DE69111190T2 - Mit einer wässerigen Epoxyüberschicht und einem Schleifzusatz überzogener Schleifkörper. - Google Patents

Mit einer wässerigen Epoxyüberschicht und einem Schleifzusatz überzogener Schleifkörper.

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DE69111190T2
DE69111190T2 DE69111190T DE69111190T DE69111190T2 DE 69111190 T2 DE69111190 T2 DE 69111190T2 DE 69111190 T DE69111190 T DE 69111190T DE 69111190 T DE69111190 T DE 69111190T DE 69111190 T2 DE69111190 T2 DE 69111190T2
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Description

    1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein beschichtetes Schleifmittel mit einer Deckbeschichtung und insbesondere eine Deckbeschichtung, die aus einem Epoxidharz gebildet wird.
    • 2. Ausgangssituation
  • Beschichtete Schleifmittel umfassen einen Träger mit Schleifkörnern, die von einem oder mehreren Bindemitteln mit diesem verbunden sind. Diese Bindemittel umfassen normalerweise einen leimartigen oder harzartigen Klebstoff und können wahlweise ein oder mehrere Additive enthalten. Beispiele für harzartige Klebstoffe umfassen Epoxidharze, Phenolharze, Harnstoffharze, Acrylatharze und Aminoplastharze. Beispiele für Additive umfassen Füllstoffe, Schleif- Hilfsmittel, Benetzungsmittel, Dispergiermittel, Pigmente, Haftmittel und Farbstoffe.
  • Bei einigen Anwendungen ist in dem Bindemittel zur Verbesserung des Schleifverhaltens des beschichteten Schleifmittels ein Schleif-Hilfsmittel einbezogen. Es wird angenommen, daß das Schleif-Hilfsmittel eine wichtige Wirkung auf die chemischen und physikalischen Prozesse des Schleifens ausübt und dadurch eine verbesserte Leistung gewährt. Beispielsweise stellt die Minnesota Miiiidg and Manufacturing Company of St. Paul, Minnesota, das beschichtete Schleifmittel "Regalite Polycut" her, das eine Deckbeschichtung aus einem Epoxidharz mit einem in dem Epoxidharz dispergierten Kaliumtetrafluoroborat als Schleifmittel enthält.
  • Die früher angegebenen Bindemittel werden normalerweise durch Auftragen aus einem organischen Lösemittel angewandt. Beim Auftragen eines harzartigen Bindemittels aus einem organischen Lösemittel anstelle aus Wasser gibt es indirere Vorteile. Die geringere Oberflächenspannung der organischen Lösemittel gewährt ein besseres Benetzen und eine bessere Adhäsion, niedrigere Viskositäten und bessere Verteilungen der Additive.
  • In den letzten Jahren hat es jedoch einen Bedarf dafür gegeben, diese Harze aufgrund zunehmend strenger werdender Umweltschutzgesetzgebung ausschließlich aus Wasser aufzutragen. Dementsprechend wird angestrebt, ein beschichtetes Schleifmittelprodukt mit einer Deckbeschichtung zu gewähren, die ein Epoxidharz und ein Schleif-Hilfsmittel enthält, wobei das Epoxidharz aus Wasser aufgetragen werden kann.
  • Die US-P-4 396 657 offenbart ein Imprägniermittel zum Imprägnieren der gef achten Glasfilamentgarne eine hefteten beschichteten Schleifmittelträgers, umfassend ein Epoxidharz, beispielsweise das kommerzielle Harz CMD 35201, ein Dicyandiamid, geblockte Isocyanate und/oder Imidazol-Härtungsmittei durch Beschichten aus einer wäßrigen Dispersion.
  • Die US-P-3 615 303 offenbart eine Behandlung für den Träger eines beschichteten Schleifmittels. Die Behandlung bezieht sich auf eine Zwischenschicht aus einer Epoxidharzmischung auf der Grundlage von: (a) 4,4'-Dihydroxydiphenyl- 2,2-propan (Bisphenol A), (b) ein Epoxidharz auf der Grundlage von Bisphenol A mit einpolymerisiertem Weichmacher durch eine Reaktion mit Rizinusöl, (c) Carbaminsäurealkylester und (d) einem Härtungsmittel. Dieses Epoxidharz kann aus Wasser aufgetragen werden.
    • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Erfindung gewährt ein beschichtetes Schleifmittelprodukt mit einer Deckbeschichtung, umfassend eine aus einem Epoxidharz gebildete Zusammensetzung, die aus Wasser aufgetragen werden kann, ein Härtungsmittel und ein in dem Epoxidharz dispergiertes Schleif-Hilfsmittel. In einer der Ausführungsformen umfaßt das beschichtete Schleifmittelprodukt:
  • a. einen Träger;
  • b. eine den Träger bedeckende, gehärtete Aufbauschicht;
  • c. eine Vielzahl von Schleifkörnern, die von mindestens einer der größeren Oberflächen des Trägers gehalten werden und mit diesem mit Hilfe der Aufbauschicht klebend verbunden sind; und
  • d. eine die Schleifkörner und die Aufbauschicht bedeckende, gehärtete Leimungsschicht, wobei die Leimungsschicht eine Zusammensetzung umfaßt, die aus einem Epoxidharz gebildet wird, das aus Wasser aufgetragen werden kann, ein Härtungsmittel, ein in dein Epoxidrarz dispergiertes Schleif- Hilfsmittel sowie ein Emulgiermittel für das Epoxidharz.
  • In einer anderen Ausführungsform ist die Leimungsschicht eine Superleimungsschicht, wobei eine weitere gehärtete Leimungsschicht die Schleifkörner und die Aufbauschicht bedeckt und unter der Superleimungsschicht liegt. Die Aufgabe des Härtungsmittels ist der Start der Polymerisation des Epoxidharzes, welches der harzartige Klebstoff ((nachfolgend bezeichnet als Klebharz)) in dem Bindemittel ist. Die Aufgabe des Schleif-Hilfsmittels besteht in der Verbesserung des Schleifverhaltens des beschichteten Schleifmittels. Beispiele für typische Schleif-Hilfsmittel umfassen Kaliumtetrafluoroborat und Kryolith. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, in die das aus Wasser auftragsfähige Epoxidharz enthaltenden Zusammensetzungen ein Dispergiermittel einzuarbeiten, um die Viskosität dieser Zusammensetzungen vor der Anwendung zu verringern. Das Gewichtsverhältnis von Epoxidharz zum Schleif-Hilfsmittel liegt im Bereich von etwa 10 ... 85 Teilen Epoxidharz bis etwa 15 ... 85 Schleif-Hilfsmittel.
  • Es wird bevorzugt, daß der Auftrag, der das Epoxidharz und das Schleifmittel enthält, der äußerste Auftrag des beschichteten Schleifmittelprodukts ist, um das Schleif- Hilfsmittel in direkten Kontakt mit dem zu schleifenden Werkstück zu bringen.
    • Kurze Beschreibunu der Zeichnung
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Seitenansicht eines gemaß der vorliegenden Erfindung hergestellten beschichteten Schleifartikels;
  • Fig. 2 eine Seitenansicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten beschichteten Schleifartikels.
    • Detaillierte Beschreibung
  • Der hierin verwendete Begriff "Epoxidharz" bezieht sich, sofern nicht anders angegeben, auf Epoxidharze, die aus Wasser aufgetragen werden können.
  • In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt ein beschichteter Schleifartikel 10 einen Träger 12 und eine Vielzahl von Schleifkörnern 14, die von dem Träger 12 mit Hilfe eines Bindemittels 16, nachfolgend bezeichnet als die Aufbauschicht, gehalten und klebend mit ihm verbunden werden. Schleifmittelkörner 14 und Aufbauschicht 16 werden von einem Bindemittel 18 bedeckt, nachfolgend bezeichnet als die Leimungsschicht. Leimungsschicht 18 bef estigt ferner die Schleifkörner 14 an dem Träger 12. Die Leimungsschicht wird aus einer Zusammensetzung hergestellt, umfassend ein Epoxidharz, ein Emulgiermittel für das Epoxidharz, ein Härtungsmittel, ein Schleif-Hilfsmittel sowie Wasser. In dieser speziellen Ausführungsform ist die Leimungsschicht die äußerte Beschichtung des beschichteten Schleifartikels und kann in direktem Kontakt mit dem zu schleifenden Werkstück sein.
  • In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform umfaßt der beschichtete Schleifartikel 20 einen Träger 22 und eine Vielzahl von Schleifkörnern 24, die von dem Träger 22 gehalten und mit Hilfe eines Bindemittels 26, nachfolgend bezeichnet als die Aufbauschicht, klebend gehalten werden. Die Schleifkörner 24 und die Aufbauschicht 26 werden von einem Bindemittel 28, nachfolgend bezeichnet als eine Leimungsschicht oder eine weitere Leimungsschicht, bedeckt. Der beschichtete Schleifartikel 20 umfaßt ferner die Superleimungsschicht 30, die die Leimungsschicht 28 bedeckt. Die Superleimungsschicht 30 wird wie die Leimungsschicht in der ersten Ausführungsform aus einer Zusammensetzung gebildet, umfassend ein Epoxidharz, ein Emulgiermittel für das Epoxidharz, ein Härtungsmittel, ein Schleif-Hilfsmittel und Wasser. In dieser speziellen Ausführungsform ist die Superleimungsschicht die äußerste Beschichtung des beschichteten Schleifartikels und kann in direktem Kontakt mit dem zu schleifenden Werkstück sein. Es ist sowohl für die weitere Leimungsschicht 28 als auch für die Superleimungsschicht 30 ebenfalls akzeptabel, aus einer Zusammensetzung gebildet zu werden, die ein Epoxidharz aufweist, ein Emulgiermittel für das Epoxidharz, ein Härtungsmittel, ein Schleif- Hilfsmittel und Wasser.
  • Die Träger 12 und 22 werden vorzugsweise ausgewählt aus Materialien, die zu Flächengebilden ausgef ormt werden können, wie beispielsweise Papier, Tuch, Polymere, Nonwovens, Vulkanfiber, Kombinationen davon und deren behandelte Versionen.
  • Schleifkörner 14 und 24 werden vorzugsweise ausgewählt aus solchen Schleifmittelmaterialien, wie beispielsweise Siliciumcarbid, amorph geschmolzenem Aluminiumoxid, wärmebehandeltem Aluminiumoxid, Granat, Aluminiumoxid-Zirconiumoxid, Aluminiumoxid-Keramik, Diamant, kubischem Bornitrid und Kombinationen davon.
  • Aufbauschichten 16 und 26 und Leimungsschicht 28 können normalerweise aus einem leimartigen Klebstoff oder Klebharz gebildet werden und sie können auch andere Additive enthalten. Beispiele für Klebharze, die zum Herstellen der Aufbauschichten 16 und 26 und der Leimungsschicht 28 geeignet sind, umfassen Phenolharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Epoxidharze, die aus Wasser aufgetragen werden können, Epoxidharze, die nicht aus Wasser aufgetragen werden können, Harnstoffharze, Acrylatharze, Aminoplastharze und deren Mischungen. Für Aufbauschichten 16 und 26 und Leimungsschicht 28 geeignete Additive umfassen Benetzungsmittel, Schleif-Hilfsmittel, Füllstoffe, Haftmittel, Farbstoffe, Pigmente und Kombinationen davon.
  • Leimungsschicht 18 und Superleimungsschicht 30 müssen aus einer Zusammensetzung hergestellt werden, umfassend ein Epoxidharz, das aus Wasser aufgetragen werden kann, einen Emulgator für das Epoxidharz, ein Härtungsmittel, ein Schleif- Hilfsmittel und Wasser.
  • Ein Epoxidharz enthält einen Oxiran-Ring, d.h.
  • Das Epoxidharz wird mit Hilfe eines Ringöffnungsmechanismus polymerisiert oder gehärtet. Für die vorliegende Erfindung geeignete Epoxidharze müssen aus Wasser auftragsfähig sein. Epoxidharze, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen sowohl monomere Epoxidverbindungen als auch polymere Epoxidverbindungen. Die Epoxidharze können hinsichtlich der Beschaffenheit ihrer Grundgerüste und ihrer Substituentengruppen stark variieren; beispielsweise können ihre Grundgerüste aliphatisch, cycloaliphatisch oder aromatisch sein. Ein repräsentatives Beispiel für ein aliphatisches Epoxidharz ist der Diglycidylether eines Polyoxyalkylenglykols. Repräsentative Beispiele für cycloaliphatische Epoxidharze umfassen Epoxycyclohexancarboxylate, z.B. 3,4- Epoxy-2-methylcyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat und 3,4-Epoxy-2-methylcyclohexylmethyl-3,4-epoxy-2-methylcyclohexancarboxylat. Repräsentative Beispiele für aromatische Epoxidharze umfassen 3,3-Bis[4-(2,3-epoxypropoxy)- phenyl]propan-(diglycidylether von Bisphenol A), N,N,N',N'- Tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethan und Triglycidyl-p- aminophenol. Das Grundgerüst des Epoxidharzes kann mit organischen Substituenten modifiziert werden, wie beispielsweise einem Harnstoff-Epoxidharz. Das bevorzugte Epoxidharz der vorliegenden Erfindung ist ein Diglycidylether von Bisphenol A.
  • Der Wert von n kann im Bereich von 0 bis 10 liegen, vorzugsweise jedoch im Bereich von 1 bis 4. Wenn der Wert von n größer wird, nimmt auch die Viskosität des Harzes zu.
  • Wenn die Viskosität des Harzes zu hoch ist, wird es schwierig sein, eine Beschichtung aufzubringen. Das Epoxy- Äquivalentgewicht kann im Bereich von 150 bis 700 liegen. Der pH-Wert des Epoxidharzes selbst wird normalerweise etwa 7 betragen. Beispiele für kommerziell verfügbare Epoxidharze, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen die Epoxidharze der CMD-Reihen von Hi-Tek Polymers, Jeffersontown, Kentucky.
  • Um eine auftragsfähige Zusammensetzung zur Herstellung der Leimungsschicht 18 und der Superleimungsschicht 30 zu erzeugen, wird das Epoxidharz in Wasser mit Hilfe eines Emulgiermittels zur Bildung einer Dispersion dispergiert, die nachfolgend bezeichnet wird als "Epoxid-Dispersion". Die Epoxid-Dispersion enthält 30 % ... 90 % Feststoffe, vorzugsweise etwa 45 % bis etwa 75 % Feststoffe. Emulgiermittel, die zum Herstellen der Epoxid-Dispersion geeignet sind, umfassen kationische, anionische und nichtionische Emulgiermittel. Repräsentative Beispiele für diese Emulgiermittel umfassen Natriumdioctylsulfosuccinat, Alkoholethoxylate und Alkoholalkoxylate. Sodann kann ein Härtungsmittel der Epoxid- Dispersion zugesetzt werden. Die Aufgabe dieses Härtungsmittels ist der Start der Polymerisation des Epoxidharzes nachdem die Zusammensetzung aufgetragen wurde, so daß ein warmhärtendes, chemisch beständiges Polymer erzeugt wird. Normalerweise enthält die Epoxid-Dispersion etwa 0,01 % bis etwa 30 Gewichtsprozent Härtungsmittel, vorzugsweise 1 % ... 5 Gewichtsprozent Härtungsmittel, bezogen auf das Gewicht des Epoxidharzes. Repräsentative Beispiele für Härtungsmittel, die für die Epoxidharze der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen Amine, wie beispielsweise Polyamidoamine und tertiäre Amine, Amide, wie beispielsweise Dicyandiamid, Mercaptane und Imidazole, wie beispielsweise 2- Methylimidazol, 2-Phenylimidazol und 2-Ethyl-4- methylimidazol. Das bevorzugte Härtungsmittel ist 2-Ethyl-4- methylimidazol, kommerziell verfügbar bei Air Products Company unter dem Warenzeichen EMI-24. Ebenfalls wirf bevorzugt, daß das Härtungsmittel in Wasser dispergiert wird, bevor es der Epoxid-Dispersion zugesetzt wird. Ein weiteres verwendbares Härtungsmittel für das Epoxidharz ist ein Harnstoff- Formaldehydharz. Beispiele für kommerziell verfügbare Harnstoff-Formaldehydharze umfassen "Durite AL 8401"- und "Durite AL 8495"-Harze, die bei der Borden Chemical Co. verfügbar sind. Das Gewichtsverhältnis von Epoxidharz zu Harnstoff-Formaldehydharz liegt normalerweise im Bereich von 40 ... 80 Teilen Epoxidharz zu 20 ... 60 Teilen Harnstoff-Formaldehydharz.
  • Zusätzlich zu dem Epoxidharz, dem Emulgiermittel, dem Härtungsmittel und Wasser muß die Epoxid-Dispersion auch ein Schleif-Hilfsmittel enthalten. Der hierin verwendete Begriff "Schleif-Hilfsmittel" betrifft spezielle Materialien, deren Zugabe zu einem beschichteten Schleifmittelprodukt das Schleifverhalten des beschichteten Schleifmittelprodukts verbessert. Es wird angenommen, daß das Schleif-Hilfsmittel einen wesentlichen Einfluß auf die während des Schleifens auftretenden chemischen und physikalischen Prozesse ausübt und dadurch ein verbessertes Verhalten gewährt. Insbesondere wird angenommen, daß das Schleif-Hilfsmittel eine oder mehrere der folgenden Wirkungen ausübt:
  • (1) Verringerung der Reibung zwischen den Schleifkörnern und dem zu schleifenden Werkstück;
  • (2) Verhindern eines "Verkappens" der Schleifkörner, d.h. Verhindern, daß die Metallpartikel auf den Spitzen der Schleifkörner aufgeschweißt werden, oder
  • (3) Verringern der Grenzflächentemperatur zwischen den Schleifkörnern und dem Werkstück.
  • Darüber hinaus erhöht der Zusatz von Schleif-Hilfsmitteln normalerweise die Lebensdauer des beschichteten Schleifmittels.
  • Repräsentative Beispiele für Klassen von Schleif- Hilfsmitteln, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen: Wachse, organische Halogenidverbindungen, Halogenidsalze, Metall und Legierungen von Metallen. Organische Halogenidverbindungen zersetzen sich normalerweise während des Schleifens und geben eine Halogensäure oder eine gasförmige Halogenidverbindung ab. Beispiele für organische Halogenide umfassen chlorierte Wachse, wie beispielsweise Tetrachlornaphthalen, Pentachlornaphthalen sowie Polyvinylchlorid. Chlorierte Wachse können ebenfalls als Wachse in Betracht gezogen werden. Beispiele für Halogenidsalze umfassen Natriumchlorid (NaCl), Kaliumchlorid (KCl), Kaliumfluoroborat (KBF&sub4;), Ammoniumkryolith ((NH&sub4;) &sub3;AlF&sub6;), Kryolith (Na&sub3;AlF&sub6;) und Magnesiumchlorid (MgCl&sub2;). Beispiele für Metalle umfassen Zinn, Blei, Bismuth, Kobalt, Antimon, Kadmium, Eisen und Titan. Weitere Schleifmittelhilfen umfassen Schwefel und organische Verbindungen, Graphit und metallische Sulfide. Es können Kombinationen von Schleif- Hilfsmitteln verwendet werden, die in einigen Fällen einen synergistischen Effekt erzeugen können. Das bevorzugte Schleif-Hilfsmittel für rostfreien Stahl ist Kaliumtetrafluoroborat. Das bevorzugte Schleif-Hilfsmittel für Weichstahl ist Kryolith. Das Verhältnis von Epoxidharz zu Schleif-Hilfsmittel liegt vorzugsweise in Bereichen von etwa 10 bis etwa 85 und vorzugsweise etwa 15 bis etwa 60 Gewichtsteilen, Epoxidharz zu etwa 15 bis etwa 85 und vorzugsweise etwa 40 bis etwa 85 Gewichtsteilen Schleif- Hilfsmittel.
  • In einigen Fällen wird der Zusatz eines Dispergiermittels zur Epoxid-Dispersion bevorzugt. Beispielsweise wird, wenn Kaliumtetrafluoroborat als Schleif-Hilfsmittel verwendet wird, der Zusatz eines Dispergiermittels zur Epoxid-Dispersion bevorzugt, um ihre Viskosität herabzusetzen. Wenn jedoch Kryolith als Schleif-Hilfsmittel verwendet wird, ist ein Zusatz eines Dispergiermittels zur Epoxid-Dispersion nicht immer erforderlich. Repräsentative Beispiele für kommerziell verfügbare Dispergiermittel, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen Fluortenside mit dem Warenzeichen "Fluorad", verfügbar bei der Miinesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, und "Aerosol OT", verfügbar bei Rohm & Haas Company.
  • Normalerweise beträgt die Konzentration des Dispergiermittels weniger als 2 % bezogen auf die esse des Epoxidharzes.
  • Im allgemeinen sollte die Viskosität der Zusammensetzung, die Epoxidharz, Emulgiermittel, Härtungsmittel, Schleif-Hilfsmittel und Wasser enthält, kleiner sein als 10.000 cP ((1 cP = 0,001 Pa s)), vorzugsweise weniger als 5.000 cP. Wenn die Viskosität größer ist als 20.000 cP, ist es sehr schwierig, die Zusammensetzung über und zwischen den Schleifkörnern aufzubringen.
  • Es können auch andere Harz-Typen in die Epoxid- Dispersion einbezogen werden. Beispielsweise können phenolische Harze einbezogen werden, die für Epoxidharz als Reaktionspartner auftreten. Zusätzlich können Urethane und Kautschukmischungen der Dispersion zugesetzt werden, um die Zähigkeit des gehärteten Epoxidharzes zu verbessern.
  • Weitere Additive, wie beispielsweise Farbstoffe, Entschäumer, Pigmente, Füllstoffe und Haftmittel können in der Zusammensetzung zum Herstellen der erfindungsgemäßen Leimungsschicht oder Superleimungsschicht verwendet werden. In Abhängigkeit von dem speziellen Schleif-Hilfsmittel, das zum Einsatz gelangt, kann es notwendig werden, einen Entschäumer zur Entfernung von unerwünschten Luftbläschen zu verwenden.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß ebenfalls Aufbauschichten 16 und 26 sowie Leimungsschicht 28 aus Zusammensetzungen hergestellt werden können, die ein aus Wasser auftragsfähiges Epoxidharz aufweisen, ein Emulgiermittel für das Epoxidharz, ein Härtungsmittel, ein Schleif-Hilfsmittel und Wasser.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird für die Aufbauschicht des beschichteten Schleifmittelprodukts konventionelles Resol-Phenolharz eingesetzt, das Calciumcarbonat als Füllstoff enthält, während bei der Leimungsschicht des beschichteten Schleifmittelprodukts ein konventionelles Resol-Phenolharz verwendet wird, das Kryolith als ein Schleif-Hilfsmittel enthält. Bei dem beschichteten Schleifmittelprodukt wird eine aus einer Zusammensetzung hergestellte Superleimungsschicht verwendet, die einen Diglycidylether von Bisphenol A-Epoxidharz, nichtionisches Emulgiermittel, Wasser, ein Imidazol-Härtungsmittel, Kaliumtetrafluoroborat als Schleif-Hilfsmittel und "Aerosol OT" als Dispergiermittel enthält. Es wird bevorzugt, daß das Schleif-Hilfsmittel in der äußeren Beschichtung des beschichteten Schleifmittels vorliegt, so daß es in direktem Kontakt mit dem zu schleif enden Werkstück sein kann.
  • Sobald die Epoxid-Dispersion auf das beschichtete Schleifmittelprodukt aufgetragen worden ist, kann es zum Herbeiführen der Polymerisation des Epoxidharzes erwärmt werden. Die Erwärmung wird normalerweise für eine Dauer von etwa 10 bis etwa 250 Minuten ausgeführt, vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 50 Minuten, und zwar bei Temperaturen von etwa 80 ºC bis etwa 130 ºC, vorzugsweise von etwa 105 ºC bis etwa 115 ºC.
  • Es wurde überraschend festgestellt, daß das Schleifverhalten eines beschichteten Schleifmittels, das ein Epoxidharz der vorliegenden Erfindung enthält, gegenüber einem beschichteten Schleifmittel wesentlich verbessert ist, das ein Epoxidharz enthält, welches aus einem organischen Lösemittel aufgetragen wurde und wobei alles Übrige gleichblieb. Darüber hinaus wurde festgestellt, daß das Verhalten des beschichteten Schleifmittels, welches das erfindungsgemäße Epoxidharz enthält, im Verlaufe der Zeit nicht so schnell abnimmt wie bei einem beschichteten Schleifmittel, das ein aus einem organischen Lösemittel aufgetragenes Epoxidharz enthält.
  • Die Vorteile des Verwendens des erfindungsgemäßen Epoxidharzes gegenüber Epoxidharzen, die aus einem organischen Lösemittel aufgetragen werden, umfassen Herabsetzung der Verschmutzung, größere Leichtigkeit des Reinigens aus der Beschichtungsstation und größere Leichtigkeit des Walzenauftrags auf die Oberfläche des beschichteten Schleifmittels.
  • Die nachfolgenden, nichteinschränkenden Beispiele sollen die Erfindung weiter veranschaulichen. Sofern nicht anders angegeben, sind alle Anteile auf Gewicht bezogen. Es werden die folgenden Materialbezeichnungen verwendet.
    • Epoxidharze
  • BPAW: Eine Zusammensetzung, die ein Diglycidylether von Bisphenols A-Epoxidharz enthält, das aus Wasser aufgetragen werden kann, enthaltend näherungsweise 60 % Feststoffe und 40 % Wasser. Diese Zusammensetzung, die die Bezeichnung CMD 35201 hat, wurde bei der Hi-Tek Polymers, Jeffersontown, Kentucky, erhalten. Diese Zusammensetzung enthielt ebenfalls ein nichtionisches Emulgiermittel.
  • BPAS: Eine Zusammensetzung, die ein Diglycidylether von Bisphenol A-Epoxidharz enthält, das aus einem organischen Lösemittel aufgetragen werden kann. Diese Zusammensetzung hatte das Warenzeichen EPON 828 und wurde von der Shell Chemical company, Houston, Texas, erhalten.
    • Härtungsmittel
  • EMI: Wäßrige Lösung (25 % Feststoffe) von 2-Ethyl-4- methylimidazol. Dieses Härtungsmittel mit der Bezeichnung EMI-24 ist kommerziell verfügbar bei Air Products, Allentown, Pennsylvinia.
  • PA: Ein Polyamid-Härtungsmittel mit dem Warenzeichen "Versamid 125", kommerziell verfügbar bei Henkel Corporation.
  • DCA: Eine Lösung eines Dicyandiamid-Härtungsmittels, bestehend aus 12 % Dicyandiamid und 88 % Wasser.
    • Schleif-Hilfsmittel
  • KBF&sub4;: 98 % reines mikrofeines Kaliumtetrafluoroborat, wovon 95 Gewichtsprozent ein 325-Maschensieb und 100 Gewichtsprozent ein 200-Maschensieb passieren.
    • Dispergiermittel
  • "Aerosol OT": Ein Dispergiermittel (Natiumdioctylsulfosuccinat), kommerziell verfügbar bei der Rohm and Haas Company.
    • Lösemittel
  • "WC100": Ein organisches Lösemittel mit der Warenbezeichnung "Aromatic 100", kommerziell verfügbar bei der Worum Chemical Co., St. Paul, Minnesota.
    • Beispiel 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele A bis C
  • In diesen Beispielen wird das Schleifverhalten von beschichteten Schleifmittelprodukten der vorliegenden Erfindung und beschichteten Schleifmittelprodukten vergleichen, die aus organischem Lösemittel aufgetragene Epoxidharze enthalten. Die Zubereitungen der jeweiligen Epoxidharzzusammensetzung sind in Tabelle I zusammengestellt. Diese Zubereitungen wurden zur Herstellung von Superleimungsschichten für die beschichteten Schleifmittelprodukte verwendet. Das beschichtete Schleifmittelprodukt von Vergleichsbeispiel C enthielt keine Superleimungsschicht.
  • Der Träger in dem beschichteten Schleifmittelprodukt des jeweiligen Beispiels war ein Polyester-Gewebe mit einer Bindung "vier über eins", enthaltend ein phenolisches/Latex- Imprägniermittel, Trägerappretur und Vorleimungsschicht. Die Aufbauschicht enthielt 48 Gewichtsprozent Resol-Phenolharz und 52 Gewichtsprozent Calciumcarbonat als einen Füllstoff. Die Aufbauschicht (38 % Feststoffe) wurde auf den Träger mit einer Naßauftragsmasse von näherungsweise 90 g/m² aufgetragen. Unmittelbar danach wurden Schleifkörner aus amorph geschmolzenem Aluminiumoxid (Feinheit 80) durch Tropfbeschichten auf die Aufbauschicht mit einer Auftragsmasse von etwa 400 g/m² aufgetragen. Sodann wurden Schleifkörner (Feinheit 80) aus keramischem Aluminiumoxid elektrostatisch auf die Aufbauschicht mit einer Auftragsmasse von 460 g/m² aufgetragen. Der resultierende Artikel wurde für 15 Minuten bei 79 ºC und danach für 60 Minuten bei 96 ºC gehärtet. Sodann wurde über den Schleifkörnern mit einer Auftragsmasse von etwa 250 g/m² eine Leimungsschicht aufgetragen, die Resol-Phenolharz (32 Gewichtsprozent), Eisenoxid (2 Gewichtsprozent) und Kryolith (66 Gewichtsprozent) enthielt. Die Leimungsschicht enthielt näherungsweise 76 % Feststoffe. Der resultierende Artikel wurde für 35 Minuten bei 66 ºC und danach für 75 Minuten bei 88 ºC gehärtet. Das beschichtete Schleifmittelprodukt wurde abschließend für 10 Stunden bei 100 ºC gehärtet. Danach wurde Superleimungsschicht über der Leimungsschicht aufgetragen und sodann für 30 Minuten bei 100 ºC gehärtet. Die Zubereitung der Superleimungsschicht des beschichteten Schleifmittelprodukts für das jeweilige Beispiel ist in Tabelle I angegeben. Tabelle I Menge Bestandteil Vergl.Beispiele Kryolith Wasser Aerosol OT Eisenoxid Tabelle I (Fortsetzung) Beispiele Kryolith Wasser Aerosol OT Eisenoxid ¹ ... Für Beispiele 4 und 6 enthielt die DCA-Lösung 10 % Dicyanimid und 90 % Wasser.
  • Das beschichtete Schleifmittelprodukt jedes Beispiels wurde sodann zu 7,6 cm x 335 cm Endlos-Schleifband überführt. Es wurden für jedes Beispiel 2 Bänder auf einem Flächenschleifer mit Konstantlast getestet. Ein vorabgewogenes Werkstück aus rostfreiem Stahl 304 mit etwa 2,5 cm x 5 cm x 18 cm wurde in einer Halterung eingespannt, vertikal positioniert, mit der 2,5 cm x 18 cm-Seite gegenüber einer gezahnten Gummikontaktscheibe eines Shore-A-Durometers mit einem Durchmesser von näherungsweise 36 cm und übereinanderpassenden Anschlußflächen über die das beschichtete Schleifband mitgenommen wurden. Das Werkstück wurde sodann vertikal über einen Weg von 18 cm mit einer Geschwindigkeit von 20 Zyklen pro Minute hin- und herbewegt, während ein federbelasteter Stößel das Werkstück gegen das Band mit einer Last von 6,7 kgf ((1 kgf = 9,806 N)) bei einem Antrieb des Bandes mit etwa 2.050 m/min drückte. Nach Ablauf einer Schleifdauer von 1 Minute wurde die Werkstück- Halterungsvorrichtung entfernt und erneut gewogen und der Betrag des entfernten Materials durch Subtraktion der Masse nach der Abtragung von der ursprünglichen Masse berechnet. Sodann wurde ein neues, zuvor gewogenes Werkstück sowie Halterung auf der Einrichtung eingespannt. Der Versuchsfehler bei diesem Test betrug ± 10 %. Der Anfangsschleifabtrag ist ein Maß für die Menge des während der ersten Minute des Schleifens abgetragenen rostfreien Stahls. Der Endschleifabtrag ist ein Maß für die Menge des während der letzten Minute des Schleifens abgetragenen rostfreien Stahls. Der Gesamtschleifabtrag ist ein Maß für die Gesamtmenge des während des Tests abgetragenen rostfreien Stahls. Der Test wurde als beendet angesehen, wenn die Menge des Endabtrags kleiner war als ein Drittel der Menge des Anfangsabtrags bei mehr als 2 Minuten. Tabelle II Schleifabtrag Beisp. Nr. Anfang Ende Gesamt % des Vergleichs Vergleich
  • Die Daten in Tabelle II zeigen, daß das beschichtete Schleifmittelprodukt, welches ein aus Wasser aufgetragenes Epoxidharz enthielt, einem damit ähnlichen beschichteten Schleifmittelprodukt deutlich überlegen war, das demgegenüber jedoch ein aus Lösemittel aufgetragenes Epoxidharz enthielt. Darüber hinaus war der schrittweise Abtrag der beschichteten Schleifmittelprodukte der Beispiele 1 bis 4 größer als der des beschichteten Schleifmittelprodukts von Vergleichsbeispiel A. Dieses Ergebnis war deswegen überraschend, weil beide Epoxidharze Diglycidylether von Bisphenol A waren und das Wasser und Lösemittel beim Härten vollständig entfernt worden sind.
  • Es ist festzustellen, daß die beschichteten Schleifmittelprodukte, die beide Epoxidharze enthielten, die aus Wasser und Kryolith aufgetragen wurden, nicht so gut wie die beschichteten Schleifmittelprodukte arbeiteten, die beide Epoxidharze enthielten, die aus Lösemittel und Kryolith aufgetragen wurden. Beim Herstellen der Superleimungsschichten von Beispiel 5 und 6 wurde festgestellt, daß es zu einer übermäßigen Schaumbildung kam. Diese Schaumbildung kann durch Zusatz eines geeigneten Entschäumers reduziert werden.
    • Beispiel 7 und VergleichsbeisDiel D
  • Beispiel 7 und Vergleichsbeispiel D veranschaulichen, wie ein Dispergiermittel die Dispersion von Kaliumtetrafluoroborat als Schleif-Hilfsmittel fördert.
    • Vergleichsbeispiel D
  • Es wurden die folgenden Materialien in den angegebenen Mengen miteinander gemischt.
  • Bestandteil Menge (g)
  • BPAW 4.837
  • EMI 259
  • KBF&sub4; 4.233
  • Wasser 671
    • Beispiel 7
  • Es wurden näherungsweise 200 g "Aerosol OT" als Dispergiermittel tropfenweise zu den Materialien in der Mischung des Vergleichsbeispiels D zugesetzt. Die Viskosität der resultierenden Mischung wurde sodann in einem Viskosimeter nach Brookfield mit einer Spindel #3 bei 30 u/min gemessen und 2.920 cP erhalten.
    • Beispiele 8 bis 16
  • Diese Beispiele veranschaulichen die Wirkung der Masse der Superleimungsschicht, der Menge des Schleif-Hilfsmittels und der Härtungstemperatur der Superleimungsschicht auf das Schleifverhalten.
  • Es wurden nach der folgenden Prozedur beschichtete Schleifscheiben hergestellt. Ein konventionelles, mit Calciumcarbonat gefülltes Resol-Phenolharz wurde mit einer Dicke von 0,76 mm auf eine Trägerfolie aus Vulkanfiber aufgetragen, um eine Aufbauschicht zu erzeugen. Danach wurden durch Tropfenbeschichtung auf die Aufbauschicht wärmebehandelte Aluminiumoxid-Schleifkörner einer Feinheit von 50 aufgetragen. Auf die Aufbauschicht wurde ein Gemisch aus 30 % Schleifkörner aus Aluminiumoxid-Keramik (Feinheit 50) und 70 % Schleifkörner aus wärmebehandeltem Aluminiumoxid (Feinheit 50) elektrostatisch aufgetragen. Die Schleifkörner aus Aluminiumoxid-Keramik wurden nach der US-P-4 881 951 hergestellt. Sodann wurde die Aufbauschicht für 200 Minuten bei etwa 90 ºC gehärtet. Danach wurde über die Schleifkörner ein konventionelles, mit Kryolith gefülltes Resol-Phenolharz aufgetragen, um eine Leiinungsschicht zu erzeugen. Die Leimungschicht wurde für 90 Minuten bei 88 ºC vorgehärtet. Sodann wurde die Superleimungsschicht über der Leimungsschicht aufgetragen. Die Zubereitungen zum Herstellen der Superleimungsschichten, die Auftragsmasse der Superleimungsschichten und die Härtungstemperaturen für die Superleimungsschichten, sind in Tabelle III angegeben. Zubereitung I enthielt 29,57 % BPAW, 1,4 % EMI, 0,78 % "Aerosol OT", 2,29 % Eisenoxid, 55 % KBF&sub4; und 10,92 % Wasser. Zubereitung II enthielt 35,08 % BPAW, 1,68 % EMI, 0,78 % "Aerosol OT", 2,17 % Eisenoxid, 52,4 % KBF&sub4; und 7,89 % Wasser. Zubereitung III enthielt 39,83 % BPAW, 1,93 % EMI, 0,78 % "Aeosol OT", 2,07 % Eisenoxid, 49,75 % KBF&sub4; und 5,64 % Wasser. Nach dem Auftragen der Zubereitungen zum Herstellen der Superleimungsschichten wurde das Folienmaterial für 30 Minuten bei den in Tabelle III angegebenen Temperaturen gehärtet und für 24 Stunden bei 99 ºC fertiggehärtet. Nach den Schritten des Härtens wurde das Folienmaterial gewalkt und erneut befeuchtet. Nach den Härtungsschritten enthielt Zubereitung I 76 % Schleif-Hilfsmittel, Zubereitung II enthielt 72 % Schleif-Hilfsmittel und Zubereitung III enthielt 68 % Schleif-Hilfsmittel.
  • Das Folienmaterial jedes Beispiels wurde sodann zu Scheiben mit einem Durchmesser von 17,8 cm und einer Mittenbohrung von 2,2 cm überführt. Die Scheiben wurden auf ein kegeliges Aluminium-Andruckpolster befestigt und zum Schleifen der Werkstückfläche von 2,5 cm x 18 cm aus rostfreiem Stahl verwendet. Die Scheiben wurden mit 5.500 u/min betrieben, während der Abschnitt der Scheibe, der über der abgefasten Kante des Andruckpolsters lag, das Werkstück mit einem Druck von 4,54 kgf kontaktierte. Die Schleiffläche der Scheibe betrug etwa 140 cm². Jede Scheibe wurde zum Schleifen eines separaten Werkstückes für jeweils eine Minute mit einer Gesamtdauer von 12 Minuten verwendet. Der Anfangsschleifabtrag war die Menge des in der ersten Minute abgetragenen rostfreien Stahls und der Endschleifabtrag die Menge des in der letzten Minute des Schleif ens abgetragenen rostfreien Stahls. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengestellt. Tabelle III Beispiel Zubereitung Auftragsmasse (g/m²) Härtungstemp.(ºC) Tabelle IV Beispiel Anfangsschleifabtrag (g) Endschleifabtrag (g) Gesamtschleifabtrag (g)
  • Die in Tabelle IV angegebenen Daten zeigen, daß die hohe Menge an Schleif-Hilfsmittel die Leistungsfähigkeit der beschichteten Schleifscheibe erhöhte.
    • Beisdiele 17, 18 und Vergleichsbeispiel E
  • Diese Beispiele veranschaulichen das Verhalten eines beschichteten Schleifmittelprodukts, das als Schleif-Hilfsmittel Kryolith enthielt. Die Superleimungsschicht für Vergleichsbeispiel E enthielt ein aus Lösemittel auftragbares Epöxidharz und Kryolith als Schleif-Hilfsmittel, und die Superleimungsschichten für Beispiele 17 und 18 enthielten ein aus Wasser auftragbares Epoxidharz und Kryolith als Schleif-Hilfsmittel. Das Produkt von Vergleichsbeispiel E war weitgehend identisch mit dem beschichteten Schleifmittelprodukt des Vergleichsbeispiels B. Das beschichtete Schleifmittelprodukt von Beispiel 17 war weitgehend identisch mit dem beschichteten Schleifmittelprodukt vom Beispiel 5, und das beschichtete Schleifmittelprodukt von Beispiel 18 war weitgehend identisch mit dem beschichteten Schleifmittelprodukt von Beispiel 6.
  • Die beschichteten Schleifmittelprodukte dieser Beispiele wurde in der gleichen Weise getestet, wie die beschichteten Schleifmittelprodukte der Beispiele 1 bis 6 mit der Ausnahme, daß es sich bei dem Werkstück um Werkzeugstahl 4150 handelte. Die Schleifergebnisse sind in Tabelle V zusammengestellt. Tabelle V Beispiel Anfangsschleifabtrag (g) Gesamtschleifabtrag (g) Vergl.Beisp.
  • Die Daten in Tabelle V zeigen, das die beschichteten Schleifmittelprodukte der Beispiele 17 und 18 im wesentlichen das gleiche leisteten wie das beschichtete Schleifmittelprodukt von Vergleichsbeispiel E.
    • Beispiel 19 und Vergleichsbeisniel F
  • Diese Beispiele veranschaulichen die Wirksamkeit von Harnstoff-Formaldehydharz als ein Härtungsmittel für das Epoxidharz. Das beschichtete Schleifmittelprodukt von Vergleichsbeispiel F wurde in der gleichen Weise hergestellt und getestet wie das beschichtete Schleifmittelprodukt von Vergleichsbeispiel A. Die Schleifergebnisse sind Tabelle VI zusammengestellt. Das beschichtete Schleifmittelprodukt von Beispiel 19 wurde in der gleichen Weise hergestellt und getestet wie das beschichte Schleifmittelprodukt von Vergleichsbeispiel F mit der Ausnahme, daß eine andere Superleimungsschicht eingesetzt wurde. Die Superleimungsschicht wurde hergestellt, indem in einen Behälter 2.225 g Harnstoff-Formaldehydharz ("Durite Al 8405", Borden Chemical Co.), 2.225 g Epoxidharz (BPAW), 1.555 g Wasser, 50 g "Aerosol OT" als Dispergiermittel und 5 g X2-5147 als Dispergiermittel (Dow Chemical Co.) gegeben wurden. Die Mischung wurde so lange gerührt, bis sie homogen war. Sodann wurden 225 g Eisenoxid-Pigment und 8.325 g KBF&sub4; als Schleif-Hilfsmittel zugegeben. Die resultierende Mischung wurde so lange gerührt, bis sie homogen war und wurde danach auf die Oberfläche des beschichteten Schleifmittelprodukts mit einem Naßauf tragsgewicht von 184 g/m² aufgetragen. Die Schleif ergebnisse sind in Tabelle VI zusammengestellt. Die Superleimungsschicht wurde in der gleichen Weise gehärtet wie die Superleimungsschicht in Beispiel 1. Tabelle VI Beispiel Anfangsschleifabtrag (g) Endschleifabtrag (g) Gesamtschleifabtrag (g)

Claims (10)

1. Beschichtetes Schleifmittelprodukt, umfassend
a. einen Träger;
b. eine den Träger bedeckende, gehärtete Aufbauschicht;
c. eine Vielzahl von Schleifkörnern, die von dem Träger gehalten werden und mit diesem mit Hilfe der Aufbauschicht klebend verbunden sind; und
d. eine die Schleifkörner und die Aufbauschicht bedekkende, gehärtete Leimungsschicht, wobei die Leimungsschicht aus einer Zusammensetzung gebildet wird, umfassend ein aus Wasser auftragsfähiges Epoxidharz, ein Emulgiermittel für das Epoxidharz, ein Härtungsmittel, ein in dem Epoxidharz dispergiertes Schleif-Hilfsmittel sowie Wasser.
2. Beschichtetes Schleifmittelprodukt nach Anspruch 1, bei welchem die Leimungsschicht eine Superleimungsschicht ist und eine gehärtete weitere Leimungsschicht bedeckt, welche die Schleifkörner bedeckt.
3. Beschichtetes Schleifmittelprodukt nach Anspruch 1 und 2, bei welchem das Epoxidharz ein Diglycidylether des Bisphenol A ist.
4. Beschichtetes Schleifmittelprodukt nach Anspruch 1 bis 3, bei welchem das Schleif-Hilfsmittel Kaliumfluoroborat ist.
5. Beschichtetes Schleifmittelprodukt nach Anspruch 1 bis 4, bei welchem das Härtungsmittel ausgewählt wird aus Aminen, Amiden, Imidazolen und Harnstoff-Formaldehyd.
6. Beschichtetes Schleifmittelprodukt nach Anspruch 1 bis 5, bei welchem das Verhältnis von Epoxidharz zum Schleif- Hilfsmittel im Bereich von 10 ... 85 Gewicht steilen Epoxidharz zu 15 ... 85 Gewichtsteilen Schleif-Hilfsmittel liegt.
7. Beschichtetes Schleifmittelprodukt nach Anspruch 6, bei welchem das Verhältnis von Epoxidharz zum Schleif- Hilfsmittel im Bereich van 10 ... 60 Gewichtsteilen Epoxidharz zu 40 ... 85 Gewichtsteilen Schleif-Hilfsmittel liegt.
8. Beschichtetes Schleifmittelprodukt nach Anspruch 1 bis 7, bei welchem die Zusammensetzung ferner ein Dispergiermittel umfaßt.
9. Verfahren zum Herstellen des beschichteten Schleifmittelprodukts nach Anspruch 1, umfassend die Schritte:
(1) Bereitstellen eines Trägers;
(2) Aufbringen einer Aufbauschicht über den Träger;
(3) Aufbringen einer Vielzahl von Schleifkörnern auf die Aufbauschicht;
(4) mindestens teilweises Härten der Aufbauschicht,
(5) Aufbringen einer Zusammensetzung über der Aufbauschicht und den Schleifkörnern, welche Zusammensetzung umfaßt:
(a) eine aus Wasser auftragsfähiges Epoxidharz,
(b) ein Emulgiermittel für das Epoxidharz,
(c) ein Härtungsmittel,
(d) ein in dem Epoxidharz dispergiertes Schleif- Hilfsmittel
(e) Wasser sowie
(6) Härten der Zusammensetzung.
10. Verfahren nach Anspruch 9 zum Herstellen des beschichteten Schleifmittelprodukts nach Anspruch 2, umfassend den zusätzlichen Schritt:
(5a) Aufbringen einer weiteren Leimungsschicht über der Aufbauschicht und den Schleifmittelkörnern;
(5b) mindestens teilweises Härten der Aufbauschicht und der Leimungsschicht;
(5c) Aufbringen der Zusammensetzung von Schritt 5 nach Anspruch 9 über der Aufbauschicht, den Schleifkörnern und der Leimungsschicht.
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