | 90 | 81 |
| Bindemittelvolumen-% | Trifft nicht zu | 9,05 | 11 |
| Abrieb insgesamt (g) | 7,75 | 13,51 | 12,93 |
| % Abrieb der Kontrolle | 100% | 174% | 167% |
| Ra (i) | 0,46 | 0,41 | 0,43 |
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Beispiel 3: Amorphes Siliciumoxid, Calciumsilicat (Wollastonit), Aluminiumsilicat (Ton) und Kalium-Aluminiumsilicat (Mika)
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Ein herkömmliches, mit Aluminiumoxid der Korngröße P320 auf A-Gewichtspapier beschichtetes Standard-Schleifmittel wird verwendet. Auf dieses basisbeschichtete Schleifmittel wird eine Zusatzdeckbinderschicht, enthaltend ein Anti-Zusetzadditiv und zwar entweder amorphes Siliciumoxid, Calciumsilicat (Wollastonit), Aluminiumsilicat (Ton) oder Kalium-Aluminiumsilicat (Mika), aufgebracht. Die unten in Tabelle 5 angegebenen Schleifergebnisse zeigen, dass der Abrieb mit der Einverleibung des Anti-Beladungsmittels gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber der Basiskontrolle höher war. Tabelle 5
| Anti-Zusetzmaterial | | Amorphes Siliciumoxid | Calciumsilicat | Wasserfreies Aluminiumsilicat (Ton) | Wasserhaltiges Aluminiumsilicat (Ton) | Wasserhaltiges Kalium-Aluminiumsilicat (Mika) |
| Gegenstand | Kontrolle | MN-23 | Wollastonit | Optiwhite | Burgess 17 | Mica 325 |
| Trockengewicht der Beschichtung (g/m2) | Trifft nicht zu | 4,44 | 51,80 | 7,40 | 16,28 | 2,96 |
| Anti-Zusetzmittel Volumen-% | Trifft nicht zu | 81 | 83 | 80 | 79 | 79 |
| Bindemittelvolumeri-% | Trifft nicht zu | 12 | 10 | 12 | 12 | 12 |
| % Abrieb der Kontrolle | 100% | 161% | 113% | 179% | 113% | 149% |
| Oberflächenrauhheit Ra (i) | 0,61 | 0,51 | 0,43 | 0,53 | 0,61 | 0,38 |
MN-23 ist amorphes Siliciumoxid erhältlich bei Eagle Pitcher.
Wollastonit 325 ist ein Calciumsilicat erhältlich bei NYCO Minerals, Inc.
Optiwhite ist Ton erhältlich bei Burgess Pigment Company.
Burgess 17 ist ein Ton erhältlich bei Burgess Pigment Company.
Mica 325 ist ein Mika erhältlich bei Oglebay Norton Specialty Minerals.
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Beispiel 4: Calciumsulfat (wasserfrei und wasserhaltig)
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Ein herkömmliches, mit Aluminiumoxid der Korngröße P320 auf A-Gewichtspapier beschichtetes Standard-Schleifmittel wird verwendet. Auf dieses basisbeschichtete Schleifmittel wird eine Zusatzdeckbinderschicht, enthaltend ein Anti-Zusetzadditiv von Calciumsulfat (wasserfrei oder wasserhaltig) aufgebracht. Die unten in Tabelle 6 angegebenen Ergebnisse zeigen, dass der Abrieb mit der Einverleibung des Anti-Zusetzmittels gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber der Basiskontrolle höher war. Tabelle 6
| Anti-Zusetzmaterial | | Wasserfreies Calciumsulfat | Wasserhaltiges Calciumsulfat |
| Gegenstand | Basiskontrolle | SNOW WHITE | TERRA ALBA |
| Trockengewicht der Beschichtung (g/m2) | Trifft nicht zu | 34,04 | 29,60 |
| Füllstoffvolumen-% (Anti-Zusetzmittel) | Trifft nicht zu | 76 | 82 |
| Bindemittelvolumen-% | Trifft nicht zu | 14 | 9 |
| % Abrieb der Kontrolle | 100% | 153% | 141% |
| Oberflächenrauhheit Ra (i) | 0,51 | 0,41 | 0,43 |
SNOW WHITE ist ein wasserfreies Calciumsulfat, erhältlich von der United States Gypsum Company.
TERRA ALBA ist ein wasserhaltiges Calciumsulfat, erhältlich von der United States Gypsum Company.
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Beispiel 5: Wasserkontaktwinkel von geschliffenen, angemalten Platten nach dem Schleifen
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Grundierte Platten wurden mit P320 Korngröße beschichteten Schleifmitteln mit einer Zusatzdeckbinderschicht wie in den Beispielen 1 bis 4 beschrieben geschliffen. Das selbe Schleifverfahren wurde mit jedem beschichteten Schleifmittel verwendet. Ein Wassertropfen wurde dann auf jeder der frisch geschliffenen Platten platziert und ebenfalls auf einer ungeschliffenen Platte, und der Kontaktwinkel (θ) wurde wie in der Figur beschrieben aufgezeichnet. Der Kontaktwinkel ist der Winkel zwischen der Oberfläche einer Flüssigkeit und der Oberfläche einer festen Ebene bei der Linie des Kontakts. Ein höherer Kontaktwinkel zeigt geringere Benetzung an. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 angegeben, was klar zeigt, dass die mit dem beschichteten Schleifmittel geschliffenen Platten im wesentlichen den gleichen oder einen geringeren Kontaktwinkel aufwiesen wie die Platten, die unter Verwendung eines beschichteten Schleifmittels ohne die Anti-Zusetzschicht geschliffen wurden. Das beschichtete Schleifmittel mit der herkömmlichen Zinkstearat-Anti-Zusetzschicht lagerte klar einen Rückstand mit niedriger Oberflächenenergie ab, dessen Gegenwart durch einen sehr hohen Wasserkontaktwinkel angezeigt wird. Die Konsequenz daraus ist, dass auf eine solche Oberfläche aufgetragene Farben die Oberfläche nicht leicht benetzen und dies führt zu Oberflächendefekten. Tabelle 7
| Anti-Zusetzmaterial | Trifft nicht zu | Zinkstearat | Wasserhaltiges Magnesiumsilicat (Talk) | Wasserhaltiges Kalium-Aluminiumsilicat (Mika) | Calciumsilicat | Wasserfreies Calciumsulfat |
| Gegenstand | Basiskontrolle | Zinkstearat | Supreme HT | Mica 325 | Wollastonit | SNOW WHITE |
| Trockengewicht der Beschichtung (g/m2) | Trifft nicht zu | 14,80 | ~7,40–17,76 | 2,96 | 51,80 | 34,04 |
| Anti-Zusetzmittel Volumen-% | Trifft nicht zu | 90 | 81 | 79 | 83 | 76 |
| Bindemittelvolumen-% | Trifft nicht zu | 9,05 | 11 | 12 | 10 | 14 |
| Wasserkontaktwinkel (Grad) | 115 | 140 | 114 | 119 | 86 | 107 |
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Der Wasserkontaktwinkel auf einer ungeschliffenen Platte betrug 69 Grad.
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Während diese Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es für die Fachleute klar, dass verschiedene Änderungen in der Form und in Details gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der durch die angehängten Ansprüche umfasst wird.
