DE3885253T2

DE3885253T2 - Harzsysteme für beschichtete Produkte und Methode.

Info

Publication number: DE3885253T2
Application number: DE88311853T
Authority: DE
Inventors: Carolyn Grace C O Minne Dewald
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2008-12-15
Also published as: EP0321230B1; AU611510B2; ZA889325B; BR8806605A; EP0321230A2; JPH01222867A; MX165707B; US4871376A; EP0321230A3; JPH0822510B2; CN1026566C; AU2681288A; DE3885253D1; CN1035306A; CA1331284C; KR970009217B1; KR890009541A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte Klebsysteme für Schleifprodukte und insbesondere beschichte Schleifprodukte. Spezieller betrifft die Erfindung die Verbesserung von in derartigen Klebsystemen verwendeten gefüllten Harzklebern durch die Einbeziehung von einem (mehreren) Haftkleber(n) darin.

Hintergrund der Erfindung

Beschichtete Schleifmittel oder Schleifmittelprodukte, Sandpapier ist dafür ein übliches Beispiel, bestehen aus: einem Substratträger, Schleifmittelkörnern und einem Klebsystem, das die Aufgabe hat, die Schleifmittelkörner auf dem Träger festzuhalten. Bei einem typischen beschichteten Schleifprodukt ist der Träger mit einer ersten Kleberschicht beschichtet, die normalerweise als eine "Aufbauschicht" bezeichnet wird, wonach die Schleifmittelkörner aufgetragen werden. Die Klebung der resultierenden Kombination von Kleber/Schleifmittel oder des Verbundstoffs ist dann im allgemeinen ausreichend verfestigt (d. h. gehärtet), um die Schleifmittelkörner auf dem Träger festzuhalten, so daß eine zweite Schicht Kleber, normalerweise bezeichnet als "Leimschicht", aufgetragen werden kann. Die Leimschicht verstärkt darüber hinaus das beschichtete Schleifprodukt. Sobald sich die Leimschicht verfestigt (gehärtet) hat, kann das resultierende beschichtete Schleifprodukt in eine Vielzahl von handlichen Formen für die verschiedenen Anwendungen überführt werden, wie beispielsweise Blätter, Zylinder, Bänder und Scheiben. Normalerweise können die Leimschicht und Aufbauschicht die gleichen sein, obgleich sie nicht notwendigerweise den gleichen Kleber oder sehr ähnliche Kleberzusammensetzungen aufweisen. Lösemittelverdünnungen zum Erzielen leicht handhabbarer Viskositäten können für sie differieren.
Das Substrat für typische beschichtete Schleifprodukte ist normalerweise Papier, eine Polymerfolie, Gewebe, ein Fasergeflecht, wie beispielsweise Baumwoll-Vulkanfiber, ein nichtgewebtes Geflecht, Kombinationen oder Verbundstoffe damit oder ihre weiterverarbeiteten Versionen. Häufig verwendete Schleifmittelkörner umfassen: Flint, Granat, Schmirgel, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, keramisches Aluminiumoxid, Alumuniumoxid- Zirconiumoxid oder mehrkörnige Granulate. Konventionelle Klebsysteme umfassen normalerweise klebrige oder Harzkleber und enthalten wahlweise einen Füllstoff. Beispiele für häufige Kleber sind: Lederleim, phenolische, Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin-Formaldehyd-, Epoxid-, Lack-, Acrylatharze oder deren Kombinationen.
Füllstoffe sind normalerweise ein anorganisches partikuläres Material, das im Harz dispergiert wurde. Füllstoffe dienen dazu, auf billige Weise das Harzvolumen zu vergrößern und dadurch die Kosten zu senken. Füllstoffe machen darüber hinaus oftmals das gehärtete Harz härter, hitzebeständiger und/oder beim Härten weniger anfällig gegenüber Schrumpfen. Letzteres ist von Bedeutung, da Schrumpfung während des Härtens zu erheblichen Spannungen im Produkt führt. In einigen Fällen können Füllstoffe auch als Pigmente verwendet werden. Füllstoffe haben normalerweise eine kleine Teilchengröße und sind im Vergleich zu Schleifmitteln relativ weich und leisten bei Gebrauch selbst keine große Abrasion.
Im allgemeinen umfassen Füllstoffe Materialien, die im wesentlichen in bezug auf die Schleiffläche inert oder nichtreaktionsfähig sind, wobei die Schleiffläche diejenige Oberfläche ist, auf die durch das benutzte Schleifprodukt eingewirkt wird. Gelegentlich werden jedoch aktive (d. h. reaktionsfähige) Füllstoffe verwendet. Diese Füllstoffe wechselwirken mit der Schleiffläche während des Gebrauchs in vorteilhafter Weise.
Die US-P-2 322 156 offenbart die Verwendung von Füllstoffen in leimartigen oder Harzkleber zur Verbesserung ihrer Härte, Wärmebeständigkeit, Wasserempfindlichkeit und Senkung ihrer Gesamtkosten. Das Patent betrifft typische Füllstoffe, wie beispielsweise: inerte, relativ nichtabsorbierende, nichtfaserige, harte, dichte, unelastische und nichtverformbare Materialien.
Die US-P-2 534 805 offenbart die Verwendung eines mit einem inerten, relativ nichtabsorbierenden, nichtfaserigen Füllstoff gefüllten Laminierklebers. Der gemäß dem Patent modifizierte Kleber wird verwendet, um zwei Träger miteinander zu laminieren. Der Zusatz von Füllstoff zum Kleber setzte offensichtlich den Anteil wesentlich herab, mit dem sich der modifizierte Kleber infolge von Feuchtigkeitsänderungen expandierte oder kontrahierte.
Die US-P-2 873 181 lehrt die Verwendung von Wollastonit, d. h. Calciumsilicat, als ein Füllstoff für Leimharze oder synthetische Harze, die bei beschichteten Schleifmitteln verwendet werden.
Die US-A-642126 offenbart die Verwendung von Haftvermittlern, wie beispielsweise Organosilanen, welche das Kleben zahlreicher Substrate und Schleifkörner einschließen. Der Haftverbesserer beträgt jedoch weit über 5 Gew.% des Pigmentgewichts.
Die EP-A-0000101 betrifft Schleifscheiben, bei denen es sich um geklebte Artikel, nicht "Schleifmittel", handelt, und bezieht sich nicht auf die Verwendung von Haftvermittlern zum Verbinden mit einem Füllstoffmaterial.
Die EP-A-0227394 betrifft ein beschichtetes Schleifprodukt und erwähnt Haftvermittler und offenbart weder spezielle Füllstoffe noch eine besondere Beziehung von Haftvermittler zu Füllstoff.
Die Schleifmittelbeschichtung (d. h. der auf das Substrat aufgebrachte schleifmittel/Kleber-Verbundstoff) für Schleifprodukte ist normalerweise relativ dünn und oftmals im wesentlichen eine Monoschicht von Schleifmittelteilchen. Die Dicke für typische kommerzielle Produkte liegt oftmals in der Größenordnung von 0,01 . . . 2,0 mm. Daher kann ein relativ kleiner, lokalisierter Fehler im Klebsystem leicht zu einer Exponierung eines Teils des Substrats und damit einen im wesentlichen vollständigen Ausfall des Produkts bei der Verwendung führen. Es ist bekannt, daß beschichtete Schleifprodukte normalerweise unter Bedingungen von relativ hohem Druck und Temperatur verwendet werden, wie beispielsweise an der Angriffsstelle zwischen einem beschichteten Schleifband und einer Schleiffläche. Durch Druck und/oder Wärme erzeugte Spannungen können das Versagen des Klebharzes beim Halten des Schleifmittels auf dem Substrat und damit den Ausfall des Produkts fördern.
Beschichtete Schleifmittel, wie beispielsweise Sandpapier, unterscheiden sich von Schleifscheiben wesentlich. Beispielsweise werden Schleifscheiben normalerweise als eine relativ tiefe oder dicke (dreidimensionale) Struktur von Schleifkörnern geformt oder die Teilchen durch einen Kleber in einer Scheibe zusammengehalten. Ein geringfügiger Fehler im Kleber stellt ein relativ kleines Problem dar, da lediglich die äußerste Lage der Schleifkörner beeinträchtigt werden würde, d. h. eine untere und noch wirksame Schleifmittellage würde exponiert werden. Außerdem ist im Vergleich zur Schleifscheibe mit den beschichteten Schleifprodukten normalerweise ein relativ hohes Volumenverhältnis von Kleber zu Schleifmittel verbunden und damit mehr Möglichkeiten für Spannungen, denen der Kleber ausgesetzt ist.
Viele beschichtete Schleifprodukte werden unter Umgebungen mit hoher Feuchtigkeit verwendet oder gelagert oder werden unter strömendem Wasser oder unter Waschflüssigkeit verwendet oder werden selbst zwischen den Anwendungen gewaschen. Fast alle häufig verwendeten Harzkleber sind gegenüber Wasser empfindlich. Unter verhältnismäßig feuchten Bedingungen lassen die normalerweise verwendeten konventionellen Klebsysteme erheblich nach. So kann das beschichtete Schleifprodukt in einigen Fällen versagen, weil das Klebsystem durch Wasser so stark geschwächt worden ist, daß es nicht mehr länger in der Lage ist, die Schleifkörner oder Teilchen auf dem Träger zu halten.
Versuche in der Vergangenheit zum Verbessern der Leistungsfähigkeit von Klebsystemen bei beschichteten Schleifprodukten waren im allgemeinen auf Verbesserung der Kleberwechselwirkung zwischen dem Schleifmittel und dem Kleber gerichtet. Das bedeutet, es wurde im allgemeinen davon ausgegangen, daß das Problem darin lag, daß man nicht in der Lage war, eine gute, wasserfeste, chemische Haftung zwischen dem Harz und dem Mineral zu erzielen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein einzigartiges Vorgehen zur Verbesserung beschichteter Schleifprodukte und/oder ihrer Herstellung, bei welchem das Klebsystem durch Verbesserung an der Grenzfläche Harz/Füllstoff mit Hilfe der Verwendung von Haftvermittler(n) verbessert wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Verbesserungen in Klebsystemen, die für beschichtete Schleifmittel o. ä. eingesetzt werden können. Erfindungsgemäß werden einen in einem Harz oder Klebmaterial dispergierten oder suspendierten Füllstoff umfassende Klebsysteme verbessert, indem die Klebung oder assoziative Wechselwirkungen zwischen Füllstoffteilchen und Harzpolymer verbessert werden. Verbesserungen gemäß der vorliegenden Erfindung resultieren, indem in vorteilhafter Weise zum Teil oder ganz ausgeführt wird, was im folgenden beschrieben ist:
1. Herabsetzen der Viskosität der Harz/Füllstoff- Dispersion. Eine solche Dispersion wird im Verlaufe eines Prozesses der Herstellung eines beschichteten Schleifprodukts normalerweise als eine Beschichtung, beispielsweise als eine Aufbauschicht oder Leimschicht, auf das Produkt aufgetragen. Die herabgesetzte Viskosität erleichtert in der Regel die Aufbringung.
2. Verbesserung der Suspendierbarkeit des Füllstoffs in dem Harz, d. h. Verringerung einer Wahrscheinlichkeit, daß sich suspendierter oder dispergierter Füllstoff aus der Harz/Füllstoff-Suspension während der Lagerung oder Bearbeitung zur Herstellung von Schleifartikeln absetzt.
3. Verbessern der Leistungsfähigkeit des Produkts durch verlängerte Lebensdauer, beispielsweise durch herabgesetzte Wasserempfindlichkeit oder eine allgemeine merkliche Gesamtverbesserung in Festigkeit und Zusammenhalt des Klebsystems.
Die vorgenannten drei "Verbesserungen" werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch Nutzung eines Haftvermittlers in der Harz/Füllstoff-Suspension oder -Mischung bewirkt, um die Wechselwirkung von Harz/Füllstoff zu verbessern. Das bedeutet, daß erfindungsgemäße Verbesserungen nicht unmittelbar durch Verbesserung der Grenzfläche Bindemittel/Schleifmittel bewirkt werden, sondern eher durch Verbesserungen in den Harz/Füllstoff-Wechselwirkungen, und zwar im allgemeinen vor der Wechselwirkung mit dem Schleifmittel. Dieses wird besser ersichtlich anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibungen.
Verbesserungen der vorgenannten Arten sind im allgemeinen auf Einbeziehung von Silan-, Titanat- oder Zirconiumaluminat-Haftvermittlern in der Harz/Füllstoff-Suspension zurückzuführen. Wiederum besteht die Wirkung des Haftvermittlers offensichtlich in der Verbesserung der Harz/Füllstoff-Wechselwirkung. Die Ergebnisse in vielen Fällen sind: herabgesetzte Viskosität der Suspension, verbessertes Halten von Füllstoff in der Suspension und/oder verbesserte Festigkeit und/oder Wasserunempfindlichkeit des Klebsystems in dem gesamten Produkt. Wie nachfolgend erläutert wird, kann eine Vielzahl von Silan-, Titanat- oder Zirconiumaluminat-Haftvermittlern gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Obgleich nicht alle Haftvermittler in allen drei genannten Bereichen Verbesserungen zeigen, führt jeder von ihnen generell zu gewissen Verbesserungen in mindestens einem Bereich.
Gebräuchliche silan-Haftvermittler werden in den US-P-3 041 156 und 3 098 730 erwähnt. In diesen Patenten wird die Verwendung von silan-Haftvermittlern zur Verbesserung von Bindemittel/Schleifmittel-Wechselwirkungen angegeben, insbesondere bei Schleifscheiben o. dgl. In der US-P-2 838 181 werden Haftvermittler zur Verbesserung von Bindemittel/- Schleifmittel-Wechselwirkungen in Schleifscheiben und beschichteten Schleifmitteln erwähnt. Ein Silan-Haftvermittler wird ebenfalls in der GB-P-1 334 920 für die Verwendung mit einem Füllstoffmaterial in einer Schleifscheibe erwähnt.
Normalerweise wird der Haftvermittler gemäß der vorliegenden Erfindung zum Klebsystem nach einer von zwei Methoden zugegeben: Entweder über die Vorbehandlung, d. h. Zusatz zum Füllstoff vor der Zugabe des Füllstoffs zum Klebharz, oder "in situ", wobei der Haftvermittler in dem Kleber vor, während oder nach dem Zusatz des Füllstoffs zugemischt wird. Lediglich 0,1% Haftvermittler bezogen auf das Füllstoffgewicht können eine erhebliche Verbesserung des Klebsystems schaffen, wie aus den nachfolgenden Beschreibungen erkennbar wird.

Das Klebmittel

Im allgemeinen umfassen erfindungsgemäße beschichtete Schleifartikel Substrat, Klebmittel und Schleifmittel. Normalerweise wird, wie bereits beschrieben, eine Aufbauschicht des Klebmittels auf das Substrat aufgebracht, um eine relativ dünne Klebfläche für das danach aufgebrachte Schleifmittel zu schaffen. Der Aufbauverbundstoff Beschichtung/Schleifmittel wird normalerweise ausreichend gehärtet, um eine ausgeprägte Haftung des Schleifmaterials während der späteren Bearbeitung zu gewähren. Abschließend wird normalerweise eine Leimschicht und/oder eine Deckschicht des Klebmittels über dem resultierenden Verbundstoff von Substrat/Klebmittel/Schleifmittel aufgetragen. Ein abschließender Schritt eines gesamten Aushärtens oder Härtens führt zu den gewünschten Schleifprodukten der vorliegenden Erfindung. Eine typische Dicke für den Verbundstoff von Schleifmittel und Klebmittelsystem beträgt etwa 0,01 mm . . . 2,0 mm.
Das Klebmittel der bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung umfaßt im allgemeinen eine Mischung, Dispersion oder Suspension von: Haftvermittler, Kleber und Füllstoff. Diese Komponenten können folgendermaßen beschaffen sein:

Der Haftvermittler

Haftvermittler wirken normalerweise über zwei verschiedene reaktive Funktionalitäten, einer organofunktionellen Komponente und einer anorganischen funktionellen Komponente. Wenn ein beschichtetes Schleifmittel-Klebsystem (d. h. Kleber/Füllstoff-Mischung) mit einem Haftvermittler modifiziert wird, wird die organofunktionelle Gruppe des Haftvermittlers an der Kleber/Harz-Matrix beim Polymerisieren des Klebers gebunden oder auf andere Weise von ihr angezogen oder mit ihr assoziiert. Die anorganische funktionelle Komponente scheint das Binden oder eine ähnliche Assoziation mit dem dispergierten anorganischen Füllstoff zu erzeugen. Damit wirkt der Haftvermittler als eine Brücke zwischen dem organischen Harzkleber und den anorganischen Füllstoffen, d. h. an der Grenzfläche Kleber/Füllstoff. In zahlreichen Systemen führte dieses zur:
1. Verbesserung des Haltens von dispergierten Füllstoffen in dem Harz, d. h. der Füllstoff neigt weniger dazu, sich aus der Harz/Füllstoff-Dispersion während der Verarbeitung abzusetzen;
2. Herabsetzung der Harz/Füllstoff-Viskosität und/oder
3. Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Endprodukts, d. h. Lebensdauer, Wasserunempfindlichkeit, usw.
Hierin bedeutet der Begriff "Haftvermittler" die Einbeziehung von Mischungen von Haftvermittlern, wobei die Begriffe "Harz" und "Kleber" oder deren Varianten unter Einbeziehung von Mischungen verstanden werden. Das bedeutet, daß Harze und/oder Haftvermittler, die in erfindungsgemäßen Klebsystemen verwendet werden, Mischungen umfassen können. Ferner wird unter dem Begriff "Füllstoff" in der verwendeten Form im allgemeinen verstanden, daß Mischungen miteinbezogen sind.
Es gibt drei wichtige Vertreter von Haftvermittlern, die hierin von besonderem Interesse sind: Silane, Titanate und Zirconiumaluminate. Silane sind bei weitem am leichtesten verfügbar und weitestgehend untersucht. Verwendbare silan-Haftvermittler entsprechen normalerweise der Formel:
X&sub3;SiR¹Y,
worin sind:
R¹ . . . eine Alkylgruppe,
Y . . . eine organofunktionelle Gruppe und
X . . . eine hydrolysierbare Gruppe.
Silan-Haftvermittler wurden in der US-P-3 079 361 diskutiert. Die organofunktionelle Gruppe (Y) kann jede Gruppe einer Vielzahl von Gruppen sein, die während des Aushärtens mit dem Harzkleber reagieren können oder die ansonsten ausreichend kompatibel mit dem Harzkleber sind, um eine bindungsähnliche Assoziation mit ihm zu bilden. Als Y verwendbare organofunktionelle Gruppen umfassen: Amino-, Epoxy-, Vinyl-, Methacryloxy-, Mercapto-, ureid- und Methacrylat-Gruppen. Beispiele für Silan-Haftvermittler wurden bei Plueddmann, Silane Coupling Agents (Silan- Haftvermittler), Plenum Press, New York (1982), beschrieben. Aminosilane werden im allgemeinen als Haftvermittler zur Verwendung für das Verbessern von Klebsystemen gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Die genaue Beschaffenheit der Bindung oder der Assoziation zwischen der hydrolysierbaren Gruppe (X) und dem anorganischen Füllstoffist nicht vollständig erkannt und kann bei verschiedenen Füllstoffen differieren. Bei Füllstoffen, die Silica enthalten, kann angenommen werden, daß über Reaktion der hydrolysierbaren Gruppe von dem Haftvermittler mit einer Hydroxygruppe an der anorganischen Füllstoffoberfläche eine Si-O-Si-Bindung auftritt. Es wird davon ausgegangen, daß die spezielle Beschaffenheit der assoziativen Wechselwirkung für die Erfindung nicht entscheidend ist, und es ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf irgendeine spezielle Theorie oder Art von Wechselwirkung zu beschränken. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Beschaffenheit der assoziativen Wechselwirkung die Funktionsfähigkeit und Verarbeitung beeinflussen kann.
Die hydrolysierbare(n) Gruppe(n) an dem Silan kann (können) eine Vielzahl von hydrolysierbaren Gruppen sein. Der Begriff "hydrolysierbare Gruppe" und Varianten davon soll sich beispielsweise auf jede Komponente beziehen, die mit dem Silicium über eine Silicium-Halogenbindung gebunden werden kann, eine Silicium-Sauerstoffbindung, eine Silicium- Stickstoffbindung oder eine Silicium-Schwefelbindung. Spezielle Beispiele für hydrolysierbare Silane sind solche, bei denen X ein Halogen ist, wie beispielsweise Chlor, Brom oder Iod; -OR, worin R ein einwertiges Kohlenwasserstoff- Radikal oder ein einwertiges Halogenkohlenwasserstoff- Radikal ist, wie beispielsweise eine Methyl-, Ethyl-, octadecyl-, Vinyl-, Allyl-, Hexenyl-, Cyclohexyl-, Cyclopentyl-, Phenyl-, Toluyl-, Xylyl-, Benzyl-, Chlorethyl-, Trifluorpropyl- , Chlorphenyl-, Bromcyclohexyl-, Iodnaphthyl- oder Chlorvinyl-Gruppe; -OR, worin R ein Hydroxykohlenwasserstoffradikal ist , wie beispielsweise Betabydroxyl-, Betahydroxypropyl-, Omegahydroxyoctandecyl-, para- Hydroxyphenyl-, Hydroxycyclohexyl- oder Beta-gamma- Dihydroxypropyl-; -OR, worin R ein verethertes Kohlenwasserstoff- oder Halogenkohlenwasserstoffradikal mit der Formel OR²(OR²)zOW ist, worin R² Kohlenwasserstoff oder Halogenkohlenwasserstoff und W Kohlenwasserstoff oder Wasserstoff sind, wie beispielsweise solche, die sich von Polyethylenglykolen oder Polypropylenglykolen und ihren Monokohlenwasserstoffethern ableiten und bei denen z eine ganze Zahl ist, wie beispielsweise 1, 2, 5, 8, oder 10; oder solche, die sich von halogenierten Glykolen ableiten, wie beispielsweise Chlorpropylenglykol; oder Aminoradikale, bei denen der Stickstoff an dem Silicium gebunden ist, beispielsweise bei Dimethylamino-, Methylaminoverbindungen; und sulfonierte Radikale, welche die Si-S-Bindung enthalten, wie beispielsweise -SH oder -SR-Verbindungen, bei denen R ein einwertiges organisches Radikal ist, z. B. eine Methyl-, Ethyl- oder Chlorbutylgruppe, usw.
Es besteht keine Bedingung dafür, daß alle Gruppen x in X&sub3;SiR¹Y-Verbindungen die gleichen sind. Ferner können Mischungen von Haftvermittlern verwendet werden. Das Silan kann ein monomeres Material sein, d. h. ein Silan, bei dem alle Gruppen X einwertige Radikale sind; oder das Silan kann ein polymeres Material sein, d. h. ein Silan, bei dem mindestens eine Gruppe X ein mehrwertiges Radikal ist. So kann beispielsweise das Silan in Form eines Silazans vorliegen, bei dem die Siliciumatome über Stickstoffatome gebunden sind und an jedem Silicium eine Beta-(Vinylphenyl)ethyl Gruppe ist. Die Silane können ebenfalls Polysilathiene sein, bei denen die Siliciumatome über Schwefelatome gebunden sind und an jedem Silicium ein Beta-(Vinylphenyl)ethyl-Radikal ist.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung ein Silan- Haftvermittler in einem Harz/Füllstoff-Sysem (d. h. ein Klebsystem) verwendet wird, werden normalerweise alle drei Verbesserungen beobachtet: Halten des dispergierten Füllstoffs im Harz, Herabsetzung der Harz/Füllstoff-Viskosität und Festigkeit und Leistungsfähigkeit des fertigen Schleifprodukts, insbesondere herabgesetzte Wasserempfindlichkeit. silan-Haftvermittler verbessern damit normalerweise sowohl die Leistungsfähigkeit des fertigen Produkts als auch die Herstellungsprozesse des Produkts.
Eine zweite Klasse von Haftvermittlern, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen Titanate, die durch die allgemeine Formel beschrieben werden:
(RO)mTi-OXR¹Y)n
Normalerweise verbindet sich eine (RO)-Gruppe mit dem Füllstoff und eine (OXR¹Y)-Gruppe mit dem organischen Harz. Bei typischen Anwendungen ist R ein Kohlenwasserstoffradikal oder ein Kohlenwasserstoffradikal, das mit inerten Substituenten substituiert ist, beispielsweise mit Halogen, Sauerstoff, Schwefel und Phosphor. Vorzugsweise ist R ein C&sub1;- bis C&sub1;&sub0;-Kohlenwasserstoffradikal, bevorzugt ein Alkyl- oder Alkenylradikal, und am meisten bevorzugt ist R ein C&sub1;- bis C&sub4;-Alkylradikal, wie beispielsweise Methyl- oder Isopropylradikal; X ist ein organischer Binder mit funktioneller Gruppe und wird so ausgewählt, daß er ein permanenter Bestandteil des polymeren Netzwerks nach dem Härten des Harzklebers wird. Zum Beispiel ist X vorzugsweise eine zweiwertige Phosphato-, Pyrophosphato- oder Sulfylgruppe; R¹ eine thermoplastische funktionelle Gruppe, die so ausgewählt wird, daß sie kompatibel ist mit thermoplastischen Harzen oder duroplastischen Harzen. R¹ schließt normalerweise eine lange Kohlenstoffkette ein, bei der vander-Waalssche Verhakungen geschaffen werden. Vorzugsweise ist R¹ ein Kohlenwasserstoffradikal oder ein Kohlenwasserstoffradikal, das mit einem inerten Substituenten substituiert ist, wie beispielsweise die vorgenannten inerten Substituenten, z. B. ein C&sub1;- bis C&sub1;&sub0;&sub0;-Alkylenradikal; Y eine duroplastische funktionelle Gruppe, die so ausgewählt wird, daß sie permanenter Bestandteil des Polymernetzwerks wird, nachdem der Harzkleber polymerisiert ist. Y enthält typischerweise Methacrylat oder Amin, und es gilt m + n≤7. Vorzugsweise ist m 1 und n 5. Es wird ebenfalls festgestellt, daß R, R¹, Y und X jeweils eine Vielzahl von Radikalen in dem gleichen Titanat-Haftvermittler repräsentieren können. Die vorgenannten Haftvermittler können am Ende der R- oder R¹-Gruppen mit einem reaktionsfähigen Radikal abgeschlossen sein, wie beispielsweise einem Acrylat-, Methacrylat- oder Vinylradikal.
Verwendbare Titanat-Haftvermittler sind in der US-P-4 473 671 angegeben. Spezielle Beispiele der Vorgenannten schließen ein: Isopropyl-triisostearyltitanat, Isopropyltri(laurylrnyristyl)titanat, Isopropyl-isostearyldimethacryltitanat, Isopropyl-tri(dodecylbenzolsulfonyl)titanat, Isopropyl-isostearyldiacryltitanat, Isopropyl-tri(diisooctylphosphato) - titanat sowie Isopropyl-tri(dioctylpyrophosphato)-titanat und Isopropyltriacryltitanat.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung ein Titanat- Haftvermittler in einem Harz/Füllstoff-System verwendet wird, wurden im allgemeinen Verbesserungen beobachtet, die in bezug auf das Halten des Füllstoffs in der Harz/Füllstoff-Mischung oder -Dispersion aufgetreten sind. Ebenfalls wurden auch, wie aus den nachfolgend beschriebenen detaillierten Beispielen entnommen werden kann, Verbesserungen in bezug auf die Viskosität beobachtet.
Eine dritte Klasse von Haftvermittlern, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen Zirconiumaluminate, die durch die allgemeine Formel beschrieben werden:
[Al&sub2;(OR¹O)aAbBc]x[OC (R²) O]y [ZrAdBe]x
Derartige Verbindungen wurden in der US-P-4 539 048 diskutiert. Allgemein sind die [Al&sub2; (OR¹O)aAbBc] -Gruppen chelatgebundene Aluminiumkomponenten, die [OC(R²)O]-Gruppe ein organofunktioneller Ligand und die [ZrAdBe] -Gruppen Zirconiumoxyhalogenid-Komponenten. Der organofunktionelle Ligand ist typischerweise mit der chelatgebundenen Aluminiumkomponente und der Zirconiumkomponente in einen Komplex übergeführt und an diesen chemisch gebunden.
Für die Aluminiumkomponente sind A und B unabhängig voneinander vorzugsweise: Hydroxygruppen oder ein Halogen, a, b und c sind vorzugsweise Zahlenwerte, so daß 2a + b + c = 6 gilt, (OR¹O) eine Alpha,beta- oder Alpha,gamma-Glykol- Gruppe, in der R¹ eine Alkyl-, Alkenyl- oder Alkinyl-Gruppe mit einem bis sechs Kohlenstoffatomen ist und vorzugsweise 2 bis 3 Kohlenstoffatome hat, oder (OR¹O) ist ein Alpha- Hydroxycarbonsäurerest gemäß der Formel:
OCH (R³) COOH
worin R³ Wasserstoff oder eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, vorzugsweise ist R³ -H oder -CH&sub3;.
Bei dem organofunktionellen Komponenten, -OC(R²)O-, ist vorzugsweise jedes R²: eine Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl- oder Arylalkylcarbonsäure mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine aminofunktionelle Carbonsäure mit 2 bis 18 und vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine zweibasische Carbonsäure mit 2 bis 18 und vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, ein Säureanhydrid einer zweibasischen Säure mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, worin am meisten bevorzugt beide Carboxy- Gruppen endständig sind, eine mercaptofunktionelle Carbonsäure mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine epoxyfunktionelle Carbonsäure mit 2 bis 18 und vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, oder ein Säureanhydrid einer zweibasischen Säure mit 2 bis 18 und vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen.
Eine umfangreiche Vielfalt von -OC(R²)O-anionischen Liganden ist bekannt und verwendbar. Beispiele für spezielle zweibasische Anionen sind: Anionen der Oxalsäure, Malonsäure, Succinsäure, Glutonsäure, Adipinsäure, Weinsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure und Terephthalsäure. Beispiele für spezielle aminofunktionelle Carboxylat-Anionen umfassen die Anionen von: Glycin, Alanin, Beta-Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin, Phenylalanin, Tyrosin, Serin, Threonin, Methionin, Cystein, Cystin, Prolin, Hydroxyprolin und Asparaginsäure und Glutarsäure. Beispiele für spezielle verwendbare einbasische Carbonsäurekomponenten umfassen die Anionen der folgenden Carbonsäuren: Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Pentansäure, Hexansäure, Heptansäure, Octansäure, Dodekansäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Isostearinsäure, Acrylsäure, 2- Methylacrylsäure, Butensäure, Hexensäure, Benzoesäure und Zimtsäure.
Für die Zirconiumoxyhalogenid-Komponente sind vorzugsweise:
A und B Hydroxygruppen oder Halogene, d und e Zahlenwerte, so daß d + e = 4 gilt, wobei das Molverhältnis der chelatgebundenen Aluminiumkomponente zur Zirconiumoxyhalogenid-Komponente etwa 1,5 bis 10 beträgt; das Molverhältnis des organofunktionellen Liganden zu Gesamtmetall etwa 0,05 bis 2 und vorzugsweise etwa 0,1 bis 0,5, wobei x, y und z jeweils mindestens eins sind.
Es wurde theoretisch angenommen, siehe hierzu US-P-4 539 048, daß die Reaktion des Aluminium-Zirconium-metallorganischen Mittels durch Reaktion zwischen der Hydroxyseitengruppe oder anderer Gruppen sowohl von Aluminium- als auch Zirconiummetallzentren und Hydroxylgruppen an der Oberfläche der anorganischen Feststoffteilchen und/oder von an der Oberfläche adsorbierten Wassermoleküle erfolgt. Die organofunktionelle Komponente wird so ausgewählt, daß sie während der Aushärtung mit dem Harzkleber reagiert oder mindestens kompatibel für die assoziative Wechselwirkung mit dem Harzkleber ist. Die organofunktionelle Komponente wird in der Regel Bestandteil der Harzmatrix, wenn der Harzkleber polymerisiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung verbesserte Harz/Füllstoff-Mischungen mit Zirconiumaluminaten zeigen normalerweise: herabgesetzte Viskosität, verbessertes Halten des Füllstoffs in Dispersion oder Suspension und verbesserte Leistungsfähigkeit des Schleifens. Dieses wird in den nachfolgend beschriebenen Beispielen veranschaulicht.
Die Kleberkomponente der Kleber/Füllstoff -Mischung Der Harzkleber kann jedes Harz sein, das den Leistungsanforderungen eines beschichteten Schleifmittels genügt. Beispiele für derartige Harze, die normalerweise verwendet werden, sind: phenolische Harze, Harnstoff-Formaldehydharz, Melamin-Formaldehydharz, Epoxidharze, Acrylatharze, Urethanharze, Polyisocyanatharze, Polyesterharze oder deren Kombinationen oder Mischungen.
Die Füllstoffkomponente der Kleber/Füllstoff -Mischung Anorganische Füllstoffe, die in der Erfindung verwendet werden können, umfassen: übliche mineralische Füllstoffe, die anorganischen Verbindungen von Silizium und Metalloxide, wie beispielsweise die Oxide von Zink, Aluminium, Eisen, Kupfer oder Titan. Beispiele für diese Füllstoffe umfassen: Quarz und andere Formen von Silica, wie beispielsweise Silicagel, gemahlenes Glas, Glasfasern, Glaskugeln und Glaskügelchen oder Kombinationen davon. Andere Füllstoffe umfassen: Calciummetasilicat, Aluminiumsilicat, Dolomit, Titandioxid, Kieselgur, Sand, Asbest, Glimmer, Aluminiumoxid-trihydrat, Korund, Ton, Eisenoxid, Feldspat, Talkum, Dachsplitt, Calciumcarbonat oder deren Kombinationen. Der bevorzugte Füllstoff der Erfindung ist Calciummetasilicat, auch bekannt als Wollastonit.
Die in Form ihres mittleren Durchmessers gemesse Teilchengröße des Füllstoffs zur Verwendung in erfindungsgemäßen Kleber/Füllstoff-Mischungen können vom Submikronbereich bis zu etwa 90 Mikrometer reichen. Der bevorzugte Bereich ist etwa 2 bis 28 Mikrometer. Kleinere Füllstoffteilchen als etwa 2 Mikrometer werden normalerweise in beschichteten Schleifmittel/Klebsystemen nicht verwendet, da derart kleine Teilchen, wenn sie in Klebern in den zur Herstellung eines guten gefüllten Klebsystems erforderlichen Mengen dispergiert werden, keinen ohne weiteres beschichtungsfähigen Kleber oder einen Kleber erzeugen, der während der Beschichtungsoperation und insbesondere während der Operation des Leimens einwandfrei fließt.
Wie bereits erörtert, besteht ein Vorteil der Verwendung des Haftvermittlers zum Binden oder für eine ähnliche Wechselwirkung zwischen dem Füllstoff und dem Harzkleber darin, daß er normalerweise ein Klebsystem mit niedrigerer Viskosität zur Folge hat. Dementsprechend können Füllstoffe mit kleiner Teilchengröße von beispielsweise 2 bis 5 Mikrometern unter Einhaltung einer geeigneten Beschichtungsviskosität eingesetzt werden. Wenn kein Haftvermittler verwendet wird, ist es normalerweise schwierig, Klebsysteme zu beschichten, die Füllstoffe mit einer Größe von 2 bis 5 Mikrometern enthalten.
Wenn schwerere oder viskosere Klebsysteme einbezogen werden und wenn relativ grobbesandete Schleifmittel beschichtet werden, können Füllstoffe mit größeren Teilchengrößen verwendet werden. Es wird davon ausgegangen, daß Füllstoffe wesentlich kleinere Durchmesser aufweisen sollten als die Durchmesser der zu beschichtenden Schleifmittelkörner und in der Regel kleiner als ein Viertel des Durchmessers der Schleifmittelkörner. Im allgemeinen wird nicht empfohlen, daß Füllstoffe verwendet werden, von denen die meisten Teilchen die gleiche Größe haben, sondern es wird eher ein Füllstoff mit variabler Teilchengröße bevorzugt, so daß kleinere Teilchen in den verfestigten Klebsystemen teilweise die Zwischenräume zwischen den größeren Teilchen des Füllstoffs ausfüllen. Je breiter die Verteilung ist, um so besser scheinen sich die Füllstoffteilchen in dem verfestigten Klebsystem zu packen. Die Folge ist, daß normalerweise in dem Klebsystem höhere Prozentanteile des Füllstoffs verwendet werden können, wenn ein Bereich von Teilchengrößen einbezogen wird.
Der Größenbereich des in dem Klebsystem verwendeten Füllstoffs kann stark variieren und hängt in der Regel vom Endgebrauch des beschichteten Schleifmittels und der Schleifmittelgröße ab. Normalerweise kann die Füllstoffmenge im Klebsystem irgendwo zwischen 1 Vol.% und 65 Vol.% betragen. Der bevorzugte Bereich für die meisten Anwendungen liegt etwa zwischen 30 und 60 Vol.% des Klebsystems.
Normalerweise ist die untere Begrenzung des prozentualen Füllstoffanteils die Mindestmenge des Füllstoffs, die zusammen mit dem Haftvermittler und dem Harzkleber ein Klebsystem aufbaut, das über eine ausreichende Härte, Wärmebeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Festigkeit verfügt, die für zufriedenstellend beschichtete Schleifprodukte benötigt werden. Die obere Begrenzung des prozentualen Füllstoffanteils ist die maximale Füllstoffmenge, die zusammen mit dem Haftvermittler und Harzkleber einen leicht auf tragbaren Kleber oder einen Kleber ergibt, der während der Operation des Beschichtens und insbesondere während der Operation des Leimens einwandfrei fließt. Bei Schleifmitteln (Schleifmittelkörnern) mit feiner Körnung wird ein Klebsystem mit niedriger Viskosität benötigt, so daß das Bindemittel zwischen die kleinen Schleifkörner fließen kann. Das bedeutet, daß Füllstoff mit kleineren Teilchengrößen angestrebt wird, so daß sich das Bindemittel nicht nur über die Oberseite der Schleifmittelkörner legt. Bei Schleifmitteln mit gröberer Körnung kann ein Klebsystem mit hoher Viskosität toleriert werden, da die Schleifmittelkörner größer sind. Im allgemeinen wird bei Klebsystemen für Schleifprodukte mit feiner Körnung die Verwendung geringerer Prozentanteile Füllstoff bevorzugt, als bei Klebsystemen von Produkten gröberer Körnung.
Die Form des anorganischen Füllstoffs beeinflußt die Viskosität und die physikalischen Eigenschaften des Klebsystems. Beispielsweise wird die Viskosität des Klebsystems durch kubische oder kugelförmige Füllstoffteilchen nicht in dem Maße erhöht, wie das bei faserigen Füllstoffteilchen der Fall ist. Darüber hinaus packen sich die kubischen oder kugelförmigen Füllstoffteilchen in dem Kleber dichter, wodurch die Viskosität herabgesetzt wird. Allerdings erhöhen faserige Füllstoffe die mechanische Festigkeit, d. h. Zugfestigkeit, des Klebsystems stärker, als das bei kugelförmigen Füllstoffen der Fall ist.
Der Füllstofftyp, die Größe, die Menge und die Füllstofform haben insgesamt einen entscheidenden Einfluß auf die Auftragsviskosität des Klebsystems. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Zusatz eines Haftvermittlers normalerweise dazu neigt, die Auftragsvikosität aufgrund seiner überbrückenden Wirkung zwischen dem Harzkleber und dem anorganischen Füllstoff herabzusetzen. Diese Herabsetzung der Viskosität ermöglicht mehr Spielraum bei der Auswahl von Füllstofftyp, Teilchengröße, Menge, Form oder deren Kombinationen, als wenn das Klebsystem keinerlei Haftvermittler aufweisen würde. Die Kombination von Füllstofftyp, Teilchengröße, Menge und Form sollte jedoch ausgewogen sein, um ein Klebsystem zu erzeugen, das leicht aufgetragen werden kann und einwandfrei während der Operation des Beschichtens fließt.

Herstellung der verbesserten Kleber/Füllstoff-Mischung mit darin enthaltendem Haftvermittler

Ein bevorzugtes Verfahren für das Zusetzen des Haftvermittlers zum Klebsystem ist eine Vorbehandlung, d. h. indem zuerst der Füllstoff mit dem Haftvermittler behandelt und sodann der behandelte Füllstoff dem Harzkleber zugesetzt wird, um das Klebsystem zu bilden. In einem Vorbehandlungsprozeß wird dem Haftvermittler ein geeignetes Lösemittel zugesetzt, um eine Lösung mit relativ niedriger Viskosität zu erzeugen. Diese Lösung wird durch Verfahren, wie beispielsweise Mischen, Sprühen, Tauchen, Zerstäuben oder Streichen auf den anorganischen Füllstoff aufgetragen. Normalerweise wird während oder nach dem Prozeß zur Entfernung des Lösemittels und anderer flüchtiger Substanzen Wärme angewendet.
Ein weiteres Verfahren zum Zusetzen des Haftvermittlers zum Klebsystem ist eine in situ-Behandlung. Bei diesem Verfahren wird der Haftvermittler vor, während oder nach dem Zusatz des Füllstoffs zum Harzkleber zugemischt. Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird der Haftvermittler zum Klebsystem zugesetzt, bevor das Klebsystem auf das Substrat als eine Aufbauschicht oder Leimschicht aufgetragen wird.
Für die erfindungsgemäßen Gegenstände kann bei normalen kommerziellen Anwendungen, eine Vielzahl von Substraten eingesetzt werden, wobei Polyestersubstrate und Bauwoll- Vulkanfiberträger besonders verwendbar sind.
Erfindungsgemäße Haftvermittler können zur Verbesserung der Harz/Füllstoff-Mischung entweder der Aufbauschicht oder der Leimschicht oder für beide zugesetzt werden. Die besten Ergebnisse scheinen bei Einbeziehung sowohl in der Leimschicht als auch in der Aufbauschicht erhalten zu werden, wobei normalerweise für beide die gleiche Kleber/Füllstoff- Mischung verwendet wird.
Die Menge des zum Klebsystem zugesetzten Haftvermittlers ist relativ klein. In der Regel wird festgestellt, daß lediglich 0,1 Gew.% Haftvermittler bezogen auf das Füllstoffgewicht ein verbessertes Klebsystem für Anwendungen von beschichteten Schleifmitteln ergeben, wobei sogar geringere Mengen verwendbar sind. Der Bereich des Haftvermittlers liegt bei 0,1% bis 1 Gew.% bezogen auf das Füllstoffgewicht.
Das vorstehend beschriebene Klebsystem kann in seiner Modifikation durch einen Haftvermittler bei einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise als eine Behandlung für beschichtete Schleifmittelträger und als ein Klebsystem für dreidimensionale Faservlies-Schleifmittel.
Mit den folgenden Beispielen wird die Erfindung weiter veranschaulicht.

Beispiele

Beispiele 1 und 2 veranschaulichen den Schleifleistungsunterschied zwischen einem Schleifmitte1Klebsystem, das einen mit einem Haftvermittler modifizierten Füllstoff enthält und einem Schleifmittelklebsystem, das nur einen bloßen Füllstoff enthält, und zwar unter den Bedingungen des Naßschleifens. In der Regel wird eine Verbesserung in der Funktion eines Gegenstands als eine Erhöhung von mindestens etwa 5% der Menge des durch einen Schleifgegenstand mit einer verbesserten (d. h. einen Haftvermittler enthaltenden) Harz/Füllstoff Zusammensetzung entfernten Stahls gegenüber einem nichtverbesserten Gegenstand betrachtet.

Beispiel 1

Der beschichtete Schleifmittelträger war ein Y-gewebtes Polyestertuch mit "Vier-über-eins-Bindung". Der Träger wurde mit einem Latex/Phenolharz gesättigt und sodann in einen Ofen zum teilweisen Aushärten des Harzes gegeben. Danach wurde ein Latex/Phenolharz und eine Calciumcarbonatlösung auf die Rückseite des Trägers aufgetragen und ebenfalls zur teilweisen Aushärtung des Harzes erhitzt. Abschließend wird auf die beschichtete Seite oder Vorderseite des Gewebes ein Latex/Phenolharz aufgetragen und zum teilweisen Aushärten des Harzes erhitzt. Der Träger war vollständig behandelt und zur Aufnahme der Aufbauschicht fertig. Es wurde ein Aufbau- Klebsystem hergestellt, das aus 66 Vol.% eines Phenolharzes im Resolzustand, 34 Vol.% Calciummetasilicat und 1 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Füllstoffs, eines Aminosilan- Haftvermittlers bestand. Das Calciummetasilicat wurde von der NYCO Company unter dem Warenzeichen NYADR-400 Wollastonite erhalten. Das Aminosilan wurde von der Union Carbide unter der Produktnummer AIIOO erhalten, bei dem es sich um ein γ-Aminopropyltriethoxysilan handelte. Das Aminosilan wurde während des Mischens des Klebsystems zum Phenolharz zugesetzt. Zu dem Klebsystem wurde ein Lösemittel im Verhältnis von 90 : 10 Wasser zu Ethyl-Cellosolve, d. h. C&sub2;H&sub5;O(CH&sub2;)&sub2;OH, zugesetzt, um eine Aufbauschichtlösung mit 84% Feststoffen zu bilden. Ethyl-Cellosolve/Wasser war das hierin bei allen beschriebenen Beispielen verwendete Lösemittel. Die Aufbauschichtlösung wurde auf den Träger mit einem mittleren Naßgewicht von 196 g/m² auf getragen. Unmittelbar danach wurde mineralisches Aluminiumoxid Zirconiumdioxid der Körnung 50 in einer massegemittelten Menge von 600 g/m² auf getragen. Der substrat/Mineralverbundstoff wurde für 90 Minuten in einem auf 88ºC eingestellten Ofen vorgehärtet. Danach wurde mit einem mittleren Naßgewicht von 270 g/m² eine Leimschicht aufgetragen. Das Leim-Klebsystem war das gleiche wie das Aufbau-Klebsystem mit der Ausnahme, daß eine Lösung mit 78% Feststoffen verwendet wurde. Nach der Leimbeschichtung erhielt das beschichtete Schleifmaterial für 90 Minuten bei 88ºC eine Vorhärtung und danach eine abschließende Härtung über 10 Stunden bei 100ºC. Das beschichtete Schleifmaterial wurde gewalkt und auf dem Umfang einer Metallscheibe von 36 cm (14 inch) befestigt. Die wirksame Schleiffläche des Schleifsegmentes betrug 2,54 cm·109 cm. Das Werkstück, das durch diese Segmente geschliffen wurde, war Stahl 1018 mit einer Breite von 1,27 cm, einer Länge von 36 cm und einer Höhe von 7,6 cm. Das Abschleifen erfolgte entlang der Fläche von 1,27 cm·36 cm. Die Drehzahl der Metallscheibe betrug 1.500 ü/min oder 1.674 Oberflächenmeter pro Minute. Die Tischgeschwindigkeit, mit der das Werkstück traversiert wurde betrug 20 m/min. Der Tiefenvorschub der Scheibe betrug 0,0040 cm/Werkstückdurchgang. Bei dem angewendeten Prozeß handelte es sich um eine konventionelles Oberflächenschleifen, bei dem das Werkstück unterhalb der rotierenden Kontaktscheibe mit schrittweisem Tiefenvorschub zwischen jedem Durchgang hin- und herbewegt wurde. Dieser Prozeß wurde, sofern nicht anders angegeben bei allen beschriebenen Beispielen angewendet. Dieses Schleifen wurde unter fließendem Wasser ausgeführt. Die Schleifdaten sind nachfolgend in Tabelle I zusammengestellt.

Beispiel 2

Beispiel 2 wurde in der gleichen Weise wie Beispiel 1 mit der Ausnahme durchgeführt und getestet, daß das Klebsystem zu 66 Vol.% aus einem phenolischen Resolharz und 34 Vol.% Calciummetasilicat bestand. Ein Haftvermittler wurde in diesem Beispiel dem Klebsystem nicht zugesetzt. Tabelle I Vergleich von mit Aminosilan modifiziertem Calciummetasilicat und nicht behandeltem Calciummetasilicat
Beispiel Schleifleistung cm² entfernter Stahl 1018
1 (mit Haftvermittler) 158
2 (ohne Haftvermittler) 114
Wie aus diesen Daten entnommen werden kann, wurde beim Naßschleifen ein Leistungszuwachs von 39% erzielt, wenn in dem Schleifverbund ein Haftvermittler für die Harz/Füllstoff-Dispersion verwendet wurde, d. h. als Bestandteil der Harz/Füllstoff -Mischung.
Beispiele 3 und 4 vergleichen Schleifproduktsegmente, die einen mit einem Haftvermittler in dem Klebsystem modifizierten Füllstoff enthielten, mit Schleifproduktsegmenten, die in dem Klebsystem nur einen bloßen Füllstoff enthalten, und zwar unter den Bedingungen des Trockenschleifens.

Beispiel 3

Das beschichtete Schleifsegment von Beispiel 3 wurde in identischer Weise wie Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß ein anderes Klebsystem verwendet wurde. Das Klebsystem für die Aufbau- und Leimschichten bestand zu 66 Vol.% aus einem Phenolharz im Resolzustand und zu 34 Vol.% aus einem mit Aminosilan behandeltem Füllstoff aus Calciummetasilicat. Der Füllstoff wurde von der NYCO Company unter dem Warenzeichen 325 Wollastokup® 10014 erhalten. Um die gewünschten Auftragsviskositäten zu erhalten, wurde das Aufbau-Klebsystem auf 84% Feststoffe und das Leim-Klebsystem auf 78% Feststoffe verdünnt. Bei dem von diesem Segment geschliffenen Werkstück handelte es sich um Stahl 1018 einer Breite von 1,27 cm, einer Länge von 36 cm und einer Höhe von 7,6 cm. Die Drehzahl der Metallscheibe betrug 1.500 u/min oder 1.674 Oberflächenmeter pro Minute. Die Tischgeschwindigkeit, mit der das Werkstück traversiert wurde, betrug 24 m/min. Der Tiefenvorschub der Scheibe betrug 0,005 cm/Werkstückdurchgang. Die Schleifdaten dieses Schleifsegments sind nachfolgend in Tabelle 11 zusammengestellt.

Beispiel 4

Das beschichtete Schleifsegment von Beispiel 4 wurde in identischer Weise wie Beispiel 3 mit der Ausnahme hergestellt, daß der Füllstoff nicht mit einem Haftvermittler behandelt wurde. Der Füllstoff wurde von der NYCO Company unter dem Warenzeichen NYADR 325 Wallostonite erhalten. Die Prüfung in Beispiel 4 erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3. Tabelle II Vergleich von mit Silan-behandeltem Füllstoff und unbehandeltem Füllstoff unter trockenen Bedingungen
Beispiel Schleifleistung cm³ entfernter Stahl 1018
3 (Aminosilan-behandelter Füllstoff) 227
4 (unbehandelter Füllstoff) 228
Zwischen dem mit Aminosilan behandelten Füllstoffsegment und dem nichtbehandelten Füllstoffsegment gab es im wesentlichen keinen Leistungsunterschied unter trockenen Schleifbedingungen. Es wurden jedoch Viskosität und Suspensionsverbesserungen in der Harz/Füllstoff-Mischung beobachtet.
Beispiele 5, 6, 7 und 8 vergleichen die Schleifleistung nach Lagerung bei unterschiedlichen relativen Luftfeuchtigkeiten.

Beispiel 5

Es wurde ein Aufbaukleber unter Verwendung von 66 Vol.% eines Phenolharzes im Resolzustand und 34 Vol.% Aminosilanbehandelten Quarz-Füllstoff hergestellt. Der Füllstoff wurde von der Illinois Mineral Company als "1240 H-Quarz" erhalten. Die Aufbauschicht wurde auf 84% Feststoffe verdünnt und auf den in Beispiel 1 beschriebenen und mit einem mittleren Naßgewicht von 196 g/m² aufgetragenen Polyesterträger aufgetragen. Unmittelbar danach wurde mineralisches Aluminiumoxid-Zirconiumdioxid der Körnung 50 mit einem mittleren Gewicht von 600 g/m² aufgebracht. Dieser Gegenstand wurde für 90 Minuten in einem auf 88ºC eingestellten Ofen vorgehärtet. Danach wurde die Leimschicht mit einem mittleren Naßgewicht von 270 g/m² aufgetragen. Das Leim-Klebsystem war das gleiche wie das Aufbau-Klebsystem mit der Ausnahme, daß eine Lösung mit 78% Feststoffen verwendet wurde. Nach der Leimung erhielt das beschichtete Schleifmaterial eine Vorhärtung für 90 Minuten bei 88ºC und danach eine abschließende Härtung für 10 Stunden bei 100ºC.
Das beschichtete Schleifmaterial wurde gewalkt und auf dem Umfang einer Metallscheibe befestigt. Die wirksame Schleiffläche des Schleifsegments betrug 2,54 cm·109 cm. Das von diesen Segmenten zu schleifende Werkstück war Stahl 1018 einer Breite von 1,27 cm, einer Länge von 36 cm und einer Höhe von 5,1 cm. Die Drehzahl der Metallscheibe betrug 1.500 u/min oder 1.674 Oberflächenmeter pro Minute. Die Tischgeschwindigkeit, mit der das Werkstück traversiert wurde, betrug 24 m/min. Der Tiefenvorschub der Scheibe betrug 0,0053 cm/Werkstoffdurchgang. Die Schleifsegmente wurden bei 35% relativer Luftfeuchtigkeit für zwei Wochen vor dem Testen gelagert. Die Schleifdaten sind nachfolgend in Tabelle 111 zusammengestellt.

Beispiel 6

Die Schleifsegmente von Beispiel 6 wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß die Segmente von Beispiel 6 bei 90% relativer Luftfeuchtigkeit für zwei Wochen vor dem Testen gelagert wurden.

Beispiel 7

Die Schleifsegmente von Beispiel 7 wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß der Füllstoff unbehandelt war, d. h. es wurde kein Haftvermittler verwendet. Der verwendete Füllstoff war "1240-Quarz", erhalten von der Illinois Mineral Company.

Beispiel 8

Die Schleifmittel von Beispiel 8 wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß die Segmente von Beispiel 8 bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 90% für zwei Wochen vor dem Testen gelagert wurden. Tabelle III Vergleich von Aminosilan-behandelten Füllstoff mit Füllstoff ohne Silanbehandlung nach Lagerung unter verschiedenen Luftfeuchtigkeiten Beispiel rel. Luftfeuchtigk. Lagerung Schleifleistung entf. Stahl 1018 (Aminosilan-beh. Füllstoff) (keine Füllstoffbehandlung)
Zwischen den Schleifsegmenten, die ein Aminosilan- Haftvermittler enthielten, und solchen Segmenten ohne einen Haftvermittler bestand nach Lagerung bei relativer Luftfeuchtigkeit von 35% für lediglich zwei Wochen kein signifikanter großer Leistungsunterschied. Nach Lagerung unter den Bedingungen der hohen Luftfeuchtigkeit zeigten die Segmente, die ein Aminosilan-Haftvermittler enthielten, jedoch die zweifache Schleifleistung im Vergleich zu den Segmenten, die keinen Haftvermittler enthielten. Während Luftfeuchtigkeit einen nachteiligen Einfluß auf die Leistungsfähigkeit des Klebsystems ausüben kann, können Haftvermittler diese verbessern.
Beispiele 9 und 10 vergleichen zwei verschiedene Haftvermittler. Im Beispiel 9 wurde ein Aminosilan verwendet. Im Beispiel 10 wurde ein Epoxysilan verwendet.

Beispiel 9

Das Schleifsegment von Beispiel 9 wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß andere Aufbau- und Leim-Klebsysteme verwendet wurden. Die Aufbau- und Leim-Klebsysteme bestanden aus 66 Vol.% eines Phenolharzes im Resolzustand und 34 Vol.% Aminosilan-behandeltem Füllstoff aus Calciummetasilicat. Dieser Füllstoff wurde von der NYCO Company unter dem Namen 125 Wollastokup® 10014 erhalten. Um geeignete Beschichtungsviskositäten zu erzielen, wurde das Aufbau-Klebsystem mit 84% Feststoffen und das Leim-Klebsystem auf 78% Feststoffe verdünnt. Das beschichtete Schleifmaterial wurde gewalkt und auf dem Umfang einer Metallscheibe befestigt. Die wirksame Schleiffläche des Schleifsegments betrug 2,54 cm·109 cm. Das durch diese Segmente geschliffene Werkstück war Stahl 1018 mit einer Breite von 1,27 cm, einer Länge von 36 cm und einer Höhe von 7,6 cm. Die Drehzahl der Metallscheibe betrug 1.500 U/min oder 1.674 Oberflächenmeter pro Minute. Das Schleifen wurde unter fließendem Wasser ausgeführt. Die Geschwindigkeit mit der das Werkstück traversiert wurde, betrug 19,8 m/min. Der Tiefenvorschub der Scheibe betrug 0,0038 cm/Werkstückdurchgang. Die Schleifdaten sind in Tabelle IV zusammengestellt.

Beispiel 10

Beispiel 10 wurde nach dem gleichen Verfahren wie Beispiel 9 mit der Ausnahme hergestellt und testet, daß der Füllstoff mit einem Epoxysilan-Haftvermittler vorbehandelt wurde. Der in Beispiel 10 verwendete Füllstoff wurde von der NYCO Company unter dem Namen 1250 Wollastokuk®-10224 erhalten. Tabelle IV Vergleiche der verschiedenen Haftvermittler Beispiel Haftvermittler Schleifleistung entfernter Stahl 1018 Aminosilan Epoxysilan
Ein Segment mit guter Schleifleistung kann entweder mit einem Aminosilan- oder einem Epoxysilan-Haftvermittler erzielt werden.
Beispiele 11 bis 17 vergleichen das Schleifen von Schleifsegmenten, die mit verschiedenen prozentualen Volumenanteilen von Füllstoff in dem Klebsystem hergestellt wurden.

Beispiel 11

Der in diesem Beispiel eingesetzte Träger ist der gleiche wie in Beispiel 1. Das Aufbau-Klebsystem war eine Lösung mit 76% Feststoffen eines Phenolharzes im Resolzustand. Bei diesem Beispiel wurde dem Klebsystem kein anorganischer Füllstoff zugesetzt. Das Aufbau-Klebsystem wurde auf den Träger aufgetragen und unmittelbar danach mineralisches Aluminiumoxid- Zirconiumdioxid der Körnung 50 aufgebracht. Der Gegenstand wurde für 90 Minuten bei 88ºC vorgehärtet. Danach wurde auf das Produkt eine Lösung von 76% Feststoff des gleichen, in dem Aufbau-Klebsystem verwendeten Phenolharzes im Resolzustand als eine Leimschicht aufgetragen.
Das beschichtete Schleifprodukt erhielt eine Vorhärtung für 90 Minuten bei 88ºC und danach eine abschließende Härtung für 10 Stunden bei 100ºC. Die Massen für die Aufbauschicht, Mineral- und Leimschicht sind in Tabelle V zusammengestellt. Die Massen für die Aufbau- und Leimschicht sind die "Naßgewichte". Das beschichtete Schleifmaterial wurde gewalkt und auf dem Umfang einer Metallscheibe befestigt. Die wirksame Schleiffläche des Schleifsegments betrug 2,54 cm·109 cm. Das geschliffene Werkstück und die Drehzahl der Scheibe waren die gleichen wie in Beispiel 1. Das gesamte Schleifen erfolgte unter fließendem Wasser. Die Geschwindigkeit, mit der das Werkstück traversiert wurde, betrug 20 m/min. Der Tiefenvorschub der Scheibe betrug 0,0038 cm/Werkstückdurchgang. Die Schleifdaten sind in Tabelle V zusammengestellt.

Beispiel 12

Beispiel 12 wurde in der gleichen Weise wie Beispiel 11 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß bei Beispiel 12 ein anderes Aufbau- und Leim-Klebsystem verwendet wurde. Das Aufbau- und Leim-Klebsystem bestand aus 5 Vol.% Calciummetasilicat und 95 Vol.% eines Phenolharzes im Resolzustand. Das Calciummetasilicat wurde von der NYCO Company unter dem Namen 400 Wollastkup®-10014 erhalten. Dieser Füllstoff wurde mit einem Aminosilan-Haftvermittler vorbehandelt. Die Aufbauschicht wurde mit 75% Feststoffen und die Leimschicht auf 78% Feststoffe verdünnt.

Beispiel 13

Beispiel 13 wurde in der gleichen Weise wie Beispiel 12 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß ein anderes Verhältnis von Füllstoff zu Harz verwendet wurde. Das Aufbau- und Leim-Klebsystem bestand aus 17 Vol.% Calciummetasilicat und 83 Vol.% eines Phenolharzes im Resolzustand. Das Aufbau-Klebsystem hatte 80% Feststoffe.

Beispiel 14

Beispiel 14 wurde in der gleichen Weise wie Beispiel 12 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß ein anderes Verhältnis von Füllstoff zu Harz verwendet wurde. Das Aufbau- und Leim-Klebsystem bestand aus 34 Vol.% Calciummetasilicat und 66 Vol.% eines Phenolharzes im Resolzustand. Das Aufbau-Klebsystem enthielt 84% Feststoffe.

Beispiel 15

Beispiel 15 wurde in der gleichen Weise wie Beispiel 12 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß ein anderes Verhältnis von Füllstoff zu Harz verwendet wurde. Das Aufbau- und Leim-Klebsystem bestand aus 50 Vol.% Calciummetasilicat und 50 Vol.% eines Phenolharzes im Resolzustand. Das Aufbau-Klebsystem enthielt 84% Feststoffe.

Beispiel 16

Beispiel 16 wurde in der gleichen Weise wie Beispiel 12 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß ein anderes Verhältnis von Füllstoff zu Harz verwendet wurde. Das Aufbau- und Leim-Klebsystem bestand aus 59 Vol.% Calciummetasilicat und 41 Vol.% eines Phenolharzes im Resolzustand. Das Aufbau-Klebsystem enthielt 84% Feststoffe.

Beispiel 17

Beispiel 17 wurde in der gleichen Weise wie Beispiel 12 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß ein anderes Verhältnis von Füllstoff zu Harz verwendet wurde. Das Aufbau- und Leim-Klebsystem bestand aus 65 Vol.% Calciummetasilicat und 35 Vol.% eines Phenolharzes im Resolzustand. Das Aufbau-Klebsystem enthielt 76% Feststoffe. Tabelle V Vergleich der verschiedenen Füllstoffvolumina Beisp. Füllst. Vol. Harz Schichtgewicht Aufbau Mineral Leim Schleifleistung entf. Stahl 1018
Hinweis: Die Aufbau- und Leimgewichte wurden so eingestellt, daß das Volumen des Klebsystems in jedem Beispiel etwa das gleiche war.
Aus den vorstehenden Daten kann entnommen werden, daß der bevorzugte Bereich von Füllstoff zwischen 30% und 60 Vol.% des Klebsystems liegt.
Beispiele 18 bis 23 beschreiben Einflüsse der verschiedenen Mengen der zu den Aufbau- und Leim-Klebsystemen hinzugesetzten Haftvermittlern.

Beispiel 18

Es wurde ein Aufbau- und Leim-Klebsystem hergestellt, daß 34 Vol.% Calciummetasilicat und 66 Vol.% eines Phenolharzes im Resolzustand enthielt. Ein Haftvermittler wurde in diesem Beispiel Klebsystem nicht zugesetzt. Der Füllstoff wurde von der NYCO Company unter dem Namen NYADR 400 Wollastonite erhalten. Unter Verwendung dieses Aufbau- und Leim-Klebsystems wurde das beschichtete Schleifprodukt in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Das Produkt wurde sodann gewalkt und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet. Die Schleifergebnisse sind in Tabelle VI zusammengestellt.

Beispiel 19

Das beschichtete Schleifsegment von Beispiel 19 wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 18 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß 0,1 Gew.% eines Aminosilan- Haftvermittlers bezogen auf das Füllstoffgewicht den Aufbau- und Leim-Kleibsystemen zugesetzt wurde. Der Haftvermittler wurde von der Union Carbide unter der Erzeugnisnummer AIIOO erhalten.

Beispiel 20

Beispiel 20 war das gleiche wie Beispiel 19 mit der Ausnahme, daß der Gewichtsanteil des Aminosilan-Haftvermittlers 0,5 Gew.% betrug.

Beispiel 21

Beispiel 21 war das gleiche wie Beispiel 19 mit der Ausnahme, daß der Gewichtsanteil des Aminosilan-Haftvermittlers 1 Gew.% betrug.

Beispiel 22

Beispiel 22 war das gleiche wie Beispiel 19 mit der Ausnahme, daß der Gewichtsanteil des Haftvermittlers 5% und das Leimgewicht 250 g/m² betrugen.

Beispiel 23

Beispiel 23 war das gleiche wie Beispiel 19 mit der Ausnahme, daß der prozentuale Anteil des Haftvermittlers 25% und das Leimgewicht 235 g/m² betrugen. Tabelle VI Vergleich der verschiedenen prozentualen Anteile des Haftvermittlers Beispiel Haftvermittler geschliffen entfernter Stahl 1018
Aus diesen Daten kann entnommen werden, daß der bevorzugte Bereich des Haftvermittlers zwischen 0,1 Gew.% bis 11 Gew.% (bezogen auf das Füllstoffgewicht) liegt.
Beispiele 24 und 25 veranschaulichen, daß durch Veränderung der Art und Weise, in der der Haftvermittler aufgetragen wird, kein signifikanter Unterschied in bezug auf die Schleifleistung einführt wird.

Beispiel 24

Für dieses Beispiel wurde der Füllstoff mit einem Aminosilan-Haftvermittler vorbehandelt, bevor der Füllstoff zum Harzkleber zugesetzt wurde. Das beschichtete Schleifsegment wurde entsprechend dem in Beispiel 14 beschriebenen Verfahren hergestellt. Das geschliffene Werkstück und die Drehzahl der Metallscheibe waren die gleichen wie in Beispiel 1. Das Schleifen wurde unter fließendem Wasser ausgeführt. Die Tischgeschwindigkeit, mit der das Werkstück traversiert wurde, betrug 24 m/min und der Tiefenvorschub der Scheibe 0,0042 cm/Werkstückdurchgang. Die Schleifdaten dieses Schleifsegments können aus Tabelle VII entnommen werden.

Beispiel 25

Für dieses Beispiel wurde der Aminosilan-Haftvermittler in situ während des Mischens des organischen Harzklebers und des anorganischen Füllstoffs zugesetzt. Das beschichtete Schleifsegment wurde in der gleichen Weise hergestellt, wie in Beispiel 21 beschrieben. Das Schleifen wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 24 durchgeführt. Tabelle VII Vergleich der verschiedenen Methoden der Anwendung des Haftvermittlers Beispiel Methode der Anwendung Schleifleistung entf. Stahl 1018 Vorbehandlung in situ
Diese Werte des Schleifabtrags lagen innerhalb der Versuchsfehler untereinander, so daß keine signifikante Leistungsdifferenz festgestellt wurde.
Beispiele 26 und 27 vergleichen die Schleifleistung von Schleifsegmenten unter Verwendung von Calciumkarbonat als Füllstoffin dem Klebsystem mit einem wahlweisen Aminosilan- Haftvermittler. Der Aminosilan-Haftvermittler wurde nicht mit dem Calciumcarbonat verbunden, da Calciumcarbonat keine hydrolysierbare Oberfläche aufweist. Daher veranschaulichen die Beispiele, wie weit Wechselwirkungen von Haftvermittler und Schleifmittel signifikant sind.

Beispiel 26

Dieses Beispiel beschreibt ein beschichtetes Schleifsegment unter Verwendung von Calciumcarbonat als Füllstoff ohne einen Haftvermittler in dem Klebsystem.
Der in diesem Beispiel eingesetzte Träger war der gleiche wie in Beispiel 1. Es wurde ein Aufbau-Klebsystem hergestellt, daß aus 52 Gew.% Calciumcarbonat als Füllstoff (mittlere Teilchengröße 15 Mikrometer) und 48 Gew.% eines Phenolharzes im Resolzustand bestand. Dem Klebsystem wurde ein Lösemittel zugesetzt, um eine Aufbauschichtlösung mit 84% Feststoffen zu bilden. Diese wurde auf den Träger mit einem mittleren Naßgewicht von 196 g/m² aufgetragen. Unmittelbar danach wurde mineralisches Aluminiumoxid- Zirconiumdioxid der Körnung 50 mit einem mittleren Gewicht von 600 g/m² aufgebracht. Der resultierende Verbundstoff wurde für 120 Minuten in einem auf 88ºC eingestellten Ofen vorgehärtet. Danach wurde die Leimschicht mit einem mittleren Naßgewicht von 270 g/m² aufgetragen. Das Leim- Klebsystem war das gleiche wie das Aufbau-Klebsystem mit der Ausnahme, daß eine Lösung mit 78% Feststoffen verwendet wurde. Nach der Leimbeschichtung wurde das beschichtete Schleifmaterial bei 88ºC für 120 Minuten vorgehärtet. Sie wurde sodann einer endgültigen Härtung bei 100ºC für 10 Stunden unterzogen. Das beschichtete Schleifmaterial wurde gewalkt und auf dem Umfang einer Metallscheibe befestigt. Die effektive Schleiffläche des Schleifsegments betrug 2,54 cm x 109 cm. Das von diesen Segmenten geschliffene Werkstück war Stahl 1018 mit einer Breite von 1,27 cm, einer Länge von 36 cm und einer Höhe von 7,6 cm. Die Drehzahl der Metallscheibe betrug 1.500 U/min oder 1.674 Oberflächenmeter pro Minute. Die Tischgeschwindigkeit, mit der das Werkstück traversiert wurde, betrug 24 m/min. Der Tiefenvorschub der Scheibe betrug 0,003 cm/Werkstückdurchgang. Das Schleifen wurde unter fließendem Wasser ausgeführt. Die Schleifdaten sind in der nachfolgenden Tabelle VIII zusammengestellt.

Beispiel 27

Dieses Beispiel veranschaulicht ein beschichtetes Schleifsegment unter Verwendung von Calciumcarbonat als Füllstoffs mit einem Aminosilan-Haftvermittler im Klebsystem.
Beispiel 27 wurde in der gleichen Weise wie Beispiel 26 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß dem Klebsystem ein Aminosilan-Haftvermittler zugesetzt wurden. Das Aminosilan wurde von Union Carbide unter der Produktnummer AIIOO erhalten, wobei dem Klebsystem in situ 1 Gew.% (bezogen auf das Füllstoffgewicht) zugesetzt wurde. Tabelle VIII Vergleich von mit Aminosilan modifiziertem Calciumkarbonat- Füllstoff und einem nichtmodifizierten Calciumcarbonat- Füllstoff
Beispiel Schleifleistung cm³ entf. Stahl 1018
26 (kein Aminosilan) 92
27 (mit Aminosilan) 95
Die Menge des entfernten Stahls war die gleiche (innerhalb des Versuchsfehlers). Daher bestand in der Leistung im wesentlichen kein Unterschied. Diese Daten stützen eine Schlußfolgerung, daß Silan-Haftvermittler Calciumcarbonat-Füllstoff nicht binden. Ebenfalls stützen sie eine Schlußfolgerung, daß eine Hauptbedeutung des Haftvermittlers beim Zusatz zu einem beschichteten Schleifmittel-Klebsystem gemäß der vorliegenden Erfindung in seiner Wirkung als Brücke zwischen dem Füllstoff und dem Harz besteht. Der Haftvermittler scheint kaum einen anderen Einfluß zu haben. Das bedeutet, daß Wechselwirkungen von Haftvermittler und Schleifmittel unbedeutend erscheinen.
Beispiel 27 zeigt, daß sich Aminosilan nicht an Calciumcarbonat anzuheften scheint, was jedoch bei Zirconiumaluminaten der Fall ist. Beispiele 28 und 29 zeigen Unterschiede in der Viskosität des Klebsystems, wenn ein Zirconiumaluminat als Haftvermittler im Klebsystem verwendet wird. Viskositätsverbesserungen (Herabsetzung) werden im allgemeinen durch die Brückenbildung bewirkende Aktivität des Haftvermittlers ausgeglichen.

Beispiel 28

Es wurde ein Klebsystem hergestellt, das 52 Gew.% Calciumcarbonat als Füllstoff (mittlere Teilchengröße 4 Mikrometer) und 48 Gew.% eines Phenolharzes im Resolzustand enthielt. Dieses wurde mit Lösemittel aufeinen Feststoffgehalt von 84% verdünnt. Die Viskosität wurde unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters Modell "#LTV" mit einer Spindelzahl 3 bei 6 U/min gemessen. Die Temperatur des getesteten Harzes betrug 41ºC. Die Viskositätsmessungen sind in Tabelle IX zusammengestellt.

Beispiel 29

Beispiel 29 wurde in der gleichen Weise wie Beispiel 28 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß ein Zirconiumaluminat-Haftvermittler dem Klebsystem zugesetzt wurde. Das Klebsystem bestand aus 52 Gew.% eines Calciumcarbonat-Füllstoffs (mittlere Teilchengröße 4 Mikrometer), 1 Gew. % eines Zirconiumaluminat-Haftvermittlers bezogen auf das Füllstoffgewicht, der von der Cavedon Chemical Co. unter der Bezeichnung "Cavco Mod APG-X" erhalten wurde, und 48 Gew.% eines Phenolharzes im Resolzustand. Tabelle IX Vergleich der Viskositäten
Beispiele Viskosität (cP)*
28 (kein Haftvermittler) 5.000
29 (mit Metallvermittler 600
* . . . 1 cP = 0,001 Pa·s
Unter Verwendung des Haftvermittlers gab es einen dramatischen Abfall der Viskosität. Dieses ist zurückzuführen auf das als eine Brücke zwischen dem Calciumcarbonat Füllstoff und dem Phenolharz im Resolzustand wirkenden Zirconiumaluminat.
In Beispielen 30 und 31 wird die Schleifleistung unter Verwendung eines Zirconiumaluminat -Haftvermittlers im Klebsystem verglichen.

Beispiel 30

Der in dem Beispiel eingesetzte Träger war der gleiche wie in Beispiel 1. Es wurde ein Aufbau-Klebsystem hergestellt, das aus 52 Gew.% Calciummetasilicat, erhalten bei der NYCO Company unter dem Warenzeichen NYADR 325 Wollastonite, und 48 Gew.% eines Phenolharzes im Resolzustand bestand. Dem Klebsystem wurde ein Lösemittel zugesetzt, um eine Aufbauschichtlösung mit 84% Feststoffen zu bilden. Die Aufbauschicht wurde auf den Träger mit einem mittleren Naßgewicht von 180 g/m² aufgetragen. Unmittelbar danach wurde mineralisches Aluminiumoxid-Zirconiumdioxid der Körnung 50 mit einem mittleren Gewicht von 610 g/m² aufgebracht. Der resultierende Verbundstoff wurde für 120 Minuten in einem auf 88ºC gehaltenen Ofen vorgehärtet. Danach wurde ein Leimschicht mit einem mittleren Naßgewicht von 270 g/m² auf gebracht. Das Leim-Klebsystem war das gleiche wie das Aufbau-Klebsystem mit der Ausnahme, daß eine Lösung mit 78% Feststoffen verwendet wurde. Nach der Leimbeschichtung wurde das beschichtete Schleifmaterial einer Vorhärtung bei 88ºC für 120 Minuten und danach einer endgültigen Aushärtung bei 100ºC für 10 Stunden unterzogen. Das beschichtete Schleifmaterial wurde gewalkt und auf dem Umfang einer Metallscheibe befestigt. Die effektive Schleiffläche des Schleifsegments betrug 2,54 cm·109 cm. Das mit diesen Segmenten geschliffene Werkstück war Stahl 1018 einer Breite von 1,27 cm, einer Länge von 36 cm und einer Höhe von 10 cm. Die Geschwindigkeit der Metallscheibe betrug 1.500 U/min oder 1.674 Oberflächenmeter pro Minute. Die Tischgeschwindigkeit, mit der das Werkstück traversiert wurde, betrug 20 m/min. Der Tiefenvorschub der Scheibe betrug 0,0035 cm/Werkstückdurchgang. Das Schleifen wurde unter fließendem Wasser ausgeführt. Die Schleifdaten sind in Tabelle X zusammengestellt.

Beispiel 31

Das beschichtete Schleifsegment für Beispiel 31 wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 30 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß dem Klebsystem ein Haftvermittler zugesetzt wurde. Zur Vorbehandlung des Calciumsilicats wurden ein Prozent, bezogen auf das Füllstoffgewicht eines Zirconiumaluminats verwendet, das bei der Cavedon Chemical Co. unter der Bezeichnung Cavco Mod APG-X erhalten wurde. Tabelle X
RVergleich eines nichtmodifizierten Klebsystems mit einem mit Zirconiumaluminat modifizierten Klebsystem
Beispiel Schleifleistung cm² entfernter Stahl 1018
30 (kein Haftvermittler) 106
31 (mit Zirconiumaluminat-Haftvermittler) 116
Mit Zirconiumaluminat-Haftvermittler wurde eine leichte Leistungssteigerung erzielt.
Beispiele 32 und 33 zeigen Unterschiede der Viskosität des Klebsystems, wenn dem Klebsystem ein Titanat-Haftvermittler zugesetzt wurde. Viskositätsverbesserungen (Herabsetzung) werden im allgemeinen durch eine Brückenbildung bewirkende Aktivität des Haftvermittlers ausgeglichen.

Beispiel 32

Es wurde-ein Klebsystem hergestellt, das aus 52 Gew.% Calciummetasilicat, erhalten bei der NYCO Company unter dem Warenzeichen NYADR 500 Wollastonite, und 48 Gew.% eines Phenolharzes im Resolzustand bestand. Dieses wurde mit Lösemittel auf einen Feststoffgehalt von 84% verdünnt. Die Viskosität wurde unter Verwendung eines Brookfield- Viskosimeters, Modell LTV, Spindelzahl 3, bei 6 U/min, gemessen. Die Temperatur des Harzes betrug 20ºC. Die Viskositätsmessungen sind in Tabelle XI zusammengestellt.

Beispiel 33

Beispiel 33 wurde in der gleichen Weise wie Beispiel 32 mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß Calciummetasilicat mit einem Titanat-Haftvermittler vorbehandelt wurde. Der Haftvermittler war eine Mischung Ken-React® KR 283M und Ken-React® LICAR 38J im Verhältnis von 3 : 1. Die Haftvermittler wurden bei der Kenrich Chemical Company erhalten. Die Menge des für den Füllstoff verwendeten Haftvermittlers betrug 2 Gew.% bezogen auf das Füllstoffgewicht. Tabelle XI Vergleich der Viskositäten
Beispiel Viskosität (cP)*
32 (kein Haftvermittler) 11.940
33 (mit Titanat-Haftvermittler) 6.080
* . . . 1 cP = 0,001 Pa·s
Unter Verwendung des Haftvermittlers wurde eine Herabsetzung der Viskosität von 50% erreicht. Dieses kann auf die Wirkung des Titanats als eine Brücke zwischen dem Calciummetasilicat-Füllstoff und dem Phenolharz im Resolzustand zurückgeführt werden.

Claims

1. Beschichteter schleifgegenstand, umfassend:

a) einen Substratträger;

b) an dem Substratträger gebundenes Schleifmaterial;

c) Haftvermittler und

d) ein Klebsystem, welches das Schleifmaterial mit dem Substratträger verklebt, welches Klebsystem umfaßt: einen Harzkleber und anorganischen Füllstoff, gekennzeichnet durch einen Haftvermittler in einer wirksamen Menge, um eine überbrückende Assoziierung zwischen dem Kleber und dem Füllstoff zu schaffen, wobei die wirksame Menge des Haftvermittlers etwa 0,1 5,0 Gew.%, bezogen auf den Füllstoffgewicht, umfaßt.

2. Beschichteter Schleifgegenstand nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler ausgewählt aus der Gruppe, umfassend: Silan-, Titanat- und Zirconiumaluminat-Haftvermittler und deren Mischungen.

3. Beschichteter Schleifgegenstand nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff etwa 1 . . . 65 Vol.% des Klebsystems umfaßt.

4. Beschichteter Schleifgegenstand nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff darin Calciumcarbonat und der Haftvermittler darin ein Zirconiumaluminat umfaßt.

5. Beschichteter Schleifgegenstand nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Klebharz ausgewählt wird aus der Gruppe, umfassend: Phenolharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Polyesterharze, Urethanharze, Isocyanatharze und deren Kombinationen und Mischungen, und der Haftvermittler ausgewählt wird aus der Gruppe, umfassend: Aminosilan- Haftvermittler, Epoxysilan-Haftvermittler und deren Mischungen.

6. Beschichteter Schleifgegenstand nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß er eine Schleifschicht mit einer Dicke von etwa 0,01 . . . 2,0 mm aufweist.

7. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstands mit einem Substratträger, einem an dem Substratträger gebundenem Schleifmaterial, einem Haftvermittler und einem das Schleifmaterial auf den Träger klebenden Klebsystem aus anorganischem Füllstoff/organischem Harz, gekennzeichnet durch Einbeziehung eines Schritts zum Bereitstellen des Haftvermittlers in dem Klebsystem aus anorganischem Füllstoff/organischem Harz in einer wirksamen Menge, um eine überbrückende Assoziation zwischen dem Kleber und dem Füllstoff zu gewähren, wobei die wirksame Menge des Haftvermittlers etwa 0,1 . . . 5,0 Gew.% des Füllstoffgewichts umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler ausgewählt wird aus der Gruppe, umfassend: Silan-, Titanat- und Zirconiumaluminat- Haftvermittler und deren Mischungen.