DE60204354T2 - Abrasives produkt und verfahren für dessen herstellung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein flexible abrasive Produkte, die eine abrasive Beschichtung auf einem Substrat aufweisen, das mehrere getrennte, jedoch verbundene Körper aufweist, die voneinander beabstandet sind, um Öffnungen durch das Substrat hindurch zu bilden.
  • Das übliche Ziel jegliches Schleifvorgangs liegt in der Entfernung von unerwünschtem Material von der geschliffenen Fläche und der Vorbereitung jener Fläche für nachfolgende Beschichtungsverfahrensschritte. Diese beiden Ziele sind in der Regel diametral entgegengesetzt. Die Entfernung von unerwünschtem Material von der Fläche in einer vernünftigen Zeit erfordert die Verwendung eines groben Schleifmittels, während die Vorbereitung der Fläche für anschließende Beschichtungsverfahrensschritte die Verwendung eines feinen Schleifmittels erfordert. Die Bedienungsperson muss die Fläche daher mehrmals mit einer Abfolge von Sandpapier mit zunehmend feinerer Körnung schleifen, um beide Ziele zu erreichen. Das grobe Sandpapier entfernt rasch unerwünschtes Material. Es muss jedoch oft zu zunehmend feinerem Sandpapier übergegangen werden, um die unakzeptabel tiefen Kratzer zu entfernen, die das grobe Sandpapier in der Fläche hinterlässt. Dieses gesamte Schleifverfahren wird von vielen als arbeitsintensiv, zeitraubend und allgemein unangenehm angesehen. Die Sandpapierhersteller haben dieses Dilemma erkannt und in einem Versuch, dieses Problem zu lösen, viele Produkte angeboten.
  • Konventionelles Sandpapier wird normalerweise hergestellt, indem abrasive Mineralpartikel mit einem relativ unflexiblen Kleber auf eine dünne, relativ steife, nicht-poröse Papierunterlage geklebt werden. Diese Konstruktion ergibt ein Produkt mit guter Anfangsmaterialentfernung (Schnitt), jedoch mit einem tiefen Kratzmuster, und das Produkt hat eine unerwünschte, vergleichsweise kurze Lebensdauer. Die Materialentfernungs- und Tiefkratzcharakteristika von konventionellem Sandpapier können auf die relativ steife Beschaffenheit des Produkts zurückgeführt werden. Die nicht-poröse Beschaffenheit des Trägers trägt zudem zu der kurzen Lebensdauer von konventionellem Sandpapier bei, indem die während des Schleifens erzeugten Abriebteilchen eingeschlossen werden. Diese eingeschlossenen Abriebteilchen verstopfen oft die schleifende Fläche des Sandpapiers, wodurch jegliche weitere Materialentfernung verhindert wird. Die dünne gleitende Beschaffenheit von konventionellem Sandpapier macht das Produkt außerdem schwierig zu halten und zu verwenden.
  • Obwohl solche flachen Sandpapiere weitverbreitet mit Erfolg in vielen konventionellen Anwendungen verwendet werden, haben Schleifmittelhersteller wie Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) die oben beschriebenen Mängel bei konventionellem Sandpapier erkannt und in einem Versuch, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, andere Typen von Schleifprodukten eingeführt. Als Beispiel für ein derartiges Produkt hat 3M unter der Handelsbezeichnung SMALL AREA SANDING SPONGE, Katalognummer 907, einen schleifmittelbeschichteten Schwamm eingeführt. Konventionelle Schleifschwammprodukte werden normalerweise hergestellt, indem abrasive Mineralpartikel mit einem relativ flexiblen Kleber auf einen relativ dicken synthetischen Schaumträger geklebt werden. Der fertige Schleifschwamm ist üblicherweise zwischen 5 mm und 25 mm dick und hat eine nicht-poröse abrasive Fläche auf allen Hauptflächen. Die flexible Beschaffenheit dieser Produktkonstruktion ergibt ein feineres Kratzmuster in der geschliffenen Fläche als konventionelles Sandpapier, wenn Produkte mit vergleichbarer Körnungsgröße zum Schleifen derselben Fläche verwendet werden, während die Dicke der Konstruktion leichteres Greifen und bequemere Verwendung ermöglicht. Die flexible Beschaffenheit von konventionellen Schleifschwämmen verringert jedoch die Materialentfernung (den Schnitt). Wie konventionelles Sandpapier schließt die nicht-poröse Fläche eines konventionellen Schleifschwamms den Staub ein, der während des Schleifens erzeugt wird, wodurch die abrasive Fläche verstopft werden kann, was weitere Materialentfernung minimiert. Ein flexibles bahnartiges Substrat ist z. B. aus der Druckschrift US-A-5,551,960 bekannt, die als der nächstliegende Stand der Technik angesehen wird.
  • Anderer verwandter Stand der Technik US-A-2,984,052 (Mueller, Jr.) offenbart ein beschichtetes abrasives Produkt, das ein offenes, gewebtes oder gestricktes Maschentextil mit mehreren Ausstülpungen, die regulär darüber beabstandet sind, oder regulär beabstandeten erhabenen Bereichen mit daran gebundenen abrasiven Körpern aufweist, wobei der Rest der Trägerbahn frei von gebundenen abrasiven Körnern ist.
  • US-A-5,578,343 (Gaeta et al.) offenbart ein abrasives Material mit Maschenträger, das ein nicht-zugerichtetes, naturfarbenes Maschentextil aufweist, von dessen Fläche mindestens 20 % Hohlräume sind und das mit einer Herstellungsbeschichtung aus Bindemittel beschichtet ist, um Schleifkorn daran zu befestigen, und mit einer Schlichtebeschichtung aus Bindemittel überzogen ist, um ein abrasives Produkt zu liefern.
  • US-A-5,637,386 (Darjee) offenbart ein beschichtetes Schleifmittel, das ein Substrat ausgewählt aus Web- und Strickmaterialien, wie ein elastisch gestricktes Textil, und in einem beabstandeten diskontinuierlichen Muster direkt an das Substrat gebundene abrasive Partikel aufweist.
  • Das deutsche Gebrauchsmuster Nr. DE 201 11 245 U1 , veröffentlicht am 21. Juni 2001, offenbart ein Schleiftuch, das durch Kleben von abrasiven Partikeln an eine Textilstruktur mit vielen Öffnungen hergestellt ist.
  • US-A-6,099,776 (Tintelnot) offenbart einen flexiblen, offenporigen Reinigungskörper mit mindestens einer Scheuerfläche mit kontinuierlich gebildeten, erhabenen, herausragenden Kämmen mit unterschiedlichen Höhen, in die Schleifkorn eingebettet sein kann.
  • Trotz der obigen Offenbarungen verbleibt ein Bedarf ein einem formlich sehr anpassbaren, abrasiven Produkt, das nicht leicht durch die Abriebteilchen verstopft wird, die durch die Schleifvorgänge erzeugt werden.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein flexibles abrasives Produkt, das sich zu schleifenden, profilierten Flächen leicht formlich anpasst, leicht in der Hand zu halten ist und mit Schleifgeräten verwendet werden kann, jedoch nicht leicht durch die Abriebteilchen verstopft wird, die durch typische Schleifverfahrensschritte erzeugt werden.
  • Die Erfindung liefert ein flexibles abrasives Produkt, aufweisend:
    • a. ein flexibles bahnartiges Substrat, das eine Mehrzahl getrennter elastischer Körper aufweist, die miteinander in einer allgemein planaren Gruppierung in einem Muster verbunden sind, das offene Räume zwischen angrenzenden verbundenen Körpern bildet, wobei jeder Körper eine erste Fläche und eine gegenüberliegende zweite Fläche hat, und
    • b. abrasive Partikel, die dazu führen, dass mindestens die erste Fläche eine abrasive Fläche ist.
  • Bevorzugte flexible abrasive Produkte weisen Körper auf, die allgemein rechteckig sind, und Körper, deren erste Fläche eine konvexe Fläche ist. Bevorzugte elastische Körper sind aus elastomerem Material zusammengesetzt, wie einer Schaumkautschukzusammensetzung.
  • Die abrasive Fläche wird vorzugsweise durch Beschichten der ersten Fläche mit einer härtbaren Herstellungsbindemittelbeschichtung, Aufbringen von Schleifkörnern auf die ungehärtete Herstellungsbindemittelbeschichtung und mindestens partielles Härten der Herstellungsbindemittelbeschichtung gebildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Schlichtebeschichtung über der Herstellungsbindemittelbeschichtung und den abrasiven Partikeln aufgebracht und die Beschichtungen vollständig gehärtet, um die abrasiven Partikel fest in der abrasiven Beschichtung zu befestigen.
  • Die Erfindung liefert ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen abrasiven Produkts mit den folgenden Schritten:
    • a. Bereitstellen eines flexiblen bahnartigen Substrats, das eine Vielzahl getrennter elastischer Körper aufweist, die miteinander in einer allgemein planaren Gruppierung in einem Muster verbunden sind, das offene Räume zwischen angrenzenden verbundenen Körpern bereitstellt, wobei jeder Körper eine erste Fläche und eine gegenüberliegende zweite Fläche hat, und
    • b. Bereitstellen abrasiver Partikel für mindestens eine erste Fläche, um eine abrasive Fläche bereitzustellen.
  • Ein bevorzugtes Verfahren zur Bereitstellung der abrasiven Fläche wird durch Beschichten der ersten Fläche mit einer Herstellungsbeschichtung aus härtbarer Bindemittelzusammensetzung, Absetzen abrasiver Partikel auf der Herstellungsbeschichtung aus härtbarer Zusammensetzung, und mindestens partielles Härten der Herstellungsbeschichtungszusammensetzung bereitgestellt. Es ist auch bevorzugt, die Herstellungsbeschichtung und abrasiven Partikel mit einer Schlichtebeschichtung aus einer härtbaren Zusammensetzung zu beschichten und die Schlichtebeschichtungszusammensetzung zu härten.
  • Ein alternatives bevorzugtes Verfahren zur Bereitstellung von abrasiven Partikeln für die erste Fläche ist durch Mischen von abrasiven Partikeln mit einer härtbaren Bindemittelzusammensetzung, um eine Mischung zu liefern, die unter Bereitstellung einer abrasiven Beschichtung härtet, Beschichten der ersten Fläche mit der Mischung und Härten der härtbaren Bindemittelzusammensetzung. Nach dem Beschichten, jedoch vor dem Härten, wird die die abrasiven Partikel enthaltende härtbare Bindemittelzusammensetzung mit der Fläche eines Werkzeugs in Kontakt gebracht, die erhabene Bereiche und vertiefte Bereiche aufweist, um der abrasiven Beschichtung eine geformte oder strukturierte Fläche zu verleihen.
  • Das obige Verfahren zur Bereitstellung einer geformten oder strukturierten abrasiven Beschichtung ist in US-A-5,435,816 beschrieben, die dem gleichen Rechtsnachfolger wie die vorliegende Patentanmeldung übereignet worden ist.
  • Die vorliegende Erfindung liefert einen abrasiven Gegenstand, der eine verbesserte Schneidrate hat. "Schneidrate" bezieht sich auf die Fähigkeit eines abrasiven Produkts, Material oder Flächenpartikel von der Fläche eines Werkstücks zu entfernen. Die Schneidrate ist die Menge des Gewichtsverlusts von dem Werkstück pro Zeiteinheit. Das erfindungsgemäße abrasive Produkt hat auch ein verbessertes Kratzmuster, verglichen mit dem Kratzmuster von konventionellem Sandpapier oder konventionellen Schleifschwämmen. Diese Ergebnisse sind aus einer Reihe von Gründen überraschend und unerwartet.
  • Die Fläche des erfindungsgemäßen flexiblen abrasiven Gegenstands hat erstens eine Schleiffläche, die nicht kontinuierlich ist, weil der Gegenstand aus einer Vielzahl kleiner, getrennter, in der Regel rechteckiger, elastischer Körper (oder Kissen) zusammengesetzt ist, die an den Ecken miteinander verbunden sind, um eine offene Matte zu bilden. Die elastischen Körper sind in einem allgemeinen Schachbrettmuster so angeordnet, dass ein kleiner offener Raum (in der Regel von ungefähr derselben Größe wie die elastischen Körper) an jede Seite der Körper angrenzt. Diese Anordnung führt, nachdem sie mit abrasivem Mineral beschichtet worden ist, zu einem abrasiven Gegenstand mit einer abrasiven Fläche mit einer relativ großen gesamten abrasiven Fläche, die auf individuellen Körperflächen durch Öffnungen getrennt ist, um eine etwas kleinere gesamte offene Fläche bereitzustellen. Im Unterschied dazu ist konventionelles Sandpapier in der Regel auf einen kontinuierlichen Träger aufgeschichtet, der aus ungefähr 100 % abrasiver Fläche und 0 % offenem Raum zusammengesetzt ist. Fachleute auf dem Sandpapiersektor würden erwarten, dass die Schneidrate des erfindungsgemäßen flexiblen abrasiven Gegenstands durch die Tatsache, dass konventionelles Sandpapier eine kontinuierliche abrasive Fläche enthält, unter der Schneidrate von konventionellem Sandpapier liegt. Dies trifft überraschenderweise nicht zu. Es hat sich in Farbschleiftests herausgestellt, dass das erfindungsgemäße Produkt in der Schneidrate zu konventionellem Sandpapier im Wesentlichen gleichwertig ist oder etwas besser als dieses ist. Dieses überraschende Ergebnis kann durch die der Verstopfung entgegenwirkende Beschaffenheit des erfindungsgemäßen offenen flexiblen abrasiven Gegenstands erklärt werden, weil die Offenheit die leichte Entfernung von Schleifabfall zulässt. "Schleifabfall" bezieht sich auf die Feinpartikel, die während des Schleifprozesses erzeugt werden.
  • Die an jeden elastischen Körper angrenzenden offenen Räume dienen zum Auffangen des während des Schleifverfahrens erzeugten Staubs, wodurch der Schleifstaub von der abrasiven Fläche effektiv entfernt wird, was zu geringerem Verstopfen der abrasiven Fläche und höherer Materialentfernung als erwartet führt.
  • Die schaumartige Beschaffenheit des flexiblen Substrats des erfindungsgemäßen abrasiven Gegenstands liefert zweitens in der geschliffenen Fläche ein feines Kratzmuster. Mit abrasiven Mineralien beschichtete schaumartige Träger hinterlassen ein feineres Kratzmuster in der geschliffenen Fläche als konventionelles Sandpapier mit Schleifmittel von vergleichbarer Körnungsgröße. Ein Fachmann auf dem Sandpapiersektor würde nicht erwarten, dass das in der geschliffenen Fläche erfindungsgemäß zurückbleibende Kratzfinishmuster wesentlich anders als dasjenige ist, das ein konventioneller Schleifschwamm mit vergleichbarer Körnungsgröße hinterlässt. Die Ergebnisse des Kratzfinishtests des erfindungsgemäßen abrasiven Gegenstands und eines konventionellen Schleifschwamms zeigen überraschenderweise, dass durch den erfindungsgemäßen flexiblen abrasiven Gegenstand ein wesentlich feineres Kratzmuster auf der geschliffenen Fläche zurückbleibt als bei einem konventionellen Schleifschwamm mit vergleichbarer Schleifkörnungsgröße. Diese Ergebnisse lassen sich durch die Schachbrettanordnung von kleinen, abrasiv beschichteten, elastischen Körpern erklären. Jeder der abrasiv beschichteten, elastischen Körper ist im Wesentlichen ein kleiner Schleifschwamm, die zusammengenommen ein einzigartiges unerwartetes Ergebnis liefern. Die Schachbrettanordnung der abrasiv beschichteten, elastischen Körper trägt auch zu dem feinen Finish bei, das in der geschliffenen Fläche zurückbleibt. Da jeder der abrasiv beschichteten, elastischen Körper über eine inhärent flexible Verbindung mit einem angrenzenden, abrasiv beschichteten, elastischen Körper verbunden ist, kann jeder abrasiv beschichtete, elastische Körper einen etwas anderen Weg über die geschliffene Fläche nehmen. Dies führt zu mehreren, sich überlappenden Schleifwegen mit einem feinen Kratzfinish. Die Vielzahl der kleinen elastischen Körper in dem erfindungsgemäßen flexiblen abrasiven Produkt führt zu mehreren Schleifwegen, wenn der abrasive Gegenstand über die zu schleifende Fläche bewegt wird. Viele der individuellen Schleifwege überlappen einander während des Flächenfeinbearbeitungsprozesses, was zu einem unerwartet feinen Schleifkratzmuster führt.
  • Definition der Begriffe
  • "Flexibel" bedeutet in Bezug auf das erfindungsgemäße flexible abrasive Produkt, dass das abrasive Produkt ausreichend formlich anpassbar ist, um ohne permanente Verformung über sich selbst gefaltet zu werden, und sich im Wesentlichen wieder zu seiner ursprünglichen Struktur entfaltet, wenn es auseinandergefaltet wird.
  • "Elastisch" soll sich in Bezug auf die elastischen Körper auf das Material beziehen, aus dem die Körper gebildet sind, das ausreichend komprimierbar ist, um unter Druck verformt zu werden, aber dennoch zu seiner ursprünglichen Konfiguration zurückkehrt, wenn der Druck nicht mehr einwirkt.
  • "Konvex" soll in Bezug auf die bevorzugte Konfiguration der ersten Fläche der elastischen Körper angeben, dass die erste Fläche einen hohen Punkt hat, der distal von der peripheren Fläche beabstandet ist, die an die Ränder des elastischen Körpers an derselben Seite angrenzt.
  • "Acrylat" und "polyfunktionales Acrylat" sollen substituierte Acrylate ebenso wie Methacrylate einschließen.
  • "Aktinische Strahlung" bedeutet Nicht-Partikelstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 200 bis 700 Nanometern.
  • "Durchschnittliche Acrylatfunktionalität" bezieht sich auf die durchschnittliche Anzahl der Acryloxygruppen pro Molekül; sie wird bestimmt, indem die Gesamtanzahl der Acryloxygruppen in dem polyfunktionalen Acrylat durch die Gesamtanzahl der Moleküle des polyfunktionalen Acrylats geteilt wird.
  • "Durchschnittliche Epoxidfunktionalität" bezieht sich auf die durchschnittliche Anzahl der Epoxidgruppen pro Molekül; sie wird bestimmt, indem die Gesamtanzahl der Epoxidgruppen in dem Epoxid durch die Gesamtanzahl der Epoxidharzmoleküle geteilt wird.
  • "Bireaktive Verbindungen" sind jene, die mindestens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe und mindestens eine 1,2-Epoxidgruppe enthalten.
  • "Epoxidharz" bezieht sich auf eine Zusammensetzung, die mindestens eine Verbindung mit mindestens einer Epoxidgruppe aufweist.
  • "Epoxidgruppe" bezieht sich auf eine Oxiranylgruppe.
  • "Monofunktionales Acrylat" bezieht sich auf eine Verbindung mit einer Acryloxygruppe pro Molekül.
  • "Photoinitiator" bezieht sich auf eine Substanz, die unter Einwirkung von Licht polymerisierbare Gruppen polymerisieren kann; die Polymerisation kann von freiradikalischer oder kationischer Natur sein.
  • "Polyfunktionales Acrylat" bezieht sich auf eine Verbindung mit einer Acryloxyfunktionalität von mehr als 1.
  • "Polyol" bezieht sich auf eine Verbindung mit einer Hydroxylfunktionalität von mehr als 1.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht des erfindungsgemäßen flexiblen abrasiven Produkts, von dem Teile weggeschnitten sind, um Details seiner Mullträgerstruktur zu zeigen.
  • 2 ist eine vergrößerte, schematische, im Querschnitt gezeigte Darstellung eines Teils des erfindungsgemäßen flexiblen abrasiven Produkts, das in 1 abgebildet ist, genommen an Linie 2-2 von 1.
  • 3 ist eine schematische Darstellung des einen Verfahrens zur Herstellung eines abrasiven Gegenstands, der erfindungsgemäß hergestellt werden kann.
  • 4 ist eine Draufsicht einer Walze zur Herstellung eines Produktionswerkzeugs, das zur Herstellung eines abrasiven Gegenstands brauchbar ist, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden soll.
  • 5 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Segments der in 4 abgebildeten Walze, genommen an Linie 5-5, und zeigt Flächendetails.
  • 6 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines anderen Segments der strukturierten Fläche der in 4 abgebildeten Walze, genommen an Linie 6-6.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Wie in 1 und 2 gezeigt ist, weist das flexible erfindungsgemäße abrasive Produkt 10 ein Substrat 11 auf, das mehrere getrennte elastische Körper 12 aufweist, die in einem Muster zusammengehalten werden, so dass Öffnungen 13 zwischen jedem angrenzenden getrennten Körper 12 bereitgestellt werden, die dennoch an Kontaktpunkten 14 miteinander verbunden sind. Obwohl Substrat 11 durch geeignetes Abstanzen einer festen Kautschukbahn oder einer Schaummaterialbahn bereitgestellt werden kann, weist das bevorzugte Substrat 11 vorzugsweise einen Mull auf, der parallele Fäden 20 und quer verlaufende parallele Fäden 21 aufweist, die typischerweise in einem Gittermuster angeordnet sind, das Öffnungen bereitstellt, die jeweils durch einen elastischen Körper in einem Versatzmuster verschlossen sind, wie in 1 gezeigt ist. Obwohl der Mull in den offenen Bereichen, die die elastischen Körper enthalten, offen sein kann, enthalten derartige Bereiche vorzugsweise eine Substruktur 15 von parallelen Fasern 16, die sich innerhalb des elastischen Körpers ausbreiten, um für weitere Verstärkung zu sorgen.
  • Derartige Substrate werden gebildet, indem ein Mull in eine Flüssigkeit getaucht wird, die härtbar ist, um einen Polyvinylchlorid- (PVC)-Schaum zu bilden, und gehärtet wird, indem der eingetauchte Mull in einen Ofen gegeben wird, wodurch das Ausdehnen (Expandieren) und Erstarren der Zusammensetzung herbeigeführt wird. Diese Substrate sind wohl bekannt und im Handel unter den Handelsnamen OMNI-GRIP, MAXI-GRIP, ULTRA GRIP, EIRE-GRIP und LOC-GRIP von Griptex Industries, Inc. aus Calhoun, GA, USA, erhältlich. Diese Produkte können gemäß US-A-5,707,903 (Schottenfeld) hergestellt werden.
  • Einige dieser handelsüblichen Substrate können durch Erwärmen, um Bindemittelvorläufer zu härten, die erhöhte Härtungstemperaturen erfordern, nachteilig verändert werden. Es hat sich herausgestellt, dass bestimmte cycloaliphatische Epoxidbindemittelvorläufer, die eine Härtung bei niedrigerer Temperatur erfordern, dieses Problem umgehen. Zu Beispielen für verwendbare duroplastische harzartige Kleber, die zur Verwendung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte geeignet sind, gehören ohne Einschränkung Epoxidharze, Vinyletherharze, Acrylatharze, acrylierte Isocyanuratharze, acrylierte Urethanharze, acrylierte Epoxidharze und Kombinationen davon. Ein bevorzugter strahlungshärtbarer Bindemittelvorläufer ist ein cycloaliphatisches Epoxidharz. Beispiele für solche cycloaliphatischen Epoxidbindemittelvorläufer umfassen jene, die unter der Handelsbezeichnung ERL 4299 von Dow Chemical Company erhältlich sind, ein cycloaliphatisches Bis-3,4-hexylmethyl-Epoxidharz, und ERL 4221, ein cycloaliphatisches Epoxidharz, wobei beide von Dow Chemical, Midland, Michigan, USA, erhältlich sind.
  • Der Mull kann aus natürlichen oder synthetischen Fasern hergestellt sein, die in einem Netzwerk mit dazwischen liegenden Öffnungen, die auf der Fläche des Mulls beabstandet sind, entweder gestrickt oder gewebt sein können. Der Mull muss nicht in einem gleichförmigen Muster gewebt sein, sondern kann auch ein zufälliges nicht-gewebtes (Vlies)-Muster aufweisen. Die Öffnungen können somit entweder in einem Muster oder zufällig beabstandet vorliegen. Die Öffnungen des Mullnetzwerks können rechteckig sein oder andere Formen einschließlich einer Rautenform, einer dreieckigen Form, einer achteckigen Form oder einer Kombination dieser Formen haben.
  • Der Mull weist vorzugsweise einen ersten Satz von Reihen getrennter Fasern auf, die sich in einer ersten Richtung ausbreiten, und einen zweiten Satz von Fasern, die sich in einer zweiten Richtung ausbreiten, um ein Gitter zu liefern, das mehrere angrenzende Öffnungen aufweist, worin sich elastische Körper in alternierenden Öffnungen befinden, wobei die Öffnungen zwischen elastischen Körpern frei von elastischen Körpern sind. Der Mull kann auch ein offenes Maschenwerk ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus gewebtem oder gestricktem Fasermaschenwerk, synthetischem Fasermaschenwerk, natürlichem Fasermaschenwerk, Metallfasermaschenwerk, geformtem thermoplastischem Polymermaschenwerk, geformtem duroplastischem Polymermaschenwerk, perforierten Bahnmaterialien, geschlitzten und gereckten Bahnmaterialien und Kombinationen davon aufweisen.
  • Die Zusammensetzung der elastischen Körper kann entweder geschäumt oder nicht-geschäumt sein und kann aus beliebigen anderen vielfältigen elastomeren Materialien zusammengesetzt sein, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf Polyurethanharze, Polyvinylchloridharze, Ethylen/Vinylacetat-Harze, synthetische oder Naturkautschukzusammensetzungen, Acrylatharze und andere geeignete elastomere Harzzusammensetzungen.
  • Das Substrat ist dadurch gekennzeichnet, dass es Offenheit zwischen elastischen Körpern aufweist, um verglichen mit der Gesamtfläche des elastischen Körpers eine kumulative Offenheit in der Größenordnung von etwa 20 % bis etwa 80 %, insbesondere zwischen etwa 30 % und etwa 60 % bereitzustellen.
  • Das Substrat hat eine ausreichende Dicke, damit es bequem in der Hand gehalten werden kann. Die Dicke wird zwischen dem höchsten Punkt der ersten Fläche des elastischen Körpers bis zu der zweiten Fläche des elastischen Körpers gemessen. Die Dicke liegt vorzugsweise zwischen etwa 1 mm und etwa 15 mm, insbesondere etwa 3 mm bis etwa 10 mm.
  • Obwohl eine quadratische oder rechteckige Form des elastischen Körpers bevorzugt ist, kann der Körper jede zweckmäßige geometrische Form haben, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf quadratisch, rechteckig, dreieckig, kreisförmig und in Form eines Vielecks. Die elastischen Körper haben vorzugsweise eine einheitliche Form, das ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die elastischen Körper können in Reihen in Längsrichtung und in einer Querrichtung ausgerichtet sein, es mag für einige Anwendungen jedoch bevorzugt sein, dass sie nicht ausgerichtet sind, weil in Schleifverfahren, bei denen das abrasive Produkt nur in eine Richtung bewegt wird, beispielsweise in Längsrichtung, in Längsrichtung ausgerichtete, mit Schleifmittel bedeckte elastische Körper ein unerwünschtes Kratzmuster in der geschliffenen Fläche erzeugen können.
  • Die Dimensionen der elastischen Körper können von etwa 2 bis etwa 25 mm, vorzugsweise 5 bis 10 mm variieren. "Jede Dimension" bezieht sich auf die Dimension einer Seite bei einem Rechteck, den Durchmesser bei einem Kreis oder die maximale Dimension bei einer unregelmäßigen Form. Die Formen der elastischen Körper müssen nicht definitiv geformt sein, sondern können zufällig geformt sein. Wenn die Dimensionen des elastischen Körpers genannt werden, sollen die Dimensionen die Breiten in der Längs- oder Querrichtung oder die Maximaldimension des Körpers aufweisen, wenn in beliebiger Richtung von einer Seite zu der anderen gemessen wird.
  • Die Öffnungen in dem Substrat sind allgemein individuell kleiner als der angrenzende elastische Körper und können Dimensionen in der Größenordnung von etwa 2 mm bis etwa 25 mm, vorzugsweise etwa 5 mm bis etwa 10 mm haben. Die Öffnungen können irgendwie rechteckig sein, wenn die elastischen Körper rechteckig sind, oder sie können in Abhängigkeit von der Form der angrenzenden elastischen Körper jede andere Konfiguration annehmen. Die Form der Öffnungen wird in der Regel durch die Form der Ränder der elastischen Körper definiert. Die elastischen Körper und die Öffnungen sind allgemein gleichförmig über den gesamten Bereich des erfindungsgemäßen flexiblen abrasiven Produkts verteilt, dies gilt jedoch nicht notwendigerweise für alle Fälle.
  • In 2 ist eine vergrößerte schematische Querschnittdarstellung des erfindungsgemäßen abrasiven Produkts gezeigt, aufweisend den elastischen Körper 12, der eine erste Fläche 22, die vorzugsweise konvex oder gewölbt ist, und eine zweite Fläche 18 aufweist, die vorzugsweise flach ist, wenn das abrasive Produkt an einem Teil einer zweiteiligen mechanischen Befestigungsvorrichtung befestigt werden soll, wie einem Haken- oder Ösenteil eines Haken-und-Ösen-Befestigungssystems. Wenn das abrasive Produkt nicht an einem Befestigungssystem befestigt wird, muss die zweite Fläche 18 nicht flach sein und kann irgendeine andere Konfiguration haben. Die zweite Fläche 18 kann auch eine abrasive Fläche sein, wobei sie in diesem Fall auch konvex sein kann. Die Sammlung der zweiten Flächen 18 liefert eine leicht handhabbare Rückseite des erfindungsgemäßen abrasiven Produkts, die sich leicht an die Hand anpasst, um ein bequemes verformbares Produkt zur Verfügung zu stellen, das leicht zum Schleifen von Gegenständen mit einer komplexen Form verwendet werden kann.
  • Abrasive Beschichtung
  • Die Erfindung stellt beschichtete abrasive Produkte zur Verfügung, die eine auf das oben beschriebene Substrat aufgeschichtete abrasive Schicht aufweisen. Die abrasive Schicht kann durch jegliche bekannten Mittel bereitgestellt werden, d. h. Tropfbeschichten, Aufschlämmungsbeschichten, elektrostatisches Beschichten, Walzbeschichten, usw. Die abrasive Beschichtung wird in der Regel nur auf eine Seite des Substrats aufgebracht, kann jedoch auf beide Seiten aufgebracht werden. Wenn sie auf beide Seiten aufgebracht wird, kann die Größe der abrasiven Partikel auf jeder Seite gleich sein oder bei beiden Seiten verschieden sein.
  • Nachdem das Substrat bereitgestellt worden ist, wird mit der Einführung der abrasiven Partikel und mehreren Klebeschichten begonnen, die in der Regel in Bindemittelvorläuferform aufgebracht werden, um die abrasive Schicht des beschichteten abrasiven Produkts zu bilden.
  • Herstellungsbeschichtung
  • Die Herstellungsbeschichtung wird gebildet, indem ein Herstellungsbeschichtungsvorläufer auf das Substrat aufgebracht wird, wobei sich "Herstellungsbeschichtungsvorläufer" auf das aufschichtbare harzartige Klebematerial bezieht, das auf die beschichtbare Fläche der ersten Fläche der elastischen Körper des Substrats aufgebracht wird, um die abrasiven Partikel daran zu befestigen. "Herstellungsbeschichtung" bezieht sich auf die Schicht aus gehärtetem Harz über den beschichtbaren Flächen der Körper des Substrats, die durch Härten des Herstellungsbeschichtungsvorläufers gebildet worden ist. Die Dicke des Herstellungsbeschichtungsklebers wird in der Regel so eingestellt, dass zwischen 90 % und 60 % der individuellen Kornlänge über die gehärtete Herstellungsklebeschicht hinausragen. Grobkörnigere Mineralien (niedrigere Körnungsgrößen) erfordern allgemein mehr Herstellungskleber als feinkörnigere Mineralien (höhere Körnungsgrößen).
  • Der Herstellungsbeschichtungsvorläufer wird in einem Beschichtungsgewicht auf das Substrat aufgebracht, das im gehärteten Zustand die erforderliche Adhäsion liefert, um die abrasiven Partikel sicher an die beschichtbaren Flächen des Substrats zu binden. Das Zusatztrockengewicht liegt bei typischen Herstellungsbeschichtungen im Bereich von etwa 60 bis 200 g/m2.
  • Eine Herstellungsbeschichtung wird auf eine Seite des Substrats aufgebracht. Der Herstellungsbeschichtungsbindemittelvorläufer kann nach jeglicher konventionellen Technik aufgeschichtet werden, wie Rakelbeschichten, Sprühbeschichten, Walzbeschichten, Tiefdruckbeschichten und dergleichen.
  • Die Klebeschichten in den beschichteten abrasiven Gegenständen, die auf vielfältige Weise als Herstellungs-, Schlichte- und Superschlichtebeschichtungen verwendet werden, werden in der Regel aus einem harzartigen Kleber gebildet. Jede der Schichten kann aus den gleichen oder verschiedenen harzartigen Klebern gebildet werden. Brauchbare harzartige Kleber sind jene, die mit dem organischen Polymermaterial des Substrats verträglich sind. Gehärtete harzartige Kleber sind auch tolerant gegenüber Schleifbedingungen, so dass die Klebeschichten nicht altern und das abrasive Material vorzeitig freisetzen.
  • Der harzartige Kleber ist vorzugsweise eine Schicht aus einem duroplastischen Harz. Zu Beispielen für brauchbare, erfindungsgemäß geeignete, duroplastische, harzartige Kleber gehören ohne Einschränkung phenolische Harze, Aminoplastharze, Urethanharze, Epoxidharze, Epoxid-Polyol-Harze, ethylenisch ungesättigte Harze, Acrylatharze, acrylierte Isocyanuratharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Isocyanuratharze, Polyvinylchloridharze, Butadien-Kautschukharze, acrylierte Urethanharze, acrylierte Epoxidharze oder Kombinationen davon. Ein bevorzugtes Herstellungsbeschichtungsharz ist ein cycloaliphatisches Epoxidharz in Kombination mit einem Polyol.
  • Die Herstellungs-, Schlichtebeschichtungen beziehungsweise Superschlichteschichten können andere Materialien enthalten, die üblicherweise in beschichteten abrasiven Produkten verwendet werden. Diese als Additive bezeichneten Materialien aufweisen Schleifhilfsmittel, Füllstoffe, Kopplungsmittel, Benetzungsmittel, Farbstoffe, Pigmente, Weichmacher, Trennmittel oder Kombinationen davon auf. Man würde in der Regel nicht mehr von diesen Materialien einsetzen, als für erwünschte Ergebnisse erforderlich ist. Füllstoffe sind in der Herstellungs- oder Schlichtebeschichtung in der Regel in nicht mehr als einer Menge von etwa 90 Gew.-% vorhanden, bezogen auf das Gewicht des Klebers. Zu Beispielen für geeignete Füllstoffe gehören Calciumsalze, wie Calciumcarbonat und Calciummetasilikat, Siliziumdioxid, Metalle, Kohle oder Glas.
  • Abrasive Partikel
  • Zu den erfindungsgemäß geeigneten abrasiven Partikeln gehören Korund, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, Keramik auf Aluminiumoxidbasis, Siliziumcarbid, Zirkoniumdioxid, Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid, Granat, Diamant, Cerdioxid, kubisches Bornitrid, gemahlenes Glas, Quarz, Titandiborid, Sol-Gel-Schleifmittel und Kombinationen davon. Beispiele für Sol-Gel-Schleifpartikel finden sich in US-A-4,314,827 (Leitheiser et al.); US-A-4,623,364 (Cottringer et al); US-A-4,744,802 (Schwabel); US-A-4,770,671 (Monroe et al.) und US-A-4,881,951 (Wood et al.). Die abrasiven Partikel können entweder geformt (z. B. Stab, Dreieck oder Pyramide) oder ungeformt (d. h. unregelmäßig) sein. Der Begriff "abrasives Partikel" umfasst Schleifkörner, Agglomerate oder mehrkörniges abrasives Granulat. In US-A-4,652,275 (Bloecher et al.) und US-A-5,975,988 (Christianson) sind Beispiele für derartige Agglomerate beschrieben. Die Agglomerate können unregelmäßig geformt sein oder eine dazugehörige genaue Form aufweisen, beispielsweise einen Würfel, eine Pyramide, einen Pyramidenstumpf oder eine Kugel. Ein Agglomerat weist abrasive Partikel oder Körner und ein Bindemittel auf. Das Bindemittel kann organisch oder anorganisch sein. Beispiele für organische Bindemittel umfassen phenolische Harze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze und Epoxidharze. Zu Beispielen für anorganische Bindemittel gehören Metalle (wie Nickel) und Metalloxide. Metalloxide werden üblicherweise als Glas (verglast), Keramik (kristallin) oder Glas-Keramik klassifiziert. In US-A-5,975,988 (Christianson) sind weitere Informationen über Keramikagglomerate offenbart.
  • Zu brauchbaren Aluminiumoxidkörnern für erfindungsgemäße Anwendungen gehören Korunde, wärmebehandelte Aluminiumoxide und keramische Aluminiumoxide. In US-A-4,314,827 (Leitheiser et al.), US-A-4,744,802 (Schwabel), US-A-4,770,671 (Monroe et al.) und US-A-4,881,951 (Wood et al.) sind Beispiele für keramische Aluminiumoxide offenbart.
  • Abrasive Partikel können mit Materialien beschichtet werden, um die Partikel mit erwünschten Charakteristika zu versehen. Es ist beispielsweise gezeigt worden, dass auf die Fläche eines abrasiven Partikels aufgebrachte Materialien die Adhäsion zwischen dem abrasiven Partikel und dem Polymer verbessern. Ein auf die Fläche eines abrasiven Partikels aufgebrachtes Material kann die Dispergierbarkeit der abrasiven Partikel in den Vorläuferpolymeruntereinheiten verbessern. Alternativ können Flächenbeschichtungen die Schneidcharakteristika des resultierenden abrasiven Partikels ändern und verbessern. In US-A-5,011,508 (Wald et al.); US-A-3,041,156 (Rowse et al.); US-A-5,009,675 (Kunz et al.); US-A-4,997,461 (Markhoff-Matheny et al.); US-A-5,213,591 (Celikkaya et al.); US-A-5,085,671 (Martin et al.) und US-A-5,042,991 (Kunz et al.) sind beispielsweise derartige Flächenbeschichtungen beschrieben.
  • Die durchschnittliche Partikelgröße des abrasiven Partikels ist für vorteilhafte Anwendungen der vorliegenden Erfindung mindestens etwa 0,1 μm, vorzugsweise mindestens etwa 65 μm. Eine Partikelgröße von etwa 100 μm entspricht ungefähr einem beschichteten abrasiven Schleifkorn der Körnungsgröße 150 gemäß American National Standards Institut (ANSI) Standard B74.18-1984. Das Schleifkorn kann in Abhängigkeit von der gewünschten Endanwendung des flexiblen abrasiven Produkts orientiert werden oder ohne Orientierung auf das Substrat aufgebracht werden.
  • Die abrasiven Partikel können nach jeglicher konventionellen Technik, wie elektrostatischem Beschichten oder Tropfbeschichten, in den Herstellungsbeschichtungsvorläufer eingebettet werden. Während des elektrostatischen Beschichtens werden an die abrasiven Partikel elektrostatische Ladungen angelegt, und dies treibt die abrasiven Partikel nach oben. Elektrostatisches Beschichten neigt dazu, das abrasive Partikel zu orientieren, was allgemein zu besserer Schleifleistung führen. Beim Tropfbeschichten werden die abrasiven Partikel aus einer Zuführungstation gedrückt und fallen durch Schwerkraft in den Bindemittelvorläufer. Es liegt auch innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, die abrasiven Partikel mit einer mechanischen Kraft aufwärts in den Bindemittelvorläufer zu treiben.
  • Wenn die abrasiven Partikel durch elektrostatisches Beschichten aufgebracht werden, dann ist bevorzugt, dass sich der Träger auf einer Trommel befindet. Die Trommel dient als Erdung für das elektrostatische Beschichtungsverfahren. Die richtige Menge der abrasiven Partikel wird dann auf einer Platte unterhalb der Trommel angeordnet. Dann wird die Trommel, gedreht und das elektrostatische Feld eingeschaltet. Wenn sich die Trommel dreht, werden die abrasiven Partikel in der Herstellungsbeschichtung eingebettet. Die Trommel wird so lange gedreht, bis die gewünschte Menge der abrasiven Partikel als Beschichtung aufgebracht worden ist. Dann wird die resultierende Konstruktion Bedingungen ausgesetzt, die ausreichen, um die Herstellungsbeschichtung zu verfestigen.
  • Alternativ kann anstelle der Trommel eine geladene Platte als Erdung für das elektrostatische Verfahren verwendet werden.
  • Schlichtebeschichtung
  • Die Schlichtebeschichtung ist eine dünne Klebeschicht, die über der Mineral- und der Herstellungsbeschichtung aufgebracht ist. Der Zweck dieser Klebeschicht liegt im Verbinden der individuellen Mineralpartikel miteinander, so dass sie während des Schleifprozesses alle gemeinsam wirken. Die Dicke der Schlichteklebeschicht variiert mit den individuellen Mineralkorngrößen. Gröbere Mineralien (kleinere Körnungszahlen) erfordern mehr Schlichtekleber als feinere Mineralien (größere Körnungszahlen). Die Schlichtebeschichtung wird gebildet, indem eine dünne Schicht eines Schlichtebeschichtungsvorläufers über der Herstellungsbeschichtung und den abrasiven Partikeln aufgebracht wird, wodurch eine dünne harte Schlichtebeschichtung mit einem Zusatztrockengewicht von mindestens ungefähr 60 g/m2 gebildet wird. Das Zusatzgewicht der Schlichtebeschichtung ist vorzugsweise etwa 8 bis 30 g/m2. Es hat sich herausgestellt, dass die dünne harte Schlichtebeschichtung, wenn eine solche dünne harte Schlichtebeschichtung auf ein in Längsrichtung dehnbares Schaumsubstrat aufgebracht wird, eine verringerte Neigung zum Zerreißen des Schaumsubstrats beim Biegen aufweist, die verbesserten Leistungscharakteristika jedoch behält, die mit einer dicken harten Schlichtebeschichtung verbunden sind, nämlich erhöhte Lebensdauer, erhöhten Schnitt und erhöhte Verschleißbeständigkeit. Weitere Details der erforderlichen Schritte, um die verbesserten Leistungscharakteristika zu erhalten, finden sich in WO-01/41975-A1.
  • Eine Schlichtebeschichtung kann über den abrasiven Partikeln und der Herstellungsbeschichtung aufgebracht werden, wie durch Walzbeschichten oder Sprühbeschichten. Die abrasive Beschichtung schließt vorzugsweise auch eine Schlichtebeschichtung über der Herstellungsbeschichtung und den abrasiven Partikeln ein. Die Schlichtebeschichtung ist vorzugsweise ein Bindemittelharz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus phenolischen Harzen, Aminoplastharzen mit seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen, Urethanharzen, Epoxidharzen, ethylenisch ungesättigten Harzen, acrylierten Isocyanuratharzen, Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, Isocyanuratharzen, acrylierten Urethanharzen, acrylierten Epoxidharzen, Bismaleimidzharzen, Fluoren-modifizierten Harzen und Kombinationen davon. Die bevorzugte Schlichtebeschichtung ist eine Mischung aus cycloaliphatischem Epoxidharz und Acrylatharz. Nachdem die Schlichtebeschichtung aufgebracht worden ist, wird die Schlichtebeschichtung verfestigt, in der Regel durch Einwirkung einer Energiequelle. Zu diesen Energiequellen gehören sowohl Wärme- als auch Strahlungsenergie.
  • Superschlichtebeschichtung
  • Es ist in einigen Fällen möglicherweise bevorzugt, über der Schlichtebeschichtung eine Superschlichtebeschichtung aufzubringen. Die optionale Superschlichtebeschichtung kann vorzugsweise ein Schleifhilfsmittel aufweisen, um die Schleifcharakteristika des beschichteten Schleifmittels zu verbessern. Zu Beispielen für Schleifhilfsmittel gehören Kaliumtetrafluorborat, Kryolith, Ammoniumkryolith oder Schwefel. Man würde in der Regel nicht mehr Schleifhilfsmittel einsetzen, als für erwünschte Ergebnisse erforderlich ist. Die Superschlichtebeschichtung kann ein Bindemittel und ein Mahlhilfsmittel aufweisen.
  • Allgemeines Herstellungsverfahren
  • Flexibles abrasives Produkt wird durch Bereitstellung eines flexiblen bahnartigen Substrats hergestellt. Eine erste Fläche des Bahnsubstrats wird mit einer Herstellungsbeschichtungsformulierung beschichtet, die eine härtbare Bindemittelzusammensetzung aufweist. Diese kann durch eine Hochdrucksprühpistole oder einen Walzbeschichter aufgebracht werden. Die Beschichtungsstation kann jegliches konventionelle Beschichtungsmittel, wie ein Tropfdüsenbeschichter, Rakelbeschichter, Vorhangbeschichter, Vakuumdüsenbeschichter oder ein Düsenbeschichter, sein. Die Bildung von Luftbläschen wird während des Beschichtens vorzugsweise minimiert. Abrasive Partikel werden auf der Herstellungsbeschichtung der härtbaren Zusammensetzung abgesetzt.
  • Der härtbaren abrasiven Kompositschicht wird mit einer Energiequelle Energie zugeführt, um die Herstellungsbeschichtung mindestens teilweise zu härten. Die Auswahl der Energiequelle hängt teilweise von der Chemie der Vorläuferherstellungsbeschichtung ab. Die Energiequelle sollte das Substrat nicht nennenswert abbauen. Partielles Härten der Vorläuferherstellungsbeschichtung bedeutet, dass die Vorläuferherstellungsbeschichtung bis zu einem solchen Stadium polymerisiert wird, dass die härtbare Klebekompositschicht nicht fließt, wenn sie umgedreht wird.
  • Die Energiequelle kann eine Quelle für Wärmeenergie oder Strahlungsenergie sein, wie Elektronenstrahl, Ultraviolettlicht oder sichtbares Licht. Die erforderliche Energiemenge hängt von der chemischen Beschaffenheit der reaktiven Gruppen in den Vorläuferpolymeruntereinheiten sowie der Dicke und Dichte der Bindemittelaufschlämmung ab. Bei Wärmeenergie reichen eine Ofentemperatur etwa 75°C bis etwa 150°C und allgemein eine Dauer von etwa 5 Minuten bis etwa 60 Minuten aus. Elektronenstrahlstrahlung oder ionisierende Strahlung können in einer Energiemenge von etwa 0,1 bis etwa 10 Mrad, vorzugsweise in einer Energiemenge von etwa 1 bis etwa 10 Mrad verwendet werden. Zu Ultraviolettstrahlung gehört Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 200 bis etwa 400 Nanometern, vorzugsweise im Bereich von etwa 250 bis 400 Nanometern. Zu sichtbarer Strahlung gehört Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 400 bis etwa 800 Nanometern, vorzugsweise im Bereich von etwa 400 bis 550 Nanometern.
  • Eine Schlichtebeschichtungsformulierung, die eine härtbare Bindemittelzusammensetzung aufweist, wird auf die abrasiven Partikel aufgeschichtet, und die Schlichtebindemittelzusammensetzung wird entweder durch Wärme, durch Elektronenstrahl oder UV-Härten gehärtet.
  • Verfahren zur Herstellung von geformter abrasiver Beschichtung
  • Die Herstellung dieses Produkttyps kann durch Verwendung der in 3 schematisch gezeigten Geräte bewirkt werden. 3 illustriert eine Vorrichtung 23 zur Aufbringung einer geformten Beschichtung auf die erste Hauptfläche des Schaumträgers 25. Ein Produktionswerkzeug 24 liegt in Form eines Riemens mit einer hohlraumtragenden Kontaktfläche 30, gegenüberliegenden Trägerfläche 38 und geeignet bemessenen Hohlräumen in der Kontaktfläche 30 vor. Träger 25 mit einer ersten Hauptfläche 26 und einer zweiten Hauptfläche 27 wird von Rolle 28 abgewickelt. Zur gleichen Zeit, in der Träger 25 von Rolle 28 abgewickelt wird, wird das Produktionswerkzeug 24 von Rolle 29 abgewickelt. Die Kontaktfläche 30 des Produktionswerkzeugs 24 wird an Beschichtungsstation 31 mit einer Mischung aus abrasiven Partikeln und Bindemittelvorläufer beschichtet. Die Mischung kann erwärmt werden, um die Viskosität vor oder während der Beschichtungsstufe herabzusetzen. Die Beschichtungsstation kann jegliches konventionelle Beschichtungsmittel aufweisen, wie einen Rakelbeschichter, Tropfdüsenbeschichter, Vorhangbeschichter, Vakuumdüsenbeschichter oder einen Düsenbeschichter. Nachdem die Kontaktfläche 30 von Produktionswerkzeug 24 beschichtet worden ist, werden der Träger 25 und das Produktionswerkzeug 24 so zusammengebracht, dass die Mischung die erste Hauptfläche 26 des Trägers 25 benetzt. In 3 wird die Mischung mittels einer Kontaktquetschwalze 33, die auch die Produktionswerkzeug/Mischung/Träger-Konstruktion gegen eine Haltetrommel 35 drückt, zwangsweise in Kontakt mit dem Träger 25 gebracht. Anschließend wird durch eine Quelle für Strahlungsenergie 37 durch die Rückseite 38 des Produktionswerkzeugs 24 und in die Mischung hinein eine ausreichende Dosis Strahlungsenergie zugeführt, damit der Bindemittelvorläufer wenigstens partiell härten kann, wodurch eine geformte, handhabbare Struktur 39 gebildet wird. Das Produktionswerkzeug 24 wird dann von der geformten, handhabbaren Struktur 39 getrennt. Die Trennung des Produktionswerkzeugs 24 von der geformten, handhabbaren Struktur 39 erfolgt an Walze 40. Der Winkel α zwischen der geformten handhabbaren Struktur 39 und dem Produktionswerkzeug 24 ist unmittelbar nach Passieren der Walze 40 vorzugsweise ein steiler Winkel, z. B. mehr als 30 Grad, um zu einer sauberen Trennung der geformten handhabbaren Struktur 39 von dem Produktionswerkzeug 24 zu führen. Das Produktionswerkzeug 24 wird als Rolle 41 wieder aufgewickelt. Die geformte handhabbare Struktur 39 wird als Rolle 43 aufgewickelt. Wenn der Bindemittelvorläufer nicht vollständig gehärtet worden ist, kann er dann durch Einwirkung einer weiteren Energiequelle, wie einer Quelle für Wärmeenergie oder einer weiteren Quelle für Strahlungsenergie, vollständig gehärtet werden, um den beschichteten abrasiven Gegenstand zu bilden. Vollständige Härtung kann alternativ letztendlich ohne Verwendung einer weiteren Energiequelle zur Bildung des beschichteten abrasiven Gegenstands resultieren. Die Formulierung "vollständige Härtung" bedeutet hier, dass der Bindemittelvorläufer in ausreichendem Maße gehärtet ist, so dass das resultierende Produkt als abrasiver Gegenstand funktionieren wird, z. B. als ein beschichteter abrasiver Gegenstand.
  • Der durch Verwendung der in 3 abgebildeten Geräte hergestellte gehärtete abrasive Gegenstand hat außer der durch das Produktionswerkzeug 24 verliehenen Flächenwelligkeit eine relativ glatte Fläche.
  • Produktionswerkzeug
  • 4 zeigt eine Walze 50, die zur Herstellung des in 3 gezeigten Produktionswerkzeugs 24 verwendet worden ist. Es wurde die folgende spezielle Ausführungsform von Walze 50 zur Herstellung von Produktionswerkzeug 24 verwendet, das dann zur Herstellung der erfindungsgemäßen abrasiven Kompositstruktur verwendet wurde. Walze 50 hat eine Welle 51 und eine Drehachse 52. In diesem Fall weist die strukturierte Fläche einen ersten Satz 53 angrenzender, um den Umfang der Walze herum liegender Rillen und einen zweiten Satz 54 gleichmäßig beabstandeter Rillen, die in einem Winkel von 30° bezogen auf die Drehachse 52 davon ausgehen, auf.
  • 5 zeigt eine vergrößerte Querschnittansicht eines Segments der strukturierten Fläche der Walze 50, genommen entlang Linie 5-5 in 4 senkrecht zu den Rillen in Satz 53. 5 zeigt, dass die strukturierte Fläche um den Abstand x beabstandete Spitzen aufweist, was einem Abstand von Spitze zu Spitze von 54,8 μm und einer Spitzenhöhe, y, vom Tal bis zu der Spitze von 55 μm und einem Winkel z von 53° entspricht.
  • 6 zeigt eine vergrößerte Querschnittansicht eines Segments der strukturierten Fläche der Walze 50, genommen entlang Linie 6-6 in 4 senkrecht zu den Rillen in Satz 54. 6 zeigt Rillen 55 mit einem Winkel w, der ein Winkel von 99,5° zwischen angrenzenden Spitzenneigungen und Tälern ist, die durch einen Abstand t von 250 μm getrennt sind, und mit einer Taltiefe s von 55 μm.
  • Walze 50 kann auch zur Herstellung eines Produktionswerkzeugs zum Bilden der geformten Strukturen in der abrasiven Schicht des in 2 gezeigten abrasiven Produkts gemäß dem in US-A-5,435,816 (Spurgeon et al.) beschriebenen Verfahren verwendet werden.
  • Es wird ein Produktionswerkzeug verwendet, um eine abrasive Kompositschicht mit einer Gruppierung aus entweder genau oder unregelmäßig geformten abrasiven Kompositstrukturen bereitzustellen. Ein Produktionswerkzeug hat eine Fläche, die eine Mehrzahl von Hohlräumen enthält. Diese Hohlräume haben im Wesentlichen die Umkehrform der gewünschten abrasiven Kompositstrukturen und sind für die Erzeugung der Form und Anordnung der abrasiven Kompositstrukturen verantwortlich. Diese Hohlräume können jede geometrische Form haben, die die Umkehrform der für die abrasiven Komposite geeigneten geometrischen Formen ist. Die Form der Hohlräume wird vorzugsweise so gewählt, dass die Fläche der abrasiven Kompositstruktur von dem Träger wegweisend abnimmt.
  • Das Produktionswerkzeug kann ein Riemen, eine Bahn, eine Endlosbahn oder eine Warenbahn, eine Beschichtungswalze, wie eine Tiefdruckwalze, eine an einer Beschichtungswalze angebrachte Manschette oder eine Düse sein. Das Produktionswerkzeug kann aus Metall (z. B. Nickel), Metalllegierungen oder Kunststoff zusammengesetzt sein. Das Metallproduktionswerkzeug kann nach jeglicher konventionellen Technik gefertigt sein, wie Photolithographie, Rändeln, Gravieren, Abwälzfräsen, Elektroformen, Diamantdrehen und dergleichen. In US-A-5,975,987 (Hoopman et al.) sind bevorzugte Verfahren zur Herstellung von Metalloriginalwerkzeugen beschrieben.
  • Ein thermoplastisches Werkzeug kann von einem Metalloriginalwerkzeug abkopiert werden. Das Originalwerkzeug weist das Umkehrmuster des für das Produktionswerkzeug gewünschten Musters auf. Das Originalwerkzeug ist vorzugsweise aus Metall gemacht, z. B. einem vernickelten Metall wie Aluminium, Kupfer oder Bronze. Ein thermoplastisches Bahnmaterial kann gegebenenfalls zusammen mit dem Originalwerkzeug erwärmt werden, so dass das thermoplastische Material mit dem Originalwerkzeugmuster geprägt wird, indem die beiden zusammengepresst werden. Das thermoplastische Material kann auch auf das Originalwerkzeug extrudiert oder gegossen und anschließend gepresst werden. Das thermoplastische Material wird zu einem nicht-fließfähigen Zustand abgekühlt und danach von dem Originalwerkzeug getrennt, um ein Produktionswerkzeug herzustellen. Das Produktionswerkzeug kann auch eine Trennbeschichtung enthalten, damit der abrasive Gegenstand leichter von dem Produktionswerkzeug abgelöst werden kann. Zu Beispielen für solche Trennbeschichtungen gehören Silikone und Fluorchemikalien.
  • In US-A-5,435,816 (Spurgeon et al.) wird über geeignete thermoplastische Produktionswerkzeuge berichtet. Zu Beispielen für thermoplastische Materialien, die zur Bildung des Produktionswerkzeugs brauchbar sind, gehören Polyester, Polypropylen, Polyethylen, Polyamide, Polyurethane, Polycarbonate oder Kombinationen davon. Es ist bevorzugt, dass das thermoplastische Produktionswerkzeug Additive enthält, wie Antioxidantien und/oder UV-Stabilisatoren. Diese Additive können die Gebrauchsdauer des Produktionswerkzeugs verlängern.
  • Die Komponenten des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten abrasiven Produkts werden hier beschrieben.
  • Abrasive Partikel
  • Ein erfindungsgemäßer abrasiver Gegenstand weist typischerweise mindestens eine abrasive Kompositschicht, die mehrere in Vorläuferpolymeruntereinheiten dispergierte abrasive Partikel aufweist, auf. Das Bindemittel wird aus einem Bindemittelvorläufer der gebildet, Vorläuferpolymeruntereinheiten aufweist. Die abrasiven Partikel können gleichförmig in einem Bindemittel dispergiert sein, oder alternativ können die abrasiven Partikel darin ungleichförmig dispergiert sein. Es ist bevorzugt, dass die abrasiven Partikel in dem Bindemittel gleichförmig dispergiert sind, so dass der resultierende abrasive Gegenstand eine konsistentere Schneidfähigkeit hat.
  • Die durchschnittliche Partikelgröße der abrasiven Partikel kann im Bereich von etwa 0,01 bis 1500 μm, in der Regel zwischen 0,01 und 500 μm und allgemein zwischen 1 und 100 μm liegen. Die Größe des abrasiven Partikels wird in der Regel mit der längsten Dimension des abrasiven Partikels angegeben. In den meisten Fällen gibt es eine Partikelgrößenbereichsverteilung. Es ist in einigen Fällen bevorzugt, dass die Partikelgrößenverteilung eng kontrolliert wird, so dass der resultierende abrasive Gegenstand auf dem geschliffenen Werkstück ein konsistentes Flächenfinish liefert.
  • Zu Beispielen für konventionelle harte abrasive Partikel gehören Korund, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, weißer Korund, schwarzes Siliziumcarbid, grünes Siliziumcarbid, Titandiborid, Borcarbid, Wolframcarbid, Titancarbid, Diamant (sowohl natürlich als auch synthetisch), Siliziumdioxid, Eisenoxid, Chromoxid, Cerdioxid, Zirkoniumdioxid, Titandioxid, Silikate, Zinnoxid, kubisches Bornitrid, Granat, Korund-Zirkoniumdioxid, Sol-Gel-Schleifpartikel und dergleichen. Beispiele für Sol-Gel-Schleifpartikel finden sich in US-A-4,314,827 (Leitheiser et al.); US-A-4,623,364 (Cottringer et al.); US-A-4,744,802 (Schwabel); US-A-4,770,671 (Monroe et al.) und US-A-4,881,951 (Wood et al.).
  • Der Begriff abrasives Partikel umschließt hier auch einzelne abrasive Partikel, die mit Polymer zusammengebunden sind, um ein abrasives Agglomerat zu bilden. Abrasive Agglomerate sind ferner in US-A-4,311,489 (Kressner); US-A-4,652,275 (Bloecher et al.); US-A-4,799,939 (Bloecher et al.) und US-A-5,500,273 (Holmes et al.) beschrieben. Die abrasiven Partikel können alternativ durch Anziehungskräfte der Partikel untereinander gebunden sein.
  • Das abrasive Partikel kann auch eine dazugehörige Form haben. Zu Beispielen für derartige Formen gehören Stäbe, Dreiecke, Pyramiden, Kegel, massive Kugeln, Hohlkugeln und dergleichen. Das abrasive Partikel kann alternativ eine Zufallsform haben.
  • Abrasive Partikel können mit Materialien beschichtet werden, um die Partikel mit erwünschten Charakteristika zu versehen. Es ist beispielsweise gezeigt worden, dass auf die Fläche eines abrasiven Partikels aufgebrachte Materialien die Adhäsion zwischen dem abrasiven Partikel und dem Polymer verbessern. Ein auf die Fläche eines abrasiven Partikels aufgebrachtes Material kann die Dispergierbarkeit der abrasiven Partikel in den Vorläuferpolymeruntereinheiten verbessern. Alternativ können Flächenbeschichtungen die Schneidcharakteristika des resultierenden abrasiven Partikels ändern und verbessern. In US-A-5,011,508 (Wald et al.); US-A-3,041,156 (Rowse et al.); US-A-5,009,675 (Kunz et al.); US-A-4,997,461 (Markhoff-Matheny et al.); US-A-5,213,591 (Celikkaya et al.); US-A-5,085,671 (Martin et al.) und US-A-5,042,991 (Kunz et al.) sind beispielsweise derartige Flächenbeschichtungen beschrieben.
  • Füllstoffe
  • Ein erfindungsgemäßer abrasiver Gegenstand kann eine abrasive Beschichtung aufweisen, die ferner einen Füllstoff aufweist. Ein Füllstoff ist ein Teilchenmaterial und mit einer durchschnittlichen Partikelgröße im Bereich zwischen 0,1 und 50 μm, in der Regel zwischen 1 und 30 μm. Zu Beispielen für erfindungsgemäß brauchbare Füllstoffe gehören Metallcarbonate (wie Calciumcarbonat, Calciummagnesiumcarbonat, Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat), Siliziumdioxid (wie Quarz, Glasperlen, Glasbläschen und Glasfasern), Silikate (wie Talkum, Tone, Montmorillonit, Feldspat, Glimmer, Calciumsilikat, Calciummetasilikat, Natriumaluminiumsilikat, Natriumsilikat), Metallsulfate (wie Calciumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumsulfat), Gips, Vermiculit, Zucker, Holzmehl, Aluminiumtrihydrat, Ruß, Metalloxide (wie Calciumoxid, Aluminiumoxid, Zinnoxid, Titandioxid), Metallsulfite (wie Calciumsulfit), thermoplastische Partikel (wie Polycarbonat, Polyetherimid, Polyester, Polyethylen, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Polypropylen, Acetalpolymere, Polyurethane, Nylonpartikel) und duroplastische Partikel (wie Phenolharzbläschen, Phenolharzperlen, Polyurethanschaumpartikel und dergleichen). Der Füllstoff kann auch ein Salz, wie ein Halogenidsalz, sein. Zu Beispielen für Halogenidsalze gehören Natriumchlorid, Kaliumkryolith, Natriumkryolith, Ammoniumkryolith, Kaliumtetrafluorborat, Natriumtetrafluorborat, Siliziumfluoride, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid. Zu Beispielen für Metallfüllstoffe gehören Zinn, Blei, Wismut, Kobalt, Antimon, Cadmium, Eisen, Titan. Zu anderen verschiedenen Füllstoffen gehören Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit, Metallsulfide und Suspendiermittel.
  • Ein Beispiel für ein Suspendiermittel ist ein amorphes Siliziumdioxidpartikel mit einer Fläche kleiner als 150 m2/g, das im Handel von DeGussa Corp., Rheinfelden, Deutschland, unter der Handelsbezeichnung "OX-50" erhältlich ist. Die Zugabe des Suspendiermittels kann die Gesamtviskosität der Schleifmittelaufschlämmung herabsetzen. Die Verwendung von Suspendiermitteln ist ferner in US-A-5,368,619 (Culler) beschrieben.
  • Bindemittel
  • Die erfindungsgemäße abrasive Beschichtung wird aus einer härtbaren abrasiven Kompositschicht gebildet, die eine Mischung aus abrasiven Partikeln und Vorläuferpolymeruntereinheiten aufweist. Die härtbare abrasive Kompositschicht weist vorzugsweise organische Vorläuferpolymeruntereinheiten auf. Die Vorläuferpolymeruntereinheiten sind vorzugsweise ausreichend fließfähig, so dass sie eine Fläche beschichten können. Verfestigen der Vorläuferpolymeruntereinheiten kann durch Härten (z. B. Polymerisation und/oder Vernetzen), durch Trocknen (z. B. Austreiben einer Flüssigkeit) und/oder einfach durch Abkühlen erreicht werden. Die Vorläuferpolymeruntereinheiten können eine lösungsmittelgetragene, eine wassergetragene oder eine aus 100 % Feststoffen bestehende (d. h. eine im Wesentlichen lösungsmittelfreie) Zusammensetzung sein. Als Vorläuferpolymeruntereinheiten können thermoplastische und/oder duroplastische Polymere oder Materialien sowie Kombinationen davon verwendet werden.
  • Beim Härten der Vorläuferpolymereinheiten wird der härtbare abrasive Komposit in den gehärteten abrasiven Komposit umgewandelt. Die bevorzugten Vorläuferpolymeruntereinheiten können entweder ein durch Kondensation härtbares Harz oder ein additionspolymerisierbares Harz sein. Die additionspolymerisierbaren Harze können ethylenisch ungesättigte Monomere und/oder Oligomere sein. Zu Beispielen für verwendbare vernetzbare Materialien gehören phenolische Harze, Bismaleimid-Bindemittel, Vinyletherharze, Aminoplastharze mit seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen, Urethanharze, Epoxidharze, Acrylatharze, acrylierte Isocyanuratharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Isocyanuratharze, acrylierte Urethanharze, acrylierte Epoxidharze oder Mischungen davon.
  • Eine abrasive Kompositschicht kann zwischen etwa 1 Gewichtsteil abrasive Partikel und 90 Gewichtsteilen abrasive Partikel und 10 Gewichtsteile Vorläuferpolymeruntereinheiten bis 99 Gewichtsteile Vorläuferpolymeruntereinheiten aufweisen. Eine abrasive Kompositschicht kann vorzugsweise etwa 30 bis 85 Teile abrasive Partikel und etwa 15 bis 70 Teile Vorläuferpolymeruntereinheiten aufweisen. Eine abrasive Kompositschicht kann insbesondere etwa 40 bis 70 Teile abrasive Partikel und etwa 30 bis 60 Teile Vorläuferpolymeruntereinheiten aufweisen.
  • Die Vorläuferpolymeruntereinheiten sind vorzugsweise ein härtbares organisches Material (d. h. eine Polymeruntereinheit oder Material, das bei Einwirkung von Wärme und/oder anderen Energiequellen, wie Elektronenstrahl, Ultraviolettlicht, sichtbares Licht, usw. polymerisieren und/oder vernetzen kann, oder im Zeitverlauf bei Zugabe eines chemischen Katalysators, Feuchtigkeit oder anderen Mittels, das das Polymer zum Härten oder Polymerisieren bringt, polymerisieren und/oder vernetzen kann). Beispiele für Vorläuferpolymeruntereinheiten weisen Aminopolymere oder Aminoplastpolymere, wie alkylierte Harnstoff-Formaldehyd-Polymere, Melamin-Formaldehyd-Polymere und alkylierte Benzoguanamin-Formaldehyd-Polymere, Acrylatpolymere umfassend Acrylate und Methacrylate, Alkylacrylate, acrylierte Epoxide, acrylierte Urethane, acrylierte Polyester, acrylierte Polyether, Vinylether, acrylierte Öle und acrylierte Silikone, Alkydpolymere wie Urethan-Alkyd-Polymere, Polyesterpolymere, reaktive Urethanpolymere, phenolische Polymere wie Resol- und Novolak-Polymere, Phenol/Latex-Polymere, Epoxidpolymere wie Bisphenol-Epoxid-Polymere, Isocyanate, Isocyanurate, Polysiloxanpolymere umfassend Alkylalkoxysilanpolymere oder reaktive Vinylpolymere, auf. Das resultierende Bindemittel kann in Form von Monomeren, Oligomeren, Polymeren oder Kombinationen davon vorliegen.
  • Die Aminoplastvorläuferpolymeruntereinheiten haben mindestens eine seitenständige α,β-ungesättigte Carbonylgruppe pro Molekül oder Oligomer. Diese Polymermaterialien sind ferner in US-A-4,903,440 (Larson et al.) und US-A-5,236,472 (Kirk et al.) beschrieben.
  • Bevorzugte gehärtete abrasive Beschichtungen werden aus freiradikalisch härtbaren Vorläuferpolymeruntereinheiten erzeugt. Diese Vorläuferpolymeruntereinheiten können rasch bei Einwirkung von Wärmeenergie und/oder Strahlungsenergie polymerisieren. Eine bevorzugte Untergruppe von freiradikalisch härtbaren Vorläuferpolymeruntereinheiten weist ethylenisch ungesättigte Vorläuferpolymeruntereinheiten, auf. Zu Beispielen für ethylenisch ungesättigte Vorläuferpolymeruntereinheiten gehören Aminoplastmonomere oder -oligomere mit seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen, ethylenisch ungesättigte Monomere und Oligomere, acrylierte Isocyanuratmonomere, acrylierte Urethanoligomere, acrylierte Epoxidmonomere oder -oligomere, ethylenisch ungesättigte Monomere oder Verdünnungsmittel, Acrylatdispersionen und Mischungen davon. Der Begriff Acrylat umfasst sowohl Acrylate als auch Methacrylate.
  • Ethylenisch ungesättigte Bindemittelvorläufer weisen sowohl monomere als auch polymere Verbindungen, die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome und gegebenenfalls Stickstoff und die Halogene enthalten, auf. Sauerstoff- oder Stickstoffatome oder beide liegen allgemein in Form von Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und Harnstoffgruppen vor. Die ethylenisch ungesättigten Monomere können monofunktional, difunktional, trifunktional, tetrafunktional sein oder sogar höhere Funktionalität aufweisen und weisen sowohl Monomere auf Acrylatbasis als auch Monomere auf Methacrylatbasis, auf. Geeignete ethylenisch ungesättigte Verbindungen sind vorzugsweise Ester, die durch die Umsetzung von Verbindungen, die aliphatische Monohydroxygruppen oder aliphatische Polyhydroxygruppen enthalten, und ungesättigten Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure oder Maleinsäure, hergestellt sind. Zu repräsentativen Beispielen für ethylenisch ungesättigte Monomere gehören Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Styrol, Divinylbenzol, Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Laurylacrylat, Octylacrylat, Caprolactonacrylat, Caprolactonmethacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat, Cyclohexylacrylat, Stearylacrylat, 2-Phenoxyethylacrylat, Isooctylacrylat, Isobornylacrylat, Isodecylacrylat, Polyethylenglykolmonoacrylat, Polypropylenglykolmonoacrylat, Vinyltoluol, Ethylenglykoldiacrylat, Polyethylenglykoldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Hexanedioldiacrylat, Triethylenglykoldiacrylat, 2-(2-Ethoxyethoxy)ethylacrylat, propoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Pentaerythritoltrimethacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat und Pentaerythritoltetramethacrylat. Andere ethylenisch ungesättigte Materialien umfassen Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethallylester und -amide von Carbonsäuren, wie Diallylphthalat, Diallyladipat und N,N-Diallyladipamid. Noch weitere stickstoffhaltige, ethylenisch ungesättigte Monomere umfassen Tris(2-acryloxyethyl)isocyanurat, 1,3,5-Tri(2-methyacryloxyethyl)-s-triazin, Acrylamid, Methylacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon oder N-Vinylpiperidon.
  • Bevorzugte Vorläuferpolymeruntereinheiten enthalten ein Gemisch von zwei oder mehr Acrylatmonomeren. Die Vorläuferpolymeruntereinheiten können beispielsweise ein Gemisch aus trifunktionalen Acrylat- und monofunktionalen Acrylatmonomeren sein. Ein Beispiel für Untereinheiten eines Vorläuferpolymers ist ein Gemisch aus propoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat und 2-(2-Ethoxyethoxy)ethylacrylat. Die Gewichtsverhältnisse von multifunktionalem Acrylat und monofunktionalem Acrylat in Polymeren können im Bereich von etwa 1 Teil bis etwa 90 Teile multifunktionales Acrylat zu etwa 10 Teilen bis etwa 99 Teilen monofunktionales Acrylat liegen.
  • Es können auch Vorläuferpolymeruntereinheiten aus einer Mischung aus einem Acrylat- und einem Epoxidpolymer formuliert werden, wie z. B. in US-A-4,751,138 (Tumey et al.) beschrieben ist.
  • Andere Vorläuferpolymeruntereinheiten, die Isocyanuratderivate mit mindestens einer seitenständigen Acrylatgruppe und Isocyanatderivate mit mindestens einer seitenständigen Acrylatgruppe umfassen, sind ferner in US-A-4,652,274 (Boettcher et al.) beschrieben. Das bevorzugte Isocyanuratmaterial ist ein Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat.
  • Noch weitere Vorläuferpolymeruntereinheiten umfassen Diacrylat-Urethanester sowie Polyacrylat- oder Polymethacrylat-Urethanester von mit Isocyanat mit endständigem Hydroxy verlängerten Polyestern oder Polyettern. Beispiele für im Handel erhältliche acrylierte Urethane umfassen jene mit dem Handelsnamen "UVITHANE 782," erhältlich von Morton Chemical, Moss Point, MS, USA; "CMD 6600", "CMD 8400" und "CMD 8805," erhältlich von UCB Radcure Specialties, Smyrna, GA, USA; "PHOTOMER" Harze (z. B. PHOTOMER 6010) von Henkel Corp., Hoboken, NJ, USA; "EBECRYL 220" (hexafunktionales aromatisches Urethanacrylat), "EBECRYL 284" (aliphatisches Urethandiacrylat von 1200, verdünnt mit 1,6-Hexandioldiacrylat), "EBECRYL 4827" (aromatisches Urethandiacrylat), "EBECRYL 4830" (aliphatisches Urethandiacrylat, verdünnt mit Tetraethylenglykoldiacrylat), "EBECRYL 6602" (trifunktionales aromatisches Urethanacrylat, verdünnt mit Trimethylolpropanethoxytriacrylat), "EBECRYL 840" (aliphatisches Urethandiacrylat) und "EBECRYL 8402" (aliphatisches Urethandiacrylat) von UCB Radcure Specialties, und "SARTOMER" Harze (z. B. "SARTOMER" 9635, 9645, 9655, 963-B80, 966-A80, CN980M50, usw.) von Sartomer Co., Exton, PA, USA.
  • Zu weiteren Vorläuferpolymeruntereinheiten gehören Diacrylat-Epoxidester sowie Polyacrylat- oder Polymethacrylat-Epoxidester, wie die Diacrylatester von Bisphenol A-Epoxidpolymer. Beispiele für im Handel erhältliche acrylierte Epoxide umfassen jene mit dem Handelsnamen "CMD 3500", "CMD 3600" und "CMD 3700", erhältlich von UCB Radcure Specialties.
  • Andere Vorläuferpolymeruntereinheiten können auch acrylierte Polyesterpolymere sein. Acrylierte Polyester sind die Reaktionsprodukte von Acrylsäure mit einem Polyester auf Basis von zweibasiger Säure/aliphatischem Diol. Beispiele für im Handel erhältliche acrylierte Polyester umfassen jene, die unter den Handelsbezeichnungen "PHOTOMER 5007" (hexafunktionales Acrylat) und "PHOTOMER 5018" (tetrafunktionales Tetracrylat) von Henkel Corp. und "EBECRYL 80" (tetrafunktionales modifiziertes Polyesteracrylat), "EBECRYL 450" (Fettsäure-modifiziertes Polyesterhexaacrylat) und "EBECRYL 830" (hexafunktionales Polyesteracrylat) von UCB Radcure Specialties bekannt sind.
  • Weitere bevorzugte Vorläuferpolymeruntereinheiten sind ein Gemisch aus ethylenisch ungesättigtem Oligomer und Monomeren. Die Vorläuferpolymeruntereinheiten können beispielsweise ein Gemisch aus acrylatfunktionalem Urethanoligomer und einem oder mehreren monofunktionalen Acrylatmonomeren aufweisen. Dieses Acrylatmonomer kann ein pentafunktionales Acrylat, tetrafunktionales Acrylat, trifunktionales Acrylat, difunktionales Acrylat, monofunktionales Acrylatpolymer oder Kombinationen davon sein.
  • Die Vorläuferpolymeruntereinheiten können auch eine Acrylatdispersion wie jene sein, die in US-A-5,378,252 (Follensbee) beschrieben ist.
  • Zusätzlich zu duroplastischen Polymeren können auch thermoplastische Bindemittel verwendet werden. Zu Beispielen für geeignete thermoplastische Polymere gehören Polyamide, Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyurethane, Polyetherimid, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymere, Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymere, Acetalpolymere, Polyvinylchlorid und Kombinationen davon.
  • Es können wasserlösliche Polymeruntereinheiten verwendet werden, die gegebenenfalls mit einem duroplastischen Harz gemischt sind. Beispiele für wasserlösliche Vorläuferpolymeruntereinheiten umfassen Polyvinylalkohol, Hufleim oder wasserlösliche Celluloseether wie Hydroxypropylmethylcellulose, Methylcellulose oder Hydroxyethylmethylcellulose. Diese Bindemittel sind in US-A-4,255,164 (Butkze et al.) beschrieben.
  • Im Fall von Vorläuferpolymeruntereinheiten, die ethylenisch ungesättigte Monomere und Oligomere enthalten, können Polymerisationsinitiatoren verwendet werden. Beispiele umfassen organische Peroxide, Azoverbindungen, Chinone, Nitrosoverbindungen, Acylhalogenide, Hydrazone, Merkaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Imidazole, Chlortriazine, Benzoin, Benzoinalkylether, Diketone, Phenone oder Mischungen davon. Beispiele für geeignete, im Handel erhältliche, ultraviolettaktivierte Photoinitiatoren haben Handelsnamen wie "IRGACURE 651", "IRGACURE 184" und "DAROCUR 1173", im Handel erhältlich von Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY, USA. Ein anderer, durch sichtbares Licht aktivierter Photoinitiator hat den Handelsnamen "IRGACURE 369", im Handel erhältlich von Ciba Geigy Company. Beispiele für geeignete, durch sichtbares Licht aktivierte Initiatoren sind in US-A-4,735,632 (Oxman et al.) und US-A-5,674,122 (Krech et al.) beschrieben.
  • Ein geeignetes Initiatorsystem kann ein Photosensibilisierungsmittel aufweisen. Repräsentative Photosensibilisierungsmittel können Carbonylgruppen oder tertiäre Aminogruppen oder Mischungen davon aufweisen. Bevorzugte Photosensibilisierungsmittel mit Carbonylgruppen sind Benzophenon, Acetophenon, Benzil, Benzaldehyd, o-Chlorbenzaldehyd, Xanthon, Thioxanthon, 9,10-Anthrachinon oder andere aromatische Ketone. Bevorzugte Photosensibilisierungsmittel mit tertiären Aminen sind Methyldiethanolamin, Ethyldiethanolamin, Triethanolamin, Phenylmethylethanolamin oder Dimethylaminoethylbenzoat. Im Handel erhältliche Photosensibilisierungsmittel umfassen "QUANTICURE ITX," "QUANTICURE QTX," "QUANTICURE PTX," "QUANTICURE EPD" von Biddle Sawyer Corp.
  • Die Menge an Photosensibilisierungsmittel oder Photoinitiatorsystem kann im Allgemeinen von etwa 0,01 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,25 bis 4,0 Gew.-% variieren, bezogen auf die Komponenten der Vorläuferpolymeruntereinheiten.
  • Es ist zudem bevorzugt, den Initiator in den Vorläuferpolymeruntereinheiten vor der Zugabe von jeglichem Teilchenmaterial, wie den abrasiven Partikeln und/oder Füllstoffpartikeln, zu dispergieren (vorzugsweise gleichförmig).
  • Es ist allgemein bevorzugt, dass die Vorläuferpolymeruntereinheiten Strahlungsenergie, vorzugsweise Ultraviolettlicht oder sichtbarem Licht, ausgesetzt werden, um die Vorläuferpolymeruntereinheiten zu härten oder zu polymerisieren. In einigen Fällen absorbieren bestimmte abrasive Partikel und/oder bestimmte Additive Ultraviolett- und sichtbares Licht, wodurch es schwierig wird, die Vorläuferpolymeruntereinheiten richtig zu härten. Dies kommt beispielsweise bei Cerdioxidschleifpartikeln vor. Die Verwendung phosphathaltiger Photoinitiatoren, insbesondere von Acylphosphinoxid enthaltenden Photoinitiatoren, kann dieses Problem minimieren. Ein Beispiel für ein solches Acylphosphatoxid ist 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, das im Handel von BASF Corporation, Ludwigshafen, Deutschland, unter der Handelsbezeichnung "LUCIRIN TPO-L" erhältlich ist. Andere Beispiele für im Handel erhältliche Acylphosphinoxide umfassen "DAROCUR 4263" und "DAROCUR 4265", im Handel erhältlich von Ciba Specialty Chemicals.
  • Wenn das Bindemittel auf Epoxid oder Vinylether basiert, können kationische Initiatoren zum Initiieren der Polymerisation verwendet werden. Beispiele für kationische Initiatoren umfassen Salze von Oniumkationen, wie Arylsulfoniumsalze, sowie organometallische Salze, wie Ion-Aren-Systeme. Andere Beispiele sind in US-A-4,751,138 (Tumey et al.); US-A-5,256,170 (Harmer et al.); US-A-4,985,340 (Palazzotto) und US-A-4,950,696 beschrieben.
  • Doppelhärtungs- und Hybridhärtungs-Photoinitiatorsysteme können auch verwendet werden. In Doppelhärtungs-Photoinitiatorsystemen erfolgt Härtung oder Polymerisation in zwei getrennten Stufen nach entweder dem gleichen oder unterschiedlichen Reaktionsmechanismen. In Hybridhärtungs-Photoinitiatorsystemen erfolgen zwei Härtungsmechanismen gleichzeitig bei Einwirkung von Ultraviolett/sichtbarem Licht oder Elektronenstrahlstrahlung.
  • Träger
  • Das Substrat kann jegliches aus einer Vielfalt perforierter, fester, elastomerer Bahn- oder Schaumbahnmaterialien sein, die für den erfindungsgemäß hergestellten abrasiven Gegenstand geeignet sind. Beispiele umfassen feste Elastomerbahnen und offenzellige Schäume, geschlossenzellige Schäume und Kombinationen davon.
  • Der Träger kann an andere Bahnmaterialien laminiert werden, beispielsweise zur Verstärkung, oder um einen Teil eines zweiteiligen Befestigungssystems anzubringen. Auf die Flächen 18 des abrasiven Produkts kann beispielsweise ein Verstärkungstextil aufgebracht werden, um dem abrasiven Produkt Reißfestigkeit zu verleihen. Ein Teil eines zweiteiligen mechanischen Befestigungssystems kann zusätzlich an einer Fläche 18 angebracht werden, wie ein Ösen- (Schlaufen)-Textil mit Schlaufen auf seiner Fläche, die durch Eingriff mit Haken, die auf der Fläche, an der es befestigt werden soll, enthalten sind, oder mit Stämmen mit abgeflachten distalen Enden, die in ähnlicher Weise in der Fläche enthalten sein können, an der das abrasive Produkt angebracht werden soll, befestigt werden. Weitere Informationen über geeignete Schlaufentextilien finden sich in US-A-4,609,581 (Ott) und US-A-5,254,194 (Ott). Der Träger kann alternativ eine bahnartige Struktur mit in Eingriff kommenden Haken sein, die aus der gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche herausragen. Beispiele für solche bahnartigen Strukturen mit in Eingriff kommenden Haken finden sich in US-A-5,505,747 (Chesley), US-A-5,667,540 (Chesley), US-A-5,672,186 (Chesley) und US-A-6,197,076 (Braunschweig). Jegliche an Flächen 21 befestigten Bahnmaterialien können perforiert sein, um den Durchgang von Abriebteilchen zu ermöglichen.
  • Beispiele
  • Die folgenden nicht-einschränkenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung. Alle Teile sind in Gewichtsprozent, wenn nicht anders angegeben.
  • Glossar der Begriffe
  • A-174
  • γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Handelsbezeichnung "SELQUEST A-174," erhältlich von Crompton Corp., Friendly, WV, USA.
  • ALODUR FRPL ANSI
  • Mineral Sorte 60, ein halbbrechbares Allzweck-Korundmineral, erhältlich unter der Handelsbezeichnung ALODUR FRPL 60, hergestellt von Treibacher Schleifmittel AG (Seebach 2, Postfach 1, A-9523 Villach, Österreich).
  • Aluminumoxid – A1203
  • Reguläres, braunes Allzweck-Korundmineral, ANSI Sorte 120.
  • Ammoniumhydroxidlösung (28 Gew.-% NH3)
  • Dient als Aktivator für die EZ-3-Lösung.
  • BB077
  • BB077 ist eine Handelsbezeichnung für ein wassergetragenes (70 % Feststoffe in Wasser) Resol-Phenolharz, erhältlich von Neste Resins Canada, einer Abteilung von Neste Canada Inc., Mississauga, Ontario, Kanada.
  • CARBOPOL EZ-3
  • CARBOPOL EZ-3 ist die Handelsbezeichnung für eine von BF Goodrich erhältliche Polyacrylsäure, die als Viskositätssteuerungsmittel dient.
  • SD1010
  • SD1010 ist die Handelsbezeichnung für kationischen Triarylsulfoniumhexafluorantimonat-Photoinitiator, 50 Gew.-% in Propylencarbonat, von Sartomer Company Inc., Exton, Pennsylvania, USA.
  • ERL 4299
  • ERL 4299 ist die Handelsbezeichnung für ein cycloaliphatisches Bis-3,4-hexylmethylepoxid von Dow Chemical, Midland, Michigan, USA.
  • ERL 4221
  • ERL 4221 ist die Handelsbezeichnung für ein cycloaliphatisches Epoxidharz von Dow Chemical, Midland, Michigan, USA.
  • GC2500
  • Grünes Siliziumcarbidmineral, Sorte JIS2500, erhältlich von Fujimi Corp., Elmhurst, IL, USA.
  • HYCAR 2679
  • HYCAR 2679 ist die Handelsbezeichnung für eine Acrylemulsion, erhältlich von BF Goodrich, Cleveland, Ohio, USA.
  • IRGACURE 651
  • IRGACURE 651 ist die Handelsbezeichnung für freiradikalischen 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenyl-1-ethanon-Photoinitiator von Ciba Corporation, Hawthorne, New York, USA.
  • Kastanienbraunes Pigment
  • Violett 19, anorganische Pigmentdispersion (70 % Feststoffe in Wasser), hergestellt von Sun Chemical.
  • PD9000
  • Anionisches Polyesterdispergiermittel, Handelsbezeichnung "ZEPHRYM PD 9000," erhältlich von Unigema, Wilmington, DE, USA.
  • SR339
  • 2-Phenoxyethylacrylat von Sartomer, Inc., Exton, PA, USA.
  • SILWET L-77
  • SILWET L-77 ist die Handelsbezeichnung für ein Organosilikon-flächenaktives Mittel zur Förderung der Benetzbarkeit, erhältlich von OSI Specialties, Friendly, West Virginia, USA.
  • SYNFAC 8009
  • SYNFAC 8009 ist die Handelsbezeichnung für ein Polyetherpolyol, erhältlich von Milliken Chemicals, Spartanburg, South Carolina, USA.
  • TMPTA
  • TMPTA ist die Handelsbezeichnung für ein Trimethyl.olpropantriacrylat-Vernetzungshilfsmittel, erhältlich von Sartomer Company Inc., Exton, Pennsylvania, USA.
  • TPO-L
  • Phosphinoxid, Handelsbezeichnung "LUCIRIN TPO-L," erhältlich von BASF Chemicals, Ludwigshafen, Deutschland.
  • Beispiel 1
  • Ein wassergetragener Acrylherstellungsbeschichtungsklebevorläufer "Formulierung M-1" wurde hergestellt, indem 90,1 % HYCAR 2679, 8,0 % Wasser, 0,09 % EZ-3-Lösung, 0,09 % Ammoniumhydroxidlösung, 0,22 % SILWET L-77 und 1,5 % kastanienbraunes Pigment von Sun Chemicals in einem geeignet bemessenen Gefäß mit Prallkörpern mit einem Mischer mit hoher Scherung gemischt wurden. Das Wasser diente als Verdünnungsmittel. Die resultierende Mischung hatte eine Viskosität von 2300 cps (BROOKFIELD Modell DV-I-Viskosimeter, Spindel Nr. 3, gedreht mit 20 UpM bei 20°C) und einen prozentualen Feststoffgehalt von 45 %.
  • Ein 30 cm × 30 cm Quadrat aus flexiblem Substrat A wurde gewogen, um zur weiteren Verarbeitung sein Flächengewicht zu ermitteln. Substrat A war ein 3 mm dickes, offenmaschiges, elastisches, rutschfreies Mattenmaterial, das aus mullverstärktem Polyvinylchloridschaum hergestellt war. Substrat A wurde mit der Handelsbezeichnung Black Polyester-PVC Perforated Foam, erhältlich von McMaster-Carr als Katalog Nr. 85695K31, bezeichnet. Die individuellen elastischen Körper waren ungefähr 4 mm breit und 4,6 mm lang. Jeder Körper hatte eine leicht halbkugelig gewölbte Oberseitenform. Ungefähr 68 % der Fläche waren aus festem Material zusammengesetzt, wobei die verbleibenden 32 % Hohlraum waren. Ähnliche Produkte werden von Griptex Industries, Inc., Cartersville, Georgia, USA, hergestellt.
  • Der Herstellungsbeschichtungsvorläufer (Formulierung M-1) wurde auf die Fläche von flexiblem bahnartigem Substrat A aufgeschichtet. Es wurde mit einer handbetriebenen konventionellen Hochdruckfarbsprühpistole, die von Campbell Hausfeld hergestellt war, sprühbeschichtet. Das Zusatztrockengewicht betrug 211 g/m2.
  • Mineralschleifpartikel ALODUR FRPL Sorte 60 wurden dann gleichförmig auf die nasse Fläche aufgebracht, indem die Partikel wie bei einem Salzstreuer aus einem Glas gesiebt wurden, das kleine Löcher im Deckel hatte. Das Zusatztrockengewicht der abrasiven Partikel betrug 464 g/m2. Der mineralbeschichtete Komposit wurde in einen vorgeheizten Umluftofen gelegt und 10 Minuten bei 120°C härten gelassen. Die Probe wurde aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen.
  • Ein wassergetragener phenolischer Schlichtebeschichtungsklebevorläufer, "Formulierung S-1", wurde hergestellt, indem 57,2 % Phenolharz BB-077, 42,7 % Wasser, 0,10 % SILWET L-77 in einem geeignet bemessenen Gefäß mit Prallkörpern mit einem Mischer mit hoher Scherung gemischt wurden. Die resultierende Mischung hatte eine Viskosität von 200 cps (BROOKFIELD Modell DV-I-Viskosimeter, Spindel Nr. 3, gedreht mit 20 UpM bei 20°C) und einen prozentualen Feststoffgehalt von 40 %. Der Schlichtebeschichtungsvorläufer wurde mit einer handbetriebenen konventionellen Hochdruckfarbsprühpistole auf das herstellungs- und mineralbeschichtete Substrat gesprüht. Das Zusatztrockengewicht betrug 21 g/m2. Die schlichtebeschichtete Probe wurde in einen vorgeheizten Umluftofen gelegt und 10 Minuten bei 120°C härten gelassen.
  • Die fertiggestellte Probe wurde aus dem Ofen entfernt und vor dem Testen unter Raumtemperaturbedingungen ins Gleichgewicht kommen gelassen.
  • Beispiel 2
  • Ein 30 cm × 30 cm Quadrat aus flexiblem Bahnsubstrat B wurde gewogen, um zur weiteren Verarbeitung sein Flächengewicht zu ermitteln. Substrat B war ein 5 mm dickes, offenmaschiges, elastisches, rutschfestes Mattenmaterial, das aus mullverstärktem Polyvinylchloridschaum hergestellt war. Die individuellen "elastischen Körper" waren ungefähr 9 mm breit und 9 mm lang. Jeder Körper hatte eine leicht halbkugelig gewölbte Form. Ungefähr 57 % der Fläche waren aus festem Material zusammengesetzt, wobei die verbleibenden 43 % Hohlraum waren. Ähnliche Produkte werden von MSM Industries, Smyrna, Tennessee, USA, hergestellt.
  • Ein wassergetragener Herstellungsbeschichtungsklebevorläufer, "Formulierung M-1", wurde wie in Beispiel 1 hergestellt. Der Herstellungsbeschichtungsvorläufer wurde über die erste Fläche von Substrat B sprühgeschichtet. Es wurde mit einer handbetriebenen konventionellen Hochdruckfarbsprühpistole, die von Campbell Hausfeld hergestellt war, sprühbeschichtet. Die Probe hatte ein Zusatztrockengewicht von 190 g/m2.
  • Mineralschleifpartikel der Sorte 60 ALODUR FRPL wurden dann mit einer Sandstrahlpistole (einer handbetriebenen siphongespeisten Punktsandstrahlpistole, hergestellt von Speed Air Corporation) gleichförmig auf die nasse Fläche aufgebracht. Das Zusatztrockengewicht der abrasiven Partikel betrug 375 g/m2. Der mineralbeschichtete Komposit wurde in einen vorgeheizten Umluftofen gelegt und 10 Minuten bei 120°C härten gelassen. Die Probe wurde aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen.
  • Ein wassergetragener Schlichtebeschichtungs klebevorläufer, "Formulierung S-1", wurde wie in Beispiel 1 hergestellt. Der Schlichtebeschichtungsvorläufer wurde mit einer handbetriebenen konventionellen Hochdruckfarbsprühpistole auf das herstellungs- und mineralbeschichtete Substrat gesprüht. Das Zusatztrockengewicht betrug 23 g/m2. Die schlichtebeschichtete Probe wurde in einen vorgeheizten Umluftofen gelegt und 10 Minuten bei 120°C härten gelassen.
  • Die fertiggestellte Probe wurde aus dem Ofen entfernt und vor dem Testen unter Raumtemperaturbedingungen ins Gleichgewicht kommen gelassen.
  • Beispiel 3
  • Eine cycloaliphatische Epoxid- und Polyolmischung als Herstellungsbeschichtungsklebevorläufer, "Formulierung M-2", wurde hergestellt, indem 58,8 % ERL4299, 39,2 % SYNFAC 8009, 2,0 % SD1010 in einem geeignet bemessenen Gefäß mit Prallkörpern mit einem Mischer mit hoher Scherung gemischt wurden. Die resultierende Mischung hatte eine Viskosität von 2,5 Pascalsekunden (2500 cps) (BROOKFIELD Modell DV-I-Viskosimeter, Spindel Nr. 3, gedreht mit 20 UpM bei 20°C) und einen prozentualen Feststoffgehalt von 100 %.
  • Ein flexible 15 cm × 60 cm Probe aus Substrat A wurde gewogen, um zur weiteren Verarbeitung ihr Flächengewicht zu ermitteln.
  • Der Herstellungsbeschichtungsvorläufer wurde mit einem kleinen Walzbeschichter mit zwei Walzen auf das flexible bahnartige Substrat A aufgebracht. Dieser Walzbeschichter war ein Standard-Zweiwalzentyp, der mit einer unteren gummibedeckten Walze mit 15 cm (6 inch) Durchmesser und einer oberen Walze aus poliertem Stahl mit 7,6 cm (3 inch) Durchmesser ausgestattet war. Die untere Walze war mit einem Rakel ausgestattet, um Kleber zu dosieren. Die Probe wurde gewogen, um das Zusatztrockengewicht zu bestimmen, welches 132 g/m2 betrug.
  • Aluminiumoxid-Mineralschleifpartikel der Sorte 120 wurde dann wie in Beispiel 2 gleichförmig mit einer Sandstrahlpistole auf die nasse Fläche aufgebracht. Das Zusatztrockengewicht der abrasiven Partikel betrug 337 g/m2.
  • Formulierung M-2 wurde unter Verwendung einer UV-Lichtkammer gehärtet. Ein Förderriemen zur Bewegung der beschichteten Probe durch die UV-Lichtkammer wurde auf 10 Meter/Minute eingestellt. Diese UV-Lichtkammer war eine Fusion Systems Modell F300 – 15 cm (6-inch) Mitteldruck-Quecksilberlampe. Ihre Eingangsleistung war 118 Watt/cm (300 Watt/inch), und ihre Ausgangsleistung war 250 mJ/cm2 UVA-Strahlung (300–400 nm) bei 10 Meter/Minute. Die Kammer war mit einem 15 cm (6 inch) breiten Fördersystem ausgerüstet, um die Probe unter die Lichtquelle zu transportieren. Der mineralbeschichtete Komposit wurde auf den Förderer gelegt, und die Probe wurde UV-Strahlung ausgesetzt, wenn die Probe die Lichtkammer passierte, so dass eine Gesamtlichteinwirkung von 1000 mJ/cm2 geliefert wurde.
  • Ein cycloaliphatischer Epoxidschlichtebeschichtungsklebevorläufer, "Formulierung S-2", wurde hergestellt, indem 67,90 % ERL 4221, 29,10 % TMPTA, 2,00 % SD 1010 und 1,00 % IRGACURE 651 in einem geeignet bemessenen Gefäß mit Prallkörpern mit einem Mischer mit hoher Scherung gemischt wurden. Die resultierende Mischung hatte eine Viskosität von 0,25 Pascalsekunden (250 cps) (gemessen wie in Beispiel 1 beschrieben) und 100 % Feststoffe. Der Schlichtebeschichtungsvorläufer wurde mit einer handbetriebenen konventionellen Hochdruckfarbsprühpistole auf das herstellungs- und mineralbeschichtete Substrat gesprüht. Die Probe wurde gewogen, und das Schlichtegewicht wurde aufgezeichnet.
  • Das Zusatztrockengewicht betrug 18,5 g/m2.
  • Die schlichtebeschichtete Probe wurde auf den Förderer der UV-Lichtkammer gelegt und UV-Strahlung ausgesetzt, wenn die Probe mit einer Gesamtlichteinwirkung von 1000 mJ/cm2 durch die Lichtkammer geführt wurde.
  • Die fertiggestellten Proben wurden bei Raumtemperaturbedingungen vor dem Testen ins Gleichgewicht kommen gelassen.
  • Testverfahren
  • Finish-Tests
  • "Flächenfinish" ist ein Maß für den Charakter der Kratzer, die das Schleifmittel auf dem Werkstück erzeugt. Sie werden numerisch durch die Rautiefezahl angegeben, wie sie durch ein Profilometer gemessen wird. Dieses Kratzer/Finish-Messinstrument war ein PERTHOMETER Modell M4P Flächenmess- und -aufzeichnungsinstrument, hergestellt von Feinprüf Perthen GmbH. Die erzeugten Zahlen werden als Ra, Rz und Rmax bezeichnet.
  • Ra ist die durchschnittliche Rauheit (DIN 4768) – das arithmetische Mittel des Rauheitsprofils innerhalb der Gesamtmesslänge (2,54 mm).
  • Rz ist die durchschnittliche Rautiefe (DIN 4768) – der Mittelwert der individuellen Rautiefen. Der Mittelwert der vertikalen Distanz zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Punkt im Rauheitsprofil.
  • Rmax ist die Maximalrautiefe (DIN 4768) – die größte individuelle Rautiefe, die über die Messdistanz vorkam.
  • Die in diesen Tests verwendeten Werkstücke waren Kunststoffplatten, 6 cm × 122 cm PLEXIGLAS Kunststoffbahnen.
  • Es wurde eine Montagevorrichtung zum Halten der Schleiftestprobe verwendet, die ein 4,54 kg Messingblock war, der mit einem 60 cm langen Gelenkhandgriff ausgestattet war.
  • Mit doppelseitigem Klebeband wurde eine 5,71 cm × 10,2 cm Schleiftestprobe an die Schleifmontagevorrichtung geklebt. Mit dieser Montagevorrichtung für die Testprobe wurde das Kunststoffplattenwerkstück zehn Zyklen lang geschliffen, um das Anfangskratzmuster für die Messung zu erhalten. Ein Zyklus war beendet, wenn die Testmontagevorrichtung mit daran befestigter Probe über die Länge der Platte und danach zum Ausgangspunkt zurück geschoben worden war (insgesamt 144 cm lineare Bewegung).
  • Die Flächenrauheit des geschliffenen Abschnitts der Kunststoffplatte wurde mit einem PERTHOMETER Modell M4P gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 wiedergegeben.
  • Dieses gesamte Verfahren wurde mit frischen Testplatten für jeden bewerteten Schleifprodukttyp wiederholt.
  • Schneidtests
  • "Schneidrate" bezieht sich auf die Fähigkeit des Schleifmittels, Material oder Flächenpartikel von dem Werkstück zu entfernen. Die "Schneidrate" ist der Betrag des Gewichtsverlustes des Werkstücks.
  • Das Werkstück war eine bemalte Platte. Es war eine 61 cm × 122 cm Faserplatte mit mittlerer Dichte, die mit drei Anstrichen (127 μm (5 mil) nass) Sherwin Williams Latexfarbe, erhältlich unter der Handelsbezeichnung STYLE PERFECT INTERIOR, bemalt war.
  • Es wurde eine Montagevorrichtung zum Halten der Schleiftestprobe verwendet, die ein 4,54 kg Messingblock war, der mit einem 60 cm langen Gelenkhandgriff ausgestattet war. Mit doppelseitigem Klebeband wurde eine 5,71 cm × 10,2 cm Schleiftestprobe an die Schleifmontagevorrichtung geklebt.
  • Das bemalte Plattenwerkstück wurde vor Beginn des Farb-Schleiftests mit einer genauen elektronischen Waage gewogen. Die bemalte Platte wurde unter Verwendung der Probentestmontagevorrichtung insgesamt 50 Zyklen geschliffen. Während des Schleiftests wurden die bemalte Platte und die Testprobe an der Montagevorrichtung nach jeweils 10 Zyklen durch Blasen mit Druckluft von akkumuliertem Schleifstaub gereinigt. Die bemalte Platte wurde erneut gewogen, um den Gewichtsverlust (Schnitt) während der 10 Schleifprozesszyklen zu bestimmen. Der kumulative Gewichtsverlust für jeweils 10 Testzyklen wurde nachfolgend bis insgesamt 50 Zyklen aufgezeichnet.
  • Dieses gesamte Verfahren wurde mit frischen Testplatten für jeden bewerteten Schleifprodukttyp wiederholt.
  • Beispiel 4
  • Dieses Beispiel beschreibt den vergleichenden Finish-Test der flexiblen erfindungsgemäßen Schleifprobe von Beispiel Nr. 3 mit zwei Standardprodukten: konventionellem Sandpapier, das mit der Handelsbezeichnung PRODUCTION wt. Open Coat Aluminum Oxide sandpaper 230N der Körnungszahl 120 bezeichnet wird, hergestellt von Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M), und konventionellem Schleifschwamm, der mit der Handelsbezeichnung SMALL AREA SANDING SPONGE Extra Fine/Fine (Körnungszahl 120 Aluminumoxid), Katalog Nr. 907, hergestellt von 3M, bezeichnet wird. Es wurde nach dem Verfahren wie oben beschrieben gearbeitet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
  • Tabelle 1
    Figure 00540001
  • Beispiel 5
  • Dieses Beispiel beschreibt den Vergleichsschneidtest der flexiblen erfindungsgemäßen Schleifprobe von Beispiel Nr. 3 mit zwei Standardprodukten: konventionellem Sandpapier, das mit der Handelsbezeichnung PRODUCTION C wt. OPEN COAT ALUMINUM OXIDE sandpaper 230N der Körnungszahl 120 bezeichnet wird, hergestellt von 3M, und konventionellem Schleifschwamm, der mit der Handelsbezeichnung SMALL AREA SANDING SPONGE Extra Fine/Fine (Körnungszahl 120 Aluminumoxid), Katalog Nr. 907, hergestellt von 3M, bezeichnet wird. Es wurde nach dem Verfahren wie oben beschrieben gearbeitet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
  • Tabelle 2
    Figure 00540002
  • Die Ergebnisse des Farbentfernungstests und Kratz/Finish-Tests zeigen, dass das flexible Schleifprodukt, das erfindungsgemäße Beispiel Nr. 3, sowohl verbesserten Schnitt als auch verbessertes Kratzfinish lieferte, verglichen mit konventionellem Sandpapier oder konventionellen Schleifschwämmen.
  • Beispiel 6
  • Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer strukturierten abrasiven Beschichtung auf einem flexiblen abrasiven Produkt, das eine zweite Fläche einschließen kann, die ein Teil eines zweiteiligen mechanischen Befestigungssystems ist.
  • Vormischung Nr. 1: 33,6 Teile SR339 wurden von Hand mit 50,6 Teilen TMPTA gemischt, es wurden 8 Teile PD 9000 zugegeben und bis zum Auflösen auf 60°C gehalten. Die Lösung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Hierzu wurden 2,8 Teile TPO-L und 5 Teile A-174 gegeben und die Mischung wiederum gerührt, bis sie homogen war.
  • Aufschlämmung Nr. 1: 61,5 Teile GC2500 wurden mit einem DISPERSATOR-Mischer in 38,5 Teile Vormischung Nr. 1 eingebracht, um die homogene Aufschlämmung Nr. 1 zu bilden.
  • Der in Beispiel 1 als Substrat A beschriebene Gummimullträger wurde mit HYCAR 2679 Harzvorläufer sprühbeschichtet, um nach Trocknen bei 93°C für 45 Minuten ein Beschichtungsgewicht von 1,0 g/155 cm2 zu erreichen.
  • Aufschlämmung Nr. 1 wurde auf ein Polypropylenwerkzeug rakelbeschichtet, das mit einer Walze hergestellt war, wie in 4–6 gezeigt ist, wobei s = 55 μm; t = 250 μm; w = 99,53°; x = 54,84 μm; z = 53,00°. Das beschichtete Werkzeug wurde dann auf den Kautschukmull laminiert und einem einzigen Durchgang in der UV-Verarbeitung mit einer D-Glühlampe mit 236 W/cm (600 W/inch) Belichtung mit einer Bahngeschwindigkeit von 9,1 m/Min (30 ft/Min) und einem Spaltdruck von 344 kPa (50 psi) unterzogen, danach wurde das Werkzeug entfernt, um eine strukturierte Klebebeschichtung oben auf dem Kautschukmull freizulegen.
  • Es ist für Durchschnittsfachleute offensichtlich, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung, wie durch die angefügten Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims (10)

  1. Flexibles abrasives Produkt, aufweisend: a) ein flexibles bahnartiges Substrat, das eine Vielzahl getrennter elastischer Körper aufweist, wobei jeder Körper eine erste Fläche und eine gegenüberliegende zweite Fläche hat, und b) abrasive Partikel, die dazu führen, dass mindestens die erste Fläche eine abrasive Fläche ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Körper miteinander in einer allgemein planaren Gruppierung in einem Muster verbunden sind, das offene Räume zwischen angrenzenden verbundenen Körpern bildet.
  2. Flexibles abrasives Produkt nach Anspruch 1, wobei das Substrat einen Mull aufweist, der eine Struktur bildet, die die getrennten elastischen Körper trägt und verbindet.
  3. Flexibles abrasives Produkt nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die abrasiven Partikel in einer Bindemittelbeschichtung befinden, die auf die erste Fläche aufgebracht ist.
  4. Flexibles abrasives Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die abrasive Beschichtung eine geformte abrasive Fläche aufweist, die erhabene Bereiche und vertiefte Bereiche aufweist.
  5. Flexibles abrasives Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die abrasive Fläche eine Bindemittelherstellungsbeschichtung aufweist, in die mindestens ein Teil jedes abrasiven Partikels eingebettet ist, und ferner gegebenenfalls eine Schlichtebeschichtung über der Herstellungsbeschichtung und den abrasiven Partikeln aufweist.
  6. Flexibles abrasives Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elastischen Körper eine Größe von etwa 2 bis etwa 25 Millimetern haben.
  7. Verfahren zur Herstellung des flexiblen abrasiven Produkts nach Anspruch 1, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines flexiblen bahnartigen Substrats, das eine Vielzahl getrennter elastischer Körper aufweist, wobei jeder Körper eine erste Fläche und eine gegenüberliegende zweite Fläche hat, und b) Bereitstellen abrasiver Partikel für mindestens eine erste Fläche, um eine abrasive Fläche bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Körper miteinander in einer allgemein planaren Gruppierung in einem Muster verbunden sind, das offene Räume zwischen angrenzenden verbundenen Körpern bereitstellt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die abrasive Fläche gebildet wird durch: a) Beschichten der ersten Zusammensetzung mit einer Herstellungsbeschichtung aus härtbarer Bindemittelzusammensetzung; b) Absetzen abrasiver Partikel auf der Herstellungsbeschichtung aus härtbarer Zusammensetzung, und c) mindestens partielles Härten der Herstellungsbeschichtungszusammensetzung und gegebenenfalls ferner unter Einschluss von Beschichten der Herstellungsbeschichtung und der abrasiven Partikel mit einer Schlichtebeschichtung aus einer härtbaren Bindemittelzusammensetzung und Härten der Schlichtebeschichtungszusammensetzung.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die abrasiven Partikel der ersten Fläche bereitgestellt werden, indem abrasive Partikel mit einer härtbaren Bindemittelzusammensetzung gemischt werden, um eine Mischung bereitzustellen, die unter Bereitstellung einer abrasiven Beschichtung härtet, die erste Fläche mit der Mischung beschichtet wird und die härtbare Bindemittelzusammensetzung gehärtet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei nach dem Beschichten, jedoch vor dem Härten der die abrasiven Partikel enthaltenden härtbaren Bindemittelzusammensetzung die Beschichtung mit der Fläche eines Werkzeugs in Kontakt gebracht wird, die erhabene Bereiche und vertiefte Bereiche aufweist, um der abrasiven Beschichtung eine geformte Fläche zu verleihen.
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