DE3855176T2

DE3855176T2 - Produkt zum Polieren von Glas

Info

Publication number: DE3855176T2
Application number: DE3855176T
Authority: DE
Inventors: Peter J C O Minnesota Mi Fritz; Joseph C Minnesota Mi Nnebedum
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1987-12-11
Filing date: 1988-11-23
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2008-11-24
Also published as: DE3855176D1; EP0320146A3; EP0320146B1; KR890009542A; EP0320146A2; KR950011674B1; US4842619A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schleifartikel, der die Form einer Scheibe haben kann, zum Polieren von Glas oder keramischen Materialien. Speziell betrifft die Erfindung ein dreidimensionales Schleifvliesprodukt, das zum Polieren von Glas und Keramik modifiziert wurde.

Ausgangssituation

Schleifvliesprodukte sind bekannt und wurden beispielsweise von Hoover et al. in der US-P-2 958 593 offenbart. Derartige Produkte zeichnen sich dadurch aus, daß sie über im gesamten Volumen dispergierte Schleifpartikel verfügen und in einem dreidimensionalen Nonwoven-Fasergeflecht adhäriert sind. Barnett et al. offenbaren in der US-P-4 609 380 eine Schleifscheibe, die durch das Zusammenkleben von Lagen aus einem Schleifvliesmaterial des von Hoover et al. offenbarten Typs erzeugt wird und die durch Einbeziehung eines Bindemittelsystems verbessert wird, umfassend ein Blend eines zähen adhärierenden Bindemittels und ein das Plastischwerden reduzierendes kompatibles Polymer.
Ebenfalls bekannt ist die Feinbehandlung von Glas- und Keramikoberflächen mit Schleifmaterialien. Das Schleifmaterial kann in einen Artikel eingebaut werden, z.B. auf einem Träger adhäriert werden oder im Inneren einer dreidimensionalen Matrix adhäriert werden oder es kann als eine Aufschlämmung der Grenzfläche eines Werkzeugs zum Oberflächenfeinbehandeln und des Werkstücks zugeführt werden.
Beispiele, bei denen Schleifmaterialien auf einen Träger unter Erzeugung eines Schleifartikels adhäriert werden, wurden von Schroeder in der US-P-2 865 725, von Stoppacher in der US-P-3 959 935 und von Anthon in der US-P-3 230 672 offenbart. Bei Schroeder wird feingemahlenes Pulver aus Ceriumoxid auf einem flexiblen flächigen Material adhäriert, vorzugsweise Baumwollgewebe, um ein Polierartikel zu schaffen. Bei Stoppacher wird ein Schleifmittel, wie beispielsweise Siliciumcarbid oder Granat, auf ein geschmeidiges Blatt Papier, Polymer, Tuch oder nichtgewebtes textiles Flächengebilde adhäriert, um ein Schleifkissen für Linsen zu schaffen. Anthon offenbart in einem Polster aufgezogene orientierte Partikel eines Schleifmaterials auf einem maschigen Gewebeträger. Die Schleifpartikel sind überwiegend so orientiert, daß sie ihre planen Flächen oder Facetten und nicht ihre scharfen Kanten oder Spitzen in Richtung auf die Arbeitsoberfläche in einer gemeinsamen parallelen Ebene zur Unterlage präsentieren. Die orientierten Schleifpartikel sind auf dem Träger mit einem Klebstoff adhäriert, wie beispielsweise Latex, der biegsam, verformbar oder rückstellfähig beim Abbinden ist. Die im Polster aufgezogenen Schleifpartikel können sich geringfügig schwenken oder neigen oder zurückziehen und sich so der Kontur der Arbeitsoberfläche anpassen und reduzieren dadurch den Oberflächenabrieb und das Kratzen.
Beispiele, wo das Schleifmittel in einer dreidimensionalen Matrix adhäriert wurde, finden sich bei Hall in der US-P-3 597 887 und bei Hartfelt et al. in der US-P-4 138 228. Hall offenbart eine Schleifscheibe mit einzelnen flexiblen Elementen, die untereinander befestigt sind, wobei jedes Element eine in einer Matrix aus synthetischem, harzförmigen, elastomeren Schaumstoff adhärierte Schleifmittelsubstanz aufweist und wobei der Schaumstoff in und an einem faserigen Netzwerk gebunden ist. Hartfelt et al. offenbart adhärierende Schleifmittelpartikel einer mittleren Größe von weniger als 10 Mikrometer aus den Verbindungsklassen der Seltenerdmetalloxide oder Metalloxide in einer auf einem Träger aufgetragenen mikroporösen polymeren Matrix. Bei dem mikroporösen Polymer muß es sich um ein hydrophiles, wasserabsorbierendes Polymer oder um ein Polymer handeln, das lediglich eine schwache Bindung mit den Schleifmittelpartikeln erzeugt, so daß ein kontrollierter Release der Schleifmittelpartikel von der Matrix während des Gebrauchs erhalten wird.
Die Verwendung von Schleifmittel in einer Aufschlämmung zum Polieren von Glas ist auf dem Gebiet ebenfalls gut bekannt. Derartige Schleifmittel umfassen Siliciumcarbid, Quarzgut, Granat, Metalloxide, Seltenerdmetalloxide und Mischungen bekannter Schleifmittel mit Seltenerdmetalloxiden. Harmann et al. offenbaren beispielsweise in der US-P-2 744 001 den Zusatz von Seltenerdmetalloxiden zu Quarzgut, die jeweils eine Partikelgröße von 20 Mikrometer oder weniger aufweisen, um eine Politurmischung vom Typ einer Aufschlämmung zu erzeugen, die gegenüber den Materialkomponenten in alleiniger Verwendung überlegen ist.
Obgleich ein besonderer Bedarf zur Schaffung eines Artikels zur Oberflächenfeinbehandlung für die Verwendung auf Glas und Keramik besteht, mit dem eine angestrebte polierte Oberfläche in kurzer Zeit im Vergleich zu den durch Polieren mit einer Aufschlämmung erzielten Ergebnis erreicht wird, gibt es einen derartigen Artikel, soweit bekannt ist, nicht.

Offenbarung der Erfindung

Die in Anspruch 1 festgelegte vorliegende Erfindung gewährt einen Schleifartikel, mit dem hochpolierte Glas- und Keramikoberflächen mit Poliergeschwindigkeiten und Wirkungsgraden erhalten werden können, die zuvor ohne die Verwendung von Poliermittelaufschlämmungen nicht zu erzielen waren.
Die vorliegende Erfindung gewährt einen Schleifartikel, vorzugsweise in Form einer Scheibe, umfassend ein dreidimensionales Nonwoven-Fasergeflecht mit einer im gesamten Volumen dispergierten und darin mit Hilfe eines Bindemittel adhärierten Mischung aus einem speziellen Schleifmittel zum Polieren von Glas und speziellen anorganischen Hilfsmittel zum Polieren von Glas. Die Schleifmittel zum Polieren von Glas sind vom Typ, wie er üblicherweise zum Polieren von Glas verwendet wird, und zwar mit einer Mohs-Härte größer als 5. Verwendbare Beispiele für der artige Schleifmittel umfassen Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, amorph geschmolzenes Aluminiumoxid und Granat, wobei Granat bevorzugt wird. Das in der vorliegenden Erfindung verwendete spezielle anorganische Hilfsmittel zum Polieren von Glas umfaßt bestimmte Materialien, die zur Verwendung in Form einer Aufschlämmung für diese Aufgabe auf dem Gebiet bekannt sind, sowie bestimmte andere Materialien, bei denen diese Verwendung nicht üblich ist. Die bekannten Hilfsmittel zum Polieren von Glas sind Seltenerdmetalloxide, während das neuartige Hilfsmittel zum Polieren von Glas Kaliumtetrafluoroborat ist.
Der Einbau des Polierhilfsmittels in einen Schleifartikel nach der vorliegenden Erfindung verleiht dem Schleifartikel einen unerwarteten erhöhten Wirkungsgrad des Polierens, der bisher bei Schleifartikeln nicht bekannt war. Er gewährt Polierleistungen, die bisher lediglich durch Verwendung von Polieraufschlämmungen erhalten wurden, jedoch ohne die den Aufschlämmungen innewohnenden Nachteile. Die Verwendung von Aufschlämmungen ist unangenehm und unbequem, erfordert häufiges Nachfüllen und Auswechselung der Polierscheibenauflage, was dazu führt, daß die Prozesse mit hohem Produktionsdurchsatz verzögert werden.
Der Einbau von einem oder mehreren der genannten Polierhilfsmittel und von einem oder mehreren der genannten Schleifmittel in den erfindungsgemäßen Schleifartikel liefert einen Schleifartikel, der in der Lage ist, eine geschliffene Glasoberfläche zu einer hochpolierten Glasoberfläche schneller zu bearbeiten, als andere Schleifartikel bekannter Ausführung. Man nimmt an, daß diese erhöhte Poliergeschwindigkeit ein Ergebnis der einmaligen Kombination der überlegenen Schneidleistung der harten Schleifmittelpartikel ist, die die Oberfläche rasch ebenen; der federähnlichen Wirkung des dreidimensionalen Nonwoven-Geflechts ist, das den harten Schleifmittelpartikeln das Gleiten über die geebnete Oberfläche ermöglicht, als wären sie an einzelnen Federn befestigt, ohne die Oberfläche in der Tiefe abzutragen; sowie einer Kombination des Polierhilfsmittels, das die geebnete Oberfläche poliert. Der erfindungsgemäße Schleifartikel erreicht in einem Schritt das, wozu bisher eine Folge von Operationen der Oberflächenfeinbehandlung unter Verwendung einer Vielzahl von Schleifmitteln erforderlich war.

Detaillierte Beschreibung

Die erfindungsgemäßen Schleifprodukte können eine Vielzahl von konventionellen Formen annehmen. Die bevorzugten erfindungsgemäßen Schleifprodukte haben die Form von Scheiben. Derartige Scheiben haben normalerweise die Form einer kreisrunden Platte oder eines geraden Zylinders mit Abmessungen, die sehr klein sein können, z.B. mit einer Zylinderhöhe in der Größenordnung von 1 Zentimeter, oder die sehr groß sein können, z.B. 2 Meter oder mehr, und einen Durchmesser haben, der sehr klein sein kann, z.B. in der Größenordnung von wenigen Zentimetern, oder sehr groß sein kann, z.B. 1 Meter oder mehr. Die Scheiben haben normalerweise eine zentrale Öffnung zur Halterung mit Hilfe eines geeigneten Aufsteckdorns oder einer anderen mechanischen Vorrichtung zum Halten, um die Rotation der Scheibe im Einsatz zu ermöglichen. Die Abmessungen der Scheibe, die Konfigurationen, das Mittel zum Halten und die Vorrichtung für die Rotation sind in den bekannten Ausführungen gut bekannt.
Die Schleifprodukte der vorliegenden Erfindung können durch geeignete Methoden hergestellt werden, die ebenfalls auf dem Gebiet gut bekannt sind. Beschichtete Nonwoven- Geflechte ((nachfolgend auch bezeichnet als "Vliesstoffbahnen")), die die vorgegebenen Schleifmittelpartikel, die vorgegebenen Hilfsmittel zum Polieren von Glas, das Bindemittelharz und etwaige Hilfsmaterialien enthalten, sind am besten einsatzfähig, wenn sie zu einem Scheibenaufbau geformt werden. Zur Erzeugung derartiger Scheiben werden konventionelle Methoden und Materialien eingesetzt. Normalerweise werden diese beschichteten Bänder mit einer flüssigen Klebstoffzusammensetzung (nachfolgend bezeichnet als die "Leimungsschicht") über eine Zweiwalzen-Beschichtungsvorrichtung beschichtet. Die Bänder werden sodann jeweils aufeinandergelegt, unter Druck gesetzt und mit Hilfe von Wärme unter Druck zur Erzeugung einer Platte des Schleifprodukts mit der angestrebten Dichte gehärtet, aus der eine Scheibe geschnitten werden kann; oder sie werden unter einer ausreichenden Zugspannung oder einer Kraft zum Zusammendrücken spiralig aufgewickelt, um eine Schleifscheibe mit der angestrebten Dichte zu erzeugen, und werden sodann zum Härten des flüssigen Klebstoffes erhitzt. Die angestrebte Dichte der Schleifscheibe beträgt normalerweise 200 ... 850 kgf/cm³ ((1 kgf = 9,809 N)), wobei der bevorzugte Dichtebereich von 350 ... 650 kgf/cm³ liegt. Es ist wichtig, daß ausreichend Klebstoff verwendet wird, um die Lagen miteinander zu befestigen, jedoch nicht so viel, daß ein Maskieren der in der Beschichtung enthaltenen Schleifmittel und Poliermittel hervorgerufen wird, da ein derartiges Maskieren die Schleif- und Polierleistung der Scheibe in unakzeptabler Weise herabsetzen kann. Die bevorzugte Menge des zugesetzten Kelbstoffes beträgt 10 ... 40 Gewichtsprozent und die am meisten bevorzugte Menge 15 ... 20 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der mit Schleifmittel und Poliermittel beschichteten Bahn. Geeignete Klebstoffe sind auf dem Gebiet gut bekannt.
Die Trägerbahn aus Nonwoven-Fasergeflecht, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schleifscheiben verwendet wird, kann nach den auf dem Gebiet bekannten Verfahren hergestellt werden. Die Bahn kann aus dreidimensionalen, gewellten und ineinandergreifenden und autogen verklebten Endlosfilamenten aus hochreißfestem, filamentbildenden Material nach den von Fitzer in der US-P-4 227 350 offenbarten Verfahren erzeugt werden. Die bevorzugte Trägerbahn aus Fasergeflecht wird jedoch aus gekräuselten, orientierten synthetischen Stapelfasern nach dem von Hoover et al. in der US-P-2 958 593 offenbarten Verfahren hergestellt. Diese Fasern haben normalerweise 6 ... 200 Denier pro Filament und vorzugsweise 6 ... 100 Denier pro Filament. Diese bevorzugten Bahnen können mit pneumatischen oder mechanischen Vorrichtungen abgelegt werden. Eine geeignete Anlage für die Erzeugung von Blasvliesbahnen ist die von Dr. O. Agleitner (DOA), Procter & Schwartz und Rando Machine Corporation. Geeignete Anlagen zur Erzeugung einer mechanisch abgelegten Vliesbahn wird von Hergeth KG und Hunter hergestellt.
Nach ihrer Erzeugung sollten die Fasern der Vliesstoffbahn an den Berührungsstellen verklebt werden (vorgebondet), um der Bahn den ausreichenden Zusammenhalt zu vermitteln, damit sie den nachfolgenden Beschichtungsprozeß ohne merkliche Verformung überstehen kann. Bondiermittel ((auch bezeichnet als "Vliesverfestiger")), die zum Vorbonden geeignet sind, umfassen schmelzbondierfähige Fasern sowie flüssige und feste Klebstoffe, die für die nachfolgenden Beschichtungen eine klebfähige Oberfläche ergeben. Beim Vorbonden wird die Mindestmenge einer solchen Beschichtung bevorzugt, die zum Stabilisieren des Vliesstoffträgers erforderlich ist. Wenn die Bindemittelbeschichtung, die die Schleifmittelpartikel und die Poliermittel (nachfolgend bezeichnet als "Aufbauschicht") enthält, mit Hilfe einer Walzenbeschichtungsvorrichtung aufgetragen werden soll, ist es wichtig, daß die Vliesstoffbahn vorgebondet ist. Wenn die Aufbauschicht jedoch durch Spritzbeschichten aufgetragen werden soll, wird ein Vorbonden bevorzugt, ist jedoch nicht erforderlich. Die vorgebondeten Vliesstoffbahnen sollten über eine entsprechende Offenheit und Dicke verfügen, um den nachfolgenden Beschichtungen ein gleichförmiges Durchdringen der gesamten Bahnstruktur zu ermöglichen. Normalerweise haben die Träger der Vliesstoffbahn eine Dicke von 5 ... 20 mm.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Aufbauschicht enthält ein Bindemittelharz, Partikel des vorgegebenen Schleifmaterials, vorgegebene anorganische Hilfsmittel zum Polieren von Glas, wahlweise Füllstoffe, Beschichtungshilfsmittel, wie beispielsweise Viskositätsregler, Antischäummittel sowie Lösemittel. Das Bindemittelharz bildet im ausgehärteten Zustand eine stark adhärierende Verklebung zwischen den Fasern der nichtgebondeten oder vorgebondeten Vliesstoffbahn und den Schleifpartikeln und den Polierhilfsmitteln, um den strukturellen Zusammenhalt des Artikels unter den bei der Anwendung auftretenden Bedingungen aufrecht zu erhalten. Das Bindemittel befindet sich im flüssigen Zustand und wird unter geeigneten Verarbeitungsbedingungen verfestigt. Beispiele für geeignete Bindemittelharze sind härtbare Phenol-Formaldehydharze, Melamin-Formaldehydharze, Epoxid-Harze und Polyurethan-Harze.
Die in den erfindungsgemäßen Scheiben verwendeten Schleifmittel werden aus solchen Materialien ausgewählt, die üblicherweise für das Abschleifen von Glas eingesetzt werden. Derartige Schleifmaterialien haben eine Mohs-Härte größer als 5. Beispiele für bevorzugte Schleifmaterialien umfassen Granat, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid und amorph geschmolzenes Aluminiumoxid. Das Gewichtsverhältnis von Schleifmaterial zu Bindemittelharz ist ähnlich demjenigen der konventionellen Produktion von Vlies-Schleifartikeln, und beträgt normalerweise 1:1 ... 3,5:1 und vorzugsweise etwa 2:1. Die Größe der Schleifmittelpartikel wird sowohl durch ihre Fähigkeit zum Durchdringen des Vliesträgers als auch durch die angestrebte Feinheit der Glas- oder Keramikoberfläche bestimmt. Für größere Schleifmittelpartikel ist es schwieriger, weniger offene Vliesstoffbahnen zu durchdringen, wobei sie eine polierte Glasoberfläche mit unerwünschter Rauhigkeit oder Kratzern erzeugen können. Die mittlere Partikelgröße des Schleifmittels liegt im Bereich von 50 (Klassierung 280) ... 175 Mikrometer (Klassierung 80) mit dem bevorzugten Bereich von 85 (Klassierung 180) ... 125 Mikrometer (Klassierung 120) und dem am meisten bevorzugten Bereich von 105 Mikrometer (Klassierung 150).
Die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeigneten anorganischen Hilfsmittel zum Polieren von Glas werden ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kaliumtetrafluoroborat und den Seltenerdmetalloxiden. Unter "Seltenerdmetalloxide" werden Mischungen der Oxide der 15 Seltenerdmetalle mit den Atomnummern 57 ... 71, einschließlich, verstanden. Es wird davon ausgegangen, daß alle diese Metalloxide einzeln im Sinne der vorliegenden Erfindung als Glaspoliermittel fungieren. Aufgrund der Schwierigkeiten beim Abtrennen dieser einzelnen Metalloxide in reiner Form sind gegenwärtig jedoch lediglich Mischungen dieser Metalloxide kommerziell verfügbar. Diese Mischungen sind kommerziell beispielsweise bei der Cercoa Incorporated unter dem Handelsnamen SUPEROX 50 verfügbar und bestehen normalerweise überwiegend aus Ceriumoxid. Eine wirksame Menge des Glaspoliermittels, wie es hierin verwendet wird, liegt in einem Bereich mit einer als Minimum erforderlichen Menge zum Herbeiführen einer polierten Glasoberfläche und einer Menge als Maximum, die etwas weniger ist als diejenige, mit der sich die Haltbarkeit und Festigkeit des Bindemittelharzes verringert. In Zahlenform sollte die Poliermittelmenge vorzugsweise mehr als etwa 1 Gewichtsteil pro 40 Gewichtsteile Bindemittel sein, jedoch nicht mehr als 1 Gewichtsteil Poliermittel pro 4 Gewichtsteile Bindemittel. Am meisten bevorzugt liegt das Gewichtsverhältnis von Poliermittel zu Bindemittelharz bei 1:25 ... 1:8.
Obgleich die Einarbeitung der Schleifmaterialien und der Poliermittel in die Aufbauschicht bevorzugt wird, können sie in die Leimungsschicht des Klebstoffes eingebaut werden, wenn das Schleifprodukt die Form einer Schleifscheibe haben soll.
Jede Kombination der genannten Glaspoliermittel und Schleifmaterialien, die in den erfindungsgemäßen Schleifartikel eingebaut werden, wird zu verbesserten Polierleistungen führen. Eine bevorzugte Kombination im Sinne der vorliegenden Erfindung wird erhalten, wenn das Schleifmaterial Granat und am meisten bevorzugt mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 105 Mikrometer (Klassierung 150), das Poliermittel eine Mischung von Kaliumtretrafluoroborat und Seltenerdmetalloxiden ist und die Aufbauschicht Kryolith als Füllstoff enthält, wobei am meisten bevorzugt sowohl das Poliermittel als auch die Schleifmittelpartikel ebenfalls in der Aufbauschicht enthalten sind.
Die Erfindung wird anhand der folgenden nicht einschränkenden Beispiele weiter veranschaulicht, worin alle Anteile, sofern nicht anders angegeben, auf Gewicht bezogen sind.

Beispiele

Beispiel 1

Es wurde aus gekräuselten, 40 mm langen Nylon-6-6- Fasern mit 13 Denier auf einer kommerziell verfügbaren Faservliesmaschine eine 15 mm dicke Vliesstoffbahn geringer Dichter mit einem Flächengewicht von 113 g/m² erzeugt. Die resultierende nichtgebondete Vliesstoffbahn geringer Dichte wurde unter Verwendung einer Zweiwalzen-Beschichtungsvorrichtung mit unterer Zuführung mit einem vorgebondeten Harz beschichtet und zur Erzeugung einer gebondeten Vliesstoffbahn einer Dicke von 12 mm mit einem Flächengewicht von 160 g/m² gehärtet. Die vorgebondete Beschichtung bestand aus 30 % 2-Propanol, 30 % Propylenglykolmonomethylether (PGME), 5 % Polyvinylbutyral-Harz (kommerziell verfügbar bei Monsanto Company unter dem Warenzeichen Butvar B-98), 35 % eines basisch katalysierten Phenol-Formaldehyd- Resolharz mit 70 % nichtflüchtigen Bestandteilen und einer Spur einer Silicon-Emulsion (kommerziell verfügbar bei Dow Corning unter dem Warenzeichen 1520 Silicone Antifoam). Die beschichtete Vliesstoffbahn wurde zu einem klebfreien Zustand durch Erhitzen für 3 Minuten in einem bei 150 ºC gehaltenen Heißluftofen gehärtet.
Eine Mischung für eine Aufbauschicht wurde durch Walzenbeschichtung in eine vorgebondete Vliesstoffbahn überführt. Die Mischung bestand aus: 11,9 % Propylenglykolmonomethylether (PGME), 8,5 % Diethylenglykolethylether (kommerziell verfügbar bei Union Carbide Corporation unter dem Warenzeichen Carbitol), 32,0 % basisch katalysiertes Phenol-Formaldehyd-Resolharz mit einem Gehalt von 70 % nichtflüchtigen Bestandteilen, 0,6 % einer 50%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung, einer Spur einer Silicon-Emulsion (kommerziell verfügbar bei Dow Corning unter dem Warenzeichen 1520 Silicone Antifoam), 0,9 % feindisperses Silica (kommerziell verfügbar bei Cabot Corporation unter dem Warenzeichen Cab-O-Sil MS), 1,2 % Calciumcarbonat, 1,5 % Kaliumtetrafluoroborat und 43,4 % Granat-Schleifpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 105 Mikrometer (Klassierung 150). Die aufgetragene Bahn wurde sodann in einem Heißluftofen bei 150 ºC für etwa 4 Minuten erhitzt. Die aufgetragene und gehärtete Bahn hatte ein Flächengewicht von 1.260 g/m² und eine Dicke von etwa 10 mm.
Die mit Schleifmittel und Poliermittel beschichtete Vliesstoffbahn wurde sodann unter Verwendung einer Zweiwalzen-Beschichtungsvorrichtung einem Walzenauftrag unterzogen, und zwar mit einer Scheibe, welche die klebende Mischung der Leimungsschicht vereinigte, welche enthielt: 49,8 % Xylol, 6,1 % Methylendianilin (MDA), 11,3 % 2- Methoxypropanolacetat und 32,8 % Ketoxim-geblocktes Poly- 1,4-butylenglykoldiisocyanat mit einer relativen Molekülmasse von etwa 1.500 (kommerziell verfügbar bei Uniroyal Chemical Company unter dem Warenzeichen Adiprene BL-16). Die Beschichtung wurde mit einer berechneten Menge aufgetragen, um eine 20%ige trockene Auflademenge zu erzeugen, bezogen auf das Gewicht der mit Schleifmittel und Poliermittel beschichteten Bahn. Die beschichtete Bahn wurde durch einen Heißluftofen bei 70 ºC mit einer Verweilzeit von etwa 4 Minuten geführt, der die Beschichtung teilweise trocknete. Die teilweise getrocknete Bahn wurde sodann spiralig mit einer gewissen Kraft zum Zusammendrücken auf einen Kern mit einem Durchmesser von 125 mm aufgewickelt, bis ein Außendurchmesser von 320 mm erreicht wurde. Der spiralig aufgewickelte Ballen wurde zum Härten der Beschichtung erhitzt, indem Heißluft von 90 ºC durch das eine Ende des spiralig aufgewickelten Ballens für 1 Stunde durchgeleitet wurde und sodann weitergehärtet wurde für 2 Stunden mit Heißluft von 120 ºC, nachdem die Austrittsluft am äußeren Ende des spiralig aufgewickelten Ballens 120 ºC erreichte. Die Lagen des Ballens wurden miteinander verklebt, so daß der resultierende Ballen eine Dichte von 520 kg/m³ lieferte. Der resultierende Ballen wurde zur Erzeugung von 50 mm breiten Scheiben mit einem Innendurchmesser von 125 mm und einem Außendurchmesser von 320 mm quer aufgeschnitten.

Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel A

Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel A wurden unter Anwendung des gleichen Verfahrens, der gleichen vorgebondeten Vliesstoffbahn, der gleichen Trockenauflagemenge der Arbeitsschicht und der gleichen die klebende Leimungsschicht vereinigenden Scheibe entsprechend der Beschreibung in Beispiel 1 ausgeführt. Geändert wurde lediglich die Aufbauschicht, die die Schleifmittelpartikel und die Poliermittel enthielt. Tabelle I zeigt die Zusammensetzung dieser Aufbauschichten und zum Vergleich die Zusammensetzung der in Beispiel 1 verwendeten Aufbauschicht. Aus den in diesen Beispielen gefertigten Ballen wurden ebenfalls 50 mm breite Scheiben quer ausgeschnitten. Tabelle I Beispiele Carbitol Phenol-Formaldehyd-Harz Granat, Klassierung 150 Calciumcarbonat Kaliumtetrafluoroborat Seltenerdmetalloxid (Ceriumoxid) Spur
Die in den vorgenannten Beispielen erzeugten Scheiben wurden auf ihre Fähigkeit zur Feinbearbeitung einer kontrollierten Oberfläche einer Glas-Testprobe als Funktion der Zeit ausgewertet. Dieses Testprozedur wurde eingesetzt, um zu bestimmen, ob diese Scheiben für kommerzielle Anwendungen geeignet sind. Es wurde ein modifiziertes Modell MB- 16 "Professional Glass Beveler", hergestellt von der Denver Glass Machinery, eingesetzt. Diese Vertikal-Doppelspindel- Maschine wurde modifiziert, indem ein traversierender Mechanismus und ein Probenhalter hinzugefügt wurden, mit denen eine Test-Glasprobe gegen ein Schleifmittel auf jeder der Seite-an-Seite-Spindeln gedrückt werden konnte. An dem traversierenden Mechanismus wurde ein Mechanismus zum Aufbringen einer kontrollierten Kraft auf die Testprobe befestigt. Zur Regelung der Zeit, für die die Testprobe mit dem jeweiligen Schleifmittel in Kontakt stand, wurde ein elektronischer Regelmechanismus verwendet.
Das zur Erzeugung der kontrollierten Glasoberfläche verwendete Schleifmittel war eine Polierscheibe aus Gußeisen mit einem Durchmesser von 400 mm, die auf den mit 1.200 U/min rotierenden Vertikalspindeln aufgespannt war, und zwar mit einer 2%igen wäßrigen Aufschlämmung von Granat- Schleifpartikeln mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 40 Mikrometer (Klassierung 350). Die Testprobe wurde, während sie mit der Eisen-Polierscheibe in Kontakt war, in einem Schwingmuster über einen Kreisring mit einem Innendurchmesser von 190 mm und einem Außendurchmesser von 370 mm traversiert.
Die Testscheibe aus Schleifvlies mit einem Außendurchmesser von 320 mm und entsprechend der Beschreibung in den vorangegangenen Beispielen erzeugt, wurde auf die andere Vertikalspindel so aufgesteckt, daß die größere Oberfläche (Seitenfläche) der Testscheibe in Kontakt mit der Oberfläche der Testprobe stand. Bei einer Umdrehung der Testscheibe von 1.200 U/min wurde die Test-Glasprobe gegen die Testscheibe in einem Schwingmuster über einem Kreisring mit einem Innendurchmesser von 130 mm und einem Außendurchmesser von 280 mm gedrückt.
Die Test-Glasprobe war ein Bleiglas, wie es für Kathodenstrahlröhren verwendet wird, mit Abmessungen einer Länge von 50 mm, einer Breite von 9 mm und einer Tiefe von 25 mm. Die Fläche von 9 mm x 50 mm wurde gegen das Schleifmittel gedrückt. Die Testprobe wurde zuerst für etwa 5 Sekunden mit einer konstanten Kraft von 3,4 x 10³ Pa gegen die gußeiserne Polierscheibe gedrückt, während ein Schwall der Aufschlämmung auf die Oberfläche der gußeisernen Polierscheibe gepumpt wurde. Nach der Messung der Oberflächenrauhigkeit wurde die Test-Glasprobe mit einer konstanten Kraft von 41,4 x 10³ Pa gegen die Testscheibe für etwa 3 Sekunden gedrückt, während die Scheibenoberfläche mit Wasser von 35 ºC geflutet wurde. Der Zyklus der Konditionierung der Testprobe und des Polierens auf der Testscheibe wurde fünfmal wiederholt, währenddessen die Kontaktzeiten für das Konditionieren und Polieren mit Hilfe des elektronischen Regelmechanismus konstant gehalten wurden. Am Ende der 5 Zyklen wurde die Oberflächenrauhigkeit der Testprobe erneut gemessen und zusammen mit der entsprechenden Polierzeit pro Zyklus aufgezeichnet. Diese Prozedur wurde für zusätzliche Polierzeitintervalle im Bereich von etwa 3 Sekunden bis zu etwa 15 Sekunden wiederholt, wobei 5 Zyklen für die jeweilige Polierzeit ausgeführt wurden, bevor die Oberflächenrauhigkeit gemessen und aufgezeichnet wurde.
Die Oberflächenrauhigkeit der Test-Glasproben wurde unter Verwendung eines "Perthometer Model S6P" gemessen, das mit einem "Perthen Model RHT 650"-Stab ausgestattet war. Der arithmetische Mittelwert der Oberflächenrauhigkeit jeder Test-Glasprobe wurde zehnmal gemessen und der Mittelwert in Mikrometer-Einheiten (Ra) aufgezeichnet. Ra ist ein Mittelwert der Rauhtiefen über der Oberfläche. Diese Messung, die mit zunehmender Zeit, in der die Testprobe in Kontakt mit der Testscheibe war, aufgenommen wird, zeigt, wie schnell eine vorgegebene Scheibe eine kontrollierte geschliffene Glasoberfläche verfeinert.
Die bei diesen Tests aufgenommenen Daten werden in graphischen Darstellungen präsentiert, die durch Auftragen von Ra in Abhängigkeit von der Zeit für jede der ausgewerteten Testscheiben erzeugt werden (Fig. 1 ... 3). Diese graphischen Darstellungen zeigen die Änderung der Oberflächenrauhigkeit der Test-Glasproben (Ra) in Abhängigkeit von der Polierdauer auf der Testscheibe. Fig. 1, 2 und 3 repräsentieren die beim Prüfen der Polierscheiben der Beispiele 1, 2 und Kontrolle A aufgenommenen Daten.
Diese graphischen Darstellungen zeigen zwei Merkmale der erfindungsgemäßen Polierartikel. Erstens, zeigen diese graphischen Darstellungen, daß alle Testscheiben, einschließlich die in Vergleichsbeispiel A erzeugte Scheibe, die lediglich Schleifpartikel aus Granat mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 105 Mikrometer (Klassierung 150) enthielt, in der Lage waren, eine mit einer Aufschlämmung von Granatpartikeln mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 40 Mikrometer (Klassierung 350) aufgerauhte Glasoberfläche zu polieren. Zweitens, zeigen die graphischen Darstellungen, daß die Scheiben, die Kaliumtetrafluoroborat oder Seltenerdmetalloxid als Polierhilfe zusätzlich zu den Granat-Schleifpartikeln enthielten (Fig. 1 und 2), die geschliffene Glasoberfläche sehr viel schneller polierten als die Scheibe, die lediglich Schleifpartikel aus Granat enthielt (Fig. 3). Da die kommerzielle Nutzbarkeit von Schleifartikeln zum Polieren von Glas in Prozessen mit hoher Durchsatzrate von der Geschwindigkeit abhängt, mit der der Schleifartikel eine hochpolierte Oberfläche erzeugen kann, gibt die erhöhte Poliergeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Schleifartikel ihnen gegenüber Schleifartikeln bekannter Ausführung eine bessere Nutzbarkeit.
Obgleich die vorliegende Erfindung speziell unter Bezugnahme auf gewisse spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, wird davon ausgegangen, daß solche Ausführungsformen vor allem zur Veranschaulichung und nicht zur Beschränkung der Erfindung vorgesehen sind, so daß Änderungen darin ohne Abweichung vom Schutzumfang der Erfindung vorgenommen werden können, wie sie in den beigefügten Ansprüchen festgelegt ist. Obgleich die Beschreibung der Erfindung sich lediglich mit ihrer Anwendung zur Feinbehandlung von Glas- und Keramikoberflächen befaßt, kann der Artikel darüber hinaus eine Nutzbarkeit für die Feinbehandlung anderer Oberflächen haben, wie beispielsweise Metall.

Claims

1. Artikel, besonders geeignet zum Polieren von Glasoberflächen, welcher Artikel umfaßt:

(a) ein dreidimensionales Geflecht von organischen Fasern;

(b) eine Menge von Partikeln eines Schleifmaterials, geeignet zum Polieren der Oberflächen und in dem gesamten Geflecht verteilt und an den Fasern adhäriert, welche Schleifpartikel eine Mohs-Härte von mehr als 5 aufweisen und wobei die mittlere Partikelgröße der Schleifpartikel im Bereich von 50 ... 175 Mikrometer liegt;

(c) eine Menge von anorganischem Polierhilfsmittel, in dem gesamten Geflecht verteilt und an den Fasern adhäriert, wobei das Polierhilfsmittel ausgewählt wird aus Kaliumtetrafluoroborat, Seltenerdmetalloxiden und deren Mischungen; sowie

(d) ein Bindemittel, welches die Fasern an den Berührungsstellen miteinander und die Partikel des Schleifmaterials und die anorganischen Polierhilfsmittel mit den Fasern verklebt;

wobei die Menge der Partikel des Schleifmaterials und die Menge des anorganischen Polierhilfsmittels von jedem so ausgewählt werden, daß der Artikel mit der Fähigkeit geschaffen wird, die Oberfläche schneller zu polieren als der gleiche Artikel, der die Schleifpartikel oder das Polierhilfsmittel allein aufweist.

2. Artikel nach Anspruch 1 mit der Form einer Scheibe mit einer Dichte von 200 ... 850 kgf/m³ ((1 kgf = 9,806 N)).

3. Artikel nach Anspruch 2, umfassend ein Laminat von zwei oder mehreren Scheiben des Geflechts.

4. Artikel nach Anspruch 2, umfassend ein spiralig gewickeltes und adhäriertes Band des Geflechts.

5. Artikel nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem das Nonwoven-Fasergeflecht gekräuselte, orientiert synthetische Stapelfasern mit 6 ... 200 Denier pro Filament umfaßt.

6. Artikel nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem das Nonwoven-Fasergeflecht eine Vielzahl von dreidimensionalen gewellten Endlosfilamenten aus hochreißfestem filamentbildenden organischen thermoplastischen Material, die einen Durchmesser von 0,1 ... 3 mm haben, wobei angrenzende Filamente ineinandergreifen und, wo sie sich einander berühren, autogen verklebt sind.

7. Artikel nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem das Masseverhältnis von Schleifmaterial zu Bindemittelharz 1:1 ... 3,5:1 beträgt.

8. Artikel nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem das Masseverhältnis von anorganischem Polierhilfsmittel zu Bindemittelharz 1:40 ... 1:4 beträgt.

9. Artikel nach Anspruch 8, bei welchem das Masseverhältnis von anorganischem Polierhilfsmittel zu Bindemittelharz 1:25 ... 1:8 beträgt.