DE69434340T2 - Überziehbare Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung von Schleifmitteln - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft schichtförmig auftragbare Zusammensetzungen, die beim Herstellen von Schleifgegenständen nützlich sind. Noch spezifischer betrifft die Erfindung schichtförmig auftragbare Zusammensetzungen, die durch freie Radikale aushärtbare Zusammensetzungen enthalten, insbesondere diejenigen, die farbige Schleifteilchen und/oder Färbemittel enthalten.
  • Drei häufig vorkommende Schleifgegenstände sind beschichtete Schleifmittel, gebundene Schleifmittel und nichtgewebte Schleifmittel. Ein beschichtetes Schleifmittel umfasst einen Träger, an den Schleifteilchen mit einem Bindemittel, typischerweise einem in einem großen Girlandenofen ausgehärteten hitzehärtbaren Bindemittel, angeheftet werden. Der Träger kann beispielsweise unter Papier, Gewebe, Folie, vulkanisierter Faser und dergleichen oder einer Kombination von einem oder mehreren dieser Materialien oder der behandelten Versionen derselben ausgewählt werden. Die Schleifteilchen werden typischerweise unter Feuerstein, Granat, Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Zirconiumdioxid, keramischem Aluminiumoxid, Diamant, (entweder grünem oder schwarzem) Siliciumcarbid, kubischem Bornitrit und dergleichen ausgewählt. Bei den gebundenen Schleifmitteln wird eine Aufschlämmung zubereitet, die ein Harz und Schleifteilchen umfasst. Die Aufschlämmung wird in eine Form eingegeben, das Harz wird typischerweise unter Anwendung von Hitze und Druck ausgehärtet, wodurch die Schleifteilchen unter Bildung eines dreidimensionalen Gegenstands zusammengehalten werden. Beispiele gebundener Schleifmittel umfassen Schleifscheiben, Honstöcke, Schleifstöcke und Schärfstöcke. Nichtgewebte Schleifmittel umfassen eine offene, voluminöse, dreidimensionale Endlosbahn von Fasern, die an Punkten miteinander verbunden sind, wo sie von einem Bindemittel, das Schleifteilchen enthalten kann, oder auch nicht, kontaktiert werden.
  • Die oben erwähnten Schleifgegenstände können unter Verwendung von additionspolymerisierbaren Zusammensetzungen als Bindemittelvorläufer hergestellt werden, wobei die Polymerisation auf eine Reihe verschiedener Arten und Weisen ausgelöst werden kann, einschließlich beispielsweise der Wärmezersetzung von Peroxiden, der (Teilchen- oder Nichtteilchen-) Strahlung oder einer Kombination der beiden. Der Kettenträger im Kettenfortpflanzungsschritt kann entweder ionisch sein oder ein freies Radikal enthalten.
  • Additionspolymerisierbare Zusammensetzungen, insbesondere durch freie Radikale polymerisierbare Zusammensetzungen, sind beim Herstellen von Schleifgegenständen nützlich. Die durch freie Radikale polymerisierbaren Zusammensetzungen reduzieren die Notwendigkeit großer Girlandenwärmeaushärtungsöfen bei der Herstellung beschichteter Schleifmittel signifikant oder eliminieren sie vollständig. Jedoch hängt die Schleifleistung dieser Artikel stark von den Aushärtungsbedingungen, wie beispielsweise der Wellenlänge von Nichtteilchenstrahlung, dem Typ und der Struktur des herzustellenden Gegenstands, der Chemie des verwendeten Photoinitiationssystem, der Farbe der Schleifteilchen und dergleichen ab.
  • Beispielsweise gibt es eine umfangreiche Reihe verschiedener Schleifteilchenfarben, so dass diejenigen Schleifteilchen, die für das Strahlungshärten am geeignetsten sind, bezüglich des Schliffs nicht unbedingt die effizientesten Schleifgegenstände bieten. Andererseits erlauben diejenigen Schleifteilchen, die eine dunkle Farbe aufweisen (wie beispielsweise braunes hitzebehandeltes Aluminiumoxid) es eventuell nicht, dass Strahlung zum Erzeugen der Aushärtungstiefe übertragen wird, die zum Erzielen wirksamer Schleifgegenstände erforderlich ist.
  • Des Weiteren hängt, wenn die Schleifgegenstände mit Hilfe eines Endlosbahnverfahrens, d.h. in großen bahnenartigen, auf eine Rolle aufgewickelten Strukturen (die oft als „Endlosbahnen" bezeichnet werden) hergestellt werden, der Aushärtungsgrad auch von der Aussetzungszeit und der Tiefe der auszuhärtenden Beschichtung ab.
  • Es besteht daher im Stand der Schleiftechnik ein Bedarf für schichtförmig auftragbare Zusammensetzungen (d.h. Zusammensetzungen, die eine Viskosität aufweisen, die das schichtförmige Auftragen durch herkömmliche Mittel wie Beschichtungsmesser erlauben), die Schleifteilchen (insbesondere farbige Schleifteilchen), durch freie Radikale polymerisierbare Zusammensetzungen und Photoinitiatorsysteme umfassen, die effiziente Schleifgegenstände bei hohen Produktionsraten ergeben.
  • Caul et al. offenbaren in der US-Patentschrift Nr. 4,588,419 beschichtete Schleifmittel, die aus einer Kombination von acrylierten Epoxidharzen und wärmehärtbaren Harzen hergestellt sind. Die Harze können Calciumcarbonatfüllstoffe und ein Suspendiermittel enthalten, wobei das bevorzugte Suspendiermittel scheinbar pyrogene Kieselsäure ist. Pieper et al., US-Patentschrift Nr. 5,152,917 offenbart die Herstellung struk turierter Schleifmittel unter Zuhilfenahme von Techniken, die bei der vorliegenden Erfindung nützlich sind. Pieper et al. und Caul et al. offenbaren jedoch nicht die Verwendung der Photoinitiatorsysteme, die bei der vorliegenden Erfindung nützlich sind, oder wie ihre Verwendung einen effizienteren Schleifgegenstand oder höhere Produktionsraten bieten kann.
  • Der vorliegenden Erfindung gemäß werden neuartige schichtförmig auf tragbare Zusammensetzungen, die ein Photoinitiatorsystem enthalten, vorgelegt. Erstaunlicherweise hat es sich erwiesen, dass der Zusatz eines Photoinitiatorsystems, das eine Verbindung mit einem molaren Extinktionskoeffizienten innerhalb des hier erwähnten Bereichs enthält, zu herkömmlichen, durch freie Radikale polymerisierbaren Zusammensetzungen eine schnellere Aushärtung der schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen erlaubt (was schnellere Endlosbahngeschwindigkeiten und eine bessere Aushärtungstiefe der schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung erlaubt). Des Weiteren weisen die Schleifprodukte eine verbesserte Leistung im Vergleich mit Gegenständen auf, die unter Verwendung vorher bekannter Photoinitiatoren, wie sie in den weiter unten angegebenen Beispielen beispielhaft aufgeführt sind, hergestellt werden.
  • Schichtförmig auftragbare Zusammensetzung, die zur Verwendung beim Herstellen von Schleifgegenständen geeignet ist, wobei die schichtförmig auftragbare Zusammensetzung Schleifteilchen und ein Photoinitiatorsystem umfasst, das in einer durch freie Radikale polymerisierbaren Zusammensetzung dispergiert ist, wobei das Photoinitiatorsystem eine Verbindung enthält, die über eine α-Spaltung spaltet, wobei die Verbindung einen molaren Extinktionskoeffizienten in verdünnter Methanollösung im Bereich von etwa 4 bis etwa 400 Litern/Mol-cm in mindestens einem Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern aufweist, mit der Maßgabe, dass es sich bei der Verbindung nicht um 2-Benzyl-2-N,N-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanon handelt.
  • Der Begriff „etwa 4 Liter/Mole-cm", wie er hier beim Besprechen des molaren Extinktionskoeffizienten verwendet wird, bedeutet 4 ± 1; der Begriff „etwa 395 Nanometer" bedeutet beim Besprechen des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts 395 ± 5 Nanometer.
  • Der Begriff „molarer Extinktionskoeffizient in verdünnter Methanollösung", wie er hier verwendet wird, bedeutet den Extinktionskoeffizienten in einer etwa 1,0 bis 10 millimolaren Lösung von Methanol bei Raumtemperatur (etwa 20°C).
  • Die bei der Erfindung nützlichen Photoinitiatorsysteme können auch (zusätzlich zu α-Spaltungsverbindungen mit einem molaren Extinktionskoeffizienten in verdünnter Methanollösung im Bereich von etwa 4 bis etwa 400 Litern/Mol-cm in mindestens einem Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern) einen Photoinitiator umfassen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
    • a) nicht-α-Spaltungsphotoinitiatoren;
    • b) bimolekularen Photoinitiatoren:
    • c) unimolekularen α-Spaltungsphotoinitiatoren mit einem molaren Extinktionskoeffizienten in einer verdünnten Methanollösung von weniger als etwa 4 Litern/Mol-cm; und
    • d) unimolekularen α-Spaltungsphotoinitiatoren mit einem molaren Extinktionskoeffizienten in einer verdünnten Methanollösung von mehr als etwa 400 Litern/Mol-cm.
  • Der Begriff „schichtförmig auftragbare Zusammensetzung", wie er hier verwendet wird, bedeutet, wenn er zum Beschreiben der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet wird, eine Zusammensetzung, die Schleifteilchen und ein Photoinitiatorsystem umfasst, das in einer durch freie Radikale polymerisierbare Zusammensetzung dispergiert ist. Der Begriff soll Zusammensetzungen einschließen, die durch herkömmliche Beschichtungsgeräte wie Rakelstreichmaschinen, schichtförmig aufgebracht werden können. Der Begriff soll auch Zusammensetzungen einschließen, die beispielsweise durch Anwendung von Hitze und/oder Scherkräften schichtförmig auftragbar gemacht werden.
  • „Durch freie Radikale polymerisierbare Zusammensetzung" umfasst monomere und oligomere Verbindungen und Harze, bei denen die Polymerisation durch freie Radikale ausgelöst und weitergeführt wird, und die Begriffe „polymerisierbares" und „polymerisiertes" Harz sollen bedeuten, dass sie Harze einschließen, die durch Kettenwachstums- und Vernetzungsreaktionen hergestellt werden. Diese Verbindungen oder Harze schließen diejenigen ein, die mindestens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisen.
  • Die Begriffe „Dispersion" und „dispergiert" bedeuten nicht unbedingt eine gleichförmige oder homogene Dis persion, jedoch werden gleichförmige Dispersionen sowohl der Schleifteilchen als auch des Photoinitiatorsystems in der durch freie Radikale polymerisierbaren Zusammensetzung bevorzugt.
  • Der Begriff „Photoinitiatorsystem", wie er hier verwendet wird, soll bedeuten, dass er diejenigen Materialien ausschließt, die eine im Wesentlichen negative Auswirkung auf die Polymerisation durch freie Radikale ausüben würden (oder diese vollständig beenden). Der Begriff „Photoinitiatorsystem" schließt auch iοnenbildende Verbindungen aus, jedoch schließt der Begriff „schichtförmig auf tragbare Zusammensetzung" iοnenbildende Verbindungen nicht aus und auch nicht diejenigen hitzehärtbaren Harze, Füllstoffe, Verdünnungsmittel und dergleichen, die mit den kritischen Bestandteilen der erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen verträglich sind. Im spezifischen Zusammenhang dieser Erfindung bedeutet dies, dass die erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen bevorzugt weniger als 5 Gewichtsprozent Wasser, noch bevorzugter weniger als 1 Gewichtsprozent und am bevorzugtesten kein Wasser enthalten.
  • Der Begriff „Bindemittel" bedeutet eine ausgehärtete Zusammensetzung, während „Bindemittelvorläufer" eine nicht ausgehärtete Zusammensetzung bedeutet. Ein „ausgehärtetes Produkt" bedeutet ein Bindemittel enthaltendes Produkt.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „zur Verwendung beim Herstellen von Schleifgegenständen geeignet", dass im Falle beschichteter, gebundener und nichtgewebter Schleifstoffe die erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen rheologische Eigenschaften aufweisen, die es ihnen erlauben, auf einen Träger oder in eine Form schichtförmig auf- bzw. eingetragen, gesprüht, ausgebreitet oder gegossen zu werden, ohne die Zusammensetzung kontinuierlich rühren zu müssen.
  • Eine bevorzugte, durch freie Radikale polymerisierbare Zusammensetzung zur Verwendung bei der Erfindung besteht darin, dass sie ein acryliertes Isocyanuratmonomer und/oder -oligomer enthält. Der Begriff „Harz", wie er hier verwendet wird, schließt Monomere und Oligomere ein.
  • Ein Schleifgegenstand kann unter Zuhilfenahme der erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung hergestellt werden, wobei der Gegenstand eine Mehrzahl von Schleifteilchen umfasst, die durch ein Bindemittel aneinander (und wahlweise an einen Träger) anhängen, welches Bindemittel aus einer durch freie Radikale polymerisierbaren Zusammensetzung deriviert ist, die ein Photoinitiatorsystem enthält, wobei das Photoinitiatorsystem eine Verbindung mit dem oben schon angegebenen molaren Extinktionskoeffizienten umfasst.
  • Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Schleifteilchen, die in der erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung enthalten sind, bezüglich ihres Pigments dunkel sein können, d.h. sie können farbmäßig nichtweiß und nichttransparent sein.
  • Ein beschichtetes Schleifmittel des Typs umfasst einen Träger mit einer Schleifbeschichtung darauf und die Schleifbeschichtung kann aus der erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung deriviert sein. Der Begriff „beschichtetes" Schleifmittel, wie er hier verwendet wird, bedeutet einen Gegenstand, der eine Schleifbeschichtung umfasst, die an einem Träger anhängt. Bevorzugte Schleifbeschichtungen enthalten Aluminiumoxid-Schleifteilchen, wobei das Photoinitiatorsystem etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent der Schleifzusammensetzung umfasst, die Schleifteilchen etwa 50 bis etwa 85 Gewichtsprozent umfassen und das additionspolymerisierbare Harz etwa 10 bis etwa 45 Gewichtsprozent umfasst, wobei alle Gewichtsprozentsätze auf das gesamte Trockengewicht der schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung bezogen sind.
  • Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht aus einem Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifmittels, umfassend die Schritte des:
    • (a) Beschichtens eines Trägermaterials mit der schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung; und
    • (b) Unterwerfen des beschichteten Trägers aus Schritt (a) Strahlungsbedingungen, die ausreichen, um das durch freie Radikale polymerisierbare Harz auszuhärten, wobei die Strahlung mindestens einen Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von 395 bis 500 Nanometern umfasst.
  • Noch eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht aus einem Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegenstands, umfassend die Schritte des:
    • 1) Schichtförmiges Auftragen der erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung auf ein Herstellungswerkzeug, das ein dreidimensionales Muster aufweist;
    • 2) Inkontaktbringen einer Hauptoberfläche eines Substrats mit der schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung derart, dass die schichtförmig auftragbare Zusammensetzung mindestens eine Hauptoberfläche des Substrats benetzt unter Bildung eines ersten Zwischenprodukts;
    • 3) Aussetzen der schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung einer Strahlungsquelle gegenüber, die Strahlung in mindestens einem Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von etwa 395 bis etwa 500 Nanometern ausstrahlt, die ausreicht zum mindestens teilweisen Aushärten des durch freie Radikale polymerisierbaren Harzes in der schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung unter Bildung eines zweiten Zwischenprodukts; und
    • 4) Entfernen des zweiten Zwischenprodukts von dem Herstellungswerkzeug unter Erzeugung eines Schleifgegenstands.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht aus einem beschichteten Schleifmittel umfassend:
    • (a) einen Träger mit einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche;
    • (b) eine sich auf der vorderen Oberfläche des Trägers befindende Grundschicht;
    • (c) eine Mehrzahl von Schleifteilchen, die durch die Grundschicht an dem Träger befestigt sind; und
    • (d) eine sich über den Schleifteilchen befindende Schlichtebeschichtung,
    wobei mindestens eine der Grundschicht und der Schlichtebeschichtung das ausgehärtete Produkt einer schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung ist, die ein additionspolymerisierbares Harz und ein Photoinitiatorsystem, wie oben beschrieben, umfasst.
  • Nichtgewebte Schleifgegenstände umfassen eine offene, voluminöse, dreidimensionale Endlosbahn von Fasern, die an Punkten, an denen sie mit einem Bindemittel in Kontakt stehen, miteinander verbunden sind, wobei das Bindemittel von der erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung deriviert ist.
  • Andere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden in der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die nun folgt, beschrieben.
  • 1 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Schleifgegenstands-Ausführungsform;
  • 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine andere erfindungsgemäße Schleifgegenstands-Ausführungsform darstellt;
  • 3 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung des Schleifgegenstands aus 2; und
  • 4 ist eine schematische Darstellung eines anderen Verfahrens zur Herstellung des Schleifgegenstands aus 2.
  • Die Erfindung betrifft schichtförmig auftragbare Zusammensetzungen und Verfahren zur Herstellung und Verwendung von Schleifgegenständen, wobei die Gegenstände Leistungseigenschaften aufweisen, die früher bekannten Schleifgegenständen entsprechen oder diese übertreffen.
  • Bei beschichteten Schleifmitteln kann der Ausdruck „Bindemittel" sich auf irgendeine der Beschichtungen beziehen. In nichtgewebten Schleifmitteln bindet ein Bindemittel Schleifteilchen an die Fasern einer porösen, voluminösen, faserigen Endlosbahn und das gleiche oder ein anderes Bindemittel führt zum Aneinanderhängen der Fasern an Stellen, an denen sie sich kontaktieren.
  • Photoinitiatorsysteme
  • Bei der Erfindung nützliche Photoinitiatorsysteme werden mit herkömmlichen (d.h. früher bekannten) Bindemittelvorläufern kombiniert, die ein durch freie Radikale polymerisierbares Harz und Schleifteilchen sowie wahlweise früher schon bekannte Photoinitiatorsysteme enthalten.
  • Photoinitiatorsysteme, die in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen nützlich sind, müssen eine Verbindung umfassen, die 1) über eine α-Spaltung spaltet und 2) einen molaren Extinktionskoeffizienten in verdünnter Methanollösung im Bereich von etwa 4 bis etwa 400 Litern/Mol-cm in mindestens einem Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern aufweist.
  • Der molare Extinktionskoeffizient eines Photoinitiators kann je nach Konzentration und Typ des Lösungsmittelmediums verschieden sein. Zum Zweck der vorliegenden Erfindung sind die UV-Spektraldaten/Spektraldaten des sichtbaren Lichts von Photoinitiatoren, die den erforderlichen molaren Extinktionskoeffizienten aufweisen, sowie beispielsweise von Photoinitiatoren, die einen molaren Extinktionskoeffizienten außerhalb dieses Bereichs aufweisen, die jedoch einen geringen Anteil eines Photoinitiatorsystems umfassen können, das bei der Erfindung nützlich ist, in Tabelle I bis VIII des Beispielteils aufgeführt. Diese Tabellen zeigen den molaren Extinktionskoeffizienten von verschiedenen Photoinitiatoren bei Wellenlängen im Bereich von 370 bis 500 Nanometern. Da Unterschiede in den molaren Extinktionskoeffizienten von Photoinitiatoren bei irgendeiner vorgegebenen Wellenlänge einfach durch Messen der Spektren in verschiedenen Lösungsmitteln beobachtet werden können, wurde ein einziges Lösungsmittel, nämlich Methanol, zum Messen der Spektren aller Photoinitiatoren verwendet. Da ein Ziel darin bestand, molare Extinktionskoeffizienten im Bereich von 0 bis 400 Litern/Mol-cm genau zu messen, lagen die Konzentrationen der Lösungen auch bei etwa 1,0–10 Millimol, um Messfehler zu minimieren. Zum Zweck der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „verdünnte Methanollösung" eine Methanollösung eines Photoinitiatorsystems in dem oben angegebenen Konzentrationsbereich. (Um Informationen bezüglich der Extinktionsmaxima der Photoinitiatoren zusammenzutragen, bei denen der molare Extinktionskoeffizient ohne Weiteres 10.000 bis 50.000 betragen könnte, wären noch weniger konzentrierte Lösungen von Methanol geeignet.)
  • Die Begriffe „ Photoinitiator", „α-Spaltungsphotoinitiator", „Sensibilisator", „bimolekulares Photoinitiatorsystem", „aromatisches Keton/Coinitiatorsystem" sowie die Namen der verschiedenen Initiatorverbindungen und -systeme, die hier erwähnt werden, sind in „Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks, and Paints" (Chemie und Technologie der UV- und EB-Formulierungen für Beschichtungen, Tinten und Anstrichmittel), Band III, Seiten 115–324, K. Dietliker, von SITA Technology Ltd. veröffentlicht (1991) definiert. Ein Photoinitiator ist einfach eine Chemikalie, die dazu fähig ist, auf das Aussetzen Strahlung gegenüber freie Radikale zu bilden. Der Begriff „α-Spaltungsphotoinitiation" betrifft eigentlich die Reaktion, die das freie Radikal erzeugt. Gewöhnlich machen α-Spaltungsphotoinitiatoren (auf das Bestrahlen hin) an einer Stelle zwischen einer Carbonylgruppe und einem Kohlenstoff-, Phosphor- oder Schwefelatom, das sich an der „α"-Position zur Carbonylgruppe befindet, eine homolytische Spaltung durch. Ein „bimolekulares Photoinitiatorsystem" ist ein Photoinitiatorsystem das eine Verbindung umfasst, die eine Carbonylgruppe enthält, die mit einem Wasserstoffdonator (hier „Coinitiator" genannt) unter Bildung eines Produkts reagiert, bei dem die Carbonylgruppe zu einem Alkohol reduziert ist. Ein „aromatisches Keton-/Coinitiatorsystem" ist ein Typ eines bimolekularen Photoinitiatorsystems, bei dem die eine Carbonylgruppe enthaltende Verbindung ein aromatisches Keton ist. Ein Beispiel dieses Systems sind Benzophenonderivat-/Aminsysteme, die beim Aushärten erfindungsgemäßer schichtförmig auftragbarer Zusammensetzungen an der Luft besonders nützlich sind. Andere nützliche bimolekulare Photoinitiatorsysteme enthalten 1,2-Diketon-/Coinitiatorsysteme (wie Campherchinon/4-N,N-dimethylaminoethylbenzoat) und Ketocumarin-/Coinitiatorsysteme.
  • Die Spezies, die im Falle bimolekularer Photoinitiatorsysteme Strahlung absorbiert, wird in diesem Zusammenhang manchmal als Sensibilisator bezeichnet. Jedoch bezieht sich das Wort „Sensibilisator", wie es hier verwendet wird, nur auf Verbindungen, die Energie von ihren Erregungszuständen auf andere Moleküle übertragen, ohne eine chemische Reaktion durchzumachen. Im Allgemeinen absorbieren Sensibilisatoren Licht bei einer längeren Wellenlänge als die Photoinitiatorverbindung und übertragen ihre Energie auf den Photoinitiator. Sensibilisatoren sollten zur Lichtabsorption irgendwo innerhalb des Wellenlängenbereichs zwischen etwa 300 und etwa 1.000 Nanometern, noch bevorzugter zwischen etwa 400 und 700 Nanometer, und am bevorzugtesten zwischen etwa 395 und 500 Nanometern fähig sein. Beispiele bevorzugter Sensibilisatoren sind Thioxanthonderivate. Typischerweise und bevorzugt umfasst der Sensibilisator nicht mehr als etwa 50 Gewichtsprozent des Photoinitiatorsystems.
  • Bevorzugt sind erfindungsgemäße schichtförmig auftragbare Zusammensetzungen diejenigen, bei denen das Photoinitiatorsystem im Wesentlichen aus einem α-Aminoacetophenon besteht, mit der Maßgabe, dass es sich bei der Verbindung nicht um 2-Benzyl-2-N,N-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanon handelt. Beispiele bevorzugter α-Aminoacetophenone umfassen 1-[4-(2-Hydroxye thylthio)phenyl]-2-methyl-2-morpholinopropan-1-on, 1-(4-Mercaptophenyl)-2-methyl-2-morpholinopropan-1-on, 1-(4-Allylthiophenyl)-2-methyl-2-morpholinopropan-1-on, 1-[4-(2-methoxycarbonylethylthio)-phenyl]-2-methyl-2-morpholinopropan-1-on, 1-[4-(Dimethylaminomethylthio)-phenyl]-2-morpholinopropan-1-on, 2-Methyl-1-[4-(methylsulfynyl)-phenyl]-2-morpholinopropan-1-on und 2-Methyl-1-[4-(methylthio)-phenyl]-2-piperidinopropan-1-on und andere aus Spalte 7–11 der US-Patentschrift Nr. 5,145,885.
  • Andere bevorzugte erfindungsgemäße schichtförmig auftragbare Zusammensetzungen sind diejenigen, bei denen das α-Aminoacetophenon 2-Methyl-1-(4-[methylthio]phenyl)-2-(4-morpholinyl)-propan-1-on ist und das Photoinitiatorsystem des Weiteren aus einem Thioxanthon besteht. Bevorzugte Thioxanthone umfassen:
    2-Isopropylthioxanthon,
    2-Chlorthioxanthon, 2-Dodecylthioxanthon,
    1-Methoxycarbonylthioxanthon,
    2-Ethoxycarbonylthioxanthon,
    3-(2-Methoxyethoxycarbonyl)-thioxanthon,
    4-Butoxycarbonylthioxanthon,
    3-Butoxycarbonyl-7-methylthioxanthon,
    1-Cyano-3-Chlorthioxanthon,
    2-Morpholinomethylthioxanthon und
    diejenigen anderen Xanthone, die in Spalte 17 der US-Patentschrift Nr. 5,145,885 offenbart sind. Besonders bevorzugt ist 2-Isopropylthioxanthon.
  • Noch andere bevorzugte schichtförmig auftragbare Zusammensetzungen, die unter diese Erfindung fallen, sind diejenigen, bei denen die Verbindung des Photoinitia torsystems ein Acylphosphinoxid ist, das bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt wird bestehend aus Monoacylphosphinoxiden und Diacylphosphinoxiden. Acylphosphinoxide, die bei der Erfindung nützlich sind, umfassen Dibenzyl-(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphinoxid, Bis(2-phenylethyl)-(2,6-dichlorbenzoyl)-phosphinoxid, Bis(2-phenylpropyl)-(2,6-dimethoxybenzoyl)-phosphinoxid,
    Bis(2-phenylpropyl)-(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphinoxid,
    Dibutyl-(2-methyl-2-phenylbutyryl)-phosphinoxid,
    6-(2,6-dichlorbenzoyl)-6-phosphabicyclo[2.1.1]hexan-6-oxid,
    Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-2-phenylpropylphosphinoxid,
    Bis(methylthio-2-phenylbutyryl)-cyclohexylphosphinoxid,
    Diphenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinoxid,
    und andere aus der am 20. Februar 1991 veröffentlichten und summarisch hier eingefügten Europäischen Patentanmeldung Nr. 0 413 657 A2.
  • Eine besonders bevorzugte erfindungsgemäße schichtförmig auf tragbare Zusammensetzung ist diejenige, bei der die erste Verbindung Diphenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinoxid ist.
  • Geeignete Sensibilisatoren umfassen Verbindungen wie Ketone, Cumarinfarbstoffe (z.B. Ketocumarin), Xanthenfarbstoffe, Acridinfarbstoffe, Thiazolfarbstoffe und andere, die in Spalte 4, Zeile 30 bis Spalte 5, Zeile 11 der US-Patentschrift Nr. 4,735,632 aufgelistet sind.
  • Das bevorzugte 1,2-Diketon ist Campherchinon.
  • Die erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen können einen Sensibilisator in Kombination mit bimolekularen Photoinitiatoren umfassen. Beispielsweise kann ein α-Benzyl-2-N,N-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on mit Isopropylthioxanthon sensibilisiert werden und die Zusammensetzung kann ein Benzophenon-/Aminsystem enthalten.
  • Es wird auch als innerhalb der Erfindung liegend betrachtet, Cyclopentadienyl-Eisen(II)aren + XF6-Salze in die Sulfoniumsalze oder Iodoniumsalze, wenn ein Teil des Harzsystems kationisch ausgehärtet werden kann, oder Halomethyl-s-triazine einzuarbeiten, die Chloridradikale bilden. Derartige Initiatoren und dergleichen werden bei Dietliker, Seiten 329–478, erwähnt, die ebenfalls in Verbindung mit Sensibilisatoren verwendet werden können.
  • Die bei der Erfindung nützlichen Photoinitiatorsysteme können auch (zusätzlich zu α-Spaltungsverbindungen mit einem molaren Extinktionskoeffizienten in verdünnter Methanollösung im Bereich von etwa 4 bis etwa 400 Litern/Mol-cm in mindestens einem Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern) ternäre Photoinitiatoren umfassen, wie sie bei Oxman et al., US-Patentschrift Nr. 4,735,632 offenbart sind, bei denen das Photoinitiatorsystem photochemisch wirksame Mengen von (i) Diaryliodoniumsalz, (ii) Sensibilisator, der in der Lage ist, Licht irgendwo innerhalb des Bereichs von 300 bis 1000 Nanometern zu absorbieren, und 2-Methyl-4,6-bis(trichlormethyl)-s-triazin zu sensibilisieren, sowie (iii) eine Elektronendonatorver bindung umfasst, die von dem Sensibilisator verschieden ist, und wobei
    null < Eox(Donator) ≤ Eox(p-Dimethoxybenzol) ist.
  • Erfindungsgemäße schichtförmig auftragbare Zusammensetzungen bestehen im Wesentlichen bevorzugt aus etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent Photoinitiatorsystem (noch bevorzugter etwa 0,1 bis etwa 2 Gewichtsprozent), etwa 50 bis 85 Gewichtsprozent Schleifteilchen und etwa 10 bis etwa 45 Gewichtsprozent durch freie Radikale polymerisierbarem Harz, wobei sich alle Gewichtsprozentsätze auf das Gesamtgewicht der schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung beziehen.
  • Andere Photoinitiatoren, die nicht innerhalb den molaren Extinktionskoeffizienten in verdünnter Methanollösung im Bereich von etwa 4 bis etwa 400 Litern/Mol-cm in mindestens einem Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern fallen, können je nach der Chemie der schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung mit den erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen kombiniert werden.
  • Beispiele nützlicher herkömmlicher Initiatoren, die auf das Aussetzen Strahlung oder Wärme gegenüber freie Radikale bilden, umfassen organische Peroxide, Azofarbstoffe, Chinone, Benzophenone, Nitrosoverbindungen, Acrylhalogenide, Hydrozone, Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Triacrylimidazole, Bisimidazole, Chloralkyltriazine, Benzoinether, Benzylketale, Acetophenonderivate, die keinen molaren Extinktionskoeffizienten in verdünnter Methanollösung im Bereich von etwa 4 bis etwa 400 Litern/Mol-cm in mindestens einem Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern aufweisen und Mischungen davon. Beispiele herkömmlicher Photoinitiatoren, die beim Aussetzen sichtbarer Strahlung gegenüber ein freies Radikal bilden, sind in der US-Patentschrift Nr. 4,735,632 beschrieben.
  • Kationische Photoinitiatoren, die eine Säurequelle zum Auslösen der Polymerisation von additionspolymerisierbaren Harzen bilden, können auch in Kombination mit den erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen verwendet werden. Kationische Photoinitiatoren können ein Salz, das ein Oniumkation aufweist, und ein Halogen, das ein Komplexanion eines Metalls oder Metalloids enthält, umfassen. Andere nützliche kationische Photoinitiatoren umfassen Salze von metallorganischen Komplexkationen und halogenhaltigen Komplexanionen eines Metalls oder Metalloids, die in der US-Patentschrift Nr. 4,751,138 noch näher beschrieben sind. Noch andere nützliche kationische Photoinitiatoren sind metallorganische Salze und Oniumsalze, die in der US-Patentschrift Nr. 4,985,340 und den Europäischen Patentanmeldungen 306,161 und 306,162 beschrieben sind, die beide am 8. März 1989 veröffentlicht worden sind. Noch andere nützliche kationische Photoinitiatoren umfassen ionische Salze eines metallorganischen Komplexes, bei dem das Metall aus den Elementen der periodischen Gruppe IVB, VB, VIB, VIIB und VIIIB ausgewählt wird, wobei derartige Salze in der Europäischen Patentanmeldung 109,581 (die am 30. Mai 1984 veröffentlicht worden ist) beschrieben sind.
  • Polymerisierbare Harze
  • Bei der Erfindung nützliche polymerisierbare Harze können unter denjenigen ausgewählt werden, die gewöhnlich im Stand der Schleiftechnik verwendet werden. Das Harz sollte so gewählt werden, dass es die Herstellung eines Schleifgegenstands mit den erwünschten Eigenschaften für die beabsichtige Verwendung des Schleifgegenstands erlaubt. Erwünschte Eigenschaften können beispielsweise Zähigkeit, Hitzefestigkeit, gute Haftung des Bindemittels auf dem Träger, einen guten Schliff und dergleichen umfassen. In einigen Fällen ist es auch wünschenswert, dass das Arbeitsstück eine glatte Oberflächenbeschaffenheit aufweist.
  • Additionspolymerisierbare Harze, die in der Praxis der Erfindung nützlich sind, sind diejenigen Harze, die in der Lage sind, durch Aussetzen Strahlung, einem Photoinitiator, einem Wärmeinitiator oder einer Kombination derselben gegenüber angeregt zu werden. Geeignete Strahlungsquellen schließen diejenigen ein, die Ultraviolettstrahlung, Infrarotstrahlung und sichtbares Licht erzeugen.
  • Additionspolymerisierbare Harze polymerisieren sich durch einen Mechanismus freier Radikale oder einen ionischen Mechanismus. Freie Radikale oder Ionen können durch Zusatz von Photoinitiatoren oder Wärmeinitiatoren zu den Harzen hergestellt werden. Wenn ein Photoinitiator als solcher verwendet wird, oder wenn er einer Nichtteilchenstrahlung, wie beispielsweise Ultraviolettstrahlung oder sichtbarem Licht, ausgesetzt wird, so bildet der Photoinitiator freie Radikale. Die freien Radikale lösen die Polymerisation des Harzes aus.
  • Beispiele typischer und bevorzugter additionspolymerisierbarer Harze zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Bindemittelvorläufern umfassen: Polymere, Oligomere und Monomere, die ethylenisch ungesättigt sind, beispielsweise acrylierte Harze wie Isocyanuratharze mit mindestens einer Acrylatseitengruppe (das Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat wäre ein Beispiel), acrylierte Urethanharze, acrylierte Epoxidharze und Isocyanatderivate mit mindestens einer Acrylatseitengruppe. Man sollte sich im Klaren darüber sein, dass Mischungen der obigen Harze ebenfalls verwendet werden könnten. Der Begriff „acryliert" soll bedeuten, dass er monoacrylierte, monomethacrylierte, multiacrylierte und multimetacrylierte Monomere, Oligomere und Polymere einschließt. Niedermolekulare Acrylate sind ein bevorzugter Typ von reaktivem Verdünnungsmittel. Reaktive Acrylatverdünnungsmittel, die für die erfindungsgemäße Verwendung bevorzugt werden, weisen typischerweise eine Molmasse im Bereich von etwa 100 bis etwa 500 auf und enthalten Ethylenglykoldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat, Pentaerythrittriacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylglykoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glyceroltriacrylat, Pentaerythrittriacrylat, Pentaerythrittrimethacrylat, Pentaerythrittetraacrylat und Pentaerythrittetramethacrylat. Methylmethacrylat und Ethylmethacrylat können ebenfalls verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können auch additionspolymerisierbare Monomere wie Styrol, Divinylbenzol, Vinyltoluol, Acrylamide und dergleichen enthalten.
  • Es ist auch erwähnenswert, zu bemerken, dass Monomere, die bei Raumtemperatur Feststoffe sind, verwendet werden können, wenn sie mit einer geeigneten niedermo lekularen Verdünnungsmittelverbindung kombiniert werden. Das ist bei dem Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat („TATHEIC"), einem besonders bevorzugten Harz, das bei Raumtemperatur ein Feststoff ist, der Fall. Wenn dieses Monomer verwendet wird, so umfasst das „polymerisierbare Harz", für das die Viskositätsreduktion erreicht wird, eine Verbindung, die mit dem Monomer reaktiv oder nicht reaktiv sein kann, jedoch bevorzugt mit dem Monomer reaktiv ist (und deshalb als ein anderes Monomer betrachtet wird). Ein bevorzugtes niedermolekulares Verdünnungsmittel für bei Raumtemperatur feste acrylierte Monomere ist Trimethylolpropantriacrylat („TMPTA"); jedoch werden Verdünnungsmittel wie diese richtiger als reaktive Verdünnungsmittel bezeichnet, wenn das polymerisierbare Harz bei Raumtemperatur (d.h. etwa 25°C) schon flüssig ist. Wenn TATHEIC verwendet wird, so wird die Kombination von TATHEIC/TMPTA als das in den erfindungsgemäßen Aufschlämmungen und Dispersionen polymerisierbare Harz betrachtet. Das Gewichtsverhältnis von TATHEIC/TMPTA kann im Bereich von etwa 1:3 bis etwa 3:1, noch bevorzugter von etwa 1:2,5 bis etwa 2,5:1, am bevorzugtesten etwa 1:2,33 liegen.
  • Verdünnungsmittel können in den erfindungsgemäßen Aufschlämmungen und Dispersionen ebenfalls verwendet werden. Der Begriff „Verdünnungsmittel", wie er hier verwendet wird, bedeutet ein niedermolekulares (weniger als 500) organisches Material, das die Viskosität des Bindemittelvorläufers, dem es zugegeben wird, reduzieren kann oder auch nicht. Verdünnungsmittel können mit dem Harz reaktiv oder inert sein.
  • Acrylierte Isocyanuratoligomerharze sind die gegenwärtig bevorzugten additionspolymerisierbaren Harze. Isocyanuratharze, die bei der Erfindung nützlich sind, umfassen diejenigen, die mindestens eine Acrylatseitengruppe aufweisen, die in der US-Patentschrift Nr. 4,652,274 beschrieben ist. Wie oben schon erwähnt, ist ein besonders bevorzugtes Isocyanuratmaterial TATHEIC, das mit TMPTA kombiniert ist.
  • Acrylierte Urethanoligomerharze sind bevorzugt Acrylatester hydroxyterminierter, Isocyanat-verlängerter Polyester- oder Polyetherpolyole, die mit niedermolekularen (weniger als etwa 500) Acrylaten (wie beispielsweise 2-Hydroxyethylacrylat) verestert sind. Die zahlendurchschnittliche Molmasse bevorzugter acrylierter Urethanoligomerharze liegt im Bereich von etwa 300 bis etwa 10.000, noch bevorzugter etwa 400 bis etwa 7.000. Beispiele im Handel erhältlicher acrylierter Urethanoligomerharze sind diejenigen, die unter den Handelsnamen „UVITHANE 782" (von Morton Thiokol Chemical) und „CMD 6600", „CMD 8400" und „CMD 8805" (von Radcure Specialties erhältlich) vermarktet werden.
  • Acrylierte Oligomerepoxidharze sind Acrylatester von Epoxidharzen wie beispielsweise Diacrylatester von Bisphenol-A-Epoxidharz. Beispiele im Handel erhältlicher acrylierter Oligomerepoxidharze umfassen diejenigen, die unter den Handelsnamen „CMD 3500", „CMD 3600" und „CMD 3700", die ebenfalls von Radcure Specialties erhältlich sind, bekannt sind.
  • Wahlweise können nicht strahlungsaushärtbare Harze wie beispielsweise hitzeaushärtbare Harze, die aus der Gruppe ausgewählt werden bestehend aus Phenolharzen, Harnstoffaldehydharzen, Epoxidharzen, Urethanharzen, Melaminharzen und Kombinationen derselben in den erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen verwendet werden, solange sie nicht in Konzentration vorliegen, die für das Photoinitiatorsystem schädlich sein können.
  • Beispiele nützlicher wahlweiser, im Handel erhältlicher Phenolharze umfassen diejenigen, die unter den Handelsnamen „Durez" und „Varcum" von Occidental Chemicals Corp.; „Resinox" von Monsanto; und „Arofene" und „Arotap" von Ashland Chemical Co. bekannt sind.
  • Urethane, die bei der Erfindung nützlich sind, umfassen diejenigen, die in der US-Patentschrift Nr. 4,933,373 offenbart sind, bei denen es sich um das Reaktionsprodukt eines kurzkettigen, aktiven, Wasserstoff-funktionellen Monomers wie Trimethylolpropanmonoallyether, Ethanolamin und dergleichen handelt; langkettiges, aktives Wasserstoff-funktionelles Dienvorpolymer, wie beispielsweise das Hydroxy-terminierende Polybutadien, das im Handel von Atochem Inc. unter dem Handelsnamen „Polybd R-45HT" erhältlich ist; ein Polyisocyanat und einen vernetzenden Initiator. Geeignete vernetzende Initiatoren sind organische Peroxide, wie Benzoylperoxid und dergleichen. Urethankatalysatoren wie diejenigen, die in der US-Patentschrift Nr. 4,202,957 erwähnt werden, können verwendet werden, obwohl sie nicht unbedingt notwendig sind.
  • Epoxidharze weisen einen Oxiran-(Epoxid-) Ring auf und werden durch Ringöffnung polymerisiert. Epoxidharze, denen ethylenisch ungesättigte Bindungen fehlen, erfordern die Verwendung von Photoinitiatoren. Diese Harze können bezüglich der Natur ihrer Rückgratkette und Substituentengruppen sehr unterschiedlich sein. Beispielsweise kann die Rückgratkette von irgendeinem Typ sein, der normalerweise mit Epoxidharzen assoziiert ist und die Substituentengruppen daran können irgendeine Gruppe sein, die von einem aktiven Wasserstoffatom frei sind, das mit einem Oxyranring bei Raumtemperatur reaktiv ist (oder dazu fähig ist, reaktiv gemacht zu werden). Repräsentative Beispiele akzeptabler Substituentengruppen umfassen Halogene, Estergruppen, Ethergruppen, Sulfonatgruppen, Siloxangruppen, Nitrogruppen und Phosphatgruppen. Beispiele bevorzugter Epoxidharze, denen ethylenisch ungesättigte Gruppen fehlen, umfassen 2,2-Bis[4-(2,3-epoxypropoxy)phenyl]propan (Diglycidylether von Bisphenol A) und im Handel unter den Handelsnamen „Epon 828", „Epon 1004" und Epon 1001F", von Shell Chemical Co. erhältlich, „DER-331", DER-332" und „DER-334", von Dow Chemical Co. erhältlich, erhältliche Materialien. Andere geeignete Epoxidharze, denen ethylenisch ungesättigte Gruppen fehlen, umfassen Glycidylether von Phenolformaldehyd-Novolakharze (z.B. „DEN-431" und „DEN-438", die von Dow Chemical Co. erhältlich sind).
  • Andere nützliche reaktive Verdünnungsmittel umfassen Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethallylester 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-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylpiperidon.
  • Man sollte sich im Klaren darüber sein, dass polymerisierbare Harze, die nicht von den hier beschriebenen Photoinitiatorsystemen photoinitiiert werden, in den erfindungsgemäßen Gegenständen, beispielsweise als Schlichte- oder Grundschichten bei beschichteten und nichtgewebten Schleifartikeln verwendet werden können.
  • Aushärtungsbedingungen
  • Genaue Beispiele von Aushärtungsbedingungen für die erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen sind im Beispielabschnitt angegeben. Zum Zwecke dieser Erfindung umfasst die verwendete Strahlung mindestens einen Teil des „UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts" im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern. UV (ultraviolette) Strahlung bezieht sich auf elektromagnetische Strahlung, die eine Wellenlänge innerhalb des Bereichs von etwa 200 bis etwa 400 Nanometern, bevorzugt innerhalb des Bereichs von etwa 250 bis etwa 400 Nanometern aufweist. Sichtbare Strahlung bezieht sich auf elektromagnetische Strahlung, die eine Wellenlänge innerhalb des Bereichs von etwa 400 bis etwa 800 Nanometern und bevorzugt im Bereich von etwa 400 bis etwa 550 Nanometern aufweist.
  • Durch freie Radikale und andere additionspolymerisierbare Harze erfordern einen Initiator wie beispielsweise einen Photoinitiator und/oder Strahlungsenergie. Bevorzugt werden Photoinitiatoren und Strahlungsenergie gleichzeitig verwendet.
  • Da hitzeaushärtbare Harze wie Phenolharze und Harnstoff-Formaldehydharze sowie nicht durch freie Radikale polymerisierbare Additionsharze in den erfindungsgemä ßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen vorliegen können, und da die Additionspolymerisationsraten im Allgemeinen mit der Temperatur steigen, können die schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen gleichzeitig und/oder sequentiell Strahlungsenergie und Hitzeenergie gegenüber ausgesetzt werden. Bezüglich der Hitzeenergie liegt die Temperatur typischerweise und bevorzugt im Bereich von etwa 50°C bis etwa 250°C bei Verweilzeiten im Bereich von etwa 15 Minuten bis etwa 16 Stunden (längere Verweilzeiten machen niedrigere Temperaturen erforderlich). Bei der Additionspolymerisation durch freie Radikale in Abwesenheit des Erhitzens während dem Aussetzen ausschließlich UV- oder sichtbarer Strahlung gegenüber, sollte das Niveau an UV- oder sichtbarer Energie, um alles ethylenisch ungesättigte Monomer noch vollständiger zu polymerisieren, mindestens etwa 100 MilliJoule/cm2, noch bevorzugter etwa 100 bis etwa 700 MilliJoule/cm2, besonders bevorzugt etwa 400 bis etwa 600 MilliJoule/cm2 betragen. Die Gesamtmenge an Energie, die erforderlich ist, hängt vor allem von der Chemie des harzförmigen Klebstoffs und zweitens von der Dicke und optischen Dichte des Bindemittelvorläufers ab.
  • Das Läppen von Schleifgegenständen und Herstellungsverfahren
  • Ein wesentlicher Schritt zur Herstellung erfindungsgemäßer Schleifgegenstände unter Verwendung der erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen besteht darin, die schichtförmig auf tragbare Zusammensetzung, die hier auch als „Aufschlämmung" bezeichnet wird, zuzubereiten. Die Aufschlämmung wird durch Kombinieren, durch irgendeine geeignete Mischtechnik, des durch freie Radikale polymerisierbaren Harzes, der Schleifteilchen, des Photoinitiatorsystems und der wahlweisen Zusatzmittel, einschließlich irgendwelcher Verdünnungsmittel, hergestellt. Beispiele von Mischtechniken umfassen das Mischen bei geringer und hoher Schergeschwindigkeit, wobei das Mischen bei hoher Schergeschwindigkeit bevorzugt wird. Ultraschallenergie kann ebenfalls in Kombination mit dem Mischschritt zum Reduzieren der Viskosität der Schleifaufschlämmung angewendet werden. Typischerweise werden die Schleifteilchen und irgendwelche verwendeten Schleifhilfsmittel dem Bindemittelvorläufer langsam hinzugegeben. Die Menge an Luftblasen in der Aufschlämmung kann durch Anlegen eines Vakuums während der Misch- und/oder Beschichtungsschritte (oder zwischen den Misch- und Beschichtungsschritten) minimiert werden. In einigen Fällen wird es vorgezogen, die Aufschlämmung zum Reduzieren der Viskosität im Allgemeinen im Bereich von 30 bis 70°C zu erhitzen. Es ist wichtig, dass die Aufschlämmung rheologische Eigenschaften aufweist, die es der Aufschlämmung erlauben, gut zu beschichten, und bei der die Schleifteilchen und andere wahlweise teilchenförmige Stoffe, wie Schleifhilfsmittelteilchen, sich nicht aus der Aufschlämmung absetzen.
  • Die Aufschlämmung wird auf mindestens die vordere Fläche eines Trägers schichtförmig aufgetragen. Diese Beschichtung kann durch irgendeine herkömmliche Technik wie Walzbeschichten, Tiefdruckwalzbeschichten, Rakelbeschichten, Spritzbeschichten, Übertragungsbeschichten, Vakuumdüsenbeschichten, Düsenbeschichten und dergleichen erreicht werden.
  • Nachdem die Aufschlämmung auf den Träger schichtförmig aufgebracht worden ist, wird die Aufschlämmung einer Strahlungsquelle, die Strahlung in mindestens einem Teil des „UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts" im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern erzeugt, und, je nach den verwendeten Harzen, anderen wahlweisen Energiequellen gegenüber ausgesetzt, um die Polymerisation auszulösen, die Bindemittelvorläufer auszuhärten und einen Schleifverbundstoff zu bilden. Der dabei gebildete Schleifgegenstand ist im Allgemeinen gebrauchsfertig. Jedoch können in einigen Fällen andere Verfahren, wie beispielsweise Anfeuchten oder Biegen, noch erforderlich sein. Der Schleifgegenstand kann in irgendeine erwünschte Form wie beispielsweise einen Kegel, ein Endlosband, eine Platte, Scheibe und dergleichen umgewandelt werden, bevor der Schleifgegenstand verwendet wird.
  • Läppschleifmittel, Beispiele von welchen in 1 und 2 veranschaulicht sind, sind ein Typ von beschichtetem Schleifmittel.
  • Mit Bezug auf die veranschaulichenden Figuren ist 1 eine (vergrößerte) Veranschaulichung eines Läppschleifgegenstands 10, der unter die Erfindung fällt, einen Träger 11 aufweist, der eine Schleifbeschichtung 16 aufweist, die auf mindestens der vorderen Fläche 17 des Trägers aufgeklebt ist. Die Schleifbeschichtung 16 umfasst eine homogene Mischung einer Mehrzahl von Schleifteilchen 13, eines Bindemittels 14 und wahlweise eines Schleifhilfsmittel 15. Das Bindemittel 14 dient auch zum Binden der Schleifbeschichtung 16 an die vordere Fläche 17 des Trägers 11. Die Schleifteilchen sind im Wesentlichen gleichförmig durch die Bindemittel- und Schleifhilfsmittelmischung hindurch dispergiert.
  • Die in 1 veranschaulichte Ausführungsform des Läppschleifgegenstands kann durch schichtförmiges Auftragen einer schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung, die unter die Erfindung fällt, auf den Träger durch irgendeine geeignete, vorher schon erwähnte Technik hergestellt werden, wobei man sich im Klaren darüber sein sollte, dass eine rauere oder unterschiedlichere Oberfläche hergestellt werden kann. Die Zusammensetzung wird dann einer Strahlungsquelle, die Strahlung in mindestens einem Teil des „UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts" im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern erzeugt, und, je nach den verwendeten Harzen, anderen wahlweisen Energiequellen gegenüber ausgesetzt, um die Bindemittelvorläufer auszuhärten und einen Schleifverbundstoff zu bilden. Als Alternative kann die schichtförmig auftragbare Zusammensetzung durch ein Sieb unter Bildung einer gemusterten Schleifoberfläche auf den Träger aufgebracht werden.
  • In einigen Fällen wird es bevorzugt, dass die Schleifbeschichtung als genau gestaltete Schleifverbundstoffe, wie in 2 veranschaulicht, vorliegt. Um diesen Typ von Schleifgegenstand herzustellen, ist im Allgemeinen ein Herstellungswerkzeug erforderlich.
  • Das Herstellungswerkzeug enthält eine Mehrzahl von Hohlräumen. Diese Hohlräume besitzen im Wesentlichen die umgekehrte Gestalt des Schleifverbundstoffs und sind dafür verantwortlich, die Gestalt der Schleifverbundstoffe zu bilden. Die Ausmaße der Hohlräume werden so gewählt, um die erwünschte Gestalt und die erwünschten Ausmaße der Schleifverbundstoffe zu bieten. Falls die Gestalt oder die Ausmaße der Hohlräume nicht richtig hergestellt ist bzw. sind, so bietet das dabei gebildete Herstellungswerkzeug nicht die erwünschten Ausmaße der Schleifverbundstoffe.
  • Die Hohlräume können in einem punktförmigen Muster mit Abständen zwischen nebeneinanderliegenden Hohlräumen vorliegen oder die Hohlräume können aneinander anstoßen. Es wird bevorzugt, dass die Hohlräume gegeneinander anstoßen. Außerdem wird die Gestalt der Hohlräume so ausgewählt, dass der Querschnittsbereich des Schleifverbundstoffs vom Träger weg abnimmt.
  • Das Herstellungswerkzeug kann ein Band, eine Platte, eine kontinuierliche Platte oder eine Endlosbahn, eine Beschichtungswalze wie beispielsweise eine Tiefdruckwalze, ein auf eine Beschichtungswalze montierte Muffe oder eine Düse sein. Das Herstellungswerkzeug kann aus Metall (z.B. Nickel), Metalllegierungen oder Kunststoff bestehen. Das Metallherstellungswerkzeug kann durch irgendeine herkömmliche Technik wie Gravieren, Prägen, galvanoplastisch Herstellen, Diamantdrehen und dergleichen hergestellt werden. Eine bevorzugte Technik für ein Metallherstellungswerkzeug ist das Diamantdrehen.
  • Ein thermoplastisches Herstellungswerkzeug in Plattenform kann von einem Metalloriginalwerkzeug repliziert werden. Das Originalwerkzeug wird das umgekehrte Muster von demjenigen aufweisen, das für das Herstellungswerkzeug erwünscht ist. Das Originalwerkzeug kann auf die gleiche Weise wie das Metallherstellungswerkzeug hergestellt werden. Das Originalwerkzeug besteht bevorzugt aus Metall, z.B. Kupfer, das auf ein Kunststofforiginal auf galvanisiert ist, wobei Letzteres durch Diamantdrehen hergestellt wird. Das thermoplastische Plattenmaterial kann erhitzt und wahlweise zusammen mit dem Originalwerkzeug so bearbeitet werden, dass das thermoplastische Material mit dem Muster des Originalwerkzeugs durch Zusammendrücken der beiden geprägt wird. Das thermoplastische Material kann auch auf das Originalwerkzeug extrudiert oder gegossen werden. In beiden Fällen wird das thermoplastische Material bis auf unter seine Schmelztemperatur gekühlt, um das Herstellungswerkzeug herzustellen. Beispiele bevorzugter thermoplastischer Materialien für das Herstellungswerkzeug umfassen Polyester, Polycarbonat, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethylen und Kombinationen derselben. Wird ein thermoplastisches Herstellungswerkzeug verwendet, so muss man vorsichtig sein, keine übermäßige Hitze, die das Werkzeug verzerren kann, zu erzeugen.
  • Das Herstellungswerkzeug kann auch eine Trennbeschichtung enthalten, um das leichtere Abtrennen des Schleifgegenstands vom Herstellungswerkzeug zu erlauben. Beispiele derartiger Trennbeschichtungen für Metallherstellungswerkzeuge umfassen Hartcarbid-, Nitrid- oder Boridbeschichtungen. Beispiele von Trennbeschichtungen für thermoplastische Materialien umfassen Silicone und Fluorchemikalien, die entweder auf das thermoplastische Material aufgepfropft oder darin einimprägniert oder auf das thermoplastische Material aufgelegt wird.
  • Spezifisch mit Bezug auf 2 wird im Querschnitt vergrößert eine Schleifgegenstandsausführungsform 20 veranschaulicht, die einen Träger 21 umfasst, auf dem eine Mehrzahl von genau gestalteten Schleifverbund stoffen 22 durch eine Grenze 25 getrennt aufgebracht sind. Die Grenze oder Grenzen, die mit der Verbundstoffgestalt assoziiert sind, führt dazu, dass ein Schleifverbundstoff bis zu einem gewissen Grad von einem daneben liegenden Schleifverbundstoff getrennt ist. Zum Bilden eines einzelnen Schleifverbundstoffs muss ein Teil der die Gestalt des Schleifverbundstoffs bildenden Grenzen voneinander getrennt sein. Man beachte, dass bei dem in 2 veranschaulichten Gegenstand der Unterteil oder ein Teil des Schleifverbundstoffs, der den Träger am nächsten liegt, an dessen benachbarten Schleifverbundstoff anstoßen kann. (Man beachte, dass „benachbart" nicht unbedingt „danebenliegend" bedeutet.) Die Schleifverbundstoffe 22 umfassen eine Mehrzahl an Schleifteilchen 24, die in einem Bindemittel 23 dispergiert sind, das wahlweise Schleifhilfsmittelteilchen 26 enthält. Es liegt auch innerhalb des Umfangs dieser Erfindung, eine Kombination von Schleifverbundstoffen verfügbar zu haben, die an einen Träger gebunden sind, bei dem einige der Schleifverbundstoffe aneinander anstoßen, während andere Schleifverbundstoffe Abstände zwischen ihnen aufweisen.
  • Ein bevorzugtes Verfahren der Herstellung eines beschichteten Läppschleifmittels, wie es in 2 veranschaulicht ist, besteht darin, zuerst eine schichtförmig auftragbare Zusammensetzung (die hier manchmal als Aufschlämmung bezeichnet wird) erfindungsgemäß auf mindestens eine Seite eines Trägers schichtförmig aufzubringen, und zwar mit Hilfe einer der oben erwähnten geeigneten Techniken. Ein bevorzugter Träger 21 besteht aus einer Polymerfolie, wie beispielsweise einer Polyesterfolie, die ein Ethylen-Acrylsäure-Copolymergrundiermittel enthält. Als zweites wird der mit der Aufschlämmung beschichtete Träger mit der Außenfläche eines bemusterten Herstellungswerkzeugs in Kontakt gebracht. Die Aufschlämmung benetzt die bemusterte Oberfläche unter Bildung eines Zwischengegenstands. Als drittes wird die Aufschlämmung Strahlung in mindestens einem Teil des „UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts" im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern und anderen wahlweisen Energiequellen gegenüber, wie oben schon beschrieben, ausgesetzt, die das Harz in der Aufschlämmung zumindest teilweise aushärtet oder zur Gelbildung bringt, bevor der Zwischengegenstand von der Außenfläche des Herstellungswerkzeugs entfernt wird. Als viertes wird der Zwischengegenstand von dem Herstellungswerkzeug entfernt. Die vier Schritte werden bevorzugt kontinuierlich durchgeführt.
  • Als Alternative kann die Aufschlämmung den in 3 und 4 veranschaulichten Verfahren zuerst bei auf das Herstellungswerkzeug aufgebracht werden. In 3 verlässt der Träger 41 eine Abwickelstation 42 und gleichzeitig verlässt das Herstellungswerkzeug 46 eine Abwickelstation 45. Das Herstellungswerkzeug 46 wird durch eine Beschichtungsstation 44 mit Aufschlämmung beschichtet. Es ist möglich, die Aufschlämmung vor dem schichtförmigen Auftragen zum Reduzieren der Viskosität zu erhitzen und/oder die Aufschlämmung Ultraschall zu unterwerfen. Bei der Beschichtungsstation kann es sich um irgendeine herkömmliche Beschichtungseinrichtung wie einen Rakelbeschichter, Vorhangbeschichter, Düsenbeschichter, Tropfdüsenbeschichter oder Vakuumdüsenbeschichter handeln. Während des Beschichtens sollte die Bildung von Luftblasen auf ein Minimum reduziert werden. Die bevorzugte Beschichtungstechnik ist eine Vakuumfluidtragdüse, wie sie in den US-Patentschriften Nr. 3,594,865, 4,959,265 und 5,077,870 offenbart ist. Nach dem Beschichten des Herstellungswerkzeugs werden der Träger und die Aufschlämmung durch irgendeine Vorrichtung so miteinander in Kontakt gebracht, dass die die Aufschlämmung die vordere Fläche des Trägers benetzt. In 3 wird die Aufschlämmung mit einer „vorderen" Fläche des Trägers durch eine Kontakthaltewalze 47 in Kontakt gebracht. Die Kontakthaltewalze 47 drückt die dabei gebildete Konstruktion gegen die Stützwalze 43. Eine Energiequelle 48, die Strahlung in mindestens einem Teil des „UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts" im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern bietet und andere wahlweise Energiequellen übertragen eine ausreichende Menge Energie in die Aufschlämmung, um den Bindemittelvorläufer zumindest teilweise auszuhärten. Der Begriff „teilweises Aushärten" bedeutet, dass der Bindemittelvorläufer bis zu einem derartigen Zustand polymerisiert wird, dass die ausgehärtete Aufschlämmung von dem Herstellungswerkzeug losgelöst wird.
  • Sobald er einmal von dem Herstellungswerkzeug entfernt worden ist, kann der Bindemittelvorläufer durch eine geeignete Energiequelle noch vollständiger ausgehärtet werden. Daraufhin wird das Herstellungswerkzeug auf einen Dorn 49 aufgewickelt, so dass das Herstellungswerkzeug wiederverwendet werden kann. Außerdem wird der Schleifgegenstand 120 auf einen Dorn 121 gewickelt. Wenn der Bindemittelvorläufer teilweise ausgehärtet ist, so kann der Bindemittelvorläufer dann durch Aussetzen einer Energiequelle gegenüber, bevorzugt einer Kombination von UV-/sichtbarer Strahlung und Wärmeenergie gegenüber noch vollständiger ausgehärtet werden.
  • Als Alternative können die schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen auf den Träger schichtförmig auf- und nicht in die Hohlräume des Herstellungswerkzeugs eingebracht werden. Der mit der Aufschlämmung beschichtete Träger wird dann mit dem Herstellungswerkzeug so in Kontakt gebracht, dass die Aufschlämmung in die Hohlräume des Herstellungswerkzeugs fließt. Die übrigen Schritte zum Herstellen des Schleifgegenstands sind die gleichen wie oben schon angegeben.
  • Ein anderes Verfahren ist in 4 veranschaulicht. Der Träger 51 verlässt eine Abwickelstation 52 und die Aufschlämmung 54 wird durch die Beschichtungsstation 53 in die Hohlräume des Herstellungswerkzeugs 55 schichtförmig eingetragen. Die Aufschlämmung kann durch irgendeine der vielen vorher schon erwähnten Techniken schichtförmig auf das Werkzeug aufgetragen werden. Wiederum ist es möglich, die Aufschlämmung vor dem schichtförmigen Auftragen zum Reduzieren der Viskosität zu erhitzen und/oder die Aufschlämmung Ultraschall zu unterwerfen. Während des schichtförmigen Auftragens sollte die Bildung von Luftblasen so gering wie möglich gehalten werden. Daraufhin werden der Träger und das die Schleifaufschlämmung enthaltende Herstellungswerkzeug mit einer Haltewalze 56 derart in Kontakt gebracht, dass die Aufschlämmung die vordere Fläche des Trägers benetzt. Als Nächstes wird der Bindemittelvorläufer in der Aufschlämmung zumindest teilweise durch Aussetzen einer Energiequelle 57, die Strahlung in mindestens einem Teil des UV-Spektrums/sichtbaren Spektrums im Bereich von 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern bietet, und anderen wahlweisen Energiequellen gegenüber, ausgehärtet. Auf diese mindestens teilweise Aushärtung hin wird die Aufschlämmung in einen Schleifverbundstoff 59 umgewandelt, der an den Träger gebunden oder daran angeheftet wird. Der dabei entstehende Schleifgegenstand wird von dem Herstellungswerkzeug durch Halterollen 58 entfernt und auf eine Umspulstation 60 gewunden. Bei dieser Methode ist der bevorzugte Träger eine Polyesterfolie.
  • Bezüglich letzteren Verfahrens kann die Aufschlämmung als Alternative direkt auf die vordere Fläche des Trägers schichtförmig aufgetragen werden. Der mit der Aufschlämmung beschichtete Träger wird dann mit dem Herstellungswerkzeug so in Kontakt gebracht, dass die Aufschlämmung die Hohlräume des, Herstellungswerkzeugs innen benetzt. Die übrigen Schritte zur Herstellung des Schleifgegenstands sind die gleichen wie oben schon angegeben.
  • Das durch freie Radikale polymerisierbare Harz wird durch Strahlungsenergie in mindestens einem Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern ausgehärtet. Die Strahlungsenergie kann durch das Herstellungswerkzeug übertragen werden, so lange das Herstellungswerkzeug die Strahlungsenergie nicht wesentlich absorbiert. Außerdem sollte die Strahlungsenergie das Herstellungswerkzeug nicht wesentlich beschädigen.
  • Bei jedem der Verfahren, bei dem ein gemustertes Werkzeug mit einer Aufschlämmung beschichtet wird, ist es äußerst vorteilhaft, wenn die Aufschlämmung eine Viskosität besitzt, die es der Aufschlämmung erlaubt, die Vertiefungen oder Hohlräume in der bemusterten Oberfläche zu füllen.
  • Da das Muster des Herstellungswerkzeugs den erfindungsgemäßen Schleifgegenständen ein Muster verleiht, sind diese Verfahren bei der Herstellung „strukturierter" Schleifgegenstände besonders nützlich. Ein strukturierter Schleifgegenstand ist ein Schleifgegenstand, bei dem Verbundstoffe, die in einem Bindemittel verteilte Schleifteilchen umfassen, eine genaue Gestalt besitzen.
  • In einigen Fällen sind die die Gestalt bildenden Grenzen planar. Bei Gestalten, die Ebenen aufweisen, liegen mindestens drei Ebenen vor. Die Anzahl von Ebenen bei einer vorgegebenen Gestalt kann je nach der erwünschten Geometrie verschieden sein, beispielsweise kann die Anzahl von Ebenen zwischen drei und mehr als 20 liegen. Im Allgemeinen liegen zwischen drei und zehn Ebenen, bevorzugt zwischen drei und sechs Ebenen vor. Diese Ebenen überschneiden sich unter Bildung der erwünschten Gestalt und die Winkel, in denen sich diese Ebenen überschneiden, bestimmen die Gestaltsdimensionen.
  • Die Gestalt des Schleifverbundstoffs kann irgendeine Gestalt sein, sie ist jedoch bevorzugt eine geometrische Gestalt wie beispielsweise eine rechteckige, kegelförmige, halbkreisförmige, kreisförmige, dreieckige, viereckige, sechseckige, pyramidenförmige, achteckige und dergleichen. Die bevorzugten Gestalten sind Pyramiden und abgestumpfte Pyramiden, wobei die Grundflächen entweder drei- oder vierseitig sind. Es wird auch vorgezogen, dass der Querschnittsoberflächenbereich des Schleifverbundstoffs vom Träger weg abnimmt. Dieser unterschiedliche Oberflächenbereich führt zu einem nicht gleichförmigen Druck bei der Abnutzung des Schleifverbundstoffs während der Verwendung. Zu sätzlich führt dieser unterschiedliche Oberflächenbereich während der Herstellung des Schleifgegenstands zu einem leichteren Ablösen des Schleifverbundstoffs von dem Herstellungswerkzeug. Im Allgemeinen liegen mindestens 5 einzelne Schleifverbundstoffe pro Quadrat-cm vor. In einigen Fällen können mindestens 500 einzelne Schleifverbundstoffe/Quadrat-cm vorliegen.
  • Zusätzliche Schritte zum Herstellen von Schleifgegenständen diesen Verfahren entsprechend sind noch weiter in der US-Patentschrift Nr. 5,152,917 und in dem am 14. Januar 1993 zum Patent angemeldeten USSN 08/004,929 (Spurgeon et al.) beschrieben. Willkürlich gestaltete Schleifverbundstoffe können durch die in der gleichzeitig anhängigen, am 13. September 1993 eingereichten Anmeldung, Serien-Nr. 08/120.300 beschriebenen Verarbeitung und verfahren hergestellt werden. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung weisen mindestens 10%, bevorzugt mindestens 30%, noch bevorzugter mindestens 50% und am bevorzugtesten mindestens 60% der Schleifverbundstoffe einen daneben liegenden Schleifverbundstoff auf, der eine andere Dimension besitzt. Diese verschiedenen Dimensionen können die Gestalt des Verbundstoffs, den Winkel zwischen Ebenengrenzen oder Dimensionen des Schleifverbundstoffs betreffen. Das Ergebnis dieser verschiedenen Dimensionen bei benachbarten Schleifverbundstoffen führt zu einem Schleifgegenstand, der eine relativ feinere Oberflächenbeschaffenheit auf dem Arbeitsstück, das geschliffen oder verfeinert wird, bildet.
  • Herstellungsverfahren für Schleifgegenstände
  • Beschichtete Schleifgegenstände können unter Verwendung der erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen hergestellt werden.
  • Trägermaterialien für beschichtete Schleifmittel
  • Der Träger kann aus irgendeiner Anzahl verschiedener Materialien bestehen, die bei der Herstellung beschichteter Schleifmittel herkömmlicherweise als Träger verwendet werden, wie beispielsweise Papier, Gewebe, Folie, vulkanisierte Faser, gewebte und nicht gewebte Materialien und dergleichen oder eine Kombination von zwei oder mehreren dieser Materialien oder behandelter Versionen derselben. Die Wahl von Trägermaterialien hängt von der beabsichtigten Anwendung des Schleifgegenstands ab. Die Stärke des Trägers sollte ausreichen, um dem Zerreißen oder anderer Beschädigung während der Verwendung zu widerstehen und die Dicke und Glätte des Trägers sollten es erlauben, die für die beabsichtigte Anwendung erwünschte Produktdicke und -glätte zu erzielen. Die Haftung der erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung oder eines anderen Bindemittels am Träger sollte ebenfalls ausreichen, um ein signifikantes Ablösen einzelner Schleifteilchen oder der Schleifbeschichtung während der normalen Verwendung zu verhindern. Bei einigen Anwendungen ist es auch vorzuziehen, dass der Träger wasserfest ist. Die Dicke des Trägers sollte ausreichen, um die für die beabsichtigte Anwendung erwünschte Stärke zu bieten; er sollte jedoch nicht so dick sein, dass die erwünschte Biegsamkeit des beschichteten Schleifprodukts beeinträchtigt wird. Für das Läppen beschichteter Schleifmittel besteht ein bevorzugter Träger aus Polymerfolie wie beispielsweise Polyesterfolie und die Folie sollte mit einem Material wie beispielsweise Ethylenacrylsäurecopolymer zum Unterstützen der Haftung der erfindungsgemäßen Aufschlämmung oder Dispersion und des gebildeten Schleifverbundstoffs an der Folie grundiert werden. Es wird eventuell vorgezogen, einen für UV-Strahlung/Strahlung im sichtbaren Bereich durchsichtigen Träger zu verwenden.
  • Im Falle eines gewebten Trägers wird es manchmal vorgezogen, vor dem Aufbringen einer erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung, die Zwischenräume des Trägers mit mindestens einer Beschichtung zu füllen. Zu diesem Zweck verwendete Beschichtungen werden Sättigungsmittel, Rück- oder Vorschlichte-Beschichtungen, wie vorher schon beschrieben, genannt, je nachdem, wie und auf welche Oberfläche des Trägers die Beschichtung aufgebracht wird.
  • Der Träger kann ein Laminat von Trägern umfassen, das durch Laminieren von zwei oder mehr Schichten entweder ähnlicher oder unähnlicher Trägermaterialien hergestellt wird. Beispielsweise kann der Träger auf ein steiferes, starreres Substrat wie eine Metallplatte unter Bildung eines beschichteten Schleifgegenstands laminiert werden, der eine auf einem steifen Substrat getragene Schleifbeschichtung aufweist.
  • Die Oberfläche des Trägers, die die Schleifbeschichtung nicht enthält, kann auch einen druckempfindlichen Klebstoff oder einen Teil eines Befestigungssystems vom Haken- und Schleifentyp enthalten, so dass der Schleifgegenstand an einem Stützkissen befestigt werden kann. Beispiele druckempfindlicher Klebstoffe, die für diesen Zweck geeignet sind, umfassen Klebstoffe auf Kautschuk basis, Klebstoffe auf Acrylatbasis und Klebstoffe auf Siliconbasis.
  • Schleifteilchen
  • Einzelne Schleifteilchen können unter denjenigen ausgewählt werden, die im Allgemeinen in der Schleiftechnik verwendet werden; jedoch werden die Schleifteilchen (Größe und Zusammensetzung) mit Rücksicht auf die Anwendung des Schleifgegenstands gewählt. Beim Wählen eines geeigneten Schleifteilchens können Eigenschaften wie Lichtabsorption, Härte, Verträglichkeit mit dem beabsichtigten Arbeitsstück, die Teilchengröße, Reaktivität mit dem Arbeitsstück sowie die Wärmeleitfähigkeit in Betracht gezogen werden. Ein Schlüsselaspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Schleifteilchen, die vorher als farblich zu dunkel betrachtet worden waren, um in additionspolymerisierbaren Bindemittelsystemen nützlich zu sein, nun verwendet werden können, und zwar in ziemlich bedeutenden Gewichtsprozentsätzen. Das ist ziemlich wichtig, da die dunkleren Mineralien wie beispielsweise braunes hitzebehandeltes Aluminiumoxid typischerweise einen höheren Schliff erreichen als weißes Aluminiumoxid der gleichen Qualität. (Schwarzes Siliciumcarbid kann in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet werden, jedoch nur in geringeren Mengen oder in Kombination mit heller farbigen Schleifteilchen wie grünem Siliciumcarbid.)
  • Die Zusammensetzung von Schleifteilchen, die bei der Erfindung nützlich sind, kann in zwei Klassen unterteilt werden: natürliche Schleifmittel und hergestellte Schleifmittel. Beispiele nützlicher natürlicher Schleifmittel umfassen: Diamant, Korund, Schmirgel, Granat (rötliche Farbe), Kalkstein, Hornstein, Quarz, Sandstein, Chalcedon, Flintstein, Quarzit, Siliciumdioxid, Flurspar, Bimsstein und Kalk. Beispiele hergestellter Schleifmittel umfassen: Borcarbid, kubisches Bornitrit, Elektrokorund, Keramikaluminiumoxid, hitzebehandeltes Aluminiumoxid (sowohl braunes als auch dunkelgraues), Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid, Glas, Siliciumcarbid (bevorzugt grünes, obwohl geringe Mengen von schwarzem toleriert werden können), Eisenoxide, Tantalcarbid, Ceroxid, Zinnoxid, Titancarbid, synthetischer Diamant, Mangandioxid, Zirkonoxid und Siliciumnitrit.
  • Schleifteilchen, die bei der Erfindung nützlich sind, weisen typischerweise und bevorzugt eine Teilchengröße im Bereich von etwa 0,1 Mikrometern bis etwa 1500 Mikrometern, noch bevorzugter im Bereich von 0,1 Mikrometern bis etwa 1300 Mikrometern auf. Es wird vorgezogen, dass bei der Erfindung verwendete Schleifteilchen eine Mohssche Härte von mindestens 8, noch bevorzugter über 9 aufweisen; jedoch können für spezifische Anwendungen Teilchen mit einer Mohsschen Härte von weniger als 8 verwendet werden.
  • Der Begriff „Schleifteilchen" umfasst Agglomerate einzelner Schleifteilchen. Ein Schleifagglomerat wird gebildet, wenn eine Mehrzahl von Schleifteilchen mit einem Bindemittel zusammengebunden werden unter Bildung eines größeren Schleifteilchens, das eine spezifische Teilchenstruktur aufweisen kann. Die Mehrzahl von Teilchen, die das Schleifagglomerat bildet, kann mehr als einen Typ Schleifteilchen umfassen und das verwendete Bindemittel kann gleich wie die zum Binden des Agglomerats an einen Träger verwendeten Bindemittel oder verschieden sein.
  • Präzise gestalte Schleifteilchen können ebenfalls verwendet werden. Diese präzise gestalteten Schleifteilchen werden im Wesentlichen durch Beschichten eines strukturierten Werkzeugs, das demjenigen gleicht, das hier für die Herstellung strukturierter Schleifteilchen beschrieben worden ist, mit einer Aufschlämmung von Schleifteilchen und Bindemittelvorläufern, Aushärten des Bindemittelvorläufers und Ablösen der entstehenden Verbundstoffe von dem Werkzeug durch Aussetzen des Werkzeugs einem Ultraschallhorn gegenüber bei etwa 20.000 Hz hergestellt.
  • Wahlweise Bindemittelvorläufer-Zusatzmittel
  • Die erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen mit oder ohne Schleifteilchen, und deshalb die ausgehärteten Bindemittel, können auch wahlweise Zusatzmittel umfassen, die dem mit der Schleiftechnik bekannten Fachmann allgemein bekannt sind, wie beispielsweise Fasern, Schmiermittel, Netzmittel, Tenside, Pigmente, Farbstoffe, Weichmacher, Suspendiermittel, Füllstoffe (einschließlich Schleifhilfsmittel), Rheologiemodifikatoren, Haftvermittler und dergleichen. Die Menge dieser Materialien hängt von den erwünschten Eigenschaften des Bindemittels und der endgültigen Verwendung des Schleifgegenstands, der hergestellt wird, ab.
  • A. Füllstoffe und Schleifhilfsmittel
  • Bindemittel, die zum Herstellen von Schleifgegenständen verwendet werden, können Füllstoffe enthalten und tun es bevorzugt auch. Füllstoffe sind typischerweise organische oder anorganische teilchenförmige Stoffe, die innerhalb des Harzes dispergiert sind und entweder den Bindemittelvorläufer oder die Eigenschaften des ausgehärteten Bindemittels oder beides modifizieren oder einfach verwendet werden können, um die Kosten zu reduzieren.
  • Der Zusatz eines Füllstoffs erhöht typischerweise zumindest bis zu einem gewissen Grad die Härte und Zähigkeit des ausgehärteten Bindemittels. Typischerweise und bevorzugt ist der Füllstoff ein anorganischer teilchenförmiger Stoff mit einer durchschnittlichen Teilchengröße im Bereich von etwa 1 Mikrometer bis etwa 100 Mikrometern, bevorzugt von etwa 5 Mikrometern bis etwa 50 Mikrometern und am bevorzugtesten von etwa 10 bis etwa 25 Mikrometern. Außerdem besitzt der Füllstoff bevorzugt ein spezifisches Gewicht im Bereich von 1,5 bis 4,50 und die durchschnittliche Teilchengröße des Füllstoffs beträgt bevorzugt weniger als die durchschnittliche Teilchengröße der Schleifteilchen, je nach der endgültigen Verwendung des Gegenstands.
  • Beispiele nützlicher nicht reaktiver Füllstoffe für diese Erfindung umfassen: Metallcarbonate wie Calciumcarbonat (in Form von Kreide, Calcit, Glaukonit, Kalktuff, Marmor oder Kalkstein), Calciummagnesiumcarbonat, Natriumcarbonat und Magnesiumcarbonat; Siliciumdioxide wie Quarz, Glasperlen, Glaskugeln und Glasfasern; Silicate wie Talk, Tone, Feldspat, Glimmer, Calciumsilicat, Calciummetasilicat, Natriumaluminosilicat und Natriumsilicat; Metallsulfate wie Calciumsulfat, Bari umsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat und Aluminiumsulfat; Gips; Vermiculit; Holzmehl; Aluminiumtrihydrat; Ruß; Metalloxide wie Calciumoxid (Kalk), Aluminiumoxid, Titandioxid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxidmonohydrat; und Metallsulfite wie Calciumsulfit.
  • Im Allgemeinen sind Füllstoffe anorganische teilchenförmige Stoffe, die Materialien umfassen, die mit Bezug auf die Schleiffläche, auf die die Schleifmittel einwirken, im Wesentlichen inert oder nicht reaktiv sind. Gelegentlich werden jedoch aktive (d.h. reaktive) Füllstoffe verwendet, die in der Schleiftechnik manchmal als Schleifhilfsmittel bezeichnet werden. Diese Füllstoffe treten während der Verwendung vorteilhaft mit der Schleifoberfläche in Wechselwirkung. Insbesondere glaubt man im Stand der Technik, dass das Schleifhilfsmittel entweder 1) die Reibung zwischen den Schleifteilchen und dem zu schleifenden Arbeitsstück reduzieren, 2) die Schleifteilchen am „Verkappen" hindern kann, d.h. die Metallteilchen daran hindern kann, oben auf die Schleifteilchen aufgeschweißt zu werden, 3) die Grenzflächentemperatur zwischen den Schleifteilchen und dem Arbeitsstück reduzieren oder 4) die erforderliche Schleifkraft reduzieren kann.
  • Schleifhilfsmittel umfassen eine umfangreiche Reihe verschiedener Materialien und können auf anorganischer oder organischer Basis beruhen. Beispiele chemischer Gruppen von Schleifhilfsmitteln, die bei dieser Erfindung nützlich sind, umfassen Wachse, organische Halogenidverbindungen, Halogenidsalze und Metalle und ihre Legierungen. Die organischen Halogenidverbindungen zersetzen sich typischerweise während des Schleifens und geben eine Halogensäure oder eine gasförmige Halo genverbindung frei. Beispiele derartiger Materialien umfassen chlorierte Wachse, wie Tetrachlornaphthalin, Pentachlornaphthalin; und Polyvinylchlorid. Beispiele von Halogenidsalzen umfassen Natriumchlorid, Kaliumkryolith, Natriumkryolith, Ammoniumkryolith, Kaliumtetrafluorborat, Natriumtetrafluorborat, Siliciumfluoride, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid. Beispiele von Metallen umfassen Zinn, Blei, Wismuth, Cobalt, Antimon, Cadmium, Eisen und Titan. Andere verschiedene Schleifhilfsmittel umfassen Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit und Metallsulfide. Die oben erwähnten Beispiele von Schleifhilfsmitteln sollen eine repräsentative Angabe von Schleifhilfsmitteln sein und nicht alle Schleifhilfsmittel umfassen.
  • Schleifhilfsmittel werden bevorzugt in erfindungsgemäßen Aufschlämmungen und Bindemittelvorläuferdispersionen in Mengen im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10 Trockengewichtsprozent, noch bevorzugter 0,5 bis etwa 5,0 Gewichtsprozent, auf das Gesamtgewicht der Bindemittelvorläuferlösung bezogen, verwendet. Falls nichtreaktive Füllstoffe verwendet werden, so können sie in einer Menge bis zu 50 Trockengewichtsprozent verwendet werden.
  • Unter den obigen neigen gewisse Tonarten dazu, eine kontrollierte Erosion des Bindemittels zu erzeugen, das aus den erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen hergestellt wird, was beim Lappen von beschichteten Schleifmitteln besonders wichtig ist.
  • B. Rheologiemodifikatoren
  • Rheologiemodifizierende Teilchen können den erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen zugesetzt werden, die die Wirkung besitzen, die Viskosität der Zusammensetzung zu verringern und die Absetzungsrate von Schleif- und/oder Füllstoffteilchen in den Bindemittelvorläufern zu reduzieren. Der Zusatz von modifizierenden Teilchen, deren durchschnittliche Teilchengröße bevorzugt weniger als die durchschnittliche Teilchengröße der Schleif- oder Füllstoffteilchen beträgt, hat die Wirkung, die Viskosität schichtförmig auftragbarer Zusammensetzungen zu reduzieren und die Schleif- und Füllstoffteilchen ohne Rühren länger in Suspension zu halten.
  • Bevorzugt beträgt die durchschnittliche Teilchengröße der modifizierenden Teilchen weniger als etwa 100 Millimikrometern, noch bevorzugter weniger als etwa 50 Millimikrometern. Einzelne modifizierende Teilchen können bezüglich ihrer Teilchengröße im Bereich von etwa 1 Millimikrometer bis etwa 100 Millimikrometer, noch bevorzugter im Bereich von etwa 10 Millimikrometern bis etwa 25 Millimikrometern liegen, je nach der durchschnittlichen Teilchengröße der Schleif- und/oder Füllstoffteilchen in der schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung.
  • Bevorzugte Füllstoffe umfassen Siliciumdioxidteilchen, wie diejenigen, die von Degussa Corp., Ridgefield Park, NJ unter den Handelsnamen „OX-50", „R-812" und „P-820" erhältlich sind, wobei das erste ein amorphes Siliciumdioxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 40 Millimikrometern, einem Oberflächenbereich von 50 m2/g ist, das zweite ein hydrophobes pyrogenes Kieselgel mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 7 Milli mikrometern und einem Oberflächenbereich von 260 m2/g und das dritte ein ausgefälltes Siliciumdioxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 15 Millimikrometern und einem Oberflächenbereich von 100 m2/g ist.
  • Amorphe Siliciumdioxidteilchen, werden sie verwendet, sind bevorzugt mindestens 90% rein, noch bevorzugter mindestens 95% rein und am bevorzugtesten mindestens 99% rein. Die Hauptverunreinigungen sind vor allem andere Metalloxide wie Aluminiumoxid, Eisenoxid und Titandioxid. Amorphe Siliciumdioxidteilchen neigen dazu, von kugelförmiger Gestalt zu sein und eine Dichte zwischen 2,1 und 2,5 g/cm3 aufzuweisen.
  • Modifizierende Teilchen, werden sie verwendet, liegen in den schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen bevorzugt in etwa 0,01 Trockengewichtsprozent bis etwa 30 Trockengewichtsprozent, noch bevorzugter etwa 0,05 bis etwa 10 Gewichtsprozent und am bevorzugtesten etwa 0,5 bis etwa 5 Gewichtsprozent vor.
  • C. Haftvermittler
  • Die erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen können auch Haftvermittler enthalten, falls eine weitere Viskositätsverringerung erforderlich ist, wie von DeWald, US-Patentschrift Nr. 4,871,376, die hier summarisch eingefügt wird, offenbart wird. Haftvermittler können auch so wirken, dass sie eine stärkere Bindung zwischen anorganischen Teilchen und organischen Bindemitteln oder dem Träger bilden.
  • Ein Beispiel eines Haftvermittlers, das sich zur Verwendung bei dieser Erfindung als geeignet erwiesen hat, ist die Verbindung γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, die unter dem Handelsnamen „A-174" von Union Carbide Corporation erhältlich ist. Andere geeignete Haftvermittler sind Zircoaluminate und Titanate. Weitere Beispiele, die die Verwendung von Silan-, Titanat- und Zircoaluminat-Haftvermittlern veranschaulichen, sind in der US-Patentschrift Nr. 4,871,376 offenbart.
  • Haftvermittler, falls sie vorliegen, liegen typischerweise und bevorzugt im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 3,0 Trockengewichtsprozent, auf das Gesamttrockengewicht der schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen bezogen.
  • D. Farbstoffe, Pigmente und Färbemittel
  • Die erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen sind zum Herstellen farbiger Schleifgegenstände wie farbiger Läppschleifgegenstände besonders gut geeignet. Obwohl einige Farbstoffe als Sensibilisatoren (wie oben erwähnt) nützlich sind, werden andere vor allem für ästhetische Zwecke verwendet.
  • Geeignete und bevorzugte Verbindungen für das Einarbeiten in die erfindungsgemäßen Schleifgegenstände sind organische Farbstoffverbindungen, anorganische Pigmente und polymere Färbemittel. Geeignete anorganische Pigmente, die bei der Erfindung nützlich sind, umfassen Ruß, Titandioxid, Chromoxid, gelbes Eisenoxid, rotes Eisenoxid, Metallferrite und Mischungen derselben. Geeignete organische Farbstoffe umfassen Verbindungen wie Phthalocyanin grün und Phthalocyanin blau.
  • Geeignete polymere Färbemittel umfassen diejenigen, die unter den Handelsnamen „Reactint Blue X17AB", „Reactint Yellow X15", „Reactint Red X52" und „Reactint Orange X38" bekannt sind, die alle von Milliken Research Corporation, Spartanburg, SC, erhältlich sind. Diese polymeren Färbemittel sind zum Einarbeiten in ein Harz unter Bildung von kovalenten Bindungen zwischen reaktiven Anteilen des Harzes und des Färbemittels geeignet. Sie besitzen die folgende allgemeine Formel: R-(polymerer Bestandteil-X)n wobei R ein organisches Farbstoffradikal ist; der polymere Bestandteil aus Polyalkylenoxiden und Copolymeren von Polyalkylenoxiden ausgewählt wird, in denen der Alkylenanteil des polymeren Bestandteils 2 oder mehr Kohlenstoffatome enthält und ein derartiger polymerer Bestandteil eine durchschnittliche Molmasse von etwa 44 bis etwa 1500, noch bevorzugter im Bereich von etwa 80 bis etwa 800 aufweist, n eine ganze Zahl von 1 bis etwa 6 ist; und X unter -OH, -NH2 und -SH ausgewählt wird. Verbindungen innerhalb dieser allgemeinen Formel werden insbesondere in der US-Patentschrift Nr. 4,284,729 beschrieben. Obwohl die .729 Patentschrift ihre Verwendung in Duroplastharzen beschreibt, beschreibt die US-Patentschrift Nr. 4,812,141 ihre Verwendung in thermoplastischen Harzsystemen.
  • Das organische Farbstoffradikal R kann sehr unterschiedlich sein, und zwar in hohem Maße je nach der erwünschten Farbe und den erwünschten Eigenschaften des endgültigen Schleifprodukts. Bevorzugt kann das organische Farbstoffradikal R zur erfindungsgemäßen Verwendung unter Nitroso-, Nitro-, Azo-, einschließlich Monoazo-, Diazo- und Triazo-, Diarylmethan-, Triaryl methan-, Xanthen-, Acriden-, Methin-, Thiazol-, Indamin-, Azin-, Oxazin- oder Anthrachinon-Farbstoffradikalen ausgewählt werden. Besonders nützlich sind die Azo-, Anthrachinon- und Triarylmethan-Farbstoffradikale.
  • Der polymere Bestandteil der Färbemittel in der obigen allgemeinen Formel kann irgendein geeigneter polymerer Bestandteil sein, der das dabei gebildete Färbemittel flüssig macht. Typisch für derartige polymere Bestandteile, die an das Farbstoffradikal angelagert werden können, sind die polymeren Epoxide, wie beispielsweise die Polyalkylenoxide und Copolymere derselben. Typische Polyalkylenoxide und Copolymere derselben, die zum Bereitstellen flüssiger Färbemittel verwendet werden können, sind Polyethylenoxide, Polypropylenoxide, Polybutenoxide, Copolymere von Polyethylenoxiden, Polypropylenoxiden und Polybutenoxiden und andere Copolymere, einschließlich Blockcopolymere, bei denen der Hauptteil des polymeren Bestandteils aus Polyethylenoxid, Polypropylenoxid und/oder Polybutenoxid besteht. Derartige polymere Bestandteile können eine durchschnittliche Molmasse im Bereich von etwa 44 bis etwa 1500, bevorzugt von etwa 80 bis etwa 800 besitzen.
  • Die oben erwähnten polymeren Färbemittel, die unter dem Handelsnamen „Reactint" bekannt sind, weisen -OH als X-Gruppe auf. Bei derartigen Färbemitteln kann eine „Hydroxylzahl" angegeben werden, um das Färbemittel noch näher zu kennzeichnen, wobei:
    die Hydroxylzahl = 56.100/(Hydroxyl-Äquivalenzgewicht), wobei „Hydroxyl-Äquivalenzgewicht" das Hydroxyl-Äquivalenzgewicht des polymeren Färbemittels ist. Die in den erfindungsgemäßen Beispielen verwendeten Färbemittel weisen folgende Hydroxylzahlen auf:
    Polymeres Färbemittel Hydroxylzahl
    „Reactint Blue X17AB" 210
    „Reactint Yellow X15" 84
    „Reactint Red X52" 150
    „Reactint Orange X38" 105
  • Die Menge und der Typ des Farbstoffs, Pigments und/oder Färbemittels, die verwendet werden kann, kann je nach dem einzelnen Harz, Photoinitiatorsystem und anderen vorliegenden Zusatzmitteln unterschiedlich sein. Die erwünschte Menge und der erwünschte Typ können auch je nach der Verwendung des Gegenstands verschieden sein. Wenn polymere Färbemittel, die unter dem Handelsnamen „Reactint" bekannt sind, in einer Aufschlämmung von weißem Aluminiumoxid von 40 Mikrometern (69 Teile), amorphem Siliciumdioxid, das unter dem Handelsnamen „OX-50" bekannt ist (1 Teil), Haftvermittler, der unter dem Handelsnamen „A-174" bekannt ist (1 Teil), Harz (29 Teile einer Mischung, die aus 50 Teilen TATHEIC, 50 Teilen TMPTA und 1 Teil Photoinitiator besteht), wäre eine typische Menge von blauem Färbemittel, das von Milliken Corp., Spartanburg, SC erhältlich und unter dem Handelsnamen „Reactint Blue X17AB" bekannt ist, etwa 0,3 Teile. Es wird angenommen, dass diese Menge im Bereich von 0,1 Teil bis zu etwa 2 Teilen liegen könnte.
  • Gebundene Schleifmittel
  • Zum Herstellen eines gebundenen Schleifmittels wird eine erfindungsgemäße Aufschlämmung hergestellt, die im Wesentlichen aus einem polymerisierbaren Harz, Schleifteilchen und Photoinitiatorsystem besteht. wahlweise können auch Haftvermittler in die Aufschlämmung eingearbeitet werden, bevor die Aufschlämmung in eine Form gegossen wird. Wird ein Silanhaftvermittler verwendet, so ist es eventuell nicht notwendig, die Innenfläche der Form mit einem Entformungsmittel zu beschichten. Falls jedoch erwünscht, so kann ein Entformungsmittel auf die Oberfläche der Form, die der Aufschlämmung ausgesetzt werden soll, schichtförmig aufgebracht werden, wie beispielsweise das unter dem Handelsnamen „IMS Silicon Spray Parting Agent", Nr. S-512 bekannte Entformungsmittel. Als Alternative könnte die Form eine nichtklebende Oberfläche besitzen, die aus einem Material wie Polytetrafluorethylen oder dergleichen hergestellt ist.
  • Die Aufschlämmung wird dann in die ausgewählte Form gegossen und darauf hin Aushärtungsbedingungen, wie vorher schon beschrieben, ausgesetzt. Wahlweise kann während des Aushärtens Druck auf das System aufgebracht werden. Sobald das Harz ausgehärtet ist, wird das dabei entstehende gebundene Schleifmittel aus der Form entfernt.
  • Nichtgewebte Schleifgegenstände
  • Nichtgewebte Schleifgegenstände umfassen eine offene, voluminöse, dreidimensionale Endlosbahn von Fasern, die an Punkten, an denen sie mit einem Bindemittel in Kontakt stehen, miteinander verbunden sind. Das Bindemittel einer derartigen Konstruktion kann unter Verwendung der erfindungsgemäßen schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen hergestellt werden, wobei das Binde mittel durch irgendeine einer Anzahl geeigneter Techniken wie beispielsweise Walzenbeschichten, Sprühbeschichten und dergleichen aufgebracht werden kann. Schleifteilchen können an den Fasern befestigt sein oder auch nicht. Verfahren zum Herstellen nichtgewebter Endlosbahnsubstrate für nichtgewebte Schleifgegenstände sind in der US-Patentschrift Nr. 3,688,453 (Legacy et al.) beschrieben.
  • Verfahren zum Schleifen einer Arbeitsstückoberfläche
  • Eine andere Ausgestaltung dieser Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen einer Oberfläche, insbesondere von Metalloberflächen. Dieses Verfahren beinhaltet, dass ein erfindungsgemäßer Schleifgegenstand in Reibungskontakt mit einem Arbeitsstück gebracht wird, das eine Metalloberfläche aufweist. Der Begriff „Schleifen" bedeutet, dass ein Teil des Metallarbeitsstücks durch den Schleifgegenstand abgeschliffen oder entfernt wird. Außerdem wird die mit der Arbeitsstückoberfläche assoziierte Oberflächenbeschaffenheit während dieses Vorgangs typischerweise und bevorzugt verfeinert. Ein typisches Oberflächenbeschaffenheitsmaß ist Ra; Ra ist die arithmetische Oberflächenbeschaffenheit, die im Allgemeinen in Mikrozoll oder Mikrometern gemessen wird. Die Oberflächenbeschaffenheit kann durch ein Profilmesser wie beispielsweise diejenigen, die unter den Handelsnamen „Perthometer M4P" (von Mahrseinpruef Cor; Cincinnati, OH erhältlich) und „Surtronic 3" (von Taylor Hobson Inc. hergestellt und von Mausmer Equipment Company, East Meadow, NY, erhältlich) bekannt sind, gemessen werden.
  • Das Metallarbeitsstück kann aus irgendeinem Typ Metall wie beispielsweise Weichstahl, Edelstahl, Titan, Metalllegierungen, exotischen Metalllegierungen und dergleichen bestehen. Das Arbeitsstück kann flach sein oder es kann eine Gestalt oder eine Kontur damit assoziiert sein.
  • Je nach der Anwendung kann die Kraft an der Schleifgrenzfläche im Bereich von etwa 0,1 kg bis über 1.000 kg liegen. Im Allgemeinen liegt die Kraft an der Schleifgrenzfläche im Bereich zwischen 1 kg und 500 kg. Je nach der Anwendung, kann während des Schleifens auch eine Flüssigkeit vorliegen. Diese Flüssigkeit kann Wasser und/oder eine organische Verbindung sein. Beispiele typischer organischer Verbindungen umfassen Schmiermittel, Öle, emulgierte organische Verbindungen, Schneidflüssigkeiten, Seifen und dergleichen. Diese Flüssigkeiten können auch andere Zusatzmittel wie Entschäumungsmittel, Entfettungsmittel, Korrosionshemmer oder dergleichen enthalten. Der Schleifgegenstand kann während der Anwendung sich an der Schleifgrenzfläche hin- und herbewegen. In einigen Fällen führt dieses Hin- und Herbewegen zu einer feineren Oberfläche auf dem Arbeitsstück, das geschliffen wird.
  • Die erfindungsgemäßen Schleifgegenstände können von Hand oder in Verbindung mit einer Maschine verwendet werden. Mindestens einer oder beide von dem Schleifgegenstand und dem Arbeitsstück wird/werden während des Schleifens mit Bezug den anderen bzw. das andere bewegt. Der Schleifgegenstand kann in ein Band, eine Bandrolle, Scheibe, Platte und dergleichen umgewandelt werden. Für Bandanwendungen werden die beiden freien Enden einer Schleifplatte zusammengefügt und es wird eine Spleißstelle gebildet. Es liegt auch innerhalb des Umfangs dieser Erfindung, ein spleißloses Band zu verwenden, wie dasjenige, das in der schwebenden, am 8. Juli 1993 veröffentlichten Anmeldung unter dem Vertrag über die Internationale Zusammenarbeit auf dem Gebiet des Patentwesens Nr. 9312911 des Rechtsnachfolgers beschrieben ist. Im Allgemeinen geht das Endlosschleifband über mindestens eine Leitrolle und eine Walze oder ein Kontaktrad. Die Härte der Walze oder des Kontaktrads wird so eingestellt, dass die erwünschte Schliffrate und Arbeitsstück-Oberflächenbeschaffenheit erzielt werden. Die Geschwindigkeit des Schleifbands hängt von der erwünschten Schliffrate und Oberflächenbeschaffenheit ab. Die Banddimensionen können im Bereich von etwa 5 mm bis 1.000 mm Breite und von etwa 5 mm bis 10.000 mm Länge liegen. Schleifstreifenbänder sind kontinuierliche Längen der Schleifgegenstände. Sie können bezüglich der Breite im Bereich von etwa 1 mm bis 1.000 mm, im Allgemeinen zwischen 5 mm und 250 mm liegen. Die Schleifstreifenbänder werden gewöhnlich abgewickelt, gehen über ein Stützkissen, das das Streifenband gegen das Arbeitsstück drückt und werden dann wieder aufgewickelt. Die Schleifstreifenbänder können kontinuierlich durch die Schleifgrenzfläche geführt und mit einem Index versehen werden. Die Schleifscheibe kann bezüglich des Durchmessers im Bereich von etwa 50 mm bis 1.000 mm liegen. Typischerweise werden Schleifscheiben durch Befestigungsvorrichtungen an einem Trägerkissen befestigt. Diese Schleifscheiben können sich mit einer Geschwindigkeit zwischen 100 und 20.000 Umdrehungen pro Minute, typischerweise zwischen 1.000 und 15.000 Umdrehungen pro Minute, drehen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Anmeldung eine schichtförmig auftragbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und Verfahren für ihre Herstellung nach einem der Ansprüche 8 bis 11.
  • Prüfmethoden
  • Prüfverfahren I: Prüfung der Qualität der Oberflächenbeschaffenheit (Ra)
  • Die Qualität der Oberflächenbeschaffenheit wurde dem häufig verwendeten statistischem Parameter „Ra" entsprechend gemessen, bei dem es sich um ein Maß der durchschnittlichen Oberflächenrauheit handelt. Ra wird in der Veröffentlichung „An Introduction to Surface Texture and Part Geometry" (Eine Einführung in die Oberflächentextur und Teilegeometrie) von Industrial Metal Products Incorporated, als arithmetischer Durchschnitt der Kratztiefe in Mikrozoll definiert. Der ideale Fall ist, wenn eine große Menge Material von einem Arbeitsstück entfernt („abgeschliffen") wird, während der Ra niedrig ist.
  • Prüfverfahren II: Roboterbandschleiftest
  • Der ausgehärtete Schleifgegenstand wurde in ein Endlosband (7,6 cm Breite × 335 cm Länge) verwandelt und die Schliffleistung auf einer Oberflächenschleifvorrichtung konstanter Belastung gemessen. Ein vorher gewogenes Arbeitsstück aus Flusseisen 1018 von etwa 2,5 cm × 5 cm × 18 cm wurde in der Prüfstückhalterung montiert und das Arbeitsstück senkrecht in dem Apparat positioniert, wobei die 2,5 cm × 18 cm große Fläche einem gezahnten Kautschukkontaktrad (mit einem Durchmesser von etwa 36 cm und einer Shore-A-Durometerhärte von 85) gegenüber lag, wobei eine Abquetschfläche auf der anderen lag. Das Endlosband wurde so über das Kautschuk-Kontaktrad gelegt, dass die Schleifoberfläche des Bands das Arbeitsstück kontaktierte. Das Arbeitsstück wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 20 Zyklen pro Minute durch eine 18 cm-Bahn hin und her bewegt, während das Band, das mit einer Geschwindigkeit von ca. 2050 Metern pro Minute gedreht wurde, durch einen Tauchkolben unter Federspannung gegen das Arbeitsstück gedrückt wurde, welcher Tauchkolben eine Belastung von 4,5 Kilogramm aufrechterhielt. Der anfängliche Schliff wurde nach einer verflossenen Schleifzeit von einer Minute bestimmt, woraufhin das Arbeitsstück entfernt und nochmals gewogen wurde, um die Menge an Material, das entfernt worden war, zu bestimmen. Der Vorgang wurde in Abständen von einer Minute wiederholt, wobei ein neues Arbeitsstück in der Prüfstückhalterung vor Beginn eines neuen Schleifzyklus positioniert wurde. Der Endpunkt der Prüfung erfolgte nach 20 vollständigen Schleifzyklen und die Angabe bezüglich des endgültigen Schliffs war der Schliff, der beim 20. Schmirgelzyklus gemessen wurde.
  • Prüfverfahren III: Leitwirkung beim Scheibentest
  • Eine Scheibe des Schleifgegenstands mit einem Durchmesser von 17,8 cm (7 Zoll) wurde auf ein abgeflachtes Aluminiumstützkissen montiert und zum Schleifen der Oberfläche eines Arbeitsstück aus Flusseisen 1018 einer Größe von 1,25 cm × 18 cm verwendet. Die Scheibe wurde mit 5.500 UpM angetrieben, während der Teil der Scheibe, der über der abgeflachten Kante des Stütz kissens lag, das Arbeitsstück kontaktierte, das in einem Winkel von 7° mit Bezug auf die Scheibe unter einer Belastung von etwa 6 kg gehalten wurde. Das Arbeitsstück wurde während des Schleiftests unter der Scheibe so vorwärts und rückwärts bewegt, dass sie im Laufe der Zeit die gesamte Oberfläche des Arbeitsstück kontaktierte. Das Arbeitsstück wurde in Abständen von einer Minute ausgewechselt und der Test fortgeführt, bis der Schliff auf dem letzten Arbeitsstück weniger als ein Gramm betrug. Der anfängliche Schliff war die Menge Metall, die während der ersten Minute des Schleifens entfernt worden war. Gleicherweise war der letzte Schliff die Menge an Metall, die während der letzten Minute des Schleifens entfernt wurde und der Gesamtschliff war die Summe der Menge an Metall, die während des Tests entfernt wurde. Die Schliffangabe ist der Durchschnitt von vier Scheiben, es sei denn, es wird etwas anderes angegeben.
  • Prüfverfahren IV: Schieferschlifftest
  • Der Schleifgegenstand wurde in eine Scheibe (Durchmesser 12,7 cm) umgewandelt und mit Hilfe eines druckempfindlichen Klebstoffs an einem Schaumstoffträgerkissen befestigt. Der Aufbau von Schleifscheibe und Trägerkissen wurde auf einer Schieferprüfmaschine installiert und die Schleifscheibe zum Abschleifen eines aus Poly(methylmethacrylat) hergestellten Arbeitsstücks verwendet. Es wurde eine Belastung von 4,5 kg auf die Schleifscheibe aufgebracht und alle Prüfarbeiten wurden unter Wasserbeflutung durchgeführt. Der Endpunkt des Tests erfolgte nach 500 Umdrehungen oder Zyklen der Schleifscheibe. Das Poly(methylmethacrylat)Arbeitsstück wurde vor und nach dem Test gewogen, um die Menge Material zu bestimmen, die von der Scheibe abgerieben wurde.
  • Prüfverfahren V: Scheibenschlifftest
  • Der Scheibenschlifftest misst die Menge an abgeschliffener oder abgeriebener Stahlstanzform sowie die Menge des Verlusts an Schleifkörnern/Endlosbahn. Eine Scheibe des nichtgewebten Schleifmittels eines Durchmessers von 17,8 wurde auf eine #917-Scheibenkissenhalterung (von 3M erhältlich) positioniert und die Halterung wurde auf der rechtwinkligen Antriebseinheit des Prüfgeräts montiert. Das Arbeitsstück, das in einem Winkel von 7° aus einer normalen Position zur Prüfscheibe orientiert war, bestand aus drei im gleichen Abstand gehaltenen Stanzformmessern (im Abstand von 6,5 cm), die so montiert waren, dass die stumpfe Kante der Stanzform auf die Prüfscheibe auftraf. Die Schleifscheibe wurde mit einer Geschwindigkeit von 4.580 UpM gedreht und überquerte das Arbeitsstück in 21 Sekunden, während sie mit einer konstanten Belastung von 5,6 kg gegen das Arbeitsstück gedrückt wurde. Sowohl das Arbeitsstück als auch die Prüfscheibe wurden vor und nach dem Test gewogen, um die Menge an von dem Arbeitsstück abgeschliffenem oder abgeriebenem Metall und die Menge des Verlusts von Schleifmittel/Endlosbahn zu bestimmen.
  • BEISPIELE
  • Die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung noch weiter. Alle Teile, Prozentsätze, Verhältnisse und dergleichen in den Beispielen beziehen sich auf das Gewicht, es sei denn, es wird etwas anderes angegeben.
  • Die in den unten angegebenen Beispielen hergestellten und verwendeten Schleifgegenstände wurden dem allgemeinen Verfahren für die Zubereitung von Schleifgegenständen entsprechend hergestellt und die Schleifgegenstände wurden den oben beschriebenen Prüfverfahren entsprechend geprüft.
  • Allgemeines Verfahren für das Zubereiten strukturierter Schleifgegenstände
  • Die Schleifgegenstände der Beispiele, bei denen erfindungsgemäße schichtförmig auftragbare Zusammensetzungen verwendet wurden, wurden im Allgemeinen der US-Patentschrift Nr. 5,152,917 des Rechtsnachfolgers (Pieper et al.) entsprechend hergestellt. Die in jedem Fall verwendete Aufschlämmung wurde auf ein Herstellungswerkzeug mit einem Muster vom Pyramidentyp so schichtförmig aufgetragen, dass die Aufschlämmung das Werkzeug füllte. Die Pyramiden wurden so positioniert, dass ihre Unterseiten aneinander anstießen. Eine genauere Erklärung bezüglich der Größe und Gestalt der Vorsprünge der in den Beispielen verwendeten Herstellungswerkzeuge ist weiter unten zu finden. Dieses Muster ist allgemein in 2 weiter unten (1 von Pieper et al.) veranschaulicht.
  • Als Nächstes wurde eine Polyesterfolie mit einem Ethylen-Acrylsäure-Copolymer-Grundiermittel durch eine Rolle so gegen das Herstellungswerkzeug gedrückt, dass die Aufschlämmung die vordere Fläche der Polyesterfolie benetzte.
  • Ultraviolettes Licht und/oder Licht im sichtbaren Bereich wurde dann durch die Polyesterfolie und in die Aufschlämmung geschickt. Das Licht löste die Polymerisation des durch Strahlung aushärtbaren Harzes, das in der Aufschlämmung enthalten war, aus, was dazu führte, dass die Aufschlämmung in einen Schleifverbundstoff umgewandelt wurde, wobei der Schleifverbundstoff an dem Polyesterfolienträger befestigt wurde. Die verwendeten Quellen des ultravioletten Lichts werden in den Beispielen besprochen. Schließlich wurde die Polyesterfolie/der Schleifstoffverbundstoff von dem Herstellungswerkzeug unter Bildung eines strukturierten Schleifmittels entfernt.
  • UV-Spektralbezugsdaten
  • Ein Teil der UV-Spektraldaten von 370 bis 500 Nanometern von verschiedenen erfindungsgemäßen α-Spaltungsphotoinitiatoren sowie zwei Vergleichs-α-Spaltungsphotoinitiatoren und ein Bezugsinitiator, die nicht erfindungsgemäß sind, sind unten in den Tabellen I–VIII aufgeführt. Die Spektren 1 und 2 (Tabellen I und II) und die Vergleichsspektren 1 und 2 (Tabellen III und IV) veranschaulichen, dass der molare Extinktionskoeffizient für jeden geprüften Photoinitiator bei den beiden gemessenen Konzentrationen sich nicht signifikant änderte, was ein Anhängen an das Beersche Gesetz anzeigt. Die Definition der Photoinitiatorsysteme innerhalb der Erfindung umfasst deutlich alle die in den Spektren gezeigten Photoinitiatoren und schließt Photoinitiatoren von Vergleichsphotoinitiatorspektren 1–3 (Tabellen II, IV und VII) 2,2-Dimethyl-1,2-diphenylethanon (unter dem Handelsnamen Irgacure 651 bekannt) und 2,2-Dimethyl-2-hydroxy-1-phenylethanon (unter dem Handelsnamen Darocur 1173 bekannt) aus.
  • TABELLE I SPEKTREN 1 Molarer Extinktionskoeffizient für Irgacure 907 in Methanol 41,480 mg/100 MI (0,00137 molar)
    Figure 00660001
  • TABELLE II SPEKTREN 2 Molarer Extinktionskoeffizient für Irgacure 907 in Methanol 88,688 mg/100 MI (0,00293 molar)
    Figure 00670001
  • TABELLE III VERGLEICHSSPEKTREN 1 Molarer Extinktionskoeffizient für Irgacure 651 in Methanol 65,126 mg/100 MI (0,00254 molar)
    Figure 00680001
  • TABELLE IV VERGLEICHSSPEKTREN 2 Molarer Extinktionskoeffizient für Irgacure 651 in Methanol 107,191 mg/100 MI (0,00419 molar)
    Figure 00690001
  • TABELLE V BEZUGSSPEKTREN 1 Molarer Extinktionskoeffizient für Irgacure 369 in Methanol 140,6 mg/100 MI (0,00399 molar)
    Figure 00700001
  • TABELLE VI SPEKTREN 3 Molarer Extinktionskoeffizient für TPO in Methanol 120,8 mg/100 MI (0,00348 molar)
    Figure 00710001
  • TABELLE VII VERGLEICHSSPEKTREN 3 Molarer Extinktionskoeffizient für Darocur 1173 in Methanol 82,2 mg/50 ml (0,01002 molar)
    Figure 00720001
  • TABELLE VIII SPEKTREN 4 Molarer Extinktionskoeffizient für Darocur 4265 in Methanol 96,1 mg/50 MI (0,00752 molar)
    Figure 00730001
  • Beispiele 1–11 und Bezugsbeispiele R1–R8
  • Die Aushärtungsgeschwindigkeit verschiedener Photoinitiatorsysteme wurde durch Einarbeiten des Photoinitiatorsystems in eine Aufschlämmung bestimmt, die aus einer 70:30-Mischung von weißem Aluminiumoxid von 40 Mikrometern (von Mikro Abrasive Corp., Westfield, MA erhältlich) und einem photoaushärtbaren Harzsystem bestand. Das Harzsystem bestand aus APC (0,5 Teile einer hydrolysierten Form von 3-(Trimethyloxysilyl)propylmethacrylat (das von Union Carbide Corp, Danbury, CT, erhältlich ist) und 29,5 Teilen einer Mischung, die aus 50 Teilen Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA, von Sartomer Co., Exton, PA, erhältlich), 50 Teilen Tris-(2-acrylolethyl)isocyanurat (TATHEIC, ebenfalls von Sartomer Co. erhältlich) und 1–2,5 Teilen des in Tabelle 1 angegebenen Photoinitiatorsystems. Die Aufschlämmungen wurden in Quarzröhren eines Durchmessers von 4 mm eingeklopft, die Röhren wurden mit einem Band an Walzen befestigt und die Walzen mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 m/Minute (10 Fuß/Minute) bis etwa 54 m/Minute (175 Fuß/Minute) unter einer Lichtquelle im Abstand von 5,1 cm (2 Zoll) von der Lichtquelle gefahren. Die bei dieser Studie verwendeten Lichtquellen waren Lichtbirnen von 25,4 cm (10 Zoll), 600 Watt/2,54 cm mit den Bezeichnungen „H", „V", „D" und „Q", die von Fusion Systems, Corp., Rockville, MD, erhältlich sind. Die Quarzröhren wurden nach jeder Exposition aufgebrochen und die Aufschlämmung mit einer Heftklammer betupft, um zu bestimmen, ob sie ausgehärtet worden war. In Tabelle 2 werden die Lichtquellen und die maximale Geschwindigkeit, mit der die Schleifaufschlämmung mit Hilfe der verschiedenen Birnen gerade ausgehärtet worden war, aufgeführt. (Man sollte beach ten, dass die verwendete Röhre mit einem Durchmesser von 4 mm eine Dicke darstellt, die viel stärker ist als diejenige, die typischerweise verwendet wird oder zum Herstellen eines verwendbaren Schleifmittels notwendig ist.)
  • Vergleichsbeispiele C1–C31
  • Das Verfahren der Beispiele 1–11 und Bezugsbeispiele R1–R8 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die erfindungsgemäßen Photoinitiatorsysteme durch eine Anzahl herkömmlicher Photoinitiatorsysteme ersetzt wurden. In Tabelle 3 sind die verschiedenen Zusammensetzungen, die geprüft wurden, aufgeführt und in Tabelle 4 sind die maximalen Aushärtungsgeschwindigkeiten bei diesen Zusammensetzungen aufgeführt.
  • Figure 00760001
  • Figure 00770001
  • Figure 00780001
  • Figure 00790001
  • Figure 00800001
  • Figure 00810001
  • Figure 00820001
  • (Anmerkungen zur Tabelle 3)
    • 1. Irgacure 651, 2,2-Dimethyl-1,2-diphenylethanon, von CIBA GEIGY, Inc., Hawthrone, NY, erhältlich
    • 2. Irgacure 261, (η6-Methylethylbenzol) (η5-Cyclopentadienyl) Eisen(II)hexafluorphosphat, von CIBA GEIGY erhältlich.
    • 3. Irgacure 500, eine 50:50-Mischung von 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und Benzophenon, von CIBA GEIGY erhältlich.
    • 4. Irgacure 784, Bis(pentafluorphenyl)titanocen, von CIBA GEIGY erhältlich.
    • 5. Isopropylthioxanthon, von Biddle-Sawyer Corp., New York, NY erhältlich.
    • 6. Ethyl-p-(dimethylamino)benzoat, von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI, erhältlich.
    • 7. Campherchinon, von Hampford Research, Incl, Stratford, CT, erhältlich.
    • 8. Diphenyliodonium-PF6-Salz, wie bei Crivello, J. V., Ann. Rev. Mater. Sci., 1983, 13, 1973 beschrieben, zubereitet.
    • 9. Tris(trichlormethyl)triazin, wie bei K. Wakabayashi, M. Tsunoda und Y. Suzki, Bulletin of the Chemical Society of Japan, Band 42, 2924–2931, 1969 zubereitet.
    • 10. Methylethylketonperoxid, von Aldrich Chemical Co. erhältlich.
    • 11. Tert. Amylperbenzoat, von Akzo Chemical, Inc., Chicago, IL, erhältlich.
    • 12. (η6-Xylol) (η5-Cyclopentadienyl) Eisen(II)hexafluorphosphat, wie bei Keipert, K., US-Patentschrift Nr. 5,059,701 beschrieben zubereitet.
  • (Anmerkungen zur Tabelle 3, Fortsetzung)
    • 13.
      Figure 00840001
      (wie bei Bonham et al., US-Patentschrift Nr. 3,987,037 beschrieben zubereitete Verbindung)
    • 14.
      Figure 00840002
      ibidem
  • Tabelle 4 Maximale Aushärtungsgeschwindigkeit (Meter/Minute)
    Figure 00850001
  • Tabelle 4 (Fortsetzung) Maximale Aushärtungsgeschwindigkeit (Meter/Minute)
    Figure 00850002
  • Figure 00860001
  • Unter den Beispielen 1–11 und den Bezugsbeispielen R1–R8 waren diejenigen, bei denen der Photoinitiator verwendet wird, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 369" bekannt ist (Beispiele R1, R3, R4, R6 und R8) besonders wirksam, bei höheren Endlosbahngeschwindigkeiten (38 m/Minute oder mehr) mit der „V"-Birne eine Durchhärtung zu erzielen. Die Photoinitiatorsysteme, die Isopropylxanthon (ITX) und Irgacure 369 umfassten (Beispiele R2, R5 und R7), wiesen nur bei reduzierten Endlosbahngeschwindigkeiten mit den „V"-Birnen im Vergleich mit Initiatorsystemen, bei denen kein ITX vorlag, eine Durchhärtung auf, obwohl beim Aushärten mit „Q"-Birnen vernünftige Endlosbahngeschwindigkeiten erzielt wurden.
  • Bezugsbeispiele R9–R15
  • Schleifgegenstände wurden unter Zuhilfenahme der Zusammensetzung von Beispiel R1 zubereitet. Die Aufschlämmung wurde auf ein Nickelherstellungswerkzeug, das ein asymmetrisches, viereckiges, pyramidales Muster aufwies, unter Zuhilfenahme einer Vakuumbeschichterdüse und dem in den Beispielen 15–16 der US-Patentschrift Nr. 5,152,917 (Pieper et al.) beschriebenen Verfahren extrudiert. Bei dem Muster des Herstellungswerkzeugs stießen die Kanten der Grundflächen der Pyramiden, die jeweils 0,89 mm lang waren, gegeneinander an. Die Spitze der Pyramide lag 0,53 mm über der Ebene der Grundfläche und wurde von einer normalen Position senkrecht zur Schnittstelle von zwei Geraden, die gegenüberliegende Ecken der Pyramidengrundfläche durchschnitten, bis zu einer Position derart versetzt, dass jede Fläche der Pyramide verschiedene Dimensionen aufwies und mit der Grundflache der Pyramide verschiedene Winkel bildete. Die vorderen Winkel mit der Grundfläche betrugen 7,9°, 56,8°, 30,9° und 46,9°.
  • Sofort nach dem Extrudieren der Aufschlämmung auf das Herstellungswerkzeug mit oder ohne auf den Vakuumdüsenbeschichter aufgebrachtem Vakuum wurde eine klare Poly(ethylenterephthalat-) (PET)-Folie einer Dicke von 127 Mikrometern (5 mil), die auf einer Seite mit einem Ethylen-Acrylsäure-Copolymer-Grundiermittel beschichtet worden war, das unter dem Handelsnamen „Primacor 3330" bekannt und von Dow Chemical Co., Midland, MI, erhältlich ist, gegen das Herstellungswerkzeug (mit der grundierten Seite der Aufschlämmung zu) gedrückt und die dabei gebildete Konstruktion durch Aussetzen zwei „H"-Birnen von 300 Watt/2,54 in einem mit Stickstoff inertisierten Endlosbahnverarbeiter für die angegebenen Zeiten ausgehärtet. Die Schliffleistung der Schleifgegenstände, wie bei dem oben beschriebenen Roboterschleiftest gemessen, ist in Tabelle 5 angegeben.
  • Vergleichsbeispiele C32–C33
  • Es wurde ein Schleifgegenstand dem Verfahren von Beispielen R9–R15 gemäß unter Verwendung der Zusammensetzung von Beispiel R1 zubereitet, mit der Ausnahme, dass 2 Teile des Photoinitiators, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 651" bekannt ist, pro 100 Teile TATHEIC/TMPTA anstatt 1 Teil Photoinitiator, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 369" bekannt ist, pro 100 Teilen TATHEIC/TMPTA verwendet wurden. Die Schliffleistung der Schleifgegenstände, wie sie wie oben beschrieben beim Roboterschmirgeltest gemessen wurde, ist in Tabelle 5 angegeben. Der auffallendste Aspekt dieser Leistungsbewertung war die anfängliche Schliffleistung, wo der Schliff gleichförmig von 8,0 auf 6,3 g abfiel, während die Endlosbahn-Aushärtungsgeschwindigkeit von etwa 3,1 Metern/Minute auf 9,1 Meter/Minute bei den erfindungsgemäßen Schleifgegenständen erhöht wurde, im Vergleich mit dem Schliff von Vergleichsschleifgegenständen, wo sie von 6,5 g beim Aushärten bei 4,6 Metern/Minute auf nur 1,4 g beim Aushärten bei 7,3 Metern pro Minute abfiel.
  • Figure 00890001
  • Bezugsbeispiele R16–R18
  • Es wurden Schleifartikel aus der Grundaufschlämmungszusammensetzung von Beispielen R9–R15 zubereitet, mit der Ausnahme, dass ein Teil des weißen Aluminiumoxids von 40 Mikrometern durch einen amorphen Siliciumdioxidfüllstoff (der unter dem Handelsnamen „OX-50" bekannt und von Degussa Corp., Ridgefield Park, NJ, erhältlich ist) und/oder Kryolith (einem Schmirgelhilfsmittel, das von Washington Mills, North Grafton, MA, erhältlich ist), wie in Tabelle 6 angegeben, ersetzt wurde. Die Schleifgegenstände wurden durch Gießen einer Perle der Aufschlämmung auf ein flaches Herstellungswerkzeug, das das gleiche Muster wie das in Beispielen R9–R15 verwendete Herstellungswerkzeug aufwies, Auflegen der grundierten Seite eines Stücks PET-Folie einer Dicke von 127 Mikrometern (5 mil) (der gleichen Folie, die in den Beispielen R9–R15 verwendet worden war) gegen das Herstellungswerkzeug und Drücken gegen die Rückseite der PET-Folie mit einem Kunststoffmesser zum Ausbreiten der Aufschlämmung über das Werkzeug, während eingeschlossene Luftblasen aus der Laminatkonstruktion herausgedrückt wurden, zubereitet. Die so gebildeten Sandwichkonstruktionen wurden mit Band an Metallwalzen befestigt, wobei die PET-Folie nach oben zeigte, das Muster durch einen mit Stickstoff inertisierten Endlosbahnverarbeiter, der mit einer „V"-Birne von 600 Watt/2,54 cm ausgestattet war, im Abstand von 5,1 cm (2 Zoll) von der Lichtquelle und mit den in der Tabelle 6 angegebenen Endlosbahngeschwindigkeiten geführt. Die Schleifleistung der Gegenstände wurde mit Hilfe des vorher schon beschriebenen Gleitwirkungsscheibentests (Testverfahren III) gekennzeichnet und die Leistungsdaten des Gegenstands sind in Tabelle 6 angegeben.
  • Vergleichsbeispiele C34–C36
  • Es wurden Schleifgegenstände dem Verfahren von Beispielen R16–R18 entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass bei den Aufschlämmungen der Vergleichsbeispiele C32–C33 ein Teil des weißen Aluminiumoxids von 40 Mikrometern durch einen amorphen Siliciumdioxidfüllstoff, der unter dem Handelsnamen „OX-50" bekannt ist (Degussa Corp., Ridgefield Park, NJ, mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 40 Millimikrometern, einem Oberflächenbereich von 50 m2/g) und/oder Kryolith, einem Schleifhilfsmittel, wie in Tabelle 6 angegeben, ersetzt wurde. Die Schleifleistung der Gegenstände wurde mit Hilfe des vorher schon beschriebenen Gleitwirkungsscheibentests gekennzeichnet. Die Leistungsdaten der Artikel sind in Tabelle 6 angegeben.
  • Tabelle 6 Aufschlämmungszusammensetzung und Leistungsdaten des Schleifgegenstands
    Figure 00910001
  • Schleifgegenstände, die aus den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zubereitet sind, weisen einen höheren anfänglichen und gesamten Schliff als Schleifgegenstände auf, die die gleiche Grundzusammensetzung aufweisen, bei denen jedoch ein anderer Photoinitiator verwendet worden ist.
  • Bezugsbeispiele R19 und R20
  • Es wurde eine Aufschlämmung zubereitet durch Kombinieren einer Mischung bestehend aus 32 Gramm einer Mischung bestehend aus einer Mischung von TATHEIC/TMPTA/Irgacure 369 (50/50/2), 40,98 Gramm einer Mischung bestehend aus 100 Teilen Tetrahydrofurfurylacrylat (von Sartomer, Co., erhältlich) und 2 Teilen 2-Benzyl-2-N,N-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on („Irgacure 369") und 170 Gramm einer Mischung bestehend aus 144,5 Gramm weißem Aluminiumoxid („WA 2000", von Fujimi Corp., Elmhurst, IL, erhältlich)/23,5 Gramm Ton („Peerless #4", von R. T. Vanderbilt Co., Inc., Norwalk, CT, erhältlich)/2,0 Gramm 3-Methylacryloylpropyltrimethoxysilan (unter dem Handelsnamen „A-174" bekannt, von Union Carbide Corp., Danbury, CT, erhältlich) und Mischen, bis eine gleichförmige Mischung erhalten wurde. Aus dieser Aufschlämmung wurde ein Schleifgegenstand dem Verfahren der US-Patentschrift Nr. 5,152,917 (Pieper et al.) entsprechend zubereitet. Das Herstellungswerkzeug aus Nickel hatte ein asymmetrisches, dreieckiges, pyramidales Muster, wobei zwei der Grundkanten etwa 128,5 Mikrometer lang waren und die andere Kante etwa 143 Mikrometer lang war, wobei die Grundkanten aneinander anstießen. Die Höhe der Pyramide betrug etwa 63,5 Mikrometer. Die bei der Konstruktion verwendete PET-Folie war ca. 130 Mikrometer dick und es war eine ihrer Flächen mit einem ca. 20 Mikrometer dicken Ethylen-Acrylsäure-Copolymer- Grundiermittel grundiert. Eine Sandwichkonstruktion wurde durch Aufgeben einer Perle der klebrigen Aufschlämmung auf das Herstellungswerkzeug, Legen der PET-Folie über die Schleifaufschlämmung mit der grundierten Seite dem Werkzeug zu und Verwenden eines Kunststoffmessers zum Drücken der Schleifaufschlämmung über das Werkzeug, derart, dass das strukturierte Muster des Werkzeugs von der Aufschlämmung vollständig benetzt und ausgefüllt wurde, zubereitet. Die so gebildete Sandwichkonstruktion wurde mit Band an einem Metallmuster befestigt, wobei die PET-Folie nach oben zeigte, das Muster wurde zweimal unter Bildung des Schleifgegenstands durch einen Endlosbahnverarbeiter geführt. Der Endlosbahnverarbeiter war mit einer „V"-Birne von 600 Watt/2,54 cm (Beispiel 30) oder einer „D"-Birne von 600 Watt/2,54 cm (Beispiel 31) ausgestattet, die Endlosbahn war 5,1 cm (2 Zoll) von der Lichtquelle entfernt und die Endlosbahngeschwindigkeit betrug etwa 60 Meter pro Minute. Die Schleifleistung der Gegenstände wurde mit Hilfe des vorher schon beschriebenen Schieferschlifftests gekennzeichnet und die Leistungsdaten für die Gegenstände sind in Tabelle 7 aufgeführt. Die Schliffangabe ist der Durchschnitt von zwei Scheiben.
  • Beispiele 12 und 13
  • Das Verfahren der Beispiele R19 und R20 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass die Aufschlämmung durch Kombinieren einer Mischung bestehend aus 32 Gramm einer Mischung bestehend aus einer Mischung von 50 Teilen TATHEIC, 50 Teilen TMPTA und 2 Teilen des Photoinitiators 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopopan-1-on (unter dem Handelsnamen „Irgacure 907" bekannt), 40,98 Gramm einer Mischung bestehend aus 100 Teilen Tetrahydrofurfuryl-(THF-)Acrylat und 2 Teilen des Photoinitiators „Irgacure 907" und 170 Gramm einer Mischung bestehend aus 144,5 Gramm weißem Aluminiumoxid „WA 2000", 23,5 Gramm Ton („Peerless #4")) und 2,0 Teilen γ-Methylacryloylpropyltrimethoxysilan-Haftvermittler, der unter dem Handelsnamen „A-174" (Union Carbide) bekannt ist und Mischen, bis eine gleichförmige Mischung erhalten wurde, zubereitet wurde. Beispiel 12 wurde mit Hilfe einer „V"-Birne ausgehärtet, während Beispiel 13 mit Hilfe einer „D"-Birne ausgehärtet wurde. Die Schliffleistungsangabe für die Schleifgegenstände, bei der es sich um den Durchschnitt von 2 Scheiben handelt, ist in Tabelle 7 angegeben.
  • Beispiele 14 und 15
  • Das Verfahren der Beispiele R19 und R20 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die Aufschlämmung durch Mischen einer Mischung bestehend aus 32 Gramm einer Mischung bestehend aus 50 Teilen TATHEIC, 50 Teilen TMPTA und 3 Teilen Photoinitiatorsystem bestehend aus 2 Teilen Photoinitiator, der als „Irgacure 907" bekannt ist und 1 Teil ITX, 40,98 Gramm einer Mischung bestehend aus 100 Teilen Tetrahydrofurfuryl-(THF-)Acrylat und 3 Teilen Photoinitiatorsystem bestehend aus 2 Teilen Photoinitiator, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 907" bekannt ist, und 1 Teil ITX und 170 Gramm einer Mischung bestehend aus 144,5 Gramm weißem Aluminiumoxid „WA 2000", 23,5 Gramm Ton („Peerless #4")) und 2,0 Teilen γ-Methylacryloylpropyltrimethoxysilan-Haftvermittler, der unter dem Handelsnamen „A-174" (Union Carbide) bekannt ist und Mischen, bis eine gleichförmige Mischung erhalten wurde, zubereitet wurde. Beispiel 14 wurde mit Hilfe einer „V"-Birne ausgehärtet, während Beispiel 15 mit Hilfe einer „D"-Birne ausgehärtet wurde. Die Schliffleistungsangabe für die Schleifartikel, bei der es sich um den Durchschnitt von zwei Scheiben handelte, ist in Tabelle 7 angegeben.
  • Vergleichsbeispiele C37–C38
  • Das Verfahren der Beispiele R19 und R20 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass die Aufschlämmung durch Kombinieren einer Mischung bestehend aus 32 Gramm einer Mischung bestehend aus einer Mischung von 50 Teilen TATHEIC, 50 Teilen TMPTA und 2 Teilen des Photoinitiators 2-2-Dimethyl-1,2-diphenylethanon (der unter dem Handelsnamen „Irgacure 651" bekannt ist), 40,98 Gramm einer Mischung bestehend aus 100 Teilen Tetrahydrofurfuryl-(THF-)Acrylat und 2 Teilen des Photoinitiators, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 651 bekannt ist) und 170 Gramm einer Mischung bestehend aus 144,5 Gramm weißem Aluminiumoxid „WA 2000", 23,5 Gramm Ton („Peerless #4")) und 2,0 Teilen γ-Methylacryloylpropyltrimethoxysilan-Haftvermittler, der unter dem Handelsnamen „A-174" (Union Carbide) bekannt ist unter Mischen, bis eine gleichförmige Mischung erhalten wurde, zubereitet wurde. Das Vergleichsbeispiel C37 wurde mit Hilfe einer „V"-Birne ausgehärtet, während das Vergleichsbeispiel C38 mit Hilfe einer „D"-Birne ausgehärtet wurde. Die Schliffleistungsangabe unter Verwendung des Schieferschlifftests für die Schleifgegenstände, bei der es sich um den Durchschnitt von 2 Scheiben handelte, ist in Tabelle 7 angegeben.
  • Tabelle 7 Schiefer-Schlifftestdaten
    Figure 00960001
  • Die Daten in Tabelle 7 veranschaulichen, dass die erfindungsgemäßen Photoinitiatorsysteme (Beispiele R19, R20 und Beispiele 12–15) eine zumindest ausreichende Aushärtung erlauben, so dass der Verbundstoff aus Folienträger/Schleifmittel von dem Herstellungswerkzeug entfernt werden kann, während der Photoinitiator, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 651" (Vergleichsbeispiele 37 und 38) bekannt ist, es nicht erlaubt, dass das Aushärten gut genug vonstatten geht, um diese Abtrennung zu erlauben. Die optimale Kombination von Photoinitiatorsystem und Birnentyp ist das System, das den Photoinitiator umfasst, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 907" bekannt ist, in Kombination mit ITX unter Anwendung der „D"-Birnen.
  • Die folgenden Beispiele zeigen die Wirkung verschiedener Lampen, Aushärtungsgeschwindigkeiten, polymerer Färbemittel und Photoinitiatorsysteme auf das Aushärtungsniveau des Bindemittels und die Haftung des Bindemittels an den Träger.
  • Vergleichsbeispiele C39a–C39e
  • Das Vergleichsbeispiel C39a bestand aus einer Aufschlämmung von weißem Aluminiumoxid von 40 Mikrometern (69 Teile), amorphem Siliciumdioxid, das unter dem Handelsnamen „OX-50" bekannt ist (1 Teil), Haftvermittler, der unter dem Handelsnamen „A-174" bekannt ist (1 Teil), Harz (29 Teile einer Mischung bestehend aus 50 Teilen TATHEIC, 50 Teilen TMPTA und 1 Teil Photoinitiator, der unter dem Handelsnamen „Darocur 1173" bekannt ist. Diese schichtförmig auftragbare Zusammensetzung wurde dem Verfahren der Beispiele R19–R20 entsprechend aufgetragen, mit der Ausnahme, dass ein Polypropylen-Herstellungswerkzeug mit einem asymmetrischen, dreieckigen, pyramidalen Muster, 0,53 mm hoch, verwendet wurde, bei dem zwei der Grundkanten etwa 1,06 mm lang waren und die andere Kante 1,18 mm lang war, wobei die Grundkanten aneinander anstießen. Die Beschichtungs- und Aushärtungsbedingungen waren im Allgemeinen die gleichen wie diejenigen, die bei den Beispielen 12 und R19 und R20 angewendet wurden, mit der Ausnahme, dass die Lichtquellen und Aushärtungsgeschwindigkeiten wie unten beschrieben variiert wurden.
  • Das Vergleichsbeispiel C39b wurde dem Verfahren des Vergleichsbeispiels C39a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile eines blauen polymeren Färbemittels, das von Milliken Corp., Spartanburg, SC, erhältlich und unter dem Handelsnamen „Reactint Blue X 17AB" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Vergleichsbeispiel C39c wurde dem Verfahren des Vergleichsbeispiels C39a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile eines gelben polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Yellow X15" bekannt und von Milliken Corp erhältlich ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Vergleichsbeispiel C39d wurde dem Verfahren des Vergleichsbeispiels C39a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile eines roten polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Red X52" von Milliken Corp erhältlich ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Vergleichsbeispiel C39e wurde dem Verfahren des Vergleichsbeispiels C39a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile eines orange polymeren Färbemittels, das bekannt unter dem Handelsnamen „Reactint Orange X38" von Milliken Corp erhältlich ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Vergleichsbeispiele C40a–C40e
  • Das Vergleichsbeispiel C40a wurde dem Verfahren des Vergleichsbeispiels C39a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass das Harz eine Mischung war bestehend aus 50 Teilen TATHEIC, 50 Teilen TMPTA und 1 Teil Photoinitiator, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 651" bekannt ist.
  • Das Vergleichsbeispiel C40b wurde dem verfahren des Vergleichsbeispiels C40a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des blauen polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Blue X17AB" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Vergleichsbeispiel C40c wurde dem Verfahren des Vergleichsbeispiels C40a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des gelben polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Yellow X15" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Vergleichsbeispiel C40d wurde dem Verfahren des Vergleichsbeispiels C40a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des roten polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Red X52" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Vergleichsbeispiel C40e wurde dem verfahren des Vergleichsbeispiels C40a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des orangen polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Orange X38" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Beispiele 16a–16e
  • Das Beispiel 16a wurde dem Verfahren des Vergleichsbeispiels C39a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass das Harz eine Mischung war bestehend aus 50 Teilen TATHEIC, 50 Teilen TMPTA, 1,0 Teil des Photoinitiators, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 907" bekannt ist, und 0,5 Teile ITX.
  • Das Beispiel 16b wurde dem Verfahren des Beispiels 16a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile eines blauen polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Blue X17AB" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Beispiel 16c wurde dem Verfahren des Beispiels 16a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des gelben polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Yellow X15" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Beispiel 16d wurde dem Verfahren des Beispiels 16a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des roten polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Red X52" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Beispiel 16e wurde dem Verfahren des Beispiels 16a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des orangen polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Orange X38" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden
  • Beispiele 17a–17e
  • Das Beispiel 17a wurde dem Verfahren des Vergleichsbeispiels C39a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass das Harz eine Mischung war bestehend aus 50 Teilen TATHEIC, 50 Teilen TMPTA und 1 Teil des Photoinitiators, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 4265" bekannt ist.
  • Das Beispiel 17b wurde dem Verfahren des Beispiels 17a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile eines blauen polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Blue X17AB" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Beispiel 17c wurde dem Verfahren des Beispiels 17a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des gelben polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Yellow X15" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Beispiel 17d wurde dem Verfahren des Beispiels 17a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des roten polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Red X52" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Beispiel 17e wurde dem Verfahren des Beispiels 17a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des orangen polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Orange X38" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Bezugsbeispiele R21a–R21e
  • Das Beispiel R21a wurde dem Verfahren des Vergleichsbeispiels C39a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass das Harz eine Mischung war bestehend aus 50 Teilen TATHEIC, 50 Teilen TMPTA und 1 Teil des Photoinitiators, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 369" bekannt ist.
  • Das Beispiel R21b wurde dem Verfahren des Beispiels R21a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile eines blauen polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Blue X17AB" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Beispiel R21c wurde dem Verfahren des Beispiels R21a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des gelben polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Yellow X15" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Beispiel R21d wurde dem Verfahren des Beispiels R21a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des roten polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Red X52" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Beispiel R21e wurde dem Verfahren des Beispiels R21a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des orangen polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Orange X38" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Beispiele 18a–18e
  • Das Beispiel 18a wurde dem verfahren des Vergleichsbeispiels C39a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass das Harz eine Mischung war bestehend aus 50 Teilen TATHEIC, 50 Teilen TMPTA und 1 Teil Diphenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinoxid (TPO).
  • Das Beispiel 18b wurde dem Verfahren des Beispiels 18a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile eines blauen polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Blue X17AB" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Beispiel 18c wurde dem Verfahren des Beispiels 18a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des gelben polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Yellow X15" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Beispiel 18d wurde dem Verfahren des Beispiels 18a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des roten polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Red X52" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Das Beispiel 18e wurde dem Verfahren des Beispiels 18a entsprechend zubereitet, mit der Ausnahme, dass 0,3 Teile des orangen polymeren Färbemittels, das unter dem Handelsnamen „Reactint Orange X38" bekannt ist, der Aufschlämmung zugegeben wurden.
  • Die Bindemittelvorläufer wurden durch Durchführen des Werkzeug-/Aufschlämmungs-/Träger-Laminats unter neun Aushartungsbedingungen unter Anwendung einer „V"-Birne von 600 Watt/2,54 cm, einer „H"-Birne von 600 Watt/2,54 cm oder einer „D"-Birne von 600 Watt/2,54 cm und einer Endlosbahngeschwindigkeit von 15,2 m/min (50 Fuß/min), 30,5 m/min (100 Fuß/min) oder 61 m/min (200 Fuß/min) ausgehärtet. Alle Aufschlämmungen wurden anfänglich bei einer Endlosbahngeschwindigkeit von 15,2 m/min ausgehärtet und wenn die Aushärtung oder der Haftwert bei dieser Aushärtungsgeschwindigkeit so eingeschätzt wurde, dass er den niedrigsten Wert der unten beschriebenen Einstufungsskalen erreicht hatte, wurden darauffolgende Aushärtungen bei höheren Endlosbahngeschwindigkeiten nicht durchgeführt.
  • Auf das Hindurchführen unter der Lichtquelle wurde die Aushärtung jeder Probe qualitativ durch Reiben der ausgehärteten Aufschlämmung mit einem behandschuhten Finger oder einem Zungenspatel und Aufzeichnen, ob irgendein Verschmieren stattfand, bestimmt. Der Aushärtung wurde ein Wert von 1 bis 3 zugeordnet, wobei ein Wert von 1 ein signifikantes Schmieren oder eine schlechte Aushärtung, ein Wert von 2 etwas Schmieren oder eine mittelmäßige Aushärtung und ein Wert von 3 kein Schmieren und eine gute Aushärtung anzeigte. Desgleichen wurde die Haftung des Bindemittels am Träger durch anfängliches Beobachten des Loslösens des Verbundstoffs von dem Herstellungswerkzeug und daraufhin der darauffolgenden Haftung der ausgehärteten Aufschlämmung am Träger, während die Verbundsstoffstruktur gebogen wurde, qualitativ bestimmt. Der Haftung wurde ein Wert von 1 bis 5 zugeordnet, wobei ein Wert von 1 anzeigte, dass ein Hauptteil der „ausgehärteten Aufschlämmung" am Herstellungswerkzeug anhing, ein Wert von 2 anzeigte, dass es einige Bereiche gab, wo die „ausgehärtete Aufschlämmung" am Herstellungswerkzeug anhing, ein Wert von 3 keine Haftung an das Herstellungswerkzeug, jedoch eine schlechte Haftung am Träger anzeigte, wie dadurch zum Ausdruck gebracht wird, dass große Bereiche der „ausgehärteten Aufschlämmung" von dem Träger während des Biegens abblätterten, ein Wert von 4 keine Haftung am Herstellungswerkzeug und die Tatsache, dass geringe Bereiche der „ausgehärteten Aufschlämmung" beim Biegen vom Träger abblätterten, anzeigte und ein Wert von 5 keine Haftung am Herstellungswerkzeug und kein Verlust an „ausgehärteter Aufschlämmung" beim Biegen anzeigte.
  • Eine unvollständige Analyse der Soll-Ist-Wert-Differenz wurde an den gesammelten Daten durchgeführt unter Einbeziehung der Tatsache, dass nicht alle Proben bei allen Endlosbahngeschwindigkeiten ausgehärtet wurden, unter Anwendung eines allgemein linearen Modells und unter Betrachtung ausschließlich der Hauptauswirkungen und Zweiwegwechselwirkungen unter der Annahme, dass Wechselwirkungen höherer Ordnung (> 3) gleich Null waren, deren Ergebnisse in den Tabellen 11–14 unten aufgeführt sind (Durchschnitt von 6 Proben).
  • Tabelle 11 Unvollständige Analyse der Soll-Ist-Wert-Differenz Haftung im Vergleich mit dem Initiator (Alle Lampen)
    Figure 01050001
  • Tabelle 12 Unvollständige Analyse der Soll-Ist-Wert-Differenz Haftung im Vergleich mit dem Initiator (ausschließlich „V"-Birne)
    Figure 01050002
  • Tabelle 13 Unvollständige Analyse der Soll-Ist-Wert-Differenz Aushärtung in Abhängigkeit vom Initiator (alle Lampen)
    Figure 01060001
  • Tabelle 14 Unvollständige Analyse der Soll-Ist-Wert-Differenz Aushärtung in Abhängigkeit vom Initiator (ausschließlich „V"-Birne)
    Figure 01060002
  • Die Daten in den Tabellen 11–14 zeigen die folgenden Tendenzen an:
    • 1) Die ausgehärteten Aufschlämmungen aus den Beispielen 16, 17, 18 und R21 wiesen eine bessere Haftung an den Träger auf als die ausgehärteten Aufschlämmungen der Vergleichsbeispiele C39–C40 unter allen Aushärtungsbedingungen;
    • 2) Wenn man die Haftung von Aufschlämmungen betrachtet, die mit der „V"-Birne ausgehärtet worden sind, so war die Haftung der ausgehärteten Aufschlämmungen aus den Beispielen 16–18 und R21 viel höher als die Haftung der ausgehärteten Aufschlämmungen aus Vergleichsbeispielen C39–C40.
    • 3) Die ausgehärteten Aufschlämmungen aus Beispielen 16–18 und R21 wiesen eine bessere „Aushärtung" als die ausgehärteten Aufschlämmungen aus den Vergleichsbeispielen C39–C40 unter allen Aushärtungsbedingungen auf; und
    • 4) Wenn man die Haftung von Aufschlämmungen betrachtet, die mit der „V"-Birne ausgehärtet worden sind, so war die „Aushärtung" der Beispiele 16–18 und R21 viel höher als die „Aushärtung" der Vergleichsbeispiele C39–C40.
  • Bezugsbeispiele 22–25 und Vergleichsbeispiel C41
  • Diese Beispiele zeigen die Fähigkeit, unter die Erfindung fallende Zusammensetzungen, die verschiedene Mineraltypen (Farben) darin aufweisen, schichtförmig aufzutragen und auszuhärten und zeigten die Schliffleistung der Gegenstände auf.
  • In den Beispielen R22–R25 werden jeweils schichtförmig auf tragbare Zusammensetzungen verwendet, die aus 20,7 Kilogramm (kg) Schleifmineral (Typ, wie in Tabelle 15 angegeben), 0,3 kg amorphem Siliciumdioxid, das unter dem Handelsnamen „OX-50" bekannt ist, 0,3 kg Haftvermittler, der unter dem Handelsnamen „A-174" bekannt ist, und 8,7 kg Harz (70 Teile TMPTA, 30 Teile TATHEIC, 1 Teil Photoinitiator, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 369" bekannt ist) bestanden. Diese schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen wurden auf ein Polypropylen-Herstellungswerkzeug einer Diamantqualität von 7 mil (0,179 mm) mit einem asymmetrischen, dreieckigen, pyramidalen Muster einer Höhe von 0,53 mm, bei dem zwei der Grundkanten etwa 1,06 mm lang waren und die andere 1,18 mm lang war, schichtförmig aufgetragen, wobei die Grundkanten aneinander anstießen. Die schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen wurden mit einem Mischer bei hoher Schergeschwindigkeit gemischt und auf das Polypropylen-Werkzeug mit einer Rakel schichtförmig aufgetragen. Der bei jedem der Beispiele R22–R25 und dem Vergleichsbeispiel C41 verwendete Träger war ein aus Viskosefilamentstoffträger, der mit einem Phenol-/Latex-Vorschlichteharz behandelt worden war. Der Werkzeugdorn (Position dort, wo das Produkt ausgehärtet und auf den Stoffträger übertragen worden war) wurde auf 45°C erhitzt. Eine „V"-Fusionssystemlampe von 600 Watt/2,54 cm wurde in jedem Fall zum Aushärten der Zusammensetzungen bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von 50–75 Fuß pro Minute verwendet. Die Produkte wurden bei 112°C 14 Stunden zum vollständigeren Aushärten der Phenol-Vorschlichte nachgehärtet.
  • Der Typ Schleifmittel, der bei jedem Beispiel verwendet wurde, und die Schliffdaten sind in Tabelle 15 tabellarisch angegeben. Das Prüfverfahren II wurde zum Schleifen verwendet, mit der Ausnahme, dass bei Edelstahl 1018 und Werkzeugstahl 4150 das Band mit 1750 UpM und bei Edelstahl 304 das Band mit 1500 UpM betrieben wurde, und zwar alle mit einem Durometer-Kautschuk-Kontaktrad einer Shore-A Härte von 65. Zum Schleifen von Messing wurden die Bänder mit 1500 UpM gegen ein Durometer-Kautschuk-Kontaktrad einer Shore A-Härte von 45 geführt und der Messing wurde nur für 10 Minuten und nicht zum Endpunkt behandelt. Der anfängliche Ablesewert wurde bei allen Beispielen R22–R25 und dem Vergleichsbeispiel C41 nach 30 Sekunden (anstatt nach 1 Minute) bestimmt und der Endpunkt erfolgte, wenn der Schliff beim Prüfband nur 1/3 vom anfänglichen Schliff des Bands des Vergleichsbeispiels C41 betrug, oder auf das Brennen der Bahn hin, bei allen Arbeitsstücken außer Messing.
  • Aus den Daten in Tabelle 15 ist ersichtlich, dass die Verbesserung der Schliffleistung bei verschiedenen Metallsubstraten bei Verwendung farbiger Mineralien im Vergleich mit weißem Aluminiumoxid erreicht wurde, welches ein leichtes Aushärten von additionspolymerisierbaren Harzen mit UV-Strahlung im Vergleich mit der Verwendung farbiger Mineralien erlaubt.
    Figure 01100001
    • 1. weißes Aluminiumoxid einer durchschnittlichen Teilchengröße von 40 Mikrometern.
    • 2. Hitzebehandeltes Aluminiumoxid (grau) einer durchschnittlichen Teilchengröße von 34,3 Mikrometern, das von Starck GmbH & Co., Berlin, Deutschland, unter dem Handelsnamen „F7TX" erhältlich ist.
    • 3. Hitzebehandeltes Aluminiumoxid (braun) einer durchschnittlichen Teilchengröße von 34,3 Mikrometern, das von Starck GmbH & Co., Berlin, Deutschland, unter dem Handelsnamen „FSX" erhältlich ist.
    • 4. Beimpftes Aluminiumoxid (blau) einer durchschnittlichen Teilchengröße von 34,3 Mikrometern, das von Minnesota Mining and Manufacturing Co., St. Paul, MN (3M) unter dem Handelsnamen „Cubitron 321" erhältlich ist.
    • 5. Normales unter Verwendung einer Phenolgrundschicht/Schlichte-Konstruktion beschichtetes Schleifmittel erhältlich von 3M unter dem Handelsnamen „Tri-M-ite", Qualität 201E unter Verwendung von hitzebehandeltem Aluminiumoxid (grau) der Qualität P-320 (durchschnittliche Teilchengröße 34,3 Mikrometer) (Starck „F7TX"), das auf einen Viskosefilamentträger schichtförmig aufgetragen ist.
  • Bezugsbeispiel R26 und Vergleichsbeispiel C42
  • Dieser Satz Beispiele veranschaulicht den Vorteil der Verwendung von grünem Siliciumcarbid als Schleifteilchen in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und Gegenständen.
  • Bei Beispiel R26 und Vergleichsbeispiel C42 wurden schichtförmig auftragbare Zusammensetzungen verwendet, bestehend aus 3900 Gramm Schleifmineral (Typ wie in Tabelle 16 angegeben), 60 Gramm amorphem Siliciumdio xid, das unter dem Handelsnamen „OX-50" bekannt ist, 60 Gramm Haftvermittler, der unter dem Handelsnamen „A-174" bekannt ist, und 1980 Gramm Harz (70 Teile TMPTA, 30 Teile TATHEIC, 1 Teil Photoinitiator, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 369" bekannt ist). Diese schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen wurden auf ein Polypropylenherstellungswerkzeug von veränderlicher Neigung einer Dicke von 14 mil (0,358 mm) schichtförmig aufgebracht, das ein asymmetrisches, dreieckiges, pyramidales Muster einer Höhe von 0,53 mm aufwies, bei dem zwei der Grundkanten etwa 1,06 mm lang waren und die andere Kante 1,18 mm lang war, wobei die Grundkanten aneinander anstießen. Die schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen wurden in einem Mischer unter hoher Schergeschwindigkeit gemischt und mit einer Rakel auf das Polypropylenwerkzeug aufgetragen. Der bei jedem der Beispiele R26 und dem Vergleichsbeispiel C42 verwendete Träger war ein Viscosefilamentstoffträger, der mit einem Phenol-Latex-Vorschlichteharz behandelt worden war. Der Werkzeugdorn (Position dort, wo das Produkt ausgehärtet und auf den Stoffträger übertragen wurde) wurde auf 45°C erhitzt. Es wurde in jedem Fall zwei „V"-Fusionssystemlampe von 600 Watt/2,54 cm zum Aushärten der Zusammensetzungen bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von 50 Fuß pro Minute verwendet. Die Produkte wurden bei 112°C für 14 Stunden zum vollständigeren Aushärten der Phenolvorschlichte nachgehärtet.
  • Der in jedem Beispiel verwendete Typ Schleifmittel und die Schliffdaten sind in Tabelle 16 tabellarisch aufgeführt. Das Prüfverfahren II wurde zum Schleifen verwendet, mit der Ausnahme, dass Titanarbeitsstücke verwendet wurden, das gezahnte Kautschuk-Kontaktrad eine Durometer-Shore-A-Härte von 65 aufwies und die Bänder mit einer Geschwindigkeit von 825 UpM 65 betrieben wurden. Der anfängliche Ablesewert wurde sowohl bei Beispiel R26 als auch Vergleichsbeispiel C42 nach 30 Sekunden (anstatt nach 1 Minute) bestimmt und der Endpunkt für das Ablesen des gesamten Schliffs bei Beispiel R26 erfolgte dann, wenn der Schliff des Prüfbands nur 1/3 desjenigen des anfänglichen Schliffs des Bands beim Vergleichsbeispiel C42 betrug.
  • Der bei jedem Beispiel verwendete Typ Schleifmittel und die Schliffdaten sind in Tabelle 16 tabellarisch aufgeführt. Aus den Daten in Tabelle 16 ist ersichtlich, dass eine Verbesserung der Schliffleistung auf einem sehr harten Metall (Titan) bei Verwendung von grünem Siliciumcarbid als Schleifmineral erreicht wurde im Vergleich mit einem Standardschleifmittel aus Grundschicht/Schlichtebeschichtung, das unter dem Handelsnamen „3M-ite", bekannt ist, einer Qualität von 311E, bei dem (braunes) hitzebehandeltes Aluminiumoxid verwendet wird.
  • Tabelle 16
    Figure 01130001
  • Bezugsbeispiel R27
  • Dieses Beispiel wurde durchgeführt, um die „Aushärtungstiefe" zu veranschaulichen, die unter Zuhilfenahme von Photoinitiatorsystemen erzielt werden kann, die im Wesentlichen aus einer Verbindung bestehen, die über eine α-Spaltung spaltet und einen molaren Extinktionskoeffizienten, wie hier beschrieben, aufweist.
  • Bei Beispiel R27 wurde eine schichtförmig auftragbare Zusammensetzung verwendet, die aus 4080 Gramm Schleifmineral (hitzebehandeltem (braunem) Aluminiumoxid von der P-120 Qualität mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 116 Mikrometern), 120 Gramm amorphem Siliciumdioxid, das unter dem Handelsnamen „OX-50" bekannt ist, 60 Gramm Haftvermittler, der unter dem Handelsnamen „A-174" bekannt ist, 300 Gramm KBF4-Schleifhilfsmittel und 1440 Gramm Harz (70 Teile TMPTA, 30 Teile TATHEIC, 1 Teil Photoinitiator, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 369" bekannt ist) bestand. Diese schichtförmig auftragbare Zusammensetzung wurde auf ein Polypropylen-Herstellungswerkzeug von 28 mil (0,711 mm) schichtförmig aufgetragen, das ein viereckiges pyramidales Grundmuster aufwies, 0,711 mm hoch war, wobei zwei der Grundkanten etwa 1,41 mm lang waren und die andere Kante 1,57 mm lang war, wobei die Grundkanten aneinander anstießen. Die schichtförmig auftragbare Zusammensetzung wurde mit einem Mischer unter hoher Schergeschwindigkeit gemischt und mit einer Rakel in das Polypropylenwerkzeug schichtförmig eingebracht. Der verwendete Träger bestand aus einer 5 mil (0,127 mm) dicken Polyethylenterephthalat-(PET-) Folie, die auf der Seite, die die schichtförmig auf tragbare Zusammensetzung aufnahm, mit einer 0,8 mil (0,02 mm) dicken Beschichtung von Ethylen-Acrylsäure-Copolymer grundiert war, um die Haftung der Zusammensetzung und des dabei entstehenden Schleifverbundstoffs an der Folie zu verbessern. Eine „V"-Fusionssystemlampe von 600 Watt/2,54 cm wurde zum Aushärten der Zusammensetzung bei einer Endlosbahngeschwindigkeit von 100 Fuß/min (30,5 Metern/min) verwendet. Es wurden genau gestaltete Teilchen mit einer Längendimension von 28 mil (0,716 mm) erzeugt durch Aussetzen des ausgehärteten Verbundstoffs einem Ultraschallhorn von 20.000 Hz gegenüber, wodurch die einzelnen, genau gestalteten Schleifteilchen von der PET-Folie getrennt wurden. Dieses Beispiel zeigt, dass Dicken von bis zu 28 mil (0,711 mm) unter Zuhilfenahme von Photoinitiatorsystemen ausgehärtet werden können, die Initiatoren wie beispielsweise „Irgacure 369" enthalten, wenn dunkelfarbene Schleifteilchen verwendet werden.
  • Vergleichsbeispiele C43–C48
  • Diese Beispiele veranschaulichen, dass die Verwendung von Photoinitiatorsystemen, die keine Verbindung enthalten, die über eine α-Spaltung spaltet und einen molaren Extinktionskoeffizienten in verdünnter Methanollösung im Bereich von etwa 4 bis etwa 400 Litern/Mol-cm in mindestens einem Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern aufweist, nicht zum Herstellen bevorzugter (d.h. dicker) Schleifprodukte möglich ist.
  • Bei den Vergleichsbeispielen C43–C48 wurde eine schichtförmig auftragbare Zusammensetzung verwendet, die aus 70 Gramm Schleifmineral (hitzebehandeltem (grauem) Aluminiumoxid der P-300 Qualität mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 40 Mikrometern), 0,5 Gramm Haftvermittler, der unter dem Handelsnamen „A-174" bekannt ist und 29,5 Gramm Harz (50 TMPTA, 50 Teile TATHEIC, 2 Teile Photoinitiator, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 651" bekannt ist) bestand. Die Beispiele C43–C48 wurden durch Positionieren der schichtförmig auftragbaren Zusammensetzung zwischen zwei Schichten PET-Folie und Einstellen eines Abstands mit einer Beschichtungsrakel zur Bildung einer Dicke der Zusammensetzung von entweder 7, 14 oder 21 mil (jeweils 0,178, 0,355 und 0,533 mm) gebildet. Es wurde eine „D"-Fusionssystemlampe von 600 Watt/2,54 cm in jedem Fall zum Aushärten der Zusammensetzung verwendet. Zwei verschiedene Endlosbahngeschwindigkeiten wurden angewendet: 100 Fuß/min und 25 Fuß/min (jeweils 30,5 und 7,63 Meter·min), wie in Tabelle 17 angegeben.
  • Die Daten in Tabelle 17 veranschaulichen, dass der unter dem Handelsnamen „Irgacure 651" bekannte Photoinitiator es schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen nicht erlaubte, bei hohen Endlosbahngeschwindigkeiten oder in Dicken ausgehärtet zu werden, die die bevorzugtesten Schleifgegenstände ergeben würden. Die einzige Kombination von Zusammensetzung/Dicke/Endlosbahngeschwindigkeit, die ausgehärtet wurde, war diejenige des Vergleichsbeispiels C48. Es wird vorgezogen, dass Endlosbahngeschwindigkeiten im Größenmaßstab von etwa 45–60 Metern/min liegen sollten.
  • Tabelle 17
    Figure 01170001
  • Bezugsbeispiele R28–R29 und Vergleichsbeispiel C49
  • Diese Beispiele veranschaulichten die erhöhte Schliffleistung strukturierter Schleifgegenstände bei Edelstahl 304, beim Übergehen von einer Dicke von 7 mil (0,179 mm) auf 14 mil (0,358 mm) unter Verwendung dunkler Schleifmineralien.
  • Bei den Beispielen R28–R29 und dem Vergleichsbeispiel C49 wurden schichtförmig auftragbare Zusammensetzungen verwendet, die aus 2940 Gramm Schleifmineral (Typ wie in Tabelle 18 angegeben), 60 Gramm amorphem Siliciumdioxid, das unter dem Handelsnamen „OX-50" bekannt ist, 60 Gramm Haftvermittler, der unter dem Handelsnamen „A-174" bekannt ist, 1200 Gramm KBF4-Schleifmittel und 1740 Gramm Harz (70 Teile TMPTA, 30 Teile TATHEIC, 1 Teil Photoinitiator, der unter dem Handelsnamen „Irgacure 369" bekannt ist) bestand. Diese schichtförmig auftrag baren Zusammensetzungen wurden auf Polypropylen-Herstellungswerkzeuge von 7 mil (0,179 mm) oder 14 mil (0,358 mm) schichtförmig aufgetragen, wobei ersteres ein asymmetrisches, dreieckiges, pyramidales Muster einer Höhe von 0,53 mm aufwies, wobei zwei der Grundkanten etwa 1,06 mm lang waren und die andere Kante 1,18 mm lang war, wobei die Grundkanten aneinander anstießen, und letzteres eine Konstruktion von veränderlicher Neigung war. Die schichtförmig auftragbaren Zusammensetzungen wurden in einem Mischer unter hoher Schergeschwindigkeit gemischt und in jedem Fall mit einer Rakel auf das Polypropylenwerkzeug aufgetragen. Der bei jedem der Beispiele R59–60 und dem Vergleichsbeispiel C59 verwendete Träger bestand aus einem Viskosefilamentstoffträger, der mit einem Phenol-Latex-Vorschlichteharz behandelt worden war. Der Werkzeugdorn (Position dort, wo das Produkt ausgehärtet und auf den Stoffträger übertragen wurde) wurde auf 45°C erhitzt. Es wurde in jedem Fall eine „V"-Fusionssystemlampe von 600 Watt/2,54 cm zum Aushärten der Zusammensetzungen bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von 50 Fuß pro Minute verwendet. Die Produkte wurden bei 112°C für 14 Stunden zum vollständigeren Aushärten der Phenolvorschlichte nachgehärtet.
  • Der in jedem Beispiel verwendete Typ Schleifmittel und die Schliffdaten sind in Tabelle 18 für das Schleifen von Edelstahl 304 tabellarisch aufgeführt. Das Prüfverfahren II wurde zum Schleifen verwendet, mit der Ausnahme, dass das Band bei 1500 UpM und mit einem Durometer-Kautschuk-Kontaktrad einer Shore-A-Härte von 65 betrieben wurde. Der anfängliche Ablesewert wurde bei allen Beispielen R28–R29 und dem Vergleichsbeispiel C49 nach 30 Sekunden (anstatt nach 1 Minute) bestimmt und der Endpunkt für den gesamten Schliff erfolgte dann, wenn der Schliff des Prüfbands nur 1/3 desjenigen des anfänglichen Schliffs des Bands beim Vergleichsbeispiel C49 betrug, oder auf das Brennen des Bands hin.
  • Tabelle 18
    Figure 01190001
  • Die Daten in Tabelle 18 für die Beispiele R28 und R29 können mit den Daten für die Vergleichsbeispiele C43–C48 bezüglich der Aushärtungstiefe verglichen werden, während die Daten in Tabelle 18 für die Beispiele R28 und R29 mit den Daten für das Beispiel C49 bezüglich der Schliffleistung verglichen werden können. Es ist zu sehen, dass bei Verwendung eines Photoinitiatorsystems, das mindestens eine Verbindung mit einem molaren Extinktionskoeffizienten im Bereich von etwa 4 bis etwa 400 in verdünnter Methanollösung enthielt, eine starke Verbesserung der Aushärtungstiefe erreicht werden konnte. Das lässt sich wiederum als bessere Schliff leistung bei Edelstahl 304 auslegen, wenn das Schleifmittel höherer Topografie verwendet (bei Beispiel R28 wurde eine Topografie von 14 mil verwendet, während bei Beispiel R29 eine Topografie von 7 mil verwendet wurde) und beide Beispiele R28 und R29 ergaben eine bessere Leistung als das Schleifmittel von Vergleichsbeispiel C49.
  • Bezugsbeispiel R30
  • Die schichtförmig auftragbare Zusammensetzung, die bei diesem Beispiel verwendet wurde, war derjenigen ähnlich, die in Beispiel R27 verwendet wurde, mit den folgenden Änderungen: 4320 Gramm (rötlich-brauner) Granat wurde als Schleifteilchen verwendet anstatt 4080 Gramm hitzebehandeltem (braunem) Aluminiumoxid; 1680 Gramm Harz wurden verwendet anstatt 1440 Gramm; und es wurde kein KBF4-Schleifhilfsmittel verwendet. Die schichtförmig auftragbare Zusammensetzung wurde ausgehärtet und von dem Werkzeug unter Übertragung auf die PET-Folie abgelöst, woraufhin die Teilchen von der Folie mit einem Ultraschallhorn, wie in Beispiel R27 erklärt, abgetrennt wurden.
  • Die erfindungsgemäßen Daten veranschaulichen, dass die erfindungsgemäßen Schleifgegenstände und Verfahren zum Herstellen derselben nützlich, neuartig und nicht augenscheinlich sind, da erhöhte Endlosbahngeschwindigkeiten und dunkle Mineralien in relativ dicken Konstruktionen (von bis zu 28 mil oder etwa 0,711 mm) verwendet werden können. So können die wirksameren dunklen Mineralien verwendet werden, während vorher nur weißes Aluminiumoxid verwendet werden konnte.

Claims (10)

  1. Beschichtbare Zusammensetzung, die zur Verwendung beim Herstellen von Schleifgegenständen geeignet ist, wobei die Beschichtbare Zusammensetzung Schleifteilchen und ein Photoinitiatorsystem umfasst, das in einer durch freie Radikale polymerisierbaren Zusammensetzung dispergiert ist, wobei das Photoinitiatorsystem eine Verbindung enthält, die über eine α-Spaltung spaltet, wobei die Verbindung einen molaren Extinktionskoeffizienten in verdünnter Methanollösung im Bereich von etwa 4 bis etwa 400 Litern/Mol-cm in mindestens einem Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von etwa 395 Nanometern bis etwa 500 Nanometern aufweist mit der Maßgabe, dass es sich bei der Verbindung nicht um 2-Benzyl-2-N,N-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanon handelt.
  2. Beschichtbare Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Schleifteilchen nicht weiß und nicht transparent sind.
  3. Beschichtbare Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei der Verbindung um ein α-Aminoacetophenon handelt.
  4. Beschichtbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Photoinitiatorsystem einen Photosensibilisator enthält.
  5. Beschichtbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Photoinitiatorsystem des Weiteren einen Photoinitiator enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: a) nicht-α-Spaltungsphotoinitiatoren; b) bimolekularen Photoinitiatoren; c) unimolekularen α-Spaltungsphotoinitiatoren mit einem molaren Extinktionskoeffizienten in einer verdünnten Methanollösung von weniger als etwa 4 Litern/Mol-cm; und d) unimolekularen α-Spaltungsphotoinitiatoren mit einem molaren Extinktionskoeffizienten in einer verdünnten Methanollösung von mehr als etwa 400 Litern/Mol-cm.
  6. Beschichtbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die durch freie Radikale polymerisierbare Zusammensetzung Materialien umfasst, die mindestens einen ethylenisch ungesättigten Rest aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharzen mit mindestens einem organischen Seitenradikal, das ethylenisch ungesättigt ist, acrylierten Isocyanuratharzen, acrylierten Urethanharzen, acrylierten Epoxidharzen, N-Vinylpyrrolidon, Hexandioldiacrylat, Triethylenglykoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat und Pentaerythrittriacrylat.
  7. Beschichtbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Photoinitiatorsystem etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent umfasst, die Schleifteilchen etwa 50 bis etwa 85 Gewichtsprozent umfassen und das additionspolymerisierbare Harz etwa 10 bis etwa 45 Gewichtsprozent umfasst, wobei alle Gewichtsprozentsätze auf das gesamte Trockengewicht der beschichtbaren Zusammensetzung bezogen sind.
  8. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifmittels, umfassend die Schritte des: (a) Beschichtens eines Trägermaterials mit der beschichtbaren Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7; (b) Unterwerfen des beschichteten Trägers aus Schritt (a) Strahlungsbedingungen, die ausreichen, um das durch freie Radikale polymerisierbare Harz auszuhärten, wobei die Strahlung mindestens einen Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von 395 bis 500 Nanometern umfasst.
  9. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifmittels umfassend eine Mehrzahl an genau geformten Schleifverbundstoffen, die mindestens eine Gestalt aufweisen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: 1) Beschichten der beschichtbaren Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auf ein Herstellungswerkzeug, das ein dreidimensionales Muster aufweist; 2) Inkontaktbringen eines Substrats, das mindestens eine Hauptoberfläche aufweist, mit der beschichtbaren Zusammensetzung derart, dass die beschichtbare Zusammensetzung mindestens eine Hauptoberfläche des Substrats benetzt unter Bildung eines ersten Zwischenprodukts; 3) Aussetzen der beschichtbaren Zusammensetzung mindestens einem Teil des UV-Spektrums/Spektrums des sichtbaren Lichts im Bereich von etwa 395 bis etwa 500 Nanometern, der ausreicht zum mindestens teilweisen Aushärten des durch freie Radikale polymerisierbaren Harzes unter Bildung eines zweiten Zwischenprodukts; und 4) Entfernen des zweiten Zwischenprodukts von dem Herstellungswerkzeug unter Erzeugung eines Schleifgegenstandes.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die mindestens eine Gestalt eine Pyramide ist.
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