DE69705538T2

DE69705538T2 - Abrasive gegenstände und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE69705538T2
Application number: DE69705538T
Authority: DE
Inventors: J. Miller; E. Nelson; X. Van
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2017-10-18
Also published as: JP2001508362A; DE69705538D1; WO1998023411A1; US5919549A; EP0942804A1; EP0942804B1; AU4995097A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Schleifgegenstände und ein Verfahren zur Herstellung der Gegenstände.
Schleifgegenstände werden bei der Vorbereitung einer Vielzahl von Oberflächen vor dem Farbanstrich oder anderen Oberflächenbehandlungen verwendet. Bei der Vorbereitung solcher Oberflächen können verschiedene Schleifgegenstände verwendet werden, um die vorhandene Oberfläche abzuschleifen und damit die Fähigkeit der Oberfläche zu maximieren, sich mit Beschichtungen, wie Farbanstrichen und dergleichen, zu verbinden. Beschichtetes Schleifpapier, Tuch oder vulkanisierte Faserscheiben (typischerweise auf einem Winkelschleifer aufgespannt) sind geeignete Gegenstände für die vorstehend genannte Schleifanwendung. Erhältliche Schleifscheiben haben typischerweise eine relative kurze Standzeit und hinterlassen oft sichtbare Schleifspuren auf der Oberfläche, obwohl sie genügend schleifwirksam und in der Lage sind, die benötigte Vorbereitung der Oberfläche durchzuführen. Deshalb wird oft eine zusätzliche Oberflächenvorbereitung benötigt, um die Schleifspuren vor dem Aufbringen von Farbe oder einer anderen Beschichtung zu entfernen. Diese zusätzliche, korrigierende Oberflächenvorbereitung schließt einen Endbearbeitungsschritt unter Verwendung feinerer Körnungen von beschichteten Schleifscheiben oder Vliesschleifgegenständen zur Oberflächenbearbeitung ein, um die Oberflächenrauhigkeit genügend zu verringern. Dieser zweistufige Schleifaufwand ist sowohl arbeits- als auch zeitintensiv und es ist wünschenswert, mindestens die Notwendigkeit der Verwendung feinerkörniger Schleifmittel zu verringern und sie in bestimmten Schleifanwendungen insgesamt zu beseitigen.
Vliesschleifgegenstände zur Oberflächenbearbeitung werden bei einer großen Vielzahl von Schleifanwendungen verwendet und sind dafür bekannt, annehmbare Oberflächenbeschaffenheiten zu ergeben, und Vliesschleifgegenstände zur Oberflächenbearbeitung haben im allgemeinen lange Standzeiten. Bei den meisten Oberflächenbearbeitungsanwendungen sind jedoch herkömmliche Vliesgegenstände, wenn sie allein verwendet werden, nicht schleifwirksam genug, um die Oberfläche dem benötigten Ausmaß entsprechend zu reinigen.
Vliesschleifgegenstände und beschichtete Schleifgegenstände sind in der Patentliteratur beschrieben worden.
Das US-Patent Nr. US-A-2,958,593 (Hoover et al.) beschreibt offene Faservlies- Schleifartikel mit geringer Dichte und einem hohen Hohlraumvolumen (z. B. niedrige Dichte). Die Vliese des '593-Patentes bestehen aus kurzen Fasern, die an ihren gegenseitigen Kontaktpunkten aneinander gebunden sind und so eine dreidimensionale, integrierte Struktur bilden. Die Fasern können mit einem Harz/Schleifmittel-Gemisch aneinander gebunden sein, welches an den gegenseitigen Kontaktpunkten Kügelchen bildet, wobei die Zwischenräume zwischen den Fasern im wesentlichen von Harz oder Schleifmittel leer bleiben. Das Hohlraumvolumen der offenbarten Strukturen übersteigt typischerweise 90%.
Das US-Patent Nr. US-A-3,688,453 (Legacy et al.) beschreibt Schleifgegenstände, wie Bänder, die für die Hand- und automatisierte Endbearbeitung von Gegenständen geeignet sind. Die Bänder umfassen ein luftiges Vlies, das an ein Trägergewebe nadelgeheftet ist. Das Vlies ist mit Harz und Schleifmittel imprägniert. Entsprechend Beispiel 1 werden die Vliese mit einer Harz/Schleifmittel-Aufschlämmung beschichtet, die dann getrocknet wird, um den fertigen Gegenstand zu erhalten. Das Harz/ Schleifmittel wird so eingesetzt, daß ein Trockengewicht der Beschichtung von 169 grains pro 4 Zoll · 6 Zoll-Pad (708 g/m²) erhalten wird, und dann wird mit einer zweiten Schleifmittel/Bindemittel-Aufschlämmung bei 78 grains pro 4 Zoll · 6 Zoll-Pad (327 g/m²) beschichtet.
Das US-Patent Nr. US-A-4,331,453 (Dau et al.) beschreibt Schleifgegenstände, die ein luftiges, dreidimensionales Schleifvlies umfassen, das mit einem Polyurethan-Bindemittel adhäsiv an ein zugfestes Gewebe gebunden ist. Die Harzbeschichtungsgewichte der Gegenstände des '453-Patentes sind, wie in Beispiel 1 ausgeführt, etwa 70 grains einer Klebmittelzusammensetzung pro 4 Zoll · 6 Zoll-Pad (293 g/m²), gefolgt von einer letzten Beschichtung mit einer Schleifmittel-Klebmittel-Aufschlämmung mit einem Trockengewicht der Beschichtung von 225 grains pro 4 Zoll · 6 Zoll-Pad (942 g/m²).
Das US-Patent Nr. US-A-5,178,646 (Barber Jr. et al.) beschreibt thermisch härtbare Beschichtungslösungen von Bindemittelvorprodukten, die mit einem reaktiven Verdünnungsmittel modifiziert sind, und Schleifgegenstände, die solche Lösungen von Bindemittelvorprodukten einschließen. Die beschichteten Schleifgegenstände des '646-Patentes schließen einen flexiblen Träger, wie ein Blatt Papier oder einen Stoffträger, ein.
Das US-Patent Nr. US-A-5,306,319 (Krishnan et al.) beschreibt Gegenstände zur Oberflächenbehandlung, die eine organische Matrix, wie ein Vlies, verwenden, die im wesentlichen von einem zähen, anhaftenden elastomeren Harzbindemittelsystem umschlossen ist. Die Gegenstände des '319-Patentes umfassen im Prinzip Scheiben zur Oberflächenbehandlung.
Die europäische Patentanmeldung 0716903 A1 beschreibt ein beschichtetes Schleifprodukt, bestehend aus einer Harz-Grundbeschichtung, mineralischen Schleifkörnern und einem Harzüberzug, die alle auf ein flexibles Trägermaterial aufgebracht sind, das aus einer Faservliesmatte besteht. Die Faservliesmatte ist mittels eines Bindemittels oder durch das oberflächliche Auflösen oder Verschmelzen von Fasern zu einem flachen, abrieb- und reißfesten Träger geformt. Eine Schleifkörner umfassende Schleifschicht kann auf eine oder beide Seiten der Faservliesmatte aufgebracht werden.
Das Dokument EP-A-0045408 beschreibt einen Schleifgegenstand, umfassend einen Träger, der aus nähgewirkten Fasern besteht, eine erste Harzschicht als Herstellungsbeschichtung für die Schleifpartikel und eine zweite Harzschicht als Klebebeschichtung, wobei die Fasern des Trägers sich durch die Harzschichten erstrecken.
Im allgemeinen ist es dem Fachgebiet nicht gelungen, einen Schleifgegenstand bereitzustellen, der ein Vliessubstrat umfaßt und bei der Vorbereitung von Oberflächen nützlich ist, wobei der Gegenstand sowohl genügend schleifwirksam ist als auch eine lange Standzeit zur Verfügung stellt. Darüber hinaus krankt das Fachgebiet auch daran, daß es keinen solchen Gegenstand bereitstellen kann, der auch bestimmte Oberflächenbehandlungsvorgänge in einem einzigen Schritt fertigstellen kann, um eine annehmbare Endbeschaffenheit bei vermindertem Aufwand zu erhalten.
Im Lichte der vorstehenden Aussagen ist es wünschenswert, den Aufwand zu minimieren, der bei der Vorbereitung bestimmter Oberflächen vor dem Aufbringen von Beschichtungen, wie z. B. Farbe, erforderlich ist. Es ist wünschenswert, einen Schleifgegenstand bereitzustellen, der bei der Vorbereitung von Oberflächen nützlich ist, wobei der Gegenstand genügend schleifwirksam ist und eine lange Standzeit hat. Ein solcher Gegenstand kann vorzugsweise bestimmte Oberflächenbehandlungsvorgänge in einem einzigen Schritt fertigstellen, um eine annehmbare Endbeschaffenheit bei minimalem Zeitaufwand zu ergeben. Es ist auch wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung der vorstehenden Gegenstände bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Schleifgegenstand bereit, der bei einer Vielzahl von Oberflächenbearbeitungsvorgängen nützlich ist, und ein Verfahren für die Herstellung solcher Gegenstände.
Unter einem Gesichtspunkt stellt die Erfindung einen Schleifgegenstand bereit, umfassend:
einen Träger mit einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche;
eine erste Harzschicht, umfassend ein erstes, gehärtetes Harz, wobei sich die erste Harzschicht über die erste Hauptoberfläche des Trägers erstreckt;
in der ersten Harzschicht verklebte Schleifpartikel;
eine über der ersten Harzschicht aufgebrachte zweite Harzschicht, wobei die zweite Harzschicht ein zweites gehärtetes Harz umfaßt; und
ein luftiges, dreidimensionales Vlies von Fasern, die an ihren gegenseitigen Kontaktpunkten aneinander gebunden sind und sich durch die erste und die zweite Harzschicht erstrecken.
Der Träger ist vorzugsweise ein Verstärkungsgewebe und das Vlies ist an dem Träger durch Nadelheften befestigt. Die ersten und zweiten Harze werden so auf das Vlies aufgebracht, daß sie Auftrags-Trockengewichte von etwa 400 g/m² oder mehr, vorzugsweise 600 g/m² oder mehr und am stärksten bevorzugt 800 g/m² oder mehr ergeben. Jedes einer Vielzahl von Materialien kann als das erste oder das zweite Harz verwendet werden. Ein Phenolharz ist jedoch für die Verwendung als erstes Harz (z. B. das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung) bevorzugt, wogegen Phenol- und Epoxidharze für die Verwendung als zweites Harz (z. B. ein Vorprodukt der Klebebeschichtung) geeignet sind. Das Vlies wird vorgebunden. Dies bedeutet, daß das Vlies typischerweise behandelt wird, um zwischen den Fasern an ihren gegenseitigen Kontaktpunkten eine Bindung zu erzeugen. Eine bevorzugte Behandlung ist das Aufbringen eines Vorbindeharzes auf die Fasern. Bevorzugte Vorbindeharze schließen jene ein, die nach dem Härten zähe, gummiartige oder elastomere Bindemittel sind. Bevorzugte Vorbindeharze schließen solche ein, die Polyurethane, Polyharnstoffe, Styrol-Butadienkautschuke, Nitrilkautschuke und Polyisopren umfassen. Gegebenenfalls kann der Gegenstand eine Deckbeschichtung einschließen, die über der vorhergehenden zweiten Harzschicht aufgebracht ist. Die Deckbeschichtung besteht vorzugsweise aus einem aus den vorstehenden bevorzugten Vorbindematerialien ausgewählten, gehärteten Harz-Vorprodukt.
Bestimmte hier verwendete Ausdrücke haben die hier angegebenen Bedeutungen. "Faser" oder "Filament" werden hier austauschbar verwendet, um eine fadenartige Struktur zu bezeichnen, die aus einem beliebigen der hier beschriebenen Materialien besteht. Bezüglich der Fasern der Vliese, die zur Herstellung der Gegenstände hierin verwendet werden, betrifft "lineare Dichte" oder "Feinheit" das Gewicht einer gegebenen Länge einer einzelnen Faser in Gramm "Denier" ist eine Einheit der linearen Dichte, die das Gewicht von 9000 m Faser in Gramm angibt, während "dtex" oder "decitex" eine andere Einheit für die lineare Dichte ist, die das Gewicht von 10 000 m Faser in Gramm angibt. "Vorbindeharz- Vorprodukt" betrifft ein harzartiges Beschichtungsmaterial, das auf die Fasern des Vlieses aufgebracht wird, um das Verbinden der Fasern an ihren gegenseitigen Kontaktpunkten zu erleichtern. "Vorgebunden" betrifft das gehärtete Vorbindeharz-Vorprodukt. "Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung" bedeutet ein harzartiges Beschichtungsmaterial, das auf einen Gegenstand aufgebracht wird, um Schleifkörner daran zu binden. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung wird auch als erste Beschichtungszusammensetzung bezeichnet. "Herstellungsbeschichtung" betrifft das gehärtete (z. B. durch Strahlung oder thermisches Härten) Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung. Die Herstellungsbeschichtung wird auch als die erste Harzschicht bezeichnet. "Strahlungshärtbares Harz" bedeutet ein beliebiges Material, das ein Harz oder ein Klebmittel enthält, welches so formuliert ist, daß das Harz oder Klebmittel mindestens teilweise durch Bestrahlen (z. B. Ultraviolettstrahlung) gehärtet werden kann. "Vorprodukt der Klebebeschichtung" bedeutet ein harzartiges Material, das über den Schleifkörnern und der Herstellungsbeschichtung oder dem Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung aufgebracht wird. Das Vorprodukt der Klebebeschichtung wird auch als zweite Beschichtungszusammensetzung bezeichnet. "Klebebeschichtung" betrifft das gehärtete (z. B. durch Strahlung oder thermisches Härten) Vorprodukt der Klebebeschichtung. Die Klebebeschichtung wird auch als die zweite Harzschicht bezeichnet. "Vorprodukt der Deckbeschichtung" bedeutet ein harzartiges Material, das über der Klebebeschichtung oder dem Vorprodukt der Klebebeschichtung aufgebracht wird. "Deckbeschichtung" betrifft das gehärtete (z. B. durch Strahlung oder thermisches Härten) Vorprodukt der Deckbeschichtung.
Unter einem anderen Gesichtspunkt stellt die Erfindung einen Schleifgegenstand bereit, umfassend:
ein Vlies aneinander gebundener Fasern, wobei die Fasern eine erste Haupt- Vliesoberfläche, eine zweite Haupt-Vliesoberfläche und einen Vlies-Mittelteil definieren, der sich zwischen der ersten und der zweiten Haupt-Vliesoberfläche erstreckt;
eine erste Harzschicht, die sich durch das Vlies erstreckt und ein erstes, gehärtetes Harz umfaßt, wobei das Trockengewicht der ersten Harzschicht etwa 400 g/m² oder mehr beträgt;
in der ersten Harzschicht verklebte Schleifpartikel;
eine über der ersten Harzschicht aufgebrachte zweite Harzschicht, umfassend ein zweites, gehärtetes Harz, wobei das Trockengewicht der zweiten Harzschicht etwa 400 g/m² oder mehr beträgt.
Unter diesem Gesichtspunkt der Erfindung kann der Gegenstand weiter den vorstehend beschriebenen Träger einschließen, um Schleifscheiben oder Endlosschleifbänder bereitzustellen. Zusätzlich kann eine Vielzahl der vorstehenden trägerfreien Gegenstände zu einem gepreßten Stapel zusammengefügt werden, um einen Schichtverbundgegenstand bereitzustellen, der zu einer Schleifscheibe oder dergleichen geformt werden kann.
Unter noch einem anderen Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegenstandes bereit, umfassend:
Bereitstellen eines offenen, luftigen, dreidimensionalen Faservlieses mit einer ersten Haupt-Vliesoberfläche und einer zweiten Haupt-Vliesoberfläche und einem sich dazwischen erstreckenden Vlies-Mittelteil, wobei die Fasern an ihren gegenseitigen Kontaktpunkten aneinander gebunden sind;
Aufbringen einer ersten Beschichtungszusammensetzung auf das Vlies in einer Menge, die ausreicht, ein Trockengewicht der Beschichtung von etwa 400 g/m² oder mehr zu ergeben;
Aufbringen von Schleifpartikeln auf die erste Beschichtungszusammensetzung;
Mindestens teilweises Härten der ersten Beschichtungszusammensetzung;
Aufbringen einer zweiten Beschichtungszusammensetzung auf das Vlies in einer Menge, die ausreicht, ein Auftrags-Trockengewicht von etwa 400 g/m² oder mehr zu ergeben; und
Härten der zweiten Beschichtungszusammensetzung.
Unter diesem Gesichtspunkt der Erfindung sind die als erste und zweite Beschichtungszusammensetzungen verwendeten Materialien wie vorstehend beschrieben. Zusätzlich kann das Verfahren auch das Aufbringen einer dritten Beschichtungszusammensetzung oder eines Vorproduktes einer Klebebeschichtung auf das Vlies umfassen, um ein Auftrags- Trockengewicht von etwa 200 g/m² zu erhalten. Wenn der so erhaltene Gegenstand in Schleifscheiben oder Endlosschleifbändern verwendet werden soll, wird ein verstärkender Träger auf die zweite Hauptoberfläche des Vlieses aufgebracht, bevor die erste Beschichtungszusammensetzung aufgebracht wird. Bevor die Klebmittel aufgebracht werden, wird vorzugsweise Nadelheften durchgeführt, um das Vlies an dem Träger zu befestigen.
Dem Fachmann werden durch die Betrachtung des Restes der Offenbarung einschließlich der eingehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und der anhängenden Patentansprüche weitere Einzelheiten der Erfindung klar.
Bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform wird auf die verschiedenen Figuren Bezug genommen, wobei:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe ist; und
Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht der Schleifscheibe von Fig. 1 ist.
Die beschriebene Ausführungsform sollte nicht so ausgelegt werden, daß der Bereich der vorliegenden Erfindung ungerechtfertigt eingeschränkt wird. Bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform sind strukturelle Einzelheiten in den Figuren dargestellt und es wird unter Verwendung von Referenznummern auf sie Bezug genommen, wobei gleiche Nummern gleiche Strukturen bedeuten.
Unter Bezugnahme auf die Figuren stellt die Erfindung eine Vielzahl von Gegenständen zur Oberflächenbearbeitung, wie die Scheibe 10, bereit. Die Scheibe 10 umfaßt einen Träger 12, ein luftiges, offenes Faservlies mit geringer Dichte 14, eine Herstellungsbeschichtung oder erste Harzschicht 16, umfassend ein erstes gehärtetes Harz, in der ersten Harzschicht 16 verklebte Schleifpartikel 18 und eine über der ersten Harzschicht aufgebrachte Klebebeschichtung oder zweite Harzschicht 20, die ein zweites gehärtetes Harz umfaßt. Die erfindungsgemäßen Schleifgegenstände können auch in Form von Endlosbändern, Oberflächenbearbeitungsscheiben, Handpads oder dergleichen bereitgestellt werden.
Der Träger 12 ist vorzugsweise ein maßhaltiger Gewebescrim aus verstreckten organischen Multifilamentfasern. Die Fasern sollten ohne Verschlechterung bei den Temperaturen beständig sein, bei denen harzartige Beschichtungsmaterialien aufgebracht und gehärtet werden. Geeignete Fasern schließen Nylon und Polyester ein und der Träger 12 ist vorzugsweise ein relativ offenes Gewebe, das einen gewissen Grad an Kühlung erlaubt, wenn der Gegenstand 10 in Gebrauch ist. Die bevorzugte Zugfestigkeit des Scrims 12 bedeutet bei Zugbelastungen bis zu 100 1b/in weniger als S% Streckung, vorzugsweise weniger als 2,5%. Der Träger ist vorzugsweise ein dehnungsstabiles Gewebe mit einem niedrigen Dehnungswert, wenn es in entgegengesetzte Richtungen gezogen wird. Für die Verwendung als Verstärkungsgewebe in den erfindungsgemäßen Gegenständen geeignete Materialien schließen ohne Einschränkung thermisch gebundene Gewebe, gestrickte Gewebe, nähgewirkte Gewebe und dergleichen ein. Die Erfindung darf jedoch nicht auf ein Verstärkungsgewebe auf Kosten eines anderen beschränkt werden.
Ein luftiges, offenes Faservlies mit geringer Dichte 14 wird an dem Träger 12 befestigt. Das Vlies umfaßt vorzugsweise erste und zweite Haupt-Vliesoberflächen. Die erste Haupt- Vliesoberfläche wird generell durch die Referenznummer 15 angezeigt und bildet die Arbeitsoberfläche des Gegenstandes 10. Die zweite Haupt-Vliesoberfläche 17 schließt an den Träger 12 an. Ein Vlies-Mittelteil erstreckt sich zwischen der ersten und der zweiten Haupt- Vliesoberfläche. Das Vlies 14 ist aus einer geeigneten synthetischen Faser hergestellt, die ohne Verschlechterung bei den Temperaturen beständig ist, bei denen die Imprägnierharze und adhäsive Bindemittel gehärtet werden. Zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Gegenständen geeignete Fasern schließen natürliche und synthetische Fasern und Gemische davon ein. Synthetische Fasern sind bevorzugt, einschließlich der aus Polyester (z. B. Polyethylenterephthalat), Nylon (z. B. Hexamethylenadipamid, Polycaprolactam), Polypropylen, Acryl (erzeugt aus einem Polymer von Acrylnitril), Reyon, Celluloseacetat, Polyvinylidenchlorid-Vinylchlorid-Copolymeren, Vinylchlorid-Acrylnitril-Copolymeren usw. hergestellten. Geeignete natürliche Fasern schließen jene von Baumwolle, Wolle, Jute und Hanf ein. Die verwendeten Fasern können neue Fasern oder Abfallfasern sein, die z. B. beim Zuschneiden von Kleidung, der Herstellung von Teppichen, der Herstellung von Fasern oder der Verarbeitung von Textilien wiedergewonnen werden. Das Fasermaterial kann aus einer homogenen Faser oder einer Verbundfaser, wie einer Zweikomponentenfaser (z. B. eine simultan versponnene Kern-Schale-Faser), bestehen. Es ist ebenfalls im Bereich der Erfindung, einen Gegenstand bereitzustellen, der in verschiedenen Teilen des Vlieses (z. B. dem ersten Vliesteil, dem zweiten Vliesteil und dem Vlies-Mittelteil) verschiedene Fasern umfaßt. Die Fasern des Vlieses sind vorzugsweise verstreckt und gekräuselt, können aber auch kontinuierliche Filamente wie jene sein, die mittels eines im United States Letters Patent Nr. 4,227,350 für Fitzer, das durch Bezugnahme hier eingeschlossen ist, beschriebenen Extrusionsverfahrens hergestellt werden.
Das Vlies 14 kann mittels herkömmlicher Verfahren, wie Schichten im Luftstrom, Krempeln, Nähwirken, Spinnbinden, Naßschichten oder Schmelzblasen, hergestellt werden. Ein bevorzugtes Vlies ist ein im Luftstrom geschichtetes Vlies, wie von Hoover et al. im US- Patent Nr. 2,958,593 beschrieben, das durch Bezugnahme hier eingeschlossen ist. Das Vlies 14 kann mit einer im Handel erhältlichen Ausrüstung zum Schichten im Luftstrom hergestellt werden, wie der im Handel unter der Handelsbezeichnung "Rando-Weber" von Rando Machine Company, Macedon, NY, erhältlichen. Dem Fachmann ist klar, daß die Erfindung nicht ungerechtfertigt auf irgend ein bestimmtes Verfahren zur Herstellung des Vlieses 14 beschränkt werden darf.
Wenn das Vlies von dem vorstehend dargestellten, von Hoover et al. beschriebenen Typ ist, sind für die Verwendung in dem Vlies zufriedenstellende Fasern zwischen etwa 20 und etwa 110 mm lang und vorzugsweise zwischen etwa 40 und etwa 65 mm lang und haben eine Feinheit oder eine lineare Dichte im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 500 Denier und vorzugsweise etwa 15 bis etwa 110 Denier. Es wird erwogen, daß Fasern gemischter Deniers bei der Herstellung eines Vlieses verwendet werden können, um eine gewünschte Oberflächenbeschaffenheit zu erhalten. Wenn ein Spinnvliesmaterial verwendet wird, können die Fasern einen wesentlich größeren Durchmesser haben, z. B. bis zu 2 mm oder mehr Durchmesser. Dem Fachmann ist klar, daß die Erfindung nicht durch die Natur der verwendeten Fasern oder ihre jeweiligen Längen, linearen Dichten und dergleichen beschränkt ist.
Nützliche Vliese haben typischerweise ein Flächengewicht von mindestens etwa 50 g/m², vorzugsweise zwischen 50 und 200 g/m², stärker bevorzugt zwischen 75 und 150 g/m². Geringere Fasermengen in dem Vlies ergeben Gegenstände, die für einige Anwendungen geeignet sein können, aber Gegenstände mit geringeren Fasergewichten können etwas kürzere Standzeiten haben. Die vorstehenden Fasergewichte ergeben typischerweise ein Vlies, das vor dem Nadeln oder Imprägnieren (nachstehend beschrieben) eine Dicke von etwa 5 bis etwa 200 mm, typischerweise zwischen 6 und 75 mm und vorzugsweise zwischen 10 und 30 mm hat.
Das Vlies 14 wird vorzugsweise durch Nadelheften verstärkt und verfestigt, eine Behandlung, die das Vlies durch das Durchstecken von Bartnadeln mechanisch verstärkt. Bei dieser Behandlung ziehen die Nadeln die Fasern des Vlieses mit sich, während sie durch das Vlies gehen, so daß nach dem Nadelheften einzelne Gruppen von Fasern des Vlieses in Richtung der Dicke des Vlieses orientiert sind. Das Ausmaß oder der Grad des Nadelheftens kann die Verwendung von etwa 8 bis etwa 20 Nadeldurchstichen pro cm² Vliesoberfläche beinhalten, wenn 15x 18x 25x 3,5 RB, F20 6-32-5.5B/3B/2E/L90-Nadeln (im Handel erhältlich von Foster Needle Company, Manitowoc, Wisconsin) verwendet werden. Das Nadelheften wird leicht unter Verwendung einer herkömmlichen Nadelfilzmaschine bewerkstelligt, die z. B. von Dilo, Inc., Charlotte, North Carolina, im Handel erhältlich ist.
Wenn das Vlies in maschinenbetriebene Schleifgegenstände, wie Endlosbänder oder Schleifscheiben, eingebaut werden soll, wird der vorstehend beschriebene Träger 12 vor dem Nadelheften an einer der Hauptoberflächen des Vlieses 14 befestigt. Die Wirkung der Nadeln beim Nadelheften hilft den Träger 12 in einer bekannten Weise an dem Vlies 14 zu befestigen. Obwohl zusätzlich Klebmittel verwendet werden kann, um den Träger 12 und das Vlies 14 miteinander zu verbinden, ist das Nadelheften im allgemeinen ausreichend, um diese Materialien aneinander zu befestigen. Der vorstehend beschriebene Grad des Nadelheftens ergibt einen Gegenstand, in dem etwa 60% der Faserdicke über dem Träger 12 und etwa 40% der Faserdicke unter dem Träger 12 liegen, wie die Referenznummer 17 in Fig. 2 zeigt. Geeignete Bänder können erhalten werden, wenn das Dickenverhältnis der Fasern über dem Scrim zu den Fasern unter dem Scrim etwa 0,75 bis 3 und vorzugsweise etwa 1,0 bis 1,7 beträgt.
Nach Beendigung des Nadelheftens kann dann eine zusätzliche Schicht (nicht gezeigt), die ein geeignetes Polymer umfaßt, in der Weise auf der freiliegenden Oberfläche des Trägers 12 aufgebracht werden, die in dem zusammen mit diesem übertragenen US-Patent Nr. 5,482,756, ausgegeben am 9. Januar 1996, beschrieben ist. Bei der Herstellung von Schleifscheiben ist der vorstehende Polymerträger im allgemeinen nicht in den Aufbau des Gegenstandes eingeschlossen.
Typischerweise wird ein Vorbindeharz verwendet, um die Fasern in Vlies 14 an ihren gegenseitigen Kontaktpunkten aneinander zu binden. Das Vorbindeharz umfaßt vorzugsweise eine harzartige Klebmittelbeschichtung, die nach dem Härten durch thermisches Härten oder dergleichen eine Klebmittelschicht bildet, welche die Fasern des Vlieses 14 zusammenhält. Jedes einer Vielzahl bekannter Materialien kann als Vorbindeharz verwendet werden, einschließlich der nachstehend beschriebenen. Materialien, die beim Härten zähe, flexible, gummiartige oder elastomere Bindemittel bilden, sind bevorzugt. Bevorzugte Vorbindeharze schließen Materialien wie Polyurethane, Polyharnstoffe, Styrol-Butadienkautschuke, Nitrilkautschuke und Polyisopren ein. Polyurethane oder Polyharnstoffe sind stärker bevorzugt und bevorzugte Polyurethane schließen jene ein, die bei der Reaktion eines Isocyanates mit einem Polyol entstehen, wie es in Form eines Vorproduktes von Uniroyal Chemical Co. unter der Handelsbezeichnung "BL-16" erhältlich ist. Das Vorbindeharz wird auf das Vlies als relativ leichte Beschichtung aufgebracht, typischerweise so, daß ein Auftrags-Trockengewicht von mindestens etwa 200 g/m² erhalten wird. Der Fachmann kann jedoch ermessen, daß die Auswahl und die Menge des tatsächlich aufgebrachten Harzes von jedem einer Vielzahl von Faktoren abhängen kann, einschließlich z. B. dem Fasergewicht im Vlies, der Faserdichte, des Fasertyps, ebenso wie der vorgesehenen Endverwendung des fertiggestellten Gegenstandes.
Zusätzlich zu dem Vorbindeharz werden Herstellungs- und Klebebeschichtungsvorprodukte auf das nadelgeheftete Vlies aufgebracht, um in dem Gegenstand 10 die erste bzw. zweite Harzschicht 16 bzw. 20 zu erhalten. Eine optionale Deckbeschichtung (nicht gezeigt) kann speziell z. B. bei der Herstellung von Endlosbändern auf die Gegenstände aufgebracht werden, um eine dritte Harzschicht zu erhalten. Die als Vorprodukte der Herstellungsbeschichtung, der Klebebeschichtung und der optionalen Deckbeschichtung verwendeten organischen Bindemittel werden typischerweise in fließfähigem Zustand auf das nadelgeheftete Vlies aufgebracht und während der nachfolgenden Verarbeitung des Schleifgegenstandes werden die Bindemittelvorprodukte in gehärtete, feste, nicht fließfähige Bindemittel umgewandelt.
Die vorstehenden Vorprodukte der Herstellung- und Klebebeschichtung sowie der optionalen Deckbeschichtung können ein beliebiges einer Vielzahl thermoplastischer Materialien umfassen. In einer anderen Ausführungsform können die Bindemittel aus Materialien erzeugt werden, die vernetzbar sind. Die Verwendung eines Gemisches von thermoplastischem Bindemittel und vernetztem Bindemittel liegt ebenfalls im Bereich dieser Erfindung. Bei der Verwendung vernetzbarer Bindemittelvorprodukte wird das Bindemittelvorprodukt einer geeigneten Energiequelle ausgesetzt, um die Polymerisation oder das Härten einzuleiten und so das gehärtete Bindemittel zu erzeugen.
Geeignete vernetzbare Vorprodukte polymerer organischer Bindemittel können entweder kondensationshärtende oder additionspolymerisierbare Harze umfassen. Die additionspolymerisierbaren Harze können ethylenisch ungesättigte Monomere und/oder Oligomere sein. Beispiele vernetzbarer Materialien schließen ein: Phenolharze, Bismaleimid-Bindemittel, Vinyletherharze, Aminoplastharze mit α,β-ungesättigten Carbonylgruppen als Seitenketten, Urethanharze, Epoxidharze, Acrylharze, Acryl-Isocyanuratharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Isocyanuratharze, Acryl-Urethanharze, Acryl-Epoxidharze oder Gemische beliebiger der vorhergehenden Substanzen.
Phenolharze werden wegen ihrer erwünschten thermischen Eigenschaften, ihrer Verfügbarkeit, ihrer Kosten und ihrer leichten Handhabbarkeit weithin als Bindemittel für Schleifgegenstände verwendet. Phenolische Resolharze haben ein Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol von 1 oder mehr, typischerweise zwischen 1,5 : 1,0 und 3,0 : 1,0. Phenolische Novolakharze haben ein Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol von weniger als 1,0 : 1,0. Beispiele im Handel erhältlicher Phenolharze schließen die unter den Handelsnamen "Durez" und "Varcum" von Occidental Chemicals Corp.; "Resinox" von Monsanto; "Arofene" von Ashland Chemical Co. und "Arotap" von Ashland Chemical Co. bekannten ein.
Beispiele von Latexharzen, die mit Phenolharzen gemischt werden können, schließen Acrylnitril-Butadienemulsionen, acrylische Emulsionen, Butadienemulsionen, Butadien- Styrolemulsionen und Kombinationen davon ein. Diese Latexharze sind von einer Vielzahl verschiedener Quellen im Handel erhältlich und schließen die unter den folgenden Handelsbezeichnungen erhältlichen ein: "Rhoplex" und "Acrylsol", im Handel erhältlich von Rohm and Haas Company, "Flexcryl" und "Valtac", im Handel erhältlich von Air Products & Chemicals Inc., "Synthemul" und "Tylac", im Handel erhältlich von Reichold Chemical Co., "Hycar" und "Goodrite", im Handel erhältlich von B. F. Goodrich, "Chemigum", im Handel erhältlich von Goodyear Tire and Rubber Co., "Neocryl", im Handel erhältlich von ICI, "Butafon", im Handel erhältlich von BASF und "Res", im Handel erhältlich von Union Carbide.
Epoxidharze haben eine Oxirangruppe und werden durch Ringöffnung polymerisiert. Solche Epoxidharze schließen monomere Epoxidharze und polymere Epoxidharze ein. Diese Harze können bezüglich der Natur ihrer Grundgerüste und ihrer Substituenten stark variieren. Das Grundgerüst kann z. B. von einem beliebigen Typ sein, der normalerweise in Epoxidharzen vorkommt, und die Substituenten können beliebige Reste sein, die frei von aktiven Wasserstoffatomen sind, welche bei Zimmertemperatur mit einer Oxirangruppe reagieren. Repräsentative Beispiele annehmbarer Substituenten schließen Halogene, Esterreste, Etherreste, Sulfonatreste, Siloxanreste, Nitrogruppen und Phosphatgruppen ein. Beispiele einiger bevorzugter Epoxidharze schließen 2,2-Bis[4-(2,3-epoxyproproxy)phenyl)]propan (Diglycidylether von Bisphenol A) und unter den folgenden Handelsbezeichnungen im Handel erhältliche Materialien ein: "Epon 828", "Epon 1004" und "Epon 1001F", erhältlich von Shell Chemical Co., "DER-331 ", "DER-332" und "DER -334", erhältlich von Dow Chemical Co. Andere geeignete Epoxidharze schließen Glycidylether von Phenol-Formaldehyd-Novolak (z. B. "DEN-431" und "DEN-428", erhältlich von Dow Chemical Co.) ein.
Beispiele ethylenisch ungesättigter Bindemittelvorprodukte schließen ein: Aminoplastmonomer oder -oligomer mit α,β-ungesättigten Carbonylgruppen als Seitenketten, ethylenisch ungesättigte Monomere oder Oligomere, Acryl-Isocyanuratmonomere, Acryl-Urethanoligomere, Acryl-Epoxidmonomere oder -oligomere, ethylenisch ungesättigte Monomere oder Verdünnungsmittel, Acrylatdispersionen oder Gemische davon.
Aminoplastharz-Bindemittelvorprodukte haben mindestens eine α,β-ungesättigte Carbonylgruppe als Seitenkette pro Molekül oder Oligomer. Diese Materialien werden in den US-Patenten Nrn. 4,903,440 und 5,236,472 weitergehend beschrieben, die beide durch Bezugnahme hier eingeschlossen sind.
Ethylenisch ungesättigte Monomere oder Oligomere können monofunktional, difunktional, trifunktional oder tetrafunktional oder sogar noch höherfunktional sein. Der Ausdruck "Acrylat", wie hier verwendet, soll sowohl Acrylate als auch Methacrylate einschließen. Ethylenisch ungesättigte Bindemittelvorprodukte schließen sowohl monomere als auch polymere Verbindungen ein, die Kohlenstoff-, Wasserstoff und Sauerstoffatome und gegebenenfalls Stickstoff und die Halogene enthalten. Sauerstoff oder Stickstoffatome oder beide sind im allgemeinen in Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und Harnstoffresten vorhanden. Ethylenisch ungesättigte Verbindungen haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als etwa 4000 und sind vorzugsweise Ester, die bei der Reaktion von Verbindungen, die aliphatische Monohydroxygruppen oder aliphatische Polyhydroxygruppen enthalten, mit ungesättigten Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure und dergleichen, entstanden sind. Repräsentative Beispiele ethylenisch ungesättigter- Monomere schließen ein: Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Styrol, Divinylbenzol, Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Vinyltoluol, Ethylenglykoldiacrylat, Polyethylenglykoldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglykoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerythrittriacrylat, Pentaerythrittrimethacrylat, Pentaerythrittetraacrylat und Pentaerythrittetramethacrylat. Andere ethylenisch ungesättigte Harze schließen ein: Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethallylester und -amide von Carbonsäuren, wie Diallylphthalat, Diallyladipat und N,N-Diallyladipamid. Noch andere stickstoffhaltige Verbindungen schließen ein: Tris(2-acryloxyethyl)isocyanurat, 1,3,5-Tris(2-methacryloxyethyl)-s-triazin, Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylpiperidon.
Isocyanuratderivate mit mindestens einer anhängenden Acrylatgruppe und Isocyanatderivate mit mindestens einer anhängenden Acrylatgruppe werden weiter im US-Patent Nr. 4,652,274 beschrieben, das durch Bezugnahme hier eingeschlossen ist. Ein bevorzugtes Isocyanuratmaterial ist ein Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat.
Acryl-Urethane sind Diacrylatester von hydroxylterminierten, mit Isocyanat verlängerten Polyestern oder Polyethern. Beispiele im Handel erhältlicher Acryl-Urethane schließen die unter den Handelsbezeichnungen "UVITHANE 782", erhältlich von Morton Chemical, und "CMD 6600", "CMD 8400" und "CMD 8805", erhältlich von UCB Radcure Specialties, erhältlichen ein. Acryl-Epoxidharze sind Diacrylatester von Epoxidharzen, wie die Diacrylatester von Bisphenol A-Epoxidharz. Beispiele im Handel erhältlicher Acryl-Epoxidharze schließen die unter den Handelsbezeichnungen "CMD 3500", "CMD 3600" und "CMD 3700", erhältlich von UCB Radcure Specialties, erhältlichen ein.
Beispiele ethylenisch ungesättigter Verdünnungsmittel oder Monomere sind im US- Patent Nr. 5,236,472 (Kirk et al.) und in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/474,289 (Larson et al.) zu finden; die Offenbarungen beider Patentanmeldungen sind durch Bezugnahme hier eingeschlossen. Diese ethylenisch ungesättigten Verdünnungsmittel sind in einigen Fällen nützlich, weil sie in der Regel mit Wasser verträglich sind.
Weitere die Acrylatdispersionen betreffende Einzelheiten sind im US-Patent Nr. 5,378,252 (Follensbee) zu finden, das durch Bezugnahme hier: eingeschlossen ist.
Es ist ebenfalls im Bereich dieser Erfindung, ein teilpolymerisiertes ethylenisch ungesättigtes Monomer in den hierin verwendeten Bindemittelvorprodukten zu verwenden. Zum Beispiel kann ein Acrylatmonomer teilpolymerisiert und in eine Schleifmittelaufschlämmung (z. B. eine Aufschlämmung eines Bindemittelvorproduktes mit Schleifpartikeln) eingebracht werden. Der Grad der Teilpolymerisation sollte so eingestellt werden, daß das so erhaltene teilpolymerisierte ethylenisch ungesättigte Monomer keine übermäßig hohe Viskosität hat, damit die so erhaltene Schleifmittelaufschlämmung aufgebracht werden kann, um den Schleifgegenstand zu erzeugen. Ein Beispiel eines Acrylatmonomers, das teilpolymerisiert werden kann, ist Isooctylacrylat. Es ist auch im Bereich dieser Erfindung, eine Kombination eines teilpolymerisierten ethylenisch ungesättigten Monomers mit einem anderen ethylenisch ungesättigten Monomer und/oder einem kondensationshärtenden Bindemittel zu verwenden.
Unter Bezugnahme auf die Herstellungsbeschichtung oder die erste Harzschicht 16 wird ein Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung auf das Vlies 14 aufgebracht, um prinzipiell als Klebmittel für Schleifpartikel zu dienen. Die Herstellungsbeschichtung 16 bildet vorzugsweise eine diskrete, an die Oberfläche des Trägers 12 anschließende Klebmittelschicht und die Herstellungsbeschichtung 16 ist am stärksten bevorzugt an der Grenzfläche der zweiten Haupt-Vliesoberfläche 17 und des Trägers 12 in Kontakt mit der Oberfläche des Trägers 12. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung wird so auf das Vlies 14 aufgebracht, daß die gehärtete Beschichtung im wesentlichen kontinuierlich ist und sich von dem Träger 12 erstreckt und dabei das Vlies 14 überzieht, wobei Fasern des Vlieses sich sowohl über die gehärtete Herstellungsbeschichtung als auch unter den Träger 12 erstrecken. Eine gewisse Diskontinuität in der Herstellungsbeschichtung 16 ist annehmbar und kann durch eingeschlossene Luft verursacht werden, wenn das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung auf die Fasern des Vlieses 14 aufgebracht wird.
Für die Verwendung hier geeignete Vorprodukte der Herstellungsbeschichtung schließen die vorstehend beschriebenen Materialien ein. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung wird vorzugsweise aus Phenolharzen und Epoxidharzen ausgewählt, die ein hartes, sprödes Bindemittel mit einer Knoophärte von mindestens etwa 20 kg/mm² bilden können. Phenolharze sind bei der Erzeugung der Herstellungsbeschichtung für die Gegenstände der vorliegenden Erfindung am stärksten bevorzugt. Ein besonders bevorzugtes Phenolharz ist ein Formaldehyd/Phenol-Resolkondensat mit einem Molverhältnis von 1,96 : 1 (Formaldehyd : Phenol), das mit Natriumhydroxid katalysiert ist. Geeignete Harze haben typischerweise 70% Feststoffgehalt in Wasser und können von kommerziellen Quellen, wie z. B. Neste, Inc., Missasaqua, Ontario, Kanada, bezogen werden. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung wird auf das Vlies 14 aufgebracht, um ein Trockengewicht der Beschichtung für die so erhaltene Herstellungsbeschichtung 16 von mindestens etwa 400 g/m², vorzugsweise mindestens etwa 600 g/m² und am stärksten bevorzugt mindestens etwa 800 g/m² zu erhalten.
In der Herstellungsbeschichtung sind Schleifpartikel verklebt, um dem fertiggestellten Gegenstand einen gewünschten Schleifcharakter zu verleihen. Es gibt zwei Haupttypen von Schleifpartikeln, anorganische Schleifpartikel und Partikel auf organischer Basis. Anorganische Schleifpartikel können weiter in harte anorganische Schleifpartikel (z. B. mit einer Mohshärte > 8) und weiche anorganische Schleifpartikel (z. B. mit einer Mohshärte < 8) unterteilt werden.
Beispiele herkömmlicher harter anorganischer Schleifpartikel schließen ein: Schmelz- Sinterkorund, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, weißen Schmelz-Sinterkorund, keramische Aluminiumoxidmaterialien, wie die im Handel unter der Handelsbezeichnung "Cubitron" erhältlichen (erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota), schwarzes Siliziumcarbid, grünes Siliziumcarbid, Titandiborid, Borcarbid, Wolframcarbid, Titancarbid, Diamant, kubisches Bornitrid, Granat, geschmolzenes Aluminiumoxid-Zirkonoxid, Sol-Gel-Schleifpartikel und dergleichen. Beispiele von Sol-Gel- Schleifpartikeln sind in den US-Patenten Nrn: 4,314,827, 4,623,364; 4,744,802, 4,770,671; und 4,881,951 zu finden, die alle durch Bezugnahme hier eingeschlossen sind. Es wird auch erwogen, daß die Schleifpartikel Schleifagglomerate enthalten könnten, wie die in den United States Letters Patenten Nrn. 4,652,275 und 4,799,939 beschriebenen, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hier eingeschlossen sind.
Beispiele weicherer anorganischer Schleifpartikel schließen Siliziumdioxid, Eisenoxid, Chrom(III)oxid, Zerdioxid, Zirkoniumdioxid, Titandioxid, Silicate und Zinndioxid ein. Noch andere Beispiele weicher Schleifpartikel schließen ein: Metallcarbonate (wie Calciumcarbonat (Kreide, Calcit, Mergel, Travertin, Marmor und Kalkstein), Calcium-Magnesiumcarbonat, Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat), Siliziumdioxid (wie Quarz, Glaskügelchen, Glas- Hohlkügelchen und Glasfasern), Silicate (wie Talkum, Tone (Montmorillonit), Feldspat, Glimmer, Calciumsilicat, Calciummetasilicat, Natriumaluminiumsilicat, Natriumsilicat), Metallsulfate (wie Calciumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Natriumaluminiumsulfat, Aluminiumsulfat), Gips, Aluminiumtrihydrat, Graphit, Metalloxide (wie Calciumoxid (Branntkalk), Aluminiumoxid, Titandioxid) und Metallsulfite (wie Calciumsulfit), Metallpartikel (Zinn, Blei, Kupfer und dergleichen), Glaspartikel, Glaskügelchen, Glas- Hohlkügelchen, Flint, Talkum, Schmirgel und dergleichen.
Partikel auf organischer Basis schließen Kunststoffschleifpartikel ein, die aus einem thermoplastischen Material hergestellt sind, wie Polycarbonat, Polyetherimid, Polyester, Polyethylen, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Polypropylen, Acetalpolymere, Polyvinylchlorid, Polyurethane, Nylon und Kombinationen davon. Bevorzugte thermoplastische Polymere sind solche, die eine hohe Schmelztemperatur und/oder gute Hitzebeständigkeitseigenschaften haben. Bei der Erzeugung thermoplastischer Partikel kann das Polymermaterial zu länglichen Segmenten geformt (z. B. mittels Extrusion) und in die gewünschte Länge geschnitten werden. In einer anderen Ausführungsform kann thermoplastisches Polymer z. B. mittels Formpressen oder Spritzgießen in eine gewünschte Form und Teilchengröße gepreßt werden.
Organische Schleifpartikel können auch ein vernetztes Polymer umfassen, wie die bei der Polymerisation von Phenolharzen, Aminoplastharzen, Urethanharzen, Epoxidharzen, Melamin-Formaldehydharzen, Acrylatharzen, Acryl-Isocyanuratharzen, Harnstoff-Formaldehydharzen, Isocyanuratharzen, Acryl-Urethanharzen, Acryl-Epoxidharzen und Gemischen davon entstehenden. Diese vernetzten Polymere können hergestellt, zerkleinert und zu der passenden Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung gesiebt werden.
Die erfindungsgemäßen Gegenstände können ein Gemisch von zwei oder mehr verschiedenen Schleifpartikeln enthalten, wie ein Gemisch von harten anorganischen Schleifpartikeln und weichen anorganischen Schleifpartikeln oder ein Gemisch von zwei weichen Schleifpartikeln. In dem Gemisch von zwei oder mehr verschiedenen Schleifpartikeln können die einzelnen Schleifpartikel entweder ähnliche mittlere Partikelgrößen haben oder die einzelnen Schleifpartikel können verschiedene mittlere Partikelgrößen haben. Unter noch einem anderen Gesichtspunkt kann ein Gemisch anorganischer Schleifpartikel und organischer Schleifpartikel vorhanden sein.
Die Schleifpartikel können in dem fertiggestellten Gegenstand im Gewichtsbereich von 600 g/m² bis 2000 g/m² und vorzugsweise etwa mit 1500 g/m² vorhanden sein. Typische Größen der Partikel (z. B. der mittlere Partikeldurchmesser) können von etwa 1 um bis etwa 10 mm reichen.
Eine Klebebeschichtung 20 oder zweite Harzschicht wird über der vorhergehenden Herstellungsbeschichtung und den Schleifpartikeln auf den Gegenstand 10 aufgebracht. Die Klebebeschichtung wird auf das Vlies 14 als Vorprodukt einer Klebebeschichtung aufgebracht, das ein hartes, sprödes Bindemittel ergibt, welches vorzugsweise eine Knoophärte von mindestens etwa 20 kg/mm² aufweist. Das Vorprodukt der Klebebeschichtung wird so auf das Vlies 14 aufgebracht, daß die gehärtete Klebebeschichtung vorzugsweise im wesentlichen kontinuierlich ist und sich über die Herstellungsbeschichtung erstreckt, so daß die Herstellungsbeschichtung im wesentlichen zwischen dem Träger 12 und der Klebebeschichtung eingeschlossen ist. Eine gewisse Diskontinuität in der Klebebeschichtung 20 ist annehmbar und kann durch eingeschlossene Luft entstehen, wenn das Vorprodukt der Klebebeschichtung auf die Fasern des Vlieses 14 aufgebracht wird. Die Klebebeschichtung 20 erstreckt sich typischerweise von der oberen Oberfläche der Herstellungsbeschichtung durch das Vlies. Fasern des Vlieses können sich oberhalb und unterhalb der gehärteten Klebebeschichtung erstrecken und die Schleifpartikel 18 sind vorzugsweise im wesentlichen von der Klebebeschichtung 20 bedeckt, obwohl Teile der Partikel über die äußerste Oberfläche der Beschichtung 20 hinausragen können. Geeignete Vorprodukte der Klebebeschichtung schließen die vorstehend beschriebenen Materialien ein.
Das Vorprodukt der Klebebeschichtung wird vorzugsweise aus Phenolharzen und Epoxidharzen ausgewählt. Von diesen sind Phenolharze bevorzugt und ein besonders bevorzugtes Phenolharz ist das vorstehend in der Beschreibung der Herstellungsbeschichtung beschriebene Formaldehyd/Phenol-Kondensationsharz. Das Vorprodukt der Klebebeschichtung wird auf das Vlies aufgebracht, um ein Trockengewicht der so erhaltenen Klebebeschichtung von mindestens etwa 400 g/m², vorzugsweise mindestens etwa 600 g/m² und am stärksten bevorzugt mindestens etwa 800 g/m² zu erhalten.
Gegebenenfalls kann eine Deckbeschichtung in den Aufbau der erfindungsgemäßen Gegenstände eingeschlossen werden, speziell bei der Herstellung von Endlosbändern. Wenn die Deckbeschichtung eingeschlossen ist, wird sie als Vorprodukt der Deckbeschichtung über die vorstehend besprochene Klebebeschichtung auf den Gegenstand aufgebracht. Die nachfolgend gehärtete Deckbeschichtung ist in dem Gegenstand mit einem Trockengewicht der Beschichtung von mindestens etwa 150 g/m² und vorzugsweise mindestens etwa 200 g/m² vorhanden. Für die Deckbeschichtung geeignete Materialien schließen die vorstehend beschriebenen Materialien ein und werden vorzugsweise aus denselben Materialien ausgewählt, die vorstehend für das Vorbindeharz genannt wurden.
Die vorstehenden Bindemittelvorprodukte können weiter optionale Zusatzstoffe in Mengen umfassen, die geeignet sind, die gewünschten Eigenschaften zu ergeben, wie Zusatzstoffe zur Modifikation der Oberfläche der Schleifpartikel, Haftvermittler, Weichmacher, Füllstoffe, Treibmittel, Fasern, Antistatikmittel, Initiatoren, Suspendiermittel, Photosensibilisatoren, Schmiermittel, Netzmittel, oberflächenaktive Mittel, Pigmente, Farbstoffe, UV-Stabilisatoren und dergleichen. Die Auswahl passender Zusatzstoffe und ihrer Mengen ist vom Fachmann leicht zu treffen.
Der Zusatz eines geeigneten Weichmachers kann die Erodierbarkeit der Schleifbeschichtung erhöhen und die Gesamthärte des Bindemittels verringern. Der Weichmacher sollte mit dem Bindemittelvorprodukt verträglich sein, um eine Phasentrennung zu vermeiden, solange das Vorprodukt noch in einem beschichtungsfähigen oder flüssigen Zustand ist. Beispiele möglicher Weichmacher schließen ein: Polyvinylchlorid, Dibutylphthalat, Alkylbenzylphthalat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Celluloseester, Siliconöle, Adipat- und Sebacatester, Polyole, Polyolderivate, t-Butylphenyldiphenylphosphat, Trikresylphosphat, Ricinusöl, Kombinationen davon und dergleichen.
Ein Füllstoff umfaßt typischerweise ein partikuläres Material und hat im allgemeinen eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 0,1 bis 50 um, typischerweise zwischen 1 und 30 um. Beispiele nützlicher Füllstoffe schließen ein: Metallcarbonate (wie Calciumcarbonat (Kreide, Calcit, Mergel, Travertin, Marmor und Kalkstein), Calcium-Magnesiumcarbonat, Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat), Siliziumdioxid (wie Quarz, Glaskügelchen, Glas- Hohlkügelchen und Glasfasern), Silicate (wie Talkum, Tone (Montmorillonit), Feldspat, Glimmer, Calciumsilicat, Calciummetasilicat, Natriumaluminiumsilicat, Natriumsilicat), Metallsulfate (wie Calciumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Natriumaluminiumsulfat, Aluminiumsulfat), Gips, Vermiculit, Holzmehl, Aluminiumtrihydrat, Ruß, Metalloxide (wie Calciumoxid (Branntkalk), Aluminiumoxid, Zinnoxid (z. B. Zinn(IV)oxid), Titandioxid) und Metallsulfite (wie Calciumsulfit), thermoplastische Partikel (Polycarbonat, Polyetherimid, Polyester, Polyethylen, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Polypropylen, Acetalpolymere, Polyurethane, Nylonpartikel) und hitzehärtende Partikel (wie phenolische Hohlkügelchen, phenolische Kügelchen, Polyurethanschaumpartikel und dergleichen). Der Füllstoff kann auch ein Salz, wie ein Halogenid, sein. Beispiele von Halogeniden schließen ein: Natriumchlorid, Kaliumkryolith, Natriumkryolith, Ammoniumkryolith, Kaliumtetrafluoroborat, Natriumtetrafluoroborat, Siliziumfluoride, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid. Beispiele metallischer Füllstoffe schließen ein: Zinn, Blei, Bismut, Cobalt, Antimon, Cadmium, Eisen und Titan. Verschiedene andere Füllstoffe schließen Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit und Metallsulfide ein. Es sollte selbstverständlich sein, daß die vorstehenden Füllstoffe eine repräsentative Auswahl darstellen und nicht eine komplette Liste möglicher, hierin verwendbarer Füllstoffe.
Beispiele von Antistatikmitteln schließen Graphit, Ruß, Vanadiumoxid, leitfähige Polymere, Feuchthaltemittel und dergleichen ein. Diese Antistatikmittel sind in den US- Patenten Nrn. 5,061,294; 5,137,542 und 5,203,884 offenbart, die durch Bezugnahme hier eingeschlossen sind.
Die vorstehenden Bindemittelvorprodukte können weiter ein Härtungsmittel zur Einleitung und Vervollständigung der Polymerisation oder Vernetzung umfassen, die bei der Umwandlung des Bindemittelvorproduktes zu einem Bindemittel erforderlich ist. Der Begriff Härtungsmittel umfaßt Initiatoren, Photoinitiatoren, Katalysatoren und Aktivatoren. Die Menge und der Typ des Härtungsmittels hängen stark von der Chemie des Bindemittelvorproduktes ab, wie dem Fachmann bekannt ist.
Die erfindungsgemäßen Schleifgegenstände können in Form einer dünnen Lage vorliegen oder in kreisförmige Scheiben geschnitten sein, wie der Gegenstand 10 von Fig. 1 veranschaulicht. Zusätzlich können die Enden eines Stückes der Schleifzusammensetzung in einer bekannten Weise zusammengespleißt werden, um ein Endlosband zu erhalten. Dünne Lagen des vorstehenden Vlieses können mit oder ohne zusätzliches Bindemittel zu einem Scheiben- oder Bürstenprodukt gestapelt werden, oder vorgeschnittene Scheiben können mit einem optionalen Bindemittel zu einem Satz verbunden werden. Der bevorzugte erfindungsgemäße Schleifgegenstand hat die Form einer Scheibe, typischerweise mit Durchmessern im Bereich von etwa 2 cm bis etwa 20 cm, und wird vorteilhaft mit einem Winkelschleifer mit einem geeigneten Befestigungsmittel verwendet. Die erfindungsgemäßen Scheiben können mittels eines zentralen Loches für einen Spanndorn, eines Haftklebemittels, oder unter Verwendung mechanischer sogenannter "hook-and-loop"-Befestigungen an solchen Werkzeugen befestigt werden.
Die erfindungsgemäßen Vliesschleifgegenstände können hergestellt werden, indem zunächst ein Vlies bereitgestellt wird. Das Vlies kann ein im Handel erhältliches Vlies sein oder eines, das speziell zur Verwendung für die erfindungsgemäßen Gegenstände hergestellt wird. Bei der Herstellung von Scheiben und Endlosbändern wird der Träger (z. B. Scrim) auf eine Hauptoberfläche des Vlieses aufgebracht und nadelgeheftet, um das Vlies zu verfestigen oder zu verdichten. Das Nadelheften hilft das Vlies an dem Träger zu befestigen, indem Teile zumindest einiger Fasern des Vlieses durch den Träger gezogen werden, wo sie zurückgehalten werden und so das Vlies an dem Träger halten. Danach wird eine Vorbindebeschichtung in einer Menge auf das Vlies aufgebracht, die ausreicht, ein Auftrags- Trockengewicht von mindestens etwa 200 g/m² zu ergeben. Die Vorbindebeschichtung kann in einer beliebigen bekannten Weise aufgebracht werden, um mindestens den Hauptteil der Fasern des Vlieses aneinander zu binden. Ein bevorzugtes Verfahren zum Aufbringen der Vorbindebeschichtung ist die Verwendung eines herkömmlichen Zweiwalzenbeschichters. Das Vorbindeharz wird dann gehärtet, typischerweise durch Hitzehärten, um ein vorgebundenes Vlies zu erhalten. Das vorgebundene Vlies kann gerollt oder sonstwie in einer Weise geformt werden, die für die nachstehende Verarbeitung, wie hierin beschrieben, geeignet ist.
Ein Vorprodukt einer Herstellungsbeschichtung wird dann auf das vorgebundene Vlies aufgebracht, um ein Auftrags-Trockengewicht von mindestens etwa 400 g/m², typischerweise mehr als 600 g/m² und vorzugsweise mehr als 800 g/m², zu erhalten. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung wird vorzugsweise auf das vorgebundene Vlies in einer Weise aufgebracht, die das Vorprodukt dazu bewegt, das Faservlies zu durchdringen und nach dem Härten an der Grenzfläche zwischen der zweiten Hauptoberfläche des Vlieses und der Oberfläche des Trägers eine Herstellungsbeschichtung zu bilden. Ein geeignetes Verfahren zum Aufbringen des Vorproduktes der Herstellungsbeschichtung ist die Verwendung einer Dosierwalze, wobei das vorgebundene Vlies in ein Bad mit flüssigem Vorprodukt getaucht und dann durch ein rotierendes Quetschwalzenpaar geführt wird, die so eingestellt sind, daß sie einen ausreichenden Druck auf das beschichtete Vlies ausüben, so daß das gewünschte Auftrags-Trockengewicht der Herstellungsbeschichtung erhalten wird.
Auf die fließfähige Oberfläche des Vorproduktes der Herstellungsbeschichtung können Schleifpartikel aufgebracht werden. Die Partikel werden vorzugsweise in relativ einheitlicher Verteilung über die Oberfläche des Vorproduktes der Herstellungsbeschichtung aufgebracht, um ein Auftragsgewicht von mindestens etwa 400 g/m² zu erhalten. Die Schleifpartikel können auf das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung durch Blasen, Streuen oder elektrostatisches Aufbringen der Partikel auf das ungehärtete Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung aufgebracht werden. Natürlich können die Schleifpartikel auch mit dem Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung gemischt werden und sowohl das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung als auch die Schleifpartikel können als Bindemittel/Schleifmittel- Aufschlämmung in nur einem Beschichtungsschritt, der mit dem vorstehend beschriebenen identisch ist, auf das vorgebundene Vlies aufgebracht werden. Wenn das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung schon Schleifpartikel einschließt, können zusätzliche Schleifpartikel (z. B. durch Aufstreuen) zugegeben werden, um vor dem Härten an der Oberfläche des Vorproduktes der Herstellungsbeschichtung eine zusätzliche Beladung mit Partikeln bereitzustellen. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung wird dann in geeigneter Weise mindestens teilweise gehärtet, wie mittels herkömmlicher thermischer Härtungsverfahren oder durch Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung, wenn der Zusammensetzung des Vorproduktes der Herstellungsbeschichtung ein geeigneter Photoinitiator zugegeben wurde.
Das Vorprodukt der Klebebeschichtung wird dann auf das mindestens teilweise gehärtete Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung aufgebracht, um ein Auftrags-Trockengewicht von mindestens etwa 400 g/m², typischerweise mehr als 600 g/m² und vorzugsweise mehr als 800 g/m² zu erhalten. Das Vorprodukt der Klebebeschichtung wird vorzugsweise auf das vorgebundene Vlies in einer ähnlichen und vorzugsweise identischen Weise aufgebracht, wie sie zum Aufbringen des Vorproduktes der Herstellungsbeschichtung verwendet wurde, um das Vorprodukt der Klebebeschichtung dazu zu bringen, das Faservlies zu durchdringen und nach dem Härten eine Klebebeschichtung an der äußeren Oberfläche der mindestens teilweise gehärteten Herstellungsbeschichtung zu bilden. Eine Dosierwalze kann, wie vorstehend beschrieben, beim Aufbringen des Vorproduktes der Klebebeschichtung verwendet werden, um ein gewünschtes Auftrags-Trockengewicht der Klebebeschichtung zu erhalten. Das Vorprodukt der Klebebeschichtung und die mindestens teilweise gehärtete Herstellungsbeschichtung können dann Bedingungen ausgesetzt werden, unter denen beide Harz- Vorprodukte aushärten.
Bei der Herstellung von Endlosbändern kann auf der Klebebeschichtung ein Vorprodukt einer optionalen Deckbeschichtung aufgebracht werden. Das Vorprodukt der Deckbeschichtung wird in einer Menge zu dem Gegenstand gegeben, die ausreicht, um ein Auftrags- Trockengewicht von mindestens etwa 200 g/m² zu erhalten. Das Vorprodukt der Deckbeschichtung wird vorzugsweise auf die Klebebeschichtung durch Aufsprühen des Vorproduktes auf die Klebebeschichtung in einer bekannten Weise aufgebracht, um das gewünschte Auftrags-Trockengewicht zu erhalten. Die Deckbeschichtung wird dann durch thermisches Härten des Vorproduktes oder durch strahlungsinduziertes Härten des Vorproduktmaterials (z. B. mittels Ultraviolettstrahlung) gehärtet. In den vorstehenden Verbundgegenständen beträgt das Gewichtsverhältnis der Schleifpartikel zum gesamten Bindemittel vorzugsweise mindestens etwa 5 : 1 und das Gewichtsverhältnis des gesamten Bindemittels zu den Fasern beträgt vorzugsweise mindestens etwa 1,5 bis 1. In diesem Zusammenhang betrifft "gesamtes Bindemittel" die vereinten Trockengewichte der vorstehenden Vorbindemittel, Herstellungsbeschichtung, Klebebeschichtung und der optionalen Deckbeschichtung.
Das Verbundprodukt kann dann weiterverarbeitet werden, um fertiggestellte Gegenstände zu erhalten, die zur Verwendung bei der Fertigbearbeitung von Oberflächen geeignet sind. Der Verbund kann verwendet werden, um Gegenstände in Form von Endlosbändern, Scheiben, Handpads und dergleichen bereitzustellen. Scheiben und Handpads können durch Ausschneiden (z. B. Ausstanzen) der Gegenstände aus dem Verbund in einer bekannten Weise hergestellt werden. Bei der Herstellung von Endlosbändern werden Streifen aus dem Verbund geschnitten, die eine zur Herstellung von Endlosbändern, die z. B. auf einen Sandpapier-Bandschleifer passen, geeignete Länge und Breite haben. Bei der Herstellung des fertigen Bandes können herkömmliche Spleißverfahren verwendet werden. Ein solches Verfahren, bekannt als stumpfes Spleißen, erfordert es im allgemeinen, daß die Enden der zusammengesetzten Streifen in einer zusammenpassenden Konfiguration abgeschrägt sind, und die Enden können dann unter Verwendung eines herkömmlichen Urethanspleißklebers und eines Spleißverfahrens unter Erhitzen des Bandes zusammengespleißt werden. Natürlich können andere Verfahren zur Herstellung von Bändern verwendet werden, wie herkömmliche Herstellungsverfahren und Klebmittel für beschichtete Schleifbänder. Die Herstellung von Endlosbändern, Scheiben, Handpads und dergleichen ist mit den Fähigkeiten des Fachmannes möglich und die Erfindung sollte nicht so ausgelegt werden, als ob sie auf die Bereitstellung von Bändern oder dergleichen beschränkt sei, die mit irgendeinem spezifischen Herstellungsverfahren hergestellt wurden.
Zusätzlich zu den vorstehenden Endlosbändern, Scheiben und Handpads können Schleifscheiben erhalten werden. Bei der Herstellung solcher Scheiben wird das vorstehende Verfahren befolgt, außer daß der Trägerscrim (z. B. Nr. 12 von Fig. 2) bei der Erzeugung des Verbundes nicht verwendet wird und der Verbund vor der Endhärtung der Bindemittelvorprodukte zu Scheiben geformt werden kann. Der Form des Gegenstandes 10 von Fig. 1 ähnliche Kreisringe werden aus dem Verbund ausgeschnitten und konzentrische Stapel getrockneter, aber nicht gehärteter Kreisringe können auf einen Dorn montiert werden. Die Zahl der bei der Herstellung solcher Scheiben verwendeten Kreisringe liegt typischerweise im Bereich von 2 bis 10. Die gestapelten Kreisringe werden auf eine geeignete Dicke (z. B. jede Dicke, die dem Bedarf des Endverbrauchers entspricht) zusammengepreßt und die Bindemittelvorprodukte des zusammengepreßten Kreisringstapels werden z. B. durch Erhitzen gehärtet. Das Härten der Vorprodukte wird typischerweise und vorzugsweise langsam durchgeführt, um die Entfernung des Lösungsmittels zu ermöglichen und ein genügendes Härten der Vorprodukte sicherzustellen. Zum Beispiel wird ein Stapel von 5 oder 6 Kreisringen typischerweise etwa 3 Stunden bei 91ºC in einem Ofen gehärtet. Danach kann die Ofentemperatur für weitere 5 Stunden auf 121ºC erhöht werden. Der zusammengepreßte Verbund wird auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen und dann von dem Dorn genommen. Ein Kernmaterial (z. B. Polyurethan) kann in das Loch des Kreisringes gegossen werden. Der so erhaltene Schleifgegenstand wird dann auf einer Drehbank abgerichtet, um sicherzustellen, daß der Außendurchmesser der fertiggestellten Scheibe konzentrisch zum Innendurchmesser ist.

Materialien

In den nachstehenden Beispielen werden die Materialien mit bestimmten Abkürzungen oder Handelsbezeichnungen benannt.
Irgacure 651 ist ein Radikalstarter, erhältlich von Ciba-Geigy Corp., Greensboro, N. C.
BAM ist ein Aminoplastharz mit mindestens 1,1 α,β-ungesättigten Carbonylgruppen als Seitenketten und wird ähnlich der im US-Patent Nr. 4,903,440 offenbarten Vorschrift 2 hergestellt.
PR ist ein Vorprodukt eines phenolischen Resolharzes, umfassend ein Kondensat eines 1,5786 : 1,0 Formaldehyd : Phenol-Gemisches, dem 0,07% des Phenolgewichtes an Natriumhydroxid als Katalysator zugesetzt sind, mit 70% Feststoffgehalt.
CMS ist ein Calciummetasilicat-Füllstoff, im Handel erhältlich von NYCO, Willsboro, NY, unter der Handelsbezeichnung "WOLLASTOKUP".
CACO ist ein pulverisiertes, unbehandeltes Calciumcarbonat, erhältlich von J. M. Huber Corp., Engineered Minerals Division, Atlanta, Georgia.
ADIPRENE BL31 ist die Handelsbezeichnung für ein Poly(tetramethylenglykol)polymer, das mit 2 Mol Toluoldiisocyanat umgesetzt ist, um ein difunktionales Isocyanatprepolymer zu erzeugen, das nachfolgend mit Methylethylketoxim blockiert wird. Das Material ist im Handel erhältlich von Uniroyal Chemical Co., Inc.
PMA ist Propylenglykolmonoethyletheracetat, bezogen von Ashland Chemical Inc., Columbus, Ohio.
CUBITRON ist die Handelsbezeichnung für ein keramisches Aluminiumoxidschleifmaterial, im Handel erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota.
NZ ALUNDUM ist die Handelsbezeichnung für ein Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkorn, im Handel erhältlich von Norton Company, Worcester, Massachusetts.
POLYSOLV ist die Handelsbezeichnung für Propylenglykolmonomethyletheracetat, im Handel erhältlich von Ashland Chemical Inc., Columbus, Ohio.
CAB-O-SIL ist die Handelsbezeichnung für Siliziumdioxid, das als Verdickungsmittel verwendet wird, im Handel erhältlich von Cabot Corp., Boston, Massachusetts.

TESTVERFAHREN

Das folgende Testverfahren wurde bei der Bewertung der Gegenstände der Beispiele verwendet.

Stahlring-Schleiftest

Dieser Test stellte ein automatisiertes Mittel zur Bewertung erfindungsgemäßer Schleifgegenstände unter einer Vielzahl von Einsatzbedingungen bereit. In diesem Test war das Werkstück ein gefräster Stahlring mit einem Außendurchmesser von 30,5 cm, einem Innendurchmesser von 28,0 cm und einer Dicke zwischen 5 und 11 cm. Der Ring wurde auf einen Drehtisch montiert, der mit 45 Upm rotierte. Die zu testende Schleifscheibe wurde auf einer harten Unterlage mit 17,8 cm Durchmesser und einer Nabe von 10,2 cm befestigt, die im Handel mit den Teilenummern 0514445192 bzw. 51144-45190 von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN, erhältlich sind. Die Einheit von Scheibe und Unterlage wurde dann auf einen Elektroschleifer montiert, der die Scheibe mit 5000 Upm (im Leerlauf) rotieren konnte. Der Schleifer wiederum wurde auf eine Vorrichtung für konstante Last montiert, die unter der Handelsbezeichnung "MECHANITRON CFD 2100" von Mechanitron Corporation, Roseville, Minnesota, erhältlich ist und die Anwendung einer Last der Schleifscheibe von 4,54 kg auf den Werkstückring sicherstellte. Die Positionierung der Einheit aus Schleifscheibe/Unterlage/Vorrichtung für konstante Last wurde durch Montieren der Einheit auf einen Roboter bewirkt, der unter der Handelsbezeichnung "Type T3 Industrial Robot" bekannt ist und früher von Cincinnati Milacron, Industrial Robot Division, Greenwood, S. C., erhältlich war. Die Schleifeinheit wurde so positioniert, daß der Ring an seiner Oberfläche etwa an der 3 Uhr-Position abgeschliffen wurde.
Zu Beginn jedes Tests wurde der Ring gewogen und die anfängliche Oberflächenbeschaffenheit (arithmetisches Mittel (Ra) der Kratzertiefe) wurde unter Verwendung eines Profilometers bestimmt, das im Handel unter der Handelsbezeichnung "Surtronic 3" von Taylor Hobson, Leicester, England erhältlich ist. Der Ring wurde dann wieder auf dem Drehtisch befestigt. Bevor die zu testende Schleifscheibe auf der Unterlage befestigt wurde, wurde sie gewogen. Der Roboter positionierte die angetriebene Schleifscheibe so, daß sie die flache Seite des Ringes bearbeitete und mit einem Winkel von etwa 6º aus der Ringebene und um eine durch einen Radius des Ringes definierte Achse geschwenkt war, so daß die Scheibe "Schlagseite" hatte und sich durch ihren Kontakt mit der Ringoberfläche leicht bog. Jede getestete Scheibe wurde eine Minute in dieser Position betrieben.
Jede getestete Scheibe wurde dann um +10º um eine Achse gedreht, die im wesentlichen parallel zu der Tangente des Ringes war, so daß die Außenkante des Ringes berührt wurde, und der Test wurde 30 Sekunden fortgesetzt.
Jede getestete Scheibe wurde dann um -10º gedreht, so daß wieder für eine Minute die Seitenfläche berührt wurde, und dann um weitere -10º, so daß für 30 Sekunden die Innenkante des Ringes berührt wurde.
Der vierminütige Testzyklus wurde in jedem Fall vervollständigt, indem die Scheibe um +10º gedreht wurde, so daß sie für eine letzte Minute des Schleifens wieder die Seitenfläche des Ringes berührte. In einigen der Tests wurden das Gewicht des Ringes, das Gewicht der Schleifscheibe und die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes nach jedem vierminütigen Zyklus bestimmt. Der Test ging weiter, bis insgesamt 20 vierminütige Zyklen durchgeführt waren oder bis die Scheibe ausfiel, indem sie das Werkstück nicht mehr wirksam abschliff, d. h., indem kein weiteres Schleifmittel mehr auf der Scheibe vorhanden war.
Nach Beendigung der Testzyklen wurden die Werkstücke gewogen, um die Menge des abgenommenen Werkstückmaterials (Abrieb) zu bestimmen, die Schleifscheibe wurde gewogen, um die Menge des noch vorhandenen Schleifmittels zu bestimmen, und die schließlich erhaltene Oberflächenbeschaffenheit wurde gemessen.

PRÄPARATIVES VERFAHREN

Mit einem Scrim verstärktes Vlies

Wenn nicht anders angegeben, wurden die in den Beispielen beschriebenen Gegenstände mittels des folgenden Verfahrens hergestellt.
Ein 102 cm breites, luftiges, offenes, im Luftstrom geschichtetes Vlies einer 75/25- Mischung von 3,8 cm-Fasern mit 70 Denier pro Faser und 5,1 cm-Fasern mit 58 Denier pro Faser aus orientiertem Nylon 66 wurde hergestellt durch (1) zunächst Mischen und Öffnen der Fasern mit einer Dosierwaage (im Handel erhältlich von Procter and Schwartz Company) und dann mit einem Faseröffner (im Handel erhältlich von Dilts and Kennedy Company), um eine duftige Fasermasse herzustellen. Das fertige, im Luftstrom geschichtete Vlies wurde hergestellt, indem zunächst unter Verwendung einer Rando Weber-Maschine (im Handel erhältlich von Curlator Corporation) eine ungebundene, im Luftstrom geschichtete Matte erzeugt wurde. Die im Luftstrom geschichtete Matte hatte typischerweise ein Gewicht im Bereich von 272 g/m² bis 297,5 g/m². Die Matte wurde auf eine Hauptoberfläche eines leinwandartigen 16 Zoll · 16 Zoll (40,6 cm · 40,6 cm) Maschengewebescrims aus Nylon gelegt, der aus Garn mit einer linearen Dichte von 840 Denier (im Handel erhältlich von Burlington Industrial Fabrics Company) bestand. Der zusammengesetzte Gegenstand wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/min durch eine Nadelheftmaschine (im Handel erhältlich von Dilo, Inc., Charlotte, North Carolina) geführt. Die Nadelheftmaschine war mit einem Nadelbrett mit 23 Reihen Nadeln im Abstand von 1,1 cm ausgerüstet, wobei der Abstand zwischen den Nadeln in einer Reihe 1,3 cm betrug. Das Nadelbrett war mit 15 · 18 · 25 · 3,5 RB-Nadeln (im Handel erhältlich von Foster Needle Company, Manitowoc, Wisconsin) bestückt und wurde bei 2,2 cm Eindringtiefe mit einer Geschwindigkeit von 175 Stichen pro Minute betrieben. Die so erhaltene Verbundstruktur hatte etwa 60% ihrer Dicke über der Mittellinie des Scrimgewebes und etwa 40% ihrer Dicke unter der Mittellinie. Die genadelten Fasern waren mechanisch mit dem Scrim verbunden und konnten nicht entfernt werden, ohne den Scrim zu zerstören.
Der genadelte Verbund wurde dann mit einem Vorbindeharz-Vorprodukt imprägniert, indem er durch einen Zweiwalzenbeschichter geführt wurde, um ein Auftrags-Trockengewicht von etwa 419 g/m² zu erhalten. Das Vorbindemittel-Vorprodukt wurde formuliert wie nachstehend angegeben.

Vorbindeharz-Vorprodukt

Komponente Gew. -%

65% PMA/35% Methylendianilin 17,24
Lithiumstearat-Vorgemisch 1 4,38
ADIPRENE BL-162 50
braunes Pigment 1,65
Calciumcarbonat 19,66
1. 41%-ige Dispersion von Lithiumstearat in POLYSOLV als Lösungsmittel, im Handel erhältlich von Witco Corp., Chicago, Illinois.
2. Handelsbezeichnung für ein blockiertes polyfunktionales Isocyanatpolymer von Uniroyal Chemical Company, Inc., Middlebury, Connecticut.
Das Vorbindeharz-Vorprodukt wurde gehärtet, indem das beschichtete Vlies etwa 5 Minuten bei 135ºC in einen Ofen gegeben wurde. Zur Verwendung bei der Herstellung von Schleifscheiben für die Beispiele wurden kreisförmige Ausschnitte mit Durchmessern von etwa 17,8 cm aus dem mit dem Scrim verstärkten Vlies geschnitten.

BEISPIELE

Die Merkmale der Erfindung werden in den folgenden, nicht begrenzenden Beispielen weiter veranschaulicht. Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich alle Teile und Prozentangaben auf das Gewicht.

VERGLEICHSBEISPIEL A

Dieser Gegenstand war eine Scheibe zur Oberflächenbearbeitung, umfassend ein Vlies mit einem Trägerscrim, das ein 50/50-Gemisch der Körnungen 60 und 80 an Aluminiumoxidschleifkörnern enthielt. Das Vorbindeurethan hatte ein Trockengewicht zwischen 352 und 486 g/m². Eine phenolische Herstellungsbeschichtung und das vorstehende Mineral ergaben zusammen ein Auftrags-Trockengewicht zwischen 1299 und 1383 g/m². Eine Urethan-Klebebeschichtung ergab ein Auftrags-Trockengewicht von etwa 168 g/m².

BEISPIEL 1

Eine Scheibe zur Oberflächenbearbeitung wurde gemäß dem vorstehenden Herstellungsverfahren mit einer vorgeschnittenen Scheibe von 17,8 cm Durchmesser hergestellt. Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung wurde auf ein mit einem Scrim verstärktes Trägervlies mittels Tiefdruckbeschichtung mit einem Kerbstab aufgebracht, um die Menge des auf die Walze aufgebrachten Harzvorproduktes zu dosieren. Die Scheibe wurde mit der Vorderseite nach unten der Walze zugeführt und das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung wurde auf die Oberseite des Trägers so aufgebracht, daß ein Auftrags- Trockengewicht von 1075 g/m² erhalten wurde. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung bestand aus einem Gemisch von 51% PR, 22% BAM, 1% Photoinitiator (Irgacure 651), 4% Calciumcarbonat (CACO) und 22% CMS mit 90% Feststoffgehalt. Aluminiumoxidschleifkörner der Körnung 60 wurden elektrostatisch in das ungehärtete Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung geschleudert, um ein Auftragsgewicht von 806 g/m² zu erhalten. Der beschichtete Träger wurde für eine Zeit unter Ultraviolettlichtröhren gelegt, die ausreichte, eine teilweise Härtung des Vorproduktes der Herstellungsbeschichtung zu bewirken und so die Orientierung der Schleifkörner in dem Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung unter mäßigem Deformationsdruck aufrechtzuerhalten. Die so erhaltene Scheibe wurde 120 Minuten bei 90ºC thermisch gehärtet, um Feuchtigkeit zu entfernen, und dann weitere 6 Stunden bei 121ºC, um das Harz zu härten. Die Scheibe wurde gebogen, um die Schleifmittel/Klebmittel-Beschichtung gleichförmig in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen entlang der oberen Oberfläche des Gegenstandes zu brechen, indem die Scheibe zwischen ersten und zweiten Walzenpaaren durchgeführt wurde, wobei jedes Paar aus einer unter Last stehenden Stahlwalze und einer Gummiwalze bestand. Die Walzenpaare wurden so eingestellt, daß ein ausreichender Spalt bestand, um die Scheibe zwischen den Walzen passieren zu lassen und gleichzeitig genügend Druck ausgeübt wurde, um das Harz zu brechen. Auf den Schleifkörnern wurde ein Vorprodukt einer Polyurethan-Klebebeschichtung aufgebracht, um ein Auftrags-Trockengewicht von 215 g/m² zu erhalten. Das Vorprodukt der Polyurethan-Klebebeschichtung war ein Gemisch aus 15% einer 65% PMA/35% Methylendianilinlösung, 36% blockiertem Isocyanatprepolymer (Adiprene BL-31) und 49% PMA mit 38% Feststoffgehalt. Das Vorprodukt der Klebebeschichtung wurde 30 Minuten bei 148ºC gehärtet. Das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu Vlies war 4,1 und das Gewichtsverhältnis von Mineral zu Bindemittel war 0,7.

BEISPIEL 2

Eine Scheibe zur Oberflächenbehandlung wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifkörner (NZ ALUMNDUM) der Körnung 60 verwendet wurden, um ein Auftragsgewicht von 806 g/m² zu erhalten, und das Vorprodukt der Klebebeschichtung dasselbe Harz wie das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung war, um eine Klebebeschichtung mit einem Auftrags-Trockengewicht von 1075 g/m² zu erhalten. Eine Polyurethan-Deckbeschichtung wurde auf den Schleifkörnern aufgebracht, um eine Deckbeschichtung mit einem Auftrags-Trockengewicht von 215 g/m² zu erhalten. Die Deckbeschichtung war ein Gemisch aus 15% einer 65% PMA/35% Methylendianilinlösung, 36% blockiertem Isocyanatprepolymer (Adiprene BL-31) und 49% PMA mit 38% Feststoffgehalt. Die Deckbeschichtung wurde 30 Minuten bei 148ºC gehärtet. Das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu Vlies war 6, 7 und das Gewichtsverhältnis von Mineral zu Bindemittel war 0,4.

BEISPIEL 3

Eine Schleifscheibe wurde wie in Beispiel 2 hergestellt, außer daß die Klebebeschichtung auf das Mineral aufgebracht wurde, um ein Auftragsgewicht von 950 g/m² zu erhalten. Die Klebebeschichtung war ein Gemisch aus 50% PR, 41% Calciumcarbonat (CACO) und 9% einer 80/20 Lösung von Wasser und Propylenglykolmonomethyletheracetat (POLYSOLV) mit 79% Feststoffgehalt. Ein Vorprodukt einer Polyurethan-Deckbeschichtung wurde auf den Schleifkörnern aufgebracht, um ein Auftragsgewicht von 215 g/m² zu erhalten.
Das Vorprodukt der Deckbeschichtung war ein Gemisch aus 15% einer 65% PMA/35% Methylendianilinlösung, blockiertem Isocyanatprepolymer (Adiprene BL-31) und 49% PMA mit 38% Feststoffgehalt. Das Vorprodukt der Deckbeschichtung wurde 30 Minuten bei 148ºC gehärtet. Das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu Vlies war 5, 6 und das Gewichtsverhältnis von Mineral zu Bindemittel war 0,5.

BEISPIEL 4

Eine Scheibe zu Oberflächenbearbeitung wurde hergestellt. Ein Vorprodukt einer Herstellungsbeschichtung, umfassend CUBITRON-Mineral und ein Phenolharz-Vorprodukt, wurde hergestellt. Die Vorprodukt-Aufschlämmung der Herstellungsbeschichtung wurde wie in Beispiel 1 auf ein mit einem Scrim verstärktes Trägervlies aufgebracht, um ein Auftrags- Trockengewicht (Harz plus Schleifmittel) von 1130 g/m² zu erhalten. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung war ein Gemisch aus 29% PR, 12% BAM, 1% Photoinitiator (Irgacure 651), 23% Calciumcarbonat (CACO), 12% CMS und 23% CUBITRON-Mineral (Körnung 80) mit 94% Feststoffgehalt. Zusätzliches CUBITRON-Mineral der Körnung 80 wurde elektrostatisch in das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung geschleudert, um ein Auftragsgewicht von 806 g/m² zu erhalten. Der beschichtete Träger wurde für eine Zeit unter Ultraviolettlichtröhren gelegt, die ausreichte, eine teilweise Härtung des Vorproduktes der Herstellungsbeschichtung zu bewirken und so die Orientierung der Schleifkörner unter mäßigem Deformationsdruck aufrechtzuerhalten. Die so erhaltene Scheibe wurde 120 Minuten bei 90ºC und 6 Stunden bei 121ºC thermisch gehärtet. Die Scheibe wurde gebogen, um die Schleifmittel/Klebmittel-Beschichtung gleichförmig in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen entlang der oberen Oberfläche des Gegenstandes zu brechen, indem die Scheibe zwischen ersten und zweiten Walzenpaaren durchgeführt wurde, wobei jedes Paar aus einer unter Last stehenden Stahlwalze und einer Gummiwalze bestand. Die Walzenpaare wurden so eingestellt, daß ein ausreichender Spalt bestand, um die Scheibe zwischen den Walzen passieren zu lassen und gleichzeitig genügend Druck ausgeübt wurde, um das Harz zu brechen. Auf dem Mineral wurde ein Vorprodukt einer Klebebeschichtung aufgebracht, um ein Auftrags-Trockengewicht von, 935 g/m² zu erhalten. Das Vorprodukt der Klebebeschichtung war ein Gemisch aus 49% PR, 41% Calciumcarbonat (CACO) und 11% einer 80/20-Lösung von Wasser/Propylenglykolmonomethyletheracetat (POLYSOLV) mit 77% Feststoffgehalt. Die Scheibe wurde 180 Minuten bei 90ºC und 6 Stunden bei 121ºC gehärtet. Das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu Vlies war 3,8 und das Gewichtsverhältnis von Mineral zu Bindemittel war 1, 1.

BEISPIEL 5

Eine Aufschlämmung von Cubitron-Körnern der Körnung 80 und einem Vorprodukt einer Phenolharz-Herstellungsbeschichtung wurde hergestellt und auf ein mit einem Scrim verstärktes Trägervlies aufgebracht. Der Träger wurde wie in dem vorstehenden Herstellungsverfahren hergestellt, außer daß das Trägermaterial nicht zu Scheiben vorgeschnitten wurde. Die Aufschlämmung aus Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung und Schleifmittel wurde auf das Trägermaterial aufgebracht durch Eintauchen des Trägermaterials in die Harzvorprodukt/Mineral-Aufschlämmung und anschließendes Durchleiten des Trägers zwischen zwei Gummiwalzen, um überschüssiges Harz von dem Träger abzustreifen und ein Auftrags-Trockengewicht von 1600 g/m² zu erhalten. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung war ein Gemisch aus 40% PR, 32,5% Calciumcarbonat (CACO), 5% einer 80/20- Lösung von Wasser/Propylenglykolmonomethyletheracetat (POLYSOLV), 0,5% Siliziumdioxid (CAB-O-SIL) und 22% Cubitron-Mineral der Körnung 80 mit 85% Feststoffgehalt. Zusätzliches Cubitron-Mineral der Körnung 80 wurde auf das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung geblasen, um ein Auftragsgewicht von 900 g/m² zu erhalten. Der mit Mineral beschichtete Träger wurde durch eine Sprühkammer geführt, um über dem Mineral ein Vorprodukt einer Klebebeschichtung hinzuzufügen und ein Auftrags-Trockengewicht von 1000 g/m² zu erhalten. Das Vorprodukt der Klebebeschichtung war ein Gemisch aus 50% PR, 42% Calciumcarbonat (CACO) und 9% einer 80/20-Lösung von Wasser/Propylenglykolmonomethyletheracetat (POLYSOLV) mit 80% Feststoffgehalt. Das Vlies wurde in Stücke geschnitten und 180 Minuten bei 90ºC und dann zusätzlich 6 Stunden bei 121ºC thermisch gehärtet. Das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu Vlies war 4,2 und das Gewichtsverhältnis von Mineral zu Bindemittel war 1,2.

BEISPIEL 6

Eine Aufschlämmung von CUBITRON-Körnern der Körnung 50 und einem Vorprodukt einer Phenolharz-Herstellungsbeschichtung wurde hergestellt und auf ein mit einem Scrim verstärktes Trägervlies aufgebracht. Der Träger wurde wie in dem vorstehenden Herstellungsverfahren hergestellt, außer daß das Trägermaterial nicht zu Scheiben vorgeschnitten wurde. Die Aufschlämmung aus Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung und Schleifmittel wurde auf das Trägermaterial aufgebracht durch Eintauchen des Trägers in die Harzvorprodukt/Mineral-Aufschlämmung und anschließendes Durchleiten des Trägers zwischen zwei Gummiwalzen, um überschüssiges Harz von dem Träger abzustreifen und ein Auftrags- Trockengewicht von 1600 g/m² zu erhalten. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung war ein Gemisch aus 40% PR, 32,5% Calciumcarbonat (CACO), 5% einer 80/20-Lösung von Wasser/Propylenglykolmonomethyletheracetat (POLYSOLV), 0,5% Siliziumdioxid (CAB-O- SIL) und 22% Cubitron-Mineral der Körnung 80 mit 85% Feststoffgehalt. Zusätzliches Cubitron-Mineral der Körnung 50 wurde auf das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung geblasen, um ein Auftragsgewicht von 900 g/m² zu erhalten. Der mit Mineral beschichtete Träger wurde durch eine Sprühkammer geführt, um über dem Mineral ein Vorprodukt einer Klebebeschichtung hinzuzufügen und ein Auftrags-Trockengewicht von 1000 g/m² zu erhalten. Das Vorprodukt der Klebebeschichtung war ein Gemisch aus 50% PR, 42% Calciumcarbonat (CACO) und 9% einer 80/20-Lösung von Wasser/Propylenglykolmonomethyletheracetat (POLYSOLV) mit 80% Feststoffgehalt. Das Vlies wurde in Stücke geschnitten und 180 Minuten bei 90ºC und 6 Stunden bei 121ºC thermisch gehärtet. Das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu Vlies war 4,2 und das Gewichtsverhältnis von Mineral zu Bindemittel war 1, 2.

VERGLEICHSBEISPIEL A UND BEISPIELE 1-6

Die vorstehenden Gegenstände wurden mit dem Stahlring-Schleiftest untersucht. Die Einzelergebnisse sind in Tabelle 1 und die kumulierten Daten in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 1 Abriebrate, g/8 min. Tabelle 2 Kumulativer Abrieb der Scheibe (g) gegen die Zeit (mim)

VERGLEICHSBEISPIEL B

Schleifkörner wurden unter Verwendung herkömmlicher Herstellungsverfahren für beschichtete Schleifgegenstände in beschichtete Schleifgegenstände eingebracht. Der verwendete Träger war ein 0,76 mm dicker, vulkanisierter Faserträger mit einem Nenngewicht von 67 pounds (30,4 kg) pro Ries (wobei jedes Ries aus 480 9"x11" (22,9 cm · 27,9 cm)-Stücken bestand), erhältlich von NVF, Yorklin, DE. Ein Vorprodukt einer Herstellungsbeschichtung, das aus 48 Teilen PR und 52 Teilen CACO bestand, wurde hergestellt. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung wurde mit einem 80/20-Gemisch von Wasser und einem Glykolether-Lösungsmittel auf etwa 78% Feststoffgehalt verdünnt. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung wurde auf die Vorderseite des Trägers walzbeschichtet, um ein Auftrags-Naßgewicht von 149-162 g/m² zu erhalten. Direkt danach wurden Schleifkörner der Körnung 50 auf der Basis von α-Aluminiumoxid, die auf einer theoretischen Oxidbasis etwa 1,2% MgO, etwa 1,2% Nd&sub2;O&sub3;, etwa 1,2% La&sub2;O&sub3;, etwa 1,2% Y&sub2;O&sub3; und etwa 95,2% Al&sub2;O&sub3; umfaßten (im Handel erhältlich unter der Handelsbezeichnung "CUBITRON 321" von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN), elektrostatisch in einer Menge von 604 g/m² auf das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung aufgebracht. Die so erhaltene Konstruktion wurde in einen Ofen gegeben, der anfänglich auf Zimmertemperatur eingestellt war, und dann wurde die Temperatur schrittweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 1ºC/min auf 92ºC erhöht. Dann ging das Erhitzen bei 92ºC 2 Stunden weiter.
Ein Material für eine Klebebeschichtung wurde hergestellt, das aus 32 Teilen PR, 66 Teilen Kryolith-Schleifhilfsmittel und 2 Teilen Eisenoxid als Füllmaterial bestand. Das so erhaltene Material der Klebebeschichtung wurde mit einem 80/20-Gemisch von Wasser und Glykolether-Lösungsmittel auf einen Feststoffgehalt von 75% verdünnt. Der Kryolith wurde von Washington Mills, Niagara, NY, unter der Handelsbezeichnung "ABBUF" bezogen und hatte eine mittlere Partikelgröße von etwa 18-25 um. Das Material der Klebebeschichtung wurde auf die Schleifkörner walzbeschichtet, um ein Auftrags-Naßgewicht von 483-503 g/m² zu erhalten. Die so erhaltene Konstruktion wurde in einen Ofen gegeben, der anfänglich auf Zimmertemperatur eingestellt war, und dann wurde die Temperatur schrittweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 1ºC/min auf 66ºC erhöht. Die Konstruktion wurde dann 2 Stunden bei 66ºC erhitzt. Danach wurde die Ofentemperatur mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,5ºC/min auf 99ºC erhöht und weitere 12 Stunden erhitzt.
Nach dem Härten und Abkühlen auf Zimmertemperatur wurden Scheiben mit 7 Zoll (17,8 cm) Durchmesser aus dem vorstehenden Material ausgestanzt. Die Scheiben wurden dann unter Verwendung einer herkömmlichen Walzenbiegemaschine in beiden Richtungen gebogen.

VERGLEICHSBEISPIEL C

Das Vergleichsbeispiel C wurde identisch dem Vergleichsbeispiel B hergestellt, mit der Ausnahme, daß die aufgebrachten Schleifkörner 362,5 g/m² "CUBITRON"-Mineral der Körnung 50 und 242 g/m² braunes Aluminiumoxid der Körnung 50 (beide erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN) waren.

VERGLEICHSBEISPIEL D

Das Vergleichsbeispiel D wurde identisch dem Vergleichsbeispiel B hergestellt, mit der Ausnahme, daß die aufgebrachten Schleifkörner 513,6 g/m² braunes Aluminiumoxid der Körnung 50 und 90,6 g/m² "CUBITRON"-Mineral der Körnung 50 waren.
Die Vergleichsbeispiele B bis D wurden mit dem Stahlring-Schleiftest untersucht und die Testergebnisse sind in den Tabellen 3 und 4 dargestellt. Tabelle 3 Abriebrate (g/8 min) Tabelle 4 Kumulativer Abrieb (g)

BEISPIEL 7

Beispiel 7 demonstriert die Herstellung einer Schleifscheibe. Ein im Luftstrom geschichtetes, luftiges, offenes Vlies von etwa 200 g/m² aus Nylon 6,6-Stapelfaser mit 70 Denier · 2 Zoll (78 Decitex · 51 mm) wurde auf einer "Rando Weber"-Maschine (Rando Machine Company, Macedon, NY) hergestellt. Eine Vorbindemittel-Beschichtung (bestehend aus einem Gemisch von 63,40% PR, 35,50% Wasser und 1,10% einer 50%-igen Lösung von NaOH in Wasser) wurde aufgebracht und 6 Minuten in einem Umluftofen bei 154ºC gehärtet, um ein vorgebundenes Vlies mit 264 g/m² herzustellen. Der so erhaltene Verbund wurde auf einer der Hauptoberflächen des Vlieses mit einem Vorprodukt einer Herstellungsbeschichtung walzbeschichtet, dessen Zusammensetzung in Tabelle 5 gezeigt ist, um ein Auftrags-Trockengewicht der Herstellungsbeschichtung von 1022 g/m² zu erhalten. Schleifpartikel ("CUBITRON"-Material der Körnung 40) wurden auf eine Oberfläche des Vlieses gestreut, um ein Auftragsgewicht von 635 g/m² zu erhalten. Das Vorprodukt der Herstellungsbeschichtung wurde 2 Minuten bei 135ºC getrocknet, um den Gehalt an flüchtigen Stoffen auf etwa 11 Gew.-% zu verringern. Das Vorprodukt der Klebebeschichtung mit der in Tabelle 5 gezeigten Zusammensetzung wurde dann auf eine der Hauptoberflächen des Vlieses walzbeschichtet, um ein Auftrags-Trockengewicht von 813 g/m² zu erhalten. Der Verbund wurde dann weitere 2 Minuten bei etwa 149ºC erhitzt, um den Gehalt an flüchtigen Stoffen auf 37 Gew.-% zu verringern. Aus diesem Verbund wurden Kreisringe mit 27,9 cm Außendurchmesser und 14,0 cm Innendurchmesser geschnitten. Konzentrische Stapel von 5 oder 6 dieser getrockneten, aber nicht gehärteten Kreisringe wurden auf einen Dorn montiert, auf 2,45 Zentimeter Dicke zusammengepreßt und in dem zusammengepreßten Zustand 3 Stunden in einem Ofen bei 91ºC gehärtet. Dann wurde die Ofentemperatur auf 121ºC erhöht und der zusammengepreßte Verbund weitere 5 Stunden härten gelassen. Der Verbund wurde dann auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen und von dem Dorn genommen. Ein Polyurethankern mit 5" (12,7 cm) Innendurchmesser wurde dann in den Innendurchmesser des Kreisringes gegossen und weniger als eine Stunde bei Zimmertemperatur härten gelassen. Der so erhaltene Schleifgegenstand wurde dann auf eine Drehbank montiert und der Außendurchmesser abgerichtet, um sicherzustellen, daß der Außendurchmesser konzentrisch zum Innendurchmesser war.
Die so erhaltene Schleifscheibe wurde getestet, indem Coupons aus Edelstahl, Messing und Aluminium 3 Sekunden an seine rotierende Oberfläche (1800 Upm) gedrückt wurden. Für jeden Testcoupon wurde ein deutlicher Materialabrieb festgestellt und die zurückbleibende Oberflächenbeschaffenheit schien die für eine (gesinterte) Schleifscheibe typische zu sein. Tabelle 5

VERGLEICHSBEISPIEL E

Für ein mit einem Scrim verstärktes Vlies von 880 g/m² (hergestellt wie vorstehend beschrieben) wurde eine Aufschlämmung hergestellt, bestehend aus 33,9% PR, 27,9% Calciumcarbonat, 1,1% POLYSOLV-Lösungsmittel, 4,0% Wasser, 33,1% CUBITRON 2202- Schleifpartikeln der Körnung 50 und genügend Siliziumdioxidstaub CAB-O-SIL, um eine Viskosität von etwa 11000 cP zu erhalten. Die Aufschlämmung wurde auf eine Seite des verstärkten Vlieses gesprüht, um ein Auftrags-Trockengewicht von 3515 g/m² zu erhalten. Der Sprühbeschichter wurde auf 75 psi Behälterdruck und 80 psi Zerstäuberdruck eingestellt, verwendete eine externe Zerstäuberdüse (Binks #69, erhalten von Binks Manufacturing Company, Franklin Park, Illinois) und wurde in einer Entfernung von etwa 14 Zoll (etwa 35,6 cm) von dem mit dem Scrim verstärkten Vlies betrieben. Um den erforderlichen hohen Auftrag zu erhalten, waren zwei Durchgänge bei 5 ft/min (1,52 m/min) erforderlich. Nach dem zweiten Durchgang durch den Sprühbeschichter wurde das frisch beschichtete Material durch einen Zweizonenofen geführt, dessen Zonen auf 70ºC (die ersten 5,5 Meter) bzw. 110ºC (die nächsten 11 Meter) eingestellt waren. Der getrocknete Verbund wurde dann in Platten mit den Maßen 42 Zoll · 20 Zoll (106,7 cm · 50,8 cm) geschnitten und in einem begehbaren Ofen auf Regale gestellt. Die Platten wurden 3 Stunden bei 91ºC weiter gehärtet, gefolgt von einer weiteren fünfstündigen Behandlung bei 121ºC. Aus diesen gehärteten Platten wurden für Anwendungstests Probescheiben mit 7 Zoll (17,8 cm) Durchmesser und einer 7/8 Zoll- (2,2 cm-) Wellenbohrung und einem Gewicht von jeweils etwa 110 G ausgeschnitten. (PPX 9020).
Der vorstehende Gegenstand von Vergleichsbeispiel E wurde zusammen mit den gemäß Vergleichsbeispiel A und dem Beispiel 6 der Erfindung hergestellten Gegenständen mit dem vorstehend beschriebenen Stahlring-Schleiftest untersucht, um die Wichtigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gegenstände zu demonstrieren. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6 Abrieb (g/8 mim)
Die vorstehenden Ergebnisse zeigen unerwartet die Wichtigkeit des Herstellungsverfahrens für die Verlängerung der Standzeit der erfindungsgemäßen Gegenstände zur Oberflächenbehandlung. Obwohl das Vergleichsbeispiel E mit vergleichbaren Beschichtungsgewichten hergestellt worden war, ergab das Sprühbeschichten der Harze kein genügendes Eindringen der Harze in die Struktur des Vlieses. Im Vergleichsbeispiel E lagen die gehärteten Harzschichten an der äußersten Oberfläche des Vlieses. Die im Beispiel 6 verwendeten Harze drangen durch das Vlies und erstreckten sich von der Oberfläche des Trägergewebes nach oben durch das Vlies, wobei Fasern des Vlieses oberhalb der obersten Oberfläche des Vlieses sichtbar waren. Entsprechend versagte der Gegenstand von Vergleichsbeispiel E viel früher als der Gegenstand von Beispiel 6. Sogar mit den für die im Vergleichsbeispiel E verwendeten Harze zugegebenen Beschichtungsgewichten war die gesamte Standzeit des Gegenstandes nicht wesentlich länger als die des Standardgegenstandes von Vergleichsbeispiel A nach dem Stand der Technik. Die höhere Abriebrate von Vergleichsbeispiel E gegenüber der von Vergleichsbeispiel A wird der Natur der Schleifpartikel zugeschrieben, die verwendet wurden, um die verschiedenen Gegenstände herzustellen.

Claims

1. Schleifgegenstand, umfassend:

einen Träger mit einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche;

eine erste Harzschicht, umfassend ein erstes gehärtetes Harz mit einem Trockengewicht der Beschichtung von 400 g/m² oder mehr, wobei die erste Harzschicht sich über die erste Hauptoberfläche des Trägers erstreckt;

in der ersten Harzschicht verklebte Schleifpartikel;

eine über der ersten Harzschicht aufgebrachte zweite Harzschicht, wobei die zweite Harzschicht ein zweites gehärtetes Harz mit einem Trockengewicht der Beschichtung von 400 g/m² oder mehr umfaßt; und

ein luftiges, dreidimensionales Vlies von Fasern, die an ihren gegenseitigen Kontaktpunkten aneinander gebunden sind und sich durch die erste und die zweite Harzschicht erstrecken.

2. Schleifgegenstand wie in Anspruch 1 definiert, wobei der Träger ein Verstärkungsgewebe ist und wobei Fasern des Vlieses sich durch das Gewebe erstrecken.

3. Schleifgegenstand wie in Anspruch 1 definiert, wobei das erste gehärtete Harz aus Phenolharzen, Aminoplastharzen mit α,β-ungesättigten Carbonylgruppen als Seitenketten, Urethanharzen, Epoxidharzen, ethylenisch ungesättigten Harzen, Acryl-Isocyanuratharzen, Harnstoff-Formaldehydharzen, Isocyanuratharzen, Acryl-Urethanharzen, Acryl-Epoxidharzen, Bismaleimidharzen, fluorenmodifizierten Epoxidharzen und Kombinationen davon ausgewählt ist.

4. Schleifgegenstand wie in Anspruch 1 definiert, wobei die Schleifpartikel aus Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Aluminiumoxid-Zirkonoxid, Diamant, Zerdioxid, kubischem Bornitrid, Granat und Kombinationen davon ausgewählt sind.

5. Schleifgegenstand wie in Anspruch 1 definiert, wobei das zweite Harz ein flexibles Material umfaßt, ausgewählt aus Polyurethanen, Polyharnstoffen, Styrol-Butadien-Kautschuken, Nitrilkautschuken, Polyisopren und Kombinationen der vorstehenden Materialien.

6. Schleifgegenstand wie in Anspruch 1 definiert, wobei die Fasern des Vlieses Materialien umfassen, ausgewählt aus Polyester, Nylon, Polypropylen, Acryl, Reyon, Celluloseacetat, Polyvinylidenchlorid-Vinylchlorid-Copolymeren, Vinylchlorid-Acrylnitril-Copolymeren, Baumwolle, Wolle, Jute, Hanf und Kombinationen der vorstehenden Materialien.

7. Schleifgegenstand, umfassend:

ein Vlies aneinander gebundener Fasern, wobei die Fasern eine erste Haupt- Vliesoberfläche, eine zweite Haupt-Vliesoberfläche und einen Vlies-Mittelteil definieren, der sich zwischen der ersten und der zweiten Haupt-Vliesoberfläche erstreckt;

eine erste Harzschicht, die sich durch das Vlies erstreckt und ein erstes gehärtetes Harz umfaßt, wobei das Trockengewicht der ersten Harzschicht mindestens etwa 400 g/m² beträgt; in der ersten Harzschicht verklebte Schleifpartikel;

eine über der ersten Harzschicht aufgebrachte zweite Harzschicht, umfassend ein zweites gehärtetes Harz, wobei das Trockengewicht der zweiten Harzschicht mindestens etwa 400 g/m² beträgt.

8. Gegenstand wie in Anspruch 7 definiert, wobei die Fasern Materialien umfassen, ausgewählt aus Polyester, Nylon, Polypropylen, Acrylpolymer, Reyon, Celluloseacetatpolymer, Polyvinylidenchlorid-Vinylchlorid-Copolymeren, Vinylchlorid-Acrylnitril-Copolymeren, Baumwolle, Wolle, Jute, Hanf und Kombinationen der vorstehenden Materialien.

9. Schleifgegenstand wie in Anspruch 7 definiert, wobei das erste gehärtete Harz ausgewählt ist aus Phenolharzen, Aminoplastharzen mit α,β-ungesättigten Carbonylgruppen als Seitenketten, Urethanharzen, Epoxidharzen, ethylenisch ungesättigten Harzen, Acryl- Isocyanuratharzen, Harnstoff-Formaldehydharzen, Isocyanuratharzen, Acryl-Urethanharzen, Acryl-Epoxidharzen, Bismaleimidharzen, fluorenmodifizierten Epoxidharzen und Kombinationen davon.

10. Schleifgegenstand wie in Anspruch 7 definiert, wobei die Schleifpartikel ausgewählt sind aus Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Aluminiumoxid-Zirkonoxid, Diamant, Zerdioxid, kubischem Bornitrid, Granat und Kombinationen davon.

11. Schleifgegenstand wie in Anspruch 7 definiert, wobei das zweite Harz ein flexibles Material umfaßt, ausgewählt aus Polyurethanen, Polyharnstoffen, Styrol-Butadienkautschuken, Nitrilkautschuken, Polyisopren und Kombinationen der vorstehenden Materialien.

12. Schleifgegenstand wie in Anspruch 7 definiert, weiter umfassend ein an der ersten Hauptoberfläche des Vlieses befestigtes Verstärkungsgewebe, wobei Fasern des Vlieses sich durch das Verstärkungsgewebe erstrecken.

13. Schichtverbund, umfassend eine Vielzahl zusammengepreßter Schleifgegenstände wie in Anspruch 7 definiert.

14. Schichtverbund wie in Anspruch 13 definiert, wobei der Verbund eine für Schleifanwendungen geeignete Scheibe ist.

15. Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegenstandes, umfassend:

Bereitstellen eines offenen, luftigen, dreidimensionalen Faservlieses mit einer ersten Haupt-Vliesoberfläche und einer zweiten Haupt-Vliesoberfläche und einem sich dazwischen erstreckenden Vlies-Mittelteil, wobei die Fasern an ihren gegenseitigen Kontaktpunkten aneinander gebunden sind;

Aufbringen einer ersten Beschichtungszusammensetzung auf das Vlies in einer Menge, die ausreicht, ein Trockengewicht der Beschichtung von etwa 400 g/m² oder mehr zu ergeben;

Aufbringen von Schleifpartikeln auf die erste Beschichtungszusammensetzung;

mindestens teilweises Härten der ersten Beschichtungszusammensetzung;

Aufbringen einer zweiten Beschichtungszusammensetzung auf das Vlies in einer Menge, die ausreicht, ein Auftrags-Trockengewicht von etwa 400 g/m² oder mehr zu ergeben; und

Härten der zweiten Beschichtungszusammensetzung.