DE69629054T2

DE69629054T2 - Abrasiver Gegenstand und Verfahren zu seiner Herstellung.

Info

Publication number: DE69629054T2
Application number: DE69629054T
Authority: DE
Inventors: R. Scott CULLER; J. John GAGLIARDI; W. Thomas LARKEY; G. Eric LARSON; Lawrence L. Martin; W. Jeffrey NELSON
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2016-09-12
Also published as: EP1038637A3; AU7108396A; EP0925151B1; DE69629054D1; ZA977477B; DE69637418D1; BR9612737A; WO1998010896A1; DE69637418T2; EP1038637A2; JP2001500068A; CA2264872A1; EP1038637B1; EP0925151A1

Description

Diese Erfindung betrifft beschichtete Schleifgegenstände und Schleifgegenstände mit gebundenem Schleifmittel und ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Schleifgegenstands.
WO95/01241 betrifft ein Verfahren zum Herstellen präzis geformter Partikel. Außerdem wird ein Schleifgegenstand beschrieben, der eine Vielzahl an präzis geformten Schleifpartikeln einschließt, die Schleifkörper und einen Binder, der aus einer additionspolymerisierbaren Bindervorstufe gebildet wird, umfassen.
WO95/20469 betrifft beschichtete schleifmittelhaltige erosionsempfindliche Agglomerate und Schleifkörner. Die erosionsempfindlichen Agglomerate bestehen im Wesentlichen aus einem Schleifhilfsmittel und weisen die Form von Stäbchen auf.
Herkömmliche beschichtete Schleifgegenstände bestehen typischerweise aus einer Schicht von Schleifkörpern, die an einem Träger haften. Im Allgemeinen wird nur ein kleiner Bruchteil der Schleifkörper in dieser Schicht während der Brauchbarkeitsdauer des beschichteten Schleifgegenstands tatsächlich verwendet. Ein großer Anteil der Schleifkörper in dieser Schicht wird vergeudet. Außerdem muss der Träger, einer der teureren Bestandteile des beschichteten Schleifgegenstands, auch beseitigt werden, bevor er abgenutzt worden ist.
Viele Versuche sind unternommen worden, die Schleifkörper auf dem Träger in solch einer Weise zu verteilen, so dass ein höherer Prozentsatz an Schleifkörpern tatsächlich verwendet wird, wodurch die Brauchbarkeitsdauer des beschichteten Schleifgegenstands verlängert wird. Durch Verlängern der Haltbarkeit des beschichteten Schleifgegenstands sind weniger Band- oder Scheibenwechsel erforderlich, wodurch Zeit gespart wird und Personalkosten verringert werden. Lediglich Ablagern einer dicken Schicht von Schleifkörpern auf dem Träger wird das Problem nicht lösen, da Schleifkörper, die unter den obersten Schleifkörpern liegen, wahrscheinlich nicht verwendet werden.
Verschiedene Verfahren, durch die Schleifkörper in einem beschichteten Schleifgegenstand in solch einer Weise, dass die Haltbarkeit des Gegenstands verlängert wird, verteilt werden können, sind bekannt. Ein solcher Weg umfasst Einlagern von Schleifagglomeraten in den beschichteten Schleifgegenstand. Schleifagglomerate bestehen aus Schleifkörpern, die mittels eines Binders miteinander verbunden sind, wobei eine Masse gebildet wird. Die Verwendung von Schleifagglomeraten mit zufälligen Formen und Größen macht es schwer, die Menge an Schleifkörpern, die mit der Oberfläche aus einem Werkstück in Berührung kommt, vorhersagbar zu steuern. Aus diesem Grund würde es wünschenswert sein, einen wirtschaftlichen Weg zu haben, um präzis geformte Schleifagglomerate herzustellen.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen beschichteten Schleifgegenstand, umfassend:

(a) einen Träger mit einer Vorder- und Rückenfläche;
(b) eine Bindemittelschicht, die auf der Vorderfläche des Trägers vorliegt;
(c) eine Schleifschicht, die an die Bindemittelschicht auf dem Träger gebunden ist, wobei die Schleifschicht eine Vielzahl an Schleifkörpern und eine Vielzahl an präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln umfasst, die frei von Schleifkörpern sind, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel Pyramiden sind, die einen Binder, der aus einer wärmehärtbaren Bindervorstufe erhältlich ist, und eine Vielzahl an Schleifhilfsmittelteilchen umfassen; und
(d) eine Deckschicht, die über der Schleifschicht vorliegt.

In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung einen beschichteten Schleifgegenstand bereit, umfassend:

(a) einen Träger mit einer Vorder- und Rückenfläche;
(b) eine Bindemittelschicht, die auf der Vorderfläche des Trägers vorliegt;
(c) eine Schleifschicht die mittels der Bindemittelschicht an die Vorderfläche des Trägers gebunden ist, wobei die Schleifschicht eine Vielzahl an Schleifkörpern umfasst; und
(d) eine Deckschicht, die über der Schleifschicht vorliegt, wobei die Deckschicht umfasst:
(1) ein verfestigtes Bindungsmittel und
(2) eine Vielzahl an präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln, die frei von Schleifkörpern sind, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel Pyramiden sind, die einen Binder, der aus einer wärmehärtbaren Bindervorstufe erhältlich ist, und eine Vielzahl an Schleifhilfsmittelteilchen umfassen.

Der vorstehende beschichtete Schleifgegenstand kann durch ein Verfahren hergestellt werden, das die Schritte umfasst:

(a) Bereitstellen eines Trägers mit einer Vorder- und Rückenfläche;
(b) Aufbringen einer Bindemittelschichtvorstufe über der Vorderfläche des Trägers;
(c) zumindest teilweises Einbetten einer Vielzahl an Schleifkörpern in die Bindemittelschichtvorstufe;
(d) Umwandeln der Bindemittelschichtvorstufe in eine Bindemittelschicht;
(e) Aufbringen einer Deckschichtvorstufe über den Schleifkörpern, wobei die Deckschichtvorstufe ein Bindungsmittel umfasst;
(f) zumindest teilweises Einbetten einer Vielzahl an präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln in die Deckschichtvorstufe, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel Pyramiden sind, die einen Binder, der aus einer wärmehärtbaren Bindervorstufe erhältlich ist, und eine Vielzahl an Schleifhilfsmittelteilchen umfassen; und
(g) Aussetzen des Trägers, der Bindemittelschicht, der Schleifkörper und der Deckschichtvorstufe derartigen Bedingungen, dass die Deckschichtvorstufe in eine Deckschicht umgewandelt wird und ein beschichteter Schleifgegenstand gebildet wird.

In noch einer anderen Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel, umfassend ein Bindungsmittel, eine Vielzahl an Schleifkörpern und eine Vielzahl an präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln, die frei von Schleifkörpern sind, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel Pyramiden sind, die einen Binder, der aus einer wärmehärtbaren Bindervorstufe erhältlich ist, und eine Vielzahl an Schleifhilfsmittelteilchen umfassen, und wobei das Bindungsmittel zum Bilden einer Formmasse aus Schleifkörpern und präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln dient.
Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel können durch ein Verfahren hergestellt werden, umfassend die Schritte:

(a) Bereitstellen eines Fertigungswerkzeugs mit einem dreidimensionalen Körper, der zumindest eine zusammenhängende Oberfläche aufweist, wobei die Oberfläche zumindest eine Öffnung, die in der zusammenhängenden Oberfläche gebildet ist, enthält, wobei zumindest eine Öffnung einen Zugang zu einem Hohlraum in dem dreidimensionalen Körper bereitstellt;
(b) Bereitstellen einer Abfüllmöglichkeit, die eine Bindervorstufe, die ein wärmehärtbares Harz umfasst, in den zumindest einen Hohlraum durch die zumindest eine Öffnung eintragen kann;
(c) Bereitstellen einer Möglichkeit innerhalb einer Härtungszone zum zumindest teilweisen Härten der Bindervorstufe;
(d) Eintragen der Bindervorstufe und einer Vielzahl an Schleifhilfsmittelteilchen in zumindest einen Teil des zumindest einen Hohlraums;
(e) ununterbrochenes Bewegen des zumindest einen Hohlraums durch die Härtungszone, um zumindest teilweise die Bindervorstufe zu härten, wobei ein verfestigter, handhFigarer Binder mit einer Form bereitgestellt wird, die dem Teil des Hohlraums entspricht, in den die Bindervorstufe eingebracht worden war;
(f) Entfernen des Binders aus dem zumindest einen Hohlraum; und
(g) Umwandeln des Binders, wobei ein präzis geformtes Partikel gebildet wird.

Die Schritte (f) und (g) können gleichzeitig durchgeführt werden.
Der Binder, der Schleifhilfsmittelteilchen enthält, wird aus dem zumindest einen Hohlraum des Fertigungswerkzeugs in Schritt (f) entfernt. Andere Materialien als Schleifhilfsmittelteilchen können mit der Bindervorstufe eingeschlossen sein.
Die Härtungszone kann eine Wärmeenergiequelle, eine Strahlungsenergiequelle oder beide enthalten. Geeignete Strahlungsenergiequellen schließen Elektronenstrahl, sichtbares Licht und Ultraviolettlicht ein. In einer Variation des allgemeinen Verfahrens kann das Härten durch Wärmeenergie oder durch eine Kombination von Strahlungsenergie und Wärmeenergie ausgeführt werden.
Sowohl in den allgemeinen als auch den bevorzugten Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Schritte (d), (e) und (f) auf kontinuierlicher Basis ausgeführt werden oder in kontinuierlicher Weise ausgeführt werden. Für diese Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Fertigungswerkzeug eine Endlosbahn (Band) oder eine Trommel, vorzugsweise eine Zylindertrommel ist, die sich um ihre Achse drehen wird. In einer anderen Ausführungsform kann eine Bahn mit zwei Enden verwendet werden. Solch eine Bahn mit zwei Enden bewegt sich von einer Abwickelstelle zu einer Aufwickelstelle. Es ist bevorzugt, dass das Fertigungswerkzeug eine Vielzahl an Hohlräumen aufweist.
Während des Schritts (e) des Verfahrens wird die Bindervorstufe verfestigt, so dass sie in einen handhFigaren Binder umgewandelt wird.
Der Binder kann durch verschiedene Möglichkeiten in Partikel umgewandelt werden. Bei einer Möglichkeit wird der Binder, wenn er aus den Hohlräumen des Fertigungswerkzeugs entfernt wird, in Form einzelner Partikel freigegeben. Die erhaltenen Partikel weisen vorzugsweise Formen auf, die im Wesentlichen dieselben wie die Formen der Hohlräume des Fertigungswerkzeugs sind. So weisen die Partikel Formen auf, die durch die Formen der Hohlräume des Fertigungswerkzeugs bestimmt werden. Bei dieser ersten Möglichkeit werden die Schritte (f) und (g) gleichzeitig ausgeführt, da die geformten Partikel ihre charakteristische Form aufweisen, wenn sie aus den Hohlräumen des Fertigungswerkzeugs freigegeben werden.
Bei einer zweiten Möglichkeit wird der Binder von der Hauptoberfläche des Fertigungswerkzeugs in Form einer Folie entfernt, die geformte Teile umfasst, die im Wesentlichen dieselbe Größe und Form der Hohlräume des Fertigungswerkzeugs aufweisen, aber durch eine relativ dünne Verbindungsschicht aus dem Material des Binders miteinander verbunden sind. Bei dieser zweiten Möglichkeit wird die Folie entlang der dünnen Verbindungsschicht aus Bindermaterial dann zerbrochen oder zerschlagen, wobei die präzis geformten Partikel gebildet werden. Die Partikel können gesiebt oder klassiert werden, um irgendwelche unerwünschten Partikel zu entfernen. Falls die Verbindungsschicht des Bindermaterials sorgfältig zerbrochen oder zerschlagen wird, können die erhaltenen Partikel Formen aufweisen, die im Wesentlichen dieselben wie diejenigen der Hohlräume des Fertigungswerkzeugs sind.
Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung, eine Trägerbahn zu verwenden, um die Bindervorstufe an das Fertigungswerkzeug abzugeben. Die Bindervorstufe kann auf eine Hauptoberfläche, z. B. die Vorderfläche, einer Trägerbahn geschichtet werden und dann wird die erhaltene beschichtete Trägerbahn mit der zusammenhängenden Oberfläche des Fertigungswerkzeugs, das die Hohlräume enthält, in Berührung gebracht. Nach zumindest teilweisem Härten, d. h. Verfestigen der Bindervorstufe in dem Fertigungswerkzeug, wird der Binder, der bevorzugt an der Oberfläche der Trägerbahn haftet, zuerst aus dem Fertigungswerkzeug und dann von der Trägerbahn entfernt. In einer anderen Ausführungsform wird die Bindervorstufe auf die zusammenhängende Oberfläche des Fertigungswerkzeugs mit Hohlräumen geschichtet, wodurch solche Hohlräume gefüllt werden, und die Trägerbahn wird mit der zusammenhängenden Oberfläche des Fertigungswerkzeugs, die die Bindervorstufe enthält, in solch einer Weise in Berührung gebracht, dass die Bindervorstufe, die in den Hohlräumen enthalten ist, die Oberfläche der Trägerbahn berührt. Nach zumindest teilweisem Härten, d. h. Verfestigen der Bindervorstufe, haftet der Binder an der Oberfläche der Trägerbahn eher als am Fertigungswerkzeug. Der Binder kann dann von der Trägerbahn entfernt werden. Anschließend werden die präzis geformten Partikel gebildet.
Die präzis geformten Partikel können durch Zusätze zur Verwendung bei Schleifanwendungen, entweder allein oder als Bestandteil eines Schleifgegenstands, verändert werden. Die Partikel dieser Erfindung können verwendet werden, um Schleifgegenstände herzustellen, die eine Vielzahl an geformten Partikeln umfassen. Die Partikel können miteinander verbunden werden, wobei eine Formmasse, z. B. eine Scheibe, gebildet wird. In einer anderen Ausführungsform können die Partikel an einen Träger gebunden werden, wobei ein beschichteter Schleifgegenstand gebildet wird.
Diese Erfindung macht es möglich, durch Verändern der Form und Zusammensetzung der Partikel Partikel zu gestalten, die für spezielle Anwendungen geeignet sind. Das Verfahren dieser Erfindung stellt ein einfaches, schnelles und wirtschaftliches Verfahren zum Herstellen von Partikeln, insbesondere Schleifpartikeln mit einer präzisen Form bereit. Das Verfahren dieser Erfindung macht es möglich, Schleifpartikel mit denselben Abmessungen von Charge zu Charge genau herzustellen, was zu einheitlicheren Schleifgegenständen führt.
Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass die Oberfläche einer beschichteten Schleifschicht der Erfindung 5 bis 90 Prozent, vorzugsweise 10 bis 75 Prozent, am stärksten bevorzugt 20 bis 40 Prozent präzis geformte Schleifhilfsmittelpartikel umfasst.
Es ist bevorzugt, dass der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel der Erfindung in Form einer Scheibe, einschließlich einer Trennschleifscheibe vorliegt. Im Allgemeinen liegt das Volumenprozent der präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel in einem Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel im Bereich von etwa 5 bis 85 Prozent, vorzugsweise zwischen 5 bis 75 Prozent, stärker bevorzugt zwischen 5 bis 60 Prozent und am stärksten bevorzugt zwischen 10 bis 60 Prozent.
Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel sind frei von Schleifkörpern und es ist im Allgemeinen bevorzugt, dass sie im Wesentlichen aus dem Binder und Schleifhilfsmittelteilchen bestehen.
1, 2 und 3 sind schematische Seitenansichten, die verschiedene Verfahren zum Ausführen des Verfahrens dieser Erfindung veranschaulichen.
4 und 5 sind schematische Seitenansichten im Aufriss eines beschichteten Schleifgegenstands, der präzis geformte Schleifpartikel verwendet (Referenzausführungsformen).
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Fertigungswerkzeugs der 1. Der in 6 veranschaulichte Abschnitt ähnelt im Wesentlichen den Abschnitten der Fertigungswerkzeuge der 1, 2 und 3.
7 und 8 sind schematische Seitenansichten, die andere Verfahren zum Ausführen des Verfahrens dieser Erfindung veranschaulichen.
Wie er hier verwendet wird, bedeutet der Ausdruck "Bindervorstufe" ein beliebiges Material, das schmiegsam ist oder durch Wärme oder Druck oder beides schmiegsam gemacht werden kann und das mittels Strahlungsenergie oder Wärmeenergie oder beidem unschmiegsam gemacht werden kann. Wie er hier verwendet wird, bedeutet der Ausdruck "verfestigter, handhFigarer Binder" eine Bindervorstufe, die in solch einem Ausmaß polymerisiert oder gehärtet worden ist, dass sie nicht wesentlich fließen oder eine wesentliche Formänderung erfahren wird. Der Ausdruck "verfestigter, handhFigarer Binder" bedeutet nicht, dass die Bindervorstufe immer völlig polymerisiert oder gehärtet ist, aber dass sie ausreichend polymerisiert oder gehärtet ist, um das Entfernen davon aus dem Fertigungswerkzeug, während sich das Fertigungswerkzeug weiter bewegt, zu gestatten, ohne zu einer wesentlichen Formänderung des Binders zu führen. Nachdem der Binder aus dem Fertigungswerkzeug entfernt ist, kann der Binder einer zusätzlichen Energiequelle ausgesetzt werden, um eine zusätzliche Härtung oder Polymerisation des Binders bereitzustellen. Wie er hier verwendet wird, ist der Begriff "Binder" gleichbedeutend mit dem Ausdruck "verfestigter, handhFigarer Binder".
Ein Verfahren zum Herstellen eines aus Teilchen bestehenden Materials, das präzis geformte Partikel umfasst, die einen verfestigten, handhFigaren Binder umfassen, wird offenbart. Der Begriff "präzis geformt" bedeutet, dass die Bindervorstufe in einem Hohlraum eines Fertigungswerkzeugs gehärtet, polymerisiert oder verfestigt wird. Nachdem die Bindervorstufe in dem Hohlraum verfestigt ist, wird der erhaltene verfestigte Binder aus dem Hohlraum entfernt. In einigen Fällen wird während dieses Entfernungsvorgangs ein Partikel gebildet und während des Entfernungsvorgangs können Kanten der Partikel Figrechen. Außerdem können zwei, drei oder mehr Partikel an einer gemeinsamen Kante miteinander verbunden werden oder anders zusammen bleiben, wenn die Partikel aus den Hohlräumen entfernt werden. In anderen Fällen wird eine Folie aus Partikeln entfernt und dann wird diese Folie weiter verarbeitet (z. B. durch Zerstoßen, Zerbrechen, Kugelvermahlen und dergleichen), wobei einzelne Partikel gebildet werden. Während dieses Vorgangs der Bildung einzelner Partikel aus einer Folie aus Partikeln können die erhaltenen einzelnen Partikel abgerundete Kanten aufweisen und/oder mehrere (d. h. zwei, drei, vier oder mehr) Partikel können zusammen bleiben. Es liegt im Bereich dieser Endung, dass der Begriff "präzis geformt" sowohl Partikel mit gebrochenen Kanten als auch Partikel mit abgerundeten Kanten abdeckt. Außerdem liegt es im Bereich dieser Endung, dass der Begriff "präzis geformt" zwei, drei, vier oder mehr einzelne Partikel abdeckt, die miteinander verbunden sind oder anders zusammen bleiben.
1 veranschaulicht eine Apparatur, die das Verfahren dieser Erfindung ausführen kann, um die präzis geformten Partikel herzustellen. In Apparatur 10 werden Bindervorstufe 12 und Schleifhilfsmittelteilchen durch Schwerkraft aus einem Trichter 14 auf einem Fertigungswerkzeug 16, das die Form eines Laufbands aufweist, zugeführt. Das Band 16 bewegt sich über zwei Walzen 18 und 20, von denen zumindest eine maschinell angetrieben wird. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Fertigungswerkzeugs 16. Wie in 6 gesehen werden kann, ist das Fertigungswerkzeug 16 ein dreidimensionaler Körper mit einer zusammenhängenden Oberfläche 21, die eine Öffnung 22 enthält, die einen Zugang zu einem Hohlraum 23 in dem dreidimensionalen Körper bereitstellt. Die Bindervorstufe 12 füllt zumindest einen Teil des Hohlraums 23. Die Bindervorstufe 12 bewegt sich dann durch eine Härtungszone 24, wo sie einer Energiequelle 25 ausgesetzt wird, um zumindest teilweise die Bindervorstufe 12 zu härten, wobei ein verfestigter, handhFigarer Binder gebildet wird. Partikel der präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel 26 werden aus dem Fertigungswerkzeug 16 entfernt und in einem Behälter 28 gesammelt. Äußerliche Mittel 29, z. B. Ultraschallenergie, können verwendet werden, um die Ablösung der Partikel 26 aus dem Fertigungswerkzeug 16 zu fördern. Im Fertigungswerkzeug zurückgelassene Abriebteilchen können weggeputzt werden, bevor dem Fertigungswerkzeug irgendeine frische Bindervorstufe zugeführt wird.
2 veranschaulicht eine weitere Variation einer Apparatur, die das Verfahren dieser Erfindung ausführen kann. Apparatur 30 umfasst eine Trägerbahn 32, die von einer Abwickelstelle 34 beschickt wird. Abwickelstelle 34 weist die Form einer Walze auf. Die Trägerbahn 32 kann aus einem Material, wie Papier, Stoff, Polymerfilm, Vlies, Vulkanfiber, Kombinationen davon und behandelten Versionen davon, hergestellt sein. Das bevorzugte Material für die Trägerbahn 32 ist ein Polymerfilm, wie zum Beispiel ein Polyesterfilm. In 2 ist die Trägerbahn 32 durchlässig für Strahlung. Eine Bindervorstufe 36 und Schleifhilfsmittelteilchen werden durch Schwerkraft aus einem Trichter 38 auf eine Hauptoberfläche der Trägerbahn 32 zugeführt. Die Hauptoberfläche der Trägerbahn 32, die die Bindervorstufe 36 enthält, wird mittels einer Andruckwalze 42 gegen die Oberfläche eines Fertigungswerkzeugs 40 gezwungen. Die Oberfläche des Fertigungswerkzeugs 40, die die Trägerbahn berührt, ist gekrümmt, aber sie ist ansonsten mit der des Abschnitts des in 6 gezeigten Fertigungswerkzeugs identisch. Die Andruckwalze 42 hilft auch beim Zwingen der Bindervorstufe 36 in die Hohlräume des Fertigungswerkzeugs 40. Die Bindervorstufe 36 bewegt sich dann durch eine Härtungszone 43, wo sie einer Energiequelle 44 ausgesetzt wird, um die Bindervorstufe 36 zumindest teilweise zu härten, wobei ein verfestigter, handhabbarer Binder gebildet wird. Danach wird die Trägerbahn 32, die den verfestigten, handhabbaren Binder enthält, über eine Andruckwalze 46 geleitet. Es muss ausreichend Haftvermögen zwischen der Trägerbahn 32 und dem verfestigten, handhFigaren Binder vorhanden sein, um ein anschließendes Entfernen des Binders aus den Hohlräumen des Fertigungswerkzeugs 40 zu gestatten. Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel 48 werden von der Trägerbahn 32 entfernt und in einem Behälter 50 gesammelt. Äußerliche Mittel 51, z. B. Ultraschallenergie, können verwendet werden, um die Ablösung der Partikel 48 von der Trägerbahn 32 zu fördern. Die Trägerbahn 32 wird dann an der Aufwickelstelle 52 zurückgewonnen, so dass sie wiederverwendet werden kann. Die Aufwickelstelle 52 weist die Form einer Walze auf.
Das Entfernen der Partikel von der Trägerbahn kann effizient durch ein alternatives Verfahren ausgeführt werden. Bei dieser Alternative kann die Trägerbahn eine dünne, wasserlösliche Schicht auf der Hauptoberfläche davon enthalten, die die Bindervorstufe 36 aus dem Trichter 38 aufnimmt. Die wasserlösliche Schicht wird mit der Bindervorstufe 36 in Berührung kommen. Nachdem die Bindervorstufe 36 zumindest teilweise gehärtet ist, wird die Kombination aus Trägerbahn 32 und verfestigtem, handhFigarem Binder einer Wasserquelle ausgesetzt, wodurch das Wasser die wasserlösliche Schicht auf der Trägerbahn 32 löst, wodurch eine Trennung der Partikel von der Trägerbahn 32 herbeigeführt wird. Ein Beispiel einer wasserlöslichen Schicht, die für diese Variation verwendbar ist, ist eine Schicht aus einem wasserlöslichen Polymer, z. B. Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon und Cellulosederivate.
3 veranschaulicht eine weitere Variation einer Apparatur, die das Verfahren ausführen kann. In Apparatur 70 werden Bindervorstufe 72 und Schleifhilfsmittelteilchen mit dem Abstreifmesser aus einem Trichter 74 auf einem Fertigungswerkzeug 76 aufgestrichen. Das Fertigungswerkzeug liegt in Form einer zylindrischen Trommel vor und weist eine Achse 78 auf. Die zusammenhängende Oberfläche des Fertigungswerkzeugs 76 ist gekrümmt, aber sie ist ansonsten mit dem in 6 gezeigten Abschnitt des Fertigungswerkzeugs identisch. Wenn sich das Fertigungswerkzeug 76 um die Achse 78 dreht, bewegt sich die Bindervorstufe 72 durch eine Härtungszone 79, wo sie einer Energiequelle 80 ausgesetzt wird, um zumindest teilweise die Bindervorstufe 72 zu härten, wobei ein verfestigter, handhabbarer Binder gebildet wird. Danach werden die Partikel des verfestigten, handhabbaren Binders 82, die aus dem Härtungsschritt des Verfahrens resultieren, aus dem Fertigungswerkzeug 76 entfernt und in einem Trichter 84 gesammelt. Das Entfernen wird vorzugsweise durch mechanische Mittel, z. B. einen Wasserstrahl, ausgeführt. Es ist bevorzugt, dass irgendwelche in dem Fertigungswerkzeug 76 zurückbleibenden Abriebteilchen entfernt werden, bevor irgendeine frische Bindervorstufe eingetragen wird. Das Entfernen der Abriebteilchen kann durch eine Bürste, einen Luftstrahl oder eine beliebige andere herkömmliche Technik erreicht werden. Obgleich nicht in 3 gezeigt, können zusätzliche Mittel verwendet werden, um beim Entfernen der Binderpartikel aus dem Fertigungswerkzeug 76 zu helfen.
7 veranschaulicht eine weitere Variation einer Apparatur, die das Verfahren ausführen kann. Apparatur 120 umfasste ein Fertigungswerkzeug 122 in Form eines Bandes, das von einer ersten Abwickelstelle 124 zugeführt wurde. Die Abwickelstelle 124 lag in Form einer Walze vor. Das Fertigungswerkzeug 122 ist vorzugsweise aus einem Polymermaterial hergestellt, das für Strahlung durchlässig, stärker bevorzugt für Ultraviolett- und/oder sichtbares Licht durchlässig ist. Zum Beispiel kann das Fertigungswerkzeug aus einem Polymer mit einem Polyethylengrundgerüst und daran gebundenen fluoraliphatischen Resten hergestellt sein. Dieses Polymer ist in WO 92/15626, veröffentlicht am 17. September 1990, weiter beschrieben. Das Ethylenpolymer ist an Polyester gebunden. Das Fertigungswerkzeug kann ein Muster von Hohlräumen in Form von Pyramiden umfassen, die quadratische Grundflächen aufweisen und so angeordnet sind, dass die Grundflächen jeweils stumpf aneinander gestoßen wurden. Die Oberfläche des Fertigungswerkzeugs, das die Hohlräume enthält, kann dem Abschnitt des in 6 gezeigten Fertigungswerkzeugs ähnlich sein. Das Fertigungswerkzeug 122 verlässt die Abwickelstelle 124, eine Trägerbahn 126 verlässt eine zweite Abwickelstelle 128. Die Trägerbahn 126 kann aus einem mit Polyvinylalkohol beschichteten Papier hergestellt sein, das im Handel von Schneller Technical Papers, Inc. aus Pulaski, New York, Lager-Nummer 89-84-4, erhältlich ist. Eine Bindervorstufe 130 und Schleifhilfsmittelteilchen werden mittels einer Beschichtungsmaschine 132 in den Hohlräumen des Fertigungswerkzeugs 122 aufgetragen. Der die Bindervorstufe enthaltende Teil des Fertigungswerkzeugs 134 wird mittels einer Andruckwalze 136 mit der Trägerbahn 126 in Berührung gebracht. Der die Bindervorstufe enthaltende Teil des Fertigungswerkzeugs 134 und die Trägerbahn 126 werden gegen einen Dorn 138 gezwungen. Der Dorn 138 dreht sich um eine Achse 140. Danach wird Strahlungsenergie aus der Strahlungsquelle 141 in eine Härtungszone 142 durch das Fertigungswerkzeug 122 und in die Bindervorstufe durchgelassen. Die Strahlungsenergiequelle kann eine bei 600 Watt/Zoll (240 Watt/cm) arbeitende Mitteldruckquecksilberdampfultraviolettlampe sein. Nach Einwirkenlassen der Energiequelle wird die Bindervorstufe in einen verfestigten, handhFigaren Binder umgewandelt. Sowohl das den verfestigten, handhFigaren Binder enthaltende Fertigungswerkzeug als auch die Trägerbahn werden mittels des Dorns 138 kontinuierlich durch die Härtungszone 142 bewegt. Die Trägerbahn 126 wird von dem Binder enthaltenden Fertigungswerkzeug in der Umgebung einer Andruckwalze 143 abgetrennt. Die Trägerbahn 126 wird auf einer Aufwickelstelle 144 aufgewickelt. Bezüglich 7 liegt es auch im Bereich dieser Erfindung, ein Ultraschallhorn auf der Rückseite der Trägerbahn zu verwenden, um das Entfernen der Partikel von der Trägerbahn zu erleichtern. Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das Ultraschallhorn dicht an der Rückseite der Trägerbahn angebracht ist, während die Trägerbahn unter Spannung steht. Ein Beispiel eines im Handel erhältlichen Ultraschallhorns ist das, welches von Branson unter der Modellnummer "108" erhältlich ist.
8 veranschaulicht eine weitere Variation einer Apparatur, die das Verfahren ausführen kann. Apparatur 160 umfasste ein Fertigungswerkzeug 162 in Form eines Laufbands, das eine Reihe von Walzen 164 durchquerte, von denen zumindest eine maschinell angetrieben ist. Eine Bindervorstufe 166 und Schleifhilfsmittelteilchen werden mittels einer Messerstreichmaschine 168 in den Hohlräumen des Fertigungswerkzeugs 162 aufgetragen. Die Bindervorstufe 166 bewegt sich dann durch eine Härtungszone 170, wo sie einer Strahlungsenergiequelle 172 ausgesetzt wird. Die Strahlungsenergiequelle kann eine bei 600 Watt/Zoll (240 Watt/cm) arbeitende Mitteldruckquecksilberdampfultraviolettlampe sein. Das Verfahren ist kontinuierlich und nach Einwirkenlassen der Energiequelle 172 wird die Bindervorstufe 166 in einen verfestigten, handhFigaren Binder umgewandelt. Die Partikel 178 sollten vorzugsweise an einer glattpolierten Walze 174 haften. Unmittelbar nach Verlassen der Härtungszone 170 werden die Partikel 178 von der glattpolierten Walze 174 durch ein Schälmittel 176 entfernt und mittels Vakuum gesammelt (nicht gezeigt).
Das Fertigungswerkzeug ist ein dreidimensionaler Körper mit zumindest einer zusammenhängenden Oberfläche. Die zusammenhängende Oberfläche enthält zumindest eine Öffnung, vorzugsweise eine Vielzahl von Öffnungen, die in der zusammenhängenden Oberfläche gebildet sind. Jede Öffnung stellt einen Zugang zu einem Hohlraum bereit, der in dem dreidimensionalen Körper gebildet wird. Wie er in diesem Zusammenhang verwendet wird, bedeutet der Begriff "zusammenhängend" gekennzeichnet durch ununterbrochene Ausdehnung im Raum; die Öffnungen und Hohlräume sind Merkmale in der zusammenhängenden Oberfläche, aber sie unterbrechen die Oberfläche nicht zu einer Vielzahl einzelner Oberflächen. Das Fertigungswerkzeug kann in Form einer Bahn, eines Bandes, z. B. eines Laufbandes, einer Folie, einer Beschichtungswalze oder einer auf einer Beschichtungswalze montierten Muffe vorliegen. Es ist bevorzugt, dass das Fertigungswerkzeug eines ist, das kontinuierliche Arbeitsvorgänge gestattet, wie zum Beispiel ein Laufband oder eine zylindrische Beschichtungswalze, die sich um eine Achse dreht. Typischerweise liegt eine zylindrische Beschichtungswalze in Form eines richtigen Zylinders vor, weist einen Durchmesser von etwa 25 bis etwa 45 cm auf und ist aus einem harten Material gebaut. Die Apparatur, die eine Bahn mit zwei Enden verwendet, kann auch hergerichtet werden, um kontinuierliche Arbeitsvorgänge bereitzustellen. Die bevorzugten Materialien für ein Fertigungswerkzeug sind Polymere, wie Polyolefine, z. B. Polypropylen, oder Metalle, wie Nickel. Das Fertigungswerkzeug kann auch aus einem Keramikmaterial gebildet werden.
Ein aus Metall hergestelltes Fertigungswerkzeug kann durch Gravieren, Photolithographie, Walzfräsen, Ätzen, Rändeln, Zusammenbauen einer Vielzahl von Metallteilen, die in der gewünschten KonFiguration bearbeitet sind, Formstanzen oder andere mechanische Mittel oder durch Elektroformung angefertigt werden. Das bevorzugte Verfahren zum Herstellen eines Metallfertigungswerkzeugs oder Abformwerkzeugs ist Diamantdrehbearbeitung. Eine andere bevorzugte Technik zum Herstellen des Abformwerkzeugs und/oder eines Metallfertigungswerkzeugs ist, einen Schneidrändelvorgang zu verwenden. Dieser Schneidrändelvorgang ist in der PCT-Patentanmeldung Nr. PCT/US95/13074 weiter beschrieben. Zum Beispiel wurde ein zylindrisches 1026 Weichstahlwerkstück mit acht Zoll Durchmesser, 28 Zoll lang, zuerst mit einer dünnen Schicht Glanznickel galvanisch beschichtet, um einer Korrosion vorzubeugen und das Haften an galvanisch beschichtetem Kupfer zu verbessern. Danach wurden 0,050 Zoll Hartkupfer, 240 Knoop, galvanisch über das Glanznickel geschichtet. Ein Ende des galvanisch beschichteten Werkstücks wurde in einem Vierbackenspannfutter montiert und das andere Ende mit einem Zentrum im Endschaft einer Clausing-Maschinendrehbank, die mit einer Niederdruckpumpe und Kühlmittel auf Wasserbasis ausgerüstet war, abgestützt. Die äußere Oberfläche des Werkstücks wurde glatt abgeschliffen, wobei 0,030 Zoll Hartkupfer zurückgelassen wurden.
Ein Zeus-Schneidrändelwerkzeug Modell Nr. 209 wurde mit einer ersten Schnellschnittstahl-("HSS")-Rändelscheibe in der oberen Position versehen. Die erste Rändelscheibe wies eine 30° Zahnneigung nach links bezüglich der Scheibenachse und 36 Zähne pro Zoll ("TPI") auf, wobei die Zähne einen 90° umfassenden Winkel am Zahnkamm aufweisen. Das Werkzeug wurde auch mit einer zweiten HSS-Rändelscheibe in der unteren Position versehen. Die zweite Rändelscheibe wies einen 0° Zahnneigungswinkel bezüglich der Scheibenachse, 36 TPI, mit einem 90° umfassenden Winkel am Zahnkamm auf. Beide Scheibenausrichtungen wurden durch Einstellung der Scheibenmontagestützen in die 200 mm (7,9 Zoll) Werkstück-O.D.-Position eingestellt. Die Scheibenachsen waren jeweils etwa 30° relativ zur horizontalen Mittelebene des Zeus-Schneidrändelwerkzeugs. Das Schneidrändelwerkzeug wurde dann am Querschieber der Clausing-Drehbank montiert. Die Höhe des Werkzeugs wurde so eingestellt, dass beide Scheiben das Werkstück gleichzeitig berühren würden. Die erste Scheibe in der oberen Position wurde dann entfernt. Der Kühlmittelstrom wurde zur zweiten Scheibe gelenkt, um Splitter wegzuwaschen, wenn sie gebildet werden.

1) Die zweite Scheibe wurde mit dem Werkstück eingestellt. Die Drehbank drehte das Werkstück in eine erste Richtung (mit zweiter Scheibe eingestellte Oberfläche bewegt sich aufwärts) bei 80 U/min mit einer Werkzeugvorschubgeschwindigkeit parallel zur Achse des Werkstücks von 0,010 Zoll-Umdrehung von rechts nach links. Die Tiefe des Schnitts der ersten Scheibe wurde eingestellt, um etwa 75% einer Einkerbung mit voller Tiefe zu ergeben.
2) Die zweite Scheibe wurde dann entfernt, und die erste Scheibe wurde erneut in der oberen Position angebracht. Die Drehbank drehte das Werkstück in eine Aufzeichnungsrichtung (mit erster Scheibe eingestellte Oberfläche bewegt sich abwärts) bei denselben Bedingungen wie vorstehend mit Werkzeugrichtung von rechts nach links parallel zur Werkstückachse.
3) Die erste Scheibe wurde entfernt, und die zweite Scheibe wurde erneut in der unteren Position angebracht. Dieser dritte Schritt wiederholte den ersten Schritt, es sei denn, das Werkzeug wurde eingestellt, um volle Einkerbungstiefe bereitzustellen.
4) Die zweite Scheibe wurde entfernt, und die erste Scheibe wurde erneut in der oberen Position angebracht. Dieser vierte Schritt wiederholte den zweiten Schritt, es sei denn, das Werkzeug wurde eingestellt, um volle Einkerbungstiefe bereitzustellen.
5) Die erste Scheibe wurde entfernt, und die zweite Scheibe wurde erneut in der unteren Position angebracht. Dieser fünfte Schritt wiederholte den dritten Schritt wieder bei voller Einkerbungstiefe.

Die erhaltene gerändelte Werkstückoberfläche war mit einem Rändelmuster von 36,7 Pyramiden auf Quadratbasis pro Zoll, gemessen in der Richtung parallel zu einer Kante der Pyramidenbasis, mit einer durchschnittlichen Höhe von 0,0099 Zoll bedeckt. Die Pyramidenspitzen waren entsprechend der abgerundeten Vertiefung der Rändelscheiben abgerundet. Die Scheitelpunkte des Pyramidenmusters wiesen einen 11,5° Steigungswinkel in Bezug auf eine zur longitudinalen Achse des Werkstücks senkrechten Ebene auf. Das Werkstück wurde vor Gebrauch mit einer Schutzschicht außenstromlosen Nickels beschichtet, um einer Korrosion vorzubeugen und Folymerablösbarkeitseigenschaften zu verbessern.
Das vorstehend beschriebene gerändelte Werkstück wurde verwendet, um eine Fertigungswerkzeugausrüstung herzustellen. Zuerst wurden das Werkstück und eine Andruckwalze unterhalb eines Extruders angebracht. Das gerändelte Werkstück wurde bei 60°C (140°F) und die Andruckwalze bei 21°C (70°F) gehalten. Escorene "Polypropylen 3445" bei 214°C (417°F) wurde auf das gerändelte Werkstück extrudiert und zwischen das Werkstück und die Andruckwalze gezwungen, während das Werkstück und die Andruckwalze gedreht wurden. Eine 0,022 Zoll dicke nahtlose Folie wurde bei 3,6 Meter/Minute (11,8 fpm) gesammelt. Die Oberfläche der Folie wies ein ununterbrochenes Muster pyramidaler Taschen auf ihrer Oberfläche auf, die das Gegenstück derjenigen auf dem gerändelten Werkstück waren.
Extrudiertechniken sind in der Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Bd. 8, John Wiley & Sons, Inc. (1968), S. 651–665, und im US-Patent Nr. 3 689 346, Sp. 7, Zeilen 30 bis 55 weiter beschrieben. Das Fertigungswerkzeug kann auch eine Ablösebeschichtung enthalten, um leichteres Entfernen des Binders aus den Hohlräumen zu gestatten und Abnutzung des Fertigungswerkzeugs zu minimieren. Beispiele solcher Ablösebeschichtungen schließen harte Beschichtungen, wie Metallcarbide, Metallnitride, Metallboride, Diamant oder diamantartigen Kohlenstoff ein. Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung, ein erwärmtes Fertigungswerkzeug zu verwenden, das vorzugsweise aus Metall hergestellt ist. Ein erwärmtes Werkzeug kann leichteres Bearbeiten, schnelleres Härten und leichtere Ablösung der geformten Partikel aus dem Werkzeug gestatten. Weitere Information über Fertigungswerkzeuge kann im US-Patent Nr. 5 435 816 gefunden werden.
In einigen Fällen kann ein Polymerfertigungswerkzeug von einem Originalabformwerkzeug nachgebildet werden. Dieses ist insbesondere bevorzugt, wenn das Fertigungswerkzeug in Form eines Bandes oder einer Bahn vorliegt. Ein Vorteil von Polymerwerkzeugen gegenüber Metallwerkzeugen ist der Preis. Ein weiterer Vorteil von Polymerwerkzeugen ist die Fähigkeit, Strahlung zu gestatten, aus der Strahlungsquelle durch das Fertigungswerkzeug und in die Bindervorstufe zu gehen. Ein Polymerfertigungswerkzeug kann durch Schichten eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes, wie Polypropylen, auf das Abformwerkzeug hergestellt werden. Das geschmolzene Harz kann dann abgeschreckt werden, wobei eine thermoplastische Kopie des Abformwerkzeugs erhalten wird. Diese Polymerkopie kann dann als Fertigungswerkzeug verwendet werden. Außerdem kann die Oberfläche des Fertigungswerkzeugs eine Ablösebeschichtung, wie ein Material auf Siliconbasis oder ein Material auf Fluorchemikalienbasis, enthalten, um die Ablösbarkeit des Binders aus dem Fertigungswerkzeug zu verbessern. Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung, ein Ablösemittel in das Polymer, aus dem das Fertigungswerkzeug gebildet wird, einzulagern. Typische Ablösemittel schließen Materialien auf Siliconbasis und Materialien auf Fluorchemikalienbasis ein. Es liegt im Bereich dieser Erfindung, Fertigungswerkzeuge aus Polymeren herzustellen, die gute Ablöseeigenschaften zeigen. Solch ein Polymer ist in WO 92115626, veröffentlicht am 17. September 1992, beschrieben. Diese Quellenangabe beschreibt ein Fluorchemikalienpfropfcopolymer, das ein Basispolymer umfasst, das polymerisierte Einheiten umfasst, die von Monomeren abgeleitet sind, die endständige olefinische Doppelbindungen aufweisen, die eine Einheit aufweisen, die einen daran aufgepfropften fluoraliphatischen Rest umfasst. Der aufgepfropfte fluoraliphatische Rest ist im Allgemeinen von einem Fluorolefin abgeleitet, das einen fluoraliphatischen Rest und eine polymerisierbare Doppelbindung umfasst.
Der fluoraliphatische Rest des Fluorolefins ist im Allgemeinen durch eine Verbindungsgruppe an die polymerisierbare Doppelbindung gebunden. Solche Fluorolefine können durch die folgende Formel: (Rf)aQ(CR=CH2)b wiedergegeben werden, in der
R ein Wasserstoffatom, eine Trifluormethylgruppe oder einen geradkettigen oder verzweigtkettigen Alkylrest, der 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, wiedergibt;
a eine ganze Zahl von 1 bis 10 wiedergibt;
b eine ganze Zahl von 1 bis 6 wiedergibt;
Q eine (a + b)-valente Verbindungsgruppe wiedergibt, die die Radikalkettenpolymerisation nicht wesentlich stört und
Rf einen fluoraliphatischen Rest wiedergibt, der eine voll fluorierte endständige Gruppe umfasst, die mindestens sieben Fluoratome enthält.
Das Metallabformwerkzeug kann durch dieselben Verfahren hergestellt werden, die verwendet werden können, um Metallfertigungswerkzeuge herzustellen. Andere Verfahren zum Herstellen von Fertigungswerkzeugen sind im US-Patent Nr. 5 435 816 beschrieben.
Falls das Fertigungswerkzeug aus einem thermoplastischen. Material hergestellt wird, sollten die Bedingungen des Verfahrens so eingestellt werden, dass nicht irgendwelche Wärme, die in der Härtungszone erzeugt wird, das Fertigungswerkzeug nachteilig beeinflusst.
Zumindest eine zusammenhängende Oberfläche des Fertigungswerkzeugs enthält zumindest einen Hohlraum, vorzugsweise eine Vielzahl an Hohlräumen. Die verfestigte, handhFigare Bindervorstufe wird eine Form erwerben; die der Form des Hohlraums entspricht. Ein Hohlraum weist die geometrische Form einer Pyramide auf. Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung, dass ein gegebenes Fertigungswerkzeug eine Vielfalt an Hohlräumen verschiedener Formen oder Hohlräumen verschiedener Größen oder beidem enthalten kann. Im Fall einer Bahn oder eines Bandes kann sich der Hohlraum ganz durch das Fertigungswerkzeug erstrecken. Die Hohlräume können aneinanderstoßen oder Landflächen zwischen ihnen aufweisen. Es ist bevorzugt, dass die Seiten der Hohlräume eine Neigung aufweisen, die sie assoziiert, um ein leichteres Entfernen des Binders aus dem Fertigungswerkzeug zu gestatten.
Die Hohlräume können alle dieselbe Form mit denselben Abmessungen aufweisen. In diesem Fall wird die Vielzahl präzis geformter Partikel im Wesentlichen ganz dieselbe Größe und Form aufweisen. In einer anderen Ausführungsform können die Hohlräume alle dieselbe Form mit unterschiedlichen Abmessungen aufweisen. In diesem Fall wird eine Partikelgrößenverteilung präzis geformter Partikel vorliegen. In noch einem anderen Aspekt können die Hohlräume alle dieselben Abmessungen mit unterschiedlichen Formen aufweisen. In diesem Fall werden die erhaltenen präzis geformten Partikel dieselbe Größe mit unterschiedlichen Formen aufweisen. In noch einer anderen Ausführungsform können die Hohlräume unterschiedliche Formen und unterschiedliche Größen aufweisen. In diesem Fall werden die erhaltenen präzis geformten Partikel unterschiedliche Formen und Größen aufweisen.
Für diese Erfindung geeignete Bindervorstufen umfassen ein wärmehärtbares Harz, das durch Strahlungsenergie oder Wärmeenergie gehärtet werden kann. Die Bindervorstufe kann über einen Kondensationshärtungsmechanismus oder einen Additionsmechanismus polymerisieren. Die bevorzugten Bindervorstufen polymerisieren über einen Additionsmechanismus. Die Bindervorstufe kann über einen Radikalmechanismus oder einen kationischen Mechanismus oder beide Mechanismen polymerisieren. Die Bindervorstufe kann füllstofffrei sein oder kann herkömmliches Füllmaterial enthalten.
Die Bindervorstufe kann vorzugsweise durch Strahlungsenergie oder Wärmeenergie gehärtet werden. Strahlungsenergiequellen schließen Elektronenstrahlenergie, Ultraviolettlicht, sichtbares Licht und Laserlicht ein. Falls Ultraviolett- oder sichtbares Licht verwendet wird, ist vorzugsweise ein Photoinitiator in dem Gemisch eingeschlossen. Nachdem er Ultraviolett- oder sichtbarem Licht ausgesetzt worden ist, erzeugt der Photoinitiator eine Radikalquelle oder eine kationische Quelle. Diese Radikalquelle oder kationische Quelle leitet dann die Polymerisation der Bindervorstufe ein. Ein Photoinitiator ist wahlfrei, wenn eine Elektronenstrahlenergiequelle verwendet wird.
Beispiele von Bindervorstufen, die durch Strahlungsenergie gehärtet werden können, schließen acrylierte Urethane, acrylierte Epoxidharze, ethylenisch ungesättigte Verbindungen, Aminoplastderivate mit anhängenden ungesättigten Carbonylgruppen, Isocyanuratderivate mit zumindest einer anhängenden Acrylatgruppe, Isocyanatderivate mit zumindest einer anhängenden Acrylatgruppe, Vinylether, Epoxidharze und Kombinationen davon ein. Der Begriff Acrylat schließt sowohl Acrylate als auch Methacrylate ein.
Acrylierte Urethane sind Diacrylatester von isocyanatverlängerten Polyestern oder Polyethern mit einer endständigen Hydroxygruppe. Beispiele im Handel erhältlicher acrylierter Urethane schließen "UVITHANE 782", erhältlich von Morton Thiokol Chemical, und "CMD 6600", "CMD 8400" und "CMD 8805", erhältlich von Radcure Specialties, ein.
Acrylierte Epoxidharze sind Diacrylatester von Epoxidharzen, wie die Diacrylatester vom Bisphenol A-Epoxidharz. Beispiele im Handel erhältlicher acrylierter Epoxidharze schließen "CMD 3500", "CMD 3600" und "CMD 3700", erhältlich von Radcure Specialties, ein.
Ethylenisch ungesättigte Verbindungen schließen sowohl monomere als auch polymere Verbindungen ein, die Atome von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff und gegebenenfalls Stickstoff und den Halogenen enthalten. Sauerstoff- oder Stickstoffatome oder beide sind im Allgemeinen in Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und Harnstoffgruppen vorhanden. Ethylenisch ungesättigte Verbindungen weisen vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als etwa 4000 auf und sind vorzugsweise Ester, die aus der Umsetzung von Verbindungen, die aliphatische Monohydroxygruppen oder aliphatische Polyhydroxygruppen und ungesättigte Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure und dergleichen, enthalten resultieren. Typische Beispiele von Acrylaten schließen Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Ethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycolmethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerythrittriacrylat, Pentaerythritmethacrylat und Pentaerythrittetraacrylat ein. Andere ethylenisch ungesättigte Verbindungen schließen Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethylallylester und -amide von Carbonsäuren, wie Diallylphthalat, Diallyladipat und N,N-Diallyladipamid, ein. Noch andere ethylenisch ungesättigte Verbindungen schließen Styrol, Divinylbenzol und Vinyltoluol ein. Andere stickstoffhaltige, ethylenisch ungesättigte Verbindungen schließen Tris-(2-acryloyloxyethyl)isocyanurat, 1,3,5-Tri-(2-methacryloxyethyl)-s-triazin, Acrylamid, Methylacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylpiperidon ein.
Der Aminoplast kann monomer oder oligomer sein. Die Aminoplastharze weisen zumindest eine anhängende α,β-ungesättigte Carbonylgruppe pro Molekül auf. Diese α,β-ungesättigten Carbonylgruppen können Acrylat-, Methacrylat- oder Acrylamidgruppen sein. Beispiele solcher Harze schließen N-Hydroxymethylacrylamid, N,N'-Oxydimethylenbisacrylamid, ortho- und para-acrylamidomethyliertes Phenol, acrylamidomethylierten phenolischen Novolak und Kombinationen davon ein. Diese Materialien sind in den US-Patenten Nr. 4 903 440, 5 055 112 und 5 236 472 weiter beschrieben.
Isocyanuratderivate mit zumindest einer anhängenden Acrylatgruppe und Isocyanatderivate mit zumindest einer anhängenden Acrylatgruppe sind im US-Patent Nr. 4 652 274 weiter beschrieben. Das bevorzugte Isocyanuratmaterial ist ein Triacrylat des Tris(hydroxyethyl)isocyanurats.
Beispiele von Vinylethern, die für diese Erfindung geeignet sind, schließen vinyletherfunktionalisierte Urethanoligomere ein, die im Handel von Allied Signal unter den Handelsbezeichnungen "VE 4010", "VE 4015", "VE 2010", "VE 2020" und "VE 4020" erhältlich sind.
Epoxide weisen einen Oxiranring auf und werden durch die Ringöffnung polymerisiert. Epoxidharze schließen monomere Epoxidharze und polymere Epoxidharze ein. Diese Harze können stark in der Beschaffenheit ihrer Grundgerüste und Substituentengruppen variieren. Zum Beispiel kann das Grundgerüst ein beliebiger Typ sein, der normalerweise mit Epoxidharzen assoziiert wird, und Substituentengruppen daran können beliebige Gruppen sein, die frei von einem aktiven Wasserstoffatom sind, das bei Raumtemperatur mit einem Oxiranring reaktionsfähig ist. Typische Beispiele von Substituentengruppen für Epoxidharze schließen Halogene, Estergruppen, Ethergruppen, Sulfonatgruppen, Siloxangruppen, Nitrogruppen und Phosphatgruppen ein. Beispiele von Epoxidharzen, die für diese Erfindung bevorzugt sind, schließen 2,2-Bis-[4-(2,3-epoxypropoxy)phenyl]propan (Diglycidylether von Bisphenol A) und Materialien unter der Handelsbezeichnung "Epon 828", "Epon 1004" und "Epon 1001F", die im Handel erhältlich von Shell Chemical Co. sind, "DER-331 ", "DER-332" und "DER-334", die im Handel von Dow Chemical Co. erhältlich sind, ein. Andere geeignete Epoxidharze schließen Glycidylether von Phenolformaldehyd-Novolak ein (z. B. "DEN-431" und "DEN-428", die im Handel von Dow Chemical Co. erhältlich sind). Die Epoxidharze der Erfindung können mit Zugabe (eines) geeigneten/r Photoinitiators/en über einen kationischen Mechanismus polymerisieren. Diese Harze sind in den US-Patenten Nr. 4 318 766 und 4 751 138 weiter beschrieben.
Beispiele von Photoinitiatoren, die eine Radikalquelle erzeugen, wenn sie Ultraviolettlicht ausgesetzt werden, schließen diejenigen, die aus organischen Peroxiden, Azoverbindungen, Chinonen, Benzophenonen, Nitrosoverbindungen, Acylhalogeniden, Hydrazonen, Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Triacrylimidazolen, Bisimidazolen, Chloralkyltriazinen, Benzoinethern, Benzilketalen, Thioxanthonen und Acetophenonderivaten und Gemischen davon ausgewählt sind, ein, aber sind nicht darauf beschränkt. Beispiele von Photoinitiatoren, die eine Radikalquelle erzeugen, wenn sie sichtbarer Strahlung ausgesetzt werden, sind im US-Patent Nr. 4 735 632 beschrieben.
Kationische Photoinitiatoren erzeugen eine Säurequelle, um die Polymerisation eines Epoxidharzes oder eines Urethans einzuleiten. Kationische Photoinitiatoren können ein Salz mit einem Oniumkation und einem halogenhaltigen Komplexanion eines Metalls oder Nichtmetalls einschließen. Andere kationische Photoinitiatoren schließen ein Salz mit einem organometallischen Komplexkation und einem halogenhaltigen Komplexanion eines Metalls oder Nichtmetalls ein. Diese Photoinitiatoren sind im US-Patent Nr. 4 751 138 (Sp. 6, Zeile 65 bis Sp. 9, Zeile 45) weiter beschrieben. Ein weiteres Beispiel ist ein organometallisches Salz und ein Oniumsalz, die im US-Patent Nr. 4 985 340 (Sp. 4, Zeile 65 bis Sp. 14, Zeile 50) und in den Europäischen Patentanmeldungen 306 161 und 306 162 beschrieben sind. Noch andere kationische Photoinitiatoren schließen ein ionisches Salz eines Organometallkomplexes ein, bei dem das Metall aus den Elementen der Gruppen IVB, VB, VIB, VIIB und VIIIB des Periodensystems ausgewählt ist. Dieser Photoinitiator ist in der Europäischen Patentanmeldung EP-A-109 581 beschrieben.
Die Bindervorstufe kann auch ein kondensationshärtbarer Binder sein, wie ein Phenolharz, Harnstoff-Formaldehydharz, Melamin-Formaldehydharz und dergleichen. Es gibt zwei Typen von Phenolharzen, Resol und Novolak. Resol-Phenolharze weisen ein Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol von größer oder gleich eins zu eins, typischerweise zwischen 1,5 : 1,0 bis 3,0 : 1,0 auf. Novolak-Harze weisen ein Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol von weniger als eins zu eins auf. Beispiele im Handel erhältlicher Phenolharze schließen diejenigen ein, die durch die Handelsnamen "Durez" und "Varcum" von Occidental Chemicals Corp., "Resinox" von Monsanto, "Arofene" von Ashland Chemical Co. und "Arotap" von Ashland Chemical Co. bekannt sind. Zusätzliche Details über Harnstoff-Formaldehydharze können im US-Patent Nr. 5 486 219 gefunden werden.
Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung, eine Bindervorstufe zu verwenden, die ein Gemisch aus einem durch Kondensation härtbaren Harz und einem radikalisch härtbaren Harz enthält. Zum Beispiel können ein Resol-Phenolharz und ein Acrylatharz miteinander vermischt werden, wobei die Bindervorstufe gebildet wird: Eine bevorzugte Bindervorstufe umfasst ein Acrylatmonomer, wie Trimethylolpropantriacrylat, ein acryliertes Isocyanuratharz, wie das Triacrylat des Tris(hydroxyethyl)isocyanurat, Trimethylolpropantriacrylat oder Pentaerythrittriacrylat und ein Resol-Phenolharz. Um beim Einleiten der Polymerisation der Harze auf Acrylatbasis zu helfen, wird die Bindervorstufe Wärme und/oder einer Strahlungsenergiequelle ausgesetzt. Um beim Einleiten der Polymerisation des Resol-Phenolharzes zu helfen, wird die Bindervorstufe typischerweise Wärme ausgesetzt. Zum Beispiel kann die Bindervorstufe etwa 10 bis 90 Gewichtsteile Phenolharz, vorzugsweise 20 bis 60 Gewichtsteile Phenolharz und etwa 10 bis 90 Gewichtsteile radikalisch härtbares Harz, vorzugsweise 20 bis 60 Gewichtsteile radikalisch härtbares Harz umfassen.
Die Schleifgegenstände enthalten Schleifkörper. Die Schleifkörper weisen typischerweise eine durchschnittliche Partikelgröße auf, die im Bereich von etwa 0,1 bis 1500 μm, vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 1300 μm, stärker bevorzugt von etwa 1 bis etwa 500 μm und am stärksten bevorzugt von etwa 1 bis etwa 150 μm liegt. Es ist bevorzugt, dass die Schleifkörper eine Mohs-Härte von zumindest etwa 8, stärker bevorzugt über 9 aufweisen. Beispiele von Materialien solcher Schleifkörper schließen geschmolzenes Aluminiumoxid, keramisches Aluminiumoxid, weißes geschmolzenes Aluminiumoxid, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid, grünes Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, Diamant, Ceroxid, Titandiborid, Borcarbid, kubisches Bornitrid, Granat, Tripel und Kombinationen davon ein. Das keramische Aluminiumoxid wird vorzugsweise nach einem Solgelverfahren, wie in den US-Patenten Nr. 4 314 827, 4 744 802, 4 623 364, 4 770 671, 4 881 951, 5 011 508 und 5 213 591 beschrieben, hergestellt. Der keramische Schleifkörper umfasst α-Aluminiumoxid und gegebenenfalls einen Metalloxidmodifikator, wie Magnesiumoxid, Zirconiumdioxid, Zinkoxid, Nickeloxid, Hafnium(N)oxid, Yttriumoxid, Siliciumdioxid, Eisenoxid, Titandioxid, Lanthanoxid, Ceroxid, Neodymiumoxid und Kombinationen davon. Das keramische Aluminiumoxid kann gegebenenfalls auch einen Keimbildner, wie α-Aluminiumoxid, Eisenoxid, Eisenoxidvorstufe, Titandioxid, Chrom(III)oxid oder Kombinationen davon umfassen. Das keramische Aluminiumoxid kann auch eine Form aufweisen, wie die, die in den US-Patenten Nr. 5 201 916 und 5 090 968 beschrieben ist. Die keramischen Schleifkörper können auch eine Oberflächenbeschichtung enthalten.
Die Schleifkörper können auch eine Oberflächenbeschichtung aufweisen. Eine Oberflächenbeschichtung kann das Haftvermögen zwischen dem Schleifkörper und dem Binder in dem Schleifpartikel verbessern und/oder kann die Schleifeigenschaften des Schleifkörpers verändern. Solche Oberflächenbeschichtungen sind in den US-Patenten Nr. 5 011 508, 1 910 444, 3 041 156, 5 009 675, 4 997 461, 5 213 591 und 5 042 991 beschrieben. Ein Schleifkörper kann auch einen Haftvermittler auf seiner Oberfläche enthalten, wie einen Silanhaftvermittler.
Die Schleifgegenstände können einen einzigen Schleifkörpertyp, zwei oder mehr Typen verschiedener Schleifkörper oder zumindest einen Schleifkörpertyp mit zumindest einem Typ Verdünnungsmaterial enthalten. Beispiele von Materialien für Verdünnungsmittel schließen Calciumcarbonat, Glasblasen, Glasperlen, Graustein, Marmor, Gips, Polyvinylchlorid, Ton, SiO₂, KBF₄, Na₂SiF₆, Kryolith, organische Blasen, organische Perlen und dergleichen ein.
Die Bindervorstufe zur Verwendung in dieser Endung kann weiter wahlfreie Zusätze zusätzlich zu Schleifhilfsmittelteilchen umfassen, wie zum Beispiel Füllstoffe, Fasern, Gleitmittel, Netzmittel, oberflächenaktive Stoffe, Pigmente, Farbstoffe, Haftvermittler, Weichmacher, antistatische Mittel und Suspensionsmittel. Beispiele von Füllstoffen, die für diese Erfindung geeignet sind, schließen Holzschliff, Vermiculit und Kombinationen davon, Metallcarbonate, wie Calciumcarbonat, z. B. Kreide, Calcit, Mergel, Travertin, Marmor und Kalkstein, Calciummagnesiumcarbonat, Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat; Siliciumdioxid, wie amorphes Siliciumdioxid, Quarz, Glasperlen, Glasblasen und Glasfasern; Silicate, wie Talk, Tone (Montmorillonit), Feldspat, Glimmer, Calciumsilicat, Calciummetasilicat, Natriumaluminiumsilicat, Natriumsilicat, Metallsulfate, wie Calciumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumsulfat, Gips, Vermiculit, Holzmehl, Aluminiumtrihydroxid, Metalloxide, wie Calciumoxid (Kalk), Aluminiumoxid, Titandioxid, und Metallsulfite, wie Calciumsulfit, ein.
Ein Schleifhilfsmittel ist als teilchenförmiges Material definiert, dessen Zugabe zu einem Schleifgegenstand eine wesentliche Wirkung auf die chemischen und physikalischen Vorgänge des Schleifens hat, wodurch ein verbesserter Leistungsgrad resultiert. Insbesondere wird angenommen, dass das Schleifhilfsmittel (1) die Reibung zwischen den Schleifkörpern und dem Werkstück, das abgeschliffen wird, vermindern, (2) die Schleifkörper vor "Abdeckung" schützen, d. h. verhindern, dass Metallpartikel an den Spitzen der Schleifkörper verschweißt werden, (3) die Grenzflächentemperatur zwischen den Schleifkörpern und dem Werkstück vermindern und/oder (4) die Schleifkräfte vermindern wird. Im Allgemeinen erhöht die Zugabe eines Schleifhilfsmittels die Brauchbarkeitsdauer des beschichteten Schleifgegenstands. Schleifhilfsmittel umfassen eine breite Vielfalt verschiedener Materialien und können anorganisch oder organisch sein. Beispiele von Schleifhilfsmitteln schließen Wachse, organische Halogenidverbindungen, Halogenidsalze und Metalle und deren Legierungen ein. Die organischen Halogenidverbindungen werden typischerweise während des Schleifens zerfallen und eine Halogenwasserstoffsäure oder eine gasförmige Halogenidverbindung freisetzen. Beispiele solcher Materialien schließen chlorierte Wachse, wie Tetrachlornaphthalin, Pentachlornaphthalin, und Polyvinylchlorid ein. Beispiele von Halogenidsalzen schließen Natriumchlorid, Kaliumkryolith, Natriumkryolith, Ammoniumkryolith, Kaliumtetrafluoroborat, Natriumtetrafluoroborat, Siliciumfluoride, Kaliumchlorid und Magnesiumchlorid ein. Beispiele von Metallen schließen Zinn, Blei, Bismut, Cobalt, Antimon, Cadmium, Eisen und Titan ein. Andere Schleifhilfsmittel schließen Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit und Metallsulfide ein. Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung, eine Kombination verschiedener Schleifhilfsmittel zu verwenden, und in einigen Fällen kann dies eine synergistische Wirkung erzeugen. Die vorstehend erwähnten Beispiele von Schleifhilfsmitteln sollen eine Vorstellung typischer Schleifhilfsmittel sein und sollen nicht alle Schleifhilfsmittel umfassen. Zusätzliche Beispiele von Schleifhilfsmitteln schließen Natriummetaphosphat, Trikaliumphosphat und Gemische aus Polyvinylchlorid und Kaliumtetrafluoroborat ein. Das präzis geformte Schleifhilfsmittelpartikel kann etwa 5 bis 95 Gewichtsteile Binder, vorzugsweise 25 bis 70 Gewichtsteile Binder und 5 bis 95 Gewichtsteile Schleifhilfsmittel, vorzugsweise 30 bis 75 Gewichtsteile Schleifhilfsmittel umfassen.
Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung, einen acrylierten Binder zu verwenden, der eine Chlorgruppe enthält. Beispiele solcher Binder schließen "Ebecryl 436", "584", "585", "586" und "588" ein, die alle im Handel von Radcure Specialties, Inc. (Louisville, KY) erhältlich sind. Obgleich nicht gewünscht wird, durch irgendeine Theorie gebunden zu sein, können diese chlorierten Acrylatmonomere sowohl als Binder als auch Schleifhilfsmittel fungieren. Unter den geeigneten Schleifbedingungen kann das Chlor während des Schleifens freigesetzt werden.
Beispiele von Haftvermittlern, die für diese Erfindung geeignet sind, schließen Organosilane, Zircoaluminate und Titanate ein. Ein geeigneter Haftvermittler kann für den Schleifkörper und/oder den Füllstoff ausgewählt werden. Der Haftvermittler kann direkt dem Gemisch aus Binder plus Schleifkörper und/oder Füllstoff zugeführt werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Schleifkörper und/oder Füllstoff mit dem Haftvermittler vorbehandelt werden. Beispiele antistatischer Mittel schließen Graphit, Ruß, leitfähige Polymere, Anfeuchter, Vanadiumoxid und dergleichen ein. Die Mengen dieser Materialien können eingestellt werden, um die gewünschten Eigenschaften bereitzustellen. Die Bindervorstufe kann gegebenenfalls Wasser oder ein organisches Lösunigsmittel einschließen.
Die präzis geformten Partikel können weiter einen Weichmacher umfassen. Beispiele von Weichmachern schließen Polyvinylchlorid, Dibutylphthalat, Alkylbenzylphthalat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Celluloseester, Phthalatester, Siliconöle, Adipat- und Sebacatester, Polyole, Polyolderivate, t-Butylphenyldiphenylphosphat, Tricresylphosphat, Rizinusöl, Kombinationen davon und dergleichen ein. Die Menge des Weichmachers kann im Bereich von etwa 0 bis etwa 70 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0 Gew.-% bis etwa 65 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Binders liegen, wobei die wahlfreien Zusätze und Schleifpartikel nicht eingeschlossen sind.
Beispiele von Gleitmitteln schließen Wachse, Metallsalze von Fettsäuren, Verbindungen auf Schwefelbasis, Graphit, Molybdändisulfid, Talk, Bornitrid, Silicone, Siliconöle, Polyglycole, Phosphatester, Silicatester, Neopentylpolyolester und Polyphenylether, Fluorchemikalien, Mineralöle, Kombinationen davon und dergleichen ein.
Die Menge dieser Zusätze in dem präzis geformten Partikel werden teilweise von den gewünschten Eigenschaften abhängen. Beispiele von bevorzugten Zusätzen schließen Füllstoffe, Haftvermittler und Netzmittel ein. Zum Beispiel kann das präzis geformte Partikel für ein Verdünnungspartikel Binder- und Füllstoffpartikel umfassen.
Das präzis geformte Partikel kann weiter einen gegen Beladung widerstandsfähigen Zusatz enthalten. "Beladung" ist ein Begriff, der verwendet wird, um das Füllen der Zwischenräume zwischen Schleifkörpern mit Spänen (dem vom Werkstück abgeschliffenen Material) und das anschließende Aufbauen dieses Materials zu beschreiben. Zum Beispiel wird während des Holzschleifens Späne, die aus Holzpartikeln besteht, in den Zwischenräumen zwischen Schleifkörpern deponiert, wobei die Schneidfähigkeit der Schleifkörper dramatisch vermindert wird. Beispiele solcher gegen Beladung widerstandsfähigen Materialien schließen Metallsalze von Fettsäuren, Harnstoff-Formaldehyd, Wachse, Mineralöle, vernetzte Silane, vernetzte Silicone, Phosphatester, Fluorchemikalien und Kombinationen davon ein. In einem Aspekt dieser Erfindung können ein oder mehrere dieser gegen Beladung widerstandsfähigen Materialien in das präzis geformte Partikel eingelagert werden. Diese resultierenden präzis geformten Partikel können entweder zusammen mit Schleifagglomeraten oder Schleifkörpern in einen Schleifgegenstand eingelagert werden. Zum Beispiel kann ein beschichteter Schleifgegenstand einen Träger mit einer Vorder- und Rückseite umfassen. Eine Bindemittelschicht liegt auf der Vorderfläche des Trägers vor und diese Bindemittelschicht dient zum Binden einer Schleifschicht an die Vorderfläche des Trägers. Die Schleifschicht umfasst Schleifkörper und präzis geformte Partikel, die ein gegen Beladung widerstandsfähiges Material enthalten. Über der Schleifschicht ist eine Deckschicht.
Die Bindervorstufe kann gegebenenfalls weiter ein Aufblähungsmittel umfassen. Das Aufblähungsmittel wird typischerweise die Porosität des präzis geformten Partikels erhöhen. Das Aufblähungsmittel kann eine) beliebiges) Chemikalie oder Material sein, deren/dessen Gegenwart das Volumen des präzis geformten Partikels erhöht. Das Aufblähungsmittel kann Dampf oder ein organisches Lösungsmittel, das das Partikel aufquellen kann, sein.
Die Bindervorstufe kann weiter einen oberflächenaktiven Stoff umfassen. Beispiele von oberflächenaktiven Stoffen schließen Metallalkoxide, Fluorchemikalien, Polyalkylenoxide, Salze langkettiger Fettsäuren und dergleichen ein. Die oberflächenaktiven Stoffe können kationisch, anionisch oder nichtionisch sein. Beispiele von bevorzugten oberflächenaktiven Stoffen schließen ein anionisches Dispersionsmittel, das im Handel von Byk Chemie, Wallingford, CT, unter der Handelsbezeichnung "Disperbyk 111" erhältlich ist, und ein Dispersionsmittel auf Polyethylenoxidbasis ein, das im Handel von ICI Chemicals aus Wilmington, DE, unter der Handelsbezeichnung "Hypermer KD2" erhältlich ist.
Um ein Gemisch zu bilden, das eine Bindervorstufe und Schleifhilfsmittelteilchen umfasst, können die Bestandteile miteinander durch ein beliebiges herkömmliches Verfahren, wie zum Beispiel Mischen mit starker Scherung, Luftrühren oder Trommeln, gemischt werden. Ein Vakuum kann während des Mischens auf das Gemisch angewandt werden, um Einschluss von Luft zu minimieren. Alternativ ist es in einigen Fällen bevorzugt, während des Mischens Luft oder andere gasförmige Materialien in der Schleifaufschlämmung einzuschließen. Diese eingeschlossene Luft führt gewöhnlich zu poröseren präzis geformten Partikeln.
Das Bindervorstufengemisch kann in den Hohlraum des Fertigungswerkzeugs durch eine Abfüllmöglichkeit eingebracht werden, die ein beliebiges herkömmliches Verfahren, wie zum Beispiel Schwerkraftbeschickung, Pumpen, Düsenbeschichtung oder Vakuumtropfendüsenbeschichtung, verwendet. Das Bindervorstufengemisch kann auch durch Umfüllen über eine erste Trägerbahn in die Hohlräume des Fertigungswerkzeugs eingebracht werden. Beispiele von Trägerbahnen schließen Stoffträger (einschließlich unbehandelter Stoffträger, Grége-Stoffträger, behandelter Stoffträger und dergleichen), nichtgewebte Schichtträger (einschließlich Papier), Polymerfilm (einschließlich grundierten Films, ungrundierten Films, faserverstärkten Films und dergleichen), Vulkanfiber und beliebige andere geeignete schichtträgerartige Träger ein. Die Bindervorstufe kann während des Mischschrittes oder unmittelbar vor dem Beschichtungsschritt Ultraschallenergie unterworfen werden, um die Viskosität der Bindervorstufe herabzusetzen.
Obgleich von der Bindervorstufe nur verlangt wird, einen Teil des Hohlraums zu füllen, füllt die Bindervorstufe den Hohlraum in der Oberfläche des Fertigungswerkzeugs vorzugsweise ganz, so dass das erhaltene Partikel wenige Fehlstellen oder Unvollkommenheiten enthalten wird. Diese Unvollkommenheiten verursachen, dass die Form des teilchenförmigen Materials von der gewünschten präzisen Form abweicht. Außerdem kann, wenn das präzis geformte Partikel aus dem Fertigungswerkzeug entfernt wird, eine Kante Figrechen, wodurch eine Unvollkommenheit erzeugt und die Genauigkeit der Form beeinträchtigt wird. Es ist bevorzugt, dass das ganze Verfahren hindurch aufgepasst wird, um solche Unvollkommenheiten zu minimieren. Manchmal sind Fehlstellen oder Unvollkommenheiten wünschenswert, da sie Porosität in den resultierenden Partikeln erzeugen, wodurch verursacht wird, dass die Partikel eine größere Erosionsempfindlichkeit aufweisen. Es ist auch bevorzugt, dass sich die Bindervorstufe nicht wesentlich über die Ebene der zusammenhängenden Oberfläche des Fertigungswerkzeugs hinaus ausdehnt und sich nicht wesentlich über die Öffnungen der Hohlräume des Fertigungswerkzeugs hinaus ausdehnt.
Es ist manchmal bevorzugt, dass die Bindervorstufe erwärmt wird, bevor sie in das Fertigungswerkzeug eingebracht wird, typischerweise bei einer Temperatur im Bereich von etwa 40 bis 90°C. Wenn die Bindervorstufe erwärmt wird, wird ihre Viskosität mit dem Ergebnis vermindert, dass sie leichter in die Hohlräume des Fertigungswerkzeugs fließen kann.
Der Schritt, der der Einbringung des Bindervorstufengemisches in die Hohlräume des Fertigungswerkzeugs folgt, umfasst zumindest teilweises Härten der Bindervorstufe dadurch, dass sie Strahlungsenergie oder Wärmeenergie ausgesetzt wird, während sie in den Hohlräumen des Fertigungswerkzeugs vorliegt. In einer anderen Ausführungsform kann die Bindervorstufe zumindest teilweise gehärtet werden, während sie in den Hohlräumen des Fertigungswerkzeugs vorliegt, und dann nachgehärtet werden, nachdem der Binder aus den Hohlräumen des Fertigungswerkzeugs entfernt worden ist. Der Nachhärtungsschritt kann weggelassen werden. Der Härtungsgrad ist ausreichend, dass der resultierende verfestigte, handhFigare Binder seine Form nach Entfernung aus dem Fertigungswerkzeug behalten wird.
Beispiele von Strahlungsenergiequellen zur Verwendung in der Härtungszone schließen Elektronenstrahl, Ultraviolettlicht, sichtbares Licht und Laserlicht ein. Elektronenstrahlstrahlung, die auch als ionisierende Strahlung bekannt ist, kann bei einem Energieniveau von etwa 0,1 bis etwa 20 Mrad, vorzugsweise bei einem Energieniveau von etwa 1 bis etwa 10 Mrad verwendet werden. Ultraviolettstrahlung betrifft nicht aus einzelnen Teilchen bestehende Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 200 bis etwa 400 nm, vorzugsweise im Bereich von etwa 250 bis 400 nm. Die Strahlungsdosis kann im Bereich von etwa 50 bis etwa 1000 mJ/cm², vorzugsweise von etwa 100 mJ/cm² bis etwa 400 mJ/cm² liegen. Beispiele von Leuchtquellen, die zum Bereitstellen dieser Dosismenge geeignet sind, stellen etwa 100 bis etwa 600 Watt/Zoll, vorzugsweise etwa 300 bis etwa 600 Watt/Zoll bereit. Sichtbare Strahlung betrifft nicht aus einzelnen Teilchen bestehende Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 400 bis etwa 800 nm, vorzugsweise im Bereich von etwa 400 bis etwa 550 nm. Die Menge Strahlungsenergie, die benötigt wird, um die Bindervorstufe ausreichend zu härten, hängt von Faktoren, wie der Tiefe der Bindervorstufe im Hohlraum, der chemischen Identität der Bindervorstufe und dem Typ des Füllmaterials ab. Die Bedingungen für thermische Härtung liegen für eine Temperatur im Bereich von etwa 50 bis etwa 200°C und für eine Zeit im Bereich von Bruchteilen bis zu Tausenden von Minuten. Die tatsächliche Wärmemenge, die erforderlich ist, ist stark von der Chemie der Bindervorstufe abhängig.
Nachdem er zumindest teilweise gehärtet worden ist, wird der erhaltene verfestigte, handhFigare Binder vorzugsweise nicht stark an der Oberfläche des Fertigungswerkzeugs haften. In jedem Fall wird an diesem Punkt die verfestigte Bindervorstufe aus dem Fertigungswerkzeug entfernt.
Es gibt mehrere alternative Verfahren zum Entfernen der verfestigten, handhFigaren Partikel aus dem Fertigungswerkzeug. Bei einem Verfahren werden die Partikel direkt aus dem Fertigungswerkzeug in einen Sammelbehälter, z. B. einen Trichter, überführt. Bei diesem Verfahren können die Partikel, falls das Fertigungswerkzeug aus einem Polymermaterial hergestellt ist, aus den Hohlräumen durch Ultraschallenergie, ein Vakuum, ein Luftmesser oder Kombinationen davon oder andere herkömmliche mechanische Mittel entfernt werden. Falls das Fertigungswerkzeug aus Metall hergestellt ist, können die Partikel aus den Hohlräumen mittels eines Wasserstrahls oder Luftstrahls entfernt werden. Falls das Fertigungswerkzeug Hohlräume aufweist, die sich ganz durch das Fertigungswerkzeug erstrecken, z. B. falls das Fertigungswerkzeug ein Band mit Lochungen ist, die sich ganz dadurch erstrecken, kann der Binder durch Ultraschallenergie, mechanische Kraft, Wasserstrahl, Luftstrahl oder Kombinationen davon oder andere mechanische Mittel ungeachtet des Konstruktionsmaterials des Fertigungswerkzeugs entfernt werden.
Bei einem weiteren Verfahren können die Partikel indirekt aus dem Fertigungswerkzeug in einen Sammelbehälter überführt werden. In einer Ausführungsform können die Partikel aus dem Fertigungswerkzeug zu einer glatten Walze überführt werden. Die Partikel zeigen eine größere Haftung an der glatten Walze als am Fertigungswerkzeug. Die übertragenen Partikel können dann von der glatten Walze mittels Abschälens, Vakuums, Wasserstrahls, Luftstrahls oder anderer mechanischer Mittel entfernt werden. In einer besonderen Ausführungsform können die Partikel aus dem Fertigungswerkzeug zu einer Hauptoberfläche einer zweiten Trägerbahn überführt werden. Die Partikel zeigen eine größere Haftung zur Hauptoberfläche der Trägerbahn als zum Fertigungswerkzeug. Beispiele von Trägerbahnen schließen Stoffträger (einschließlich unbehandelter Stoffträger, Grege-Stoffträger, behandelte Stoffträger und dergleichen), nichtgewebte Träger (einschließlich Papier), Polymerfilm (einschließlich grundierten Films, ungrundierten Films, faserverstärkten Films und dergleichen), Vulkanfiber, und beliebige andere geeignete schichtträgerartige Träger ein. Einige bevorzugte Beispiele von Trägerbahnen schließen Korona-behandelten Polyesterfilm und Stoffschichtträger ein, die eine Polyamidvorderseitenbeschichtung enthalten. Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung die Trägerbahn einer Koronabehandlung zu unterziehen, bevor die präzis geformten Partikel zur Trägerbahn überführt werden. Außerdem können die ersten und zweiten Trägerbahnen aus demselben Material oder einem unterschiedlichen Material hergestellt sein.
Die Hauptoberfläche der Trägerbahn, zu der die Partikel überführt werden, kann eine Schicht aus Material tragen, das in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel löslich ist. Die Partikel können leicht dadurch von der Trägerbahn entfernt werden, dass lediglich das Material gelöst wird, das die lösliche Schicht bildet. Außerdem können mechanische Mittel, z. B. Abschälen, Vakuum oder Ultraschall, verwendet werden, um die Partikel zu entfernen. Ultraschallenergie kann direkt über einer Hauptoberfläche der Bahn oder abseits gelegen an einer Seite der Hauptoberfläche der Bahn angewandt werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Hauptoberfläche der Trägerbahn ein Grundiermittel darauf aufweisen. Beispiele von Grundiermitteln, die für die Trägerbahn geeignet sind, schließen Ethylenacrylsäurecopolymer, Polyvinylidenchlorid, vernetztes Hexandioldiacrylat, Aziridinmaterialien und dergleichen ein. Die Partikel werden vorzugsweise an der grundierten Trägerbahn haften. Die Partikel können dann von der grundierten Trägerbahn durch mechanische Mittel, z. B. Abschälen, Vakuum oder Ultraschall, entfernt werden.
Nachdem die Partikel aus dem Fertigungswerkzeug entweder durch direkte oder indirekte Mittel entfernt worden sind, werden sie dann in einzelne Partikel umgewandelt. Bei einer Art der Umwandlung werden die Partikel aus dem Fertigungswerkzeug in Form einzelner Partikel abgelöst. Ein gegebenes Partikel wird eine Form aufweisen, die im Wesentlichen die Form des Teils des Hohlraums des Fertigungswerkzeugs ist, in dem das Partikel zumindest teilweise gehärtet wurde. Ein Vorteil dieser Art ist, dass die Partikel schon die richtige Güteklasse oder die richtige Partikelgrößenverteilung für die anschließende Verwendung, z. B. Einbringung in einen Schleifgegenstand, aufweisen. Bei der herkömmlichen Weise zum Herstellen von Schleifpartikeln, z. B. Agglomeraten, müssen die Schleifpartikel zerschlagen und dann gesiebt werden, um die richtige Partikelgrößenverteilung zu erhalten.
Bei einer zweiten Art der Umwandlung werden die Partikel aus dem Fertigungswerkzeug als Folie aus Material abgelöst, das die präzis geformten Partikel durch eine dünne Schicht aus Bindermaterial miteinander verbunden umfasst. Der Binder wird dann entlang den dünnen verbindenden Teilen zerbrochen oder zerschlagen, wobei die einzelnen Partikel gebildet werden.
Das Verfahren eignet sich selbst zu einem wirtschaftlichen Mittel, um Schleifpartikel herzustellen, die eine Vielzahl an Schleifhilfsmittelteilchen umfassen, die in einem Binder verteilt sind.
In einer Variation kann das Fertigungswerkzeug eine Trommel oder ein Band sein, das sich um eine Achse dreht. Wenn sich das Fertigungswerkzeug um eine Achse dreht, kann das Verfahren kontinuierlich betrieben werden. Wenn das Fertigungswerkzeug unbeweglich ist, wie bei den Verfahren im Stand der Technik, wird das Verfahren chargenweise betrieben. Das kontinuierliche Verfahren dieser Erfindung ist normalerweise effizienter und wirtschaftlicher als die chargenweisen Verfahren im Stand der Technik.
Diese Erfindung stellt auch Schleifgegenstände bereit. Diese Schleifgegenstände sind Schleifgegenstände mit gebundenem Schleifmittel und beschichtete Schleifgegenstände. Für einen Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel werden die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel durch ein Bindungsmittel miteinander verbunden, wobei eine Formmasse, z. B. eine Scheibe, eine Trennschleifscheibe, gebildet wird. Schleifgegenstände mit gebundenem Schleifmittel werden typischerweise durch ein Formverfahren hergestellt. Für einen beschichteten Schleifgegenstand werden die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel durch ein Bindungsmittel an einen Träger gebunden.
Zum Herstellen beschichteter Schleifgegenstände geeignete Träger schließen Polymerfilm, grundierten Polymerfilm, Stoff, Papier, Vulkanfiber, Polymerschaum, Vliese, behandelte Versionen davon und Kombinationen davon ein. Beispiele von Polymerfilm schließen Polyesterfilme, Polyolefinfilme (Polyethylen- und Propylenfilm), Polyamidfilme, Polyimidfilme und dergleichen ein. Ein weiteres Beispiel eines Trägers ist ein faserverstärkter thermoplastischer Kunststoff, wie der, der im US-Patent Nr. 5 417 726 beschrieben ist. Ein beliebter beschichteter Schleifträger ist ein Stoffträger. Der Stoff besteht aus Garen in der Webkettenrichtung, d. h. der Maschinenrichtung, und Garnen in der Füllrichtung, d. h. der Querrichtung. Der Stoffträger kann ein gewebter Träger, ein maschenverbundener Träger oder ein Schusseintragsträger sein. Beispiele von gewebten Konstruktionen schließen Baumwollsatingewebebindungen mit einer Gewebebindung der Kettgarne über die Füllgarne von 4 über eins, Twillgewebebindung mit einer Gewebebindung von 3 über eins, Leinengewebebindung mit einer Gewebebindung von eins über eins und eine Drillichgewebebindung mit einer Gewebebindung von zwei übel zwei ein. In einem maschengebundenen Gewebe oder Schusseintragsträger sind die Kett- und Füllgarne nicht verwebt, sondern sind in zwei verschiedene Richtungen voneinander ausgerichtet. Die Kettgarne werden auf den oberen Teil der Füllgarne gelegt und durch ein Heftgarn oder durch einen Kleber an einem anderen befestigt. Die Garne in dem Stoffträger können natürliche, synthetische oder Kombinationen davon sein. Beispiele von natürlichen Garnen schließen cellulosische, wie Baumwolle; Hanf, Kapok, Flachs, Sisal, Jute, Kohle, Manila und Kombinationen davon, ein. Beispiele von synthetischen Garnen schließen Polyestergarne, Polypropylengarne, Glasgarne, Polyvinylalkoholgarne, Polyimidgarne, aromatische Polyamidgarne, Kunstseidengarne, Nylongarne, Polyethylengarne und Kombinationen davon ein. Die bevorzugten Garne dieser Erfindung sind Polyestergarne, Nylongarne, ein Gemisch aus Polyester und Baumwolle, Kunstseidengarne und aromatische Polyamidgarne. Der Stoffträger kann gefärbt und streckentschlichtet oder wärmegestreckt sein. Außerdem können die Garne in dem Stoffträger Grundiermittel, Farbstoffe, Pigmente oder Netzmittel enthalten. Die Garne können verzwirnt oder nachbehandelt sein. Der beschichtete Schleifträger kann eine wahlfreie Imprägniermittelschicht, Vorderdeckschicht und/oder Rückdeckschicht aufweisen. Diese Beschichtungen können den Träger versiegeln und/oder die Garne oder Fasern in dem Träger schützen. Der Zusatz der Vorderdeckschicht oder Rückdeckschicht kann außerdem zu einer "glatteren" Oberfläche entweder an der Vorder- oder Rückseite des Trägers führen. Die Rückdeckschicht kann ein antistatisches Material oder ein Gleitmittelmatertal enthalten.
In Bezug auf 4 und 5 enthält der beschichtete Schleifgegenstand 100 (Referenzausführungsform) zwei Beschichtungen zum Binden der Schleifpartikel an den Träger. Beschichtung 102, gewöhnlich als Bindemittelschicht bezeichnet, wird über Träger 104 aufgetragen und bindet Schleifpartikel 106 an Träger 104. Beschichtung 108, gewöhnlich als Deckschicht bezeichnet, wird über den Schleifpartikeln 106 aufgetragen und verstärkt Schleifpartikel 106. Es kann auch eine dritte Beschichtung 110, gewöhnlich als Überschicht bezeichnet, vorliegen, die über der Deckschicht 108 aufgetragen wird. Wie vorstehend erwähnt, umfassen die Schleifpartikel 106 eine Vielzahl an Schleifkörpern 112 und einen Binder 114. Die Schleifpartikel können auf den Träger durch herkömmliche Verfahren, z. B. durch Tropfbeschichtung oder durch elektrostatische Beschichtung, aufgetragen werden. In Abhängigkeit vom Beschichtungsverfahren können die Schleifpartikel entweder in unwillkürlicher Weise, wie in 4, ausgerichtet oder in zufälliger Weise, wie in 5, ausgerichtet sein.
Das Material zum Binden des Schleifmaterials an einen Schichtträger oder aneinander umfasst einen gehärteten Harzkleber und wahlfreie Zusätze. Beispiele von Harzklebern, die für diese Erfindung geeignet sind, schließen Phenolharze, Aminoplastharze, Urethanharze, Epoxidharze, Acrylatharze, acrylierte Isocyanuratharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Isocyanuratharze, acrylierte Urethanharze, Vinylether, acrylierte Epoxidharze und Kombinationen davon ein. Die wahlfreien Zusätze schließen Füllstoffe (einschließlich Schleifhilfsmitteln), Fasern, Gleitmittel, Netzmittel, oberflächenaktive Stoffe, Pigmente, Farbstoffe, Haftvermittler, Weichmacher und Suspensionsmittel ein. Beispiele von Füllstoffen schließen Talk, Calciumcarbonat, Calciummetasilicat, Siliciumdioxid und Kombinationen davon ein. Die Mengen dieser Materialien werden ausgewählt, um die gewünschten Eigenschaften bereitzustellen.
Beispiele von Füllstoffen, die entweder in einen beschichteten Schleifgegenstand oder einen Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel eingelagert werden können, schließen Holzschliff, Vermiculit und Kombinationen davon, Metallcarbonate, wie Calciumcarbonat, z. B. Kreide, Calcit, Mergel, Travertin, Marmor und Kalkstein, Calciummagnesiumcarbonat, Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat; Siliciumdioxid, wie amorphes Siliciumdioxid, Quarz, Glasperlen, Glasblasen und Glasfasern, Silicate, wie Talk, Tone (Montmorillonit), Feldspat, Glimmer, Calciumsilicat, Calciummetasilicat, Natriumaluminiumsilicat, Natriumsilicat, Metallsulfate, wie Calciumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumsulfat, Gips, Vermiculit, Holzmehl, Aluminiumtrihydroxid, Metalloxide, wie Calciumoxid (Kalk), Aluminiumoxid, Titandioxid, und Metallsulfite, wie Calciumsulfit, ein. Zum Beispiel kann das Bindungsmittel des Schleifgegenstands zwischen etwa 0 bis 80 Gewichtsteile Füllstoff, vorzugsweise 0 bis 70 Gewichtsteile Füllstoff und stärker bevorzugt etwa 10 bis 55 Gewichtsteile Füllstoff umfassen.
Beispiele von Schleifhilfsmitteln, die entweder in einen beschichteten Schleifgegenstand oder einen Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel eingelagert werden können, schließen Wachse, organische Halogenidverbindungen, Halogenidsalze und Metalle und deren Legierungen ein. Die organischen Halogenidverbindungen werden typischerweise während des Schleifens zerfallen und eine Halogenwasserstoffsäure oder eine gasförmige Halogenidverbindung freisetzen. Beispiele solcher Materialien schließen chlorierte Wachse, wie Tetrachlornaphthalin, Pentachlornaphthalin und Polyvinylchlorid ein. Beispiele von Halogenidsalzen schließen Natriumchlorid, Kaliumkryolith, Natriumkryolith, Ammoniumkryolith, Kaliumtetrafluoroborat, Natriumtetrafluoroborat, Siliciumfluoride, Kaliumchlorid, und Magnesiumchlorid ein. Beispiele von Metallen schließen Zinn, Blei, Bismut, Cobalt, Antimon, Cadmium, Eisen und Titan ein. Andere Schleifhilfsmittel schließen Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit und Metallsulfide ein. Noch andere Beispiele von Schleifhilfsmitteln schließen Natriummetaphosphat, Trikaliumphosphat und Gemische aus Polyvinylchlorid und Kaliumtetrafluoroborat ein. Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung, eine Kombination verschiedener Schleifhilfsmittel zu verwenden und in einigen Fällen kann dieses eine synergistische Wirkung erzeugen. Zum Beispiel kann das Bindungsmittel des Schleifgegenstands zwischen etwa 0 bis 80 Gewichtsteile Schleifhilfsmittel, vorzugsweise 0 bis 70 Gewichtsteile Schleifhilfsmittel und stärker bevorzugt etwa 10 bis 55 Gewichtsteile Schleifhilfsmittel umfassen.
Beispiele von Haftvermittlern, die in das Bindungsmittel für einen beschichteten Schleifgegenstand oder Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel eingelagert werden können, schließen Organosilane, Zirkoaluminate und Titanate ein. Ein geeigneter Haftvermittler kann für den Schleifkörper und/oder den Füllstoff ausgewählt werden: Der Haftvermittler kann direkt in dem Gemisch aus Bindungsmittel plus Schleifkörper und/oder Füllstoff angewandt werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Schleifkörper und/oder Füllstoff mit dem Haftvermittler vorbehandelt werden.
Es liegt auch im Bereich dieser Endung ein präzis geformtes Füllstoffpartikel zusätzlich zum präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel in das Bindungsmittel für den Schleifgegenstand einzulagern. Im Allgemeinen sollte die Partikelgröße dieser präzis geformten Füllstoffpartikel und/oder präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel so gesteuert werden, dass das Bindungsmittel zweckmäßig verarbeitet werden kann, wenn der Schleifgegenstand hergestellt wird. Zum Beispiel sollte die Partikelgröße der präzis geformten Füllstoffpartikel und/oder präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel in einem beschichteten Schleifgegenstand geringer als etwa 100 μm, vorzugsweise geringer als etwa 50 μm sein, so dass die erhaltene Bindemittel- und/oder Deckschicht richtig beschichtet werden kann.
Schleifgegenstandprodukte mit gebundenem Schleifmittel umfassen typischerweise eine Vielzahl an Schleifkörpern, die mittels eines Bindungsmittels miteinander verbunden sind, wobei eine Formmasse gebildet wird. Das bevorzugte Bindungsmittel ist typischerweise ein gehärteter oder vernetzter organischer Binder. Die Formmasse liegt vorzugsweise in Form einer Schleifscheibe vor. Jedoch gibt es zahlreiche Formen von Schleifgegenständen mit gebundenem Schleifmittel, wie Honsteine, Polierstifte, Sägeblätter, Schneidstifte, montierte Punkte, Schruppschleifscheiben, Nachbearbeitungswerkzeuge, Becherscheiben, Honsteine, Trennschleifscheiben, gekröpfte Schleifscheiben, Felgenbandscheiben und dergleichen. Der Schleifscheibendurchmesser kann im Bereich von etwa 0,1 cm bis 2 m und typischerweise zwischen 1 cm bis 2 m liegen. Die Schleifscheibendicke kann im Bereich von etwa 0,001 cm bis etwa 1 m, typischerweise zwischen 0,01 cm bis 0,5 m liegen. Der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel kann während der Lebensdauer des Schleifgegenstands mit gebundenem Schleifmittel durch ein beliebiges herkömmliches Verfahren nachbearbeitet werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel so formuliert werden, dass die resultierende Konstruktion nicht nachbearbeitet werden braucht.
Die präzis geformten Partikel der Erfindung können in eine Trennschleifscheibe eingelagert werden. Eine Trennschleifscheibe weist typischerweise einen Durchmesser zwischen 1 cm bis 500 cm auf und weist eine Dicke zwischen 0,01 cm bis 1 cm auf. Die Trennschleifscheibe kann auch ein Verstärkungsgewebe enthalten. Beispiele von Verstärkungsschichtträgern schließen Textilien, Siebmaschen und dergleichen ein. Die Garne in den Verstärkungsschichtträgern können aus synthetischen organischen Fasern, wie Nylon, Polyester, Kunstseide, Baumwolle oder dergleichen hergestellt sein. In einer anderen Ausführungsform können die Garne in den Verstärkungsschichtträgern aus anorganischen Fasern, wie Glasfaser, Aluminiumoxid, Metall oder dergleichen hergestellt sein.
Der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel kann ein organisches Bindungsmittel, ein verglastes Bindungsmittel oder ein Metallbindungsmittel verwenden. Die organischen Bindungsmittel sind vorstehend zusammen mit den Zusätzen, die in das organische Bindungsmittel eingelagert werden können, beschrieben. Andere organische Bindungsmittel schließen Gummibinder und Schellackbinder ein. Außerdem kann der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel ein Bindungsmittel auf Gummibasis enthalten. Ein häuFiges Bindungsmittel ist ein Novolak-Phenolbindungsmittel, das mit Hexamethylentetramin vernetzt ist. Beispiele von im Handel erhältlichen Phenolbindungsmitteln schließen Varcum 8121 (flüssiges Resol) und Varcum 7909 (pulverisiertes Novolak) von Varcum Chemical Company, Niagara Falls, NY ein. Falls der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel über ein Formverfahren hergestellt wird, ist es bevorzugt, eine Kombination aus pulverisierten organischen Bindungsmitteln und flüssigen organischen Bindungsmitteln zu verwenden. Während des Formens wird das flüssige organische Bindungsmittel zuerst mit den Schleifkörpern und präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln gemischt. Dieses führt zur Flüssigkeitsbenetzung der Oberfläche der Schleifkörper und präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel. Danach werden die trockenen oder pulverisisierten Bindungsmittel mit dem flüssigen Bindungsmittelgemisch gemischt. In einigen Fällen kann es bevorzugt sein, Verstärkungsfasern in dem Bindungsmittel einzuschließen. Die Zugabe dieser Verstärkungsfasern kann die Festigkeit, Abnutzungseigenschaften oder Wärmebeständigkeitseigenschaften des Scheibenverbunds verbessern. Beispiele solcher Verstärkungsfasern schließen Glasfasern, Metallfasern, organische Fasern (z. B. Aramidfasern, Polyolefinfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern und dergleichen), anorganische Fasern (z. B. Aluminiumoxidfasern, Silicatfasern und dergleichen) ein.
Der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel enthält typischerweise irgendeine Form von Porosität. Die Menge der Porosität beeinflusst stark diese Zerfallseigenschaft. Im Allgemeinen werden viele Schleifgegenstände mit gebundenem Schleifmittel für die gewünschte Schleifanwendung ausgelegt. Der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel kann einen beliebigen Umfang an Porosität aufweisen, zum Beispiel liegt die Porosität in einigen Fällen im Bereich von etwa 1 Vol.-% bis 50 Vol.-%, typischerweise 1 Vol.-% bis 40 Vol.-%. Es gibt mehrere Möglichkeiten, Porosität in einen Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel einzubauen. Eine solche Möglichkeit ist die Verwendung von porösen Körpern, Verdünnungsmitteln oder anderen weichen Partikeln. Einige Beispiele von porösen Körpern schließen Hohlkugeln aus Glas; Aluminiumoxid, Metall oder Polymeren ein. In einigen Fällen wird die Zugabe bestimmter Füllstoffe die Porosität und/oder Zerfallseigenschaften des Schleifgegenstands mit gebundenem Schleifmittel erhöhen. Eine weitere Möglichkeit ist, ein Aufblähungsmittel in den Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel einzubauen und typische Aufblähungsmittel sind vorstehend beschrieben. Noch eine andere solche Möglichkeit ist, flüchtige Materialien zu verwenden, die sich während des Erwärmens entweder des organischen oder glasigen Bindungsmittels zersetzen werden, wodurch Porosität zurückgelassen wird. Diese flüchtigen Materialien werden typischerweise mehr in verglasten Scheiben als in harzgebundenen Scheiben verwendet. Beispiele solcher flüchtigen Materialien schließen Walnussschalen, Zucker, Diphthalsäurekohlenwasserstoff, thermoplastische Partikel und dergleichen ein.
Der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel der Erfindung kann durch Formpressen, Spritzgießen oder Transferpressen oder dergleichen hergestellt werden. Das Formen kann entweder durch Warm- oder Kaltpressen oder irgendeine geeignete Weise, die Fachleuten gut bekannt ist, erfolgen. Nachdem der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel geformt ist, wird er typischerweise erwärmt, um beim Einleiten der Polymerisation oder Härtung des Bindungsmittels zu helfen. Der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel kann in solch einer Weise hergestellt werden, dass das Schleifkorn der Erfindung nur im äußeren Teil oder Rand der Scheibe vorliegt.
Die gekröpften Schleifscheiben schleifen üblicherweise auf der ebenen Fläche. In der Mitte der Scheiben ist eine Befestigungsmöglichkeit, um diese Scheibe mit einem Werkzeug zu verbinden. Die Befestigungsmöglichkeit kann eine Mittelöffnung sein, die eine Wellenöffnung bildet. In vielen Fällen enthalten diese gekröpften Schleifscheiben einen ebenen Mittelpunkt oder eine Kröpfung. Die gekröpften Schleifscheiben können zur Form eines flachen Tellers oder einer Schale mit gebogenen oder linear trichterförmig aufweitenden Seiten geformt sein. Die Rückseite (d. h. die den Schleifschichten entgegengesetzte Seite) der gekröpften Schleifscheiben kann ein Verstärkungsgewebe, einen verstärkenden Papierträger oder irgendeine andere Stützmöglichkeit, wie eine Metall- oder Kunststoffplatte, enthalten.
Während der Verwendung kann der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel trocken oder nass verwendet werden. Während des Nassschleifens wird der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel zusammen mit Wasser, Gleitmitteln auf Ölbasis oder Gleitmitteln auf Wasserbasis verwendet.
Die Schleifgegenstände dieser Erfindung können weiter herkömmliche Schleifagglomerate oder einzelne Schleifkörper oder beides enthalten. Herkömmliche Schleifagglomerate sind in den US-Patenten Nr. 4 311 489, 4 652 275 und 4 799 939 weiter beschrieben. Beispiele von einzelnen Schleifkörpern schließen geschmolzenes Aluminiumoxid, keramisches Aluminiumoxid, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, Diamant, Ceroxid, kubisches Bornitrid, Granat und Kombinationen davon ein.
Es ist bevorzugt, dass die präzis geformten Partikel keine größere Abmessung als 2500 μm aufweisen. Es ist bevorzugt, dass die Größe der präzis geformten Partikel im Bereich von 0,1 bis 1500 μm, stärker bevorzugt von 0,1 bis 500 μm und sogar noch stärker bevorzugt 50 bis 500 μm liegt. Wie vorstehend angegeben, entspricht die präzise Form Teilen der Oberfläche des Fertigungswerkzeugs, z. B. in der Oberfläche des Fertigungswerkzeugs gebildeten Hohlräumen. Die Partikel dieser Erfindung weisen eine präzise Form auf. Diese präzise Form ist darauf zurückzuführen, dass die Bindervorstufe zumindest teilweise in den Hohlräumen des Fertigungswerkzeugs gehärtet wird. Es können jedoch kleinere Unvollkommenheiten in den Partikeln vorliegen, die eingeführt werden, wenn die Partikel aus den Hohlräumen entfernt werden. Falls die Bindervorstufe in den Hohlräumen nicht ausreichend gehärtet ist, wird die Bindervorstufe fließen, und die erhaltene Form wird nicht der Form der Hohlräume entsprechen. Dieser Mangel an Übereinstimmung gibt dem Partikel eine unpräzise und unregelmäßige Form. Diese präzise Form ist eine Pyramide. Pyramiden weisen vorzugsweise Grundflächen mit drei oder vier Seiten auf. Der Schleifgegenstand kann eine Vielfalt an Schleifpartikeln mit unterschiedlichen Formen enthalten. 7 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Schleifpartikels in Form einer Pyramide mit einer dreieckigen Grundfläche, die bei etwa 300 facher Vergrößerung aufgenommen wurde.
Die Gewichtsprozentgehalte des Schleifhilfsmittelteilchens und des Binders in dem präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel werden von mehreren Faktoren, wie der beabsichtigten Verwendung des Schleifgegenstands und der Partikelgröße und Verteilung der in dem Schleifgegenstand verwendeten Schleifkörper abhängen. Typischerweise wird das Gewichtsprozent Schleifhilfsmittelteilchen im Bereich von etwa 5 bis 95 Prozent liegen und das Gewichtsprozent Binder wird im Bereich von etwa 95 bis 5 Prozent liegen. Vorzugsweise liegt der Prozentgehalt Schleifhilfsmittelteilchen, auf das Gewicht bezogen, im Bereich von 20 bis 75 Prozent und der Prozentgehalt Binder liegt im Bereich von 80 bis 25 Prozent.
In dieser Erfindung enthalten die präzis geformten Partikel keinerlei Schleifkörper. Diese präzis geformten Partikel, die frei von Schleifkörpern sind, können in einem beschichteten Schleifgegenstand als Verdünnungspartikel verwendet werden. Zum Beispiel umfasst ein beschichteter Schleifgegenstand einen Träger, und an den Träger sind Schleifkörper und präzis geformte Partikel, die frei von Schleifkörpern sind, gebunden. In einer anderen Ausführungsform kann der beschichtete Schleifgegenstand einen Träger, eine erste Schicht eines gehärteten Harzklebers (Bindemittelschicht), die über der Vorderfläche des Trägers aufgetragen ist, Schleifkörper und präzis geformte Partikel umfassen, wobei die Schleifkörper und präzis geformten Partikel mittels der Bindemittelschicht an dem Träger befestigt sind. Über den Schleifkörpern und präzis geformten Partikeln ist eine zweite Schicht eines gehärteten Harzklebers (Deckschicht).
Die präzis geformten Schleifpartikel können beschichtet oder zufällig auf den Träger gelegt sein. In einer anderen Ausführungsform können die präzis geformten Schleifpartikel auf dem Träger in einer vorgegebenen Richtung ausgerichtet sein. Im Fall präzis geformter Partikel mit den Formen von Pyramiden können die Partikel so ausgerichtet sein, dass ihre Grundflächen auf den Träger weisen und ihre Spitzen vom Träger weg weisen, wie in 4, oder sie können so ausgerichtet sein, dass ihre Spitzen auf den Träger weisen und ihre Grundflächen vom Träger weg weisen, wie es vier Partikel in 5 tun. In Bezug auf Pyramiden ist die erwähnte Spitze die gewöhnliche Spitze.
Im Allgemeinen wird der beschichtete Schleifgegenstand einen Träger mit einer Vorder- und Rückenfläche umfassen. Über der Vorderfläche des Trägers ist eine Bindemittelschicht und diese Bindemittelschicht dient zum Binden einer Schleifschicht an den Träger. Gegebenenfalls ist über der Schleifschicht eine Deckschicht. Gegebenenfalls ist über der Deckschicht eine Überschicht. Eine bevorzugte Bindemittelschicht ist ein vernetztes Resol-Phenolharz, das Füllstoffpartikel, wie Calciumcarbonat, enthält. Eine bevorzugte Deckschicht ist ein vernetztes Resol-Phenolharz, das Füllstoffpartikel, wie Calciumcarbonat, enthält. Eine andere bevorzugte Deckschicht ist ein vernetztes Resol-Phenolharz, das Schleifhilfsmittelpartikel, wie Kryolith-, Chiolith- oder Tetrafluoroboratpartikel, enthält. Eine bevorzugte Überschicht ist ein vernetztes Epoxidharz, gegebenenfalls ein thermoplastisches Polymer und Schleifhilfsmittelpartikel, wie Kryolith-, Chiolith- oder Tetrafluoroboratpartikel. Dieser Typ von Überschicht ist in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 486 308 und im US-Patent Nr. 5 441 549 weiter beschrieben. Der beschichtete Schleifgegenstand kann gegebenenfalls eine Überdeckbeschichtung enthalten, die verhindert, dass der beschichtete Schleifgegenstand "beladen" wird. Die verschiedenen Materialien, die entweder die Bindemittelschicht, Deckschicht und/oder Überschicht bilden, werden teilweise von den Anforderungen an das endgültige beschichtete Schleifprodukt und der für den beschichteten Schleifgegenstand beabsichtigten Schleifanwendung abhängen.
Der beschichtete Schleifgegenstand kann in eine Vielfalt verschiedener Gestalten und Formen, wie Bänder, Scheiben, Folien, Streifen, Podien und dergleichen, umgewandelt werden. Die Bänder können einen Spleiß oder ein Verbindungsstück enthalten, in einer anderen Ausführungsform können die Bänder spleißlos sein, wie in der Internationalen Anmeldung WO 93/12911 berichtet ist. Außerdem kann der beschichtete Schleifgegenstand entweder durch einen druckreaktiven Kleber oder ein Haken- und Ösenbefestigungssystem an einer Stützunterlage befestigt sein.
Im Allgemeinen umfasst ein Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel eine Vielzahl an Schleifkörpern, die durch ein Bindungsmittel (z. B. gehärteten Harzkleber) miteinander verbunden sind, wobei eine Formmasse gebildet wird. Zumindest ein Teil der äußeren Oberfläche des Schleifgegenstands mit gebundenem Schleifmittel ist ausgelegt, um ein Werkstück zu berühren. Diese äußere Oberfläche, die das Werkstück berührt, umfasst das Bindungsmittel und eine Schleifschicht. Die Schleifschicht wird die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel, Schleifkörper und gegebenenfalls andere Partikel umfassen. Diese unterschiedlichen SchleifschichtkonFigurationen werden nachstehend beschrieben werden.
Die Schleifschicht umfasst ein Gemisch aus einzelnen Schleifkörpern und präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln. Diese präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel bestehen im Wesentlichen aus Schleifhilfsmittel und Binder. Der Oberflächenprozentsatz der präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel in der Schleifschicht kann im Bereich von etwa 5 bis 90, vorzugsweise 20 bis 40 liegen. Außerdem kann das Verfahren zum Herstellen des Schleifgegenstands zu einzelnen Schleifkörpern entweder über, unter und/oder zwischen den präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln führen.
Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel weisen das Potential auf, sehr vorteilhaft in Schleifgegenständen zu sein. In einigen Fällen kann das Bindungsmittel nicht mit einem Schleifhilfsmittel verträglich sein. Zum Beispiel werden manchmal Resol-Phenolharze als Vorstufe für das Bindungsmittel verwendet und dieses Resol-Phenolharz wird mit basischem pH-Wert gehärtet oder vernetzt. In einigen Fällen können saure Schleifhilfsmittel, wie Kaliumtetrafluoroborat, gewünscht sein. In diesen Situationen kann das Kaliumtetrafluoroborat die Polymerisation bestimmter Resol-Phenolharze stören. Dieser Anteil an Störung wird teilweise von der Chemie des besonderen Resol-Phenolharzes abhängen. Ein präzis geformtes Schleifhilfsmittelpartikel wird das Schleifhilfsmittel im Wesentlichen im Binder verkapselt aufweisen. So sollte das Schleifhilfsmittel in diesem Partikel eine minimale Beeinflussung des Härtens oder der Polymerisation des Bindungsmittels aufweisen.
Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung, Schleifgegenstände zu besitzen, die eine Vielzahl an Schleifkörpern und präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln in der Schleifschicht umfassen und ein Schleifhilfsmittel in dem Bindungsmittel einschließen. Das Schleifhilfsmittel in dem Bindungsmittel kann dasselbe oder von dem Schleifhilfsmittel in dem präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel verschieden sein.
In einem anderen Beispiel kann die Schleifschicht präzis geformte gegen Beladung widerstandsfähige Partikel umfassen. Diese präzis geformten gegen Beladung widerstandsfähigen Partikel umfassen gegen Beladung widerstandsfähige Materialien und Binder. Das Volumenverhältnis zwischen den einzelnen Schleifkörpern und den präzis geformten gegen Beladung widerstandsfähigen Partikeln kann im Bereich von etwa 0,1 bis 10 Teilen einzelner Schleifkörper zu 0,1 bis 10 Teilen präzis geformter gegen Beladung widerstandsfähiger Partikel liegen. Außerdem kann das Verfahren zum Herstellen des Schleifgegenstands zu einzelnen Schleifkörpern entweder über, unter und/oder zwischen den präzis geformten gegen Beladung widerstandsfähigen Partikeln führen.
In einem weiteren Beispiel kann die Schleifschicht präzis geformte Füllstoffpartikel umfassen. Diese präzis geformten Füllstoffpartikel umfassen Füllmaterialien und Binder. Das Volumenverhältnis zwischen den einzelnen Schleifkörpern und den präzis geformten Füllstoffpartikeln kann im Bereich von etwa 0,1 bis 10 Teilen einzelner Schleifkörper zu 0,1 bis 10 Teilen präzis geformter Füllstoffpartikel liegen. Außerdem kann das Verfahren zum Herstellen des Schleifgegenstands zu einzelnen Schleifkörpern entweder über, unter und/oder zwischen den präzis geformten Füllstoffpartikeln führen.
Außerdem kann die Schleifschicht Verdünnungspartikel umfassen. Diese Verdünnungspartikel können aus: 1) einem anorganischen Partikel (nicht schleifendem anorganischem Partikel), 2) einem organischen Partikel, 3) einem zusammengesetzten Verdünnungspartikel, das ein Gemisch aus anorganischen Partikeln und einem Binder enthält, und 4) einem zusammengesetzten Verdünnungspartikel, das ein Gemisch aus organischen Partikeln und einem Binder enthält, ausgewählt sein. Die Partikelgröße dieser Verdünnungspartikel kann im Bereich von etwa 0,01 bis 1500 μm, typischerweise zwischen 1 bis 1000 μm liegen.
Diese Darstellung verschiedener KonFigurationen der präzis geformten Partikel in der Schleifschicht ist nicht als Beschränkung, sondern eher beispielhaft für verschiedene Anwendungen der präzis geformten Partikel in einem Schleifgegenstand gemeint.
Der beschichtete Schleifgegenstand der Erfindung kann nach dem folgenden Verfahren hergestellt werden. Ein Träger mit einer Vorderfläche und einer Rückenfläche wird bereitgestellt. Die Vorderfläche des Trägers wird mit einem ersten härtbaren Bindungsmittel beschichtet, das einen Harzkleber umfasst (gewöhnlich als Bindemittelschicht bezeichnet); dann werden die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel und gegebenenfalls die einzelnen Schleifkörper auf das erste härtbare Bindungsmittel geschichtet oder aufgetragen. Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel und wahlfreien Schleifkörper können tropfbeschichtet oder elektrostatisch beschichtet werden. Das erste härtbare Bindungsmittel wird dann verfestigt oder teilweise gehärtet, wobei ein gehärteter Harzkleber gebildet wird. Gegebenenfalls kann ein zweites härtbares Bindungsmittel (gewöhnlich als Deckschicht bezeichnet), das einen Harzkleber umfasst, über den präzis geformten Partikeln aufgetragen und dann verfestigt oder gehärtet werden, wobei ein gehärteter Harzkleber gebildet wird. Das zweite härtbare Bindungsmittel kann vor oder im Anschluss an die Verfestigung oder Härtung des ersten härtbaren Bindungsmittels aufgetragen werden.
In einer anderen Ausführungsform können einzelne Schleifkörper zuerst auf das erste Bindungsmittel geschichtet oder aufgetragen werden und dann die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel auf den oberen Teil geschichtet werden.
Es liegt im Bereich dieser Erfindung, eine Beschichtung auf der äußeren Oberfläche eines beliebigen der präzis geformten Partikel bereitzustellen. Die Beschichtung kann zusammenhängend oder unterbrochen sein. Beispiele von Beschichtungen, die für die Partikel geeignet sind, schließen Metallbeschichtungen, Metalloxidbeschichtungen, Carbidbeschichtungen, Nitridbeschichtungen, Boridbeschichtungen, Kohlenstoffbeschichtungen, Diamantbeschichtungen, diamantartige Kohlenstoffbeschichtungen und dergleichen ein. In einer anderen Ausführungsform kann eine organische Beschichtung auf der Oberfläche des Partikels vorliegen. Die organische Beschichtung kann auch Füllstoffe, Haftvermittler, antistatische Mittel, Schleifhilfsmittel und dergleichen enthalten.
Die Auswahl und Menge der Beschichtung werden von den gewünschten Eigenschaften der Partikel abhängen. Zum Beispiel werden einige Beschichtungen zu einem rückreflektierenden Partikel führen. In einer anderen Ausführungsform werden einige Beschichtungen das Haften der Partikel an anderen Materialien oder einem Schichtträger verbessern.
Die präzis geformten Partikel, die in einen Schleifgegenstand eingebaut werden, können so ausgelegt sein, dass ein Teil der äußeren Oberfläche eines Werkstücks verfeinert wird. Der Begriff "verfeinern" bedeutet, dass die Partikel zumindest eines der folgenden Dinge tun werden, nämlich einen Teil der äußeren Oberfläche des Werkstücks entfernen (z. B. abschleifen), Abriebteilchen (einschließlich unerwünschten Materials, wie Schmutz, Öl, Schmiere und dergleichen) von der äußeren Oberfläche des Werkstücks entfernen (z. B. reinigen) oder die Oberflächenausführung (d. h. Kratzertiefe) in dem Werkstück verringern (z. B. polieren oder schwFigeln).
Die vorliegende Endung kann verwendet werden, um einen breiten Bereich an Werkstückoberflächen zu verfeinern. Diese Werkstückoberflächen schließen Metall (einschließlich Weichstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl, graues Gusseisen, Titan, Aluminium und dergleichen), Metalllegierungen (Kupfer, Messing und dergleichen), außergewöhnliche Metalllegierungen, Keramik, Glas, Holz (einschließlich Kiefern-, Eichen-, Ahorn-, Ulmen-, Walnussbaum-, Hickory-, Mahagoni-, Kirschbaumholz und dergleichen), holzähnliche Materialien (einschließlich Spanplatte, Sperrholz, Furniere und dergleichen), Verbundstoffe, lackierte Oberflächen, Kunststoffe (einschließlich Thermoplaste und verstärkte Thermoplaste), Steine (einschließlich Schmuck, Marmor, Granit und Halbedelsteine), magnetische Medien und dergleichen ein. Zusätzliche Beispiele von Glaswerkstücken schließen Glasfernsehschirme, Augenglaslinsen, Glasaugenoberflächen, Fenster (einschließlich Hausfenster, Bürofenster, Autofenster, Flugzeugfenster, Zugfenster, Busfenster und dergleichen), Glassichtanzeigeregale, Spiegel und dergleichen ein.
Das Werkstück kann eben sein oder kann eine Form oder einen damit verbundenen Umriss aufweisen. Mehr Beispiele spezieller Werkstücke schließen Metallmaschinenbestandteile (einschließlich Nockenwellen, Kurbelwellen, Maschinenblöcken und dergleichen), Handwerkzeuge, Metallschmiedestücke, faseroptisches Poliermittel, Särge, Möbel, Holzschränke, Turbinenblätter, lackierte Autobestandteile, magnetische Medien (einschließlich Festplattentexturierung, Floppydisks und dergleichen) und dergleichen ein.
In Abhängigkeit von der besonderen Verfeinerungsanwendung kann die Kraft an der Schleifgrenzfläche im Bereich von etwa 0,01 kg bis über 100 kg, typischerweise zwischen 0,1 bis 10 kg liegen. Auch in Abhängigkeit von der Anwendung kann eine Flüssigkeit an der Grenzfläche zwischen dem Schleifgegenstand und der äußeren Oberfläche des Werkstücks vorliegen. Diese Flüssigkeit kann Wasser und/oder ein organisches Lösungsmittel sein. Die Flüssigkeit kann weiter Zusätze, wie Gleitmittel, Rostschutzmittel, Haftvermittler, Entschäumer, antibakterielle Verbindungen, entfettende Verbindungen, Öle, Schleifhilfsmittel, emulgierte organische Verbindungen, Schneidflüssigkeiten, Seifen, Wachse, Kombinationen davon und dergleichen umfassen. Der Schleifgegenstand kann während der Verwendung an der Verfeinerungsgrenzfläche oszillieren.
Der Schleifgegenstand kann mit der Hand verwendet oder zusammen mit einer Maschine verwendet werden. Zum Beispiel kann der Schleifgegenstand an einem Werkzeug mit willkürlicher Bahn oder einem rotierenden Werkzeug befestigt sein. Zumindest einer) oder beide von dem Schleifgegenstand und der äußeren Oberfläche des Werkstücks werden relativ zum/r anderen bewegt.
Der beschichtete Schleifgegenstand kann in irgendeine Form, wie Folie, Scheibe, Rolle mit kontinuierlicher Länge, Band und dergleichen, umgewandelt werden. Falls sich der Schleifgegenstand relativ zum Werkstück bewegt, dann kann sich der Schleifgegenstand in einer beliebigen gewünschten Weise bewegen und dieses hängt zum großen Teil teilweise von der besonderen Verfeinerungsanwendung ab. Zum Beispiel kann der Schleifgegenstand in einer zurück- und vorgehenden Weise, drehenden Weise, kreisförmigen Weise, spiralförmigen Weise, elliptischen Weise oder zufälligen Bewegungsweise durchgehen. Außerdem kann der Schleifgegenstand während des Polierens oszillieren und/oder vibrieren.
Es liegt auch im Bereich dieser Endung für die äußere Oberfläche des Werkstücks, während des Verfeinerns ortsfest zu bleiben, oder in einer anderen Ausführungsform kann sich die äußere Oberfläche des Werkstücks während des Verfeinerns relativ zum Schleifgegenstand bewegen. Falls sich die äußere Oberfläche des Werkstücks relativ zum Schleifgegenstand bewegt, dann kann sich der Schleifgegenstand in einer beliebigen gewünschten Weise bewegen und dieses hängt zum großen Teil teilweise von der besonderen Verfeinerungsanwendung ab. Zum Beispiel kann die äußere Oberfläche des Werkstücks in einer zurück- und vorgehenden Weise, drehenden Weise, kreisförmigen Weise, spiralförmigen Weise, elliptischen Weise oder zufälligen Bewegungsweise durchgehen. Außerdem kann die äußere Oberfläche des Werkstücks während des Verfeinerns oszillieren und/oder vibrieren.
Die folgenden nicht beschränkenden Beispiele werden die Erfindung weiter veranschaulichen. Alle Teile, Prozentsätze, Verhältnisse, usw. in den Beispielen sind auf das Gewicht bezogen, sofern es nicht anders angegeben ist.
Die folgenden Abkürzungen und Handelsnamen, die nachstehend in Tabelle 1 beschrieben sind, wurden die ganzen Beispiele hindurch verwendet.
Tabelle 1 Materialbezeichnungen
Die präzis geformten Partikel wurden nach einem der allgemeinen Verfahren, die nachstehend beschrieben sind, hergestellt. Diese präzis geformten Partikel wurden in einen beschichteten Schleifgegenstand nach dem allgemeinen Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Schleifgegenstandes, das nachstehend beschrieben ist, eingebaut. Die Schleifgegenstände wurden nach einem der nachstehend beschriebenen Prüfverfahren geprüft.
Allgemeines Verfahren I zum Herstellen präzis geformter Partikel
Die präzis geformten Partikel wurden in der Apparatur hergestellt, die der ähnlich ist, die in 8 veranschaulicht ist, nur dass ein Ultraschallhorn an der Rückseite der Trägerbahn angebracht wurde. Ein Fertigungswerkzeug wurde in Form einer kontinuierlichen Bahn bereitgestellt, die eine Reihe von Hohlräumen mit festgelegten Abmessungen umfasste. Diese Hohlräume wurden in einer vorher festgelegten Reihenfolge oder Gruppierung so angeordnet, dass das Fertigungswerkzeug im Wesentlichen das Umgekehrte der gewünschten Form und Abmessungen der präzis geformten Partikel war. Das Fertigungswerkzeug wurde aus einem thermoplastischen Polypropylenmaterial hergestellt, das vorher durch Extrudieren des Polypropylenmaterials über ein Abformwerkzeug geprägt worden war. Das Nickelabformwerkzeug enthielt auch eine Reihe von Hohlräumen mit festgelegten/r Abmessungen und Form. Das Nickelabformwerkzeug wurde über einen Schneidrändelvorgang hergestellt. Das Fertigungswerkzeug wies ein Muster von Hohlräumen in Form von Pyramiden auf, die quadratische Grundflächen aufwiesen und so angeordnet waren, dass die Grundflächen jeweils stumpf aneinander gestoßen wurden. Die Höhe der Pyramide war etwa 560 μm und die Basislänge jeder Seite der Grundfläche war etwa 1490 μm. Die Oberfläche des Fertigungswerkzeugs, das die Hohlräume enthält, ist dem in 6 gezeigten Abschnitt des Fertigungswerkzeugs ähnlich.
Wenn das Fertigungswerkzeug die Abwickelstelle bei einer Spannung von etwa 30 psi verließ, verließ eine 51 μm dicke Polyesterfilmträgerbahn eine zweite Abwickelstelle. Der Polyesterfilm enthielt eine Ethylenacrylsäurecopolymergrundierung. Eine Bindervorstufe wurde mittels eines Messers über einen Walzenbeschichter mit einem festen Abstand von etwa 51 μm in die Hohlräume des Fertigungswerkzeugs aufgetragen. Der Teil des Fertigungswerkzeugs, der die Bindervorstufe enthielt, wurde mit der Trägerbahn mittels einer Andruckwalze, die einen Andruckdruck von etwa 60 psi aufwies, in Berührung gebracht. Der Teil des Fertigungswerkzeugs, der die Bindervorstufe enthielt, und die Trägerbahn wurden gegen einen Dorn gezwungen, der sich um eine Achse drehte. Danach wurde Strahlungsenergie durch das Fertigungswerkzeug und in die Bindervorstufe durchgelassen. Die Strahlungsenergiequelle waren vier im Handel von Fusion, Inc. erhältliche Ultraviolettlampen, die einen "D"-Kolben enthielten und bei 600 Watt/Zoll (240 Watt/cm) arbeiteten. Nach Einwirkenlassen der Energiequelle wurde die Bindervorstufe in einen verfestigten, handhFigaren Binder umgewandelt. Sowohl das Fertigungswerkzeug, das den verfestigten, handhFigaren Binder enthielt, als auch die Trägerbahn wurden mittels des Dorns kontinuierlich durch die Härtungszone bewegt. Die Trägerbahn wurde von dem den Binder enthaltenden Fertigungswerkzeug in der Umgebung einer Andruckwalze getrennt. Ein Ultraschallhorn (Modell-Nummer 108, im Handel von Branson erhältlich) wurde direkt hinter die Trägerbahn gestellt. Das Ultraschallhorn arbeitete hoch und half, das Entfernen der Partikel von der Trägerbahn zu erleichtern. Danach wurde die Trägerbahn auf einer Aufwickelstelle bei einem Spannungsdruck von etwa 100 psi aufgewickelt. Dieses war ein kontinuierliches Verfahren, das bei etwa 130 Fuß pro Minute (40 Meter/Minute) bis 180 Fuß pro Minute (55 Meter/Minute) arbeitete.
Diese Partikel wurden von der Trägerbahn in einer Kombination von zwei Arten, d. h. als getrennte Partikel oder als Folie aus Partikeln entfernt. Diese getrennten Partikel beinhalteten auch Anordnungen von zwei oder drei einzelnen Partikeln. Es war bevorzugt, die Partikel als getrennte Partikel zu entfernen. Falls 25% oder weniger Partikel von der Trägerbahn als Folien aus Partikeln entfernt wurden, dann wurden die erhaltenen Partikel (einschließlich getrennter Partikel und Partikelfolien) zuerst gesiebt, um die getrennten Partikel von den Partikelfolien zu trennen. Dann wurden die Partikelfolien in einem Lösungskneter unter Verwendung von Stahl- oder Keramikformlingen kugelvermahlen. Die Formlinge waren ein Zoll (2,54 cm) lang auf einen Durchmesser von drei Viertel Zoll (1,9 cm). Es wurde während des Kugelvermahlens aufgepasst, um Schaden an den getrennten Partikeln zu vermeiden. Nach dem Kugelvermahlen wurden die Partikel ein zweites Mal gesiebt. Falls etwa 25% oder mehr Partikel von der Trägerbahn als Folien aus Partikeln entfernt wurden, dann wurden die erhaltenen Partikel in einer Weise, die der vorstehend beschriebenen ähnlich ist, kugelvermahlen. Nach dem Kugelvermahlen wurden die Partikel gesiebt.
Allgemeines Verfahren II zum Herstellen präzis geformter Partikel
Die präzis geformten Partikel wurden in einer Weise hergestellt, die abgesehen von den folgenden Änderungen dem allgemeinen Verfahren I zum Herstellen präzis geformter Partikel ähnlich war. Das Verfahren wurde bei 50 Fuß pro Minute (15 Meter/Minute) durchgeführt und es gab nur eine Ultraviolettlampe.
Allgemeines Verfahren III zum Herstellen präzis geformter Partikel
Die präzis geformten Partikel wurden in einer Weise hergestellt, die dem allgemeinen Verfahren II zum Herstellen präzis geformter Partikel ähnlich war, nur dass die Abmessungen der Hohlräume verschieden waren. Die Höhe der Pyramide war etwa 330 μm und die Basislänge jeder Seite der Grundfläche war etwa 860 μm.
Allgemeines Verfahren IV zum Herstellen präzis geformter Partikel
Die präzis geformten Partikel wurden in einer Weise hergestellt, die dem allgemeinen Verfahren I zum Herstellen präzis geformter Partikel ähnlich war, nur dass es zwei Ultraviolettlampen gab und beide Lampen bei 600 Watt/Zoll (240 Watt/cm) arbeiteten.
Allgemeines Verfahren V zum Herstellen präzis geformter Partikel
Die präzis geformten Partikel wurden in einer Weise hergestellt, die dem allgemeinen Verfahren N zum Herstellen präzis geformter Partikel ähnlich war, nur dass die Abmessungen der Hohlräume verschieden waren. Die Höhe der Pyramide war etwa 330 μm und die Basislänge jeder Seite der Grundfläche war etwa 860 μm.
Allgemeines Verfahren VI zum Herstellen präzis geformter Partikel
Die präzis geformten Partikel wurden in einer Weise hergestellt, die dem allgemeinen Verfahren N zum Herstellen präzis geformter Partikel ähnlich war, nur dass die Abmessungen der Hohlräume verschieden waren. Die Länge der Pyramidenbasis war etwa 1384 μm mit gleichseitigen Seiten von etwa 1295 μm und die Höhe der Pyramide war etwa 530 μm. Dieser Mustertyp ist in 1 des US-Patentes Nr. 5 152 917 veranschaulicht. Außerdem wurde das Abformwerkzeug über ein Diamantdrehbearbeitungsverfahren und nicht über ein Schneidrändelverfahren hergestellt.
Allgemeines Verfahren VII zum Herstellen präzis geformter Partikel
Die präzis geformten Partikel wurden in einer Weise hergestellt, die abgesehen von den folgenden Änderungen dem allgemeinen Verfahren I zum Herstellen präzis geformter Partikel ähnlich war. Die Abmessungen der Hohlräume wurden so geändert, dass die Länge der Pyramidenbasis etwa 706 μm war und die Höhe der Pyramide etwa 240 μm war. Außerdem wurden nur zwei Ultraviolettlampen verwendet und die Durchlaufgeschwindigkeit wurde auf 250 Fuß pro Minute (76 Meter/Minute) erhöht.
Allgemeines Verfahren I zum Herstellen beschichteter Schleifgegenstände
Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel wurden in eine beschichtete Schleifscheibe mit einem aus Vulkanfiber hergestellten Träger eingebaut. Diese Fiberscheiben wurden einzeln hergestellt und wiesen einen Durchmesser von 17,8 cm mit einem Mittelloch mit einem Durchmesser von 2,2 cm auf. Die Bindemittelschicht war ein herkömmliches mit Calciumcarbonat gefülltes Resol-Phenolharz (48% Harz, 52% CaCO₃). Die präzis geformten Partikel wurden zuerst in die Bindemittelschichtvorstufe tropfbeschichtet. Danach wurden CAO1-Schleifkörper der Güteklasse 50 elektrostatisch über die Schleifhilfsmittelpartikel und in die Bindemittelschicht bei einem Gewicht von etwa 14 Gramm/Scheibe beschichtet. Die erhaltene Konstruktion wurde etwa 90 Minuten bei etwa 88°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz teilweise zu härten. Danach wurde eine Deckschicht über die Schleifkörper/präzis geformte Partikel-Schicht gestrichen. Die Deckschicht war auch ein herkömmliches mit Kryolith gefülltes Resol-Phenolharz (32% Harz, 68% Kryolith). Die erhaltene Konstruktion wurde etwa 90 Minuten bei 93°C und dann 12 Stunden bei 100°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz völlig zu härten. Das Gewicht der nassen Bindemittelschicht war etwa vier Gramm/Scheibe und das Gewicht der nassen Deckschicht war etwa neun bis zehn Gramm/Scheibe. Die Fiberscheiben wurden vor dem Prüfen gebogen und 7 Tage bei 45% relativer Feuchtigkeit befeuchtet.
Allgemeines Verfahren II zum Herstellen beschichteter Schleifgegenstände
Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel wurden in eine beschichtete Schleifscheibe mit einem aus Vulkanfiber hergestellten Träger eingebaut. Diese Fiberscheiben wurden einzeln hergestellt und wiesen einen Durchmesser von 17,8 cm mit einem Mittelloch mit einem Durchmesser von 2,2 cm auf. Die Bindemittelschicht war ein herkömmliches mit Calciumcarbonat gefülltes Resol-Phenolharz (48% Harz, 52% CaCO₃). Die präzis geformten Partikel wurden zuerst in die. Bindemittelschichtvorstufe tropfbeschichtet. Danach wurden CAO1-Schleifkörper elektrostatisch über der Schleifhilfsmittelpartikel und in die Bindemittelschicht beschichtet. Die erhaltene Konstruktion wurde etwa 90 Minuten bei etwa 88°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz teilweise zu härten. Danach wurde eine Deckschicht über die Schleifkörper/präzis geformte Partikel-Schicht gestrichen. Die Deckschicht war auch ein herkömmliches mit Kryolith gefülltes Resol-Phenolharz (32% Harz, 68% Kryolith). Die erhaltene Konstruktion wurde etwa 90 Minuten bei 93°C und dann 12 Stunden bei 100°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz völlig zu härten. Diesem folgend wurde eine herkömmliche mit Kaliumtetrafluoroborat gefüllte Epoxidharzüberschicht über die Deckschicht beschichtet und anschließend gehärtet. Die Beschichtungsgewichte für die Bindemittelschicht, Deckschicht und Überschicht waren herkömmliche Beschichtungsgewichte für die besondere Güteklasse von CAO1.
Allgemeines Verfahren III zum Herstellen beschichteter Schleifgegenstände (Referenzverfahren)
Die präzis geformten Schleifpartikel wurden in einen beschichteten Schleifgegenstand eingebaut. Das Verfahren zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstands wurde auf kontinuierlicher Basis durchgeführt und die erhaltene Bahn des beschichteten Schleifgegenstands wurde in ein endloses, gespleißtes Schleifband umgewandelt. Der Träger war ein herkömmlicher Y-Gewicht Polyesterträger mit einer Satingewebebindung. Dieser Stoffträger wurde herkömmlich mit phenolischen und Phenol/Latex-Stoffbehandlungen behandelt, um die physikalischen Eigenschaften des Trägers zu verbessern. Eine Bindemittelschichtvorstufe wurde auf die Vorderfläche des Trägers aufgetragen. Die Bindemittelschicht war ein herkömmliches mit Calciumcarbonat gefülltes Resol-Phenolharz (48% Harz, 52% CaCO₃) und das Beschichtungsgewicht der Bindemittelschicht war 290 Gramm/Quadratmeter. Die präzis geformten Schleifpartikel wurden in die Bindemittelschichtvorstufe tropfbeschichtet. Die erhaltene Konstruktion wurde etwa 60 Minuten bei etwa 96°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz teilweise zu härten. Danach wurde eine Deckschicht über die Schleifpartikel beschichtet. Die Deckschicht war auch ein herkömmliches mit Kryolith gefülltes Resol-Phenolharz (48% Harz, 52% Kryolith). Die erhaltene Konstruktion wurde etwa 120 Minuten bei 93°C und dann 10 Stunden bei 107°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz völlig zu härten. Die erhaltenen beschichteten Schleifgegenstände wurden vor dem Prüfen gebogen.
Allgemeines Verfahren IV zum Herstellen beschichteter Schleifgegenstände
Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel wurden in einen beschichteten Schleifgegenstand eingebaut. Das Verfahren zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstands wurde auf kontinuierlicher Basis durchgeführt und die erhaltene Bahn des beschichteten Schleifgegenstands wurde in ein endloses, gespleißtes Schleifband umgewandelt. Der Träger war ein herkömmlicher Y-Gewicht Polyesterträger mit einer Satingewebebindung. Dieser Stoffträger wurde herkömmlich mit phenolischen und Phenol/Latex-Stoffbehandlungen behandelt, um die physikalischen Eigenschaften des Trägers zu verbessern. Eine Bindemittelschichtvorstufe wurde auf die Vorderfläche des Trägers aufgetragen. Die Bindemittelschicht war ein herkömmliches mit Calciumcarbonat gefülltes Resol-Phenolharz (48% Harz, 52% CaCO₃) und das Nassbeschichtungsgewicht der Bindemittelschicht war etwa 290 Gramm/Quadratmeter. Danach wurden etwa 440 Gramm braunes geschmolzenes Aluminiumoxid der Güteklasse 36 in die Bindemittelschichtvorstufe tropfbeschichtet. Diesem folgend wurden etwa 450 Gramm/Quadratmeter CAO1 der Güteklasse 36 elektrostatisch über das braune Aluminiumoxid beschichtet. Die erhaltene Konstruktion wurde etwa 90 Minuten bei etwa 88°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz teilweise zu härten. Danach wurde eine Deckschicht über die Schleifkörper beschichtet. Die Deckschicht war auch ein herkömmliches Calciumcarbonat gefülltes Resol-Phenolharz (48% Harz, 52% Calciumcarbonat) bei einem Nassgewicht von etwa 380 Gramm/Quadratmeter. Nachdem die Deckschichtvorstufe aufgetragen worden war, wurden die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel in die nasse Deckschichtvorstufe tropfbeschichtet. Die erhaltene Konstruktion wurde etwa 120 Minuten bei 93°C und dann 10 Stunden bei 100°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz völlig zu härten. Die erhaltenen beschichteten Schleifgegenstände wurden vor dem Prüfen gebogen.
Prüfverfahren I
Die beschichtete Schleifscheibe wurde zuerst auf einen abgeschrägten Aluminiumunterstützungsklotz montiert und dann verwendet, um die Vorderseite eines 1018 Weichstahlwerkstücks von 1,25 cm mal 18 cm zu schleifen. Die Scheibe wurde bei 5500 U/min bei keiner Belastung angetrieben, während der Teil der Scheibe, der die abgeschrägte Kante des Unterstützungsklotzes überlagerte, das Werkstück bei einer Belastung von etwa 5,9 kg berührte. Die beschichtete Schleifscheibe berührte das Werkstück bei einem Winkel zwischen 6 bis 7 Grad. Jede Scheibe wurde verwendet, um ein einzelnes Werkstück in einminütigen Intervallen über eine Gesamtschleifzeit von 10 Minuten zu schleifen. Die während des gesamten Versuchs entfernte Metallmenge (d. h. Gesamtschliff) wurde gemessen. Es wurden zwei beschichtete Schleifscheiben pro Beispiel geprüft.
Prüfverfahren II
Das beschichtete Schleifmaterial wurde am Rand einer 36 cm Metallscheibe befestigt. Die effektive Schneidfläche des Schleifteils war 2,54 cm mal 109 cm. Dieses verwendete Schleifverfahren war ein herkömmliches Oberflächenschleifen, wobei das Werkstück unter der rotierenden Kontaktscheibe mit inkrementeller Zustellung zwischen jedem Zyklus hin- und herbewegt wurde. Das Schleifen wurde unter einem Wasserstrom ausgeführt. Das durch diese Abschnitte abgeschliffene Werkstück war 1018 Stahl mit 1,27 cm Breite mal 36 cm Länge mal 7,6 cm Höhe. Das Abschleifen wurde entlang der Vorderseite von 1,27 cm mal 36 cm ausgeführt. Die Metallscheibengeschwindigkeit war 5830 Oberflächenfuß pro Minute (1780 Oberflächenmeter/Minute). Die Tischgeschwindigkeit, bei der das Werkstück durchlief, war 20 Fuß/Minute (6 Meter/Minute). Der Zustellsprung der Scheibe war 0,0127 mm/ Werkstückdurchlauf. Der Quervorschub war 0,45 Zoll/Durchlauf (1,14 cm/Durchlauf).
Prüfverfahren III
Der beschichtete Schleifgegenstand wurde in ein Laufband von 7,6 cm mal 335 cm umgewandelt und an einer Schleifmaschine mit konstanter Belastung geprüft. Ein vorgewogenes 304 Edelstahlwerkstück von etwa 2,5 cm mal 5 cm mal 18 cm wurde in einer Haltevorrichtung montiert. Das Werkstück wurde vertikal positioniert, wobei die Vorderseite von 2,5 cm mal 18 cm eine etwa 36 cm im Durchmesser 65 Shore A-Härtemesser gezackte Gummikontaktscheibe mit einer auf einer Fläche schliff, über die das beschichtete Schleifband mitbewegt wurde. Das Werkstück wurde dann vertikal durch einen Weg von 18 cm bei der Geschwindigkeit von 20 Zyklen pro Minute hin- und herbewegt, während ein federbelasteter Kolben das Werkstück mit einer Last von 11,3 kg gegen das Band drängte, während das Band bei etwa 2050 Meter pro Minute angetrieben wurde. Nachdem eine Minute Schleifzeit abgelaufen war, wurde die Baueinheit der Werkstückhaltevorrichtung entfernt und erneut gewogen, die Menge an entferntem Ausgangsmaterial durch Subtrahieren des abgeschliffenen Gewichts vom Ausgangsgewicht berechnet und ein neues, vorgewogenes Werkstück und eine Haltevorrichtung wurden an der Apparatur montiert. Der Prüfendpunkt war 40 Minuten.
Prüfverfahren IV
Ein endloses beschichtetes Schleifband (7,6 cm mal 335 cm) wurde an einer Schleifmaschine mit konstanter Belastung angebracht. Das Band drehte sich über eine Aluminiumkontaktscheibe mit 51 cm (20 Zoll) Durchmesser und eine Stützrollenscheibe bei etwa 2580 Oberflächenmeter pro Minute. Das Werkstück, das abgeschliffen wurde, war ein 304 Edelstahlstab, der eine Vorderseite mit 1,9 cm Durchmesser aufwies und etwa 30 cm lang war. Die Vorderseite des Stabes wurde bei einer Geschwindigkeit von 0,18 cm/Sekunde 5 Sekunden in das Schleifband gezwungen. Der Prüfendpunkt war, wenn der beschichtete Schleifgegenstand stumpf wurde, d. h. der beschichtete Schleifgegenstand das Werkstück nicht wesentlich abschliff.
Prüfverfahren V
Der Schleifgegenstand wurde in ein Laufband von 203 cm mal 6,3 cm umgewandelt und wurde an einer Thompson-Schleifmaschine angebracht. Die effektive Schneidfläche des Schleifbandes war 203 cm mal 2,54 cm. Das Werkstück war 304 Edelstahl mit 2,54 cm Breite mal 17,78 cm Länge mal 10,2 cm Höhe und wurde an einem sich hin- und herbewegenden Tisch montiert. Das Abschleifen wurde entlang der Vorderseite mit 2,54 cm mal 17,78 cm ausgeführt. Das verwendete Abschleifverfahren war herkömmliches Oberflächenschleifen, wobei das Werkstück unter dem rotierenden Schleifband mit inkrementeller Zustellung zwischen jedem Durchlauf hin- und herbewegt wurde. Die Schleifbedingungen waren etwa 254 μm Zustellung, 7,6 Meter/Minute Tischgeschwindigkeit und eine Bandgeschwindigkeit von etwa 1710 Oberflächenmeter/Sekunde. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Durchläufen unter dem Schleifband wurde das Werkstück mit Sprühwasser (mit 1% Rostschutzmittel) gekühlt. Der Prüfendpunkt war, wenn das Schleifband nicht länger effektiv schnitt.
Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiel A
Dieser Satz von Beispielen verglich das Schleifvermögen eines beschichteten Schleifgegenstands (Beispiele 1 bis 6), der präzis geformte Schleifhilfsmittelpartikel enthielt, mit einem beschichteten Schleifgegenstand (Vergleichsbeispiel A), der keine präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel enthielt. Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel wurden abgesehen von den folgenden Änderungen gemäß dem allgemeinen Verfahren I zum Herstellen präzis geformter Partikel hergestellt. Für die Beispiele 1 bis 3 wurde der grundierte Polyesterfilm einer Koronaquelle, die bei 20% Leistung arbeitete, ausgesetzt, bevor er mit der Schleifhilfsmittelvorstufenzusammensetzung irr Berührung kam. Die Schleifhilfsmittelaufschlämmungen wurden dadurch hergestellt, dass zuerst TMPTA, TATHEIC, PH1, MSCA und ASF in den Mengen (in Teilen), die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführt sind, unter Verwendung einer Mischmaschine mit hoher Scherung miteinander gemischt wurden. Danach wurde dem Schleifhilfsmittel (entweder KBF₄ oder CRY) schrittweise die Bindervorstufe für die Schleifhilfsmittelaufschlämmungen zugesetzt. Auch in Tabelle 2 eingeschlossen war die Menge (in Gramm/Scheibe) präzis geformter Schleifhilfsmittelpartikel, die in den beschichteten Schleifgegenstand eingebaut wurden.
Tabelle 2 Formulierungen der Schleifhilfsmittelaufschlämmungen für die Beispiele 1 bis 6
Die beschichteten Schleifgegenstände für die Beispiele 1 bis 6 wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren I zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstands hergestellt. Der beschichtete Schleifgegenstand für Vergleichsbeispiel A wurde gemäß dem allgemeinen Verfahren I zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstands hergestellt, nur dass der Gegenstand keine präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel enthielt.
Die erhaltenen beschichteten Schleifgegenstände wurden gemäß Prüfverfahren I geprüft und die Prüfergebnisse können in Tabelle 3 gefunden werden.
Tabelle 3 Prüfverfahren 1 Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiel A
Es kann aus den vorstehenden Daten gesehen werden, dass die Zugabe der präzis geformten Partikel die Schleifeigenschaften der beschichteten Schleifscheiben verbesserte.
Man beachte, dass der Anfangsschliff die Menge Edelstahl war, die in den ersten sechzig Sekunden des Schleifens entfernt wurde. Diese Schliffwerte waren ein Mittelwert von zwei beschichteten Schleifscheiben.
Beispiele 7 bis 13 und Vergleichsbeispiele B bis E
Dieser Satz von Beispielen verglich das Schleifvermögen eines beschichteten Schleifgegenstands (Beispiele 7 bis 13), der präzis geformte Schleifhilfsmittelpartikel enthielt, mit einem beschichteten Schleifgegenstand (Vergleichsbeispiele B bis E), der keine präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel enthielt. Bezüglich der Beispiele 7, 8, 10, 11 und 12 wurden die präzis geformten Parikel gemäß dem allgemeinen Verfahren II zum Herstellen präzis geformter Partikel hergestellt. Bezüglich der Beispiele 9 und 13 wurden die präzis geformten Partikel gemäß dem allgemeinen Verfahren III zum Herstellen präzis geformter Partikel hergestellt. Die Schleifhilfsmittelaufschlämmungen wurden dadurch hergestellt, dass zuerst 1700 g TMPTA, 30 g ASF, 60 g MSCA, 1350 g KBF₄, 1550 g PVC und 22,5 g PH1 unter Verwendung einer Mischmaschine mit hoher Scherung miteinander gemischt wurden. Die beschichteten Schleifgegenstände für die Beispiele 7 bis 13 wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren II zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstands hergestellt. Die beschichteten Schleifgegenstände für die Vergleichsbeispiele B bis E wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren II zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstands hergestellt, nur dass der Gegenstand keine präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel enthielt. Die Güteklasse von CAO1, die Menge (in Gramm/Scheibe) der präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel und die Menge (in Gramm/Scheibe) an CAO1 für das Beispiel ist aufgeführt.
Tabelle 4 Menge an Materialien für die Beispiele 7 bis 13 und Vergleichsbeispiele B bis E
Die erhaltenen beschichteten Schleifgegenstände wurden gemäß Prüfverfahren 1 geprüft und die Prüfergebnisse können in Tabelle 5 gefunden werden.
Tabelle 5 Prüfverfahren 1 Beispiele 7 bis 13 und Vergleichsbeispiele B bis E
Es kann aus den vorstehenden Daten gesehen werden, dass die Zugabe der präzis geformten Partikel die Schleifeigenschaften der beschichteten Schleifscheiben verbesserte.
Beispiele 14 bis 28 (Referenzbeispiele)
Dieser Satz von Beispielen verglich das Schleifvermögen eines beschichteten Schleifgegenstands (Beispiele 14 bis 29), der präzis geformte Schleifpartikel verschiedener Binderzusammensetzungen enthielt. Nachstehend in Tabelle 6 sind die Schleifaufschlämmungsformulierungen (die Mengen sind in Gewichtsteilen aufgeführt) aufgeführt, die verwendet wurden, um die präzis geformten Schleifpartikel herzustellen. Die präzis geformten Schleifpartikel wurden gemäß einem in Tabelle 7 aufgeführten Verfahren hergestellt. Die präzis geformten Schleifpartikel wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren III zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstands in einen beschichteten Schleifgegenstand eingebaut. Das Gewicht der präzis geformten Schleifpartikel und das Gewicht der Deckschicht für ein gegebenes Beispiel ist auch in Tabelle 7 aufgeführt.
Tabelle 6 Schleifaufschlämmungsformulierungen für die Beispiele 14 bis 28
Tabelle 6 Fortgesetzte Schleifaufschlämmungsformulierungen für die Beispiele 14 bis 28
Tabelle 7 Beispiele 14 bis 28
Die beschichteten Schleifbänder wurden gemäß Prüfverfahren II geprüft und die Prüfergebnisse können in Tabelle 8 gefunden werden. Der Gesamtschliff ist in Gramm des entfernten Metalls aufgeführt.
Tabelle 8 Prüfverfahren II
Beispiele 29 bis 31 und Vergleichsbeispiel F
Dieser Satz von Beispielen verglich einen beschichteten Schleifgegenstand, der präzis geformte Partikel (Beispiele 29 bis 31) enthielt, mit einem beschichteten Schleifgegenstand, der keine präzis geformten Partikel enthielt. Die präzis geformten Partikel des Beispiels 29 wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren VII zum Herstellen präzis geformter Partikel hergestellt. Die präzis geformten Partikel des Beispiels 30 wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren VII zum Herstellen präzis geformter Partikel hergestellt; nur dass die Abmessungen der Hohlräume geändert wurden. Für Beispiel 30 und 31 war die Höhe der Pyramide etwa 350 μm und die Basislänge jeder Seite der Grundfläche war etwa 1020 μm. Die präzis geformten Partikel des Beispiels 31 wurden bei einer langsameren Geschwindigkeit, 150 Fuß pro Minute (46 Meter pro Minute), verarbeitet. Die Schleifhilfsmittelaufschlämmungen wurden dadurch hergestellt, dass zuerst TMPTA, TATHEIC, PH1, MSCA und ASF in den Mengen (in Teilen), die nachstehend in Tabelle 9 aufgeführt sind, unter Verwendung einer Mischmaschine mit hoher Scherung miteinander gemischt wurden. Danach wurde das Schleifhilfsmittel schrittweise der Bindervorstufe für die Schleifhilfsmittelaufschlämmungen zugesetzt.
Tabelle 9 Formulierungen von Schleifhilfsmittelaufschlämmungen für die Beispiele 29 bis 31
Der beschichtete Schleifgegenstand für Beispiel 29 wurde gemäß dem allgemeinen Verfahren N zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstands hergestellt. Für Beispiel 29 war das Gewicht der Schleifhilfsmittelpartikel etwa 230 Gramm/Quadratmeter.
Der beschichtete Schleifgegenstand für Beispiel 30 wurde abgesehen von den folgenden Änderungen gemäß dem allgemeinen Verfahren N zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstands hergestellt. Die Schleifhilfsmittelpartikel wurden nicht in die Deckschichtvorstufe tropfbeschichtet. Nachdem die Deckschichtvorstufe gehärtet war, wurde eine Überschichtvorstufenbeschichtung über der Deckschicht aufgetragen. Die Überschichtvorstufenbeschichtung war ein herkömmliches mit Kryolith gefülltes Phenolharz. Die Schleifhilfsmittelpartikel wurden in die nasse Überschichtvorstufenbeschichtung bei einem Gewicht von etwa 180 Gramm/Quadratmeter beschichtet. Danach wurde die erhaltene Konstruktion erwärmt, um das Harz zu härten.
Der beschichtete Schleifgegenstand für Beispiel 31 wurde abgesehen von den folgenden Änderungen gemäß dem allgemeinen Verfahren N zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstands hergestellt. Die Schleifhilfsmittelpartikel wurden nicht in die nasse Deckschicht tropfbeschichtet. Die Schleifhilfsmittelpartikel wurden in die Bindemittelschichtvorstufe bei einem Gewicht von etwa 110 Gramm/Quadratmeter anstelle des braunen Aluminiumoxidschleifkörpers tropfbeschichtet. Außerdem wurde eine herkömmliche Überschichtvorstufenbeschichtung über der Deckschicht aufgetragen und erwärmt, um den Überschichtvorstufenbinder zu härten. Die Überschichtvorstufenbeschichtung war ein herkömmliches mit Kaliumtetrafluoroborat gefülltes Epoxidharz auf Lösungsmittelbasis.
Der beschichtete Schleifgegenstand für Vergleichsbeispiel F wurde abgesehen von den folgenden Änderungen gemäß dem allgemeinen Verfahren N zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstands hergestellt. Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel wurden nicht in die nasse Deckschichtvorstufe tropfbeschichtet. Außerdem wurde eine herkömmliche Überschichtvorstufenbeschichtung über der Deckschicht aufgetragen und erwärmt, um den Überschichtvorstufenbinder zu härten. Die Überschichtvorstufenbeschichtung war ein herkömmliches mit Kaliumtetrafluoroborat gefülltes Epoxidharz auf Lösungsmittelbasis.
Die erhaltenen beschichteten Schleifgegenstände für die Beispiele 29 bis 31 und Vergleichsbeispiel F wurden gemäß den Prüfverfahren III, IV und V geprüft. Die Prüfergebnisse sind in den Tabellen 10, 11 bzw. 12 aufgeführt.
Tabelle 10 Prüfverfahren III Beispiele 29 bis 31 und Vergleichsbeispiel F
Tabelle 11 Prüfverfahren IV Beispiele 29, 30 und 31 und Vergleichsbeispiel F
Tabelle 12 Prüfverfahren V Beispiele 29, 30 und 31 und Vergleichsbeispiel F
Die vorstehenden Schleifdaten zeigten, dass unterschiedliche Stufen des Abschleifvermögens mit unterschiedlichen Schleifbedingungen erreicht werden konnten.
Beispiele 32 bis 40
Dieser Satz von Beispielen führte unterschiedliche Schleifhilfsmittelteilchen vor, die in die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel eingebaut wurden. Die Formulierungen der Zusammensetzungen zum Bilden der präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel für diesen Satz von Beispielen sind in Tabelle 13 aufgeführt.
Tabelle 13 Formulierungen von Schleifhilfsmittelaufschlämmungen für die Beispiele 32 bis 40
Tabelle 13 Formulierungen von Schleifhilfsmittelaufschlämmungen (Fortgesetzt) für die Beispiele 32 bis 40
Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel für die Beispiele 32 und 37 wurden in derselben Weise wie für Beispiel 31 hergestellt, nur dass die Durchlaufgeschwindigkeit 100 Fuß pro Minute (30,5 Meter/Minute) war.
Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel für das Beispiel 33 wurden in derselben Weise wie für Beispiel 31 hergestellt, nur dass die Durchlaufgeschwindigkeit 50 Fuß pro Minute (16 Meter/Minute) war.
Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel für die Beispiele 34, 35 und 36 wurden in derselben Weise wie für Beispiel 31 hergestellt, nur dass die Durchlaufgeschwindigkeit 100 Fuß pro Minute (30,5 Meter/Minute) war. Außerdem neigten die Partikel, wie sie von der Trägerbahn entfernt wurden, dazu, eher in Folien als in getrennten Partikeln abzugehen. Diese Folien wurden kugelvermahlen, um die Folien in getrennte Partikel umzuwandeln.
Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel für die Beispiele 38 wurden in derselben Weise wie für Beispiel 29 hergestellt, nur dass die Trägerbahn 50 μm dicker Polyesterfilm war und der Koronabehandlungsanteil 25% war. Außerdem wurde die Durchlaufgeschwindigkeit auf 150 Fuß pro Minute (46 Meter/Minute) geändert.
Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel für die Beispiele 39 wurden in derselben Weise wie für Beispiel 30 hergestellt, nur dass die Trägerbahn 50 μm dicker Polyesterfilm war und der Koronabehandlungsanteil 25% war. Außerdem wurde die Durchlaufgeschwindigkeit auf 100 Fuß pro Minute (31 Meter/Minute) geändert.
Die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel für die Beispiele 40 wurden in derselben Weise wie für Beispiel 39 hergestellt, nur dass die Abmessungen der Partikel anders waren. Die Partikel waren Pyramiden auf Quadratbasis, die eine Höhe von etwa 560 μm aufwiesen und die Basislänge jeder Seite war etwa 1490 μm.

Claims

Beschichteter Schleifgegenstand, umfassend: (a) einen Träger mit einer Vorder- und Rückenfläche; (b) eine Bindemittelschicht, die auf der Vorderfläche des Trägers vorliegt; (c) eine Schleifschicht, die an die Bindemittelschicht auf dem Träger gebunden ist, wobei die Schleifschicht eine Vielzahl an Schleifkörpern und eine Vielzahl an präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln umfasst, die frei von Schleifkörpern sind, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel Pyramiden sind, die einen Binder, der aus einer wärmehärtbaren Bindervorstufe erhältlich ist, und eine Vielzahl an Schleifhilfsmittelteilchen umfassen; und (d) eine Deckschicht, die über der Schleifschicht vorliegt.
Beschichteter Schleifgegenstand, umfassend: (a) einen Träger mit einer Vorder- und Rückenfläche; (b) eine Bindemittelschicht, die auf der Vorderfläche des Trägers vorliegt; (c) eine Schleifschicht, die mittels der Bindemittelschicht an die Vorderfläche des Trägers gebunden ist, wobei die Schleifschicht eine Vielzahl an Schleifkörpern umfasst; und (d) eine Deckschicht, die über der Schleifschicht vorliegt, wobei die Deckschicht umfasst: (1) ein verfestigtes Bindungsmittel und (2) eine Vielzahl an präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln, die frei von Schleifkörpern sind, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel Pyramiden sind, die einen Binder, der aus einer wärmehärtbaren Bindervorstufe erhältlich ist, und eine Vielzahl an Schleifhilfsmittelteilchen umfassen.
Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel, umfassend ein Bindungsmittel, eine Vielzahl an Schleifkörpern und eine Vielzahl an präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln, die frei von Schleifkörpern sind, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel Pyramiden sind, die einen Binder, der aus einer wärmehärtbaren Bindervorstufe erhältlich ist, und eine Vielzahl an Schleifhilfsmittelteilchen umfassen, und wobei das Bindungsmittel zum Bilden einer Formmasse aus Schleifkörpern und präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln dient.
Schleifgegenstand gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Schleifkörper aus geschmolzenem Aluminiumoxid, keramischem Aluminiumoxid, wärmebehandeltem Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, Diamant, Ceroxid, kubischem Bornitrid, Granat und Kombinationen davon ausgewählt sind.
Schleifgegenstand gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel Pyramiden auf Dreieckbasis oder Pyramiden auf Viereckbasis sind.
Schleifgegenstand gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die präzis geformte Schleifhilfsmittelpartikel 5 bis 95 Gew.-% Schleifhilfsmittelteilchen und 95 bis 5 Gew.-% Binder umfassen.
Schleifgegenstand gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, wobei das Schleifhilfsmittelteilchen aus Natriumchlorid, Kaliumkryolith, Natriumkryolith, Ammoniumkryolith, Kaliumtetrafluoroborat, Natriumtetrafluoroborat, Siliciumfluoride; Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid und Kombinationen davon ausgewählt ist.
Schleifgegenstand gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel eine Größe aufweisen, die im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 2500 Mikrometer liegt.
Beschichteter Schleifgegenstand gemäß Anspruch 1, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel etwa 20 bis 40 Prozent der Oberfläche in der Schleifschicht besetzen.
Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel gemäß Anspruch 3, wobei der Volumenanteil der präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel im Bereich von etwa 5 bis 75 Prozent liegt.
Beschichteter Schleifgegenstand gemäß Anspruch 1, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel etwa 10 bis 75 Prozent der Oberfläche in der Schleifschicht besetzen.
Beschichteter Schleifgegenstand gemäß Anspruch 1, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel eine Größe aufweisen, die im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 500 Mikrometer liegt.
Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel gemäß Anspruch 3, wobei der Volumenanteil der präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel im Bereich von etwa 5 bis 85 Prozent liegt.
Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Schleifgegenstands gemäß Anspruch 2, umfassend die Schritte: (a) Bereitstellen eines Trägers mit einer Vorder- und Rückenfläche; (b) Ausbringen einer Bindemittelschichtvorstufe über der Vorderfläche des Trägers; (c) zumindest teilweises Einbetten einer Vielzahl an Schleifkörpern in die Bindemittelschichtvorstufe; (d) Umwandeln der Bindemittelschichtvorstufe in eine Bindemittelschicht; (e) Aufbringen einer Deckschichtvorstufe über den Schleifkörpern, wobei die Deckschichtvorstufe ein Bindungsmittel umfasst; (f) zumindest teilweises Einbetten einer Vielzahl an präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikeln in die Deckschichtvorstufe, wobei die präzis geformten Schleifhilfsmittelpartikel Pyramiden sind, die einen Binder, der aus einer wärmehärtbaren Bindervorstufe erhältlich ist, und eine Vielzahl an Schleifhilfsmittelteilchen umfassen; und (g) Aussetzen des Trägers, der Bindemittelschicht, der Schleifkörper und der Deckschichtvorstufe derartigen Bedingungen, dass die Deckschichtvorstufe in eine Deckschicht umgewandelt wird und ein beschichteter Schleifgegenstand gebildet wird.