DE69506124T2 - Schleifartikel und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Schleifartikel, die eine Mehrzahl Metallsedimente umfassen, die sich in einem gewissen Abstand voneinander befinden und mit einem porösen Träger material verbunden sind, so daß zumindest ein Teil eines jeden Metallsediments an einer äußeren Oberfläche des Trägermaterials frei liegt, und das Trägermaterial teilweise in den Sedimenten eingebettet ist, Schleifmaterial in die genannten Metallsedimente eingebettet ist oder an der oberen Oberfläche der genannten Metallsedimente anhaftet, wobei die genannten Metallsedimente durch eine bekannte Elektroplattierungstechnik, wie z. B. galvanische Metallabscheidung, stromlose Sedimentation oder Vakuumabscheidung erhalten werden. Ein solcher Schleifartikel ist aus EP-A-0263785 bekannt.
• Ein Schleifartikel dieser Art ist in dem britischen Patent GB 1 534 448 geoffenbart. Dieses Patent beschreibt einen Schleifartikel und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei der Schleifartikel eine elektrischleitende Schicht umfaßt, auf deren Oberfläche nichtmetallische Schleifmittel angeordnet sind, eine Maske, die über der leitenden Schicht liegt und freiligende Teile der Schicht läßt, die mit einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind, wobei eine Menge an Schleifmittel auf den genannten frei liegenden Teilen angeordnet ist und Metallsedimente auf der elektrischleitenden Schicht an dem Ort der genannten frei liegenden Teile angeordnet sind, um das Schleifmittel in seiner Lage zu halten, das Schleifmittel und die Metallsedimente im wesentlichen gleichzeitig über ein im wesentlichen statisches, galvanisches Metallabscheidungs-, stromloses Sedimentations- oder Vakuumabscheidungsverfahren aufgebracht werden.
• An dem Ort der Metallsedimente ist die genannte elektrischleitende Schicht als eine Folge der Metallabscheidung vollständig in die genannten Metallsedimente eingebettet. Die genannte Schicht bildet somit das Trägermaterial für die Metallsedimente und verbindet die Metallsedimente, die in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind, miteinander, um einen Schleifartikel zu bilden.
• Ein Schleifartikel muß eine für seine Verwendung geeignete Festigkeit und eine hohe Flexibilität haben. Die Festigkeit des Schleifartikels wird durch das Anhaften der Metallsedimente an dem Trägermaterial und durch die Festigkeit des Trägermaterials selbst bestimmt.
• Das Anhaften der Metallsedimente an dem Trägermaterial ist an den Orten am größten, wo das Trägermaterial vollständig in ein Metallsediment eingebettet ist. Das Anhaften der Metallsedimente an dem Trägermaterial ist an den Rändern des Metallsediments am niedrigsten, wo sich ein Metallsediment mit eingebettetem Trägermaterial an einer Seite befindet und Trägermaterial alleine an der anderen Seite angeordnet ist. Die Festigkeit des Trägermaterials selbst ist geringer als die Festigkeit eines Metallsediments mit eingebettetem Trägermaterial. Wenn der Schleifartikel zu stark belastet wird, wird dies an der Stelle des nichteingebetten Trägermaterials abgegeben, wahrscheinlich entlang den Rändern eines oder mehrerer Metallsedimente.
• Das Ziel der Erfindung ist, einen Schleifartikel zu schaffen, der eine Anhaftung eines Metallsediments an einem Trägermaterial aufweist, die größer als die Anhaftung ist, die bei den Schleifartikeln erreicht wird, die gemäß dem Stand der Technik geoffenbart sind.
• Das Ziel wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 erreicht.
• Bevorzugte Ausführungsformen des Schleifartikels und ein Verfahren zu dessen Herstellung können in den Ansprüchen 2 bis 9 gefunden werden.
• Die Hohlräume, in die sich die Schicht aus Bindemittel nach Aufbringen des letzteren erstreckt, werden unter Verwendung einer Kathode während der Metallabscheidung gemacht, die Abschnitte aufweist, die mit einem gewissen Abstand auf ihre Oberfläche angeordnet sind, wobei zwischen den Abschnitten ein elektrisch nichtleitendes Material, z. B. ein Kunstharz, aufgebracht worden ist.
• Im Laufe des Metallabscheidungsverfahrens wird Metall zuerst auf der freigelegten Oberfläche der hervorstehenden Abschnitte der Kathode abgeschieden. Des weiteren wird Metall entlang der freiliegenden Oberfläche der Fasern des Trägermaterials abge schieden, sobald zumindest ein kleiner Teil einer der Fasern in Berührung mit der Oberfläche eines hervorstehenden Abschnitts der Kathode ist, weil das Trägermaterial aus elektrischleitendem, porösen Material mit dem Ergebnis gebildet ist, daß das Trägermaterial auch als eine Kathode wirken kann.
• Mehr und mehr Metall wird dann auf dem vorhergehend abgeschiedenen Metall abgeschieden, so daß sich die Metallabscheidung in alle Richtungen senkrecht zu der freiliegenden Oberfläche der Kathode - einschließlich der als Kathode wirkenden Fasern - und des gebildeten Metalls erstreckt.
• Schließlich wachsen die Abscheidungen in einem gewissen Abstand senkrecht oberhalb der Kathode auf der Seite ineinander, wo sich das Trägermaterial befindet. Wenn die gesamten Abscheidungen zusammengewachsen sind und eine weitere gemeinsame Schicht mit einer gewissen Dicke oben auf die ursprünglichen, einzelnen Abscheidungen aufgewachsen ist, sind die sogenannten Metallsedimente gebildet worden. Während dieses Verfahrens sind als Folge des gewachsenen Musters der ursprünglichen einzelnen Abscheidungen dann Hohlräume in dem Abschnitt des Metallsediments gebildet worden, das sich zwischen der überdeckten Oberfläche der Kathode und den Orten befindet, wo die ursprünglichen, einzelnen Abscheidungen zusammengewachsen sind.
• Das gewachsene Muster der Abscheidungen kann als eine Funktion der Form der freiliegenden, hervorstehenden Abschnitt der Kathode, der Dicke der Fasern aus dem verwendeten Trägermaterial und dem gegenseitigen Abstand der Fasern gesteuert werden. In Abhängigkeit von dem gewachsenen Muster können sich verschiedene Formen von Hohlräumen, z. B. hinterschnittene Hohlräume, bilden werden.
• Vorzugsweise ist der Oberflächenbereich eines freiliegenden, hervorstehenden Abschnitts der Kathode um wenigstens einen Faktor 2 kleiner als der Oberflächenbereich des Teils des Trägermaterials, das durch die Maske freigelegt ist. Sonst wäre es nicht möglich, daß mehr als 1 gewachsene Oberfläche pro Metallsediment vorhanden ist, das gebildet werden soll, wobei als Ergebnis davon das beabsichtigte Zusammenwachsen der ursprünglichen, einzelnen Abscheidungen nicht stattfinden könnte und es dann nicht möglich wäre, daß Hohlräume gebildet werden.
• Das Trägermaterial kann aus einem elektrischleitenden oder nichtleitenden, porösen Material gebildet sein. Wenn ein elektrisch nichtleitendes Material verwendet wird, unterscheidet sich das gewachsene Muster der Metallabscheidungen von demjenigen gemäß dem oben erörterten Fall, bei dem das Trägermaterial aus einem elektrischleitenden Material hergestellt ist mit dem Ergebnis, daß das genannte Trägermaterial auch als Kathode wirkt.
• Nachdem alle erwünschten Metallsedimente, einschließlich der beabsichtigten Hohlräume, gebildet worden sind, wird die Metallabscheidung beendet und die Kathode wird entfernt Eine Schicht aus Bindemittel wird dann auf die Seite des Trägermaterials auf gebracht, wo sich die Kathode befand, oder mit anderen Worten auf die Seite, auf der kein Metallsediment gebildet worden ist. Vorzugsweise ist das genannte Bindemittel aus - einem Kunststoff gebildet, und letzterer wird in flüssiger Form auf die erwünschte Seite des Trägermaterials aufgebracht. Während des genannten Aufbringens des Bindemittels wird darauf geachtet, daß das Bindemittel die Hohlräume so vollständig wie möglich füllt. Das Bindemittel härtet dann aus, wobei als Ergebnis eine feste und flexible Schicht erhalten wird, die sich über die gesamte Oberfläche des Trägermaterials auf der Seite erstreckt, wo sich die Metallsedimente nicht befanden.
• Der Schleifartikel kann nun einer größeren Belastung ausgesetzt werden, als es bei Schleifartikeln möglich ist, die im Stand der Technik geoffenbart sind. Die hinzugefügte Schicht aus Bindemittel erhöht die Festigkeit des Schleifartikels insbesondere an den Stellen, wo die bekannten Schleifartikel nur Trägermaterial aufweisen, während die Schicht aus Bindemittel fest an den Metallsedimenten durch die mit Bindemittel gefüllten Hohlräume verankert ist.
• Die Erfindung wird ausführlicher unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen eine beispielhafte Ausführungsform im einzelnen gezeigt ist.
• Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Schleifartikels gemäß der Erfindung schräg von unten, wobei aus Gründen der Übersicht die Bindemittelschicht nicht gezeigt ist.
• Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Schleifartikels an der Stelle eines Metallsediments in dem Fall, wo das Metallsediment gerade vollständig gebildet worden ist.
• Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht gemäß der Fig. 2 des fertiggestellten Schleifartikels.
• In Fig. 1 ist der fertiggestellte Schleifartikel in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 angegeben. Der Schleifartikel 1 umfaßt ein Trägermaterial 2, Metallsedimente 3 und eine Schicht aus Bindemittel 11. Die Schicht aus Bindemittel 11 ist in Fig. 1 nicht gezeigt, ist aber in der in Fig. 3 gezeigten Weise auf derjenigen Seite des Trägermaterials 2 angeordnet, wo sich die gezeigten Metallsedimente 3 nicht befinden.
• An der Stelle, wo ein Metallsediment gebildet worden ist, ist jedes Metallsediment 3 mit dem Trägermaterial 2 über Anhaftungspunkte 4 und Wachstumsstellen 5 mit den Fasern des Trägermaterials verbunden. Jedes Material, das zur galvanischen Metallabscheidung, stromlosen Sedimentation oder Vakuumabscheidung verwendbar ist, kann als das Metall für das Metallsediment 3 gewählt werden. Beispielsweise kann Nickel gewählt werden.
• Das Trägermaterial 2 kann ein Gazematerial, Textil, Siebmaterial, nichtgewobenes Material, "Gitter", "gewobenes" oder ein "nichtgewobenes" Material sein. In Fig. 1 ist das Trägermaterial nur in beispielhafter Weise als ein Gazematerial gezeigt, das durch ein gleichmäßiges Muster aus Fasern und Öffnungen zwischen den Fasern gekennzeichnet ist. Das Trägermaterial 2 kann ein elektrischleitendes oder elektrisch nichtleitendes, poröses Material sein. In den Fig. 1 bis 3 ist das Trägermaterial nur in beispielhafter Weise als ein elektrischleitendes Material gezeigt. Das Trägermaterial 2 kann aus irgendeinem organischen oder anorganischen Material hergestellt werden.
• Fig. 2 zeigt die Situation an dem Ende des Abscheidungsverfahrens. Ein galvanisches Metallabscheidungsverfahren ist hier nur beispielhaft angenommen worden. Der Aufbau für die Herstellung des Metallsediments 3 in einer bekannten Weise umfaßt eine Kathode 6, eine Maske 9 und eine Flüssigkeit, aus der das Metall auf diejenige Seite der Ka thode 6 abgeschieden wird, wo sich die Maske 9 befindet. Weder diese Flüssigkeit noch die anderen Teile des Aufbaus sind in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, weil ein Aufbau dieser Art vollständig bekannt ist und (zumindest soweit es die fehlenden Bauteile betrifft) nichts mit der vorliegenden Erfindung zu tun hat.
• Die Kathode 6 weist einige hervorstehende Abschnitt 7 auf. Der Raum zwischen den verschiedenen hervorstehenden Abschnitten 7 ist mit einem Füllmaterial 8 gefüllt. In dem Fall, wo eine galvanische Metallabscheidung verwendet wird, ist das genannte Füllmaterial ein elektrisch nichtleitendes Material, bspw. ein Kunstharz oder ein Kunststoff.
• Das Trägermaterial 2 wird auf die Kathode 6 gelegt, und die Maske 9 wird auf das Trägermaterial 2 gelegt. In dem Fall, wo eine galvanische Metallabscheidung verwendet wird, wird die Maske 9 aus einem elektrisch nichtleitenden Material hergestellt. Die Maske 9 schirmt einen Teil der Oberfläche des Trägermaterials 2 gegenüber dem galvanischen Bad ab. Zu dem Zeitpunkt, zu dem ein elektrischer Strom zwischen der Kathode und Anode angewendet wird, kann sich das Metall auf den Oberflächen des Trägermaterials 2 abscheiden, die durch die Maske 9 nicht abgeschirmt sind.
• Die Metallabscheidung beginnt an den freiliegenden Oberflächen 12 der hervorstehenden Abschnitte 7 der Kathode 6. Am Ende des galvanischen Metallabscheidungsverfahrens sind die genannten anfänglichen Abscheidungen als Anhaftungspunkte 4 (Fig. 1) sichtbar. Die Metallabscheidung wächst dann auf dem vorhergehend abgeschiedenen Metall. Wie man in Fig. 2 sehen kann wächst dann das Metall weiter in der horizontalen Richtung, d. h., in einer Richtung parallel zu den Oberflächen 12 der hervorstehenden Abschnitte 7 der Kathode 6 und in der vertikalen Richtung, d. h., senkrecht zu den Oberflächen 12 in der Richtung des Trägermaterials 2. Metall wird auch auf den Fasern des Trägermaterials 2 abgeschieden, sobald ein Teil von ihnen mit einer Oberfläche 12 oder mit einer Metallabscheidung in Berührung kommt, die auf einer Oberfläche 12 gebildet worden ist. Diese Metallabscheidungen auf den Fasern des Trägermaterials 2 sind in den Fig. 2 und 3 durch das Bezugszeichen 5 angegeben.
• Das Ergebnis der Ausführung des galvanischen Metallabscheidungsverfahrens ist eine Ansammlung von Metallsedimenten 3, in denen das Trägermaterial 2 teilweise eingebet tet ist und die an der Stelle eines Metallsediments mit dem Trägermaterial durch die Anhaftungspunkte 4 und die Wachstumsstellen 5 verbunden sind, während deren Erzeugung Hohlräume 10 gebildet worden sind.
• Am Ende des galvanischen Metallabscheidungsverfahrens werden die Kathode 6, das Füllmaterial 8 und die Maske 9 entfernt, und eine Schicht aus Bindemittel 11 wird auf diejenige Seite des Trägermaterials 2 aufgebracht, wo Metallsedimente 3 nicht gebildet worden sind. Während dieses Vorgangs fließt das Bindemittel 11 in die Hohlräume 10. In den Fig. 2 und 3 sind die Hohlräume 10 in beispielhafter Weise als hinterschnittene Hohlräume gezeigt. Die Schicht aus Bindemittel 11 erstreckt sich dann über die vollständige Oberfläche des Trägermaterials 2 auf dessen einer Seite. Die Festigkeit des Schleifartikels 1 wird durch die zusätzliche Festigkeit erhöht, die die Schicht 11 liefert, sowie die stärkere Anhaftung der Metallsedimente 3 an dem Trägermaterial 2 als Ganzes.

Claims (9)

1. Schleifartikel (1), der eine Mehrzahl Metallsedimente (3) umfaßt, die sich in einem gewissen Abstand voneinander befinden und mit einem porösen Trägermaterial (2) verbunden sind, so daß zumindest ein Teil eines jeden Metallsediments an einer äußeren Oberfläche des Trägermaterials frei liegt, und das Trägermaterial teilweise in den Sedimenten eingebettet ist, Schleifmaterial in die genannten Metallsedimente eingebettet ist oder an der oberen Oberfläche der genannten Metallsedimente anhaftet, wobei die genannten Metallsedimente durch eine bekannte Elektroplattierungstechnik, wie z. B. galvanische Metallabscheidung, stromlose Sedimentation oder Vakuumabscheidung erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsedimente (3) durch das Trägermaterial (2) hindurchdringen, wodurch wenigstens ein anderer Teil (4) eines jeden Metallsediments (3) auf der anderen Oberfläche des Trägermaterials (2) ist, wobei der andere Teil oder die anderen Teile mit Hohlräumen (10) versehen sind, wobei auf die andere Oberfläche des Trägermaterials eine Schicht aus Bindemittel (11) aufgebracht ist, die sich durchgehend in die Hohlräume (10) erstreckt.

2. Schleifartikel gemäß irgendeinem Anspruch 1, wobei das Bindemittel (11) ein Kunststoff ist.

3. Schleifartikel gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlräume (10) hinterschnittene Hohlräume sind.

4. Schleifartikel gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägermaterial (2) elektrisch nichtleitend ist.

5. Schleifartikel gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei das Trägermaterial (2) elektrischleitend ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Metallsedimente (3) auf einem Trägermaterial (2) durch eine Elektroplattierungstechnik unter Verwendung einer Maske (9) auf einer Seite und einer Kathode (6) auf der anderen Seite des Trägermaterials (2) gebildet werden, so daß auf einer Seite des Trägermaterials (2) wenigstens ein Teil eines jeden Metallsediments (3) freiliegt und das Trägermaterial (2) teilweise in jedes Metallsediment (3) eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kathode (6) angewendet wird, die örtlich getrennt ist, so daß andere Teile (4) auf jedem Sediment (3) gebildet werden, die zu der anderen Oberfläche des Trägermaterials (2) durchdringen, wobei die anderen Teile mit Hohlräumen geformt werden, die Oberfläche (12) eines freiliegenden Abschnitts (7) der Kathode (6) um zumindest einen Faktor 2 kleiner als die Oberfläche des Teils des Trägermaterials (2) ist, das durch die Maske (9) freigelegt wird, und eine Schicht aus Bindemittel (11) auf die andere Seite aufgebracht wird, wobei sich die Schicht durchgehend in die Hohlräume erstreckt.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Bindemittel (11) in flüssiger Form aufgebracht wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Bindemittel (11) in Pastenform aufgebracht wird.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6-8, wobei sich das Bindemittel nach dem Aufbringen verfestigt oder es gehärtet wird.