DE212014000110U1

DE212014000110U1 - Schleifmittel auf Unterlage in Bandform

Info

Publication number: DE212014000110U1
Application number: DE212014000110.2U
Authority: DE
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2015-12-08
Anticipated expiration: 2024-04-18
Also published as: WO2014176108A1; EP2988907A1; CN205497246U

Abstract

Ein Schleifmittel auf Unterlage in Bandform, umfassend: einen kontinuierlichen Träger, umfassend: einen Gewebeträger mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Hauptflächen und einem Grundgewicht im Bereich von 200 bis 500 Gramm pro Quadratmeter; mindestens eine polymere Grundierschicht, die auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist, wobei die polymere Grundierschicht ein Grundgewicht im Bereich von 190 bis 230 Gramm pro Quadratmeter aufweist; und mindestens eine polymere Rückseitenschicht auf der zweiten Hauptfläche, wobei die mindestens eine Rückseitenschicht ein kombiniertes Grundgewicht im Bereich von 200 bis 500 Gramm pro Quadratmeter aufweist; und eine Schleifschicht, die mit der Grundierschicht in Kontakt steht und an dem Träger befestigt ist, wobei die Schleifschicht umfasst: eine Bindemittelschicht, umfassend ein erstes polymerers Bindemittel; Schleifteilchen, die in einer Menge von 300 bis 800 Gramm pro Quadratmeter an der Bindemittelschicht befestigt sind, wobei die Schleifteilchen 40 bis 60 Gew.-% geformte alpha-Aluminiumoxid Schleifteilchen mit Teilchengrößen von 0,5 Millimetern bis 2 Millimetern und 60 bis 40 Gew.-% zerkleinerte alpha-Aluminiumoxidteilchen mit einer Teilchengröße von 2000 μm oder weniger umfassen; und eine Deckschicht, umfassend ein zweites polymeres Bindemittel, das auf der Bindemittelschicht angeordnet ist, und Schleifteilchen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Schleifgegenstände und Verfahren zu deren Verwendung.
HINTERGRUND
Schleifmittel auf Unterlage, umfassend Schleifteilchen, die durch ein Bindemittel auf einem Träger befestigt sind, sind zum Abschleifen, Feinstschleifen oder Abtragen verschiedenster Materialien und Oberflächen bei der Herstellung von Waren nützlich. Im Allgemeinen weisen Schleifmittel auf Unterlage eine auf einem Träger befestigte Schleifschicht auf. Die Schleifschicht umfasst Schleifteilchen und ein Bindemittel, das die Schleifteilchen auf dem Träger befestigt.
Ein gängiger Typ von Schleifmittel auf Unterlage weist eine Schleifschicht auf, die aus einer Bindemittelschicht, einer Deckschicht und Schleifteilchen besteht. Bei der Herstellung eines solchen Schleifmittels auf Unterlage wird eine Bindemittelschichtvorstufe, umfassend ein hartbares Bindemittelharz, auf eine Hauptfläche des Trägers aufgebracht. Dann werden Schleifteilchen mindestens teilweise in das hartbare Bindemittelharz eingebettet (zum Beispiel durch elektrostatisches Beschichten) und das hartbare Bindemittelharz wird mindestens teilweise gehärtet (das heißt vernetzt), um die Schleifteilchen an den Träger anzuhaften. Dann wird eine Deckschichtvorstufe, die ein hartbares Deckharz umfasst, auf das mindestens teilweise gehärtete hartbare Bindemittelharz und die Schleifteilchen aufgebracht, wonach das Härten der hartbaren Deckharzvorstufe und gegebenenfalls eine weitere Härtung des hartbaren Bindemittelharzes folgt.
Einige Schleifmittel auf Unterlage weisen zusätzlich eine Überschicht auf, die die Schleifschicht bedeckt. Die Überschicht enthält typischerweise Schleifhilfsmittel und/oder Materialien, die einer Beladung entgegenwirken.
Einige Schleifmittel auf Unterlage weisen eine oder mehrere Behandlungen des Trägers auf, z. B. eine Rückseitenschicht (das heißt eine Beschichtung auf der Hauptfläche des Trägers, die der Hauptfläche mit der Schleifschicht gegenüberliegt), eine Grundierschicht, eine Haftvermittlerschicht (das heißt eine Beschichtung zwischen der Schleifschicht und der Hauptfläche, auf der die Schleifschicht befestigt ist), eine Imprägnierung, eine Unterschicht oder einer Kombination davon. Eine Unterschicht ähnelt einer Imprägnierung, außer dass sie auf einen zuvor behandelten Träger aufgetragen wird.
Zwei gängige Formen von Schleifmittelgegenständen auf Unterlage sind Scheiben und Bänder. Beim Schleifen mit Bändern, erhöht die Schleifeinwirkung des Bandes auf ein Werkstück (beispielsweise Holz) die Belastung des Antriebsmotors, der zum Antreiben des Bandes verwendet wird, und somit die Stromaufnahme durch den Motor.
Höhere Schnittraten sind zwar erwünscht bei vielen Schleifanwendungen (z. B. Bandschleifmaschinen zum Abtragen von Holz), die erhöhte Stromaufnahme kann jedoch für ältere und/oder unterdimensionierte Motoren problematisch sein. Aus diesem Grund sind einige Bandschleifer möglicherweise nicht in der Lage, bandförmige Schleifmittel auf Unterlage, die zu einer hohen Abtragsleistung fähig sind, voll auszunutzen.
Von daher besteht weiterhin ein Verbesserungsbedarf hinsichtlich der Kosten, Leistung und/oder Lebensdauer von Schleifmitteln auf Unterlage in Bandform und/oder der Verringerung der Stromaufnahme, die erforderlich ist, um die verbesserte Leistung zu erreichen.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Schleifmittel auf Unterlage in Bandform bereit, umfassend:
einen kontinuierlichen Träger, umfassend:
einen Gewebeträger mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Hauptflächen und einem Grundgewicht im Bereich von 200 bis 500 g/m²;
mindestens eine polymere Grundierschicht, die auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist, wobei die polym
ere Grundierschicht ein Grundgewicht im Bereich von 190 bis 230 g/m² aufweist; und
mindestens eine polymere Rückseitenschicht auf der zweiten Hauptfläche, wobei die mindestens eine Rückseitenschicht ein kombiniertes Grundgewicht im Bereich von 200 bis 500 g/m² aufweist; und
eine Schleifschicht, die mit der Grundierbeschichtung in Kontakt steht und an dem Träger befestigt ist, wobei die Schleifschicht umfasst:
eine Bindemittelschicht, umfassend ein erstes polymeres Bindemittel;
Schleifteilchen, die in einer Menge von 300 bis 800 g/m² an der Bindemittelschicht befestigt sind, wobei die Schleifteilchen 40 bis 60 Gew.-% geformte alpha-Aluminiumoxid-Schleifteilchen mit einer Teilchengröße von 0,5 mm bis 2 mm und 60 bis 40 Gew.-% zerkleinerte α-Aluminiumoxidteilchen mit einer Teilchengröße von 2000 μm oder weniger umfassen; und
eine Deckschicht, umfassend ein zweites polymeres Bindemittel, die auf der Bindemittelschicht und den Schleifteilchen angeordnet ist.
Unerwarteterweise und vorteilhaftweise sind Schleifmittel auf Unterlage in Bandform gemäß der vorliegenden Offenbarung geeignet für ein schnelles Abtragen von Holz bei geringer Stromaufnahme, was sie zum Einsatz in Werkstätten mit älteren und/oder kleinmotorigen Bandschleifern geeignet macht.
Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff „Schleifdispersion” eine α-Aluminiumoxidvorstufe, die in α-Aluminiumoxid umgewandelt werden kann, die in einen Formhohlraum eingebracht wird. Die Zusammensetzung wird als Schleifdispersion bezeichnet, bis genügend flüchtige Komponenten entfernt sind, um die Verfestigung der Schleifdispersion zu bewirken.
Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff „geformte Schleifteilchen in Vorstufenform” die ungesinterten Teilchen, erzeugt durch Entfernen einer ausreichenden Menge der flüchtigen Komponente aus der Schleifdispersion, wenn sie sich in dem Formhohlraum befindet, um einen verfestigten Körper zu bilden, der aus dem Formhohlraum entfernt werden kann und der seine geformte Gestalt in nachfolgenden Bearbeitungsvorgängen im Wesentlichen behält.
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck „geformte Schleifteilchen” keramische Schleifteilchen, wobei mindestens ein Teil der Schleifteilchen eine vorgegebene Gestalt aufweist, die aus einem Formhohlraum, der zum Bilden der „Schleifteilchen in Vorstufenform” verwendet wird, repliziert wird. Außer im Fall von Schleifscherben (wie z. B. in der US-Offenlegungsschrift 2009/0165394 A1 (Culler et al.) beschrieben) werden die geformten Schleifteilchen im allgemeinen eine vorgegebene geometrische Gestalt aufweisen, die im Wesentlichen den Formhohlraum, der verwendet wurde, um die geformten Schleifteilchen zu bilden, repliziert. Geformte Schleifteilchen, wie hier verwendet, schließen Schleifteilchen, die durch eine mechanische Zerkleinerung erhalten werden, aus. Beispiele für geformte Schleifteilchen sind in den US-Patenten Nr. 5,201,916 (Berg et al.); 5,366,523 (Rowenhorst et al.) (RE 35.570); 5,984,988 (Berg et al.); 8,142,531 B2 (Adefris et al.); 8,142,891 (Culler et al.); 8,142,532 B2 (Erickson et al.); und in der US-Offenlegungsschrift Nr. 2010/146867 A1 (Boden et al.) offenbart.
Wie hier verwendet, bezeichnet der Begriff „Streckmittelteilchen” entweder: (1) eine Mehrzahl von einzelnen Schleifteilchen, die mit einem Klebstoff zusammengefügt werden, um ein Agglomerat zu bilden, (2) eine Mehrzahl von einzelnen nicht abrasiven Teilchen, die mit einem Klebstoff zusammengebunden werden, um ein Agglomerat zu bilden, (3) eine Mehrzahl von einzelnen Schleifteilchen und eine Mehrzahl von einzelnen nicht abrasiven Teilchen, die mit einem Klebstoff zusammengefügt werden, um ein Agglomerat zu bilden, (4) einzelne nicht abrasive Teilchen; (5) einzelne Schleifteilchen oder (6) Kombinationen aus den vorstehenden.
Wie hier verwendet, weisen „Schleifteilchen” eine Mohs-Härte auf, die größer oder gleich 7 ist, und weisen „nicht abrasive Teilchen” eine Mohs-Härte von weniger als 7 auf. Als Beispiele für Schleifteilchen können, ohne darauf beschränkt zu sein, genannt werden: geschmolzenes Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Granat, geschmolzenes Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, kubisches Bornitrid und Diamant. Als Beispiele für nicht abrasive Teilchen können, ohne darauf beschränkt zu sein, genannt werden: massive Teilchen oder hohle Glasblasen, Mullit, Gips, Marmor, Kryolith und Harz- oder Kunststoffmaterialien.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Betrachtung der ausführlichen Beschreibung sowie der beigefügten Ansprüche besser verstanden werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Seitenansicht eines beispielhaften Schleifmittels auf Unterlage in Bandform gemäß der vorliegenden Offenbarung.
1A ist eine vergrößerte Ansicht des Bereiches 1A in 1.
Die wiederholte Verwendung von Bezugszeichen in der Beschreibung und den Zeichnungen soll gleiche oder analoge Merkmale oder Elemente der Offenbarung darstellen. Es versteht sich, dass ein Fachmann zahlreiche andere Modifikationen und Ausführungsformen entwickeln kann, die Teil des Schutzumfangs und des Gedankens der vorliegenden Offenbarung sind. Die Figur ist gegebenenfalls nicht maßstabsgetreu gezeichnet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bei konkreter Bezugnahme auf 1 umfasst das Schleifmittel auf Unterlage in Bandform 100 den Träger 110 und die Schleifschicht 120, die auf dem Träger 110 befestigt ist.
Bei konkreter Bezugnahme auf 1A umfasst der Träger 110 einen Gewebeträger 130 mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Hauptflächen (132, 134). Die erste polymere Grundierschicht 140 ist auf der ersten Hauptfläche 132 angeordnet. Die optionale zweite polymere Grundierschicht 142 ist auf der ersten polymeren Grundierschicht 140 angeordnet. Die erste polymere Rückseitenschicht 150 ist auf der zweiten Hauptfläche 134 angeordnet. Die optionale zweite polymere Rückseitenschicht 152 ist auf der ersten polymeren Rückseitenschicht 150 angeordnet.
Die Schleifschicht 120 steht mit der optionalen zweiten polymeren Grundierschicht 142 (oder der ersten polymeren Grundierschicht 140, wenn jene nicht vorhanden ist) in Kontakt. Die Schleifschicht 120 umfasst die Bindemittelschicht 160, umfassend ein erstes polymeres Bindemittel; geformte alpha-Aluminiumoxid-Schleifteilchen 170 und zerkleinerte alpha-Aluminiumoxid-Schleifteilchen 172, die an der Bindemittelschicht 160 befestigt sind; und eine Deckschicht 180, die ein zweites polymeres Bindemittel umfasst und auf der Bindemittelschicht 160, den geformten alpha-Aluminiumoxid-Schleifteilchen 170 und den zerkleinerten alpha-Aluminiumoxid-Schleifteilchen 172 angeordnet ist.
Geeignete Gewebeträger schließen zum Beispiel diejenigen ein, die auf dem Fachgebiet zur Herstellung von flexiblen Schleifmitteln auf Unterlage, wie z. B. Bändern, bekannt sind. Bei der Auswahl der Materialien für den Gewebeträger und der Behandlungen ist es typischerweise erforderlich, Flexibilität, Festigkeit und Haltbarkeit, z. B. für den Einsatz als Schleifband, gegeneinander abzuwägen.
Beispiele für geeignete Gewebeträger schließen Vliesstoffe (die z. B. Nadel-geheftete, Schmelzspinn-, Spinn-gebundene, wasserstrahlverfestigte oder Schmelz-Blas-Vliesstoffe einschließen), Gestricke, Nähgewirke und Gewebe; Mull; Kombinationen aus zwei oder mehreren dieser Materialien; und behandelte Versionen davon ein.
Der Gewebeträger kann aus allen bekannten Fasern, ob natürlichen, synthetischen oder einer Mischung aus natürlichen und synthetischen Fasern, bestehen. Beispiele für geeignete Fasermaterialien schließen Fasern oder Garne, umfassend Polyester (zum Beispiel Polyethylenterephthalat), Polyamide (zum Beispiel Hexamethylenadipamid, Polycaprolactam), Polypropylen, Acrylharze und modifizierte Acrylharze, Celluloseacetat, Polyvinylidenchlorid, Vinylchlorid-Copolymere, Vinylchlorid-Acrylnitril-Copolymere, Graphit, Polyimid, Seide, Baumwolle, Leinen, Jute, Hanf, oder regenerierter Cellulose, ein. Geeignete Fasern können Neumaterialien oder Recycling- oder Abfallmaterialien, die zum Beispiel aus dem Bekleidungsverschnitt, der Teppichherstellung, der Faserherstellung oder der Textilverarbeitung zurückgewonnen werden, sein. Geeignete Fasern können homogen sein oder ein Verbundstoff, wie z. B. eine Zweikomponentenfaser (z. B. eine co-gesponnene Hülle-Kern-Faser). Die Fasern können verstreckt und gekräuselt sein, es können aber auch Endlosfilamente sein, wie sie z. B. durch ein Extrusionsverfahren gebildet werden.
Die Dicke des Gewebeträgers liegt im Allgemeinen im Bereich von etwa 0,02 bis etwa 5 mm, wünschenswert sind etwa 0,05 bis etwa 2,5 mm und noch wünschenswerter etwa 0,1 bis etwa 2 mm, wenngleich Dicken außerhalb dieser Bereiche ebenfalls nützlich sein können, z. B. in Abhängigkeit vom vorgesehenen Verwendungszweck. Im Allgemeinen sollte die Festigkeit des Trägers ausreichend sein, um einem Reißen oder einer anderen Beschädigung während der Schleifprozesse zu widerstehen. Die Dicke und die Glattheit des Trägers sollte auch geeignet sein, die gewünschte Dicke und Glattheit des Schleifmittels auf Unterlage bereitzustellen; beispielsweise in Abhängigkeit von der beabsichtigten Anwendung oder Verwendung des Schleifmittels auf Unterlage.
Der Gewebeträger hat ein Grundgewicht im Bereich von 200 bis 500 g/m², vorzugsweise 250 bis 500 g/m² und stärker bevorzugt 300 bis 400 g/m². Der Gewebeträger sollte eine ausreichende Flexibilität aufweisen, um als mechanisch angetriebenes Schleifband zu funktionieren.
Um die Haftung der Bindemittelharze auf dem Gewebeträger zu fördern, können eine oder mehrere Oberflächen des Trägers durch bekannte Verfahren, einschließlich Corona-Entladung, Bestrahlung mit UV-Licht, Elektronenstrahlbestrahlung, Beflammung und/oder Abtragen, modifiziert werden.
Der Gewebeträger weist mindestens eine Grundierschicht auf seiner äußeren Oberfläche, die der Schleifschicht zugewandt ist, auf, um den Träger zu versiegeln, Garn oder Fasern im Träger zu schützen und/oder die Haftung der Bindemittelschicht auf dem Gewebeträger zu fördern. Typischerweise wird mindestens eine dieser Trägerbehandlungen verwendet, wenngleich dies kein Erfordernis ist. Die Integrierung einer Grundierschicht oder Rückenseitenschicht kann außerdem eine „glattere” Oberfläche auf der Vorder- und/oder der Rückseite des Gewebeträgers ergeben.
Die polymere(n) Grundierschicht(en) und Rückseitenschicht(en) umfassen unabhängig voneinander polymere Materialien, die aus der mindestens teilweisen Härtung einer hartbaren Bindemittelvorstufe hervorgehen. Beispiele für geeignete hartbare Bindemittelvorstufen schließen Epoxidharze, Phenolharze (z. B. Novolakharze), radikalisch polymerisierbare Acrylharze, Melamin-Formaldehyd-Harze, Aminoplastharze, Cyanatharze und Kombinationen davon ein. In einigen Ausführungsformen umfassen geeignete hartbare Bindemittelvorstufen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten a) bis g): a) 1 bis 12% an mindestens einem Polyepoxid, herstellbar durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit mindestens einem von Bisphenol A oder Bisphenol F; b) 70 bis 90% an mindestens einem polyfunktionellen Urethan(meth)acrylat, wobei die Homopolymerisation des polyfunktionellen Urethan(meth)acrylats ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als 50°C liefert; c) 1 bis 10% an mindestens einem polyfunktionellen nicht-urethanen (Meth)acrylat; d) 1 bis 10% an mindestens einem sauren, radikalisch polymerisierbaren Monomer; e) Dicyandiamid; f) einen Photoinitiator; und g) optional einen Epoxid-Härtungskatalysator. Weitere Einzelheiten, solche Bindemittelvorstufen betreffend, sind in US-Patent Nr. 7,344,574 (Thurber et al.) zu finden.
Die polymere Grundierschicht hat ein Grundgewicht (oder ein kombiniertes Gesamtgrundgewicht, wenn zwei oder mehr Grundierschichten gestapelt vorliegen) von 190 bis 230 g/m², vorzugsweise 195 bis 225 g/m² und stärker bevorzugt 200 bis 225 g/m².
Die Rückseitenschicht(en) hat (haben) ein Grundgewicht (oder ein kombiniertes Gesamtgrundgewicht, wenn zwei oder mehr Rückseitenschichten gestapelt vorliegen) von 200 bis 500 g/m², vorzugsweise 200 bis 300 g/m² und stärker bevorzugt 200–270 g/m².
Zusätzliche Materialien, die als Trägerbehandlungen geeignet sind, schließen zum Beispiel einen oder mehrere Füllstoffe, Verdickungsmittel, Schlagzähmacher, Pigmente, Fasern, Klebrigmacher, Gleitmittel, Netzmittel, grenzflächenaktive Mittel, Antischaummittel, Farbstoffe, Haftvermittler, Weichmacher, antistatische Mittel, Suspensionsmittel, oder eine Kombination davon ein. Geeignete antistatische Mittel schließen z. B. Rußpartikel und/oder Vanadiumpentoxidpartikel ein. Vorzugsweise enthält (enthalten) die Rückseitenschicht(en) Rußpartikel in einer ausreichenden Menge, um die statische Aufladung während der Verwendung abzuschwächen. Die Zugabe eines antistatischen Mittels kann die Neigung des Schleifmittels auf Unterlage in Bandform, beim Schleifen von Holz statische Elektrizität anzusammeln, verringern.
Die Bindemittelschicht wird auf der Grundierschicht angeordnet, indem eine hartbare Bindemittelschichtvorstufe aufgetragen wird, wonach optional eine teilweise Härtung folgt. Beispiele für geeignete Bindemittelschichtvorstufen schließen Epoxidharze, Phenolharze (z. B. Novolakharze), radikalisch polymerisierbare Acrylharze, Melamin-Formaldehyd-Harze, Aminoplastharze, Cyanatharze und Kombinationen davon ein. Typischerweise wird die hartbare Bindemittelschichtvorstufe ein oder mehrere Katalysatoren, Vernetzungsmittel, Härtungsmittel, thermische Initiatoren und/oder Photoinitiatoren enthalten, mindestens in einer Menge, die wirksam ist, um die hartbare Bindemittelschichtvorstufe zu härten. Andere Zusatzstoffe (z. B. Füllstoffe, Schleifhilfsmittel, Weichmacher, Netzmittel, grenzflächenaktive Mittel, Pigmente, Kupplungsmittel, Fasern, Schmiermittel, thixotrope Materialien, antistatische Mittel, Suspensionsmittel und/oder Farbstoffe können auch in der hartbaren Bindemittelschichtvorstufe enthalten sein, z. B. wie auf dem Fachgebiet bekannt. Geeignete Härtungsverfahren schließen z. B. die Anwendung von Wärme, Licht, Elektronenstrahlstrahlung und Kombinationen davon ein.
Die Bindemittelschichtvorstufe kann durch ein beliebiges bekanntes Beschichtungsverfahren zum Aufbringen einer Bindemittelschichtvorstufe auf einen Träger, einschließlich z. B. der Walzenbeschichtung, der Extrusionsdüsenbeschichtung, des Florstreichverfahrens, des Rakelstreichverfahrens, des Gravurstreichverfahrens und der Sprühbeschichtung, aufgebracht werden. Nach anschließender Härtung liegt das Grundgewicht der Bindemittelschicht in dem Schleifmittels auf Unterlage in Bandform typischerweise im Bereich von 50 bis 500 g/m², wenngleich auch andere Grundgewichte verwendet werden können. Bevorzugt liegt das Grundgewicht der Bindemittelschicht im Bereich von 70 bis 400 g/m² und stärker bevorzugt 100 bis 300 g/m².
Nach dem Auftragen der Bindemittelschichtvorstufe auf den Gewebeträger und vor der Verfestigung der Bindemittelschichtvorstufe (z. B. durch Harten) werden Schleifteilchen auf die Bindemittelschichtvorstufe aufgebracht.
Es werden zwei Arten von Schleifteilchen verwendet: geformte Schleifteilchen und zerkleinerte Schleifteilchen, die beide alpha-Aluminiumoxid umfassen. Das Gesamtgewicht der Schleifteilchen liegt im Bereich von 300 bis 800 g/m², vorzugsweise 350 bis 700 g/m² und stärker bevorzugt 375 bis 650 g/m².
Die geformten Schleifteilchen umfassen 40 bis 60 Gew.-% der Schleifteilchen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schleifteilchen. Die geformten Schleifteilchen weisen eine Teilchengröße von 0,1 mm bis 2 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 mm und stärker bevorzugt 0,7 bis 1,5 mm auf. Wie hier verwendet, wird die Größe der Schleifteilchen anhand des Vermögens der Schleifteilchen bestimmt, US-Standard-Prüfsiebe (ASTM-E-11, wie z. B. von The Murdock Co., Mundelein, Illinois erhältlich) mit Öffnungen, die der angegebenen Größe des Schleifteilchens entsprechen, zu passieren. Zum Beispiel werden geformte Schleifteilchen mit einer Größe zwischen 0,5 mm und 1,4 mm ein Prüfsieb Nr. 14 (1,40 mm Öffnungen) passieren, auf einem Prüfsieb Nr. 35 (500 μm Öffnungen) werden sie jedoch zurückgehalten.
Geeignete geformte alpha-Aluminiumoxid-Schleifteilchen, hergestellt durch ein Sol-Gel-Formverfahren, sind auf dem Fachgebiet bekannt; siehe zum Beispiel die US-Patente Nr. 5,201,916 (Berg et al.); 5,366,523 (Rowenhorst et al.) (RE 35,570); 5,984,988 (Berg et al.); 8,142,531 B2 (Adefris et al.); 8,142,891 (Culler et al.); 8,142,532 B2 (Erickson et al.); und die US-Offenlegungsschrift Nr. 2010/146867 A1 (Boden et al.).
Vorzugsweise umfassen die geformten Schleifteilchen abgestumpfte Dreiecksprismen mit schrägen Seitenwänden und optional parallelen Rillen in der Grundfläche, wie z. B. in US-Patent Nr. 8,142,531 B2 (Adefris et al.) beschrieben.
Die zerkleinerten Schleifteilchen umfassen 40 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schleifteilchen. Beispiele für geeignete zerkleinerte alpha-Aluminiumoxid-Schleifteilchen schließen zerkleinerte Teilchen aus Materialien, die auf geschmolzenem Aluminiumoxid basieren, wie Aluminiumoxid, keramischem Aluminiumoxid (das ein oder mehrere Metalloxid-Modifizierungsmittel und/oder Kristallkeime oder Keimbildner enthalten kann), und wärmebehandeltem Aluminiumoxid, im Sol-Gel-Verfahren hergestellte Aluminiumoxid-Schleifteilchen und Gemische davon ein. Beispiele für Sol-Gel-Schleifteilchen, schließen jene ein, die in den US-Patenten Nr. 4,314,827 (Leitheiser et al.); 4,518,397 (Leitheiser et al.); 4,623,364 (Cottringer et al.); 4,744,802 (Schwabel); 4,770,671 (Monroe et al.); 4,881,951 (Wood et al.); 5,011,508 (Wald et al.); 5,090,968 (Pellow); 5,139,978 (Wood); 5,201,916 (Berg et al.); 5,227,104 (Bauer); 5,366,523 (Rowenhorst et al.); 5,429,647 (Larmie); 5,498,269 (Larmie); und 5,551,963 (Larmie) beschrieben sind.
Die zerkleinerten Schleifteilchen weisen eine Teilchengröße auf, die kleiner oder gleich 2000 um ist (d. h. passieren ein US-Standardprüfsieb Nr. 10). In einigen Ausführungsformen weisen die zerkleinerten Schleifteilchen eine Teilchengröße zwischen 50 und 1500 μm, vorzugsweise zwischen 75 und 1300 μm auf.
Die Schleifteilchen werden vorzugsweise nach dem zweistufigen Verfahren, das in der US-Patentanmeldung Nr. 2011/0289854 A1 (Moren et al.) beschrieben ist, auf die Bindemittelschichtvorstufe aufgebracht. Bei diesem Verfahren wird eine erste Schicht von Teilchen (z. B. zerkleinerte alpha-Aluminiumoxidteilchen) über einer zweiten Schicht von Teilchen (geformte Schleifteilchen) auf einer Trägeroberfläche gebildet, wobei die erste Schicht von Teilchen sich in mindestens einer Eigenschaft von der zweiten Schicht von Teilchen unterscheidet. Der mit der Bindemittelschichtvorstufe beschichtete Träger wird über die erste und zweite Schicht von Teilchen positioniert. Ein elektrostatisches Feld wird gleichzeitig auf die erste und zweite Schicht von Teilchen angewendet, so dass die erste Schicht von Teilchen, die sich näher an dem beschichteten Träger befindet, vorzugsweise zuerst von dem beschichteten Träger angezogen wird, vor der zweiten Schicht von Teilchen.
Sobald die Schleifteilchen in die Bindemittelschichtvorstufe eingebettet wurden, wird sie mindestens teilweise gehärtet, um die Orientierung des Minerals während des Auftragens der Deckschichtvorstufe zu bewahren. Typischerweise bringt dies eine teilweise Härtung (z. B. bis zum B-Stadium) der Bindemittelschichtvorstufe mit sich, falls gewünscht, können aber auch weiter fortgeschrittene Härtungen angewendet werden. Eine teilweise Härtung kann z. B. unter Verwendung von Wärme und/oder Licht und/oder unter Verwendung eines Vernetzungsmittels erreicht werden, je nach Natur der gewählten Bindemittelschichtvorstufe. Als nächstes wird die Deckschichtvorstufe über die mindestens teilweise gehärtete Bindemittelschichtvorstufe und die Schleifteilchen aufgebracht.
Die Deckschichtvorstufe kann durch ein beliebiges bekanntes Beschichtungsverfahren zum Aufbringen einer Deckschichtvorstufe aufgebracht werden, einschließlich z. B. der Walzenbeschichtung, der Extrusionsdüsenbeschichtung, des Florstreichverfahrens, des Rakelstreichverfahrens, des Gravurstreichverfahrens und der Sprühbeschichtung. Nach anschließender Härtung (z. B. durch Wärme, elektromagnetische Strahlung, Elektronenstrahlstrahlung oder eine Kombination davon) liegt das Grundgewicht der Deckschicht in dem Schleifmittel auf Unterlage in Bandform typischerweise im Bereich von 100 bis 600 g/m², wenngleich auch andere Grundgewichte verwendet werden können. Vorzugsweise liegt das Grundgewicht der Deckschicht im Bereich von 100 bis 500 g/m², stärker bevorzugt 100 bis 400 g/m². Die Deckschicht kann durch ein beliebiges bekanntes Beschichtungsverfahren zum Aufbringen einer Deckschicht auf einen Träger aufgebracht werden, einschließlich z. B. der Walzenbeschichtung, der Extrusionsdüsenbeschichtung, des Florstreichverfahrens und der Sprühbeschichtung.
Gegebenenfalls kann auf mindestens einen Teil der Deckschicht eine Überschicht aufgebracht werden. Falls vorhanden, umfasst die Überschicht typischerweise Schleifhilfsmittel und/oder Materialien, die einer Beladung entgegenwirken.
Die optionale Überschicht kann dazu dienen, die Ansammlung von Spänen (das Material, das von einem Werkstück abgetragen wird, z. B. Holzteilchen) zwischen den Schleifteilchen, die die Schneidfühigkeit des beschichteten Schleifgegenstands dramatisch verringern kann, zu verhindern oder zu reduzieren. Geeignete Überschichten umfassen typischerweise ein Schleifhilfsmittel (zum Beispiel Kaliumtetrafluorborat), Metallsalze von Fettsäuren (zum Beispiel Zinkstearat oder Calciumstearat), Salze von Phosphatestern (zum Beispiel Kaliumbehenylphosphat), Phosphatester, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Mineralöle, vernetzte Silane, vernetzte Silikone und/oder Fluorchemikalien. Geeignete Materialien für die Überschicht sind ferner z. B. in US-Patent Nr. 5,556,437 (Lee et al.) beschrieben.
Sobald es gehärtet ist, kann das Schleifmittel auf Unterlage in ein Schleifmittel auf Unterlage in Bandform überführt werden; zum Beispiel durch Zurechtschneiden und Spleißen des Schleifmittel auf Unterlage gemäß herkömmlicher Methoden. Geeignete Verfahren sind zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 2,391,731 (Miller et al.); 2,309,305 (Dahlstrom et al.); 4,194,618 (Malloy); und 5,305,560 (Roelofs) beschrieben.
Schleifmittel auf Unterlage in Bandform gemäß der vorliegenden Offenbarung sind besonders zum Abschleifen von Holz und insbesondere zum Abtragen von Holz nützlich. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein wollen, wird angenommen, dass Schleifmittel auf Unterlage in Bandform gemäß der vorliegenden Offenbarung zumindest teilweise holzabschälend funktionieren, was hohe Abtragsraten bei relativ geringer Stromaufnahme durch die Schleifvorrichtung zum Ergebnis hat.
Die Aufgaben und Vorteile dieser Offenbarung werden durch die folgenden nicht einschränkenden Beispiele weiter veranschaulicht, die einzelnen Materialien und deren Mengen, die in diesen Beispielen genannt sind, sowie andere Bedingungen und Einzelheiten sollten jedoch nicht als unangemessene Beschränkung diese Offenbarung ausgelegt werden.
BEISPIELE
Die Aufgaben und Vorteile dieser Offenbarung werden durch die folgenden nicht einschränkenden Beispiele weiter veranschaulicht, die einzelnen Materialien und deren Mengen, die in diesen Beispielen genannt sind, sowie andere Bedingungen und Einzelheiten sollten jedoch nicht als unangemessene Beschränkung diese Offenbarung ausgelegt werden. Wenn nicht anders angegeben, sind alle Teile, Prozentsätze, Verhältnisse usw. in den Beispielen und dem Rest der Beschreibung auf das Gewicht bezogen.

Tabelle 1 (nachstehend) listet Abkürzungen auf, die für die Materialien in den Beispielen verwendet wurden. TABELLE 1

Abkürzung	Beschreibung
CUR	2-Propylimidazol, Vernetzungsmittel, erhalten als „ACTIRON NXJ-60 LIQUID” von Synthron, Morganton, North Carolina
ER	Epoxidharz, erhalten als „Epon 828” von Resolution Performance Products, Houston, Texas
TMPTA	Trimethylolpropantriacrylat, erhalten als „SR351” von der Cytec Industrial Inc., Woodland Park, New Jersey
NR	Novolak-Phenolharz, erhalten als „Rutaphen 8656” von Momentive Specialty Chemicals Inc., Columbus Ohio
IRG	2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, Photoinitiator, erhalten als „IRGACURE 651” von der BASF Corp., Florhampark, New Jersey
DICY	Dicyandiamid, Härtungsmittel, erhalten als ”DICYANEX 1400B” von Air Products and Chemicals, Allentown, Pennsylvania
PR1	Phenolharz, Arofene 72.155 von der Ashland Inc., Covington, Kentucky
PMA	Propylenglykolmonomethyletheracetat, erhalten als POLYSOLV von der Ashland Chemical Co., Columbus, Ohio
AF	auf Öl basierender Entschäumer, erhalten als „FOAMSTAR 5-125” von der BASF, Florham Park, New Jersey
CB	Rußdispersion, erhalten als „LCD-4115 SPECIALTY CARBON BLACK DISPERSION” von der Sun Chemical Corporation, Amelia, Ohio
CACO1	Calciumcarbonat mit einer Teilchengröße von weniger als 46 μm und einer mittleren Teilchengröße von etwa 15 μm, erhalten als „GEORGIA MARBLE NO. 10” von Georgia Marble, Gantts' Quarry, Ala.
CACO2	Calciumcarbonat, erhalten als „GAMACO 3,5 micron” von der Imerys USA Inc., Roswell, Georgia
TIO2	Titandioxid, Füllstoff, erhalten von der von Kemira Pigments, Inc., Oklahoma City, Oklahoma
PR2	Resol-Phenolharz auf Wasserbasis, erhalten als „GP 8339 R-23155B” von Georgia Pacific Chemicals, Atlanta, Georgia
WOL	Calciummetasilikat, erhalten als „WOLLASTOCOAT” von der von NYCO Company, Willsboro, N. Y.
AP1	Geformte Schleifteilchen der Korngröße 36+ mit einer Entformungsschräge von 98°, wie in der US Patentveröffentlichung 2010/0151 196 (Adefris et al.) beschrieben
AP2	braunes Aluminiumoxid der Korngröße 40, erhalten als „DURALUM G52 brow aluminum oxide grade 40” von der Washington Mills Electro Minerals Corporation, Niagara Falls, New York
DYE	Violetter Farbstoff, erhalten als „REACTINT X80LT” von der Milliken Chemical Co., Spartanburg, South Carolina
WA	Netzmittel, erhalten als „INTER WET 33” von Akcros Chemicals, New Brunswick, N. J
FS	Geschmolzenen Siliciumdioxid, erhalten als „Cab-O-Sil” von der Cabot Corporation, Cab-O-Sil-Division, Tuscola, Illinois
WATER	Leitungswasser

Tabelle 2 (nachstehend) gibt die Zusammensetzungen/Identitäten der in den Beispielen verwendeten Komponenten an. TABELLE 2

MATERIAL	GEWICHTSTEILE
MATERIAL	GRUNDIER SCHICHTZUSAMMENSETZUNG	RÜCKSEITENSCHICHTZUSAMMENSETZUNG 1	RÜCKSEITENSCHICHTZUSAMMENSETZUNG 2	BINDEMITTELSCHICHTZUSAMMENSETZUNG	SCHLEIFMINERAL	DECKSCHICHTZUSAMMENSETZUNG
CUR	0,0075	0	0	0	0	0
ER	0,75	0	0	0	0	0
TMPTA	0,10	0	0	0	0	0
NR	0,05	0	0	0	0	0
IRG	0,01	0	0	0	0	0
DICY	0,8	0	0	0	0	0
PR1	0	0,24	0,25	0	0	0
PMA	0	0,02	0,15	0	0	0
AF	0	0,0018	0,0019	0	0	0
CB	0	0,11	0,0020	0	0	0
CACO1	0	0,27	0,29	0	0	0,16
CACO2	0	0,27	0,29	0	0	0
TIO2	0	0	0,018	0	0	0,040
PR2	0	0	0	0,52	0	0,79
WOL	0	0	0	0,45	0	0
AP1	0	0	0	0	1,0	0
AP2	0	0	0	0	1,0	0
DYE	0	0	0	0	0	0,008
WA	0	0	0	0	0	0,0012
FS	0	0	0	0	0	0,004
WATER	0	0,10	0,15	0,025	0	0.0001

Holz-Schleiftest
Ein 3 Zoll (7,6 cm) breites kontinuierliches Schleifmittel auf Unterlage in Bandform, das zu prüfen war, wurde auf einem Bandschleifer montiert, der mit einer 8 Zoll (20,6 cm) Kontaktscheibe aus Stahl ausgestattet war. Ein 16 Zoll (40,6 cm) langes und 5/8 Zoll (1,6 cm) dickes Werkstück aus Spanplatte wurde auf einer Prüfhalterung befestigt, und zwar in einer Position, dass es an seiner Kante mit dem kontinuierlichen Schleifmittel auf Unterlage in Bandform abgeschliffen werden konnte. Die Prüfhalterung wurde so eingestellt, dass eine Überlagerung von 10 mm zwischen der proximalen Fläche der Werkstückkante und der Oberfläche des Schleifmittels auf Unterlage in Bandform bereitgestellt wurde. Der Bandschleifer wurde mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 5750 Fuß/min (1753 m/min) in Betrieb genommen und das Werkstück entlang der Länge von 16 Zoll (40,6 cm) mit einer Geschwindigkeit von 150 mm/s entgegen der Bandrichtung darübergezogen. Es wurde die Normalkraft an der Schnittstelle von Schleifmittel auf Unterlage in Bandform und Werkstück gemessen, während das angegebene Volumen an Holz abgeschliffen wurde. Nach dem ersten Durchlauf wurde die Kante der Spanplatte von dem Schleifmittel auf Unterlage in Bandform zurückgezogen, wieder in seine Ausgangsposition zurückgebracht, so eingestellt, dass weitere 10 mm Überlagerung bereitgestellt wurden, und für einen weiteren Schleifdurchgang darübergezogen. Dieser Vorgang wurde für insgesamt 20 Durchgänge wiederholt. Es wurden drei Bänder für jedes Beispiel getestet.
BEISPIEL 1
Ein Rohgewebeträger aus Polyestersatingewebe (366,2 g/m², 32 Mil (0,8 mm) dick), erhalten von Milliken and Company, Spartanburg, South Carolina) wurde auf der „Beschichtungs” seite mit der Grundierschichtzusammensetzung, die in Tabelle 2 dargestellt ist, beschichtet, um einen grundierten Träger mit einem Gewicht von 1160 cg/200 cm² (580 g/m²) bereitzustellen. Der grundierte Träger wurde 3 min auf 140°C erhitzt. Dann wurde eine erste Rückseitenbeschichtung aus der Rückseitenschichtzusammensetzung 1, dargestellt in Tabelle 2, auf die gegenüberliegende (Rück-)Seite des grundierten Trägers aufgebracht, um ein Gesamtgewicht von 1536 cg/200 cm² (768 g/m²) zu erzielen, und für jeweils 1 min auf 100/120/135°C erhitzt. Dann wurde eine zweite Rückseitenbeschichtung aus der Rückseitenschichtzusammensetzung 2, dargestellt in Tabelle 2, über die erste Rückseitenbeschichtung aufgebracht, um ein Gesamtgewicht von 1700 cg/200 cm² (850 g/m²) zu erreichen, und in einem Ofen jeweils 1 min auf 100/120/135°C erhitzt. Dann wurde eine Bindemittelzusammensetzung (55 Körner/24 Zoll² (183 g/m²), dargestellt in Tabelle 2) auf die Beschichtungsseite des mit einer Grundierschicht und einer Rückseitenschicht versehenen Trägers aufgebracht. Als nächstes wurden 165 Körner/24 Zoll² (550 g/m²) an Schleifteilchen der mineralischen Zusammensetzung, die in Tabelle 2 dargestellt ist, durch das elektrostatische Beschichtungsverfahren, das in der US-Offenlegungsschrift Nr. 2011/0289854 A1 (Moren et al.) beschrieben ist, aufgebracht, wobei eine Schicht von AP1 über einer Schicht von AP2 auf das Förderband aufgebracht wurde. Die mit Teilchen beschichtete Zusammensetzung wurde dann 85 min auf 93°C erhitzt. Dann wurde eine Deckschichtzusammensetzung (80 Körner/24 Zoll² (267 g/m²), dargestellt in Tabelle 2, über die Teilchenbeschichtung aufgetragen und 85 min auf 89°C erhitzt. Dieser Schleifverbundstoff wurde dann bei 100°C 12 h gehärtet. Der gehärtete Verbundstoff wurde dann über einen Stab mit einem Durchmesser von 1 Zoll (2,5 cm) gebogen und in ein kontinuierliches Band überführt.
VERGLEICHSBEISPIELE A UND B
Vergleichsbeispiel A war ein im Handel erhältliches kontinuierliches Schleifmittel auf Unterlage in Bandform, das nur zerkleinerte Schleifteilchen enthielt, erhalten als „SG R963 Grade 36” von der Saint-Gobain Abrasives, Inc., Worcester, Massachusetts.
Vergleichsbeispiel B war ein im Handel kontinuierliches Schleifmittel auf Unterlage in Bandform, das nur zerkleinerte Schleifteilchen enthielt, erhalten als „970DZ Grade 36” von 3M, St. Paul, Minnesota.
TESTERGEBNISSE

Die kontinuierlichen Schleifmittel auf Unterlage in Bandform des Beispiels 1, Vergleichsbeispiels A und Vergleichsbeispiels B wurden nach dem Holz-Schleiftest geprüft. Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt, wobei die Wiederholungen die Daten aus verschiedenen Bändern sind. TABELLE 3

Beispiel	Normalkraft [Pfund]
Beispiel				ΔF	Mittlere Kraft nach 20 Durchläufen	Mittlere ΔqF
1	14,86	12,74	12,66	–2,20	12,6	–1,55
	13,66	13,03	12,41	–1,25
	14,00	1158	12,79	–1,21
Vergl.-bsp. A	15,62	18,16	18.44	2,82	17,7	1,75
	16,43	16,99	17,41	0,98
	15,87	17,99	17,31	1,44
Vergl.-bsp. B	13,55	16,12	16,81	3,26	18,2	3,64
	16,16	17,50	19,43	3,27
	13,93	17,99	18,31	4,38

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Zitierte Patentliteratur

US 2009/0165394 A1 [0013]
US 5201916 [0013, 0039, 0041]
US 5366523 [0013, 0039, 0041]
US 5984988 [0013, 0039]
US 8142531 B2 [0013, 0039, 0039, 0040]
US 8142891 [0013, 0039]
US 8142532 B2 [0013, 0039]
US 2010/146867 A1 [0013]
US 7344574 [0030]
US 4314827 [0041]
US 4518397 [0041]
US 4623364 [0041]
US 4744802 [0041]
US 4770671 [0041]
US 4881951 [0041]
US 5011508 [0041]
US 5090968 [0041]
US 5139978 [0041]
US 5227104 [0041]
US 5429647 [0041]
US 5498269 [0041]
US 5551963 [0041]
US 2011/0289854 A1 [0043, 0055]
US 5556437 [0047]
US 2391731 [0048]
US 2309305 [0048]
US 4194648 [0048]
US 5305560 [0048]
US 2010/0151196 [0052]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM-E-11 [0038]

Claims

Ein Schleifmittel auf Unterlage in Bandform, umfassend: einen kontinuierlichen Träger, umfassend: einen Gewebeträger mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Hauptflächen und einem Grundgewicht im Bereich von 200 bis 500 Gramm pro Quadratmeter; mindestens eine polymere Grundierschicht, die auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist, wobei die polymere Grundierschicht ein Grundgewicht im Bereich von 190 bis 230 Gramm pro Quadratmeter aufweist; und mindestens eine polymere Rückseitenschicht auf der zweiten Hauptfläche, wobei die mindestens eine Rückseitenschicht ein kombiniertes Grundgewicht im Bereich von 200 bis 500 Gramm pro Quadratmeter aufweist; und eine Schleifschicht, die mit der Grundierschicht in Kontakt steht und an dem Träger befestigt ist, wobei die Schleifschicht umfasst: eine Bindemittelschicht, umfassend ein erstes polymerers Bindemittel; Schleifteilchen, die in einer Menge von 300 bis 800 Gramm pro Quadratmeter an der Bindemittelschicht befestigt sind, wobei die Schleifteilchen 40 bis 60 Gew.-% geformte alpha-Aluminiumoxid Schleifteilchen mit Teilchengrößen von 0,5 Millimetern bis 2 Millimetern und 60 bis 40 Gew.-% zerkleinerte alpha-Aluminiumoxidteilchen mit einer Teilchengröße von 2000 μm oder weniger umfassen; und eine Deckschicht, umfassend ein zweites polymeres Bindemittel, das auf der Bindemittelschicht angeordnet ist, und Schleifteilchen.
Das Schleifmittel auf Unterlage in Bandform nach Anspruch 1, wobei die geformten Schleifteilchen eine Oberseite, eine Unterseite und drei benachbarte schräge Seitenwände, die die Oberseite und die Unterseite verbinden, aufweisen.
Das Schleifmittel auf Unterlage in Bandform nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine der mindestens einen polymeren Grundierschicht und die mindestens eine polymere Rückseitenschicht, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten a) bis g), umfasst: a) 1 bis 12% mindestens eines Polyepoxids, erhältlich durch Umsetzen von Epichlorhydrin mit mindestens einem aus Bisphenol A oder Bisphenol F; b) 70 bis 90% mindestens eines polyfunktionellen Urethan(meth)acrylats, wobei eine Homopolymerisation des polyfunktionellen Urethan(meth)acrylats ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als 50 Grad Celsius (°C) ergibt; c) 1 bis 10% mindestens eines polyfunktionellen nicht-Urethan (Meth)acrylats; d) 1 bis 10% mindestens eines sauren, durch freie Radikale polymerisierbaren Monomers; e) Dicyandiamid; f) einen Photoinitiator; und g) gegebenenfalls einen Epoxidhärtungskatalysator.