DE69316371T2

DE69316371T2 - Beschichtetes schleifmittel und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE69316371T2
Application number: DE69316371T
Authority: DE
Inventors: Donald Oseth; Jeffrey Peterson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1992-08-19
Filing date: 1993-07-08
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: CA2140922A1; ES2111165T3; BR9306917A; DE69316371D1; KR950702894A; JPH08500536A; AU4668793A; EP0656822A1; WO1994004318A1; EP0656822B1; MX9304789A; US5490878A; US5344688A

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft einen beschichteten Schleifgegenstand und ein Verfahren zur Herstellung solch eines Gegenstands.

2. Diskussion des Stands der Technik

Im allgemeinen umfassen beschichtete Schleifgegenstände einen flexiblen Träger, an dem eine Beschichtung aus Schleifkörnern haftet. Der beschichtete Schleifgegenstand verwendet typischerweise eine "Bindemittelschicht" aus harzigem Klebstoffmaterial. um die Schieifkörner an den Träger zu befestigen oder zu binden und eine Deckschicht aus harzigem Material. die über die Bindemittelschicht und die Schleifkörner aufgebracht wird, um die Schleifkörner fest an den Träger zu binden.
Der flexible Träger kann aus Gewebe, Papier, polymerer Folie, Vlies- Materialien. vulkanisierter Faser und Kombinationen davon hergestellt sein. Gewebe wird wegen seiner Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Flexibilität sehr häufig als ein beschichteter Schleifmitteiträger verwendet. Jedoch haben Gewebeträger einige größere Nachteile. Gewebeträger sind im allgemeinen teurer als andere Trägerarten. Zusätzlich müssen Gewebeträger. da sie im allgemeinen porös sind, abgedichtet oder behandelt werden, wodurch sich deren Kosten beträchtlich erhöhen. Wenn der Gewebeträger nicht versiegelt ist, wird die Bindemittelschicht in die Zwischenräume des Gewebes dringen. woraus ein Verlust des Bindemittels resultiert, und die nachfolgend aufgebrachten Schleitkörner werden nicht an den Träger anhaften. Der Gewebeträger wird typischerweise durch einen oder mehrere Behandlungsschichten, wie eine Imprägnierungsschicht, eine Vorderseitendeckschicht, eine Rückseitendeckschicht oder eine Unterdeckschicht versiegelt. Eine Imprägnierungsmittelschicht sättigt das Gewebe woraus ein steiferes Gewebe mil mehr Körper resultiert. Ein Anwachsen des Körpers fiillrt zu einer Erhöhung der Festigkeit und der Beständigkeit des Gegenstands. Eine Vorderseitendeckschicht. die auf die Vorderseite des Trägers aufgebracht wird, kann das Gewebe zusätzlich aufbauschen oder kann die Haftfestigkeit der nachfolgenden Beschichtungen verbessern. Eine Vorderseitendeckschicht schützt auch die Garne des Gewebes. Eine Vorderseitendeckschicht ist für beschichtete Schleifmittel extrem brauchbar die feine Schleifmittelkorngrößen verwenden. Eine Rückseitendeckschicht, die auf die Rückseite des Trägers aufgebracht wird, d.h. auf die Seite die gegenüber der Seite liegt. auf der die Schleifkörner aufgebracht sind. fügt Körper an den Träger an und schützt die Garne des Gewebes vor der Abnutzung. Eine Unterdeckschicht ist ähnl ich einer Imprägnierungsschicht. außer daß sie auf einen vorher behandelten Träger aufgebracht ist.
Diese Behandungsschichten umfassen typischerweise härtbare harzige Klebstoffe, wie Phenolharze, Epoxidharze, Acrylatharze, Acryllatizes, Latizes, Urethanharze, Klebstoff, Stärke und Kombinationen davon.
US Pat. Nr. 2.712.987 offenbart ein beschichtetes Schleifmittel mit einem Nylonträger. Das Nylon wird weichgemacht und dann die Schleifkörner aufgebracht. Das Nylon dient sowohl als Träger als auch als Bindemitteischicht.
US Pat. Nr. 3.230.672 offenbart ein beschichtetes Schleifmittel wobei die Schleifkörner in die Bindemittelschicht oedrückt worden sind, so daß die Höhe der Schleilkörner im wesentlichen dieselbe ist.
WS Pat. Nr.4.163.647 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Gewebes, das das beschichtete Schleifmittel trägt, wobei das Gewebe auf der Vorderseite mit einem flüssigen hitzehärtbaren Harz auf eine solche Weise beschichtet ist. daß das hitzehärtbare Harz die Zwischenräume des Gewebes nicht durchdringt.
Ein Nutzgewebe mit dem Handelsnamen "VORAX" hat eine Bindemittelschicht, die die Zwischenräume des Gewebes nicht durchdringt. Die Bindemittelschicht ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Klebstoff. Phenolharzen. Latizes oder Phenolharzen/Latizes.
In den letzten Jahren sind strahlenhärtbare Harze als Behandlungen für Gewebe oder Bindemittel für beschichtete Schleifmittel als ein Ersatz für herkömmlich thermisch härtbare Harze vorgeschlagen worden. Strahlenhärtbare Harze können viel schneller als Phenolharze gehärtet werden. Wenn in einem Versuch, Phenolharze schneller zu härten, mehr Hitze angewendet wird. nimmt die Viskosität des Phenolharzes ab, wodurch ein Durchtränken des Harzes durch den Träger resultiert. Als ein Ergebnis dieses Durchtränkens härtet der Träger und verliert die Flexibilität.
EP-A-0 344 529 und US Pat. Nr.4,047.903; 4.474,585; 4,588,419; 4,927,431; 4,903.440 offenbaren Schleifgegenstände. die Schleifkörner und ein aus einem strahlungshärtbaren Klebstoff gebildetes Bindemittel umfassen.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Erfindung ergibt einen beschichteten Schleifgegenstand wie in Anspruch 1 beansprucht und Verfahren zur Herstellung solch eines Gegenstands wie in Anspruch 2 bis 4 beansprucht.
Es gibt zwei Hauptgegenstände dieser Erfindung. Im ersten Gegenstand umfaßt der beschichtete Schleifgegenstand:
a) einen porösen Träger mit einer Vorder- und einer Rückseite;
b) in direkten Kontakt mit dem porösen Träger eine Bindemittelschicht, gebildet aus einer Zusammensetzung, die einen strahlenhärtbaren Klebstoff, aufgebracht über der Vorderseite des porösen Trägers, umfaßt;
c) eine Vielzahl von Schleifkörnern, die durch die Bindemittelschicht an die Vorderseite des Trägers gebunden sind;
d) eine Deckschicht, die sowohl über den Schleifkörnern als auch der Bindemittelschicht liegt.
Ein poröser Träger ist ein Träger, der nicht abgedichtet ist. Das bevorzugte Material für einen porösen Träger ist Gewebe, Typischerweise wird ein Gewebe keine darauf aufgebrachte Harzbehandlung aufweisen. Jedoch kann der Hersteller für einige Garne eine Behandlung anwenden, um das Weben des Gewebes zu erleichtern. Ein Gewebe kann gefärbt, gedehnt sein oder Hafiverrnittler auf der Oberfläche der Gewebegarne aufweisen.
Die Bindemittelschichtvorstufe umfaßt wenigstens einen strahlenhärtbaren Klebstoff. Ein strahlenhärtbarer Klebstoff ist irgendein harziges oder klebriges Material (mit der Zugabe eines geeigneten Härtungsmittels oder, wenn nötig eines Initiators), das teilweise oder vollständig gehärtet werden kann, wenn es Strahlungsenergie ausgesetzt wird. Beispiele von Strahlenenergiequellen umfassen Elektronenstahl, UV-Licht und sichtbares Licht. In den meisten Fällen umfassen strahlenhärtbare Klebstoffe eine α,β- ungesättigte Carbonylgruppe. Solche Gruppen umfassen Acrylate, Methacrylate, Acrylamide und Methacrylamide. Härten oder Polymensation tritt über einen Radikalmechanismus an der Stelle der α,β-ungesättigten Gruppe auf.
Die Vorstufe der Bindemittelschicht kann neben dem strahlenhärtbaren Klebestoff andere Klebstoffmaterialien enthalten. Zum Beispiel kann die Bindemittelschichtvorstufe eine Mischung aus einem strahlenhärtbaren Klebstoff und einem kondensationshärtbaren Harz umfassen. Beispiele anderer Klebstoffmatenalien, die nicht strahlenhärtbar sind und die in der Bindemittelschichtvorstufe aufgenommen werden können, umfassen Phenolharze, Epoxidharze, Urethanharze, Harnstofformaldehydharze. Melaminformaldehydharze und Latizes.
Die Vorstufe der Deckschicht ist ein Material, das über die Schleifkörner aufgebracht werden kann, und das beim Härten die Schleitkörner weiter verfestigt. Die Deckschichtvorstufe kann irgendein klebriger oder harziger Klebstoff sein. Beispiele solch harziger Klebstoffe umfassen Phenolharze, Acrylatharze, Aminoplastharze, Epoxidharze, Urethanharze, Polyesterharze, Harnstofformaldeydharze und Kombinationen davon.
Die Bindemittelschicht- oder die Deckschichtvorstufe oder beide können Zusätze enthalten. die im allgemeinen in der Schleifmittelindustrie verwendet werden. Diese Zusätze umfassen Füllstoffe, Mahlhilfen Farbstoffe, Pigmente, Kuppelungsmittel, Tenside, Gleitmittel usw. und Mischungen davon.
Der zweite Gegenstand der Erfindung umfaßt Verfahren zur Herstellung des beschichteten Schleifgegenstands.
In einer Ausführungsform des zweiten Gegenstand umfaßt das Verfahren zur Herstellung des beschichteten Schleitgegenstands die Schritte:
a) Bereitstellen eines porösen Trägers mit einer Vorder-und einer Rückseite;
b) Aufbringen einer Bindemittelschichtvorstufe, die einen strahlenhärtbaren Klebstoff direkt auf der Vorderseite des Trägers umfaßt;
c) Aufbringen einer Vielzahl von Schleifkörnern in die Bindemittelschichtvorstufe;
d) Aussetzen der Bindemittelschichtvorstufe einer Strahlungsenergiequelle, um wenigstens teilweise die Bindemittelschichtvorstufe zu härten wobei die Bindemittelschichtvorstufe den Träger abdichtet und dazu dient die Schleifkörner an den Träger zu binden:
e) Aufbringen einer Deckschichtvorstufe über die Schleifkörner; und
f) vollständiges Härten der Bindemittelschicht- und Deckschichtvorstufen.
In einer zweiten Ausführungsform des zweiten Gegenstands umfaßt das Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstand den Schritt die Bindemittelschichtvorstufe vor der Aufbringung auf die Deckschichtvorstufe vollständig zu härten:
In einer dritten Ausführungsform des zweiten Gegenstand umfaßt das Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstands die Schritte:
a) Bereitstellen eines porösen Trägers mit einer Vorder-und einer Rückseite;
b) Aufbringen einer Bindemittelschichtvorstufe, die einen strahlenhärtbaren Träger umfaßt, direkt auf die Vorderseite des Trägers;
c) Aussetzen der Bindemittelschichtvorstufe einer Strahlungsenergiequelle, um die Bindemittelschichtvorstufe teilweise zu härten;
d) Aufbringen einer Vielzahl an Schleilkörnern in die Bindemittelschichtvorstufe, wobei die Bindemittelschichtvorstufe den Träger abdichtet und dazu dient, die Schleifkörner an den Träger zu binden;
e) Aufbringen einer Deckschichtvorstufe über die Schleifkörner; und
f) vollständiges Härten der Bindemittelschicht- und Deckschichtvorstufen.
In einer Variation der dritten Ausführungsform kann die Bindemittelschichtvorstufe Vollständig gehärtet sein, bevor die Deckschichtvorstufe aufgebracht wird.
In den Verfahren zur Herstellung des beschichteten Schleifgegenstands dieser Erfindung werden die Bindemittelschichtvorstufe und die Deckschichtvorstufe im flüssigen oder halbflüssigen Zustand aufgebracht, während die harzigen Komponenten der Vorstufen ungehärtet oder unpolymerisiert sind. Der Ausdruck "teilweise gehärtet" bedeutet, daß das Harz angefangen hat zu polymerisieren und sein Molekulargewicht zugenommen hat, aber in einem geeigneten Lösungsmittel inimer noch löslich ist. Der Ausdruck "voll gehärtet" bedeutet. daß das Harz polymerisiert, in einem festen Zustand vorliegt und in dem vorstehenden Lösungsmittel nicht löslich ist. Die harzigen Komponenten in der Bindemittelschichtvorstufe und in der Deckschichtvorstufe sind vollständig gehärtet oder polymerisiert, um die Bindemittelschicht bzw. die Deckschicht des beschichteten Schleifgegenstands zu bilden.
Die Bindemittelschichtvorstufe berührt den Träger direkt. Keine Behandlungsschicht ist erforderlich, um den Träger vor dem Aufbringen der Bindemittelschichtvorstufe abzudichten. Es ist bevorzugt, daß die Bindemittelschichtvorstufe auf eine solche Weise auf den porösen Träger aufgebracht wird, daß die Bindemittelschichtvorstufe die Zwischenräume des porösen Trägers im wesentlichen nicht durchdringt. Ein Verfahren zur Aufbringung umfaßt die Verwendung eines Schmelzbeschichters, wie eines Schlitzschmelzbeschichters. Alternativ kann abhängig von der Viskosität der Bindemittelschichtvorstufe ein Rakelbeschichter oder ein anderer geeigneter Beschichter verwendet werden.
Die Bindemittelschicht dient sowohl dazu die Schleifkörner an den Träger zu haften als auch dazu den Träger abzudichten. Das Verfahren dieser Erfindung vereint zwei Verfahrensschritte in einem, woraus sich verminderte Kosten ergeben. Da in diesem Verfahren weniger Beschichtungsmaterial benötigt wird. ist das resultierende Produkt flexibler. Größere Flexibilität fördert im allgemeinen bei der Verwendung eine größere Anpassungsfähigkeit des beschichteten Schleifgegenstands. Zusätzlich neigt das Verfahren dieser Erfindung dazu, die Mineralorientierung zu verbessern, da das schnelle Gelieren der Bindemittelschichtvorstufe dazu neigt, das Mineral an seinem Platz rascher zu verankern.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines beschichteten Schleifgegenstands der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung

Bezugnehmend auf Fig. 1 umfaßt ein beschichteter Schleifgegenstand 10 einen porösen Träger 12 mit einer Vorderseite 16 und einer Rückseite 26, wobei eine Bindemittelschicht 14 über der Vorderseite 16 des porösen Trägers 12 aufgebracht ist. Die Bindemittelschicht 14 steht im direkten Kontakt mit der Vorderseite 16 des porösen Trägers 12. Keine Zwischenbehandlungsschicht ist zwischen der Bindemittelschicht 14 und der Vorderseite 16 des porösen Trägers 12. Die Bindemittelschicht 14 befestigt die Schleifkörner 18 an den Träger 12. Eine Deckschicht 20 überlappt die Schleifkörner 18. Es liegt auch innerhalb des Bereichs der Erfindung, eine Überdeckschicht 22, die über der Deckschicht 20 aufgebracht ist, aufzuweisen. Der beschichtete Schleifgegenstand 10 kann auch eine Rückseitendeckschicht 24 aufgebracht auf der Rückseite 26 des porösen Trägers 12 aufweisen.
Im Rahmen der Erfindung bedeutet der Ausdruck "porös" eine Porösrtät größer als 0, wie durch ASTM Committee D13. ASTM Standards on Textile Materials American Society for Testing Materials, Philadelphia, PA (1961) definiert. Gemäß dieser Definition ist
Porösität P = Vv/Vt x 100,
wobei P = Porösität,
Vv = Volumen von Hohlräumen im Gewebe
Vt = Gesamtvolumen des Gewebes.
Siehe auch Kaswell, Wellington Sears Handbook of Industrial Textiles, Wellington Sears Company, Inc. (New York: 1963), S.451-452.
Praktischeweise wird die Porösität der aus Textilmaterialien hergestellten Träger vorzugsweise mit einer als ein Gurley-Densitometer bekannten Apparatur gemessen. Das Gurley-Densitometer mißt die Zeit in Sekunden, die benötigt wird, daß 100 Kubikzentimeter Luft durch den Träger strömen. Diese Apparatur und Verfahren zu dessen Verwendung sind in der Textilindustrie gut bekannt. Kurz gesagt wird der zu testende Träger an einem Ende des hohlen Metallzylinders des Densitometers befestigt. Ein Kolben der sehr dicht in den Zylinder paßt, wird dann angehoben, um genau 100 Kubikzentimeter Luft bei Raumtemperatur und -druck in den Raum zwischen den Träger und den Kolben zu bringen. Die Zeitmessung wird genau dann begonnen, wenn die Gravitationskraft bewirkt, daß der Kolben auf den Träger fällt. Die Zeit während 100 Kubikzentimeter Luft durch den Träger strömen, wird gemessen. Wenn die Zeit unter 100 Sekunden liegt, vorzugsweise unter 50 Sekunden, wird der Träger für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als porös betrachtet. Wenn die Zeit über 150 Sekunden liegt, vorzugsweise über 300 Sekunden muß der Träger als abgedichtet betrachtet werden. Derselbe Test kann auch für Träger verwendet werden, die aus anderen Materalien wie Textilien hergestellt sind. Im Fall von Papier müssen jedoch 100 Kubikzentimeter Luft in weniger als 30 Sekunden, vorzugsweise weniger als 10 Sekunden durch den Träger strömen, damit der Träger als porös betrachtet werden kann.
Der poröse Träger wird vorzugsweise aus Gewebe hergestellt. Das Gewebe ist aus Garnen in der Kettläden-Richtung. d.h. der Maschinenrichtung, und Garnen in der Schußfaden-Richtung d.h.. der Quer-Richtung zusammengesetzt. Der Gewebeträger kann ein Gewebe, ein Nähwirk- oder ein Schußeintrags-Träger sein. Beispiele gewebter Konstruktionen umfassen Satinbindung von 4 über einer Bindung der Kettfäden- über den Schußfädengarnen; Twillbindung von 3 über einer Bindung; Grundbindung von einer über einer Bindung und einer Drellbindung von zwei über zwei Bindungen. In einem Nähwirkstoff- oder Schußeintragsträger sind die Kett- und die Schußfäden nicht verwebt; aber in zwei unterschiedlichen Richtungen zueinander orientiert. Die Kettfäden liegen über den Schußfäden und sind mit Nähgarn oder mit einem Klebstoff aneinander befestigt. Siehe z.B. US Pat. Nr.4,722.203 und 4,867.760.
Die Fasern oder Garne im porösen Träger können natürlich, synthetisch oder Kombinationen davon sein. Beispiele von Naturfasermaterialien und -garnen umfassen Cellulose-Fasern, wie Baumwollen, Hanf, Kapok, Flachs, Sisal, Jute, Kohlenstoff, Manila und Kombinationen davon. Beispiele von Synthesefaser- und -gammaterialien umfassen Polyester, Polypropylene, Gläser, Poylvinylalkohole, Polyimide, Polyamide, Rayon und andere Cellulose-Fasern, Nylons, Polyethylene und Kombinationen davon. Die bevorzugten Materialien für Fasern und Garne der vorliegenden Erfindung sind Baumwollen, Polyester, Nylons, Mischungen aus wenigstens einem Polyester und wenigsten einer Baumwolle, Rayon und Polyamiden.
Der Gewebeträger kann gefärbt und gedehnt, naß und gedehnt, entschlichtet oder hitzegedehnt sein. Zusätzlich können die Garne im Gewebeträger Grundiermittel, Farbstoffe, Pigmente oder Vernetzungsmittel enthalten. Die Garne können verdrillt oder texturiert sein. Polyester- und Polyamidgarne können nnggesponnen offen-end-, monofilament-, multifilament- oder coregesponnen sein.
Der Denier der Fasern sollte geringer als etwa 2 000 (2000 g/9000 m), vorzugsweise zwischen etwa 100 und 1500 (100 g/9000 m) (1500 g/9000 m) sein. Die Garngröße sollte von etwa 1500 bis etwa 12000 Meter/Kilogramm reichen. Das Gewicht des unbehandelten Gewebes des Trägers wird von etwa 0,15 bis etwa 1 kg/m², vorzugsweise von etwa 0,15 bis etwa 0,75 kg/m² reichen. Der Gewebeträger hat vorzugsweise einen hohen Oberflächenbereich.
Schlichtebeschichtungen, wie Polyvinylalkohol (PVA), können auf die Garne aufgebracht werden. Eine "Schlichte-"beschichtung wird typischerweise verwendet, damit die Garne leichter gewebt werden können. Polyestergarne, die in der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, können eine Schlichtebeschichtung umfassen.
Ein poröser Gewebeträger wird zwischen den benachbarten Garnen Öffnungen aufweisen. Die Garne des Gewebes sind im allgemeinen nicht geschützt. Jedoch können die Garne im Gewebe einigen Oberflächenbehandlungsarten unterworfen werden, wie zum Beispiel Behandlungen mit Haftverstärkern, Vernetzungsmitteln, Entschlichtungsmitteln oder Farbstoffen.
Die Bindemittelschichtvorstufe dieser Erfindung umfaßt einen strahlenhärtbaren Klebstoff. Ein strahlenhärtbarer Klebstoff kann als ein harziges Material definiert sein, das wenn notwendig zusammen mit einem geeigneten Härtungsmittel teilweise oder vollständig gehärtet werden kann, wenn es Strahlenenergie ausgesetzt wird. Beispiele von Strahlenenergiequellen umfassen Elektronenstrahl, Ultraviolett- und sichtbares Licht.
Typischerweise weist der strahlenhärtbare Klebstoff eine α,β-ungesättigte Carbonylgruppe auf und härtet oder polymerisiert durch einen Radikalmechanismus an der Stelle der α,β-ungesättigten Carbonylgruppe. Diese so genannten α,β-ungesättigten Carbonylgruppen umfassen Acrylat-, Methacrylat-, Acrylamid- und Methacrylamidgruppen.
Typischerweise sind für diese Erfindung geeignete strahlenhärtbare Klebstoffe ausgewählt aus acrylierten Urethanen, acrylierten Epoxiden, acrylierten Polyestern, ethylenisch ungesättigten Verbindungen, Aminoplastderivaten mit anhängenden ungesättigten Carbonylgruppen, Isocyanuratderivaten mit wenigstens einer anhängenden Acrylatgruppe, Isocyanatderivate mit wenigstens einer anhängenden Acrylatgruppe, Epoxidharzen und Mischungen und Kombinationen der vorstehend genannten.
Acrylierte Urethane sind Diacrylatester von hydroxyendständigen NCO- erweiterten Polyestern oder Polyethern. Beispiele von im Handel erhältlichen acrylierten Urethanen umfassen "UVITHANE 782", erhältlich von Morton Thiokol Chemical, und "EBECRYL 6600", "EBECRYL 8400", und "EBECRYL 8805", die im Handel von Radcure Specialties erhältlich sind.
Acrylierte Epoxide sind Diacrylatester, wie die Diacrylatester von Bisphenol- A-Epoxidharz. Beispiele von im Handel erhältlichen acrylierten Epoxiden umfassen "EBECRYL 3500", "EBECRYL 3600" und "EBECRYL 3700", die im Handel von Radcure Specialties erhältlich sind.
Beispiele von acrylierten Polyestern umfassen "PHOTOMER 5000"- Serienharze. die im Handel von Henkel Corp. erhältlich sind.
Ethylenisch ungesättigte Verbindungen umfassen monomere und polymere Verbindungen, die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome und gegebenenfalls Stickstoff- und die Halogenatome enthalten, Sauerstoff- oder Stickstoffatome oder sowohl als auch sind im allgemeinen in Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und Harnstoffgruppen vorhanden. Die Verbindungen haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als etwa 4000 und sind vorzugsweise Ester, die durch die Umsetzung von Verbindungen, die aliphatische Monohydroxy- und Polyhydroxygruppen enthalten, mit ungesättigten Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure und dergleichen, gebildet werden. Repräsentative Beispiele ethylenisch ungesättigter Verbindungen, die für diese Erfindung bevorzugt sind, umfassen Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Styrol, Divinvlbenzol, Vinyltoluol, Ethylenglykol, Diacrylat, Ethylenglykolmethacrylat, Hexandioldiacylat, Triethylenglykoldiacrylat, Triethylenglykolmethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glyceroltriacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Pentaerythritoltrimethacrylat, pentaerythritoltetraacrylat, Pentaerythritoltetramethacrylat, Dipentaerthritolpentaacrylat, Sorbitoltriacrylat und Sorbitolhexaacrylat, Andere Beispiele ethylenisch ungesättiger Verbindungen umfassen Ethylenglykoldiitaconat, 1,4-Butandioldiitaconat, Propylenglykoldicrotant, Dimethylmaleat und dergleichen; Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethallylestern und -amide von Carbonsäuren wie Diallylphthalat, Diallyladipat und N,N-Diallyladipamid, Tris(2-acryloyloxyethyl)isocyanurat, 1,3,5-Tri(2-methacryloxyethyl)-s-triazin Acrylamid, Methylacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethlacrylamid, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylpiperidon.
Aminoplastderivate mit anhängenden α,β-ungesättigten Carbonylgruppen sind weiterhin in US Pat. Nr. 4,903,440 und US Seriennr. 659,752, eingereicht am 23,02,1991, beschrieben.
lsocyanuratderivate mit wenigstens einer anhängenden Acrylatgruppe und Isocyanatderivate mit wenigstens einer anhängenden Acrylatgruppe sind weiterhin in US Pat. Nr. 4,652,274 beschrieben. Das bevorzugte Isocyanuratmaterial ist ein Triacrylat von Tris(hydroxy)ethylisocyanurat.
Ein anderer für die vorliegende Erfindung geeigneter strahlenhärtbarer Klebstoff ist ein Epoxidharz, das über einen kationischen Polymerisationsmechanismus mit der Zugabe eines geeigneten Härtungsmittels härtet Dies ist weiterhin in US Pat. Nr. 4,318,766 und 4,751,138 beschrieben.
Der strahlenhärtbare Klebstoff kann ein Härtungsmittel erfordern, um die Polymerisation zu initiieren. Wenn der strahlenhärtbare Klebstoff durch Elektronenstrahlstrahlung gehärtet wird, ist nicht immer ein Härtungsmittel erforderlich. Jedoch ist für Strahlungsquellen, wie UV-Licht oder sichtbares Licht, ein Härtungsmittel oder Initiator typischeweise erforderlich. Wenn das Härtungsmittel oder der Initiator entweder UV- oder sichtbarem Licht ausgesetzt wird, wird eine Radikaiquelle erzeugt, die die Polymerisation des Klebstoffs initiiert.
Beispiele von Härtungsmitteln oder Initiatoren, die Radikale erzeugen, wenn sie UV-Licht ausgesetzt werden, umfassen organische Peroxide, Azoverbindungen, Quinone, Benzophenone, Nitroso-Verbindungen, Acrylhalide, Hydrazone, Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Triacrylimidazole, Bisimidazole, Chloralkyltriazine, Benzomether, Benzilketale, Thioxanthone und Acetophenonderivate. Zusätzliche Bezugnahmen von Radikalphotoinitiatorsystemen für ethylenisch ungesättigte Verbindungen sind in US Pat. Nr.3.887.450 (z.B. Spalte 4) und in US Pat. Nr. 3,895,949 (z.B. Spalte 7) umfaßt.
Beispiele von Härtungsmitteln oder Initiatoren, die Radikale erzeugen, wenn sie sichtbarem Licht ausgesetzt werden, können in US Pat. Nr. 4,735,632 gefunden werden.
Die Bindemittelschichtvorstufe muß wenigstens einen strahlenhärtbaren Klebstoff umfassen; jedoch kann die Bindemittelschichtvorstufe weiterhin eine Mischung aus zwei oder mehreren strahlenhärtbaren Klebstoffen, eine Mischung aus wenigstens strahlenhärtbarem Klebstoff und wenigstens einem thermisch härtbaren Harz. oder eine Mischung aus zwei oder mehreren strahlenhärtbaren Klebstoffen und wenigstens einem thermisch härtbaren Harz umfassen. Für diese Erfindung bevorzugte thermisch härtbare Harze sind Phenol- und Acrylonitrillatexharze. Wenn ein thermisch härtbares Harz verwendet wird, reicht das Gewichtsverhältnis von strahlenhärtbarem Klebstoff oder Klebstoffen zu thermisch härtbarem Harz oder Harzen vorzugsweise von etwa 90:10 bis etwa 10:90.
Kondensationshärtbare Harze sind eine Art thermisch härtbarer Harze. Kondensationshärtbare Harze für diese Erfindung werden typischerweise ausgewählt aus Phenol-, Harnstofformaldehyd- und Melaminformaldehydharzen, Phenolharze sind wegen ihrer thermischen Eigenschaften, Verfügbarkeit im Handel, Kosten und Leichtigkeit der Handhabbarkeit bevorzugt. Es gibt zwei Arten von Phenolharzen, Resol und Novolac. Resolphenolharze werden durch alkalische Katalysatoren katalysiert, und das Verhältnis von Formaldehyd zu Phenol ist größer oder gleich eins, typischerweise zwischen 1.5:1 bis 3.0:1. Beispiele alkalischer Katalysatoren sind Natriumhydroxid, Bariumhydroxid, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid, organische Amine und Natriumcarbonat, Resol-Phenolharze sind hitzehärtbare Harze und weisen, wenn sie gehärtet sind, ausgezeichnete Zähigkeit, Formbeständigkeit Stabilität, Festigkeit, Härte und Hitzebeständigkeit auf.
Sowohl Resol- als auch Novolac-Phenolharze werden unter Zugabe des geeigneten Härtungsmttels oder Initiators für das Novolac-Phenolharz durch thermische Energie gehärtet, Beispiele von Phenolharzen sind im Handel unter den folgenden Handelsnamen erhältlich: "VARCUM", das im Handel von Occidental Chemical Corporation erhältlich ist. "AEROFENE", das im Handel von Ashland Chemical Co. erhältlich ist, "BÄKELITE", das im Handel von Union Carbide erhältlich ist, und "RESINOX", das im Handel von Monsanto erhältlich ist.
Beispiele von Latexharzen, die mit der Bindemittelschichtvorstufe gemischt werden können, umfassen Acrylonitrilbutadienemulsionen, Acrylemulsionen, Butadienemulsionen, Butadienstyrolemulsionen und Kombinationen der vorstehend genannten. Diese Latexharze sind im Handel aus einer Vielzahl unterschiedlicher Quellen erhältlich, umfassend: "RHOPLEX" und "ACRYLSOL", die im Handel von Rohm und Haas Company erhältlich sind, "FLEXCRYL" und "VALTAC", die im Handel von Air Products & Chemicals Inc. erhältlich sind, "SYNTHEMUL" und "TYLAC", die im Handel von Reichold Chemical Co. erhältlich sind, "HYCAR" und "GOODRITE", die im Handel von B.F. Goodrich erhältlich sind, "CHEMIGUM", das im Handel von Goodyear Tire und Rubber Co. erhältlich ist, "NEOCRYL", das im Handel von ICI erhältlich ist. "BUTAFON", das im Handel von BASF erhältlich ist, und "RES", das im Handel von Union Carbid erhältlich ist.
Epoxidharze, die in den Bindemittelschichtvorstufen der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, besitzen einen Oxiranring, d.h.
Die Öffnung des Oxiranrings kann durch einen sauren oder basischen Katalysator initiiert werden. Diese reaktive Gruppe reagiert dann mit anderen Harzen in der Mischung um die Vernetzung herbeizuführen. Für diese Erfindung geeignete Epoxidharze umfassen monomere Epoxyverbindungen und polymere Epoxidverbindungen und können in Abhängigkeit der Natur ihrer Rückgrate und Substituentengruppen stark variieren. Zum Beispiel kann das Rückrat von irgendeiner Art sein und kann irgendeine Substituentengruppe, die frei von einem Wasserstoffatom ist, enthalten, der mit einem Oxiranring bei Raumtemperatur reaktiv ist, Epoxyharze können mittels thermischer oder Strahlenenergie gehärtet werden.
Das Verhältnis von strahlenhärtbarem Klebstoff zu thermisch härtbarem Harz in der Bindemittelschichtvorstufe kann von etwa 100:0 Teilen bis 10:90 Teilen reichen, vorzugsweise von etwa 75:25 bis 25:75 Teilen und am bevorzugtesten ist etwa 50:50 Teile.
Die Viskosität der Bindemittelschichtvorstufe sollte von etwa 500 Centipoise (cp) bis etwa 10 000 cp, vorzugsweise von etwa 2000 bis 5000 cp bei 25 ºC reichen. Ein verträgliches organisches Lösungsmittel oder Wasser kann zu der Bindemittelschichtvorstufe zugegeben werden, um die Beschichtungsviskosität einzustellen.
In einigen Beispielen verursacht, wenn ein Latexharz in der Bindemittelschichtvorstufe verwendet wird, das mit dem Latexharz verbundene Wasser, daß die Viskosität der resultierenden Bindemittelschichtvorstufe zu niedrig ist. In diesem Beispiel ist es bevorzugt ein Thixotropiermittel zu der Bindemittelschichtvorstufe zuzugeben. Ein Beispiel eines im Handel erhältlichen Thioxotropiermittels ist "ACRYSOL G-110", das im Handel von Rohm und Haas erhältlich ist.
Ein Hauptvorteil dieser Erfindung ist, daß die Bindemittelschichtvorstufe sowohl den porösen Träger abdichtet als auch die Schleifkörner an den Träger befestigt. Es ist bevorzugt, daß die Bindemittelschichtvorstufe die Zwischenräume des porösen Trägers im wesentlichen nicht durchdringt. Wenn die Bindemittelschichtvorstufe die Zwischenräume des Trägers wesentlich durchdringt, wird nicht ausreichend viel Bindemittelschichtvorstufe vorhanden sein, um die Schleifkörner an den Träger zu befestigen. Poröse Träger werden herkömmlicherweise mit einer ersten Beschichtung abgedichtet, d.h. einer Vorderseitendeckschicht, und dann wird eine zweite Beschichtung, d.h. eine Bindemittelschichtvorstufe aufgebracht. Durch Vereinigen zweier Beschichtungsschritte in einen, während immer ein hohes Maß der beschichteten Schleifleistung erhalten bleibt, stellt diese Erfindung einen Fortschritt auf dem Fachgebiet dar.
Für diese Erfindung geeignete Schleifkörner haben typischerweise eine Moh's- Härte von wenigstens 7, vorzugsweise wenigstens 8. Typische Beispiele von Materialien, die für die Schleilkörner dieser Erfindung geeignet sind, umfassen Aluminiumoxid, hitzebehandeltes Aluminiumoxid, Keramik-Aluminiumoxid, Silikoncarbid, Diamant, Ceroxid, Borcarbid, kubisches Bornitrid, Granat und Mischungen davon. Der Ausdruck "Schleifkörner" umfaßt auch Agglomerate, die Schleifkörner enthalten, wie diejenigen die in US Pat. Nr.4.652.275 und 4,799,939 beschrieben sind. Die Schleifkörner können eine Größe haben, die typischerweise in beschichteten Schleifgegenständen verwendet wird. Die Schleifkörner können durch Fallbeschichtung oder durch elektrostatische Beschichtung aufgebracht werden. Das bevorzugteste Verfahren ist elektrostatische Beschichtung.
Die Deckschichtvorstufe kann irgendein harziger oder klebriger Klebstoff sein. Beispiele von Deckschichtvorstufen, die für diese Erfindung geeignet sind, umfassen Phenolharze, Harnstofformaldehydharze, Melaminharze, Acrylatharze, Urethanharze, Epoxidharze, Polyesterharze, Aminoplastharze und Kombinationen und Mischungen davon. Die Deckschichtvorstufe kann auch ein strahlenhärtbarer Klebstoff der vorstehend beschriebenen Art sein. Die bevorzugten Deckschichtvorstufen sind Phenolharze und Harnstofformaldehydharze.
Die Bindemittelschichtvorstufe oder die Deckschichtvorstufe oder beide können wahlweise Zusätze enthalten. Solche Zusätze umfassen Füllstoffe, Fasern, Gleitmittel, Mahlhilfen. Vernetzungsmittel, Tenside, Pigmente, Farbstoffe, Antistatika, Kupplungsmittel, Weichmacher und Suspendiermittel, Bevorzugte Füllstoffe umfassen Calciumcarbonat, Calciumoxid, Calciummetasilikat, Aluminiumoxidtrihydrat, Kryolith, Magnesiumoxid, Kaolin, Quarz und Glas, Füllstoffe, die auch als Mahlhilfen wirken, umfassen Kryolith, Kaliumfluorborat, Feldspat und Schwefel, Füllstoffe können in einer Menge bis etwa 250 Teile, vorzugsweise von etwa 30 bis etwa 150 Teile pro 100 Teile der Bindemittelschichtvorstufe oder der Deckschichtvorstufe verwendet werden, wobei die genaue Menge so ausgewählt wird, daß die erwünschten Eigenschafien erhalten werden.
Eine Rückseitendeckschicht kann auf die Rückseite des Trägers aufgebracht werden. Die Rückseitendeckschicht kann irgendein harziges Material umfassen, das dazu dient, die Garne auf der Rückseite eines Gewebeträgers zu schützen. Beispiele solcher harziger Materialien umfassen Phenolharze, Harnstofformaldehydharze, Melaminharz, Acrylatharze, Urethanharze, Epoxidharze, Polyesterharze, Latizes, Klebstoff, Stärken, Aminoplastharze und Kombinationen und Mischungen davon. Die Rückseitendeckschicht kann auch ein Haftkleber sein, der den beschichteten Schleifgegenstand an eine Stützunterlage oder eine Trägerunterlage befestigen kann, Beispiele solcher Haftkleber umfassen Polyacrylate und Polyacrylatblockcopolymere, Naturkautschuk, SBR, und andere mit Klebrigmachern gemischte Elastomere, Alternativ kann schlingenartiges Gewebe für ein haken- und schleifenartiges Befestigungssystem auf die Rückseite des Trägers laminiert werden, um den beschichteten Schleifgegenstand auf einer Stützunterlage zu befestigen.
Eine Überdeckschicht kann über die Deckschicht aufgebracht werden. Ein Typ der Überdeckschicht umfaßt eine Kombination aus einem harzigen Klebstoff mit einer Mahlhilfe, Beispiele harziger für eine Überdeckschicht geeignete Klebstoffe umfassen Phenolharze, Epoxidharze, Acrylatharze, Latizes, Harnstofformaldehydharze und Kombinationen davon. Ein anderer Typ der Überdeckschicht dient dazu, die Menge des Füllstoffs zu minimieren. d.h. Texturholz oder Farbstaub, der den Bereich zwischen den Schleifkörnern füllt. Beispiele solcher lastwiderstandsfähigen Überdeckschichten umfassen Metallstearate, Wachse, Gleitmittel, Silikone und Fluorchemikalien.
Eine Vielzahl von Verfahren kann verwendet werden, um die beschichteten Schleifgegenstände dieser Erfindung herzustellen. In einer Ausführungsform wird die Bindemittelschichtvorstufe direkt auf die Vorderseite des porösen Trägers aufgebracht. Das heißt in anderen Worten, daß zwischen der Vorderseite des porösen Trägers und der Bindemittelschichtvorstufe keine Beschichtung ist. Die Bindemittelschichtvorstufe wird vorzugsweise auf eine solche Weise aufgebracht, daß sie die Zwischenräume des porösen Trägers nicht vollständig durchdringt; wenn eine vollständige Durchdringung auftritt, kann nicht genügend Bindemittelschichtvorstufe vorhanden sein, um die Schleifkörner an den Träger zu befestigen. Die Menge der aufgebrachten Bindemittelschichtvorstufe sollte ausreichend sein, um die Verankerung der Schleitkörner an den Träger zu gewährleisten. Die Bindemittelschichtvorstufe kann durch einen Schmelzbeschichter aufgebracht werden. Abhängig von der Viskosität der Beschichtung kann auch ein Rakelbeschichter, Vorhangbeschichter oder ein Walzenbeschichter verwendet werden. Ein Schmelzbeschichter ist jedoch bevorzugt. Der Typ des Schmelzbeschichters und die Dimensionen davon sind nicht kritisch. Der Schmelzbeschichter kann ein Schlitzschmelzbeschichter oder ein Düsenschmelzbeschichter sein. Der durch den Schmelzbeschichter gebildete Druck sollte niedrig genug sein, um zu verhindern, daß die Bindemittelschichtvorstufe in die Zwischenräume des Gewebes gedrückt wird.
Wie vorstehend diskutiert reicht die Viskosität der Bindemittelschichtvorstufe vorzugsweise von etwa 500 bis etwa 10000 Centipoise bevorzugter von 2000 bis 5000 Centipoise bei 25ºC. Wenn die Viskosität zu niedrig ist, wird zu viel der Bindemittelschichtvorstufe die Zwischenräume des Trägers durchdringen. Die Viskosität kann mittels eines Brookfiled-Viskosimeters unter Verwendung einer Nr. 3-Spindel bei 12 Umdrehungen pro Minute gemessen werden.
Im zweiten Schritt dieser Ausführungsform werden die Schleifkörner auf die Bindemittelschichtvorstufe aufgebracht. Es ist bevorzugt, daß die Schleifkörner unmittelbar nachdem die Bindemittelschichtvorstufe aufgebracht ist, aufgebracht werden. Die Schleifkörner werden entweder durch Fallbeschichtung oder durch elektrostatisches Beschichten aufgebracht, wobei elektrostatisches Beschichten bevorzugt ist.
Im dritten Schritt dieser Ausführungsform wird die Bindemittelschichtvorstufe einer Strahlenenergiequelle ausgesetzt, um den Bindemittelschichtvorstufe wenigstens teilweise zu härten. Die drei Hauptquellen der Strahlenenergie für diesen Schritt sind Elektronenstrahl, UV-Licht oder sichtbares Licht.
Elektronenstrahlstrahlung ist auch als Ionisationsstrahlung bekannt. Sie umfaßt vorzugsweise einen Energiebereich von 0.1 bis 10 Mrad (1x10&sup7; bis 1x10&sup9; ergs pro Gramm), bevorzugter einen Energiebereich von 1 bis 10 Mrad (1x10&sup8; bis 1x10&sup9; ergs pro Gramm). UV-Strahlung ist eine nicht-partikuläre Strahlung mit einer Wellenlänge innerhalb des Bereichs von 200 bis 700 Nanometer, vorzugsweise zwischen 250 bis 400 Nanometer. Sichtbare Lichtstrahlungsenergie ist eine nicht-partikutäre Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 400 bis 800 nm, bevorzugter zwischen 400 bis 550 Nanometer.
Die Bindemittelschichtvorstufe wird wenigstens teilweise gehärtet, um zu verhindern, daß sie die Zwischenräume des porösen Trägers weiter durchdringt. In einigen Beispielen umfaßt die Bindemittelschichtvorstufe jedoch zusätzlich zu dem strahlenhärtbaren Bindemittel ein thermisch härtbares Harz. In diesem Fall kann das thermisch härtbare Harz an diesem Punkt durch Aussetzen gegen thermische Energie oder später in diesem Verfahren zum Beispiel, wenn die Deckschichtvorstufe gehärtet ist, gehärtet werden. Thermische Härtungsbedingungen hängen von der Chemie und der Menge des thermisch härtbaren Harzes ab.
Die Bindemittelschichtvorstufe kann auch Hitze ausgesetzt werden, um zusätzlich zur Strahlenhärtung die thermische Härtung zu bewirken.
Im vierten Schritt dieser Ausführungsform wird die Deckschicht über den Schleilkörnern aufgebracht. Die Deckschicht kann durch irgendein herkömmliches Verfahren, wie Walzenbeschichtung, Spraybeschichtung oder Vorhangbeschichtung aufgebracht werden.
Im fünften Schritt wird, wenn es notwendig ist, die Bindemittelschichtvorstufe vollständig gehärtet, und die Deckschichtvorstufe wird vollständig gehärtet. Härtungsbedingungen hängen von der Chemie der verwendeten Harze oder Klebstoffe und deren Mengen ab. In einigen Beispielen ist es bevorzugt, den beschichteten Gegenstand extra einer thermischen Härtung zu unterwerfen, zum Beispiel für eine Dauer von etwa 6 Stunden bei einer Temperatur von etwa 115ºC. Es ist gefunden worden, daß dieser extra thermische Härtungsschritt die Haftfestigkeit der Bindemittelschicht an den Gewebeträger erhöht.
In einer anderen Ausführungsform wird die Bindemittelschichtvorstufe durch Aussetzen einer Strahlenenergiequelle vollständig gehärtet.
In noch einer anderen Ausführungsform wird die Bindemittelschichtvorstufe teilweise gehärtet, bevor die Schleifkörner aufgebracht werden, und dann unmittelbar nachdem die Schleifkörner aufgebracht worden sind, vollständig gehärtet. Der Zweck des teilweisen Härtungsschritt ist, zu verhindern, daß die Bindemittelschichtvorstufe die Zwischenräume des porösen Trägers durchdringt. Es ist auch festgestellt worden, daß teilweises Härten zu weniger Mehrfachschichten von Schleifkörner, die aufgebracht werden, insbesondere bei feineren Güteklassen führt. Die Bindemittelschichtvorstufe wird teilweise nur bis zu einem solchen Grad gehärtet, daß er immer noch ausreichend klebrig ist. um die Schleifkörner an dem Träger zu befestigen. Der Grad der teilweisen Härtun2 wird in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung, EP-A-0 552 698 beschrieben. Deshalb sind die bevorzugten Ausführungsformen des beschichteten Schleifgegenstands der vorliegenden Anmeldung:
a) worin die Bindemittelschicht den Träger des Schleifmittels abdichtet;
b) worin der Träger frei von einer Vorderseitendeckschicht ist;
c) worin der Träger aus Gewebe hergestellt ist;
d) worin das Gewebe aus Fasern hergestellt ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cellulosederivaten, Baumwollen, Polyestern, Polyamiden und Mischungen aus wenigstens einem Polyester und wenigstens einer Baumwolle;
e) wonn der Träger weiterhin eine Rückseitendeckschicht umfaßt:
f) worin der strahlenhärtbare Klebstoff ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus acrylierten Urethanen, acrylierten Epoxiden, acrylierten Polyestern, ethylenisch ungesättigten Verbindungen, Aminoplastderivaten mit anhängenden ungesättigten Carbonylgruppen, Isocyanuratderivaten mit wenigstens einer anhängenden Acrylatgruppe, Isocyanatderivaten mit wenigstens einer anhängenden Acrylatgruppe, Epoxidharzen und Mischungen und Kombinationen der vorstehend genannten:
g) wonn die Bindemittelschicht weiterhin ein thermisch härtbares Harz umfaßt;
h) wonn das Gewichtsverhältnis des strahlenhärtbaren Klebstoffs zu dem thermisch härtbaren Harz von etwa 90:10 bis etwa 10:90 reicht:
i) worin die Bindemittelschicht weiterhin ein gehärtetes Latexharz umfaßt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstands sind:
a) wonn der Träger aus Gewebe hergestellt ist:
b) worin das Gewebe aus Fasern hergestellt ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cellulosederivaten, Baumwollen, Polyestern, Polyamiden und Nischungen aus wenigstens einem Polyester und wenigstens einer Baumwolle;
c) worin die Bindemittelschichtvorstufe mittels eines Schmelzbeschichters aufgebracht wird;
d) worin die Strahlenenergiequelle ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Elektronenstrahlstrahlung, Ultraviolettlicht und sichtbarem Licht;
e) worin die Viskosität der Bindemittelschichtvorstufe von etwa 500 bis 10 000 Centipoise bei 25ºC reicht.
f) worin die Bindemittelschichtvorstufe mittels eines Schmelzbeschichters aufgebracht wird.
Die folgenden nicht begrenzenden Beispiele werden die Erfindung weiter veranschaulichen, Alle Beschichtungsgewichte sind in Gramm/Quadratmeter angegeben, Alle Formulierungsverhältnisse basieren auf dem Gewicht.
In den Beispielen werden die folgenden Abkürzungen verwendet:
BM Ein Bisacrylamidomethylether, der auf eine Weise hergestellt wird die der von Herstellung 2 von US Pat. Nr.4.903.440 ähnlich ist.
RP1 Ein natriumhydroxid-katalysiertes Resolphenolharz, das 74% Feststoffe und Wasser und Ethylenglykolmonoethylether als Lösungsmittel enthält. Das Phenolharz enthielt zwischen 0,3 bis 0,5 Gew.-% freies Formaldehyd, 2 bis 4 Gew.-% freies Phenol, und hatte ein Formaldehyd- zu Phenolverhältnis von etwa 1,8:1.
BAM Eine 55%/45%-Mischung aus BM und RP1, die 82% Feststoffe enthält.
AL Ein carboxymodifiziertes Butadien-Acrylonitril-Latexharz, das im Handel von B.F. Goodrich erhältlich ist. Der Prozentanteil der Feststoffe war 45%.
PH1 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenyl- -ethanon.
TA Ein Thixotropiermittel, das im Handel von Rohm & Haas unter der Handelsbezeichnung "ACRYLOSOL G-110" erhältlich ist.
RP2 Ein natriumhydroxidkatalysiertes Resolphenolharz, das 70% Feststoffe und Wasser als Lösungsmittel enthält. Das Phenolharz wurde mit Paraformaldehyd hergestellt und enthielt zwischen 0,3 bis 0,5 Gew.-% freies Formaldehyd.
PP Ein aliphatisches Polyesterharz, das als ein Weichmacher für das Resolphenolharz dient. Das Polyesterharz reagiert nicht mit dem Phenolharz.
WA Ein Glykolester einer Fettsäure, die im Handel unter der Handelsbezeichnung "INTERWET 33" erhältlich ist. Der Ester dient als ein Benetzungsmittel.
WT Wasser
PS Ein Glykoletherlösungsmittel, das im Handel unter der Handelsbezeichnung "POLYSOLVE" erhältlich ist.
UF1 Ein Harnstofformaldehydharz, das im Handel von Borden, Inc. unter der Handelsbezeichnung "DURITE AL-8405" erhältlich ist.
FS Ein Feldspatfüllstoff mit einer mittleren Teilchengröße von 12 Mikrometer CACO3Ein Calciumfüllstoff mit einem durchschnittlichen Oberflächendurchmesser von 14 bis 15 Mikrometer.
Die folgenden Testverfahren wurden durchgeführt, um die gemäß den Beispielen beschichteten Schleifgegenstände zu testen.

SCHIEFER-TEST

Der beschichtete Schleifgegenstand wurden zu einer Scheibe mit einem Durchmesser von 10.2 cm weiterverarbeitet und mittels eines druckempfindlichen Klebstoffs an eine Schaumstoffunterstützungsunterlage befestigt. Das beschichtete Schleifscheiben-/Stützunterlagensystem wurde auf einer Schiefer-Testapparatur installiert. Das Werkstück war ein etwa 1,25-cm-dickes kreisförmiges Stück aus Acrylplastik mit einem Durchmesser von etwa 10 cm. Der Testendpunkt war 500 Umdrehungen oder Zyklen der beschichteten Schleifscheibe. Die Menge des vom Werkstück entfernten Kunststoffs wurde am Ende des Tests gemessen. In einigen Beispielen wurde die Oberflächenbeschaffenheit (Ra und Rtm) des Werkstücks am Ende des Tests gemessen. Ra war das arithmetische Mittel der Ritztiefe in Mikroinch. Rtm war der Mittelwert des Maximalpeaks zur Höhe des Minimalbereichs, gemessen in Mikroinch.

90&sup0;-ABLÖSE-TEST

Um den Grad der Haftfestigkeit zwischen dem Träger und der Bindemittelschicht des beschichteten Schleifgegenstandes zu messen, wurde die zu testende beschichtete Schleifgegenstandfläche in eine Probe von etwa 8 cm Breite mal 25 cm Länge weiterverarbeitet. Eine Hälfte der Länge eines Holzauflegebretts (17,78 cm x 7.62 cm x 0.64 cm dick) wurde mit einem Klebstoff beschichtet. Über die gesamte Breite aber nur über die ersten 15 cm der Länge wurde die Schleifmittelprobe mit einem Klebstoff auf der Seite beschichtet, die das Schleifmaterial trug. In den meisten Beispielen war der Klebstoff ein Epoxidharz mit einem geeigneten Härtungsmittel. Dann wurde die Seite der Probe, die das Schleifmaterial trug, an die Seite des Auflegebretts, das die Klebstoffbeschichtung enthielt, auf eine solche Weise angebracht, daß 10 cm der beschichteten Schleifprobe, die keinen Klebstoff trägt, über das Autlegebrett hing. Druck wurde so angewendet, daß das Auflegebrett und die Probe innig gebunden wurden, und man ließ den Klebstoff eine ausreichende Zeit härten.
Als nächstes wurde die zu testende Probe entlang einer geraden Linie aufgerauht, so daß die Breite der beschichteten Schleiftestprobe auf 5,1 cm reduziert wurde. Der resultierende beschichtete Schleifprobe/Auflegebrett-Verbundstoff wurde horizontal in den unteren Backen einer Zugfestigkeitstestapparatur mit der Handelsbezeichnung "SINTECH" angebracht und annähernd 1 cm des überhängenden Teils der beschichteten Schleifprobe wurde an den oberen Backen der Apparatur angebracht, so daß der Abstand zwischen den Backen 12,7 cm betrug. Die Apparatur trennte die Backen mit einer Geschwindigkeit von 0,5 cm/Sek., wobei die beschichtete Schleifprobe in einem Winkel von 90º vom Holzauflegebrett gezogen wurde, so daß ein Teil der Probe vom Auflegebrett getrennt wurde. Die Trennung trat zwischen den Gewebebehandlungen und dem Gewebe auf. Die Apparatur stellt die Kraft pro Zentimeter der Probenbreite, die erfordert wird, um das Gewebe von der Behandlungsbeschichtung zu lösen, dar. Je höher die erforderliche Kraft, um so besser ist die Haftfestigkeit des Behandlungsgewebes an den Gewebeträger.
Einige der Gegenstände der Beispiele wurden auf die 90º-Ablösehaftfestigkeit getestet. Die Kraft, die erforderlich ist, um die Behandlung zu trennen, wurde in kg/cm ausgedrückt. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben. Es ist bevorzugt, daß der Krafiwert wenigstens 1.8 kg/cm, bevorzugter wenigstens 2 kg/cm.

Beispiele 1 und 2 und Vergleichsbeispiele A, B und C

Die beschichteten Schleifgegenstände fur diesen Beispielsatz wurden gemäß dem Schiefer-Test getestet und die Ergebnisse sind in TABELLE I angegeben.

Beispiel 1

Der Träger für dieses Beispiel war eine J-Gewicht-Baumwollträger, der naß und gedehnt war. Jedoch war der Träger nicht abgedichtet. Die Bindemittelschichtvorstufe wurde aus BAM (24,4 Teile), AL (70,1 Teile), PH1 (1,5 Teile) und TA (3.0 Teile) hergestellt. Die Bindemittelschichtvorstufe wurde mittels eines Schmelzbeschichters auf die Vorderseite des Trägers mit einem Naßgewicht von etwa 80 g/m² aufgebracht. Unmittelbar danach wurde das geschmolzene Aluminiumoxid der Güte 180 mit einem Gewicht von 150 g/m² elektrostatisch in die Bindemittelschichtvorstufe projiziert. Das resultierende Zwischenprodukt wurde sechs (6) UV-Lampen ausgesetzt, die bei 118 W/cm² (300 Watt/Inch) mit einer Zufuhr- Geschwindigkeit von 0.2032 Nieter/Sekunde arbeiteten. Die Lampen waren so positioniert, daß die Bindemittelschicht unmittelbar nachdem sie mit Schleitkörner beschichtet war, dem UV-Licht ausgesetzt war. Das Zwischenprodukt wurde 30 Minuten bei einer Temperatur von 88ºC gehärtet. Dann wurde eine Deckschichtvorstufe über die Schleifkörner mit einem Naßgewicht von etwa 80 g/m² aufgebracht . Die Deckschichtvorstufe bestand aus UF1 (6500 Teile), FS (2100 Teile) und Aluminiumchlorid (452 Teile, 10 % Feststoffe in Wasser) und WT (948 Teile). Der Gesamtprozentsatz an Feststoffen der Deckschichtvorstufe betrug 60%. Das resultierende Zwischenprodukt wurde 45 Minuten bei einer Temperatur von 66ºC erhitzt. Nach diesem thermischen Härtungsschritt wurde das resultierende Produkt vor dem Test gebogen.

Beispiel 2

Der beschichtete Schleifgegenstand für dieses Beispiel wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 verwendet hergestellt, außer daß eine andere Deckschichtvorstufe und thermische Härtung für die Deckschicht verwendet wurde. Die Deckschichtvorstufe bestand aus RP2 (70.7 Teile), PP (16.5 Teile), WA (2.4 Teile), WT (8.3 Teile) und PS (2.1 Teile). Der Gesamtprozentsatz der Feststoffe der Deckschichtvorstufe betrug etwa 66%. Die Deckschichtvorstufe wurde bei einer bei einer Temperatur von 110ºC 45 Minuten hitzegehärtet.

Vergleichsbeispiel A

Der beschichtete Schleifgegenstand für Vergleichsbeispiel A war ein Güteklasse-180-"3M 211 K Electro-Cut"-J-Gewichtsgewebe beschichtetes Schleifmittel, das im Handel von Minnesota Mining und Manufacturing Company, St. Paul, MN. erhältlich ist.

Vergleichsbeispiel B

Der beschichtete Schleifgegenstand für Vergleichsbeispiel B war ein Güteklasse-180-"3M 311T Blue Grit"-J-Gewicht-Nutzgewebe beschichtetes Schleifmittel, das im Handel von Minnesota Mining und Manufacturing Company St. Paul, MN, erhältlich ist.

Vergleichsbeispiel C

Der beschichtete Schleifgegenstand für Vergleichsbeispiel C war ein Güteklasse- 180-"VORAX"-J-Gewichtgewebe beschichtetes Schleifmittel, das im Handel von Minnesota Mining und Manufacturing Company, Frankreich (Europa) erhältlich ist. TABELLE 1

Beispiele 3 bis 8 und Vergleichsbeispiele A, B und D

Dieser Beispielsatz verglich verschiedene Rohgewebeträger. Die resultierenden beschichteten Schleifgegenstände wurden unter Verwendung des Schiefer-Tests gemessen und die Ergebnisse sind in TABELLE II angegeben.

Beispiel 3

Der Träger für dieses Gewebe war ein J-Gewicht-Baumwollrohstoff- Gewebeträger mit einer Gamzahl von 96x64. Der Träger war naß in der Maschinenrichtung gedehnt. Die Bindemittelvorstufe für Beispiel 3 war dieselbe wie die in Beispiel 2 verwendete und wurde mittels eines Schmelzbeschichters auf die Vorderseite des Trägers mit einem Naßgewicht von etwa 92 g/m² aufgebracht. Unmittelbar nachdem die Bindemittelschichtvorstufe aufgebracht worden war, wurde das geschmolzene Aluminiumoxid der Güte 180 mit einem Gewicht von 150 g/m² elektrostatisch in die Bindemittelschichtvorstufe projiziert. Das resultierende Produkt wurde vier (4) UV-Lichtern ausgesetzt, die bei 118,1 W/cm² (300 Watt/Inch) mit einer Zufuhrgeschwindigkeit von 0.1524 Meter/Sekunde arbeiteten. Das Produkt wurde dann 30 Minuten bei einer Temperatur von 98ºC oehärtet. Nach diesem Schritt wurde eine Deckschichtvorstufe über die Schleifkörner mit einem Naßgewicht von etwa 109 g/m² aufgebracht. Die Deckschichtvorstufe und die thermische Härtung waren dieselben wie die in Beispiel 2 verwendeten. Nach diesem thermischen Härtungsschritt wurde das resultierende Produkt vor dem Testen gewalkt.

Beispiel 4

Der beschichtete Schleifgegenstand für Beispiel 4 wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 3 verwendet hergestellt, außer daß eine andere Deckschichtvorstufe und für die Deckschicht eine andere thermische Härtung verwendet wurde. Die Deckschichtvorstufe und die thermische Härtung waren dieselben wie in Beispiel 1 verwendet.

Beispiel 5

Der beschichtete Schleifgegenstand für Beispiel 5 wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 3 verwendet hergestellt, außer daß ein anderer Träger verwendet wurde, Der Träger war ein Untergarnanzahl-J-Gewicht-Baumwollrohstoffgewebeträger, der eine Garnzahl von 86x54 hatte. Der Träger war gefärbt und gedehnt.

Beispiel 6

Der beschichtete Schleifgegenstand für Beispiel 6 wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 4 verwendet hergestellt, außer daß ein anderer Träger verwendet wurde. Der Träger war ein Untergarzanzahl-J-Gewicht-Baumwollrohstoffgewebeträger, der eine Garnzahl von 86 mal 54 hatte. Der Träger war gefärbt und gedehnt.

Beispiel 7

Der beschichtete Schleifgegenstand für Beispiel 7 wurde auf dieselbe wie in Beispiel 3 verwendete Weise hergestellt, außer daß ein anderer Träger verwendet wurde,
Der Träger war ein Vollgarnanzahl-J-Gewicht-Baumwollrohstoff-Gewebeträger mit einer Gamzahl von 96 mal 64.

Beispiel 8

Der beschichtete Schleifgegenstand für Beispiel 8 wurde auf dieselbe wie in Beispiel 4 verwendete Weise hergestellt, außer daß ein anderer Träger verwendet wurde, Der Träger war ein Vollgarnanzahl-J-Gewicht-Baumwollrohstoff-Gewebeträger mit einer Garnzahl von 96 mal 64.

Vergleichsbeispiel D

Der beschichtete Schleifgegenstand flir Vergl.-Bsp. D wurde auf dieselbe wie in Beispiel 2 verwendete Weise hergestellt außer daß eine andere Bindemittelschichtvorstufe und Härtung für die Bindemittelschichtvorstufe verwendet wurden. Die Bindemittelschichtvorstufe bestand aus RP1 (27.4 Teile), AL (70,4 Teile) und TA (2,1 Teile). Nachdem die Schleifkörner aufgebracht worden waren, aber bevor der Anwendung der Deckschichtvorstufe wurde der resultierende beschichtete Schleifgegenstand 30 Minuten bei einer Temperatur von 98ºC thermisch gehärtet. TABELLE II

Beispiele 9 bis 17 und Vergleichsbeispiele A und B

Die beschichteten Schleifgegenstände aus diesem Beispielsatz wurden unter Verwendung des Schiefer-Tests getestet. Die Zusammensetzungen der Bindemittelschichtvorstufe sind in TABELLE III angegeben. Die Schiefer- Testergebnisse sind in TABELLE IV angegeben. TABELLE III

Beispiel 9

Der Träoer flir dieses Beispiel war ein Untergamanzahl-J-Gewicht- Baumwollrohstoff-Gewebeträger mit einer Garnzahl von 86 mal 54. Der Träger war getrocknet und gedehnt. Die Bindemittelschichtvorstufe wurde mittels eines Schmelzbeschichters auf die Vorderseite des Trägers mit einem Naßgewicht von etwa 100 g/m² aufgebracht. Unmittelbar nachdem die Bindemittelschichtvorstufe aufgebracht worden war, wurde das geschmolzene Aluminiumoxid der Güte 180 mit einem Gewicht von 150 g/m² elektrostatisch in die Bindemittelschichtvorstufe projiziert. Das resultierende Produkt wurde fünf (5) UV-Lampen ausgesetzt, die bei 118,1 W/cm² (300 Watt/Inch) mit einer Geschwindigkeit von 0,2032 Meter/Sekunde arbeiteten. Das Produkt wurde auch 60 Minuten bei einer Temperatur von 110ºC gehärtet. Dann wurde eine Deckschichtvorstufe mittels eines Einwalzenkissbeschichters über die Schleifkörner mit einem Naßgewicht von etwa 125 g/m² aufgebracht. Die Deckschichtvorstufe war dieselbe wie die in Beispiel 1 verwendete und wurde 45 Minuten bei einer Temperatur von 66ºC thermisch gehärtet. Nach diesem thermischen Härtungsschritt wurde das resultierende Produkt vor dem Testen gebogen.

Beispiel 10

Der für dieses Beispiel beschichtete Schleifgegenstand wurde auf dieselbe wie in Beispiel 9 verwendete Weise hergestellt, außer daß eine andere Deckschichtvorstufe, Naßgewicht davon und Härtungsbedingungen verwendet wurden. Die Deckschicht bestand aus RPI (4870 Teile), CACO3 (2510 Teile), WT (2088 Teile), PS (522 Teile) und WA (10 Teile). Das Naßgewicht der Deckschichtvorstufe war etwa 110 g/m². Die Deckschichtvorstufe wurde 45 Minuten thermisch bei einer Temperatur von 110ºC gehärtet.

Beispiel 11

Der für dieses Beispiel beschichtete Schleifgegenstand wurde auf dieselbe wie in Beispiel 9 verwendete Weise hergestellt. außer daß die Bindemittelschichtvorstufe und die Schleifkörner einer UV-Lampe, die bei 157.5 Watt/cm² (400 Watt/Inch) arbeitete, mit einer Geschwindigkeit von 0.2032 Meter/Sek. ausgesetzt wurden.

Beispiel 12

Der für dieses Beispiel beschichtete Schleifgegenstand wurde auf dieselbe wie in Beispiel 10 verwendete Weise hergestellt, außer daß die Bindemittelschichtvorstufe und die Schleifkörner einer UV-Lampe, die bei 57.5 Watt/cm² (400 Watt/Inch) arbeitete, mit einer Geschwindigkeit von 0,2032 Meter/Sek. ausgesetzt wurden.

Beispiel 13

Der für dieses Beispiel beschichtete Schleifgegenstand wurde auf dieselbe wie in Beispiel 9 verwendete Weise hergestellt, außer daß eine andere Bindemittelschichtvorstufe verwendet wurde.

Beispiel 14

Der für dieses Beispiel beschichtete Schleifgegenstand wurde auf dieselbe wie in Beispiel 10 verwendete Weise hergestellt, außer daß eine andere Bindemittelschichtvorstufe verwendet wurde.

Beispiel 15

Der für dieses Beispiel beschichtete Schleifgegenstand wurde auf dieselbe wie in Beispiel 11 verwendete Weise hergestellt, außer daß eine andere Bindemittelschichtvorstufe verwendet wurde.

Beispiel 16

Der für dieses Beispiel beschichtete Schleifgegenstand wurde auf dieselbe wie in Beispiel 12 verwendete Weise hergestellt, außer daß eine andere Bindemittelschichtvorstufe verwendet wurde.

Beispiel 17

Der für dieses Beispiel beschichtete Schleifgegenstand wurde auf dieselbe wie in Beispiel 9 verwendete Weise hergestellt, außer daß die thermische Härtung von 60 Minuten bei einer Temperatur von 110ºC nach der UV-Licht-Härtung unterlassen wurde. TABELLE IV
Tabelle V gibt die 90º-Ablösehafilestigkeits-Ergebnisse für die beschichteten Schleifgegenstände der Beispiele 1-17 und Vergleichsbeispiele A B und D an.
iii i ii TABELLE V
Die beschichteten Schleifproben für Beispiele 9 bis 17 wurden 1 Stunde, 2 Stunden, 4 Stunden und 6 Stunden zusätzlich thermischer Härtung unterworfen. Nach der thermischen Härtung wurden die Proben auf die 90º-Ablösehafifestigkeit getestet und die Ergebnisse sind in TABELLE VI angegeben. TABELLE VI Kraft (kg/cm)
Die Daten in Beispiele 1-17 zeigen, daß beschichtete Schleifgegenstände dieser Erfindung, auch wenn zwischen dem porösen Träger und der Bindemitteischicht keine Behandlungsschicht vorhanden ist, eine zufriedenstellende Leistung ergeben.
Verschiedene Modifikationen und Alterationen dieser Erfindung werden dem Fachmann offensichtlich, ohne vom Bereich dieser Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Beschichteter Schleifgegenstand, umfassend einen porösen Träger mit einer Vorder- und einer Rückseite, wobei die Vorderseite unmittelbar daran haftend eine Bindemittelschicht aufweist, die aus einem strahlungshärtbaren Klebstoff gebildet ist, eine Vielzahl von Schleifkörnern, die durch die Bindemittelschicht an die Vorderseite des Trägers gebunden sind, und eine Deckschicht, die die Schleifkörner und die Bindemittelschicht überlagert, wobei keine zu behandelnde Zwischenschicht zwischen der Bindemittelschicht und der Vorderseite des durchlässigen Trägers vorhanden ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstandes nach Anspruch 1, das die Schritte umfaßt:

a. Bereitstellen eines porösen Trägers mit einer Vorder- und einer Rückseite;

b. Aufbringen einer strahlungshärtbaren Bindemittelschichtvorstufe auf die Vorderseite des Trägers, so daß die Bindemittelschichtvorstufe in unmittelbarem Kontakt mit dem Träger ist;

c. Aufbringen einer Vielzahl von Schleifkörnern in die Bindemittelschichtvorstufe;

d. Aussetzen der Bindemittelschichtvorstufe einer Strahlungsenergiequelle um wenigstens teilweise die Bindemittelschichtvorstufe zu hrten, wobei die Bindemittelschichtvorstufe den Träger abdichtet und dazu dient, die Schleifkörner an den Träger zu binden;

e. Aufbringen einer Deckschichtvorstufe über die Schleifkörner; und

f. vollständiges Härten der Bindemittelschicht- und Deckschichtvorstufen.

3. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstandes nach Anspruch 1, das die Schritte umfaßt:

d. Aussetzen der Bindemittelschichtvorstufe einer Strahlungsenergiequelle, um die Bindemittelschichtvorstufe zu härten, wobei die Bindemittelschichtvorstufe den Träger abdichtet und dazu dient, die Schleifkörner an den Träger zu binden;

e. Aufbringen einer Deckschichtvorstufe über die Schleifkörner; und

f. vollständiges Härten der Deckschichtvorstufe.

4. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstandes nach Anspruch 1, das die Schritte umfaßt:

c. Aussetzen der Bindemittelschichtvorstufe einer Strahlungsenergiequelle, um die Bindemittelschichtvorstufe teilweise zu härten;

d. Aufbringen einer Vielzahl von Schleifkörnern in die Bindemittelschichtvorstufe, wobei die Bindemittelschichtvorstufe den Träger abdichtet und dazu dient, die Schleifkörner an den Träger zu binden;

e. Aufbringen einer Deckschichtvorstufe über die Schleifkörner; und

f. vollständiges Härten der Bindemitteischicht- und der Deckschichtvorstufen.