DE69637418T2

DE69637418T2 - Schleifgegenstände

Info

Publication number: DE69637418T2
Application number: DE69637418T
Authority: DE
Inventors: Scott R. Culler; John J. Gagliardi; Eric G. Lake Elmo Larson; Lawrence L Martin; Jeffrey W. Bayport Nelson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2016-09-12
Also published as: EP1038637A2; ZA977477B; AU7108396A; EP0925151B1; EP0925151A1; DE69629054T2; CA2264872A1; JP2001500068A; DE69637418D1; BR9612737A; WO1998010896A1; DE69629054D1; EP1038637B1; EP1038637A3

Description

Diese Erfindung betrifft einen Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel, einen beschichteten Schleifgegenstand und einen Schleifgegenstand auf Vliesbasis.
WO 95/01 241 betrifft ein bestimmtes Verfahren zum Herstellen eines präzise geformten Partikels. Zudem ist ein spezifischer beschichteter Schleifgegenstand beschrieben, der eine Schicht aufweist, die eine Vielzahl an präzise geformten Schleifpartikeln umfasst, die Schleifkörper und einen Binder umfassen, der aus einer additionspolymerisierbaren Bindervorstufe gebildet ist. WO 96/10 471 offenbart einen spezifischen beschichteten Schleifgegenstand und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Herkömmliche beschichtete Schleifgegenstände bestehen typischerweise aus einer Schicht von Schleifkörpern, die an einem Träger haften. Im Allgemeinen wird während der Nutzungsdauer des beschichteten Schleifgegenstandes nur ein kleiner Anteil der Schleifkörper in dieser Schicht tatsächlich benutzt. Ein großer Anteil der Schleifkörper in dieser Schicht wird vergeudet. Zudem muss der Träger, eine der teureren Komponenten des beschichteten Schleifgegenstandes, entsorgt werden, bevor er verschlissen ist.
Es wurden viele Versuche unternommen, die Schleifkörper in solch einer Weise auf dem Träger zu verteilen, dass ein größerer Prozentsatz der Schleifkörper tatsächlich benutzt wird, wodurch die Nutzungsdauer des beschichteten Schleifgegenstandes verlängert wird. Durch Verlängern der Nutzungsdauer des beschichteten Schleifgegenstandes werden weniger Band- oder Scheibenwechsel erforderlich, wodurch Zeit gespart wird und Arbeitskosten verringert werden. Das bloße Abscheiden einer dicken Schicht von Schleifkörpern auf dem Träger wird das Problem nicht lösen, weil Schleifkörper, die unter den obersten Schleifkörpern liegen, wahrscheinlich nicht benutzt werden.
Es sind mehrere Verfahren bekannt, durch die Schleifkörper in solch einer Weise in einem beschichteten Schleifgegenstand verteilt werden können, dass sie die Nutzungsdauer des Gegenstandes verlängern. Eine solche Weise umfasst das Einbinden von Schleifagglomeraten in den beschichteten Schleifgegenstand. Schleifagglomerate bestehen aus Schleifkörpern, die mittels eines Binders unter Bildung einer Masse verbunden werden. Die Benutzung von Schleifagglomeraten, die zufällige Formen und Größen aufweisen, macht es schwierig, die Quantität von Schleifkörpern, die mit der Fläche eines Werkstückes in Kontakt kommen, vorhersagbar zu steuern. Aus diesem Grund wäre es wünschenswert, über eine wirtschaftliche Weise zum Herstellen von präzise geformten Schleifagglomeraten zu verfügen.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen beschichteten Schleifgegenstand (100), umfassend:

(a) einen Träger (104) mit einer Vorder- und Rückenfläche;
(b) eine Bindemittelschicht (102), die auf der Vorderfläche des Trägers (104) vorliegt;
(c) eine Schleifschicht, die an die Bindemittelschicht auf dem Träger gebunden ist, wobei die Schleifschicht gekennzeichnet ist durch: eine Vielzahl an präzise geformten Schleifpartikeln (106), die mittels der Bindemittelschicht (102) an die Vorderfläche des Trägers (104) gebunden sind, wobei die präzise geformten Schleifpartikel (106) eine Vielzahl an Schleifkörpern (112) umfassen, die in einem Binder (114) verteilt sind, wobei der Binder (114) aus einer Kindervorstufe gebildet ist, die ein Gemisch aus einem Resol-Phenolharz und einem radikalisch härtbaren Harz und einem radikalischen Initiator umfasst, und wobei das Gewichtsverhältnis zwischen Resol-Phenolharz und radikalisch härtbarem Harz im Bereich zwischen etwa 20 bis 60 Gewichtsteilen Phenolharz zu etwa 20 bis 60 Gewichtsteilen radikalisch härtbarem Harz liegt; und
(d) eine Deckschicht (108), die über der Schleifschicht vorliegt.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel, umfassend ein Bindungsmittel, gekennzeichnet durch eine Vielzahl an präzise geformten Schleifpartikeln, wobei die präzise geformten Schleifpartikel eine Vielzahl an Schleifkörpern umfassen, die in einem Binder verteilt sind, und wobei der Binder aus einer Bindervorstufe gebildet ist, die ein Gemisch aus einem Resol-Phenolharz und einem radikalisch härtbaren Harz und einem radikalischen Initiator umfasst, und wobei das Bindungsmittel eine Formmasse aus den präzise geformten Schleifpartikeln bildet.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Schleifgegenstand auf Vliesbasis, bei dem eine Vielzahl an präzise geformten Schleifpartikeln durch ein Bindungsmittel an ein vliesförmiges Fasersubstrat gebunden sind, wobei die präzise geformten Schleifpartikel eine Vielzahl an Schleifkörpern umfassen, die in einem Binder verteilt sind, und wobei der Binder aus einer Bindervorstufe gebildet ist, die ein Gemisch aus einem Resol-Phenolharz und einem radikalisch härtbaren Harz und einem radikalischen Initiator umfasst.
Die präzise geformten Schleifpartikel können mittels eines Verfahrens hergestellt werden, das die folgenden Schritte umfasst:

(a) Bereitstellen eines Produktionswerkzeuges, das einen dreidimensionalen Körper aufweist, der mindestens eine kontinuierliche Fläche aufweist, wobei die Fläche mindestens eine Öffnung enthält, die in der kontinuierlichen Fläche gebildet ist, wobei mindestens eine Öffnung Zugang zu einer Vertiefung in dem dreidimensionalen Körper schafft;
(b) Bereitstellen eines Abgabemittels, das fähig ist, die Bindervorstufe durch die mindestens eine Öffnung in die mindestens eine Vertiefung einzubringen;
(c) Bereitstellen eines Mittels, innerhalb einer Härtungszone, zum mindestens teilweisen Härten der Bindervorstufe;
(d) Einbringen der Bindervorstufe in mindestens einen Teil der mindestens einen Vertiefung;
(e) kontinuierliches Bewegen der mindestens einen Vertiefung durch die Härtungszone, um die Bindervorstufe mindestens teilweise zu härten, um einen verfestigten, handhabbaren Binder mit einer Form, die dem Teil der Vertiefung entspricht, in den die Bindervorstufe eingebracht worden war, bereitzustellen;
(f) Entfernen des Binders aus der mindestens einen Vertiefung; und
(g) Umwandeln des Binders, um ein präzise geformtes Partikel zu bilden. Schritt (f) und (g) können gleichzeitig durchgeführt werden.

Eine Vielzahl an Schleifkörpern wird in Schritt (d) in die Bindervorstufe einbezogen, und ein Binder, der Schleifkörper enthält, wird in Schritt (e) gebildet. Der Binder, der Schleifkörper enthält, wird aus der mindestens einen Vertiefung des Produktionswerkzeuges in Schritt (f) entfernt. Andere Materialien als Schleifkörper können in die Bindervorstufe einbezogen werden.
Die Härtungszone kann eine Wärmeenergiequelle, eine Strahlungsenergiequelle oder beide enthalten. Geeignete Strahlungsenergiequellen umfassen Elektronenstrahl, sichtbares Licht und Ultraviolettlicht. In einer Variante des allgemeinen Verfahrens kann das Härten durch Wärmeenergie oder durch eine Kombination von Strahlungsenergie und Wärmeenergie bewirkt werden.
Sowohl in den allgemeinen als auch in den bevorzugten Ausführungsformen werden Schritt (d), (e) und (f) vorzugsweise auf einer kontinuierlichen Basis oder in einer kontinuierlichen Weise durchgeführt. Bei diesen Ausführungsformen ist das Produktionswerkzeug vorzugsweise eine endlose Bahn (Band) oder eine Trommel, vorzugsweise eine zylindrische Trommel, die um ihre Achse rotiert. Alternativ kann eine Bahn mit zwei Enden benutzt werden. Solch eine Bahn mit zwei Enden bewegt sich von einer Abwickelstation zu einer Aufwickelstation. Das Produktionswerkzeug weist vorzugsweise eine Vielzahl von Vertiefungen auf.
Während Schritt (e) des Verfahrens wird die Bindervorstufe verfestigt, um so zu einem handhabbaren Binder umgewandelt zu werden.
Der Binder kann durch verschiedene Mittel zu Partikeln umgewandelt werden. Bei einem Mittel wird der Binder, wenn er aus den Vertiefungen des Produktionswerkzeuges entfernt wird, in der Form einzelner Partikel abgelöst. Diese Partikel können Schleifkörper enthalten. Die entstandenen Partikel weisen vorzugsweise Formen auf, die im Wesentlichen die selben wie die Formen der Vertiefungen des Produktionswerkzeuges sind. Daher weisen die Partikel Formen auf, die von den Formen der Vertiefungen des Produktionswerkzeuges bestimmt werden. Bei diesem ersten Mittel werden Schritt (f) und (g) gleichzeitig durchgeführt, weil die geformten Partikel ihre kennzeichnende Form aufweisen, wenn sie aus den Vertiefungen des Produktionswerkzeuges freigesetzt werden.
Bei einem zweiten Mittel wird der Binder in der Form eines Flächengebildes, das geformte Abschnitte umfasst, die im Wesentlichen die gleiche Größe und Form wie die Vertiefungen des Produktionswerkzeuges aufweisen, jedoch durch eine verhältnismäßig dünne Verbindungsschicht des Materials des Binders miteinander verbunden sind, von der Hauptfläche des Produktionswerkzeuges entfernt. Bei diesem zweiten Mittel wird das Flächengebilde dann längs der dünnen Verbindungsschicht von Bindermaterial gebrochen oder zerstoßen, um die präzise geformten Schleifpartikel zu bilden. Die Partikel können gesiebt oder klassiert werden, um jegliche unerwünschten Partikel zu entfernen. Wenn die Verbindungsschicht des Bindermaterials vorsichtig gebrochen oder zerstoßen wird, können die entstehenden Partikel Formen aufweisen, die im Wesentlichen die gleichen sind wie diejenigen der Vertiefungen des Produktionswerkzeuges.
Ebenfalls innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ist die Benutzung einer Trägerbahn, um Bindervorstufe an das Produktionswerkzeug abzugeben. Die Bindervorstufe kann auf eine Hauptfläche, z. B. die Vorderfläche, einer Trägerbahn aufgetragen werden, und dann wird die entstandene beschichtete Trägerbahn mit der kontinuierlichen Fläche des Produktionswerkzeuges in Kontakt gebracht, das die Vertiefungen enthält. Nach einem mindestens teilweisen Härten, d. h. Verfestigen, der Bindervorstufe in dem Produktionswerkzeug, wird der Binder, der vorzugsweise an der Fläche der Trägerbahn haftet, zuerst von dem Produktionswerkzeug und dann von der Trägerbahn entfernt. Alternativ wird die Bindervorstufe auf die kontinuierliche Fläche des Produktionswerkzeuges, das Vertiefungen aufweist, aufgetragen, wodurch solche Vertiefungen gefüllt werden, und dann die Trägerbahn mit der kontinuierlichen Fläche des Produktionswerkzeuges, das die Bindevorstufe enthält, in solch einer Weise in Kontakt gebracht, dass die Bindervorstufe, die in den Vertiefungen enthalten ist, in Kontakt mit der Fläche der Trägerbahn kommt. Nach einem mindestens teilweisen Härten, d. h. Verfestigen, der Bindervorstufe, haftet der Binder eher an der Fläche der Trägerbahn als an dem Produktionswerkzeug. Der Binder kann dann von der Trägerbahn entfernt werden. Nachfolgend werden die präzise geformten Partikel gebildet.
Die präzise geformten Partikel können zur Benutzung in Schleifanwendungen, entweder allein oder als eine Komponente eines Schleifgegenstandes, mittels Zusatzstoffen modifiziert werden. Die Partikel können benutzt werden, um Schleifgegenstände, die eine Vielzahl an geformten Partikeln umfassen, von denen jedes mindestens einen Schleifkörper und einen Binder umfasst, herzustellen. Die Partikel können miteinander verbunden werden, um eine Formmasse zu bilden, z. B. eine Scheibe; alternativ können die Partikel an einen Träger gebunden werden, um einen beschichteten Schleifgegenstand zu bilden; oder die Partikel können in ein vliesförmiges Fasersubstrat gebunden werden, um einen Schleifgegenstand auf Vliesbasis zu bilden.
Diese Erfindung ermöglicht es, Partikel zu gestalten, die durch Variieren der Form und Zusammensetzung der Partikel für spezifische Anwendungen geeignet sind. Das hierin beschriebene Verfahren stellt eine einfache, schnelle und wirtschaftliche Methode zum Herstellen von Partikeln, insbesondere Schleifpartikeln mit einer präzisen Form, bereit. Das Verfahren ermöglicht es, Schleifpartikel, die von Charge zu Charge die gleichen Abmessungen aufweisen, exakt herzustellen, wodurch es zu einheitlicheren Schleifgegenständen führt.
Der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel dieser Erfindung liegt vorzugsweise in der Form einer Scheibe, einschließlich einer Trennscheibe, vor.
1, 2 und 3 sind schematische Seitenansichten, die verschiedene Methoden zum Durchführen des hierin beschriebenen Verfahrens veranschaulichen.
4 und 5 sind schematische Seitenansichten im Aufriss eines beschichteten Schleifgegenstandes dieser Erfindung, bei dem die präzise geformten Schleifpartikel benutzt werden.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Produktionswerkzeuges von 1. Der Abschnitt, der in 6 veranschaulicht ist, ist den Abschnitten des Produktionswerkzeuges von 1, 2 und 3 im Wesentlichen ähnlich.
7 und 8 sind schematische Seitenansichten, die andere Methoden zum Durchführen des hierin beschriebenen Verfahrens veranschaulichen.
Wie hierin benutzt, bedeutet der Ausdruck „Bindervorstufe" ein beliebiges Material, das fügsam ist oder mittels Wärme oder Druck oder beidem fügsam gemacht werden kann und das mittels Strahlungsenergie oder Wärmeenergie oder beider unfügsam gemacht werden kann. Wie hierin benutzt, bedeutet der Ausdruck „verfestigter, handhabbarer Binder" eine Bindervorstufe, die zu solch einem Maße polymerisiert oder gehärtet worden ist, dass sie im Wesentlichen nicht fließen oder eine wesentliche Formänderung erfahren wird. Der Ausdruck „verfestigter, handhabbarer Binder" bedeutet nicht, dass die Bindervorstufe immer völlig polymerisiert oder gehärtet ist, sondern dass sie ausreichend polymerisiert oder gehärtet ist, um ihr Entfernen von dem Produktionswerkzeug zu ermöglichen, während sich das Produktionswerkzeug weiterhin bewegt, ohne zu einer wesentlichen Formänderung des Binders zu führen. Nachdem der Binder von dem Produktionswerkzeug entfernt ist, kann eine zusätzliche Energiequelle auf den Binder einwirken, um für zusätzliche Härtung oder Polymerisation des Binders zu sorgen. Wie hierin benutzt, ist der Terminus „Binder" gleichbedeutend mit dem Ausdruck „verfestigter, handhabbarer Binder".
Ein Verfahren zum Herstellen eines partikelförmigen Materials wird offenbart, in das präzise geformte Partikel einbezogen werden, die einen verfestigten, handhabbaren Binder umfassen. Der Terminus ,präzise geformt' bedeutet, dass die Bindervorstufe in einer Vertiefung eines Produktionswerkzeuges gehärtet, polymerisiert oder verfestigt wird. Nachdem die Bindervorstufe in der Vertiefung verfestigt ist, wird der entstandene verfestigte Binder aus der Vertiefung entfernt. In einigen Fällen wird während dieses Entfernungsvorgangs ein Partikel gebildet, und während des Entfernungsvorgangs können Kanten des Partikels brechen. Wenn die Partikel aus den Vertiefungen entfernt werden, können außerdem zwei, drei oder mehr Partikel an einer gemeinsamen Kante miteinander verbunden sein oder in einer anderen Weise zusammenbleiben. In anderen Fällen wird ein Flächengebilde von Partikeln entfernt, und dann wird dieses Flächengebilde weiterverarbeitet (z. B. Zerstoßen, Brechen, Kugelmahlen und dergleichen), um einzelne Partikel zu bilden. Bei diesem Verfahren zum Bilden einzelner Partikel aus einem Flächengebilde von Partikeln können die entstehenden einzelnen Partikel abgerundete Kanten aufweisen und/oder mehrere (d. h. zwei, drei, vier oder mehr) Partikel zusammenbleiben. Innerhalb des Umfangs dieser Erfindung umfasst der Terminus ,präzise geformt' sowohl Partikel mit gebrochener Kante als auch Partikel mit abgerundeter Kante. Außerdem umfasst innerhalb des Umfangs dieser Erfindung der Terminus ,präzise geformt' zwei, drei, vier oder mehr einzelne Partikel, die miteinander verbunden sind oder in einer anderen Weise zusammenbleiben.
Diese Erfindung betrifft Schleifgegenstände mit gebundenem Schleifmittel, beschichtete Schleifgegenstände und Schleifgegenstände auf Vliesbasis, welche die präzise geformten Partikel umfassen.
1 veranschaulicht eine Vorrichtung, die fähig ist, das Verfahren zur Herstellung der präzise geformten Partikel durchzuführen. In Vorrichtung 10 werden einem Produktionswerkzeug 16, das in der Form eines Endlosbandes vorliegt, von einem Silo 14 mittels Schwerkraft Bindervorstufe 12 und Schleifkörper zugeführt. Das Band 16 bewegt sich über zwei Walzen 18, 20, von denen mindestens eine angetrieben wird. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Produktionswerkzeuges 16. Wie in 6 erkannt werden kann, ist das Produktionswerkzeug 16 ein dreidimensionaler Körper mit einer kontinuierlichen Fläche 21, die eine Öffnung 22 enthält, welche Zugang zu einer Vertiefung 23 in dem dreidimensionalen Körper schafft. Die Bindervorstufe 12 füllt mindestens einen Teil von Vertiefung 23 aus. Die Bindervorstufe 12 bewegt sich dann durch eine Härtungszone 24, wo eine Energiequelle 25 auf sie einwirken lassen wird, um die Bindervorstufe 12 mindestens teilweise zu härten, um einen verfestigten, handhabbaren Binder zu bilden. Partikel von präzise geformten Schleifpartikeln 26 werden von dem Produktionswerkzeug 16 entfernt und in einem Behälter 28 gesammelt. Externes Mittel 29, z. B. Ultraschallenergie, kann benutzt werden, um das Ablösen der Partikel 26 von dem Produktionswerkzeug 16 zu unterstützen. Ablagerungen, die in dem Produktionswerkzeug zurückbleiben, können entfernt werden, bevor dem Produktionswerkzeug frische Bindervorstufe zugeführt wird.
2 veranschaulicht eine andere Vorrichtungsvariante, die fähig ist, das Verfahren durchzuführen. Vorrichtung 30 umfasst eine Trägerbahn 32, die von einer Abwickelstation 34 zugeführt wird. Die Abwickelstation 34 ist in der Form einer Walze. Die Trägerbahn 32 kann aus einem Material, wie z. B. Papier, Gewebe, Polymerfilm, Vliesbahn, vulkanisierter Faser, Kombinationen davon und behandelter Varianten davon, hergestellt sein. Das bevorzugte Material für die Trägerbahn 32 ist ein Polymerfilm, wie beispielsweise ein Polyesterfilm. In 2 ist die Trägerbahn 32 strahlungsdurchlässig. Eine Bindervorstufe 36 und Schleifkörper werden aus einem Silo 38 mittels Schwerkraft einer Hauptfläche der Trägerbahn 32 zugeführt. Die Hauptfläche der Trägerbahn 32, welche die Bindervorstufe 36 enthält, wird mittels einer Anpresswalze 42 gegen die Fläche eines Produktionswerkzeuges 40 gedrückt. Die Fläche des Produktionswerkzeuges 40, die mit der Trägerbahn in Kontakt kommt, ist gekrümmt, sonst aber identisch mit derjenigen des Abschnitts des Produktionswerkzeuges, das in 6 gezeigt ist. Die Anpresswalze 42 unterstützt auch dabei, die Bindervorstufe 36 in die Vertiefungen des Produktionswerkzeuges 40 zu drücken. Die Bindervorstufe 36 bewegt sich dann durch eine Härtungszone 43, wo eine Energiequelle 44 auf sie einwirken lassen wird, um die Bindervorstufe 36 mindestens teilweise zu härten, um einen verfestigten, handhabbaren Binder zu bilden. Als nächstes wird die Trägerbahn 32, die den verfestigten, handhabbaren Binder enthält, über eine Anpresswalze 46 geführt. Es muss ausreichend Haftung zwischen der Trägerbahn 32 und dem verfestigten, handhabbaren Binder vorhanden sein, um das nachfolgende Entfernen des Binders aus den Vertiefungen des Produktionswerkzeuges 40 zu ermöglichen. Die präzise geformten Schleifpartikel 48 werden von der Trägerbahn 32 entfernt und in einem Behälter 50 gesammelt. Externes Mittel 51, z. B. Ultraschallenergie, kann benutzt werden, um das Ablösen der Partikel 48 von der Trägerbahn 32 zu unterstützen. Die Trägerbahn 32 wird dann an Aufwickelstation 52 wieder aufgenommen, sodass sie erneut benutzt werden kann. Aufwickelstation 52 ist in der Form einer Walze.
Das Entfernen der Partikel von der Trägerbahn kann wirksam durch ein alternatives Verfahren durchgeführt werden. Bei dieser Alternative kann die Trägerbahn eine dünne wasserlösliche Schicht auf ihrer Hauptfläche enthalten, welche die Bindervorstufe 36 von dem Silo 38 empfängt. Die wasserlösliche Schicht wird in Kontakt mit der Bindervorstufe 36 kommen. Nachdem die Bindervorstufe 36 mindestens teilweise gehärtet ist, wird auf die Kombination von Trägerbahn 32 und verfestigtem, handhabbarem Binder eine Quelle an Wasser einwirken lassen, wodurch das Wasser die wasserlösliche Schicht auf der Trägerbahn 32 löst und dadurch die Trennung der Partikel von der Trägerbahn 32 herbeiführt. Ein Beispiel für eine wasserlösliche Schicht, die für diese Variante nützlich ist, ist eine Schicht eines wasserlöslichen Polymers, z. B. Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon und Cellulosederivate.
3 veranschaulicht eine andere Variante einer Vorrichtung, die fähig ist, das Verfahren durchzuführen. In Vorrichtung 70 werden Bindervorstufe 72 und Schleifkörper aus einem Silo 74 auf ein Produktionswerkzeug 76 gerakelt. Das Produktionswerkzeug ist in der Form einer zylindrischen Trommel und weist eine Achse 78 auf. Die kontinuierliche Fläche des Produktionswerkzeuges 76 ist gekrümmt, sonst aber identisch mit dem Abschnitt des Produktionswerkzeuges, der in 6 gezeigt ist. Beim Rotieren des Produktionswerkzeuges 76 um die Achse 78 bewegt sich Bindervorstufe 72 durch eine Härtungszone 79, wo eine Energiequelle 80 auf sie einwirken lassen wird, um die Bindervorstufe 72 mindestens teilweise zu härten, um einen verfestigten, handhabbaren Binder zu bilden. Als nächstes werden präzise geformte Schleifmittelpartikel 82, die im Härtungsschritt des Verfahrens entstehen, von dem Produktionswerkzeug 76 entfernt und in einem Silo 84 gesammelt. Das Entfernen wird vorzugsweise durch mechanische Mittel, z. B. einen Wasserstrahl, durchgeführt. Ablagerungen, die in dem Produktionswerkzeug 76 zurückbleiben, werden vorzugsweise entfernt, bevor frische Bindervorstufe eingebracht wird. Das Entfernen von Ablagerungen kann mittels einer Bürste, eines Luftstrahls oder einer beliebigen anderen herkömmlichen Technik erreicht werden. Obwohl in 3 nicht gezeigt, können zusätzliche Mittel benutzt werden, um das Entfernen der Partikel von dem Produktionswerkzeug 76 zu unterstützen.
7 veranschaulicht eine andere Variante einer Vorrichtung, die fähig ist, das Verfahren durchzuführen. Vorrichtung 120 umfasst ein Produktionswerkzeug 122 in der Form einer Bahn, die von einer ersten Abwickelstation 124 zugeführt wird. Abwickelstation 124 ist in der Form einer Walze. Das Produktionswerkzeug 122 ist vorzugsweise aus einem Polymermaterial hergestellt, das strahlungsdurchlässig, stärker bevorzugt durchlässig für ultraviolettes und/oder sichtbares Licht, ist. Beispielsweise kann das Produktionswerkzeug aus einem Polymer hergestellt sein, das eine Polyethylenhauptkette und daran befestigte fluoraliphatische Gruppen aufweist. Dieses Polymer ist in WO 92/15 626 , veröffentlicht am 17. September 1990, weiter beschrieben. Das Ethylenpolymer ist an Polyester gebunden. Das Produktionswerkzeug kann ein Muster von Vertiefungen in der Form von Pyramiden, die eine Quadratbasis aufweisen und so angeordnet sind, dass die Basen aneinanderstoßen, umfassen. Die Fläche des Produktionswerkzeuges, das die Vertiefungen enthält, kann dem Abschnitt des Produktionswerkzeuges, der in 6 gezeigt ist, ähnlich sein. Das Produktionswerkzeug 122 verlässt die Abwickelstation 124; eine Trägerbahn 126 verlässt eine zweite Abwickelstation 128. Die Trägerbahn 126 kann aus einem mit Polyvinylalkohol beschichteten Papier hergestellt sein, das im Handel von Schneller Technical Papers, Inc., Pulaski, New York, Produktnummer 89-84-4 erhältlich ist. Eine Bindervorstufe 130 und Schleifkörper werden mittels einer Beschichtungsvorrichtung 132 in die Vertiefungen des Produktionswerkzeuges 122 gestrichen. Der Teil des Produktionswerkzeuges 134, der die Bindervorstufe enthält, wird mittels einer Anpresswalze 136 mit der Trägerbahn 126 in Kontakt gebracht. Der Teil des Produktionswerkzeuges 134, der die Bindervorstufe und die Trägerbahn 126 enthält, wird gegen einen Dorn 138 gedrückt. Der Dorn 138 rotiert um eine Achse 140. Als nächstes wird Strahlungsenergie von Strahlungsquelle 141 in einer Härtungszone 142 durch das Produktionswerkzeug 122 hindurch und in die Bindervorstufe transmittiert. Die Strahlungsenergiequelle kann eine Mitteldruckquecksilberdampf-Ultraviolettlampe sein, die mit 600 Watt/Inch (240 Watt/cm) betrieben wird. Bei Einwirkenlassen der Energiequelle wird die Bindervorstufe zu einem verfestigten, handhabbaren Binder umgewandelt. Beide, das Produktionswerkzeug, das den verfestigten, handhabbaren Binder enthält, und die Trägerbahn, werden mittels des Dorns 138 kontinuierlich durch die Härtungszone 142 bewegt. Die Trägerbahn 126 wird in der Nähe einer Anpresswalze 143 von dem Produktionswerkzeug, das den Binder enthält, getrennt. Die Trägerbahn 126 wird an einer Aufwickelstation 144 wieder aufgewickelt. Mit Bezug auf 7 kann ein Ultraschallhorn an der Rückseite der Trägerbahn benutzt werden, um das Entfernen der Partikel von der Trägerbahn zu erleichtern. Im Allgemeinen wird das Ultraschallhorn vorzugsweise straff gegen die Rückseite der Trägerbahn gebracht, während die Trägerbahn unter Spannung ist. Ein Beispiel für ein handelsübliches Ultraschallhorn ist dasjenige, das von Branson unter der Modellnummer „108" im Handel erhältlich ist.
8 veranschaulicht eine andere Variante einer Vorrichtung, die fähig ist, das Verfahren durchzuführen. Vorrichtung 160 umfasst ein Produktionswerkzeug 162 in der Form eines Endlosbandes, das über eine Reihe von Walzen 164, von denen mindestens eine angetrieben ist, läuft. Eine Bindervorstufe 166 und Schleifkörper werden mittels einer Rakelstreichvorrichtung 168 in die Vertiefungen des Produktionswerkzeuges 162 gestrichen. Die Bindervorstufe 166 bewegt sich dann durch eine Härtungszone 170, wo eine Strahlungsenergiequelle 172 auf sie einwirken lassen wird. Die Strahlungsenergiequelle kann eine Mitteldruckquecksilberdampf-Ultraviolettlampe sein, die mit 600 Watt/Inch (240 Watt/cm) betrieben wird. Das Verfahren ist kontinuierlich, und bei Einwirkenlassen der Energiequelle 172 wird die Bindervorstufe 166 zu einem verfestigten, handhabbaren Binder umgewandelt. Die präzise geformten Schleifpartikel 178 sollten vorzugsweise an einer glattflächigen Walze 174 haften. Sofort nach dem Verlassen der Härtungszone 170 werden die Partikel 178 mittels eines Abschälmittels 176 von der glattflächigen Walze 174 entfernt und mittels Vakuum gesammelt (nicht gezeigt).
Das Produktionswerkzeug ist ein dreidimensionaler Körper mit mindestens einer kontinuierlichen Fläche. Die kontinuierliche Fläche enthält mindestens eine Öffnung, vorzugsweise eine Vielzahl an Öffnungen, die in der kontinuierlichen Fläche gebildet sind. Jede Öffnung schafft Zugang zu einer Vertiefung, die in dem dreidimensionalen Körper gebildet ist. Wie in diesem Zusammenhang benutzt, bedeutet der Terminus „kontinuierlich" gekennzeichnet durch ununterbrochene Ausdehnung im Raum; die Öffnungen und Vertiefungen sind Merkmale in der kontinuierlichen Fläche, unterteilen jedoch die Fläche nicht in eine Vielzahl einzelner Flächen. Das Produktionswerkzeug kann in der Form einer Bahn, eines Bandes, z. B. eines Endlosbandes, eines Flächengebildes, einer Beschichtungswalze oder einer Hülse, angebracht auf einer Beschichtungswalze, vorliegen. Das Produktionswerkzeug ist vorzugsweise eines, das kontinuierlichen Betrieb ermöglicht, wie beispielsweise ein Endlosband oder eine zylindrische Beschichtungswalze, die um eine Achse rotiert. Typischerweise ist eine zylindrische Beschichtungswalze in der Form eines kreisförmigen Zylinders, weist einen Durchmesser von etwa 25 bis etwa 45 cm auf und ist aus einem steifen Material gebildet. Vorrichtungen, bei denen eine Bahn mit zwei Enden benutzt wird, können ebenfalls angepasst werden, um für kontinuierliche Vorgänge zu sorgen. Die bevorzugten Materialien für ein Produktionswerkzeug sind Polymere, wie z. B. Polyolefine, z. B. Polypropylen, oder Metalle, wie z. B. Nickel. Das Produktionswerkzeug kann auch aus einem keramischen Material gebildet sein.
Ein Produktionswerkzeug aus Metall kann durch Gravieren, Photolithographie, Einsenken, Ätzen, Rändeln, Zusammenbauen einer Vielzahl von Metallteilen, die maschinell in der gewünschten Konfiguration herausgearbeitet sind, Stanzen oder andere mechanische Mittel oder durch Galvanoformen hergestellt werden. Das bevorzugte Verfahren zum Herstellen eines metallischen Produktionswerkzeuges oder Mutterwerkzeuges ist Diamantdrehen. Eine andere bevorzugte Technik zum Herstellen des Mutterwerkzeuges und/oder eines metallischen Produktionswerkzeuges ist, ein Rändelfräsverfahren anzuwenden. Dieses Rändelfräsverfahren ist in der PCT-Patentanmeldung Nr. PCT/US95/13 074 weiter beschrieben. Beispielsweise wurde ein zylindrisches Werkstück aus Weichstahl 1026 mit einem Durchmesser von acht Inch und einer Länge von 28 Inch zuerst mit einer dünnen Schicht Glanznickel plattiert, um Korrosion zu verhindern und die Haftung zu plattiertem Kupfer zu verbessern. Als nächstes wurde 0,050 Inch Hartkupfer, Knoop-Härte 240, auf den Glanznickel plattiert. Ein Ende des plattierten Werkstücks wurde in einem Spannfutter mit vier Klemmbacken angebracht, und das andere Ende wurde mit einer Spitze in dem Reitstock einer Clausing-Drehmaschine, ausgestattet mit einer Niederdruckpumpe und Kühlmittel auf Basis von Wasser, gehalten. Die Außenfläche des Werkstückes wurde glattgeschliffen, wobei 0,030 Inch Hartkupfer zurückblieben.
Ein Rändelfräswerkzeug, Modell-Nr. 209 von Zeus, wurde mit einem ersten Rändelrad aus Schnellstahl („HSS") in der oberen Position versehen. Das erste Rändelrad wies einen linken Zahnneigungswinkel von 30°, bezogen auf die Radachse, und 36 Zähne pro Inch („TPI") auf, wobei die Zähne einen eingeschlossenen 90°-Winkel am Zahnrücken aufwiesen. Das Werkzeug wurde auch mit einem zweiten HSS-Rändelrad in der unteren Position versehen. Das zweite Rändelrad wies einen Zahnneigungswinkel von 0°, bezogen auf die Radachse, und 36 TPI mit einem eingeschlossenen 90°-Winkel am Zahnrücken auf. Beide Radorientierungen wurden durch Einstellen der Radbefestigungsstützen auf die Position Werkstückaußendurchmesser 200 mm (7,9 Inch) eingestellt. Die Radachsen betrugen jeweils etwa 30°, bezogen auf die waagerechte Mittelebene des Rändelfräswerkzeuges von Zeus. Das Rändelfräswerkzeug wurde dann auf dem Kreuzschlitten der Clausing-Drehmaschine angebracht. Die Höhe des Werkzeuges wurde so eingestellt, dass beide Räder gleichzeitig mit dem Werkstück in Kontakt kämen. Das erste Rad in der oberen Position wurde dann entfernt. Ein Kühlmittelstrom wurde auf das zweite Rad gerichtet, um Späne bei ihrer Bildung wegzuwaschen.

1) Das zweite Rad wurde in Eingriff mit dem Werkstück gebracht. Die Drehmaschine drehte das Werkstück in eine erste Richtung (Fläche in Eingriff mit dem zweiten Rad, das sich aufwärts bewegte) mit 80 U/min, bei einem Werkzeugvorschub parallel zu der Achse des Werkstückes von 0,010 Inch/Umdrehung von rechts nach links. Die Schnitttiefe des ersten Rades wurde eingestellt, um etwa 75% einer Rändelung mit voller Tiefe zu ergeben.
2) Das zweite Rad wurde dann entfernt und das erste Rad wieder in der oberen Position angebracht. Die Drehmaschine drehte das Werkstück in einer Aufzeichnungsrichtung (Fläche im Eingriff mit dem ersten Rad, das sich abwärts bewegte) unter denselben Bedingungen wie oben, wobei die Werkzeugrichtung von rechts nach links parallel zu der Werkzeugachse war.
3) Das erste Rad wurde entfernt und das zweite Rad wieder in der unteren Position angebracht. Dieser dritte Schritte war eine Wiederholung des ersten Schrittes, mit der Ausnahme, dass das Werkzeug eingestellt wurde, um die volle Rändeltiefe zu erzeugen.
4) Das zweite Rad wurde entfernt und das erste Rad wieder in der oberen Position angebracht. Dieser vierte Schritte war eine Wiederholung des zweiten Schrittes, mit der Ausnahme, dass das Werkzeug eingestellt wurde, um volle Rändeltiefe zu erzeugen.
5) Das erste Rad wurde entfernt und das zweite Rad wieder in der unteren Position angebracht. Dieser fünfte Schritt war eine Wiederholung des dritten Schrittes, wiederum bei voller Rändeltiefe.

Die entstandene gerändelte Werkstückfläche war mit einem Rändelmuster von 36,7 Pyramiden auf Quadratbasis pro Inch, gemessen in der Richtung parallel zu einer Kante der Basis der Pyramide, mit einer durchschnittlichen Höhe von 0,0099 Inch bedeckt. Die oberen Enden der Pyramiden waren entsprechend dem abgerundeten Tal der Rändelräder abgerundet. Die Spitzen des Pyramidenmusters wiesen einen Helixwinkel von 11,5°, bezogen auf eine Ebene im rechten Winkel zu der Längsachse des Werkstücks, auf. Das Werkstück wurde mit einer Schutzschicht aus autokatalytisch abgeschiedenem Nickel beschichtet, um Korrosion zu verhindern und die Kennzeichen der Trennung von Polymer vor der Benutzung zu verbessern.
Das oben beschriebene gerändelte Werkstück wurde benutzt, um ein Produktionswerkzeug herzustellen. Zuerst wurden das Werkstück und eine Anpresswalze unter einem Extruder angebracht. Das gerändelte Werkstück wurde auf 60°C (140°F) gehalten und die Anpresswalze auf 21°C (70°F). Escorene-„Polypropylen 3445" von 214°C (417°F) wurde auf das gerändelte Werkstück extrudiert und zwischen das Werkstück und die Anpresswalze gedrückt, während das Werkstück und die Anpresswalze gedreht wurden. Ein 0,022 Inch dicker nahtloser Film wurde mit 3,6 Metern/Minute (11,8 fpm) aufgenommen. Die Fläche des Films wies ein ununterbrochenes Muster von Pyramidentaschen an ihrer Fläche auf, welche die Umkehrung derjenigen des gerändelten Werkstückes waren.
Extrusionstechniken sind in der Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol. 8, John Wiley & Sons, Inc. (1968), S. 651 bis 665, und der US-Patentschrift Nr. 3,689,346 , Sp. 7, Zeile 30 bis 55 weiter beschrieben. Das Produktionswerkzeug kann auch eine Trennbeschichtung enthalten, um das leichtere Entfernen des Binders aus den Vertiefungen zu ermöglichen und den Verschleiß des Produktionswerkzeuges zu minimieren. Beispiele für solche Trennbeschichtungen sind harte Beschichtungen, wie z. B. Metallcarbide, Metallnitride, Metallboride, Diamant oder diamantartiger Kohlenstoff. Ebenfalls innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ist die Benutzung eines erwärmten Produktionswerkzeuges, das vorzugsweise aus Metall hergestellt ist. Ein erwärmtes Werkzeug kann leichteres Verarbeiten, schnelleres Härten und leichteres Trennen der geformten Partikel von dem Werkzeug ermöglichen. Weitere Informationen zu Produktionswerkzeugen finden sich in der US-Patentschrift Nr. 5,435,816 .
In einigen Fällen kann ein polymeres Produktionswerkzeug von einem originalen Mutterwerkzeug nachgebildet werden. Dies ist besonders bevorzugt, wenn das Produktionswerkzeug in der Form eines Bandes oder einer Bahn ist. Ein Vorteil polymerer Werkzeuge gegenüber metallischen Werkzeugen sind die Kosten. Ein anderer Vorteil polymerer Werkzeuge ist die Fähigkeit zu ermöglichen, dass Strahlung von der Strahlungsquelle durch das Produktionswerkzeug und in die Bindervorstufe tritt. Ein polymeres Produktionswerkzeug kann durch Auftragen eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes, wie z. B. Polypropylen, auf das Mutterwerkzeug hergestellt werden. Das geschmolzene Harz kann dann abgeschreckt werden, um eine thermoplastische Nachbildung des Mutterwerkzeuges zu ergeben. Diese polymere Nachbildung kann dann als das Produktionswerkzeug benutzt werden. Außerdem kann die Fläche des Produktionswerkzeuges eine Trennbeschichtung, wie z. B. ein Material auf Siliconbasis oder ein Material auf fluorchemischer Basis, enthalten, um die Trennbarkeit des Binders von dem Produktionswerkzeug zu verbessern. Ebenfalls innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ist das Einbinden eines Trennmittels in das Polymer, aus dem das Produktionswerkzeug gebildet wird. Zu typischen Trennmitteln gehören Materialien auf Silikonbasis und Materialien auf fluorchemischer Basis. Innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ist die Herstellung von Produktionswerkzeugen aus Polymeren, die gute Trennkennzeichen aufweisen. Solch ein Polymer ist in WO 92/15 626 , veröffentlicht am 17. September 1992, beschrieben. In dieser Literaturquelle ist ein fluorchemisches Pfropfcopolymer beschrieben, umfassend ein Basispolymer, umfassend polymerisierte Einheiten, die von Monomeren mit endständigen olefinischen Doppelbindungen abgeleitet sind, aufweisend eine Gruppierung, die eine fluoraliphatische Gruppe umfasst, die daran gepfropft ist. Die angepfropfte fluoraliphatische Gruppe ist im Allgemeinen von einem fluorchemischen Olefin abgeleitet, das eine fluoraliphatische Gruppe und eine polymerisierbare Doppelbindung umfasst.
Die fluoraliphatische Gruppe des fluorchemischen Olefins ist im Allgemeinen durch eine Verknüpfungsgruppe an die polymerisierbare Doppelbindung gebunden. Solche fluorchemischen Olefine können durch die folgende Formel dargestellt werden: (R_f)_aQ(CR=CH₂)_b wobei
R für Wasserstoff, Trifluormethyl oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht;
a für eine ganze Zahl von 1 bis 10 steht;
b für eine ganze Zahl von 1 bis 6 steht;
Q für eine (a + b)-wertige Verknüpfungsgruppe steht, die bei der radikalischen Polymerisation nicht wesentlich stört; und
R_f für eine fluoraliphatische Gruppe, umfassend eine vollständig fluorierte endständige Gruppe, die mindestens sieben Fluoratome enthält, steht.
Das metallische Mutterwerkzeug kann mittels der gleichen Verfahren hergestellt werden, die benutzt werden können, um metallische Produktionswerkzeuge herzustellen. Andere Verfahren zum Herstellen von Produktionswerkzeugen sind in der US-Patentschrift Nr. 5,435,816 beschrieben.
Wenn das Produktionswerkzeug aus einem thermoplastischen Material hergestellt wird, sollten die Verfahrensbedingungen so eingerichtet werden, dass Wärme, die in der Härtungszone erzeugt wird, das Produktionswerkzeug nicht beeinträchtigt.
Mindestens eine kontinuierliche Fläche des Produktionswerkzeuges enthält mindestens eine Vertiefung, vorzugsweise eine Vielzahl an Vertiefungen. Die verfestigte, handhabbare Bindervorstufe wird eine Form annehmen, die der Form der Vertiefung entspricht. Eine Vertiefung kann eine beliebige geometrische Form aufweisen, wie z. B. Pyramide, Prisma, Zylinder, Kegel oder ein dünner Körper mit entgegengesetzten polygonalen Stirnflächen. Die geometrischen Formen können Stumpfvarianten der vorhergehenden sein. Ebenfalls innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ist, dass ein gegebenes Produktionswerkzeug eine Vielzahl an Vertiefungen unterschiedlicher Formen oder Vertiefungen unterschiedlicher Größen oder beides aufweisen kann. Im Falle einer Bahn oder Bandes kann sich die Vertiefung völlig durch das Produktionswerkzeug hindurch erstrecken. Die Vertiefungen können aneinandergrenzen oder Stege zwischen ihnen aufweisen. Die Seiten der Vertiefungen weisen vorzugsweise eine zugehörige Neigung auf, um ein leichteres Entfernen des Binders von dem Produktionswerkzeug zu ermöglichen.
Ebenfalls innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ist, dass die Vertiefungen andere geometrische Formen, wie z. B. Würfel, Block, Kugel und dergleichen, aufweisen können.
Die Vertiefungen können alle die gleiche Form mit den gleichen Abmessungen aufweisen. In diesem Fall wird die gesamte Vielzahl an präzise geformten Partikeln im Wesentlichen die gleiche Größe und Form aufweisen. Alternativ können die Vertiefungen alle die gleiche Form mit unterschiedlichen Abmessungen aufweisen. In diesem Fall wird eine Partikelgrößenverteilung von präzise geformten Partikeln vorliegen. Unter einem noch anderen Gesichtspunkt können die Vertiefungen alle die gleichen Abmessungen mit unterschiedlichen Formen aufweisen. In diesem Fall werden die entstandenen präzise geformten Partikeln die gleiche Größe mit unterschiedlichen Formen aufweisen. In einer noch anderen Ausführungsform können die Vertiefungen unterschiedliche Formen und unterschiedliche Größen aufweisen. In diesem Fall werden die entstandenen präzise geformten Partikel unterschiedliche Formen und Größen aufweisen.
In dieser Erfindung enthält die Bindervorstufe ein Gemisch aus einem Resol-Phenolharz, einem radikalisch härtbaren Harz und einem radikalischen Initiator. Beispielsweise können ein Resol-Phenolharz und ein Acrylatharz zusammengemischt werden, um die Bindervorstufe zu bilden. Eine bevorzugte Bindervorstufe umfasst ein Acrylatmonomer, wie z. B. Trimethylolpropantriacrylat, ein acryliertes Isocyanuratharz, wie z. B. Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat, Trimethylolpropantriacrylat oder Pentaerythrittriacrylat, und ein Resol-Phenolharz. Zur Unterstützung der Initiierung der Polymerisation des Harzes auf Acrylatbasis werden/wird Wärme und/oder eine Strahlungsenergiequelle auf die Bindervorstufe einwirken lassen. Zur Unterstützung der Initiierung der Polymerisation des Resol-Phenolharzes wird typischerweise Wärme auf die Bindervorstufe einwirken lassen. Beispielsweise kann die Bindervorstufe zwischen etwa 10 und 90 Gewichtsteilen Phenolharz, vorzugsweise zwischen 20 und 60 Gewichtsteilen Phenolharz, und zwischen etwa 10 und 90 Gewichtsteilen radikalisch härtbares Harz, vorzugsweise zwischen 20 und 60 Gewichtsteilen, umfassen.
Bindervorstufen, die für diese Erfindung geeignet sind, können ungefüllt sein oder herkömmliches Füllmaterial enthalten.
Die Bindervorstufe ist vorzugsweise fähig, mittels Strahlungsenergie oder Wärmeenergie gehärtet zu werden. Zu Strahlungsenergiequellen gehören Elektronenstrahlenergie, ultraviolettes Licht, sichtbares Licht und Laserlicht. Wenn ultraviolettes oder sichtbares Licht benutzt wird, wird vorzugsweise ein Photoinitiator in das Gemisch einbezogen. Beim Einwirkenlassen von ultraviolettem oder sichtbarem Licht erzeugt der Photoinitiator eine radikalische Quelle oder eine kationische Quelle. Diese radikalische Quelle oder kationische Quelle initiiert dann die Polymerisation der Bindervorstufe. Ein Photoinitiator ist wahlfrei, wenn eine Elektronenstrahlenergiequelle benutzt wird.
Beispiele für Bindervorstufen, die fähig sind, mittels Strahlungsenergie gehärtet zu werden, sind acrylierte Urethane, acrylierte Epoxide, ethylenisch ungesättigte Verbindungen, Aminoplastderivate mit anhängigen ungesättigten Carbonylgruppen, Isocyanuratderivate mit mindestens einer anhängigen Acrylatgruppe, Isocyanatderivate mit mindestens einer anhängigen Acrylatgruppe, Vinylether, Epoxidharze und Kombinationen davon. Der Terminus Acrylat umfasst sowohl Acrylate als auch Methacrylate.
Acrylierte Urethane sind Diacrylatester von hydroxyterminierten, mit Isocyanat gestreckten Polyestern oder Polyethern. Beispiele für handelsübliche acrylierte Urethane sind „UVITHANE 782", erhältlich von Morton Thiokol Chemical, und „CMD 6600", „CMD 8400" und „CMD 8805", erhältlich von Radcure Specialties.
Acrylierte Epoxide sind Diacrylatester von Epoxidharzen, wie z. B. die Diacrylatester von Bisphenol-A-Epoxidharz. Beispiele für handelsübliche acrylierte Epoxide sind „CMD 3500", „CMD 3600" und „CMD 3700", die von Radcure Specialties erhältlich sind.
Zu ethylenisch ungesättigten Verbindungen gehören sowohl monomere als auch polymere Verbindungen, 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 4.000 auf und sind vorzugsweise Ester, die durch die Reaktion von Verbindungen, die aliphatische Monohydroxygruppen oder aliphatische Polyhydroxygruppen enthalten, und ungesättigten Carbonsäuren, wie z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure und dergleichen, entstehen. Typische Beispiele für Acrylate sind Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Ethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycolmethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerythrittriacrylat, Pentaerythritmethacrylat und Pentaerythrittetraacrylat. Zu anderen ethylenisch ungesättigten Verbindungen gehören Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethylallylester und -amide von Carbonsäuren, wie z. B. Diallylphthalat, Diallyladipat und N,N-Diallyladipamid. Zu noch anderen ethylenisch ungesättigten Verbindungen gehören Styrol, Divinylbenzol und Vinyltoluol. Zu anderen stickstoffhaltigen, ethylenisch ungesättigten Verbindungen gehören Tris(2-acryloyloxyethyl)isocyanurat, 1,3,5-Tri(2-methacryloxyethyl)-s-triazin, Acrylamid, Methylacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylpiperidon.
Der Aminoplast kann monomer oder oligomer sein. Die Aminoplastharze weisen mindestens eine anhängige α,β-ungesättigte Carbonylgruppe pro Molekül auf. Diese α,β-ungesättigten Carbonylgruppen können Acrylat-, Methacrylat- oder Acrylamidgruppen sein. Beispiele für solche Harze sind N-Hydroxymethyl-acrylamid, N,N'-Oxydimethylenbisacrylamid, ortho- und paraacrylamidomethyliertes Phenol, acrylamidomethyliertes Phenol-Novolak und Kombinationen davon. Diese Materialien sind in den US-Patentschriften Nr. 4,903,440 , 5,055,112 und 5,236,472 weiter beschrieben.
Isocyanuratderivate mit mindestens einer anhängigen Acrylatgruppe und Isocyanatderivate mit mindestens einer anhängigen Acrylatgruppe sind in der US-Patentschrift Nr. 4,652,274 weiter beschrieben. Das bevorzugte Isocyanuratmaterial ist ein Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat.
Beispiele für Vinylether, die für diese Erfindung geeignet sind, sind Vinyletherfunktionalisierte Urethanoligomere, die im Handel unter den Handelsbezeichnungen „VE 4010", „VE 4015", „VE 2010", „VE 2020" und „VE 4020" von Allied Signal erhältlich sind.
Epoxide weisen einen Oxiranring auf und werden durch die Ringöffnung polymerisiert. Zu Epoxidharzen gehören monomere Epoxidharze und polymere Epoxidharze. Diese Harze können hinsichtlich der Beschaffenheit ihrer Hauptkette und Substituentengruppen in hohem Maße variieren. Beispielsweise kann die Hauptkette von jeglichem Typ sein, der Epoxidharzen zugehörig ist, und Substituentengruppen daran können beliebige Gruppen sein, die frei von einem aktiven Wasserstoffatom sind, das mit einem Oxiranring bei Raumtemperatur reaktionsfähig ist. Typische Beispiele für Substituentengruppen für Epoxidharze sind Halogene, Estergruppen, Ethergruppen, Sulfonatgruppen, Siloxangruppen, Nitrogruppen und Phosphatgruppen. Beispiele für Epoxidharze, die für diese Erfindung bevorzugt sind, sind 2,2-Bis[4-(2,3-epoxypropoxy)phenyl]propan (Diglycidylether von Bisphenol A) und Materialien unter den Handelsbezeichnungen „Epon 828", „Epon 1004" und „Epon 1001F", die im Handel von der Shell Chemical Co. erhältlich sind, „DER-331", „DER-332" und „DER-334", die im Handel von der Dow Chemical Co. erhältlich sind. Zu anderen geeigneten Epoxidharzen gehören Glycidylether von Phenolformaldehyd-Novolak (z. B. „DEN-431" und „DEN-428", im Handel von der Dow Chemical Co. erhältlich). Die Epoxidharze der Erfindung können mittels eines kationischen Mechanismus unter Zugabe von zweckmäßigem(-n) Photoinitiator(en) polymerisiert werden. Diese Harze sind in den US-Patentschriften Nr. 4,318,766 und 4,751,138 weiter beschrieben.
Beispiele für Photoinitiatoren, die eine radikalische Quelle erzeugen, wenn ultraviolettes Licht auf sie einwirken lassen wird, sind diejenigen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus organischen Peroxiden, Azoverbindungen, Chinonen, Benzophenonen, Nitrosoverbindungen, Acylhalogeniden, Hydrazonen, Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Triacrylimidazolen, Bisimidazolen, Chloralkyltriazinen, Benzoinethern, Benzilketalen, Thioxanthonen und Acetophenonderivaten und Gemischen davon besteht, sind aber nicht auf diese beschränkt. Beispiele für Photoinitiatoren, die eine radikalische Quelle erzeugen, wenn sichtbare Strahlung auf sie einwirken lassen wird, sind in der US-Patentschrift Nr. 4,735,632 beschrieben.
Kationische Photoinitiatoren erzeugen eine Säurequelle, um die Polymerisation eines Epoxidharzes oder eines Urethans zu initiieren. Kationische Photoinitiatoren können ein Salz umfassen, das ein Oniumkation und ein halogenhaltiges Komplexanion eines Metalls oder Halbmetalls aufweist. Andere kationische Photoinitiatoren umfassen ein Salz, das ein metallorganisches Komplexkation und ein halogenhaltiges Komplexanion eines Metalls oder Halbmetalls aufweist. Diese Photoinitiatoren sind in der US-Patentschrift Nr. 4,751,138 (Sp. 6, Zeile 65 bis Sp. 9, Zeile 45) weiter beschrieben. Ein anderes Beispiel ist ein metallorganisches Salz und ein Oniumsalz, das in der US-Patentschrift Nr. 4,985,340 (Sp. 4, Zeile 65 bis Sp. 14, Zeile 50); den europäischen Patentanmeldungen 306,161 ; 306,162 beschrieben ist. Zu noch anderen kationischen Photoinitiatoren gehört ein ionisches Salz eines metallorganischen Komplexes, wobei das Metall aus den Elementen der Gruppen IVB, VB, VIB, VIIB und VIIIB des Periodensystems ausgewählt ist. Dieser Photoinitiator ist in der europäischen Patentanmeldung 109,581 beschrieben.
Die Bindervorstufe enthält auch ein Resol-Phenolharz, d. h. einen kondensationshärtbaren Binder. Resol-Phenolharze weisen ein Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol von größer als oder gleich eins zu eins, typischerweise zwischen 1,5:1,0 und 3,0:1,0, auf. Novolak-Harze weisen ein Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol von kleiner als eins zu eins auf. Beispiele für handelsübliche Phenolharze sind diejenigen, die unter den Handelsnamen „Durez" und „Varcum" von der Occidental Chemicals Corp.; „Resinox" von Monsanto; „Arofene" von der Ashland Chemical Co. und „Arotap" von der Ashland Chemical Co. bekannt sind. Weitere Einzelheiten über Harnstoff-Formaldehyd-Harze finden sich in der US-Patentschrift Nr. 5,486,219 .
Die gehärtete Bindervorstufe, d. h. der Binder, wirkt, indem er die Schleifkörper miteinander verbindet, um ein präzise geformtes Schleifpartikel zu bilden. Die Schleifkörper weisen typischerweise eine durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von etwa 0,1 bis 1.500 Mikrometern, vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 1.300 Mikrometern, stärker bevorzugt von etwa 1 bis etwa 500 Mikrometern und am stärksten bevorzugt von etwa 1 bis etwa 150 Mikrometern, auf. Die Schleifkörper weisen vorzugsweise eine Mohs-Härte von mindestens etwa 8, stärker bevorzugt von über 9, auf. Beispiele für Materialien solcher Schleifkörper sind geschmolzenes Aluminiumoxid, keramisches Aluminiumoxid, weißes geschmolzenes Aluminiumoxid, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid, grünes Siliciumcarbid, Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid, Diamant, Ceroxid, Titandiborid, Borcarbid, kubisches Bornitrid, Granat, Tripolit und Kombinationen davon. Das keramische Aluminiumoxid ist vorzugsweise gemäß einem Sol-Gel-Verfahren, wie z. B. in den US-Patentschriften 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 ein Metalloxid-Modifizierungsmittel, wie z. B. Magnesiumoxid, Zirkoniumdioxid, Zinkoxid, Nickeloxid, Hafniumoxid, Yttriumoxid, Siliciumdioxid, Eisenoxid, Titandioxid, Lanthanoxid, Ceroxid, Neodymoxid und Kombinationen davon. Das keramische Aluminiumoxid kann gegebenenfalls auch ein Keimbildungsmittel, wie z. B. α-Aluminiumoxid, Eisenoxid, Eisenoxidvorstufe, Titandioxid, Chromoxid oder Kombinationen davon umfassen. Das keramische Aluminiumoxid kann auch eine Form wie diejenige aufweisen, die in den US-Patentschriften Nr. 5,201,916 und 5,090,968 beschrieben ist. Die keramischen Schleifkörper können auch eine Flächenbeschichtung enthalten.
Der Schleifkörper kann auch eine Flächenbeschichtung aufweisen. Eine Flächenbeschichtung kann die Haftung zwischen dem Schleifkörper und dem Binder in dem Schleifpartikel verbessern und/oder die Schleifkennzeichen des Schleifkörpers ändern. Solche Flächenbeschichtungen sind in den US-Patentschriften 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 auf seiner Fläche auch einen Haftvermittler, wie z. B. einen Silan-Haftvermittler, enthalten.
Die präzise geformten Partikel können einen einzelnen Typ von Schleifkörper, zwei oder mehrere Typen von unterschiedlichen Schleifkörpern oder mindestens einen Typ von Schleifkörper mit mindestens einem Typ von Verdünnungsmaterial enthalten. Beispiele für Materialien für Verdünnungsmittel sind Calciumcarbonat, Glashohlkugeln, Glasperlen, Graustein, Marmor, Gips, Polyvinylchlorid, Ton, SiO₂, KBF₄, Na₂SiF₆, Kryolith, organische Hohlkugeln, organische Perlen und dergleichen.
Die Bindervorstufe zur Benutzung in dieser Erfindung kann ferner wahlfreie Zusatzstoffe umfassen, wie beispielsweise Füllstoffe (einschließlich Schleifhilfsstoffen), Fasern, Gleitmittel, Benetzungsmittel, Tenside, Pigmente, Farbstoffe, Haftvermittler, Weichmacher, Antistatikmittel und Suspendiermittel. Beispiele für Füllstoffe, die für diese Erfindung geeignet sind, sind Zellstoff, Vermiculit und Kombinationen davon, Metallcarbonate, wie z. B. Calciumcarbonat, z. B. Kreide, Calcit, Mergel, Travertin, Marmor und Kalkstein, Calciummagnesiumcarbonat, Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat; Siliciumdioxid, wie z. B. amorphes Siliciumdioxid, Quarz, Glasperlen, Glashohlkugeln und Glasfasern; Silicate, wie z. B. Talkum, Tone (Montmorillonit), Feldspat, Glimmer, Calciumsilicat, Calciummetasilicat, Natriumalumosilicat, Natriumsilicat; Metallsulfate, wie z. B. Calciumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumsulfat; Gips; Vermiculit; Holzmehl; Aluminiumtrihydrat; Metalloxide, wie z. B. Calciumoxid (Kalk); Aluminiumoxid, Titandioxid, und Metallsulfite, wie z. B. Calciumsulfit. Beispielsweise kann das präzise geformte Partikel gewichtsbezogen 20 bis 90 Teile Binder, vorzugsweise 25 bis 80 Teile Binder, stärker bevorzugt 30 bis 70 Teile Binder; 10 bis 80 Teile Schleifkörper, vorzugsweise 20 bis 75 Teile Schleifkörper, stärker bevorzugt 30 bis 70 Teile Schleifkörper, 1 bis 60 Teile Füllstoff, 5 bis 50 Teile Füllstoff und 10 bis 40 Teile Füllstoff, umfassen.
Ein Schleifhilfsstoff ist als partikelförmiges Material definiert, dessen Zugabe zu einem Schleifgegenstand eine bedeutende Auswirkung auf die chemischen und physikalischen Schleifvorgänge aufweist, wodurch es zu verbesserter Leistung führt. Insbesondere wird angenommen, dass der Schleifhilfsstoff (1) die Reibung zwischen den Schleifkörpern und dem geschliffen werdenden Werkstück vermindert, (2) verhindert, dass die Schleifkörper „Haubenbildung" zeigen, d. h. er verhindert, dass Metallpartikel auf die oberen Enden der Schleifkörper aufgeschweißt werden, (3) die Berührungsflächentemperatur zwischen den Schleifkörpern und dem Werkstück verringert und/oder (4) die Schleifkräfte verringert. Im Allgemeinen erhöht die Zugabe eines Schleifhilfsstoffes die Nutzungsdauer des beschichteten Schleifgegenstandes. Schleifhilfsstoffe umfassen eine breite Vielfalt unterschiedlicher Materialien und können anorganisch oder organisch sein. Beispiele für Schleifhilfsstoffe sind Wachse, organische Halogenidverbindungen, Halogenidsalze und Metalle und ihre Legierungen. Die organischen Halogenidverbindungen zersetzen sich typischerweise während des Schleifens und setzen eine Halogensäure oder eine gasförmige Halogenidverbindung frei. Beispiele für solche Materialien sind chlorierte Wachse, wie z. B. Tetrachlornaphthalin, Pentachlornaphthalin und Polyvinylchlorid. Beispiele für Halogenidsalze sind Natriumchlorid, Kaliumkryolith, Natriumkryolith, Ammoniumkryolith, Kaliumtetrafluorborat, Natriumtetrafluorborat, Siliciumfluoride, Kaliumchlorid und Magnesiumchlorid. Beispiele für Metalle sind Zinn, Blei, Bismut, Cobalt, Antimon, Cadmium, Eisen und Titan. Andere Schleifhilfsstoffe umfassen Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit und metallische Sulfide. Ebenfalls innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ist die Benutzung einer Kombination unterschiedlicher Schleifhilfsstoffe, und dies kann in einigen Fällen einen Synergieeffekt erzeugen. Die oben angeführten Beispiele für Schleifhilfsstoffe sollen eine repräsentative Darbietung von Schleifhilfsstoffen sein, und es ist nicht beabsichtigt, dass sie alle Schleifhilfsstoffe umfassen. Zusätzliche Beispiele für Schleifhilfsstoffe sind Natriummetaphosphat, Trikaliumphosphat und Gemische von Polyvinylchlorid und Kaliumtetrafluorborat.
Ebenfalls innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ist die Anwendung eines acrylierten Binders, der eine Chlorgruppe enthält. Beispiele für solche Binder sind „Ebecryl 436", „584", „585", „586" und „588", alle im Handel von Radcure Specialties, Inc. (Louisville, KY) erhältlich. Obwohl nicht gewünscht wird, an eine Theorie gebunden zu sein, können diese chlorierten Acrylatmonomere sowohl als ein Binder als auch als ein Schleifhilfsstoff wirken. Unter den zweckmäßigen Schleifbedingungen kann das Chlor während des Schleifens freigesetzt werden.
Beispiele für Haftvermittler, die für diese Erfindung geeignet sind, sind Organosilane, Zirkoniumaluminate und Titanate. Ein geeigneter Haftvermittler kann für den Schleifkörper und/oder den Füllstoff ausgewählt werden. Der Haftvermittler kann direkt in das Gemisch von Binder plus Schleifkörper und/oder Füllstoff eingebracht werden. Alternativ kann der Schleifkörper und/oder Füllstoff mit dem Haftvermittler vorbehandelt werden. Beispiele für Antistatikmittel sind Graphit, Ruß, leitfähige Polymere, Befeuchtungsmittel, Vanadiumoxid und dergleichen. Die Mengen dieser Materialien können angepasst werden, um für die gewünschten Eigenschaften zu sorgen. Die Bindervorstufe kann gegebenenfalls Wasser oder ein organisches Lösungsmittel enthalten.
Die präzise geformten Partikel können ferner einen Weichmacher umfassen. Beispiele für Weichmacher sind Polyvinylchlorid, Dibutylphthalat, Alkylbenzylphthalat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Celluloseester, Phthalatester, Siliconöle, Adipat- und Sebacatester, Polyole, Polyolderivate, t-Butylphenyldiphenylphosphat, Tricresylphosphat, Rizinusöl, Kombinationen davon und dergleichen. Bezogen auf das Gesamtgewicht des Binders ohne die wahlfreien Zusatzstoffe und Schleifpartikel, kann die Menge an Weichmacher im Bereich von 0 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0% bis etwa 65 Gew.-%, liegen.
Beispiele für Gleitmittel sind Wachse, Metallsalze von Fettsäuren, Verbindungen auf Schwefelbasis, Graphit, Molybdändisulfid, Talkum, Bornitrid, Silicone, Siliconöle, Polyglycole, Phosphatester, Silicatester, Neopentylpolyolester und Polyphenylether, Fluorchemikalien, Mineralöle, Kombinationen davon und dergleichen.
Die Menge an diesen Zusatzstoffen in dem präzise geformten Partikel wird teilweise von den gewünschten Eigenschaften abhängen. Beispiele für bevorzugte Zusatzstoffe sind Füllstoffe, Schleifhilfsstoffe, Haftvermittler und Benetzungsmittel. Beispielsweise kann ein Verdünnungsmittelpartikel für einen Schleifgegenstand Binder und Schleifhilfsstoff umfassen. Alternativ kann ein präzise geformtes Schleifpartikel Binder, Schleifkörper, gegebenenfalls Füllstoff, gegebenenfalls Schleifhilfsstoff und gegebenenfalls Haftvermittler umfassen.
Das präzise geformte Partikel kann ferner einen gegen Zusetzen schützenden Zusatzstoff enthalten. „Zusetzen" ist ein Terminus, der benutzt wird, um das Füllen der Räume zwischen Schleifkörpern mit Schleifabrieb (das Material, das vom Werkstück abgeschliffen wird) und die nachfolgende Ansammlung dieses Materials zu bezeichnen. Beispielsweise wird beim Schleifen von Holz Schleifabrieb, der aus Holzpartikeln besteht, in die Räume zwischen Schleifkörpern eingelagert, was die Schneidefähigkeit der Schleifkörper drastisch verringert. Beispiele für solche gegen Zusetzen schützende Materialien sind Metallsalze von Fettsäuren, Harnstoff-Formaldehyd, Wachse, Mineralöle, vernetzte Silane, vernetzte Silicone, Phosphatester, Fluorchemikalien und Kombinationen davon. Unter einem Gesichtspunkt dieser Erfindung können eines oder mehrere dieser gegen Zusetzen schützenden Materialien in das präzise geformte Partikel eingebunden sein. Diese entstandenen präzise geformten Partikel können zusammen mit Schleifagglomeraten oder Schleifkörpern in einen Schleifgegenstand eingebunden werden. Beispielsweise 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 dazu, eine Schleifschicht an die Vorderfläche des Trägers zu binden. Die Schleifschicht umfasst Schleifkörper und präzise geformte Partikel, die ein gegen Zusetzen schützendes Material enthalten. Auf der Schleifschicht ist eine Deckschicht.
Die Bindervorstufe kann gegebenenfalls ferner ein Quellmittel umfassen. Das Quellmittel wird typischerweise die Porosität des präzise geformten Partikels vergrößern. Das Quellmittel kann eine beliebige Chemikalie oder Material sein, deren/dessen Gegenwart das Volumen des präzise geformten Partikels vergrößert. Das Quellmittel kann Dampf oder ein organisches Lösungsmittel sein, der/das fähig ist, das Partikel zu quellen.
Die Bindervorstufe kann ferner ein Tensid umfassen. Beispiele für Tenside sind Metallalkoxide, Fluorchemikalien, Polyalkylenoxide, Salze von langkettigen Fettsäuren und dergleichen. Die Tenside können kationisch, anionisch oder nichtionisch sein. Beispiele für bevorzugte Tenside sind ein anionisches Dispergiermittel, das im Handel von Byk Chemie, Wallingford, CT unter der Handelsbezeichnung „Disperbyk 111" erhältlich ist, und ein Dispergiermittel auf Basis von Polyethylenoxid, das im Handel von ICI Chemicals, Wilmington, DE unter der Handelsbezeichnung „Hypermer KD2" erhältlich ist.
Das Partikel ist vorzugsweise fähig, während des Schleifens zu zerfallen. Die Auswahl und Menge der Bindervorstufe, Schleifkörper und wahlfreien Zusatzstoffe wird die Zerfallskennzeichen des Partikels beeinflussen. Außerdem wird das Maß der Porosität in dem präzise geformten Partikel die Zerfalls- und Verschleißkennzeichen des präzise geformten Partikels beeinflussen. Das Ausmaß oder der Grad an Porosität kann mittels der Rinderchemie, der Zusatzstoffe (einschließlich Schleifkörpern), Verarbeitungsbedingungen und Kombinationen davon bestimmt werden. So sollte das Maß an Porosität auf die gewünschten Zerfalls- oder Verschleißkennzeichen für eine gegebene Benutzung des präzise geformten Partikels zugeschnitten werden.
Zur Bildung eines Gemisches, das eine Bindervorstufe und andere Materialien einschließlich Schleifkörpern umfasst, können die Komponenten durch eine beliebige herkömmliche Technik, wie beispielsweise hochscherendes Mischen, Luftrühren oder Taumeln, zusammengemischt werden. Während des Mischens kann ein Vakuum auf das Gemisch angewendet werden, um den Einschluss von Luft zu minimieren. Alternativ werden in einigen Fällen während des Mischens vorzugsweise Luft oder andere gasförmige Materialien in die Schleifmittelaufschlämmung eingeschlossen. Diese eingeschlossene Luft führt gewöhnlich zu poröseren präzise geformten Partikeln.
Das Bindervorstufengemisch kann mittels eines Abgabemittels, bei dem eine beliebige herkömmliche Technik angewendet wird, wie beispielsweise Schwerkraftzuführung, Pumpen, Schlitzdüsenauftrag, Schlitzdüsen-Vakuumtropfauftrag, in die Vertiefung des Produktionswerkzeuges eingebracht werden. Das Bindervorstufengemisch kann auch mittels Übertragung durch eine erste Trägerbahn in die Vertiefungen des Produktionswerkzeuges eingebracht werden. Beispiele für Trägerbahnen sind Gewebeträger (einschließlich unbehandelter Gewebeträger, Rohgewebeträgern, behandelter Gewebeträger und dergleichen), vliesförmige Substrate (einschließlich Papier), Polymerfilm (einschließlich grundierten Films, ungrundierten Films, faserverstärkten Films und dergleichen), vulkanisierte Faser und jeder beliebige andere geeignete Träger vom Substrattyp. Während des Mischschrittes oder unmittelbar vor dem Beschichtungsschritt kann Ultraschallenergie auf das Bindervorstufengemisch einwirken lassen werden, um die Viskosität der Bindervorstufe zu senken.
Obwohl es nur erforderlich ist, dass das Bindervorstufengemisch einen Teil der Vertiefung füllt, füllt das Bindervorstufengemisch vorzugsweise die Vertiefung in der Fläche des Produktionswerkzeuges völlig aus, sodass das entstehende Partikel wenige Hohlräume oder Fehlstellen enthalten wird. Diese Fehlstellen bewirken, dass die Form des Partikels von der gewünschten präzisen Form abweicht. Wenn das präzise geformte Partikel von dem Produktionswerkzeug entfernt wird, kann außerdem eine Kante abbrechen, wodurch eine Fehlstelle erzeugt und die Präzision der Form beeinträchtigt wird. Vorzugsweise wird während des gesamten Verfahrens Sorgfalt walten lassen, um solche Fehlstellen zu minimieren. Bisweilen sind Hohlräume oder Fehlstellen wünschenswert, weil sie in den entstehenden Partikeln Porosität erzeugen, was bewirkt, dass die Partikel größere Erodierbarkeit aufweisen. Die Bindervorstufe erstreckt sich vorzugsweise auch nicht wesentlich über die Ebene der kontinuierlichen Fläche des Produktionswerkzeuges hinaus aus und erstreckt sich nicht wesentlich über die Öffnungen der Vertiefungen des Produktionswerkzeuges hinaus aus.
Bisweilen wird die Bindervorstufe vorzugsweise erwärmt, bevor sie in das Produktionswerkzeug eingebracht wird, typischerweise auf eine Temperatur im Bereich von etwa 40 bis 90°C. Wenn die Bindervorstufe erwärmt wird, verringert sich ihre Viskosität, mit dem Ergebnis, dass sie leichter in die Vertiefungen des Produktionswerkzeuges fließen kann.
Der Schritt, welcher der Einbringung des Bindervorstufengemischs in die Vertiefungen des Produktionswerkzeuges folgt, umfasst das mindestens teilweise Härten der Bindervorstufe durch Einwirkenlassen von Strahlungsenergie oder Wärmeenergie darauf, während sie in den Vertiefungen des Produktionswerkzeuges vorliegt. Alternativ kann die Bindervorstufe mindestens teilweise gehärtet werden, während sie in den Vertiefungen des Produktionswerkzeuges vorliegt, und dann nachgehärtet werden, nachdem der Binder aus den Vertiefungen des Produktionswerkzeuges entfernt ist. Der Nachhärtungsschritt kann weggelassen werden. Der Grad an Härtung ist ausreichend, dass der entstehende verfestigte, handhabbare Binder nach dem Entfernen von dem Produktionswerkzeug seine Form beibehalten wird.
Beispiele für Strahlungsenergiequellen zur Benutzung in der Härtungszone sind Elektronenstrahl, ultraviolettes Licht, sichtbares Licht und Laserlicht. Elektronenstrahlung, die auch als ionisierende Strahlung bekannt ist, kann mit einem Energiepegel von etwa 0,1 bis etwa 20 Mrad, vorzugsweise einem Energiepegel von etwa 1 bis etwa 10 Mrad angewendet werden. Ultraviolette Strahlung bezieht sich auf nichtpartikuläre Strahlung mit einer Wellenlänge in dem Bereich von etwa 200 bis etwa 400 Nanometern, vorzugsweise in dem Bereich von etwa 250 bis 400 Nanometern. Die Strahlungsdosis kann im Bereich von etwa 50 bis etwa 1.000 mJ/cm², vorzugsweise von etwa 100 mJ/cm² bis etwa 400 mJ/cm², liegen. Beispiele für Lampenquellen, die zum Bereitstellen dieser Dosismenge geeignet sind, stellen etwa 100 bis etwa 600 Watt/Inch, vorzugsweise etwa 300 bis etwa 600 Watt/Inch, bereit. Sichtbare Strahlung bezieht sich auf nichtpartikuläre Strahlung mit einer Wellenlänge in dem Bereich von etwa 400 bis etwa 800 Nanometern, vorzugsweise in dem Bereich von etwa 400 bis 550 Nanometern. Das Maß an Strahlungsenergie, das nötig ist, um die Bindervorstufe ausreichend zu härten, hängt von Faktoren wie der Dicke der Bindervorstufe, während sie sich in der Vertiefung befindet, der chemischen Identität der Bindervorstufe und des Typs von Füllmaterial, sofern vorhanden, ab. Die Bedingungen für Wärmehärtung liegen im Bereich von einer Temperatur von etwa 50 bis etwa 200°C und für eine Dauer von Bruchteilen bis Tausende von Minuten. Die tatsächliche erforderliche Wärmemenge hängt in hohem Maße von der Chemie der Bindervorstufe ab.
Nachdem die entstehenden verfestigten, handhabbaren Partikel mindestens teilweise gehärtet sind, werden sie vorzugsweise nicht stark an der Fläche des Produktionswerkzeuges haften. Jedenfalls wird an diesem Punkt das verfestigte Partikel von dem Produktionswerkzeug entfernt.
Es gibt verschiedene alternative Verfahren zum Entfernen der verfestigten, handhabbaren Partikel von dem Produktionswerkzeug. In einem Verfahren werden die Partikel direkt von dem Produktionswerkzeug zu einem Sammler, z. B. einem Silo, überführt. Wenn das Produktionswerkzeug aus einem Polymermaterial hergestellt ist, können die Partikel in diesem Verfahren mittels Ultraschallenergie, eines Vakuums, einer Luftbürste oder Kombinationen davon oder anderer herkömmlicher mechanischer Mittel aus den Vertiefungen entfernt werden. Wenn das Produktionswerkzeug aus Metall hergestellt ist, können die Partikel mittels eines Wasserstrahls oder Luftstrahls aus den Vertiefungen entfernt werden. Wenn das Produktionswerkzeug Vertiefungen aufweist, die sich gänzlich durch das Produktionswerkzeug hindurch erstrecken, z. B. wenn das Produktionswerkzeug ein Band mit Perforationen ist, die sich gänzlich durch dieses hindurch erstrecken, können die Partikel unabhängig von dem Baumaterial des Produktionswerkzeuges mittels Ultraschallenergie, mechanischer Kraft, Wasserstrahl, Luftstrahl oder Kombinationen davon oder anderer mechanischer Mittel entfernt werden.
In einem anderen Verfahren können die Partikel indirekt von dem Produktionswerkzeug zu einem Sammler überführt werden. In einer Ausführungsform können die Partikel von dem Produktionswerkzeug auf eine glatte Walze überführt werden. Die Partikel weisen größere Haftung zu der glatten Walze als zu dem Produktionswerkzeug auf. Die übertragenen Partikel können dann durch Abschälen, einen Wasserstrahl, einen Luftstrahl oder andere mechanische Mittel von der glatten Walze entfernt werden. In einer besonderen Ausführungsform können die Partikel von dem Produktionswerkzeug auf eine Hauptfläche einer zweiten Trägerbahn überführt werden. Die Partikel weisen größere Haftung zu der Hauptfläche der Trägerbahn als zu dem Produktionswerkzeug auf. Beispiele für Trägerbahnen sind Gewebeträger (einschließlich unbehandelter Gewebeträger, Rohgewebeträgern, behandelter Gewebeträger und dergleichen), vliesförmige Substrate (einschließlich Papier), Polymerfilm (einschließlich grundierten Films, ungrundierten Films, faserverstärkten Films und dergleichen), vulkanisierte Faser und alle anderen geeigneten Träger vom Substrattyp. Einige bevorzugte Beispiele für Trägerbahnen sind koronabehandelter Polyesterfilm und Gewebesubstrate, die eine Polyamid-Vordeckbeschichtung enthalten. Ebenfalls innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ist die Koronabehandlung der Trägerbahn, bevor die präzise geformten Partikel auf die Trägerbahn überführt werden. Außerdem können die erste und die zweite Trägerbahn aus dem gleichen Material oder unterschiedlichen Materialien hergestellt sein.
Die Hauptfläche der Trägerbahn, auf welche die Partikel überführt werden, kann eine Schicht von Material tragen, das in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel löslich ist. Die Partikel können durch bloßes Lösen des Materials, das die lösliche Schicht bildet, leicht von der Trägerbahn entfernt werden. Außerdem können mechanische Mittel, z. B. Abschälen, Vakuum oder Ultraschall, benutzt werden, um die Partikel zu entfernen. Ultraschallenergie kann direkt über einer Hauptfläche der Bahn oder zu einer Seite einer Hauptfläche der Bahn weg angewendet werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Hauptfläche der Trägerbahn eine Grundierung darauf aufweisen. Beispiele für Grundierer, die für die Trägerbahn geeignet sind, sind Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, Polyvinylidenchlorid, vernetztes Hexandioldiacrylat, Aziridinmaterialien und dergleichen. Die Partikel werden vorzugsweise an der grundierten Trägerbahn haften. Die Partikel können dann mittels mechanischer Mittel, z. B. Abschälen, Vakuum oder Ultraschall, von der grundierten Trägerbahn entfernt werden.
Nachdem die Partikel von dem Produktionswerkzeug entfernt sind, entweder durch direkte oder indirekte Mittel, werden sie dann zu einzelnen Partikeln umgewandelt. In einer Umwandlungsmethode werden die Partikel in der Form einzelner Partikel von dem Produktionswerkzeug abgelöst. Ein gegebenes Partikel wird eine Form aufweisen, die im Wesentlichen der Form des Teils der Vertiefung des Produktionswerkzeuges entspricht, in dem das Partikel mindestens teilweise gehärtet wurde. Ein Vorteil dieser Methode ist, dass die Partikel bereits die richtige Klasse oder die richtige Partikelgrößenverteilung zur nachfolgenden Benutzung, z. B. Einbindung in einen Schleifgegenstand, aufweisen. In der herkömmlichen Weise zum Herstellen von Schleifpartikeln, z. B. Agglomeraten, müssen die Schleifpartikel zerkleinert und dann gesiebt werden, um die richtige Partikelgrößenverteilung zu erhalten.
In einer zweiten Umwandlungsmethode werden die Partikel als ein Flächengebilde von Material, das präzise geformte Partikel umfasst, die durch eine dünne Schicht von Bindermaterial miteinander verbunden sind, von dem Produktionswerkzeug abgelöst. Der Binder wird dann längs der dünnen verbindenden Teile gebrochen oder zerstoßen, um die einzelnen Partikel zu bilden.
Dieses Verfahren eignet sich für ein wirtschaftliches Mittel zum Herstellen von Schleifpartikeln, die eine Vielzahl an Schleifkörpern, in einem Binder verteilt, umfassen.
In einer Variante kann das Produktionswerkzeug eine Trommel oder ein Band sein, die bzw. das um eine Achse rotiert. Wenn das Produktionswerkzeug um eine Achse rotiert, kann das Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden. Wenn das Produktionswerkzeug stationär ist, wie in Verfahren des Standes der Technik, wird das Verfahren chargenweise durchgeführt. Das kontinuierliche Verfahren ist gewöhnlich effizienter und wirtschaftlicher als die chargenweisen Verfahren des Standes der Technik.
Diese Erfindung stellt auch Schleifgegenstände bereit. Diese Schleifgegenstände können Schleifgegenstände mit gebundenem Schleifmittel, beschichtete Schleifgegenstände oder Schleifgegenstände auf Vliesbasis sein. Für einen Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel werden die präzise geformten Schleifpartikel mittels eines Bindungsmittels miteinander verbunden, um eine Formmasse, z. B. eine Scheibe, eine Trennscheibe, zu bilden. Schleifgegenstände mit gebundenem Schleifmittel werden typischerweise mittels eines Formungsverfahrens hergestellt. Für einen beschichteten Schleifgegenstand werden die präzise geformten Schleifpartikel mittels eines Bindungsmittels an einen Träger gebunden. Für einen Schleifgegenstand auf Vliesbasis werden die präzise geformten Schleifpartikel mittels eines Bindungsmittels in ein vliesförmiges Fasersubstrat eingebunden.
Zu Trägern, die zum Herstellen beschichteter Schleifgegenstände geeignet sind, gehören Polymerfilm, grundierter Polymerfilm, Gewebe, Papier, vulkanisierte Faser, Polymerschaum, Vliese, behandelte Varianten davon und Kombinationen davon. Beispiele für Polymerfilm sind Polyesterfilme, Polyolefinfilme (Polyethylen- und -propylenfilm), Polyamidfilme, Polyimidfilme und dergleichen. Ein anderes Beispiel für einen Träger ist ein faserverstärkter Thermoplast wie derjenige, der in der US-Patentschrift Nr. 5,417,726 beschrieben ist. Ein beliebter beschichteter Schleifmittelträger ist ein Gewebeträger. Der Gewebe ist aus Garnen in der Kettrichtung, d. h. in der Maschinenrichtung, und Garnen in der Schussrichtung, d. h. in der Querrichtung, gebildet. Der Gewebeträger kann ein gewebter Träger, ein Nähgewirke-Träger oder ein Schusseintrag-Träger sein. Beispiele für gewebte Gebilde sind die Atlasbindung mit 4 über einer Bindung der Kettgarne über den Schussgarnen; Köperbindung von 3 über einer Bindung; Leinwandbindung von einer über einer Bindung und eine Zwillichbindung von zwei über zwei Bindungen. Bei einem Nähgewirk- oder Schusseintrag-Träger sind die Kett- und Schussgarne nicht miteinander verwebt, sondern sind in zwei voneinander verschiedene Richtungen orientiert. Die Kettgarne sind oben auf die Schussgarne gelegt und durch ein Stichgarn oder durch einen Klebstoff aneinander befestigt. Die Garne in dem Gewebeträger können natürlich, synthetisch oder Kombinationen davon sein. Beispiele für natürliche Garne sind cellulosische, wie z. B. Baumwolle, Hanf, Kapok, Flachs, Sisal, Jute, Kohlefaser, Manilafaser und Kombinationen davon. Beispiele für synthetische Fasern sind Polyestergarne, Polypropylengarne, Glasgarne, Polyvinylalkoholgarne, Polyimidgarne, Garne von aromatischem Polyamid, Rayongarne, Nylongarne, Polyethylengarne und Kombinationen davon. Die bevorzugten Garne dieser Erfindung sind Polyestergarne, Nylongarne, eine Mischung von Polyester und Baumwolle, Rayongarne und Garne von aromatischem Polyamid. Der Gewebeträger kann gefärbt und gereckt, entschlichtet oder wärmegereckt sein. Außerdem können die Garne in dem Gewebeträger Grundierer, Farbstoffe, Pigmente oder Benetzungsmittel enthalten. Die Garne können verdrillt oder texturiert sein. Der beschichtete Schleifmittelträger kann eine wahlfreie Sättigungsschicht, Vordeckschicht und/oder Rückseitendeckschicht aufweisen. Diese Schichten können den Träger versiegeln und/oder die Garne oder Fasern in dem Träger schützen. Die Zugabe der Vordeckschicht oder der Rückseitendeckschicht kann außerdem eine „glattere" Fläche auf entweder der Vorder- oder der Rückseite des Trägers ergeben. Die Rückseitendeckschicht kann ein Antistatikmaterial oder ein Gleitmaterial enthalten.
Mit Bezug auf 4 und 5 enthält der beschichtete Schleifgegenstand 100 zwei Beschichtungen zum Binden der Schleifpartikel an den Träger. Beschichtung 102, üblicherweise als eine Bindemittelschicht bezeichnet, ist auf dem Träger 104 aufgetragen und bindet Schleifpartikel 106 an Träger 104. Beschichtung 108, üblicherweise als eine Deckschicht bezeichnet, ist über Schleifpartikel 106 aufgetragen und verstärkt Schleifpartikel 106. Es kann auch eine dritte Beschichtung 110, üblicherweise als eine Überdeckschicht bezeichnet, vorhanden sein, die auf der Deckschicht 108 aufgetragen ist. Wie vorher erwähnt, umfassen die Schleifpartikel 106 eine Vielzahl von Schleifkörpern 112 und einen Binder 114. Die Schleifpartikel können mittels herkömmlicher Techniken, z. B. Auftragen durch Herabfallenlassen oder durch elektrostatisches Beschichten, auf den Träger aufgetragen werden. In Abhängigkeit von dem Beschichtungsverfahren können die Schleifpartikel entweder in einer nicht zufälligen Weise wie in 4 oder in einer zufälligen Weise wie in 5 orientiert werden.
Das Material zum Binden der Schleifpartikel an ein Substrat oder mit einander umfasst einen gehärteten harzartigen Klebstoff und wahlfreie Zusatzstoffe. Beispiele für harzartige Klebstoffe, die für diese Erfindung geeignet sind, sind Phenolharze, Aminoplastharze, Urethanharze, Epoxidharze, Acrylatharze, acrylierte Isocyanuratharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Isocyanuratharze, acrylierte Urethanharze, Vinylether, acrylierte Epoxidharze und Kombinationen davon. Die Bindemittelschicht und die Deckschicht sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Phenolharzen, Epoxidharzen, Harnstoff-Formaldehydharzen, Acrylatharzen, acrylierten Epoxidharzen, acrylierten Urethanharzen, Aminoplastharzen mit anhängigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen, Maleimidharzen und Urethanharzen besteht. Zu den wahlfreien Zusatzstoffen gehören Füllstoffe (einschließlich Schleifhilfsstoffen), Fasern, Gleitmittel, Benetzungsmittel, Tenside, Pigmente, Farbstoffe, Haftvermittler, Weichmacher und Suspendiermittel. Beispiele für Füllstoffe sind Talkum, Calciumcarbonat, Calciummetasilicat, Siliciumdioxid und Kombinationen davon. Die Mengen dieser Materialien werden so gewählt, dass sie für die gewünschten Eigenschaften sorgen.
Beispiele für Füllstoffe, die in entweder einen beschichteten Schleifgegenstand, einen Schleifgegenstand auf Vliesbasis oder einen Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel eingebunden werden können, sind Zellstoff, Vermiculit und Kombinationen davon, Metallcarbonate, wie z. B. Calciumcarbonat, z. B. Kreide, Calcit, Mergel, Travertin, Marmor und Kalkstein, Calciummagnesiumcarbonat, Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat; Siliciumdioxid, wie z. B. amorphes Siliciumdioxid, Quarz, Glasperlen, Glashohlkugeln und Glasfasern; Silicate, wie z. B. Talkum, Tone (Montmorillonit), Feldspat, Glimmer, Calciumsilicat, Calciummetasilicat, Natriumalumosilicat, Natriumsilicat; Metallsulfate, wie z. B. Calciumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumsulfat; Gips; Vermiculit; Holzmehl; Aluminiumtrihydrat; Metalloxide, wie z. B. Calciumoxid (Kalk), Aluminiumoxid, Titandioxid, und Metallsulfite, wie z. B. Calciumsulfit. Beispielsweise kann das Bindungsmittel des Schleifgegenstandes gewichtsbezogen zwischen etwa 0 und 80 Teilen Füllstoff, vorzugsweise 0 bis 70 Teile Füllstoff und stärker bevorzugt etwa 10 bis 55 Teile Füllstoff, umfassen.
Beispiele für Schleifhilfsstoff, der in entweder einen beschichteten Schleifgegenstand, einen Schleifgegenstand auf Vliesbasis oder einen Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel eingebunden werden kann, sind Wachse, organische Halogenidverbindungen, Halogenidsalze und Metalle und deren Legierungen. Die organischen Halogenidverbindungen zersetzen sich typischerweise während des Schleifens und setzen eine Halogensäure oder eine gasförmige Halogenidverbindung frei. Beispiele für solche Materialien sind chlorierte Wachse, wie z. B. Tetrachlornaphthalin, Pentachlornaphthalin und Polyvinylchlorid. Beispiele für Halogenidsalze sind Natriumchlorid, Kaliumkryolith, Natriumkryolith, Ammoniumkryolith, Kaliumtetrafluorborat, Natriumtetrafluorborat, Siliciumfluoride, Kaliumchlorid und Magnesiumchlorid. Beispiele für Metalle sind Zinn, Blei, Bismut, Cobalt, Antimon, Cadmium, Eisen und Titan. Zu anderen Schleifhilfsstoffen gehören Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit und metallische Sulfide. Noch andere Beispiele für Schleifhilfsstoffe sind Natriummetaphosphat, Trikaliumphosphat und Gemische von Polyvinylchlorid und Kaliumtetrafluorborat. Ebenfalls innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ist die Benutzung einer Kombination unterschiedlicher Schleifhilfsstoffe, und dies kann in einigen Fällen einen Synergieeffekt erzeugen. Beispielsweise kann das Bindungsmittel des Schleifgegenstandes gewichtsbezogen zwischen etwa 0 und 80 Teilen Schleifhilfsstoff, vorzugsweise 0 bis 70 Teile Schleifhilfsstoff und stärker bevorzugt etwa 10 bis 55 Teile Schleifhilfsstoff, umfassen.
Beispiele für Haftvermittler, die in das Bindungsmittel für einen beschichteten Schleifgegenstand, einen Schleifgegenstand auf Vliesbasis oder einen Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel eingebunden werden können, sind Organosilane, Zirkoniumaluminate und Titanate. Ein geeigneter Haftvermittler kann für den Schleifkörper und/oder den wahlfreien Füllstoff ausgewählt werden. Der Haftvermittler kann direkt in das Gemisch aus Bindungsmittel plus Schleifkörper und wahlfreiem Füllstoff eingebracht werden. Alternativ können der Schleifkörper und der wahlfreie Füllstoff mit dem Haftvermittler vorbehandelt werden.
Ebenfalls innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ist die Einbindung eines präzise geformten Füllstoffpartikels und/oder eines präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikels in das Bindungsmittel für den Schleifgegenstand. Im Allgemeinen sollte die Partikelgröße dieser präzise geformten Füllstoffpartikel und/oder präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel so gesteuert werden, dass das Bindungsmittel in zweckmäßiger Weise verarbeitet werden kann, wenn der Schleifgegenstand hergestellt wird. Beispielsweise sollten in einem beschichteten Schleifmittel oder einem Schleifmittel auf Vliesbasis die Partikelgröße der präzise geformten Füllstoffpartikel und/oder der präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel weniger als etwa 100 Mikrometer, vorzugsweise weniger als etwa 50 Mikrometer, betragen, sodass die entstehende Bindemittel- und/oder Deckschicht sachgemäß aufgetragen werden können/kann.
Ein Schleifgegenstand auf Vliesbasis umfasst ein offenes, poröses, faseriges, vliesförmiges Substrat mit einer Vielzahl an Schleifpartikeln, die in das Substrat eingebunden sind. Dieser Typ von Schleifgegenstand auf Vliesbasis ist in der US-Patentschrift Nr. 2,958,593 beschrieben.
Schleifprodukte mit gebundenem Schleifmittel umfassen typischerweise eine Vielzahl an Schleifkörpern, die mittels eines Bindungsmittels miteinander verbunden sind, um eine Formmasse zu bilden. Das bevorzugte Bindungsmittel ist typischerweise ein gehärteter oder vernetzter organischer Binder. Die Formmasse liegt vorzugsweise in der Form einer Schleifscheibe vor. Jedoch gibt es zahlreiche Formen von Schleifgegenständen mit gebundenem Schleifmittel, wie z. B. Honsteine, Polierstäbe, Sägeblätter, Schneidstäbe, Schleifstifte, Abgratscheiben, Abrichtwerkzeuge, Schleiftöpfe, Honsteine, Trennscheiben, gekröpfte Schleifscheiben, Fächerschleifer und dergleichen. Der Durchmesser der Schleifscheibe kann im Bereich von etwa 0,1 cm bis 2 Metern und typischerweise zwischen 1 bis 2 Metern liegen. Die Dicke der Schleifscheibe kann im Bereich von etwa 0,001 cm bis etwa 1 Meter, typischerweise zwischen 0,01 cm und 0,5 Meter, liegen. Der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel kann während der Nutzungsdauer des Schleifgegenstandes mit gebundenem Schleifmittel mittels einer beliebigen herkömmlichen Technik geschärft werden. Alternativ kann der Gegenstand mit gebundenem Schleifmittel so formuliert werden, dass die entstehende Konstruktion nicht geschärft zu werden braucht.
Die präzise geformten Partikel der Erfindung können in eine Trennscheibe eingebunden werden. Eine Trennscheibe weist typischerweise einen Durchmesser zwischen 1 cm und 500 cm und eine Dicke zwischen 0,01 cm und 1 cm auf. Die Trennscheibe kann auch ein verstärkendes Gewebe enthalten. Beispiele für verstärkende Substrate sind Textilien, Netzwerke und dergleichen. Die Garne in den verstärkenden Substraten können aus synthetischen organischen Fasern, wie z. B. Nylon, Polyester, Rayon, Baumwolle oder dergleichen, hergestellt sein. Alternativ können die Garne in den verstärkenden Substraten aus anorganischen Fasern, wie z. B. Fiberglas, Aluminiumoxid, Metall oder dergleichen, hergestellt sein.
Bei dem Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel kann ein organisches Bindungsmittel, ein vitrifiziertes Bindungsmittel oder ein metallisches Bindungsmittel benutzt werden. Die organischen Bindungsmittel sind zusammen mit den Zusatzstoffen, die in das organische Bindungsmittel eingebunden werden können, oben beschrieben. Das Bindungsmaterial ist vorzugsweise aus Phenolharzen, Epoxidharzen, Harnstoff-Formaldehydharzen, Acrylatharzen, acrylierten Epoxidharzen, acrylierten Urethanharzen, Aminoplastharzen mit anhängigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen, Maleimidharzen und Urethanharzen ausgewählt. Zu anderen organischen Bindungsmitteln gehören Kautschukbindemittel und Schellackbindemittel. Außerdem kann der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel ein Bindungsmittel auf Kautschukbasis enthalten. Ein gebräuchliches Bindungsmittel ist ein Novolak-Phenol-Bindungsmittel, das mit Hexamethylentetramin vernetzt ist. Beispiele für handelsübliche phenolische Bindungsmittel sind Varcum 8121 (flüssiges Resol) und Varcum 7909 (pulverisiertes Novolak) von der Varcum Chemical Company, Niagara Falls, NY. Wenn der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel mittels eines Formungsverfahrens hergestellt wird, wird vorzugsweise eine Kombination von pulverisierten organischen Bindungsmitteln und flüssigen organischen Bindungsmitteln benutzt. Bei der Formung wird das flüssige organische Bindungsmittel zuerst mit den präzise geformten Partikeln vermischt. Dies führt dazu, dass die Flüssigkeit die Fläche der präzise geformten Partikel benetzt. Als nächstes werden die trockenen oder pulverisierten Bindungsmittel mit dem flüssigen Bindungsmittelgemisch vermischt. In einigen Fällen kann es bevorzugt werden, in das Bindungsmittel verstärkende Fasern einzubeziehen. Die Zugabe dieser verstärkenden Fasern kann die Festigkeit, die Verschleißeigenschaften oder die Wärmebeständigkeitseigenschaften der Scheibe mit gebundenem Schleifmittel verbessern. Beispiele für solche verstärkenden Fasern sind Glasfasern, Metallfasern, organische Fasern (z. B. Aramidfasern, Polyolefinfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern und dergleichen) und anorganische Fasern (z. B. Aluminiumoxidfasern, Silicatfasern und dergleichen).
Der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel enthält typischerweise eine Art von Porosität. Das Maß der Porosität beeinflusst in hohem Maße die Zerfallskennzeichen. Im Allgemeinen werden viele Schleifgegenstände mit gebundenem Schleifmittel für die gewünschte Schleifanwendung gestaltet. Der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel kann einen beliebigen Porositätsbereich aufweisen; beispielsweise liegt die Porosität in manchen Fällen im Bereich von etwa 1 Vol.-% bis 50 Vol.-%, typischerweise von 1 Vol.-% bis 40 Vol.-%. Es gibt verschiedene Mittel zum Einbinden von Porosität in einen Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel. Ein solches Mittel ist die Benutzung von porösen Körpern, Verdünnungsmitteln oder anderen weichen Partikeln. Einige Beispiele für poröse Körper sind Hohlkugeln aus Glas, Aluminiumoxid, Metall oder Polymeren. In einigen Fällen wird die Zugabe von bestimmten Füllstoffen die Porosität und/oder die Zerfallskennzeichen des Schleifgegenstandes mit gebundenem Schleifmittel erhöhen. Ein anderes Mittel ist, ein Quellmittel in das gebundene Schleifmittel einzubinden, und typische Quellmittel sind oben beschrieben. Ein noch anderes solches Mittel ist die Benutzung flüchtiger Materialien, die sich während des Erwärmens entweder des organischen oder glasartigen Bindungsmittels zersetzen und dadurch Porosität zurücklassen. Diese flüchtigen Materialien werden typischerweise eher in vitrifizierten Scheiben als in harzgebundenen Scheiben benutzt. Beispiele für solche flüchtigen Materialien sind Walnussschalen, Zucker, diphthalischer Kohlenwasserstoff, thermoplastische Partikel und dergleichen.
Der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel der Erfindung kann durch Formpressen, Spritzgießen oder Spritzpressen oder dergleichen hergestellt werden. Die Formung kann entweder mittels Heiß- oder Kaltpressen oder einer beliebigen geeigneten Weise, die dem Fachmann gut bekannt ist, erfolgen. Nachdem der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel geformt ist, wird er typischerweise erwärmt, um die Initiierung der Polymerisation oder des Härtens des Bindungsmittels zu unterstützen. Der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel kann in solch einer Weise hergestellt werden, dass die Schleifpartikel der Erfindung nur in dem äußeren Teil oder Randzone der Scheibe vorhanden sind.
Die gekröpften Schleifscheiben schleifen üblicherweise auf der flachen Vorderfläche. In der Mitte der Scheiben befindet sich ein Befestigungsmittel, um diese Scheibe mit einem Werkzeug zu verbinden. Das Befestigungsmittel kann ein Mittelloch sein, das ein Dornloch bildet. In vielen Fällen enthalten diese gekröpften Schleifscheiben eine flache Mitte oder eine gekröpfte Mitte. Die gekröpften Schleifscheiben können zu der Form eines flachen Tellers oder Untertasse mit gekrümmten oder geraden wulstigen Seiten geformt sein. Die Rückseite (d. h. die Seite, die der Schleifbeschichtung entgegengesetzt ist) der gekröpften Schleifscheiben kann ein verstärkendes Gewebe, einen verstärkenden Papierträger oder andere Stützmittel, wie z. B. eine Metall- oder Kunststoffplatte, enthalten.
Bei der Benutzung kann der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel trocken oder nass benutzt werden. Beim Nassschleifen wird der Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel zusammen mit Wasser, Gleitmitteln auf Ölbasis oder Gleitmitteln auf Wasserbasis benutzt.
Die Schleifgegenstände dieser Erfindung können ferner herkömmliche Schleifagglomerate oder einzelne Schleifkörper oder beides enthalten. Herkömmliche Schleifagglomerate sind in den US-Patentschriften Nr. 4,311,489 ; 4,652,275 ; und 4,799,939 weiter beschrieben. Einzelne Schleifkörper können auch so ausgewählt werden, dass sie eine präzise Form aufweisen. Beispiele für einzelne Schleifkörper sind geschmolzenes Aluminiumoxid, keramisches Aluminiumoxid, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, Diamant, Ceroxid, kubisches Bornitrid, Granat und Kombinationen davon. Mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 50% und am stärksten bevorzugt mindestens 70%, des Schleifmaterials sollten die präzise geformten Schleifpartikel, wie hierin beschrieben, sein. In einem beschichteten Schleifgegenstand können die einzelnen Schleifkörper über den präzise geformten Schleifpartikeln angeordnet sein. Alternativ können die einzelnen Schleifkörper unter den präzise geformten Schleifpartikeln angeordnet sein. Die einzelnen Schleifkörper können zwischen zwei präzise geformten Schleifpartikeln angeordnet sein.
Die präzise geformten Partikel weisen vorzugsweise keine Abmessung von größer als 2.500 Mikrometern auf. Die Größe der präzise geformten Partikel liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1.500 Mikrometern, stärker bevorzugt von 0,1 bis 500 Mikrometern und noch stärker bevorzugt von 50 bis 500 Mikrometern. Wie vorher angegeben, entspricht die präzise Form Teilen der Fläche des Produktionswerkzeuges, z. B. Vertiefungen, die in der Fläche des Produktionswerkzeuges gebildet sind. Die Partikel weisen eine präzise Form auf. Diese präzise Form ist darauf zurückführbar, dass die Kindervorstufe in den Vertiefungen des Produktionswerkzeuges mindestens teilweise gehärtet wird. Es können jedoch geringere Fehlstellen in den Partikeln vorhanden sein, die eingebracht werden, wenn die Partikel aus den Vertiefungen entfernt werden. Wenn die Bindervorstufe in den Vertiefungen nicht ausreichend gehärtet wird, wird die Bindervorstufe fließen und die sich ergebende Form nicht der Form der Vertiefungen entsprechen. Dieses Fehlen an Übereinstimmung verleiht dem Partikel eine unpräzise und unregelmäßige Form. Diese präzise Form kann eine beliebige geometrische Form sein, wie z. B. ein Kegel, dreieckiges Prisma, Zylinder, Pyramide, Kugel und ein Körper mit zwei entgegengesetzten polygonalen Seiten, die durch einen konstanten oder variierenden Abstand getrennt sind, d. h. ein polygonales Plättchen. Pyramiden weisen vorzugsweise Basen mit drei oder vier Seiten auf. Der Schleifgegenstand kann eine Vielfalt an Schleifpartikeln mit unterschiedlichen Formen enthalten. 7 ist eine Rasterelektronenmikrophotographie, die bei etwa 300-facher Vergrößerung von einem Schleifpartikel in der Form einer Pyramide mit einer dreieckigen Basis aufgenommen wurde.
Die präzise geformten Schleifpartikel können wahllos auf den Träger aufgetragen oder angeordnet werden. Alternativ können die präzise geformten Schleifpartikel auf dem Träger in einer spezifizierten Richtung angeordnet werden. In dem Fall, in dem die präzise geformten Partikel die Formen von Pyramiden, Kegeln und Prismen (z. B. Prismen auf Dreieckbasis) aufweisen, können die Partikel so angeordnet werden, dass ihre Basen zu dem Träger weisen und ihre Spitzen von dem Träger weg weisen, wie in 4, oder sie können so orientiert sein, dass ihre Spitzen zu dem Träger weisen und ihre Basen von dem Träger weg weisen, wie dies vier der Partikel in 5 tun. Bezüglich Pyramiden und Kegeln ist die genannte Spitze die gewöhnliche Spitze.
Im Allgemeinen wird der beschichtete Schleifgegenstand einen Träger mit einer Vorder- und Rückfläche umfassen. Auf der Vorderfläche des Trägers befindet sich eine Bindemittelschicht, und diese Bindemittelschicht dient dazu, eine Schleifschicht an den Träger zu binden. Gegebenenfalls befindet sich auf der Schleifschicht eine Deckschicht. Gegebenenfalls befindet sich auf der Deckschicht eine Überdeckschicht. Eine bevorzugte Bindemittelschicht ist ein vernetztes Resol-Phenolharz, das Füllstoffpartikel, wie z. B. Calciumcarbonat, enthält. Eine bevorzugte Deckschicht ist ein vernetztes Resol-Phenolharz, das Füllstoffpartikel, wie z. B. Calciumcarbonat, enthält. Eine andere bevorzugte Deckschicht ist ein vernetztes Resol-Phenolharz, das Schleifhilfsstoffpartikel, wie z. B. Kryolith-, Chiolit- oder Tetrafluorboratpartikel, enthält. Eine bevorzugte Überdeckschicht ist ein vernetztes Epoxidharz, gegebenenfalls ein thermoplastisches Polymer und Schleifhilfsstoffpartikel, wie z. B. Kryolith-, Chiolit- oder Tetrafluorboratpartikel. Dieser Typ von Überdeckschicht ist in der europäischen Patentanmeldung Nr. 486 308 und der US-Patentschrift Nr. 5,441,549 weiter beschrieben. Der beschichtete Schleifgegenstand kann gegebenenfalls eine Überdeckbeschichtung enthalten, die den beschichteten Schleifgegenstand vor dem „Zusetzen" bewahrt. Die verschiedenen Materialien, die entweder die Bindemittelschicht, die Deckschicht und/oder die Überdeckschicht bilden, werden teilweise von den Anforderungen an das fertige beschichtete Schleifprodukt und der beabsichtigten Schleifanwendung für den beschichteten Schleifgegenstand abhängen.
Der beschichtete Schleifgegenstand kann in eine Vielfalt unterschiedlicher Formen und Ausgestaltungen, wie z. B. Bänder, Kreisscheiben, Flächengebilde, Streifen, Podien und dergleichen, umgewandelt werden. Die Bänder können einen Spleiß oder eine Verbindungsstelle enthalten; alternativ können die Bänder spleißlos sein, wie z. B. in der internationalen Anmeldung WO 93/12 911 beschrieben. Außerdem kann der beschichtete Schleifgegenstand entweder durch einen Haftklebstoff oder ein Haken-und-Schlaufen-Befestigungssystem an einem Stützteller befestigt werden.
Im Allgemeinen umfasst der Schleifgegenstand auf Vliesbasis ein offenes, voluminöses, poröses vliesförmiges Substrat. Das vliesförmige Substrat umfasst Fasern, und diese Fasern können Polyamidfasern (z. B. Nylonfasern), Polyesterfasern, Polyolefinfasern, Kombinationen davon und dergleichen sein. Die Fasern in dem vliesförmigen Substrat können im Allgemeinen an ihren Stellen gemeinsamen Kontakts mit einer Vorbindungsbeschichtung oder einem Vorbindungs-Bindungsmittel miteinander verbunden sein. An dieses offene, poröse, vliesförmige Substrat ist eine Schleifschicht gebunden. Diese Schleifschicht ist durch Auftragen (z. B. Walzenbeschichtung oder Sprühbeschichtung) eines Gemisches aus der Bindemittelschichtvorstufe und präzise geformten Schleifpartikeln gebildet. Alternativ kann der Schleifgegenstand auf Vliesbasis eine Bindemittelschicht, die in dem und auf dem vliesförmigen Substrat vorliegt, eine Schleifschicht, die mittels der Bindemittelschicht in dem und an das vliesförmige Substrat gebunden ist. Bei dieser Schleifgegenstandskonstruktion auf Vliesbasis werden die Bindemittelschicht und die Schleifschicht in unterschiedlichen Schritten aufgebracht. Außerdem kann für beide Typen von Schleifgegenständen auf Vliesbasis eine wahlfreie Deckschicht auf der Schleifschicht vorliegen. Der Schleifgegenstand auf Vliesbasis kann zu einer breiten Vielfalt an Formen einschließlich Flächengebilden, Kreisscheiben, Walzen, Hand-Pads, Endlosbändern, Scheiben und dergleichen umgewandelt werden.
Im Allgemeinen umfasst ein Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel eine Vielzahl an präzise geformten Partikeln, die mittels eines Bindungsmittels (z. B. gehärteter harzartiger Klebstoff) verbunden sind, um eine Formmasse zu bilden. Mindestens ein Teil der Außenfläche des Schleifgegenstandes mit gebundenem Schleifmittel ist dafür bestimmt, mit einem Werkstück in Kontakt zu kommen. Diese Außenfläche, die mit dem Werkstück in Kontakt kommt, umfasst das Bindungsmittel und eine Schleifschicht. Die Schleifschicht wird die präzise geformten Partikel und gegebenenfalls andere Partikel umfassen. Diese unterschiedlichen Schleifschichtkonfigurationen werden unten beschrieben.
Es gibt viele unterschiedliche beschichtete Schleifgegenstände, Schleifgegenstände auf Vliesbasis und Schleifgegenstände mit gebundenem Schleifmittel, die unter Benutzung der präzise geformten Partikel hergestellt werden können. Beispielsweise kann die Schleifschicht lediglich die präzise geformten Schleifpartikel umfassen, in der diese Partikel im Wesentlichen aus Schleifkörpern und Binder bestehen. Alternativ können die präzise geformten Schleifpartikel Schleifkörper, Schleifhilfsstoffe, gegebenenfalls andere Zusatzstoffe und Binder umfassen.
In einem anderen Beispiel kann die Schleifschicht ein Gemisch aus einzelnen Schleifkörpern und präzise geformten Schleifpartikeln umfassen. Die einzelnen Schleifkörper und die Schleifkörper in den präzise geformten Schleifpartikeln können die gleichen oder unterschiedliche sein. Die einzelnen Schleifkörper können zufällig geformt sein oder eine ihnen zugehörige Form, wie z. B. ein Stab oder eine dreieckige Form, aufweisen. Diese geformten einzelnen Schleifkörper sind in den US-Patentschriften Nr. 5,009,676 ; 5,035,723 ; 5,090,968 ; 5,103,598 ; 5,201,916 und 5,366,523 weiter beschrieben. Gleichfalls können die Partikelgröße der einzelnen Schleifkörper und diejenige der Schleifkörper in den präzise geformten Schleifpartikeln gleich oder unterschiedlich sein. In analoger Weise können die Partikelgröße der einzelnen Schleifkörper und die Partikelgröße der präzise geformten Schleifpartikel gleich oder unterschiedlich sein.
Die Schleifschicht kann ein Gemisch aus präzise geformten Schleifpartikeln und präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikeln umfassen. Diese präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel bestehen im Wesentlichen aus Schleifhilfsstoff und Binder. Die Partikelgröße der einzelnen präzise geformten Schleifpartikel und die Partikelgröße der präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel können gleich oder unterschiedlich sein. Der Prozentsatz des Flächeninhalts der präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel in der Schleifschicht kann im Bereich von etwa 5 bis 90, vorzugsweise von 20 bis 40, liegen. Außerdem kann das Verfahren zum Herstellen des Schleifgegenstandes dazu führen, dass sich die einzelnen Schleifkörper entweder über, unter und/oder zwischen den präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikeln befinden.
Die präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel weisen das Potenzial auf, in Schleifgegenständen sehr vorteilhaft zu sein. In einigen Fällen kann das Bindungsmittel mit einem Schleifhilfsstoff unverträglich sein. Beispielsweise werden bisweilen Resol-Phenolharze als eine Vorstufe für das Bindungsmittel benutzt, und dieses Resol-Phenolharz wird bei basischem pH-Wert gehärtet oder vernetzt. In einigen Fällen können saure Schleifhilfsstoffe, wie z. B. Kaliumtetrafluorborat, erwünscht sein. In diesen Situationen kann das Kaliumtetrafluorborat bei der Polymerisation bestimmter Resol-Phenolharze stören. Dieses Ausmaß an Störung wird teilweise von der Chemie des jeweiligen Resol-Phenolharzes abhängen. Bei einem präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel wird der Schleifhilfsstoff im Wesentlichen innerhalb des Binders eingekapselt vorliegen. Daher sollte der Schleifhilfsstoff in diesem Partikel eine minimale Beeinflussung des Härtens oder Polymerisation des Bindungsmittels aufweisen.
Die Schleifschicht kann ein Gemisch aus präzise geformten Schleifpartikeln und präzise geformten Füllstoffpartikeln umfassen. Diese präzise geformten Füllstoffpartikel umfassen Füllmaterialien und Binder. Das Volumenverhältnis zwischen den präzise geformten Schleifpartikeln und den präzise geformten Füllstoffpartikeln kann im Bereich von etwa 0,1 bis 10 Teilen einzelner Schleifkörper oder präzise geformter Schleifpartikel zu 0,1 bis 10 Teilen präzise geformter Füllstoffpartikel liegen. Außerdem kann das Verfahren zum Herstellen des Schleifgegenstandes dazu führen, dass sich die präzise geformten Schleifpartikel entweder über, unter und/oder zwischen den präzise geformten Füllstoffpartikeln befinden.
Außerdem kann die Schleifschicht präzise geformte Schleifpartikel und Verdünnungsmittelpartikel umfassen. Diese Verdünnungsmittelpartikel können aus der Gruppe ausgewählt sein, die besteht aus: 1) einem anorganischen Partikel (anorganischen Nichtschleifpartikel), 2) einem organischen Partikel, 3) einem Verdünnungsmittel-Verbundpartikel, das ein Gemisch aus anorganischen Partikeln und einem Binder enthält, und 4) einem Verdünnungsmittel-Verbundpartikel, das ein Gemisch aus organischen Partikeln und einem Binder enthält. Die Partikelgröße dieser Verdünnungsmittelpartikel kann im Bereich von etwa 0,01 bis 1.500 Mikrometern, typischerweise zwischen 1 und 1.000 Mikrometern, liegen. Die Verdünnungsmittelpartikel können die gleiche Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung wie die präzise geformten Schleifpartikel aufweisen. Alternativ können die Verdünnungsmittelpartikel eine andere Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung wie die präzise geformten Schleifpartikel aufweisen. Das Gewichtsverhältnis der präzise geformten Schleifpartikel zu dem Verdünnungsmittelpartikel kann irgendwo im Bereich von etwa 1 bis 99 Teilen präzise geformter Schleifpartikel der Erfindung zu 1 bis 99 Teilen Verdünnungsmittelpartikel, typischerweise zwischen 10 und 90 Teilen präzise geformter Schleifpartikel der Erfindung zu 10 bis 90 Teilen Verdünnungsmittelpartikel, vorzugsweise zwischen 25 und 75 Teilen präzise geformter Schleifpartikel zu 25 bis 75 Teilen Verdünnungsmittelpartikel, stärker bevorzugt zwischen 35 und 65 Teilen präzise geformter Schleifpartikel zu 35 bis 65 Teilen Verdünnungsmittelpartikel und am stärkten bevorzugt zwischen 50 bis 50 Teilen präzise geformter Schleifpartikel zu 50 bis 50 Teilen Verdünnungsmittelpartikel, liegen.
Diese Darstellung verschiedener Konfigurationen der präzise geformten Partikel in der Schleifschicht soll nicht einschränkend, sondern eher beispielhaft für verschiedene Anwendungen von präzise geformten Partikeln in einem Schleifgegenstand sein.
Innerhalb des Umfangs dieser Erfindung liegt die Bereitstellung einer Beschichtung auf der Außenfläche von beliebigen der präzise geformten Partikel. Die Beschichtung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich sein. Beispiele für Beschichtungen, die für die Partikel geeignet sind, sind Metallbeschichtungen, Metalloxidbeschichtungen, Carbidbeschichtungen, Nitridbeschichtungen, Boridbeschichtungen, Kohlenstoffbeschichtungen, Diamantbeschichtungen, diamantartige Kohlenstoffbeschichtungen und dergleichen. Alternativ kann auf der Fläche des Partikels eine organische Beschichtung vorhanden sein. Die organische Beschichtung kann auch Füllstoffe, Haftvermittler, Antistatikmittel, Schleifhilfsstoffe und dergleichen enthalten.
Die Auswahl und die Menge der Beschichtung wird von den gewünschten Eigenschaften des Partikels abhängen. Beispielsweise werden manche Beschichtungen ein retroreflektierendes Partikel ergeben. Alternativ werden manche Beschichtungen die Haftung des Partikels zu anderen Materialien oder einem Substrat verbessern.
Die präzise geformten Partikel, die in einen Schleifgegenstand eingebunden werden, können so gestaltet werden, dass sie einen Teil der Außenfläche eines Werkstückes veredeln. Der Terminus ,veredeln' bedeutet, dass die Partikel mindestens eines des Folgenden tun werden: einen Teil der Außenfläche des Werkstückes entfernen (z. B. Abschleifen), Ablagerungen (einschließlich unerwünschten Materials wie Schmutz, Öl, Schmierfett und dergleichen) von der Außenfläche des Werkstückes entfernen (z. B. Reinigen) oder die Rauheit (d. h. Kratztiefe) des Werkstückes verringern (z. B. Polieren oder Schwabbeln).
Die vorliegende Erfindung kann benutzt werden, um eine breite Vielfalt von Werkstückflächen zu veredeln. Zu diesen Werkstückflächen gehören Metall (einschließlich Weichstahl, Kohlenstoffstahl, rostfreien Stahls, Graugusseisen, Titan, Aluminium und dergleichen), Metalllegierungen (Kupfer, Messing und dergleichen), exotische Metalllegierungen, Keramik, Glas, Holz (einschließlich Kiefer, Eiche, Ahorn, Ulme, Walnuss, Hickory, Mahagoni, Kirsche und dergleichen), holzähnliche Materialien (einschließlich Pressspan, Sperrholz, Furnieren und dergleichen), Verbundstoffe, gestrichene Flächen, Kunststoffe (einschließlich Thermoplasten und verstärkten Thermoplasten), Steine (einschließlich Schmuck, Marmor, Granit und Halbedelsteinen), magnetische Medien und dergleichen.
Weitere Beispiele für Glas-Werkstücke sind Glas-Fernseherbildschirme, Brillengläser, ophthalmische Glasflächen, Fenster (einschließlich Wohnungsfenster, Bürofenster, Fahrzeugfenster, Luftfenster, Zugfenster, Busfenster und dergleichen), Glas-Regalauslagen, Spiegel und dergleichen.
Das Werkstück kann flach sein oder eine ihm zugehörige Form oder Umriss aufweisen. Weitere Beispiele für spezifische Werkstücke sind metallische Motorkomponenten (einschließlich Nockenwellen, Kurbelwellen, Motorblöcken und dergleichen), Handwerkzeuge, Metallschmiedeteile, Faseroptikpolieren, Schatullen, Möbel, Holzschränke, Turbinenblätter, lackierte Fahrzeugkomponenten, magnetische Medien (einschließlich Festplattentexturierung, Disketten und dergleichen) und dergleichen.
In Abhängigkeit von der jeweiligen Veredelungsanwendung kann die Kraft an der Schleifberührungsfläche im Bereich von etwa 0,01 kg bis über 100 kg, typischerweise zwischen 0,1 und 10 kg, betragen. Ebenfalls in Abhängigkeit von der Anwendung kann an der Berührungsfläche zwischen dem Schleifgegenstand und der Außenfläche des Werkstückes eine Flüssigkeit vorhanden sein. Diese Flüssigkeit kann Wasser und/oder ein organisches Lösungsmittel sein. Die Flüssigkeit kann ferner Zusatzstoffe, wie z. B. Gleitmittel, Rosthemmer, Haftvermittler, Antischaummittel, antibakterielle Verbindungen, Entfettungsverbindungen, Öle, Schleifhilfsstoffe, emulgierte organische Verbindungen, Schneidflüssigkeiten, Seifen, Wachse, Kombinationen davon und dergleichen, umfassen. Der Schleifgegenstand kann während der Benutzung an der Veredelungsberührungsfläche schwingen.
Der Schleifgegenstand kann von Hand oder in Kombination mit einer Maschine benutzt werden.
Beispielsweise kann der Schleifgegenstand an einem Exzenterwerkzeug oder einem Drehwerkzeug befestigt werden. Mindestens eines oder beide von dem Schleifgegenstand und der Außenfläche des Werkstückes werden relativ zum anderen bewegt.
Der beschichtete Schleifgegenstand oder der Schleifgegenstand auf Vliesbasis kann zu einer beliebigen Ausgestaltung, wie z. B. Flächengebilde, Kreisscheibe, Endlosrolle, Band und dergleichen, umgewandelt werden. Wenn der Schleifgegenstand sich relativ zum Werkstück bewegt, dann kann der Schleifgegenstand sich in einer beliebigen gewünschten Weise bewegen, und dies hängt in hohem Maße teilweise von der jeweiligen Veredelungsanwendung ab. Beispielsweise kann sich der Schleifgegenstand in einer Vorwärts- und Rückwärtsweise, einer rotierenden Weise, einer rundumlaufenden Weise, einer spiralförmigen Weise, einer elliptischen Weise oder zufälligen Bewegungsweise bewegen. Außerdem kann der Schleifgegenstand beim Polieren schwingen und/oder vibrieren.
Ebenfalls innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ist es, dass die Außenfläche des Werkstückes während des Veredelns stationär bleibt, oder alternativ kann sich die Außenfläche des Werkstückes während des Veredelns relativ zu dem Schleifgegenstand bewegen. Wenn sich die Außenfläche des Werkstückes relativ zum Schleifgegenstand bewegt, dann kann der Schleifgegenstand sich in einer beliebigen gewünschten Weise bewegen, und dies hängt in hohem Maße teilweise von der jeweiligen Veredelungsanwendung ab. Beispielsweise kann die Außenfläche des Werkstückes sich in einer Vorwärts- und Rückwärtsweise, einer rotierenden Weise, einer rundumlaufenden Weise, einer spiralförmigen Weise, einer elliptischen Weise oder zufälligen Bewegungsweise bewegen. Außerdem kann die Außenfläche des Werkstückes während des Veredelns schwingen und/oder vibrieren.
Die folgenden nichteinschränkenden Beispiele werden die Erfindung weiter veranschaulichen. Sofern nicht anders angegeben, sind in den Beispielen alle Teile, Prozentangaben, Verhältnisse usw. gewichtsbezogen.

Die folgenden Abkürzungen und Handelsbezeichnungen, die unten in Tabelle 1 beschrieben sind, wurden in den Beispielen durchgehend benutzt. Tabelle 1 – Materialbezeichnungen

Bezeichnung	Material
TMPTA	Trimethylolpropantriacrylat, im Handel von Sartomer, Exton, PA unter der Handelsbezeichnung „Sartomer 351" erhältlich
TATHEIC	Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat, im Handel von Sartomer, Exton, PA unter der Handelsbezeichnung „Sartomer 368" erhältlich
PH1	2-Benzyl-2-N,N-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanon, im Handel von der Ciba Geigy Company unter der Handelsbezeichnung „IRGACURE 369" erhältlich
KBF₄	partikelförmiger Schleifhilfsstoff Kaliumtetrafluorborat mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 10 Mikrometern
CRY	partikelförmiger Schleifhilfsstoff Natriumaluminiumfluorid, im Handel von Washington Mills erhältlich
CAO1	keramisches Aluminiumoxid-Schleifkorn, umfassend α-Aluminiumoxid, Magnesiumoxid- und Seltenerdoxid-Modifizierungsmittel, im Handel von der 3M Company, St. Paul, MN unter der Handelsbezeichnung Schleifkorn „321 Cubitron" erhältlich
MSCA	3-Methacryloxypropyl-trimethoxysilan-Haftvermittler, im Handel von der Union Carbide Corp. unter der Handelsbezeichnung „A-174" erhältlich
ASF	amorphe Siliciumdioxidpartikel mit einer mittleren Oberfläche von 50 m²/g, im Handel von der Degussa Corp. (Richfield Part, NJ) unter der Handelsbezeichnung „OX-50" erhältlich
PVC	Polyvinylchlorid, im Handel von der Geon Company, Cleveland, Ohio unter der Handelsbezeichnung „Geon 103EPF-76" erhältlich
PETA	Pentaerythrittriacrylat, im Handel von Sartomer, Exton, PA unter der Handelsbezeichnung „Sartomer 444" erhältlich
RPR1	ein Resol-Phenolharz mit 74 Feststoffgehalt in Wasser/2-Ethoxyethanol, Natriumhydroxid-katalysiert und Viskosität bei 25°C von etwa 2.000 Centipoise
RPR2	ein Resol-Phenolharz mit 74 Feststoffgehalt in Wasser, Kaliumhydroxidkatalysiert und Viskosität bei 25°C von etwa 2.000 Centipoise
PH2	2,2-Dimethoxy-1,2-diphenyl-1-ethanon, im Handel von der Ciba Geigy Company unter der Handelsbezeichnung „Irgacure 651" erhältlich
BAO	Schleifkörper der Klasse 180 von braunem geschmolzenem Aluminiumoxid von Villach, Österreich
GUAM	ein Glycolurilacrylamidharz mit anhängigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen; dieses Material wurde in einer Weise hergestellt, die derjenigen ähnlich ist, die in der US-Patentschrift Nr. 5,055,113 , Preparation 5 beschrieben ist.
DAP	Diacryloyloxyethylphthalat; dieses Material wurde in einer Weise hergestellt, die derjenigen ähnlich ist, die in der US-Patentschrift Nr. 3,336,418 beschrieben ist.
NPGDA	Neopentylglycoldiacrylat, im Handel von Sartomer, Exton, PA unter der Handelsbezeichnung „Sartomer 247" erhältlich
Q2	ein Schaumhemmer, im Handel von Dow Corning unter der Handelsbezeichnung „Q2" erhältlich
CaCO₃	Calciumcarbonat-Füllstoff mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 15 Mikrometern
CaSiO₃	Calciumsilicat-Füllstoff mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 18 Mikrometern
WA	ein Benetzungsmittel, im Handel von Byk Chemie USA, Wallingford, CT unter der Handelsbezeichnung „Disperbyk 111" erhältlich

Die präzise geformten Partikel wurden gemäß einem der unten beschriebenen allgemeinen Verfahren hergestellt. Diese präzise geformten Partikel wurden 5 gemäß dem unten beschriebenen allgemeinen Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Schleifgegenstandes in einen beschichteten Schleifgegenstand eingebunden. Die Schleifgegenstände wurden gemäß einem der unten beschriebenen Prüfverfahren geprüft.
Allgemeines Verfahren I zum Herstellen präzise geformter Partikel
Die präzise geformten Partikel wurden in einer Vorrichtung hergestellt, die derjenigen ähnlich ist, die in 8 veranschaulicht ist, mit der Ausnahme, dass an der Rückseite der Trägerbahn ein Ultraschallhorn angebracht war. Ein Produktionswerkzeug wurde bereitgestellt, in Form einer kontinuierlichen Bahn, die eine Reihe von Vertiefungen mit spezifizierten Abmessungen umfasste. Diese Vertiefungen waren in einer vorbestimmten Ordnung oder Anordnung angeordnet, derart, dass das Produktionswerkzeug im Wesentlichen die Umkehrung der gewünschten Form und Abmessungen der präzise geformten Partikel darstellte. Das Produktionswerkzeug war aus einem Polypropylen-Thermoplastmaterial hergestellt, das vorher durch Extrudieren des Polypropylenmaterials über ein Mutterwerkzeug geprägt worden war. Das Mutterwerkzeug aus Nickel enthielt auch eine Reihe von Vertiefungen mit spezifizierten Abmessungen und Form. Das Mutterwerkzeug aus Nickel wurde mittels eines Rändelfräsverfahrens hergestellt. Das Produktionswerkzeug wies ein Muster von Vertiefungen in der Form von Pyramiden mit Quadratbasen und derart angeordnet, dass die Basen aneinanderstießen, auf. Die Höhe der Pyramide betrug etwa 560 Mikrometer und die Basislänge jeder Seite der Basis etwa 1.490 Mikrometer. Die Fläche des Produktionswerkzeuges, das die Vertiefungen enthält, ist dem Abschnitt des Produktionswerkzeuges ähnlich, der in 6 gezeigt ist.
Während das Produktionswerkzeug die Abwickelstation mit einer Spannung von etwa 30 psi verließ, verließ eine 51 Mikrometer dicke Polyesterfilm-Trägerbahn eine zweite Abwickelstation. Der Polyesterfilm enthielt einen Ethylen-Acrylsäure-Copolymergrundierer. Eine Bindervorstufe wurde mittels einer Walzenrakelstreichmaschine mit einem festen Spalt von etwa 51 Mikrometern in die Vertiefungen das Produktionswerkzeuges gestrichen. Der Teil des Produktionswerkzeuges, der die Bindervorstufe enthielt, wurde mittels einer Anpresswalze, die einen Anpressdruck von etwa 60 psi aufwies, in Kontakt mit der Trägerbahn gebracht. Der Teil des Produktionswerkzeuges, der die Bindervorstufe enthielt, und die Trägerbahn wurden gegen einen Dorn gedrückt, der um eine Achse rotierte. Als nächstes wurde Strahlungsenergie durch das Produktionswerkzeug und in die Bindervorstufe transmittiert. Die Strahlungsenergiequelle waren vier Ultraviolettlampen, die im Handel von Fusion, Inc. erhältlich sind und einen „D"-Kolben enthielten und mit 600 Watt/Inch (240 Watt/cm) betrieben wurden. Bei Einwirkenlassen der Energiequelle wurde die Bindervorstufe zu einem verfestigten, handhabbaren Binder umgewandelt. Beide, das Produktionswerkzeug, das den verfestigten, handhabbaren Binder enthielt, und die Trägerbahn, wurden mittels des Dorns kontinuierlich durch die Härtungszone bewegt. Die Trägerbahn wurde in der Nähe einer Anpresswalze von dem Produktionswerkzeug, das den Binder enthielt, getrennt. Ein Ultraschallhorn (Modellnummer 108, im Handel von Branson erhältlich) wurde direkt hinter der Trägerbahn angeordnet. Das Ultraschallhorn wurde im hohen Bereich betrieben und unterstützte dabei, das Entfernen der Partikel von der Trägerbahn zu erleichtern. Als nächstes wurde die Trägerbahn an einer Aufwickelstation bei einem Spanndruck von etwa 100 psi wieder aufgewickelt. Dieses war ein kontinuierlicher Vorgang, der mit etwa 130 Fuß pro Minute (40 Meter/Minute) bis 180 Fuß pro Minute (55 Meter/Minute) betrieben wurde.
Diese Partikel wurden in einer Kombination von zwei Weisen von der Trägerbahn entfernt, d. h. als separate Partikel oder als ein Flächengebilde von Partikeln. Diese separaten Partikel umfassten auch Dubletten oder Tripletten von einzelnen Partikeln. Die Partikel wurden vorzugsweise als separate Partikel entfernt. Wenn 25% oder weniger der Partikel als Flächengebilde von Partikeln von der Trägerbahn entfernt wurden, dann wurden die entstandenen Partikel (einschließlich separater Partikel und Partikel-Flächengebilden) zuerst gesiebt, um die separaten Partikel von den Partikel-Flächengebilden zu trennen. Dann wurden die Partikel-Flächengebilde in einem Zementmischer unter Benutzung von Stahl- oder keramischen Stangenabschnitten kugelgemahlen. Die Stangenabschnitte waren ein Inch (2,54 cm) lang und drei viertel Inch (1,9 cm) im Durchmesser. Während des Kugelmahlens wurde Sorgfalt walten lassen, um eine Beschädigung der separaten Partikel zu verhindern. Nach dem Kugelmahlen wurden die Partikel ein zweites Mal gesiebt. Wenn etwa 25% oder mehr der Partikel als Flächengebilde von Partikeln von der Trägerbahn entfernt wurden, dann wurden die entstandenen Partikel in einer Weise kugelgemahlen, die der oben beschriebenen ähnlich war. Nach dem Kugelmahlen wurden die Partikel gesiebt.
Allgemeines Verfahren II zum Herstellen präzise geformter Partikel
Die präzise geformten Partikel wurden in einer Weise hergestellt, die dem allgemeinen Verfahren I zum Herstellen präziser geformter Partikel ähnlich war, mit Ausnahme der folgenden Änderungen. Das Verfahren wurde bei 50 Fuß pro Minute (15 Meter/Minute) durchgeführt, und es war nur eine Ultraviolettlampe vorhanden.
Allgemeines Verfahren III zum Herstellen präzise geformter Partikel
Die präzise geformten Partikel wurden in einer Weise hergestellt, die dem allgemeinen Verfahren II zum Herstellen präzise geformter Partikel ähnlich war, mit der Ausnahme, dass die Abmessungen der Vertiefungen unterschiedlich waren. Die Höhe der Pyramide betrug etwa 330 Mikrometer und die Basislänge jeder Seite der Basis etwa 860 Mikrometer.
Allgemeines Verfahren IV zum Herstellen präzise geformter Partikel
Die präzise geformten Partikel wurden in einer Weise hergestellt, die dem allgemeinen Verfahren I zum Herstellen präzise geformter Partikel ähnlich war, mit der Ausnahme, dass zwei Ultraviolettlampe vorhanden waren und beide Lampen mit 600 Watt/Inch (240 Watt/cm) betrieben wurden.
Allgemeines Verfahren V zum Herstellen präzise geformter Partikel
Die präzise geformten Partikel wurden in einer Weise hergestellt, die dem allgemeinen Verfahren IV zum Herstellen präzise geformter Partikel ähnlich war, mit der Ausnahme, dass die Abmessungen der Vertiefungen unterschiedlich waren. Die Höhe der Pyramide betrug etwa 330 Mikrometer und die Basislänge jeder Seite der Basis etwa 860 Mikrometer.
Allgemeines Verfahren VI zum Herstellen präzise geformter Partikel
Die präzise geformten Partikel wurden in einer Weise hergestellt, die dem allgemeinen Verfahren IV zum Herstellen präzise geformter Partikel ähnlich war, mit der Ausnahme, dass die Abmessungen der Vertiefungen unterschiedlich waren. Die Länge der Basis der Pyramide betrug etwa 1.384 Mikrometer mit gleichseitigen Seiten von etwa 1.295 Mikrometern, und die Höhe der Pyramide betrug etwa 530 Mikrometer. Dieser Typ von Muster ist in 1 der US-Patentschrift Nr. 5,152,917 veranschaulicht. Außerdem wurde das Mutterwerkzeug mittels eines Diamantdrehverfahrens und nicht mittels eines Rändelfräsverfahrens hergestellt.
Allgemeines Verfahren VII zum Herstellen präzise geformter Partikel
Die präzise geformten Partikel wurden in einer Weise hergestellt, die dem allgemeinen Verfahren I zum Herstellen präziser geformter Partikel ähnlich war, mit Ausnahme der folgenden Änderungen. Die Abmessungen der Vertiefungen wurden geändert, derart, dass die Länge der Basis der Pyramide etwa 706 Mikrometer und die Höhe der Pyramide etwa 240 Mikrometer betrug. Außerdem wurden nur zwei Ultraviolettlampen eingesetzt und die Laufgeschwindigkeit auf 250 Fuß pro Minute (76 Meter/Minute) erhöht.
Allgemeines Verfahren I zum Herstellen von beschichteten Schleifgegenständen (Bezugsverfahren)
Der Schleifhilfsstoff präzise geformte Partikel wurde in eine beschichtete Schleifkreisscheibe mit einem Träger aus vulkanisierter Faser eingebunden. Diese Faserkreisscheiben wurden einzeln hergestellt und wiesen einen Durchmesser von 17,8 cm und ein Mittelloch mit einem Durchmesser von 2,2 cm auf. Die Bindemittelschicht war ein herkömmliches mit Calciumcarbonat gefülltes Resol-Phenolharz (48% Harz, 52% CaCO₃). Die präzise geformten Partikel wurden zuerst durch Herabfallenlassen in die Bindemittelschichtvorstufe aufgetragen. Als nächstes wurden CAO1-Schleifkörper der Klasse 50 über die Schleifhilfsstoffpartikel und in die Bindemittelschicht in einem Gewicht von etwa 14 Gramm/Kreisscheibe elektrostatisch aufgetragen. Die entstandene Konstruktion wurde für etwa 90 Minuten auf etwa 88°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz teilweise zu härten. Als nächstes wurde eine Deckschicht über die Schicht von Schleifkörpern/präzise geformten Partikeln gebürstet. Die Deckschicht war ebenfalls ein herkömmliches mit Kryolith gefülltes Resol-Phenolharz (32% Harz, 68% Kryolith). Die entstandene Konstruktion wurde für etwa 90 Minuten auf 93°C und dann für 12 Stunden auf 100°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz völlig auszuhärten. Das Gewicht der feuchten Bindemittelschicht betrug etwa vier Gramm/Kreisscheibe und das Gewicht der feuchten Deckschicht etwa neun bis zehn Gramm/Kreisscheibe. Die Faser-Kreisscheiben wurden vor dem Prüfen gebogen und während 7 Tagen bei 45% relativer Feuchte befeuchtet.
Allgemeines Verfahren II zum Herstellen von beschichteten Schleifgegenständen (Bezugsverfahren)
Der Schleifhilfsstoff präzise geformte Partikel wurde in eine beschichtete Schleifkreisscheibe mit einem Träger aus vulkanisierter Faser eingebunden. Diese Faserkreisscheiben wurden einzeln hergestellt und wiesen einen Durchmesser von 17,8 cm und ein Mittelloch mit einem Durchmesser von 2,2 cm auf. Die Bindemittelschicht war ein herkömmliches mit Calciumcarbonat gefülltes Resol-Phenolharz (48% Harz, 52% CaCO₃). Die präzise geformten Partikel wurden zuerst durch Herabfallenlassen in die Bindemittelschichtvorstufe aufgetragen. Als nächstes wurden CAO1-Schleifkörper elektrostatisch über die Schleifhilfsstoffpartikel und in die Bindemittelschicht aufgetragen. Die entstandene Konstruktion wurde für etwa 90 Minuten auf etwa 88°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz teilweise zu härten. Als nächstes wurde eine Deckschicht über die Schicht von Schleifkörpern/präzise geformten Partikeln gebürstet. Die Deckschicht war ebenfalls ein herkömmliches mit Kryolith gefülltes Resol-Phenolharz (32 Harz, 68% Kryolith). Die entstandene Konstruktion wurde für etwa 90 Minuten auf 93°C und dann für 12 Stunden auf 100°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz völlig auszuhärten. Danach wurde eine herkömmliche mit Kaliumtetrafluorborat gefüllte Epoxidharz-Überdeckschicht auf der Deckschicht aufgetragen und nachfolgend gehärtet. Die Beschichtungsgewichte für die Bindemittelschicht, Deckschicht und Überdeckschicht waren herkömmliche Beschichtungsgewichte für die jeweilige Klasse von CAO1.
Allgemeines Verfahren III zum Herstellen von beschichteten Schleifgegenständen
Die präzise geformten Schleifpartikel wurden in einen beschichteten Schleifgegenstand eingebunden. Das Verfahren zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstandes wurde auf einer kontinuierlichen Basis durchgeführt und die entstandene Bahn von beschichtetem Schleifmittel wurde zu einem endlosen, gespleißten Schleifband umgewandelt. Der Träger war ein herkömmlicher Y-Polyesterträger mit einer Atlasbindung. Dieser Gewebeträger wurde in herkömmlicher Weise mit den phenolischen und phenolischen/Latex-Gewebebehandlungen behandelt, um die physikalischen Kennzeichen 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 betrug 290 Gramm/Quadratmeter. Die präzise geformten Schleifpartikel wurden durch Herabfallenlassen in die Bindemittelschichtvorstufe aufgetragen. Die entstandene Konstruktion wurde für etwa 60 Minuten auf etwa 96°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz teilweise zu härten. Als nächstes wurde eine Deckschicht über die Schleifpartikel aufgetragen. Die Deckschicht war ebenfalls ein herkömmliches mit Kryolith gefülltes Resol-Phenolharz (48% Harz, 52% Kryolith). Die entstandene Konstruktion wurde für etwa 120 Minuten auf 93°C und dann für 10 Stunden auf 107°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz völlig auszuhärten. Die entstandenen beschichteten Schleifgegenstände wurden vor dem Prüfen gebogen.
Allgemeines Verfahren IV zum Herstellen von beschichteten Schleifgegenständen
Die präzise geformten Schleifpartikel wurden in einen beschichteten Schleifgegenstand eingebunden. Das Verfahren zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstandes wurde auf einer kontinuierlichen Basis durchgeführt und die entstandene Bahn von beschichtetem Schleifmittel zu einem endlosen, gespleißten Schleifband umgewandelt. Der Träger war ein herkömmlicher Y-Polyesterträger mit einer Atlasbindung. Dieser Gewebeträger wurde in herkömmlicher Weise mit den phenolischen und phenolischen/Latex-Gewebebehandlungen behandelt, um die physikalischen Kennzeichen 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 feuchten Bindemittelschicht betrug etwa 290 Gramm/Quadratmeter. Als nächstes wurden 440 Gramm braunes geschmolzenes Aluminiumoxid der Klasse 36 durch Herabfallenlassen in die Bindemittelschichtvorstufe aufgetragen. Danach wurden etwa 450 Gramm/Quadratmeter CAO1 der Klasse 36 elektrostatisch auf das braune Aluminiumoxid aufgetragen. Die entstandene Konstruktion wurde für etwa 90 Minuten auf etwa 88°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz teilweise zu härten. Als nächstes wurde eine Deckschicht über die Schleifkörper aufgetragen. Die Deckschicht war ebenfalls ein herkömmliches mit Calciumcarbonat gefülltes Resol-Phenolharz (48% Harz, 52% Calciumcarbonat) mit einem Feuchtgewicht von etwa 380 Gramm/Quadratmeter. Nachdem die Deckschichtvorstufe aufgetragen war, wurden die präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel durch Herabfallenlassen in die feuchte Deckschichtvorstufe aufgetragen. Die entstandene Konstruktion wurde für etwa 120 Minuten auf 93°C und dann für 10 Stunden auf 100°C erwärmt, um das Resol-Phenolharz völlig auszuhärten. Die entstandenen beschichteten Schleifgegenstände wurden vor dem Prüfen gebogen.
Prüfverfahren I
Die beschichtete Schleifkreisscheibe wurde zuerst an einem abgeschrägten Aluminium-Schleifteller angebracht und dann benutzt, um die Stirnseite eines Werkstückes von 1,25 cm mal 18 cm aus Weichstahl 1018 zu schleifen. Die Kreisscheibe wurde mit 5.500 U/min ohne Belastung angetrieben, während der Teil der Kreisscheibe, der über der abgeschrägten Kante des Schleiftellers lag, mit einer Belastung von etwa 5,9 kg in Kontakt mit dem Werkstück kam. Die beschichtete Schleifkreisscheibe kam unter einem Winkel zwischen 6 und 7 Grad mit dem Werkstück in Kontakt. Jede Kreisscheibe wurde benutzt, um ein separates Werkstück während Intervallen von einer Minute bei einer Gesamtschleifdauer von 10 Minuten zu schleifen. Die Menge an entferntem Metall (d. h. gesamter Abtrag) während der gesamten Prüfung wurde gemessen. Pro Beispiel wurden zwei beschichtete Schleifkreisscheiben geprüft.
Prüfverfahren II
Das beschichtete Schleifmaterial wurde am Umfang einer Metallscheibe von 36 cm befestigt. Die effektive Schnittfläche des Schleifabschnitts betrug 2,54 cm mal 109 cm. Dieses benutzte Schleifverfahren war ein herkömmliches Flächenschleifen, wobei das Werkstück unter der rotierenden Kontaktscheibe mit schrittweisem Tiefenvorschub zwischen jedem Zyklus hin- und herbewegt wurde. Das Schleifen wurde unter einer Wasserflutung vorgenommen. Das Werkstück, das durch diese Abschnitte geschliffen wurde, war Stahl 1018, Breite 1,27 cm mal Länge 36 cm × Höhe 7,6 cm. Das Schleifen wurde längs der Stirnseite von 1,27 cm × 36 cm durchgeführt. Die Umfanggeschwindigkeit der Metallscheibe betrug 5.830 Fuß pro Minute (1.780 Meter/Minute). Die Tischgeschwindigkeit, mit der das Werkstück durchlief, betrug 20 Fuß/Minute (6 Meter/Minute). Der schrittweise Tiefenvorschub der Scheibe betrug 0,0127 mm/Durchgang des Werkstückes. Der Quervorschub betrug 0,45 Inch/Durchgang (1,14 cm/Durchgang).
Prüfverfahren III
Der beschichtete Schleifgegenstand wurde zu einem Endlosband von 7,6 cm mal 335 cm umgewandelt und an einer Flächenschleifmaschine mit konstanter Belastung geprüft. Ein vorher gewogenes Werkstück aus rostfreiem Stahl 304 von etwa 2,5 cm mal 5 cm mal 18 cm wurde in einer Halterung angebracht. Das Werkstück wurde senkrecht positioniert, wobei die Stirnfläche von 2,5 cm mal 18 cm einer gezahnten Gummi-Kontaktscheibe mit Shore-A-Härte von 65 und etwa 36 cm im Durchmesser Fläche auf Fläche gegenüberlag, über die das beschichtete Schleifband mitgerissen wurde. Das Werkstück wurde dann senkrecht auf einer Strecke von 18 cm mit einer Rate von 20 Zyklen pro Minute hin- und herbewegt, während ein federgespannter Stößel das Werkstück mit einer Belastung von 11,3 kg gegen das Band zwang, während das Band mit etwa 2.050 Metern pro Minute angetrieben wurde. Nach einer verstrichenen Schleifdauer von einer Minute wurde die Werkstückhalterungsanordnung entfernt und zurückgewogen, die entfernte Stoffmenge durch Subtrahieren des Gewichts nach dem Schleifen von dem ursprünglichen Gewicht berechnet, und ein neues, vorher gewogenes Werkstück sowie Halterung wurden an der Vorrichtung angebracht. Der Prüfungsendpunkt war nach 40 Minuten.
Prüfverfahren IV
Ein beschichtetes Endlosschleifband (7,6 cm mal 335 cm) wurde an einer Flächenschleifmaschine mit konstanter Belastung angebracht. Das Band rotierte mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 2.580 Metern pro Minute um ein Aluminiumkontaktrad von 51 cm (20 Inch) Durchmesser und ein Laufrad. Das geschliffen werdende Werkstück war ein Stab aus rostfreiem Stahl 304, der eine Stirnfläche mit einem Durchmesser von 1,9 cm aufwies und etwa 30 cm lang war. Die Stirnseite des Stabes wurde für 5 Sekunden mit einer Rate von 0,18 cm/Sekunde in das Schleifband gedrückt. Der Prüfungsendpunkt war, wenn der beschichtete Schleifgegenstand stumpf war, d. h., wenn der beschichtete Schleifgegenstand das Werkstück nicht wesentlich abschliff.
Prüfverfahren V
Der Schleifgegenstand wurde zu einem Endlosband von 203 cm mal 6,3 cm umgewandelt und an einer Schleifmaschine von Thompson angebracht. Die effektive Schnittfläche des Schleifbandes betrug 203 cm mal 2,54 cm. Das Werkstück war rostfreier Stahl 304, Breite 2,54 cm mal Länge 17,78 cm mal Höhe 10,2 cm, und wurde auf einem Hubtisch angebracht. Das Schleifen wurde längs der Stirnseite von 2,54 cm mal 17,78 cm durchgeführt. Das angewendete Schleifverfahren war herkömmliches Flächenschleifen, wobei das Werkstück unter dem rotierenden Schleifband mit schrittweisem Tiefenvorschub zwischen jedem Durchgang hin- und herbewegt wurde. Die Schleifbedingungen waren folgende: Tiefenvorschub etwa 254 Mikrometer, Tischgeschwindigkeit 7,6 Meter/Minute und eine Bandumfangsgeschwindigkeit von etwa 1.710 Metern/Sekunde. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Durchläufen unter dem Schleifband wurde das Werkstück mit einem Wassersprühnebel (mit 1% Rosthemmer) gekühlt. Der Prüfungsendpunkt war, wenn das Schleifband nicht mehr wirksam abtrug.
Beispiel 1 bis 6 (Bezugsbeispiele) und Vergleichsbeispiel A

Diese Gruppe von Beispielen verglich die Schleifleistung eines beschichteten Schleifgegenstandes (Beispiel 1 bis 6), der präzise geformte Schleifhilfsstoffpartikel enthielt, mit einem beschichteten Schleifgegenstand (Vergleichsbeispiel A), der keine präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel enthielt. Die präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren I zum Herstellen präzise geformter Partikel durchgeführt, mit Ausnahme der folgenden Änderungen. Für Beispiel 1 bis 3 wurde eine Koronaquelle, die mit 20% Leistung betrieben wurde, auf den grundierten Polyesterfilm einwirken lassen, bevor er mit der Schleifhilfsstoffvorstufenzusammensetzung in Kontakt kam. Die Schleifhilfsstoffaufschlämmungen wurden hergestellt, indem zuerst TMPTA, TATHEIC, PH1, MSCA und ASF in den Mengen (in Teilen), die unten in Tabelle 2 aufgelistet sind, unter Benutzung eines hochscherenden Mischers zusammengemischt wurden. Als nächstes wurde der Schleifhilfsstoff (entweder KBF₄ oder CRY) allmählich zu der Bindervorstufe gegeben, um die Schleifhilfsstoffaufschlämmungen zu bilden. Ebenfalls in Tabelle 2 einbezogen war die Menge (in Gramm/Kreisscheibe) an präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikeln, die in den beschichteten Schleifgegenstand eingebunden wurde. Tabelle 2 – Formulierungen von Schleifhilfsstoffaufschlämmungen für Beispiel 1 bis 6

Material	Bsp. 1	Bsp. 2	Bsp. 3	Bsp. 4	Bsp. 5	Bsp. 6
TMPTA	50	50	50	70	70	70
TATHEIC	50	50	50	30	30	30
PH1 1	1	1	1	1	1	1
MSCA	1	1	1	1	1	1
ASF	1	1	1	1	1	1
KBF₄	0	0	0	49	49	49
CRY	50,6	50,6	50,6	0	0	0
Menge an Schleifhilfsstoffpartikeln	2	5	7	2	5	7

Die beschichteten Schleifgegenstände für Beispiel 1 bis 6 wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren I zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstandes hergestellt. Der beschichtete Schleifgegenstand für Vergleichsbeispiel A wurde gemäß dem allgemeinen Verfahren I zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstandes hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gegenstand keine präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel enthielt.
Die entstandenen beschichteten Schleifgegenstände wurden gemäß dem Prüfverfahren I geprüft, und die Prüfergebnisse können in Tabelle 3 gefunden werden. Tabelle 3 – Prüfverfahren I, Beispiel 1 bis 6 und Vergleichsbeispiel A

Beispiel Anfangsabtrag (Gramm) Gesamtabtrag (Gramm)

1 44,6 146,9

2 45,1 195

3 44,3 221

4 44,1 136,9

5 50,4 197,8

6 48,4 208,5

A 32,7 111,8
Aus den obigen Daten kann erkannt werden, dass die Zugabe der präzise geformten Partikel die Schleifkennzeichen der beschichteten Schleifkreisscheiben verbesserte.
Beachte, dass der Anfangsabtrag die Menge an rostfreiem Stahl war, die in den ersten sechzig Sekunden des Schleifens entfernt wurde. Diese Abtragswerte waren ein Durchschnitt von zwei beschichteten Schleifkreisscheiben.
Beispiel 7 bis 13 (Bezugsbeispiele) und Vergleichsbeispiel B bis E

Diese Gruppe von Beispielen verglich die Schleifleistung eines beschichteten Schleifgegenstandes (Beispiel 7 bis 13), der präzise geformte Schleifhilfsstoffpartikel enthielt, mit einem beschichteten Schleifgegenstand (Vergleichsbeispiel B bis E), der keine präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel enthielt. Bezüglich Beispiel 7, 8, 10, 11 und 12 wurden die präzise geformten Partikel gemäß dem allgemeinen Verfahren II zum Herstellen präzise geformter Partikel hergestellt. Bezüglich Beispiel 9 und 13 wurden die präzise geformten Partikel gemäß dem allgemeinen Verfahren III zum Herstellen präzise geformter Partikel hergestellt. Die Schleifhilfsstoffaufschlämmungen wurden hergestellt, indem zuerst 1.700 Gramm TMPTA, 30 Gramm ASF, 60 Gramm MSCA, 1.350 Gramm KBF₄, 1.550 Gramm PVC und 22,5 Gramm PH1 unter Benutzung eines hochscherenden Mischers zusammengemischt wurden. Die beschichteten Schleifgegenstände für Beispiel 7 bis 13 wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren II zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstandes hergestellt. Der beschichtete Schleifgegenstand für Vergleichsbeispiel B bis E wurde gemäß dem allgemeinen Verfahren II zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstandes hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gegenstand keine präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel enthielt. Die Klasse des CAO1, die Menge (in Gramm/Kreisscheibe) an präzise geformtem Schleifhilfsstoffpartikel und die Menge (in Gramm/Kreisscheibe) an CAO1 sind beispielsweise aufgelistet. Tabelle 4 – Menge an Materialien für Beispiel 7 bis 13 und Vergleichsbeispiel B bis E

Beispiel	Härtegrad von CAO	Schleifhilfsstoffpartikel (Gramm/Kreisscheibe)	CAO1 (Gramm/Kreisscheibe)
B	24	0	36
7	24	5	23,5
8	24	2,5	20,5
C	36	0	20
9	36	12	4
D	50	0	21
10	50	2,5	20
11	50	5	14,2
12	50	7,5	12,2
E	80	0	19,5
13	80	5	15

Die entstandenen beschichteten Schleifgegenstände wurden gemäß dem Prüfverfahren I geprüft, und die Prüfergebnisse können in Tabelle 5 gefunden werden. Tabelle 5 – Prüfverfahren I, Beispiel 7 bis 13 und Vergleichsbeispiel B bis E

Beispiel Gesamtabtrag (Gramm)

B 264

7 302

8 320

C 121

9 333

D 157

10 196

11 235

12 255

E 115

13 120
Aus den obigen Daten kann erkannt werden, dass die Zugabe der präzise geformten Partikel die Schleifkennzeichen der beschichteten Schleifkreisscheiben verbesserte.
Beispiel 14 bis 28

Diese Gruppe von Beispielen verglich die Schleifleistung eines beschichteten Schleifgegenstandes (Beispiel 14 bis 29), der präzise geformte Schleifpartikel mit unterschiedlichen Kinderzusammensetzungen enthielt. Unten in Tabelle 6 sind die Formulierungen der Schleifmittelaufschlämmungen aufgelistet (die Mengen sind in Gewichtsteilen aufgelistet), die benutzt wurden, um die präzise geformten Schleifpartikel herzustellen. Die präzise geformten Schleifpartikel wurden gemäß einem Verfahren hergestellt, dass in Tabelle 7 aufgelistet ist. Die präzise geformten Schleifpartikel wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren III zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstandes in einen beschichteten Schleifgegenstand eingebunden. Das Gewicht der präzise geformten Schleifpartikel und das Gewicht der Deckschicht für ein gegebenes Beispiel sind ebenfalls in Tabelle 7 aufgelistet. Tabelle 6 – Formulierungen der Schleifmittelaufschlämmungen für Beispiel 14 bis 28

Material	Bsp. 14, 15, 16	Bsp. 17, 18	Bsp. 19	Bsp. 20	Bsp. 21
TATHEIC	516	0	0	0	0
TMPTA	1.204	1.720	1.720	0	0
PH2	20	20	20	20	20
MSCA	60	60	60	60	60
ASF	30	60	60	20	20
CRY	1.200	1.200	0	1.200	0
BAO	4.000	4.120	4.120	3.800	3.800
KBF₄	0	0	1.200	0	0
GUAM	0	0	0	860	860
DAP	0	0	0	516	516
NPGDA	0	0	0	344	344
Q2	0	0	0	1,5	1,5
CaCO₃	0	0	0	0	1.200
CaSiO₃	0	0	0	0	0

Tabelle 6 – Formulierungen der Schleifmittelaufschlämmungen für Beispiel 14 bis 28 (Fortsetzung)

Material	Bsp. 22	Bsp. 23	Bsp. 24	Bsp. 25, 26	Bsp. 27,28
TATHEIC	0	0	0	0	0
TMPTA	0	0	0	0	0
PH2	20	26	26	26	26
MSCA	60	60	60	60	60
ASF	20	0	0	0	0
CRY	0	0	0	0	0
BAO	3.800	3.600	3.600	3.500	3.600
WA	0	0	0	1,5	1,5
GUAM	860	0	0	0	0
DAP	516	0	0	0	0
NPGDA	344	0	0	0	0
PETA	0	860	860	1.190	860
RPR1	0	0	0	689	1.160
RPR2	0	1.160	1.160	0	0
Q2	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
CaCO₃	0	1.200	0	0	0
CaSiO₃	1.200	0	1.200	1.200	1.200

Tabelle 7 – Beispiele 14 bis 28

Beispiel	Allgemeines Verfahren zum Herstellen von Schleifpartikeln	Schleifpartikelgewicht (Gramm/Quadrat-Inch)	Deckschichtgewicht (Gramm/Quadrat-Inch)
14	IV	0,53	0,25
15	IV	0,53	0,32
16	IV	0,53	0,42
17	V	0,35	0,27
18	IV	0,53	0,37
19	IV	0,53	0,299
20	IV	0,53	41
21	IV	0,53	0,42
22	IV	0,53	0,41
23	IV	0,53	0,42
24	IV	0,53	0,40
25	V	0,37	0,27
26	VI	0,44	0,30
27	V	0,37	0,26
28	VI	0,43	0,28

Die beschichteten Schleifbänder wurden gemäß dem Prüfverfahren II geprüft, und die Prüfergebnisse können in Tabelle 8 gefunden werden. Der Gesamtabtrag ist in Gramm entfernten Metalls aufgelistet. Tabelle 8 – Prüfverfahren II

Beispiel Gesamtabtrag in Gramm

F 400

14 120

15 142

16 190

17 211

18 180

19 108

20 155

21 135

22 156

23 185

24 310

25 268

26 367

27 265

28 304
Beispiel 29 bis 31 (Bezugsbeispiele) und Vergleichsbeispiel F
Diese Gruppe von Beispielen verglich einen beschichteten Schleifgegenstand, der präzise geformte Partikel enthielt (Beispiel 29 bis 31) mit einem beschichteten Schleifgegenstand, der kein präzise geformtes Partikel enthielt. Die präzise geformten Partikel von Beispiel 29 wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren VII zum Herstellen präzise geformter Partikel hergestellt. Die präzise geformten Partikel von Beispiel 30 wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren VII zum Herstellen präzise geformter Partikel hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Abmessungen der Vertiefungen geändert wurden. Für Beispiel 30 und 31 betrug die Höhe der Pyramide etwa 350 Mikrometer und die Basislänge jeder Seite der Basis etwa 1.020 Mikrometer. Die präzise geformten Partikel von Beispiel 31 wurden mit einer geringeren Geschwindigkeit, 150 Fuß pro Minute (46 Meter pro Minute) hergestellt. Die Schleifhilfsstoffaufschlämmungen wurden hergestellt, indem zuerst TMPTA, TATHEIC, PH1, MSCA und ASF in den Mengen (in Teilen), die unten in Tabelle 9 aufgelistet sind, unter Benutzung eines hochscherenden Mischers zusammengemischt wurden. Als nächstes wurde der Schleifhilfsstoff allmählich zu der Bindervorstufe gegeben, um die Schleifhilfsstoffaufschlämmungen zu bilden. Tabelle 9 – Formulierungen von Schleifhilfsstoffaufschlämmungen für Beispiel 29 bis 31

Material Bsp. 29 Bsp. 30 Bsp. 31

TMPTA 99,01 99,0 99,01

PH 0,99 0,99 0,99

MSCA 1 1 1

ASE 1 1 1

KBF₄ 182 182 0

CRY 0 0 136
Der beschichtete Schleifgegenstand für Beispiel 29 wurde gemäß dem allgemeinen Verfahren IV zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstandes hergestellt. Für Beispiel 29 betrug das Gewicht des Schleifhilfsstoffpartikels etwa 230 Gramm/Quadratmeter.
Der beschichtete Schleifgegenstand für Beispiel 30 wurde gemäß dem allgemeinen Verfahren IV zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstandes hergestellt, mit Ausnahme der folgenden Änderungen. Die Schleifhilfsstoffpartikel wurden nicht durch Herabfallenlassen in die Deckschichtvorstufe aufgetragen. Nachdem die Deckschichtvorstufe gehärtet war, wurde auf dieser Deckschicht eine Überdeckvorstufenbeschichtung aufgetragen. Die Überdeckvorstufenbeschichtung war ein herkömmliches mit Kryolith gefülltes Phenolharz. Die Schleifhilfsstoffpartikel wurden in einem Gewicht von etwa 180 Gramm/Quadratmeter in die feuchte Überdeckvorstufenbeschichtung aufgetragen. Als nächstes wurde die entstandene Konstruktion erwärmt, um das Harz zu härten.
Der beschichtete Schleifgegenstand für Beispiel 31 wurde gemäß dem allgemeinen Verfahren IV zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstandes hergestellt, mit Ausnahme der folgenden Änderungen. Die Schleifhilfsstoffpartikel wurden nicht durch Herabfallenlassen in die feuchte Deckschicht aufgetragen. Die Schleifhilfsstoffpartikel wurden in einem Gewicht von etwa 110 Gramm/Quadratmeter anstelle des Schleifkörpers braunes Aluminiumoxid durch Herabfallenlassen in die Bindemittelvorstufe aufgetragen. Außerdem wurde eine herkömmliche Überdeckvorstufenbeschichtung auf der Deckschicht aufgetragen und erwärmt, um den Überdeckvorstufenbinder zu härten. Die Überdeckvorstufenbeschichtung war ein herkömmliches mit Kaliumtetrafluorborat gefülltes Epoxidharz auf Lösungsmittelbasis.
Der beschichtete Schleifgegenstand für Beispiel F wurde gemäß dem allgemeinen Verfahren IV zum Herstellen des beschichteten Schleifgegenstandes hergestellt, mit Ausnahme der folgenden Änderungen. Die präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel wurden nicht durch Herabfallenlassen in die feuchte Deckschichtvorstufe aufgetragen. Außerdem wurde eine herkömmliche Überdeckvorstufenbeschichtung auf der Deckschicht aufgetragen und erwärmt, um den Überdeckvorstufenbinder zu härten. Die Überdeckvorstufenbeschichtung war ein herkömmliches mit Kaliumtetrafluorborat gefülltes Epoxidharz auf Lösungsmittelbasis.
Die entstandenen beschichteten Schleifgegenstände für Beispiel 29 bis 31 und Vergleichsbeispiel F wurden gemäß den Prüfverfahren III, IV und V geprüft. Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 10, 11 bzw. 12 aufgelistet. Tabelle 10 – Prüfverfahren III, Beispiel 29 bis 31 und Vergleichsbeispiel F

Beispiel Anfangsabtrag (Gramm) Endabtrag (Gramm) Gesamtabtrag (Gramm)

F 113,44 8,68 1.316,44

29 100,44 14,16 1.612,88

30 102,72 14,13 1.595,71

31 121,70 17,15 1.910,44

Tabelle 11 – Prüfverfahren IV, Beispiel 29, 30 und 31 und Vergleichsbeispiel F

Beispiel Gesamtabtrag (Gramm)

F 681

29 499

30 555

31 626

Tabelle 12 – Prüfverfahren V Beispiel 29, 30 und 31 und Vergleichsbeispiel F

Beispiel Gesamtabtrag (Gramm)

F 2.664

29 2.281

30 2.574

31 2.672
Die obigen Schleifdaten zeigten an, dass mit unterschiedlichen Schleifbedingungen unterschiedliche Maße an Schleifleistung erzielt werden konnten.
Beispiel 32 bis 40 (Bezugsbeispiele)

Diese Gruppe von Beispielen führte verschiedene partikelförmige Schleifhilfsstoffe vor, die in das präzise geformte Schleifhilfsstoffpartikel eingebunden wurden. Die Formulierungen der Zusammensetzungen zur Bildung der präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel für diese Gruppe von Beispielen sind in Tabelle 13 aufgelistet. Tabelle 13 – Formulierungen von Schleifhilfsstoffaufschlämmungen für Beispiel 32 bis 40

Material	Bsp. 32	Bsp. 33	Bsp. 34	Bsp. 35	Bsp. 36
TMPTA	28	31	57	37	37
PH1	0,57	0,8	0,58	0,74	0,74
KBF₄	17,9	0	0	31,13	0
CRY	17,9	17,05	0	0	31,13
FES*	0	17,05	0	0	0
PVC	0	0	42,24	31,13	31,13

*FES war ein Eisensulfid-Schleifhilfsstoff (FeS₂). Tabelle 13 – Formulierungen von Schleifhilfsstoffaufschlämmungen für Beispiel 32 bis 40 (Fortsetzung)

Material	Bsp. 37	Bsp. 38	Bsp. 39	Bsp. 40
TMPTA	29	99,01	99,01	99,01
PH1	0,28	0,99	0,99	0,99
KBF₄	0	182	182	182
CRY	70,72	0	0	0
FES*	0	0	0	0
PVC	0	0	0	0

*FES war ein Eisensulfid-Schleifhilfsstoff (FeS₂).

Die präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel für Beispiel 32 und 37 wurden in der gleichen Weise wie für Beispiel 31 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Laufgeschwindigkeit 100 Fuß pro Minute (30,5 Meter/Minute) betrug.
Die präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel für Beispiel 33 wurden in der gleichen Weise wie für Beispiel 31 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Laufgeschwindigkeit 50 Fuß pro Minute (16 Meter/Minute) betrug.
Die präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel für Beispiel 34, 35 und 36 wurden in der gleichen Weise wie für Beispiel 31 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Laufgeschwindigkeit 100 Fuß pro Minute (30,5 Meter/Minute) betrug. Außerdem neigten die Partikel dazu, sich eher in Flächengebilden als in separaten Partikeln abzulösen, wenn sie von der Trägerbahn entfernt wurden. Diese Flächengebilde wurden kugelgemahlen, um die Flächengebilde zu separaten Partikeln umzuwandeln.
Die präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel für Beispiel 38 wurden in der gleichen Weise wie für Beispiel 29 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Trägerbahn ein 50 Mikrometer dicker Polyesterfilm war und die Stufe der Koronabehandlungsvorrichtung 25% betrug. Außerdem wurde die Laufgeschwindigkeit auf 150 Fuß pro Minute (46 Meter/Minute) geändert.
Die präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel für Beispiel 39 wurden in der gleichen Weise wie für Beispiel 30 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Trägerbahn ein 50 Mikrometer dicker Polyesterfilm war und die Stufe der Koronabehandlungsvorrichtung 25% betrug. Außerdem wurde die Laufgeschwindigkeit auf 100 Fuß pro Minute (31 Meter/Minute) geändert.
Die präzise geformten Schleifhilfsstoffpartikel für Beispiel 40 wurden in der gleichen Weise wie für Beispiel 39 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Abmessungen der Partikel unterschiedlich waren. Die Partikel waren Pyramiden auf Quadratbasis, die eine Höhe von etwa 560 Mikrometern aufwiesen und deren Basislänge auf jeder Seite etwa 1.490 Mikrometer betrug.

Claims

Beschichteter Schleifgegenstand (100), umfassend: (a) einen Träger (104) mit einer Vorder- und Rückenfläche; (b) eine Bindemittelschicht (102), die auf der Vorderfläche des Trägers (104) vorliegt; (c) eine Schleifschicht, die an die Bindemittelschicht auf dem Träger gebunden ist, wobei die Schleifschicht gekennzeichnet ist durch: eine Vielzahl an präzise geformten Schleifpartikeln (106), die mittels der Bindemittelschicht (102) an die Vorderfläche des Trägers (104) gebunden sind, wobei die präzise geformten Schleifpartikel (106) eine Vielzahl an Schleifkörpern (112) umfassen, die in einem Binder (114) verteilt sind, wobei der Binder (114) aus einer Bindervorstufe gebildet ist, die ein Gemisch aus einem Resol-Phenolharz und einem radikalisch härtbaren Harz und einem radikalischen Initiator umfasst, und wobei das Gewichtsverhältnis zwischen Resol-Phenolharz und radikalisch härtbarem Harz im Bereich zwischen etwa 20 bis 60 Gewichtsteilen Phenolharz zu etwa 20 bis 60 Gewichtsteilen radikalisch härtbarem Harz beträgt; und (d) eine Deckschicht (108), die über der Schleifschicht vorliegt.
Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel, umfassend ein Bindungsmittel, gekennzeichnet durch: eine Vielzahl an präzise geformten Schleifpartikeln, wobei die präzise geformten Schleifpartikel eine Vielzahl an Schleifkörpern umfassen, die in einem Binder verteilt sind, und wobei der Binder aus einer Bindervorstufe gebildet ist, die ein Gemisch aus einem Resol-Phenolharz und einem radikalisch härtbaren Harz und einem radikalischen Initiator umfasst, und wobei das Bindungsmittel eine Formmasse aus den präzise geformten Schleifpartikeln bildet.
Schleifgegenstand gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Schleifkörper aus der Gruppe bestehend aus geschmolzenem Aluminiumoxid, keramischem Aluminiumoxid, wärmebehandeltem Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid-Zirconiumdioxid, Diamant, Ceroxid, kubischem Bornitrid, Granat und Kombinationen davon ausgewählt sind.
Schleifgegenstand gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die präzise geformten Schleifpartikel Formen besitzen, die aus der Gruppe bestehend aus Pyramiden, Kegeln, Prismen, Kugeln und Ellipsoiden ausgewählt sind.
Schleifgegenstand gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die präzise geformten Schleifpartikel Pyramiden auf Dreieckbasis oder Pyramiden auf Viereckbasis sind.
Schleifgegenstand gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die präzise geformten Schleifpartikel 5 bis 95 Gew.-% Schleifkörper und 95 bis 5 Gew.-% Binder umfassen.
Schleifgegenstand gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die präzise geformten Schleifpartikel eine Größe aufweisen, die im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 2500 Mikrometer liegt.
Schleifgegenstand gemäß Anspruch 2, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen Resol-Phenolharz und radikalisch härtbarem Harz im Bereich zwischen etwa 10 bis 90 Gewichtsteilen Phenolharz zu zwischen etwa 10 bis 90 Gewichtsteilen radikalisch härtbarem Harz beträgt.
Schleifgegenstand gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die präzise geformten Schleifpartikel 25 bis 75 Gew.-% Schleifkörper und 25 bis 75 Gew.-% Binder umfassen.
Schleifgegenstand mit gebundenem Schleifmittel gemäß Anspruch 2 in Form einer Scheibe.
Schleifgegenstand auf Vliesbasis, bei dem eine Vielzahl an präzise geformten Schleifpartikeln durch ein Bindungsmittel an ein vliesförmiges Fasersubstrat gebunden sind, wobei die präzise geformten Schleifpartikel eine Vielzahl an Schleifkörpern umfassen, die in einem Binder verteilt sind, und wobei der Binder aus einer Kindervorstufe gebildet ist, die ein Gemisch aus einem Resol-Phenolharz und einem radikalisch härtbaren Harz und einem radikalischen Initiator umfasst.