DE60204297T2

DE60204297T2 - In zwei stufen vernetzte schleifkörper

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Publication number: DE60204297T2
Application number: DE60204297T
Authority: DE
Inventors: Philip E. Kendall; Soon C. Park; Wesley J. Bruxvoort; Scott R. Culler; Jerry W. Williams
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: EP1372910A2; MY134873A; US20030017797A1; EP1372910B1; DE60204297D1; ATE296187T1; TW526126B; US6848986B2; WO2002078907A2; AU2002245604A1; US20030194961A1; WO2002078907A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifkörpers gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein solches Verfahren ist beispielsweise durch WO 98/39142 offenbart. Schleifgegenstände wurden zum Schleifen und Endbearbeiten von Werkstückoberflächen seit gut hundert Jahren verwendet. Diese Anwendungen reichten von der Entfernung von hohen Aufmaßen und Hochdruckmetall-Schleifverfahren bis hin zum feinen Polieren von ophthalmischen Linsen und grundierten Oberflächen. Im Allgemeinen umfassen Schleifgegenstände eine Vielzahl an Schleifteilchen, die entweder miteinander verbunden sind (z.B. ein Verbundschleif- oder -schleifrad) oder an einen Träger gebunden sind (z.B. einen beschichteten Schleifkörper). Bei einem beschichteten Schleifkörper liegen typischerweise eine einzelne Schicht oder manchmal zwei Schichten von Schleifteilchen vor. Sind diese Schleifteilchen abgenutzt, ist der beschichtete Schleifkörper im Wesentlichen abgenutzt und wird typischerweise weggeworfen.
Bei einem Weg zum Verlängern der Lebensdauer eines beschichteten Schleifkörpers handelte es sich um die Verwendung einer dreidimensionalen Beschichtung. Eine dreidimensionale Beschichtung von Schleifteilchen ist beispielhaft in der US-Patentschrift Nr. 5,152,917 (Pieper et al.) beschrieben. Pieper berichtet über einen dreidimensionalen strukturierten Schleifkörper, der zu einer relativ hohen Schleifrate und einem relativ feinen Oberflächenfinish auf der Werkstückoberfläche führt. Der Schleifkörper umfasst nicht-statistische, genau geformte Schleifcomposite, die auf einen Träger gebunden sind.
Bei einem Verfahren zum Bereitstellen eines dreidimensionalen, strukturierten, fixierten Schleifkörpers handelt es sich im Allgemeinen um Folgendes. Eine ein Gemisch aus einer Bindemittelvorstufe und eine Vielzahl an Schleifteilchen enthaltende Aufschlämmung wird auf ein Fertigungshilfsmittel mit Hohlräumen, die die Negativform der gewünschten Gestalt der strukturierten Oberfläche aufweisen, aufgetragen. Ein Träger wird mit der freigelegten beschichteten Oberfläche des Fertigungshilfsmittels derart in Kontakt gebracht, dass die Aufschlämmung die Oberfläche des Trägers benetzt. Sodann kann das Bindemittel zuerst zumindest teilweise verfestigt, ausgehärtet oder geliert werden. Der Schleifkörper wird dann von dem Fertigungshilfsmittel entfernt und anschließend, falls er nicht in der vorherigen ersten Aushärtung vollständig ausgehärtet wurde, vollständig ausgehärtet. Alternativ dazu kann die Aufschlämmung auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht und dann das Fertigungshilfsmittel mit der auf dem Träger aufgetragenen Aufschlämmung in Kontakt gebracht werden. Die Schleifschicht umfasst somit eine Vielzahl an Schleif-„Compositen" auf einem Träger.
Das zweistufige Aushärtungsverfahren, das eine erste Teilaushärtung und eine anschließende vollständige Aushärtung umfasst, ist als zweistufiges Aushärtungsverfahren bekannt. In einem in zwei Stufen ausgehärteten System findet die Polymerisation oder Vernetzung der Bindemittelvorstufe entweder über dieselben oder andere Reaktionsmechanismen in zwei getrennten Stufen statt. Traditionell schließen in diesen Systemen stattfindende chemische Aushärtungsmechanismen Radikalpolymerisation von Acryldoppelbindungen, Radikalpolymerisation von ungesättigten Polyestern, Styrol oder anderen Monomeren und kationisches Aushärten von Vinylethern oder Epoxiden ein. Die in zwei Stufen ausgehärteten Systeme können beispielsweise eine Bestrahlungsaushärtung mit Wärmeaushärtung oder Bestrahlungsaushärtung mit Feuchtigkeitsaushärtung kombinieren. Das Kombinieren von Aushärtungsmechanismen wurde in der Vergangenheit beispielsweise durch Mischen von Materialien mit zwei Funktionalitätstypen auf einer Struktur oder durch Mischen von verschiedenen Materialien mit einem Funktionalitätstyp erzielt. Solche Systeme sind in Peeters „Overview of Dual-Cure and Hybrid-Cure Systems in Radiation Curing", Radiation Curing in Polymer Science and Technology: Bd. III, Polymer Mechanisms, Fouassier und Rabek, Hrsg., Elsevier Applied Science, NY, Kap.6, 177–217 (1993) erörtert.
Jedoch kann die Verwendung von in zwei Stufen ausgehärteten Systemen der Vergangenheit zu einer uneinheitlichen Aushärtung durch die gesamte Dicke eines dreidimensionalen Schleifkörpers führen. Ein Hauptinteresse bei der Herstellung von Schleifkörpern gilt der Produkteinheitlichkeit.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen fixierten Schleifkörpers nach Anspruch 1.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung:
Ein „fixierter" Schleifkörper ist ein Schleifkörper, der im Wesentlichen frei von nicht-angelagerten Schleifteilchen ist, außer sie werden während der Verwendung gebildet.
Ein „dreidimensionaler" Schleifkörper ist ein Schleifkörper, der im Allgemeinen aus einer Aufschlämmung einer Schleifzusammensetzung mit zahlreichen Schleifteilchen gebildet wird, die sich zumindest durch einen Teil der Dicke einer Schleifschicht erstrecken, sodass das Entfernen eines Teils der Schleifschicht während der Verwendung zusätzliche Schleifteilchen freilegt.
Ein „strukturierter" Schleifkörper, ist ein Schleifkörper mit erhöhten Teilen und vertieften Teilen, in welchen zumindest die erhöhten Teile Schleifteilchen und Bindemittel enthalten.
Ein „erosionsfähiger" Schleifkörper ist ein Schleifkörper, der unter Verwendung von Bedingungen in gesteuerter Weise abgebaut wird.
Ein „Schleifcomposit" bedeutet eines mit einer Vielzahl von geformten Körpern, die miteinander einen strukturierten, dreidimensionalen Schleifkörper, der Schleifteilchen und ein Bindemittel umfasst, bereitstellen. Die Schleifteilchen können in Form von Schleifagglomeraten vorliegen.
Ein „strukturiertes Schleifcomposit" bedeutet ein Schleifcomposit mit einer gegossenen Form, die das Umgekehrte des Formhohlraums ist, die nach Entfernen des Composits aus der Form beibehalten wird. Das Composit kann im Wesentlichen frei von über die freigelegten Oberfläche der Form hervorstehenden Schleifteilchen sein, bevor der Schleifkörper verwendet wurde, wie in der US-Patentschrift Nr. 5,152,917 (Pieper et al.) erörtert.
„Einheitlich gehärtet" bedeutet, dass das Bindemittel durch die gesamte Dicke und entlang des Gewebes des Schleifkörpers entweder keine oder eine gleichförmige Menge an nicht-umgesetzten terminalen funktionellen Gruppen aufweist. Ein einheitlich gehärteter Körper kann durch Entfernen einer einheitlichen Menge (Prozentgehalt) von nicht-umgesetzten Monomeren für eine beliebige Dicke der Schleifschicht unter Verwendung des Tetrahydrofuran-Soxhlet-Extraktionstests nachgewiesen werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen dreidimensionalen fixierten Schleifkörper mit einer einheit lichen Aushärtung durch die gesamte Dicke der Schleifschicht her. Dies führt zu einem erosionsfähigen Schleifkörper während der Arbeitslebensdauer.
Schleifkörper (nicht Teil der Erfindung)
Im Allgemeinen sind Schleifteilchen in einer Bindemittelvorstufe unter Bildung einer Schleifschicht und/oder von an einen Träger gebundenen Schleifcompositen dispergiert. Der Schleifkörper umfasst einen Träger mit einer Stirnfläche. Die Schleifschicht ist auf der Stirnfläche des Trägers angelagert. Die Schleifschicht ist dreidimensional und umfasst eine Vielzahl an Schleifcompositen. In einigen Ausführungsformen sind die Schleifcomposite als Pyramiden geformt. Es liegen Vertiefungen oder Täler zwischen benachbarten Schleifcompositen vor. Es können mehr als eine Reihe an pyramidenförmigen Schleifcompositen vorliegen, und die zweite Reihe an Schleifcompositen kann von der ersten Reihe versetzt sein. Die Schleifcomposite umfassen eine Vielzahl an in einem Bindemittel dispergierten Schleifteilchen. Wahlweise muss der Schleifkörper keinen separaten Träger aufweisen.
In einigen Ausführungsformen ist der Schleifkörper erosionsfähig, d. h. er kann unter Verwendung steuerbar abgenutzt werden. Die Erosionsfähigkeit ist erwünscht, da sie dazu führt, dass die abgenutzten oder verwendeten Schleifteilchen von dem Schleifkörper abgetragen werden, wodurch nicht-verwendete Schleifteilchen freigelegt werden. In bestimmten Ausführungsformen ist der Schleifkörper während der Arbeitslebensdauer des Schleifkörpers einheitlich erosionsfähig. Da der Schleifgegenstand dreidimensional ist, wird so eine reichhaltige Versorgung von nicht-verwendeten Schleifteilchen sichergestellt. Ist die Schleifschicht nicht erosionsfähig, können die abgenutzten oder verwendeten Schleifteilchen nicht richtig von dem Schleifkörper abgesondert werden, wobei in diesem Fall keine frischen Schleifteilchen freigelegt werden könnten. Ist die Schleifschicht zu erosionsfähig, können Schleifteilchen zu schnell abgestoßen werden, was zu einem Schleifkörper mit einer kürzeren als die gewünschte Produktlebensdauer führen kann.
Der Grad der Erosionsfähigkeit ist auch eine Funktion der Oberflächenstruktur, der Schleifschichtzusammensetzung, der Verwendungsbedingungen und des Werkstücks. Es gibt viele Wege, ein Schleifprodukt mit Erosionsfähigkeit zu versehen. Einige Schleifprodukte verbessern die Erosionsfähigkeit unter Zugabe von wasserlöslichen oder wasserquellbaren Teilchen. Die Teilchen können organisch oder anorganisch sein. Diese Zusätze können in Ausführungsformen verwendet werden, die das Schleifen in Gegenwart einer wässrigen Lösung beinhalten. Zusätzlich gewährt die Zugabe eines wasserlöslichen oder eines wasserquellbaren Teilchens eine gleichförmige Erosionsfähigkeit durch die gesamte Dicke des Schleifkörpers.
Bestimmte Modifikationen können in dem dreidimensionalen, strukturierten, fixierten Schleifkörper zum Verbessern oder sonstigen Verändern der Leistungsfähigkeit durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Schleifkörper perforiert sein, um Öffnungen durch die Schleifschicht und/oder den Träger bereitzustellen, um den Durchgang von Fluids vor, während oder nach Verwendung zu gewähren.
1. Träger
Der Schleifgegenstand kann einen Träger umfassen, der mit einer Schleifschicht versehen ist. In einigen Ausführungsformen weisen die Träger eine gleichförmige Dicke auf. Alle beliebige einer Vielzahl von Trägermaterialien, einschließlich sowohl flexible Träger als auch starre Träger sind zu diesem Zweck geeignet. Beispiele für flexible Schleifträger schließen Polymer film, grundierten Polymerfilm, Metallfolie, Stoff, Papier, vulkanisierte Faser, Vlies und behandelte Versionen davon und Kombinationen davon ein. Bei einem Trägertyp handelt es sich um einen Polymerfilm. Beispiele für solche Filme schließen Polyesterfilme, Polyester- und Copolyesterfilme, mit Mikrohohlräumen versehene Polyesterfilme, Polyimidfilme, Polyamidfilme, Polyvinylalkohlolfilme, Polypropylenfilm, Polyethylenfilm und dergleichen ein. Die Dicke des Polymerfilmträgers liegt im Allgemeinen im Bereich zwischen etwa 20 bis 1000 μm und in einigen Ausführungsformen zwischen etwa 50 und etwa 500 μm. In bestimmten Ausführungsformen liegt die Dicke des Polymerfilms im Bereich zwischen etwa 60 und etwa 200 μm. Es sollte auch eine gute Haftstärke zwischen dem Polymerfilmträger und der Schleifschicht vorliegen. In manchen Fällen wird die Beschichtungsoberfläche des Polymerfilmträgers grundiert, um die Haftstärke zu verbessern. Die Grundierung kann eine Oberflächenveränderung oder die Aufbringung einer chemikalienartigen Grundierung beinhalten. Beispiele für Oberflächenveränderungen schließen Corona-Behandlung, W-Behandlung, Elektronenstrahl-Behandlung, Flammbehandlung und Abwetzen zum Erhöhen des Oberflächenbereichs ein.
Beispiele für geeignete starre Träger schließen Metallplatten, Keramikplatten und dergleichen ein. Andere Träger können auch aus zwei oder mehreren miteinander laminierten Trägern bestehen oder in einem Polymermaterial eingehüllte Verstärkungsfasern, wie in der PCT-Veröffentlichung WO 93/12911 (Benedict et al.) erörtert, umfassen. Zusätzlich können ein Haftklebemittel oder andere Mittel zum Anbringen des Schleifkörpers auf ein Hilfsmittel (z.B. Haken und Schlinge) auf eine nicht-schleifende Seite des Trägers laminiert werden.
Bei anderen geeigneten Trägern handelt es sich um geprägte Polymerfilme (z.B. einen Polyester-, Poly urethan-, Polycarbonat-, Polyamid-, Polypropylen- oder Polyethylenfilm) oder geprägte Zelluloseträger (z.B. Papier oder anderes Vliescellulosematerial). Das geprägte Material kann unter Bildung des Trägers auch auf ein nicht-geprägtes Material laminiert sein. Das Prägemuster kann von beliebiger Struktur sein. Zum Beispiel kann das Muster in Form eines hexagonalen Gebildes, von Erhöhungen, Gittern, Pyramiden, kegelstumpfartigen Pyramiden, Kegeln, Würfeln, Blöcken, Stäben und dergleichen vorliegen. Bei dem Träger kann es sich auch um einen geschäumten Träger, z.B. einen Polymerschaum wie Polyurethanschaum handeln, und ein Schaumsubstrat kann auf dem Träger laminiert sein.
Der Träger kann auch eine Behandlung zum Modifizieren seiner physikalischen Eigenschaften enthalten. Diese Behandlungsbeschichtungen sind auf dem Schleiffachgebiet gut bekannt und schließen vorklassifizierte Beschichtungen auf Acrylatbasis, phenolische vorklassifizierte Beschichtungen und vorklassifizierte phenolische/Latex Beschichtungen ein.
In einigen Fällen kann die Rückseite oder rückseitige Oberfläche des Trägers eine Reibungsbeschichtung enthalten. Die Reibungsbeschichtung kann eine Vielzahl an Reibungsteilchen umfassen, die an den Träger mittels eines Reibungsbeschichtungs-Bindemittels gebunden sind. Bei Reibungsteilchen kann es sich um ein beliebiges geeignetes Material zum Bilden des gewünschten Reibungskoeffizienten handeln. Beispiele für geeignete Reibungsteilchen schließen sowohl anorganische Teilchen als auch organische Teilchen, z.B. Schleifteilchen und/oder Füllstoffteilchen ein. Alternativ dazu kann die Reibungsbeschichtung eine Beschichtung wie eine Urethanbeschichtung umfassen.
2. Schleifteilchen
Der Schleifkörper umfasst Schleifteilchen und ein Bindemittel. Die Schleifteilchen können im Bindemittel homogen dispergiert sein, oder alternativ dazu können die Schleifteilchen nicht-homogen dispergiert sein. In einigen Ausführungsformen können die Schleifteilchen homogen dispergiert sein.
Die mittlere Teilchengröße der Schleifteilchen kann im Bereich von zwischen etwa 0,001 und etwa 300 μm liegen. Einige Ausführungsformen können Schleifteilchen zwischen etwa 0,01 und etwa 250 μm, insbesondere zwischen etwa 0,02 und etwa 100 μm enthalten. Die Teilchengröße der Schleifteilchen wird typischerweise durch das längste Maß der Schleifteilchen gemessen. In fast allen Fällen liegt ein Bereich oder eine Verteilung an Teilchengrößen vor. In einigen Fällen kann die Teilchengrößenverteilung derart eng gesteuert sein, dass der erhaltene Schleifkörper ein sehr beständiges Oberflächenfinish bereitstellt.
In einigen Ausführungsformen wird der Schleifkörper in Gegenwart eines flüssigen Mediums wie eines wässrigen Fluids verwendet. Die Schleifteilchen können gegen das flüssige Medium resistent sein, sodass sich ihre physikalischen Eigenschaften durch Einwirken des flüssigen Mediums im Wesentlichen nicht verschlechtern. Bei geeigneten Schleifteilchen handelt es sich typischerweise um anorganische Schleifteilchen. Die anorganischen Schleifteilchen können weiterhin in „harte" anorganische Schleifteilchen (d.h. diejenigen mit einer Mohs-Härte von 8 oder größer) und „weiche" anorganische Schleifteilchen (d.h. diejenigen mit einer Mohs-Härte von weniger als 8) unterteilt werden.
Beispiele für geeignete Schleifteilchen schließen geschmolzenes Aluminiumoxid, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, weißes geschmolzenes Aluminiumoxid, schwarzes Siliciumcarbid, grünes Siliciumcarbid, Titandiborid, Borcarbid, Siliciumnitrid, Wolframcarbid, Titancarbid, Diamant, kubisches Bornitrid, hexagonales Bornitrid, Granat, geschmolzenes Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, von Solgel abgeleitete Schleifteilchen auf Aluminiumoxid-Basis und dergleichen ein. Die Aluminiumoxid-Schleifteilchen können ein Metalloxid-Modifikationsmittel enthalten. Die Diamant- und kubischen Bornitrid-Schleifteilchen können monokristallin oder polykristallin sein.
Andere Beispiele für geeignete anorganische Schleifteilchen schließen Siliciumdioxid, Eisenoxid, Chromoxid, Ceroxid, Zirkonoxid, Titandioxid, Zinnoxid, gamma-Aluminiumoxid und dergleichen ein. Solche Teilchen stellen beim richtigen Einbringen in einen Schleifkörper die gewünschte Schleifrate und das gewünschte Oberflächenfinish auf einem Werkstück während der Verwendung bereit. Die Auswahl von geeigneten Schleifteilchen basiert auf der erforderlichen Verwendung des Schleifkörpers.
Der Schleifkörper kann auch ein Gemisch aus zwei oder mehreren verschiedenen Typen an Schleifteilchen enthalten. Dieses Gemisch kann ein Gemisch aus „harten" anorganischen Schleifteilchen und „weichen" anorganischen Schleifteilchen oder ein Gemisch aus zwei „weichen" Schleifteilchen umfassen. Im Gemisch aus zwei oder mehreren verschiedenen Schleifteilchen können die einzelnen Schleifteilchen dieselbe mittlere Teilchengröße oder eine unterschiedliche mittlere Teilchengröße aufweisen.
Die Schleifteilchen können auch eine damit verbundene Form aufweisen. Beispiele für solche Formen schließen Stäbe, Dreiecke, Pyramiden, Kegel, feste Kügelchen, hohle Kügelchen und dergleichen ein. Alternativ dazu kann das Schleifteilchen statistisch, d.h. wie Blöcke oder Nadeln geformt sein. In einigen Fällen ist die Oberfläche der Schleifteilchen modifiziert. Die Oberfläche des Schleifteilchens kann mit Zusätzen oder durch andere Mittel wie Wärmebehandlung modifiziert werden. Diese modifizierten Oberflächen können die Dispergierbarkeit der Schleifteilchen in der Bindemittelvorstufe und/oder die Haftstärke der Bindemittelvorstufe und/oder des Bindemittels verbessern. Eine solche Behandlung kann auch die Schleifeigenschaften der modifizierten Schleifteilchen abändern und verbessern. Eine Oberflächenbehandlung kann im Wesentlichen auch die Viskosität der zum Herstellen des Schleifkörpers verwendeten Aufschlämmung senken, wodurch ein leichteres Herstellungsverfahren bereitgestellt wird. Die niedrigere Viskosität gewährt auch höhere Prozentgehalte an in die Aufschlämmung einzubringenden Schleifteilchen. Eine Oberflächenbehandlung kann die Agglomeration der Schleifteilchen während der Herstellung des Schleifkörpers minimieren.
Die Schleifteilchen können mit einem Oberflächenbehandlungszusatz in einer Menge bis zu etwa 25 Gew.-%, basierend einzig auf dem Gewicht des Schleifteilchens, behandelt werden. Die Schleifteilchen werden mit einer Oberflächenbehandlung behandelt, wobei diese Menge im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, basierend einzig auf dem Gewicht der Schleifteilchen, liegt.
Beispiele für geeignete Oberflächenmodifikationszusätze schließen Netzmittel, oberflächenaktive Mittel, Dispergiermittel oder Haftstärkemodifikatoren wie Kupplungsmittel ein. Ein Kupplungsmittel kann eine Assoziationsbrücke zwischen dem Bindemittel und den Schleifteilchen bereitstellen. Das Kupplungsmittel kann auch eine Assoziationsbrücke zwischen dem Bindemittel und den Füllstoffteilchen (auf dem vorliegenden Grad) bereitstellen. Beispiele für geeignete Kupplungsmittel schließen Silane, Titanate und Zircoaluminate ein.
Oberflächenaktive Mittel können auch als Zusatz verwendet werden. Beispiele für oberflächenaktive Mittel schließen Metallalkoxide, Polyalkylenoxide, Salze von langkettigen Fettsäuren und dergleichen ein. Die ober flächenaktiven Mittel können kationisch, anionisch, amphoter oder nicht-ionisch sein, sofern das oberflächenaktive Mittel sowohl mit dem Schleifteilchen als auch mit der Bindemittelvorstufe kompatibel ist. In einigen Fällen wird die Oberflächenbehandlung durch den Hersteller der Schleifteilchen während des Herstellungsverfahrens des Schleifteilchens angewandt. Zum Beispiel kann eine Oberflächenbehandlung während des Zerkleinerungs- und/oder Durchmusterungs-/Klassifizierungsverfahrens zur Herstellung der Schleifteilchen angewandt werden.
Die Schleifteilchen können eine Oberflächenbeschichtung enthalten, um die Schleifeigenschaften des erhaltenen Schleifkorns abzuwandeln. Die Schleifteilchen können auch mehrere Zusätze enthalten.
3. Füllstoffteilchen
Der Schleifkörper kann des Weiteren gegebenenfalls Füllstoffteilchen umfassen. Der Füllstoff kann die Erosionsfähigkeit des Schleifkörpers abändern. In einigen Fällen mit geeignetem Füllstoff und geeigneter Menge kann der Füllstoff die Erosionsfähigkeit des Schleifkörpers vermindern. Umgekehrt kann in einigen Fällen mit geeignetem Füllstoff der Füllstoff die Erosionsfähigkeit des Schleifkörpers erhöhen. Füllstoffe können auch zum Reduzieren der Kosten des Schleifkörpers, zum Abändern der Rheologie der Aufschlämmung und/oder zum Abändern der Schleifeigenschaften des Schleifkörpers ausgewählt werden.
Ein Füllstoff ist ein teilchenförmiges Material, das das Werkstück mit keinem erheblichen Grad abschleift; folglich kann die Frage, ob ein Material als „Füllstoff" geeignet ist, von der bestimmten Werkstückoberfläche, die behandelt wird, abhängen. Es ist möglich, dass ein Material zusammen mit einem Werkstück als Füllstoff und zusammen mit einem anderen Werkstück als Schleifteilchen wirkt.
Füllstoffteilchen weisen im Allgemeinen eine mittlere Teilchengröße im Bereich zwischen etwa 0,5 und etwa 500 μm auf. In einigen Ausführungsformen liegt das Füllstoffteilchen zwischen etwa 5 und etwa 20 μm. Zusätzlich weist der Füllstoff typischerweise eine Mohs-Härte von weniger als 5, in einigen Ausführungsformen von weniger als 4 und in bestimmten Ausführungsformen von weniger als etwa 3 auf, obwohl Füllstoffe außerhalb dieses Härtebereichs ebenso verwendet werden können. Beispiele für geeignete Füllstoffe schließen ein: Metallcarbonate (wie Calciumcarbonat (Kalk, Calcit, Mergel, Travertin, Marmor und Kalkstein), Calciummagnesiumcarbonat, Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat), Siliciumdioxid (wie Quarz, Glasperlen, Glasblasen und Glasfasern), Silicate (wie Talkum, Tone wie (Montmorillonit), Feldspat, Glimmer, Calciumsilicat, Calciummetasilicat, Natriumaluminosilicat, Natriumsilicat), Metallsulfate (wie Calciumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumsulfat), Gips, Vermiculit, Holzmehl, Aluminiumtrihydrat, Ruß, bestimmte Metalloxide (wie Calciumoxid (Kalk)), Aluminiumoxid, Zinnoxid (z.B. Zinnoxid), Titandioxid, Metallsulfite (wie Calciumsulfit), thermoplastische Teilchen (z.B. Polycarbonat, Polyetherimid, Polyester, Polyethylen, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Polypropylen, Acetalpolymere, Polyurethane, Nylonteilchen) und duroplastische Teilchen (wie phenolische Bläschen, phenolische Perlen, Polyurethanschaum-Teilchen, phenolische Harze, Aminoplastharze, Urethanharze, Epoxyharze, Melamin-Formaldehyd, Acrylatharze, acrylierte Isocyanuratharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Isocyanuratharze, acrylierte Urethanharze, acrylierte Epoxyharze und dergleichen). Der Füllstoff kann auch ein Salz wie ein Halogenidsalz sein. Beispiele für Halogenidsalze schließen Natriumchlorid, Kaliumcryolit, Natriumcryolit, Ammoniumcryolit, Kaliumtetrafluorborat, Natriumtetrafluorborat, Siliciumfluoride, Kaliumchlorid und Magnesiumchlorid ein. Beispiele für Metallfüllstoffe schließen Zinn, Blei, Bismut, Cobalt, Antimon, Cadmium, Eisen und Titan ein. Andere verschiedenartige Füllstoffe schließen Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit, Bornitrit und metallische Sulfide ein. Die vorstehend erwähnten Beispiele für Füllstoffe sind eine repräsentative Darstellung von einigen nützlichen Füllstoffen und sollen nicht alle Füllstoffe umfassen. Andere nützliche Füllstoffe schließen Calciumcarbonat und Silicate wie Magnesiumsilicat, Aluminiumsilicat und Calciumsilicat ein.
In bestimmten Ausführungsformen wird ein Füllstoff, der in der Bindemittelvorstufe nicht löslich, jedoch in einer Flüssigkeit wie einer wässrigen Lösung löslich ist, in den Schleifkörper eingebracht. Bei dem Füllstoff kann es sich um ein wasserlösliches anorganisches oder organisches Teilchen wie ein anorganisches Salz- oder ein lösliches Polymerteilchen handeln. Ein solcher Füllstoff kann z.B. Zucker, Dextrose, ein lösliches Salz wie ein Halogenidsalz, Polyvinylacetat, Teilchen auf Zellulosebasis, Polyvinylalkohol oder Methocel sein. Das wasserlösliche Teilchen kann auf der Basis der beabsichtigten Verwendung des Schleifkörpers ausgewählt werden. Wasserlösliche Füllstoffe sind in wässrigen Fluid-Schleifsystemen besonders nützlich. Während der Verwendung kann sich der wasserlösliche Füllstoff lösen, wodurch im Schleifkörper Poren an der Oberfläche gebildet werden. Die wässrige Lösung wäscht zusätzlich zum Lösen des wasserlöslichen Füllstoffs auch jegliche erodierte Schleifteilchen weg. Die mittlere Teilchengröße der wasserlöslichen Füllstoffteilchen kann im Bereich zwischen etwa 0,05 bis etwa 500 μm, in einigen Ausführungsformen zwischen etwa 1 bis 100 μm liegen. Die Füllstoffe können mit zwischen etwa 0,5 und etwa 70 Gew.-% des Schleifkörpers, in einigen Ausführungsformen zwischen etwa 1 und etwa 30 Gew.-% in den Schleifkörper gemischt werden. In weite ren Ausführungsformen können die Füllstoffe mit zwischen etwa 3 und etwa 20 Gew.-% in den Schleifkörper gespeist werden.
Die Füllstoffe können mit einer wie vorstehend im Falle der Schleifteilchen beschriebenen Oberflächenbehandlung versehen sein. Ein Beispiel für ein oberflächenaktives Mittel für Calciumcarbonat-Füllstoffteilchen ist „LP1", das im Handel von ICI Chemical Inc. erhältlich ist.
4. Bindemittel
Organische Materialien
In einigen Ausführungsformen können die Bindemittel für die Schleifkörper dieser Erfindung aus einer organischen Bindemittelvorstufe gebildet werden. Die Bindemittelvorstufe umfasst ein ethylenisch ungesättigtes Material mit einer oder mehreren terminalen funktionellen Gruppen desselben Funktionalitätstyps (z.B. alle Acrylat-Funktionalitäten). Die Bindemittelvorstufe weist eine Phase auf, die derart ausreichend fließen kann, dass sie auftragbar ist, und dann verfestigt werden kann. Die Verfestigung kann durch Aushärten (z.B. Polymerisieren und/oder Vernetzen) in einem zweistufigen Verfahren erzielt werden. Bei der Vorstufe kann es sich um eine organische lösungsmittelhaltige, wasserhaltige oder aus 100 % Feststoffen bestehende (d.h. im wesentlichen lösungsmittelfreie) Zusammensetzung handeln. Sowohl thermoplastische als auch duroplastische Materialien sowie Kombinationen davon können als die Bindemittelvorstufe verwendet werden.
In manchen Fällen wird die Schleifschicht aus einer Schleifzusammensetzung gebildet, die ein Gemisch aus Schleifteilchen und einer Bindemittelvorstufe umfasst. Die Schleifschicht kann je nach Schleifteilchendichte im Allgemeinen zwischen etwa 1 und etwa 90 Ge wichtsteile Schleifteilchen und zwischen etwa 10 Gewichtsteile und etwa 99 Gewichtsteile Bindemittel umfassen. Zum Beispiel kann die Schleifschicht etwa 40 bis etwa 95 Gewichtsteile Schleifteilchen und etwa 60 bis etwa 5 Gewichtsteile Bindemittel umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Schleifschicht etwa 50 bis etwa 90 Gewichtsteile Schleifteilchen und etwa 50 bis etwa 10 Gewichtsteile Bindemittelvorstufe.
Bei der Bindemittelvorstufe kann es sich um ein aushärtbares organisches Material mit einem ethylenisch ungesättigten Material mit einer oder mehreren terminalen funktionellen Gruppen desselben Funktionalitätstyps (d.h. ein Material, das durch Einwirkung von Wärme und/oder anderen Energiequellen wie E-Strahl, ultraviolett, sichtbares Licht, usw. oder im Laufe der Zeit durch Zugabe eines chemischen Katalysators, von Feuchtigkeit und dergleichen polymerisieren und/oder vernetzen kann) handeln. Beispiele für Bindemittelvorstufen schließen (Meth)Acrylatmonomere, Oligomere, Polymere oder Gemische davon (einschließlich Acrylate und Methacrylate) wie Vinylacrylate, acrylierte Epoxide, acrylierte Urethane, acrylierte Polyester, acrylierte Acryle, acrylierte Polyether, Vinylether, acrylierte Öle und acrylierte Silicone, reaktive Vinylharze und dergleichen ein. In spezifischen Ausführungsformen ist die Bindemittelvorstufe ein ethylenisch ungesättigtes Monomer oder Oligomer.
Die ethylenisch ungesättigten Monomere oder Oligomere weisen eine oder mehrere terminale funktionelle Gruppen desselben Funktionalitätstyps auf und schließen Monomere sowohl auf Acrylat- als auch auf Methacrylatbasis (zusammengenommen (Meth)Acrylat) ein. Ethylenisch ungesättigte Bindemittelvorstufen schließen sowohl monomere als auch polymere Verbindungen ein, die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome und gegebenenfalls Stickstoffatome und die Halogene enthalten. Sauerstoff- oder Stickstoffatome oder beide liegen im Allgemeinen in Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und Harnstoffgruppen vor. Geeignete ethylenisch ungesättigte Verbindungen können ein Molekulargewicht von weniger als etwa 4000 aufweisen, und in einigen Ausführungsformen werden Ester aus der Umsetzung von Verbindungen, die aliphatische Monohydroxygruppen oder aliphatische Polyhydroxygruppen und ungesättigte Carbonsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure und dergleichen enthalten, hergestellt. Repräsentative Beispiele für ethylenisch ungesättigte Monomere schließen Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Styrol, Divinylbenzol, Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Vinyltoluol, Ethylenglycoldiacrylat, Polyethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerthyitoltriacrylat, Pentaerythritoltrimethacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat und Pentaerythritoltetramethacrylat ein. Andere ethylenisch ungesättigte Materialien schließen Monoallyl-, Polyallyl- und Polymetallylester- und -amide von Carbonsäuren wie Diallylphthalat, Diallyladipat und N,N-Diallyladipamid ein. Noch andere stickstoffhaltige Verbindungen schließen Tris(2-acryloxyethyl)isocyanurat, 1,3,5-Tri(2-methoxyacryloxyethyl)-s-triazin, Acrylamid, Methylacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylpiperidon ein.
Spezifische Beispiele für geeignete monofunktionelle Acrylate und Methacrylate, die verwendet werden können, schließen Laurylacrylat, Octylacrylat, 2-(2-Ethoxyethoxy)ethylacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat, Cyclohexylacrylat, Stearylacrylat, 2-Phenoxyethylacrylat, Isooctylacrylat, Isobornylacrylat, Isodecylacrylat, Polyethylenglycolmonoacrylat und Polypropylenglycolmonoacrylat ein.
In einigen Ausführungsformen kann der Schleifkörper eine im Wesentlichen beständige Schleifrate während der Lebensdauer des Schleifkörpers bereitstellen. Ist die Bindemittelvorstufe nicht beständig ausgehärtet, neigt das Bindemittel zur Migration an die Außenoberfläche der Schleifschicht, was im Wesentlichen zu einem Bindemittel-Film auf der Außenoberfläche des Schleifkörpers führt. Der Bindemittelfilm kann die anfängliche Schleiffähigkeit des Schleifkörpers stören.
Die folgende Erörterung betrifft Materialien, die bei der Herstellung des Bindemittels organischen Monomeren, Oligomeren, Polymeren oder Gemischen davon zugesetzt werden können.
Weichmacher
Die Schleifschicht kann gegebenenfalls einen Weichmacher einschließen. Im Allgemeinen kann die Weichmacherzugabe die Erosionsfähigkeit des Schleifkörpers erhöhen oder die Gesamthärte des Bindemittels vermindern. In einigen Fällen kann der Weichmacher als Verdünnungsmittel für die Bindemittelvorstufe dienen. Der Weichmacher kann mit dem Bindemittel kompatibel sein, um eine Phasentrennung zu minimieren. Beispiele für geeignete Weichmacher schließen Polyethylenglycol, Polyvinylchlorid, Dibutylphthalat, Alkylbenzolphthalat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Celluloseester, Phthalat, Siliconöle (z.B. wie erörtert in der US-Patentschrift Nr. 5,453,312 (Haas et al.)), Adipat- und Sebacatester, Polyole, Polyolderivate, t-Butylphenyldiphenylphosphat, Tricresylphosphat, Rizinusöl, Kombinationen davon und dergleichen ein. In einigen Ausführungsformen sind die Weichmacher Phthalatderivate.
Initiator
Die Bindemittelvorstufe wird mithilfe sowohl eines Photoinitiators als auch eines Wärmeinitiators ausgehärtet, die über denselben funktionellen Typ wirken. Beispiele für Initiatoren schließen organische Peroxide (z.B. Benzoylperoxid), Azoverbindungen, Chinone, Nitrosoverbindungen, Acylhalogenide, Hydrazone, Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Imidazole, Chlortriazine, Benzoin, Benzoinalkylether, Diketone, Phenone und Gemische davon ein. Beispiele für geeignete im Handel erhältliche Ultraviolett-aktivierte Photoinitiatoren werden unter den Markenbezeichnungen IRGACURE 651, IRGACURE 184, IRGACURE 369 und IRGACURE 819, alle im Handel erhältlich von Ciba Geigy Company, Lucirin TPO-L, im Handel erhältlich von BASF Corp., und DAROCUR 1173, im Handel erhältlich von Merck & Co., vertrieben. Beispiele für geeignete Wärmeinitiatoren werden unter den Markenbezeichnungen VAZO-52-, VAZO-64- und VAZO-67-Azoverbindungs-Wärmeinitiatoren, alle im Handel erhältlich von E.I. duPont deNemours und Co. vertrieben.
Im Falle von Photopolymerisationen kann das Initiatorsystem auch ein Photosensibilisierungsmittel einschließen. Beispiele für Photosensibilisierungsmittel schließen Verbindungen mit Carbonylgruppen oder tertiären Aminogruppen und Gemische davon ein. Beispiele für Verbindungen mit Carbonylgruppen sind Benzophenon, Acetophenon, Benzil, Benzaldehyd, o-Chlorbenzaldehyd, Xanthon, Thioxanthon, 9,10-Antrhaquinon und andere aromatische Ketone. Beispiele für tertiäre Amine sind Methyldiethanolamin, Ethyldiethanolamin, Triethanolamin, Phenylmethylethanolamin und Dimethylaminoethylbenzoat. Im Allgemeinen kann die Menge des Photosensibilisierungsmittels oder des Photoinitiatorsystems von etwa 0,01 bis 10 Gew.-%, z.B. 0,25 bis 4,0 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Monomer-, Oligomer-, Polymer- oder Kombinationskomponente der Bindemittelvorstufe, variieren.
Typischerweise wird die Gesamtmenge an Initiator (so wohl Photoinitiator als auch Wärmeinitiator) in Mengen im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Monomer-, Oligomer-, Polymer- oder Kombinationskomponente der Bindemittelvorstufe, z.B. etwa 1 bis etwa 5 Gew.-%, verwendet. Im Allgemeinen liegt das Verhältnis von Photoinitiator zu Wärmeinitiator zwischen etwa 3,5 : 1 und etwa 1 : 1. Zusätzlich kann der Initiator vor der Zugabe eines beliebigen teilchenförmigen Materials wie der Schleifteilchen und/oder Füllstoffteilchen in der Bindemittelvorstufe dispergiert, in einigen Ausführungsformen gleichförmig dispergiert werden.
Andere Zusätze
Die Bindemittelvorstufe kann ferner Zusätze wie Oberflächenmodifikationszusätze für Schleifteilchen, Kupplungsmittel, Füllstoffe, Streckmittel, Fasern, antistatische Mittel, Initiatoren, Suspensionsmittel, Gleitmittel, Netzmittel, oberflächenaktive Mittel, Pigmente, Farbstoffe, UV-Stabilisatoren, Komplexbildner, Kettenübertragungsmittel, Beschleuniger, Katalysatoren und Aktivatoren umfassen. Die Mengen dieser Zusätze sind zum Bereitstellen der gewünschten Eigenschaften ausgewählt.
Streckmittel können eingeschlossen werden, um die Erosionsfähigkeit des Schleifkörpers zu erhöhen. Bei dem Streckmittel kann es sich um ein beliebiges Material handeln, das das Volumen der Schleifschicht erhöht. Wird ein Streckmittel eingesetzt, kann die mittlere Teilchengröße des Schleifteilchens weniger als 30 μm betragen. Beispiele für geeignete Streckmittel schließen Dampf, quellende Lösungsmittel, Stickstoffgas, Kohlendioxidgas, Luft als Gas, Pentan, Hexan, Heptan, Buten, CFCl₃, C₂F₃Cl₃, Vermiculit, Toluoldiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat oder Polyurethanpräpolymer, das unter Bildung von Kohlendioxidgas mit Wasser reagiert, ein.
Andere geeignete Streckmittel schließen Streckmittel vom Zersetzungstyp wie Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, Natriumbicarbonat, Dinitropentamehylentetramin, Azodicarbonamid, Azobisisobutylonitril, Hydrazinverbindungen wie Maleinsäurehydrazid, Oxalsäurehydrazid, Benzolsulfonylhydrazid, Toluolsulfonylhydrazid, p,p'-Hydroxybis(benzolsulfonylhydrazid) und t-Alkylhydrazoniumsalz ein. Zwei oder mehrere Streckmittel können in Kombination miteinander verwendet werden.
Beispiele für antistatische Mittel schließen Graphit, Ruß, Vanadiumoxid, leitende Polymere, Feuchtmittel und dergleichen ein. Diese antistatischen Mittel sind in den US-Patentschriften Nr. 5,061,294; 5,137,542; und 5,203,884 erörtert.
Ein Beispiel für ein Suspensionsmittel ist ein amorphes Siliciumdioxidteilchen mit einem Oberflächenbereich von weniger als 150 m²/g, das im Handel von DeGussa Corp. unter der Markenbezeichnung „OX-50" erhältlich ist. Die Zugabe des Suspensionsmittels kann die Gesamtviskosität der Aufschlämmung vermindern. Die Verwendung von Suspensionsmitteln ist in der US-Patentschrift Nr. 5,368,619 (Culler) erörtert.
Beispiele für geeignete Gleitmittel schließen Metallsalze von Fettsäuren (z.B. Zinkstearat, Calciumstearat und Lithiumstearat), Graphit, Wachse, Glycolether, Glycerin, Siliconverbindungen, Kombinationen davon und dergleichen ein. Eingekapselte Gleitmittel, wie z.B. in der US-Patentschrift Nr. 3,502,453 (Baratto) erörtert, können ebenso verwendet werden.
Beispiele für Kettenübertragungsmittel schließen Kohlenstofftetrabromid und andere Kettenübertragungsmittel, die in „Principles of Polymerization" von G. Odian, Wiley-Interscience, New York, 1991, erörtert sind, ein.
Beispiele für geeignete Komplexbildner (insbesondere im Falle von Siliciumdioxid enthaltenden Waferoberflächen) schließen Ammoniumsalze wie NH₄HCO₃, Gerbsäure, Catechol, Ce(OH)(NO)₃; Ce(SO₄)₂, Phthalsäure, Salicylsäure und dergleichen ein. Diese Komplexbildner können in Form von teilchenförmigen Materialien vorliegen, die der Aufschlämmung zugesetzt werden können.
5. Schleifkörper-Konfiguration
Ein Schleifkörper besitzt eine Vielzahl an Schleifcompositen. Diese Schleifcomposite können präzise oder unregelmäßig geformt sein. Eine solch präzise Form wird zum Beispiel durch Aushärten der Bindemittelvorstufe in der Aufschlämmung gebildet, während die Aufschlämmung sowohl auf einem Träger gebildet wird, als auch einen Hohlraum auf der Oberfläche eines Fertigungshilfsmittels füllt, wie detaillierter nachstehend beschrieben.
Die Schleifcompositform kann eine beliebige Form sein. Typischerweise weist der Oberflächenbereich der Grundseite der Form, die mit dem Träger in Kontakt ist, einen größeren Wert als derjenige des entfernten Endes des Verbunds, der von dem Träger auf Abstand gehalten ist, auf. Die Form des Composits kann ausgewählt sein aus einer Anzahl an geometrischen Formen wie kubisch, zylinderförmig, prismatisch, rechtwinklig, pyramidal, konisch-pyramidal, konisch, -konisch, kreuzförmig und säulenförmig mit einer flachen oben liegenden Oberfläche. Eine andere Form ist halbkugelförmig. Der erhaltene Schleifkörper kann ein Gemisch aus verschiedenen Schleifcompositformen aufweisen. Die Schleifcomposite können in Reihen, spiralförmig, helixförmig, korkenzieherförmig oder in Gitterweise angeordnet oder statistisch platziert sein.
Die die Schleifcomposite bildenden Seiten können in Bezug auf den Träger senkrecht oder mit abnehmender Breite zum entfernten Ende spitz zulaufend sein. Sind die Seiten spitz zulaufend, ist es leichter, die Schleifcomposite aus den Hohlräumen des Fertigungshilfsmittels zu entfernen. Der das spitz zulaufende Ende bildende Winkel kann im Bereich von etwa 1 bis 75°, z.B. etwa 2 bis etwa 50° liegen. In einigen Ausführungsformen liegt der Winkel zwischen etwa 3 bis etwa 35°, z.B. zwischen etwa 5 bis etwa 15°. In bestimmten Ausführungsformen zeigen die kleineren Winkel die Tendenz, in einer gleichförmigeren Querschnittsfläche entlang der Höhe des Schleifcomposits zu resultieren. Die konstante Querschnittsfläche kann während der Verwendung einen beständigeren Oberflächenbereich der Schleifschicht bereitstellen. Dies führt wiederum zu einer beständigeren Schleifrate, Flachheit und Oberflächenfinish.
Die Höhe eines jeden Composits im selben Schleifkörper kann die gleiche sein, jedoch ist es möglich, Composite von variierenden Höhen aufzuweisen. Aufgrund des Aushärtungssystems können sogar Höhen bis zu 1000 μm beständig ausgehärtet werden. Insbesondere kann die Höhe der Schleifcomposite im Bereich zwischen etwa 25 bis etwa 400 μm liegen. Der Durchmesser oder die Querschnittsbreite des Schleifcomposits kann so breit wie bis zu 3000 μm sein, und liegt in einigen Ausführungsformen zwischen etwa 10 bis etwa 2000 μm, z.B. zwischen 15 und 1500 μm.
In jedem beliebigen der hier beschriebenen Schleifkörper können alle der Schleifcomposite im Wesentlichen dieselbe Form und Größe aufweisen, jedoch kann die Orientierung von einzelnen Schleifcompositen zueinander in Bezug auf einen Bezugspunkt unterschiedlich sein. Enthält der Schleifkörper einen Träger, kann der Bezugspunkt eine Ebene sein, die einen Punkt auf der Seite des Trägers berührt. Ein potenzieller Vorteil der Drehung dieses Schleifcomposits um ein benachbartes Schleifcomposit ist es, die Packdichte der eine bestimmte Form aufweisenden Schleifcomposite zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen wird ein benachbartes Schleifcomposit zwischen 5 bis 355° in Bezug auf seinen nächsten Nachbarn gedreht. In denjenigen Ausführungsformen, in welchen benachbarte Composite in Bezug aufeinander gedreht werden, wird ein benachbartes Schleifcomposit typischerweise zwischen 30 bis 120° gedreht. In einer Ausführungsform werden benachbarte Schleifcomposite etwa 45° umeinander gedreht. In einer anderen Ausführungsform sind benachbarte Schleifcomposite Spiegelbilder von einem anderen. Es ist auch möglich, dass alle Schleifcomposite identisch geformt und orientiert sind. Konstruktionen sind auch möglich, in welchen die Composite unterschiedliche Formen und unterschiedliche Orientierungen aufweisen.
Die Grundflächen der Schleifcomposite können aneinanderstoßen, oder alternativ dazu können die Grundflächen von benachbarten Schleifcompositen durch einen spezifizierten Abstand voneinander getrennt sein. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der physikalische Kontakt zwischen benachbarten Schleifcompositen nicht mehr als 33 % der vertikalen Höhendimension von jedem kontaktierenden Composit. Die Menge des physikalischen Kontakts zwischen den aneinanderstoßenden Compositen kann im Bereich von etwa 1 bis etwa 25 % der vertikalen Höhe von jedem kontaktierenden Composit liegen. Der Begriff „aneinanderstoßen" deckt auch ein Arrangement ab, in welchem sich benachbarte Composite eine gemeinsame Schleifmaterialfläche oder brückenartige Struktur teilen, die Seitenwände der Composite kontaktiert und sich zwischen einander zugewandten Seitenwänden der Composite erstreckt. Die Struktur der Anschlussflächen kann eine Höhe von nicht größer als 33 % der vertikalen Höhendimension für jedes benachbarte Composit aufweisen. Die Anschlussfläche des Schleifmaterials wird aus derselben Aufschlämmung gebildet, die zum Bilden der Schleifcomposite verwendet wird. Die Composite sind in dem Sinne „benachbart", dass kein dazwischenliegendes Composit auf einer direkten imaginären Linie, die zwischen den Mittelpunkten der Composite gezogen ist, lokalisiert ist.
Zumindest Teile der Schleifcomposite können voneinander derart getrennt sein, dass vertiefte Flächen zwischen den erhöhten Teilen der Composite bereitgestellt werden. Der Abstand der Schleifcomposite kann von etwa einem Schleifcomposit pro linearen Zentimeter bis etwa 200 Schleifcomposite pro linearen Zentimeter, z.B. zwischen etwa 5 Schleifcomposite pro linearen Zentimeter bis etwa 100 Schleifcomposite pro linearen Zentimeter variieren. Zusätzlich kann der Abstand derart variiert werden, dass die Konzentration der Composite in einer Lokalisierung größer als in der anderen ist (z.B. kann die Konzentration in der Mitte der Oberfläche am größten sein). In einigen Ausführungsformen liegt eine Flächenabstandsdichte von mindestens 1200 Compositen/cm² vor, wobei die Composite jeweils eine Vielzahl an Schleifteilchen und ein Bindemittel umfassen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt die Flächenabstandsdichte der Composite im Bereich von etwa 1 bis etwa 12.000 Compositen/cm², z.B. mindestens etwa 50 bis etwa 8.000 Schleifcompositen/cm².
Es ist auch zulässig, dass Flächen des Trägers freigelegt sind, d.h., wo die Schleifschicht den gesamten Oberflächenbereich des Trägers nicht bedeckt. Dieser Arrangementtyp ist ferner in der US-Patentschrift Nr. 5,014,468 (Ravipati et al.) erörtert.
Die Schleifcomposite können in einem vorbestimmten Muster bereitgestellt sein. Das heißt, die Composite sind an vorbestimmten Lokalisierungen bereitgestellt. Zum Beispiel entspricht im Schleifkörper, der durch Bereitstellen einer Aufschlämmung zwischen dem Träger und einem Fertigungshilfsmittel mit Hohlräumen darin hergestellt ist, das vorbestimmte Muster der Composite dem Muster der Hohlräume im Fertigungshilfsmittel. Das Muster ist somit von Körper zu Körper reproduzierbar.
In einer Ausführungsform des vorbestimmten Musters liegen die Schleifcomposite in einer Anordnung oder einem Arrangement, was bedeutet, dass die Composite in einer regelmäßigen Anordnung wie ausgerichtete Reihen und Spalten oder abwechselnde versetzte Reihen und Spalten liegen. In einigen Fällen ist die eine Reihe der Schleifcomposite direkt vor einer zweiten Reihe an Schleifcompositen ausgerichtet. In einer anderen Ausführungsform ist eine Reihe an Schleifcompositen von der zweiten Reihe an Schleifcompositen versetzt. Benachbarte Reihen von Schleifcompositen können voneinander versetzt sein.
Alternativ dazu werden die Composite in einer „statistischen" Anordnung oder Konfiguration eingesetzt. Dies bedeutet, dass die Composite nicht in keiner wie vorstehend beschriebenen regelmäßigen Anordnung von Reihen und Spalten liegen. Eine „statistische" Anordnung ist ein vorbestimmtes Muster, in welchem die Lokalisierung der Composite auf dem Schleifkörper vorbestimmt ist und der Lokalisierung der Hohlräume im Fertigungshilfsmittel zur Herstellung des Schleifkörpers entspricht.
Der Schleifkörper kann auch eine variierbare Schleifschichtzusammensetzung aufweisen. Zum Beispiel kann die Mitte einer fixierten Schleifscheibe eine Schleifschicht enthalten, die sich von der Außenregion der Schleifscheibe unterscheidet ist (z.B. „weicher, härter oder mehr oder weniger erosionsfähig ist").
Übergrößenbeschichtung
Eine Übergrößenbeschichtung kann unter Verwendung von herkömmlichen Techniken wie Walzenbeschichtung, Sprühbeschichtung, Heißschmelzbeschichtung und dergleichen auf die Schleifschicht aufgebracht werden. Die Übergrößenbeschichtung kann typischerweise ein ladungsresistentes Material wie Metallsalze von Fettsäuren (z.B. Zinkstearat, Aluminiumstearat, Calciumstearat oder Lithiumstearat), Graphit, Wachse, Glycolether, Glycerin, Siliconverbindungen, vernetzte Alkoxysilane, Polycarbamate und dergleichen umfassen.
Herstellungsverfahren
Bei einem Verfahren zum Bereitstellen eines dreidimensionalen, strukturierten, fixierten Schleifkörpers handelt es sich im Allgemeinen um Folgendes. Eine ein Gemisch aus einer Bindemittelvorstufe und einer Vielzahl an Schleifkörnern umfassende Aufschlämmung wird auf ein Fertigungshilfsmittel aufgebracht. Dieses Fertigungshilfsmittel weist Hohlräume auf, die die Negativform zu der gewünschten Form der strukturierten Oberfläche aufweisen. Ein Träger wird mit der freigelegten Oberfläche des Fertigungshilfsmittels derart in Kontakt gebracht, dass die Aufschlämmung die Oberfläche des Trägers benetzt. Dann wird das Bindemittel durch Belichten mit Ultraviolettlicht zumindest teilweise verfestigt, ausgehärtet oder geliert. Das Bindemittel kann für eine Dauer von etwa 1 Sekunde bis etwa 20 Sekunden, z . B . etwa 1 Sekunde bis etwa 10 Sekunden mit Ultraviolettlicht belichtet werden. Der Schleifkörper wird dann von dem Fertigungshilfsmittel entfernt und durch Einwirken von Wärme vollständig ausgehärtet. Der Schleifkörper wird im Allgemeinen mit einer Temperatur, die für die Halbwertszeit des ausgewählten Wärmeinitiators geeignet ist, behandelt. In einigen Ausführungsformen kann die Temperatur mehr als 40 °C betragen und in einigen Ausführungsformen über 70 °C liegen. Der Schleifkörper wird mit wärme für eine für die Halbwertszeit des Wärmeinitiators geeignete Zeitdauer z.B. eine Stunde bei 100 °C behandelt. Alternativ dazu wird die Aufschlämmung auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht und dann das Fertigungshilfsmittel mit der Aufschlämmung auf dem Träger in Kontakt gebracht. Die Schleifschicht umfasst folglich eine Vielzahl an Schleif-„Compositen" auf einem Träger.
Dreidimensionale Schleifmittel ziehen Vorteil aus der Entfernung von dem Hilfsmittel, sobald es möglich ist. Deshalb ist es vorteilhaft, das Bindemittel teilweise auszuhärten und den Körper dann vor der Endaushärtung zu entfernen.
Die Erfindung wird vollständiger in Bezug auf die folgenden nicht-beschränkenden Beispiele verständlich. Alle beschriebenen Gewichte sind in Gewichtsprozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, angegeben.
Beispiele Tabelle der Inhaltsstoffe
Fertigungshilfsmittel
Eine Anordnung von Pyramiden wurden durch maschinelles Herstellen von drei Sätzen sich überschneidender Fugen auf einem Werkstück unter Verwendung der in der US-Patentschrift Nr. 5,672,097 an Hoopman („Hoopman") umrissenen Techniken gebildet. Der erste Fugensatz war 63,5 μm tief und wurde mit einem Hilfsmittel mit 60,26°, das mit seiner Mittellinie senkrecht zu dem Werkstück mit einem Neigungsabstand von 72,94 μm montiert war, maschinell hergestellt. Der zweite Fugensatz wurde mit 69° zu dem ersten Fugensatz mit demselben Diamanthilfsmittel wieder mit einer Tiefe von 63,5 μm und einem Neigungsabstand von 72,94 μm maschinell hergestellt. Der dritte Fugensatz wurde mit einem Diamanthilfsmittel mit 88,67°, das mit seiner Mittellinie senkrecht zu der Oberfläche des Werkstücks montiert war, maschinell hergestellt. Der dritte Fugensatz wurde mit einer Tiefe von 63,5 μm in einer Richtung mit 55,5° zu dem zweiten Fugensatz durch die Überschneidungen des ersten und zweiten Fugensatzes geschnitten. Der Neigungsabstand des dritten Fugensatzes betrug 130 μm.
Die Hauptvorlagenoberfläche, die aus dem maschinellen Herstellungsverfahren erhalten wurde, wurde unter Herstellung von Nickelnachbildungen elektrogeformt, die dann zur Herstellung einer Prägewalze und eventuell zur Herstellung des Polypropylen-Fertigungshilfsmittels, wie in Hoopman umrissen, verwendet wurden.
Herstellung von Schleifkörpern
Die Aufschlämmungen wurden vor dem Auftragen mit der Hand mit einem Zungenspatel erneut gemischt. Sie wurden dann mit der Hand hinter einem Abstrichmesser-Beschichtungskopf, betrieben mit einem Spalt von einem Mil, mit einer Beschichtungsbreite von ca. 8 Zoll auf eine Breite von 16 Zoll des Polypropylen-Hilfsmittels (vorstehend beschrieben), das mit 30 ft/min betrieben wurde, gegossen. Das mit Aufschlämmung benetzte Hilfsmittel wurde dann mit Druckwalzen, eingestellt bei 40 psi (Walzenflächen mit 16 Zoll), auf ein mit Ethylen-Acrylsäure-Copolymer grundiertes Polyestergewebe (3 Mil) laminiert und unter einem Satz von „D"-Birnen (Fusion UV Systems, Inc. von Gaithersburg, Md.) mit 600 W pro Zoll in Kontakt mit einer Wärmerolle von 60 °C geführt. Das Hilfsmittel wurde von der ausgehärteten Aufschlämmung abgezogen (die nun auf dem Polyesterträger anhaftete) und auf eine Aufnahmerolle gewickelt. Beispiel 1 wurde zusätzlich auf die Rolle aufgenommen, in einem Ofen bei 100 °C für eine Stunde gehalten, um eine Gesamtaushärtung zu gewährleisten, und mit der Hand auf Fasson-E8-PSA-Klebeband (erhältlich von Avery Dennison Corp., Framingham, MA) laminiert. Scheiben (1 – 1/4'' Dia) wurden auf einer Hytronic-Presse zum Testen ausgestanzt.
Testverfahren
Drei Tests wurden durchgeführt, wobei jeder davon die Anzahl an Tupfen, die in eine bestrichene Platte poliert wurden, zählte. Die bestrichenen Platten, bezeichnet als A und B, wurden von ACT Laboratories, Hillsdale, Ill, erhalten. Platte A ist eine Stahlplatte, die mit 764-204 grundiert, dann mit 542AB921 Schwarz bestrichen und mit RK8010A klar überschichtet wurde. Platte B ist eine Stahlplatte, die mit U28RW035K grundiert, mit EA6KE524S Schwarz bestrichen und mit E126CE012 klar überstrichen wurde. Test 1 verwendete die bestrichene Platte A und Test 2 die bestrichene Platte B; beide Tests werden mit der Hand (verschiedene Bediener) unter Verwendung einer Schleifmaschine des Typs Dynorbital, betrieben mit 7500 UpM (erhältlich von Dynabrade Corp., Lawrence, NY) durchgeführt. Das Schleifverfahren dient dazu, a) eine Scheibe auf das Kissen der Schleifapparatur zu montieren, b) die montierte Scheibe mit deionisiertem Wasser unter Verwendung einer Sprühflasche leicht zu befeuchten, c) die Scheibe auf der bestrichenen Platte mit so geringem Druck wie möglich, der von dem Gewicht der Schleifapparatur unterschiedlich ist, leicht ruhen zu lassen und d) die Schleifapparatur für eine Dauer von etwa 3 Sekunden zu aktivieren. Die Scheibe wird wieder mit deionisiertem Wasser befeuchtet und das Verfahren auf einem sauberen Abschnitt der bestrichenen Platte wiederholt. Der Test wird fortgesetzt, bis kein Nach weis von Schleifaktivität durch die Scheibe mehr vorliegt. Die Platte wird dann mit einer Anzahl an „gut polierten" Tupfen bestimmt. Test 3 ist ein halb-robotermäßiger statistischer Orbitaltest, der bei 3200 UpM betrieben wird. Er verwendet dieselbe bestrichene Platte wie Test 1, außer, dass die Platte in Streifen mit einer Breite von 1 – 7/8'' zum Montieren auf einer Maschine geschnitten wurde. Der Test unterscheidet sich von den Handtests dahingehend, dass die Maschine die Scheibe gegen die bestrichene Platte mit einer Last von 40 g presst, und dahingehend, dass die Platte mit einer Stäubesprühflasche vorbenetzt wird. Die Nummern in Test 1 stellen den Durchschnitt von drei Scheiben/Charge bereit, wodurch die Anzahl an Tupfen, die effizient abnutzen, gezeigt wurde (man bemerke, dass die Mittelwerte nicht immer in den Fraktionen 1/3 liegen, da einzelne Scheibentests als Fraktionen eines Tupfens subjektiv bewertet wurden – der in der Tabelle für Charge 2 erörterte Wert „2,5" war der Mittelwert der aufgezeichneten „2,0-, 2,3- und 3,2"-Ablesungen). Die Nummern von Test 2 stellen nur eine getestete Scheibe/Charge, wodurch die Variierbarkeit dieses Tests folglich deutlich höher war. Die Nummern von Test 3 stellen den Mittelwert für vier Scheiben/Charge dar.
Kontrollbeispiel
Das Kontrollbeispiel war ein im Handel erhältlicher Schleifkörper, Trizact Finesse-it 466L (im Handel erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Co., St. Paul, MN).
Schleifkörper
Versuchschargen wurden wie nachstehend hergestellt. Die Versuchsproben wurden als Chargen mit 400 g unter Verwendung der Mengen in nachstehender Tabelle 1 hergestellt.
Tabelle 1
Beispiel 1
Trimethylolpropantriacrylat und das 2-Phenoxyethylacrylat (erhältlich von Sartomer Corp., Westchester, Penn. unter der Markenbezeichnung SR351 bzw. SR339) wurden in einen Polyethylenbehälter mit 400 ml mit einem Dispergiermittel gewogen. Der Behälter wurde in einen Heißluftofen, eingestellt bei 60 °C, platziert, und man ließ ihn erwärmen, bis das Dispergiermittel geschmolzen und in dem Acrylatgemisch gelöst war. Der Behälter wurde dann aus dem Ofen entfernt und man ließ ihn auf Raumtemperatur abkühlen. Ein Silan-Kupplungsmittel, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan (erhältlich von Witco Corp., Friendly, WV unter der Markenbezeichnung „Silan A-174") wurde zugesetzt, gefolgt von dem Photoinitiator LR8893 (auch bekannt als Lucirin TPO-L, erhältlich von BASF Corp., Ludwigshafen, Deutschland). Die Komponenten wurden für eine Dauer von etwa 5 Minuten unter Verwendung eines Luftrührers (Gast Mfg., Inc., Benton Harbor, Mich.) mit einem Mischblatt im Hochscherstil gemischt. Das Siliciumcarbidmineral (erhältlich von Fujimi Corporation, Nagoya, Japan, unter der Markenbezeichnung Microgrit GC3000) wurde in einen getrennten Behälter vorgewogen und dann der Bindemittelvorstufen-Mischung unter Rühren der Bindemittelvorstufe mit hoher Geschwindigkeit zugesetzt. Nach der vollständigen Zugabe des Minerals wurde der Rührer gestoppt und jegliches Mineral, das an dem Rührer oder den Behälterseiten anhaftete, mit einem Zungenspatel in die Mischung gemischt. Der Mixer wurde wieder gestartet und die Aufschlämmung bis zur Glattheit (ca. 5 Minuten) gemischt. Der Wärmeinitiator (Vazo 52) wurde mit einem Mörtel und Pistill vorpulverisiert und dann in den Behälter gewogen. Das Pulver wurde mit der Hand mit einem Zungenspatel bis zum Lösen gerührt, der Behälter wurde dann abgedeckt und bis zur Beschichtung aufbewahrt.
Vergleichsbeispiel A und Vergleichsbeispiel B
Alle Verfahren ähnelten Beispiel 1, mit der Ausnahme der Zugabe des Vazo 52. Die Acrylate wurden wieder in den Behälter mit einem Dispergiermittel gewogen. Es wurde demselben Verfahren zum Lösen des oberflächenaktiven Mittels und der Zugabe des Photoinitiators gefolgt. In ähnlicher Weise wurde das Mineral ausgewogen und nach dem in Beispiel 1 umrissenen Verfahren zugesetzt. Der Behälter wurde aus dem Mixer entnommen, und man ließ ihn auf Raumtemperatur abkühlen. Die Vergleichsbeispiele A und B wurden abgedeckt und an diesem Punkt bis zur Beschichtung aufbewahrt.
Beispiel 1, das Kontrollbeispiel, und die Vergleichsbeispiele A und B wurden gemäß dem vorstehend umrissenen Testverfahren getestet. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 2, ausgedrückt als Prozentgehalt der mit der gleichzeitig getesteten Kontrollprobe erhaltenen Werte, dargestellt.
Tabelle 2
Die Ergebnisse, als Ganzes genommen, weisen darauf hin, dass das wärmeinitiierte Material seine Leistungsfähigkeit in Bezug auf das Material ohne Wärmeinitiator nicht einbüßte.
Beispiele 2 – 7
Die Herstellungsverfahren für die Aufschlämmungen waren wie in Beispiel 1 beschrieben, außer dass feingranulierter Zucker (erhältlich als granulierter Zucker der „Bäcker"-Klasse) oder Dextrin (erhältlich von A.E. Staley Manufacturing Corp., Decatur, IL unter der Markenbezeichnung Stadex 230), wie in Tabelle 3 dargestellt, zugesetzt wurde. Alle Beschichtungs- und Umwandlungsverfahren waren wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Beispiele wurden zufällig ausgewählt und unter Verwendung des Testverfahrens von Test 1 mit drei Scheiben/Charge „blind" getestet. Die Daten sind wurden tabellarisch angeordnet und sind in Tabelle 4 (ausgedrückt als Prozentgehalt der Werte, die mit dem gleichzeitig getesteten Kontrollbeispiel erhalten wurden) dargestellt.
Tabelle 3
Tabelle 4
Beispiele 8 – 11
Die Herstellungsverfahren für die Aufschlämmungen waren wie in Beispiel 1 beschrieben, außer dass feiner Konditor-Zucker, C & H Sugar Company, Inc., Crockett, CA, wie in Tabelle 5 dargestellt, und ein zusätzliches Dispergiermittel ,Disperbyk 111 (erhältlich von Byk-Chemie, Wallingford, Conn.) zugesetzt wurden. Alle Beschichtungs- und Umwandlungsverfahren waren wie in Beispiel 1 beschrieben.
Die Beispiele wurden gemäß den vorstehend umrissenen Testverfahren getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt (ausgedrückt als Prozentgehalt der Werte, die mit einem gleichzeitig getesteten Kontrollbeispiel erhalten wurden).
Tabelle 5
Tabelle 6
Beispiel 12 (nicht Teil der Erfindung)
Ein Schleifkörper wurde wie in Tabelle 7 beschrieben formuliert und im Allgemeinen wie vorstehend beschrieben hergestellt. Die Formulierung wurde auf ein Fertigungshilfsmittel, ähnlich Muster 1, jedoch mit Dimensionen, die zum Erhalt einer Pyramidhöhe von 355 μm ausgewählt waren, aufgetragen. Die Anlagengeschwindigkeit betrug etwa 1,8 m/min (6 ft/min), und es wurde eine „V"-artige UV-Birne verwendet. Die Spindeltemperatur wurde bei 80 °C gehalten. Es war keine zusätzliche Nachhärtung nötig, da die Wärme von den W-Birnen, gekoppelt mit der Wärme von der exothermen Photoinitiierungsreaktion und der Wärme von der Spindel zum Aktivieren des Wärmeinitiators und vollständigen Aushärten des Schleifkörpers ausreichend war.
Tabelle 7
Ein kleines Blatt der Ceroxid-Kissenprobe mit einem Durchmesser von 20,3 cm (8 Zoll) wurde von der Rolle, hergestellt auf der Pilotanlage, abgeschnitten und die Poliergeschwindigkeit unter Verwendung eines Einzelseiten-Polierers, hergestellt von R. Howard Strasbaugh, Inc., Long Beach, CA, Modellnr. 6Y-1, bestimmt. Das Blatt aus dem Haftklebstoff wurde auf die Rückseite des Ceroxid-Kissens geklebt und dicht auf die Bodenplatte der Maschine platziert. Ein Glasblatt (65 mm Durchmesser und 1 mm dick, von Nippon Sheet Glass, Japan) wurde unter dem auf der oberen Platte montierten Probenhalter platziert. Die oberen und unteren Ge schwindigkeiten der Platten betrugen 50 bzw. 80 UpM. Das deionisierte Wasser wurde als Kühlmittel mit einer Fließgeschwindigkeit von 30 cc/min verwendet. Der Gewichtsverlust der Glasscheiben wurde alle 5 Minuten gemessen und bis zu 30 Minuten fortgesetzt, wonach die Schleifrate (μm/min) berechnet wurde. Die Schleifrate wurde zu, wie in Tabelle 8 dargestellt, spezifischen Zeiten gemessen.
Tabelle 8
Diese Daten zeigen, dass der Schleifkörper von Beispiel 2 ein funktioneller Schleifkörper ist.
Aushärtungstest
Der Aushärtungsgrad wurde durch Tetrahydrofuran-(THF)-Soxhlet-Extraktion getestet. Für das Verfahren war es nötig, eine Whatman-Celluloseextraktionshülse, 35 mm × 80 mm, auszuwiegen und für jede Probe zu identifizieren. Eine Probe (zwischen 5 und 6,5 g) des zu testenden Schleifkörpers wurde dann ausgeschnitten und in der Hülse platziert. Die die Probe enthaltende Hülse wurde dann erneut gewogen. Die Probe wurde dann bei 38 °C für eine Dauer von 2 Stunden in einem Umluftofen zum Entfernen von überschüssiger Oberflächenfeuchtigkeit zirkuliert. Jede Probe wurde dann für eine Dauer von 24 Stunden unter Verwendung einer kontinuierlichen Soxhlet-Extraktionsapparatur und Verwendung von 200 ml THF extrahiert. Nach der Extraktion wurde die die extrahierte Probe enthaltende Hülse von der Extraktionsapparatur entfernt und bei 68 °C über Nacht (etwa 12 Stunden) konditioniert. Dann wurden die die Proben enthaltenden Hülsen für eine Dauer von 15 Minuten oder bis zum Abkühlen in einen Exsikkator platziert und zum Berechnen des Gewichtsverlusts (Prozentgehalt der extrahierbare Komponenten) erneut gewogen.
Nach dem vorstehenden Verfahren wies Vergleichsbeispiel A einen Gewichtsverlust von 2,38 % auf. Beispiel 1 wurde dann vor der Wärmeaushärtung getestet und wies einen Gewichtsverlust von 2,75 % (gleich der Kontrolle innerhalb des Fehlers) auf. Beispiel 1 wurde zusätzlich nach Wärmeaushärtung getestet und wies einen Gewichtsverlust von 0,73 % auf. Dieser Gewichtsverlust wies darauf hin, dass Beispiel 1 weniger extrahierbare Komponenten enthielt, und dass der Wärmeinitiator weiter in der Probe aushärtete.
Verschiedene Modifikationen und Abänderungen dieser Erfindung, ohne den Rahmen der Ansprüche zu verlassen, sind dem Fachmann klar. Es sollte klar sein, dass diese Erfindung nicht übermäßig auf die veranschaulichten Ausführungsformen, die hier dargestellt sind, beschränkt ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen fixierten Schleifkörpers, umfassend (a)Bereitstellen einer Schleifzusammensetzung, umfassend eine Vielzahl an Schleifteilchen und eine Bindemittelvorstufe, wobei die Bindemittelvorstufe ein polymerisierbares Material, das im Wesentlichen aus einem ethylenisch ungesättigten Material mit einer oder mehreren terminalen funktionellen Gruppen desselben reaktiven Funktionalitäts-Typs besteht, einen Photoinitiator für die reaktive Funktionalität und einen Wärmeinitiator für die reaktive Funktionalität umfasst; (b)Aufbringen der Schleifzusammensetzung auf einen Träger; (c)zumindest teilweises Aushärten der Bindemittelvorstufe durch Aktivieren des Photoinitiators, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des (d)weiteren Aushärtens der Bindemittelvorstufe durch Aktivieren des Wärmeinitiators in einem anschließenden Schritt umfasst, um einen dreidimensionalen fixierten Schleifkörper herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach (a) die Schleifzusammensetzung in einem Fertigungshilfsmittel platziert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei während des Verfahrens (c) die Schleifzusammensetzung in dem Fertigungshilfsmittel vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei vor (d) die Schleifzusammensetzung aus dem Fertigungshilfsmittel entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das polymerisierbare Material ein (Meth)acrylat ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei (c) der Photoinitiator durch Belichten der Schleifzusammensetzung mit einer Quelle von ultraviolettem Licht aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei bei (c) die Schleifzusammensetzung mit dem ultravioletten Licht für eine Dauer von etwa 1 bis etwa 10 Sekunden belichtet wird.