DE69827033T2

DE69827033T2 - Oberflächenbehandlungsartikel mit schnellösen-spannvorrichtung

Info

Publication number: DE69827033T2
Application number: DE69827033T
Authority: DE
Inventors: P. Arthur LUEDEKE
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2018-03-07
Also published as: ES2226111T3; CN1278755A; JP2001522730A; US6095910A; DE69838858T2; CN1132722C; ES2297284T3; EP1415764A2; CA2309613A1; DE69827033D1; EP1415764A3; EP1037728A1; EP1415764B1; KR20010015804A; EP1037728B1; DE69838858D1; WO1999024221A1; BR9814010A

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein Schleifartikel und insbesondere Anordnungen zur Montage von Schleifartikeln auf einem Stützkissen.
Technischer Hintergrund der Erfindung
US-A-3 562 968 von Johnson et al., worauf der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert, offenbart ein Oberflächenbehandlungswerkzeug, das eine leichte Installation des Oberflächenbehandlungsartikels ermöglicht. An den Oberflächenbehandlungsartikel ist ein Antriebsknopf angeklebt, der in eine komplementäre zylinderförmige Öffnung in einer Antriebseinheit mit einem Stützkissen eingreift, der durch eine Antriebseinrichtung angetrieben wird. Der angeklebte Antriebsknopf ermöglicht ein schnelles und leichtes Anbringen und Abnehmen der Oberflächenbehandlungselemente ohne spezielle Montagewerkzeuge. Ein ähnliches Befestigungssystem, das in verschiedene Ausführungsformen von einstückig geformten Bürsten eingebaut ist, wird in US-A-5 679 067 "Molded Abrasive Brush" (Formgepreßte Schleifbürste) (Johnson et al.) sowie in der internationalen WIPO Patentanmeldung Nr. WO96/33638, "Abrasive Brush and Filaments" (Schleifbürste und -fäden) (Johnson et al.) offenbart.
Oberflächenbehandlungsscheiben mit Außengewindeknopf, der durch einen Klebstoff mit der Rückseite der Scheibe verbunden ist, sind im Handel als Roloc^TM-Oberflächenbehandlungsscheiben von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, erhältlich. Beschichtete Schleifscheiben mit einem an die Rückseite angeklebten Außengewindeknopf sind gleichfalls erhältlich. Diese Oberflächenbehandlungsscheiben weisen auf der Vorderseite ein nachgiebiges, dreidimensionales offenes Faservliesmaterial auf, das aus synthetischen Fasern und Schleifmittelteilchen besteht. Dieses Vlies wird auf ein offenes lockeres Trägergewebe aufgenadelt. US-A-3 688 453 von Legacy et al. beschreibt Schleifartikel, die ein lockeres poröses Faservlies aufweisen, das auf ein Trägergewebe aufgenadelt und mit Harz und Schleifmittel imprägniert ist.
Trotz des beeindruckenden kommerziellen Erfolgs des Befestigungssystems von Roloc^TM-Schleifartikeln ist es wünschenswert, das Befestigungssystem weiter zu verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
Der Passungsabschnitt des Befestigungselements kann einen Querschnitt aufweisen, der ein Vieleck, ein regelmäßiges Vieleck, ein sechseckiger Querschnitt oder irgendein anderer nichtrunder Querschnitt ist.
Das Oberflächenbehandlungselement kann eine formgepreßte Bürste mit mehreren von der Unterlage bzw. dem Träger ausgehenden Borsten sein. In diesem Fall kann das Befestigungselement einstückig mit der Formbürste ausgebildet sein. Das Oberflächenbehandlungselement kann ein beschichteter Schleifartikel mit damit verbundenem Befestigungselement sein. Das Oberflächenbehandlungselement kann ein Behandlungsartikel mit Faservliesoberfläche und damit verbundenem Befestigungselement sein.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung bietet ein Schnellösesystem zum lösbaren Befestigen eines Oberflächenbehandlungsartikels an einem Stützkissen. Das System weist einen Oberflächenbehandlungsartikel mit einem Befestigungselement gemäß der obigen Beschreibung und ein Stützkissen auf. Das Stützkissen weist einen Körper mit einer Vorderseite und einer Rückseite sowie einer an der Vorderseite vorgesehenen Montageöffnung auf. Die Öffnung wird durch eine Innenfläche gebildet die im allgemeinen senkrecht zu dem Körper ist und einen nichtrunden Querschnitt definiert, der dem Querschnitt des Passungsabschnitts entspricht. In der Öffnung ist eine elastische Einrichtung für einen lösbaren Eingriff mit der Rille im Befestigungselement montiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei überall in den verschiedenen Ansichten gleiche Strukturen durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden. Dabei zeigen:
1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Oberflächenbehandlungsartikels einschließlich eines Schnelllöse-Befestigungselements;
2 eine Draufsicht des Artikels von 1;
3 eine Seitenansicht eines Stützkissens zum Gebrauch mit dem erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsartikel;
4 eine Schnittansicht des Stützkissens von 3;
5 eine Schnittansicht des an dem Stützkissen von 4 montierten Oberflächenbehandlungsartikels;
6 eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines Oberflächenbehandlungsartikels; und
7 eine Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Oberflächenbehandlungsartikels.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Oberflächenbehandlungsartikel, die auf ihrer Rückseite ein Schnellöse-Befestigungselement aufweisen. Das Befestigungselement kann einstückig und einheitlich mit den Oberflächenbehandlungsartikeln ausgebildet sein, wie z. B. wenn der Artikel eine Formbürste und das Befestigungselement zusammen mit dieser geformt ist. Alternativ kann das Befestigungselement ein getrenntes Element sein, das mit dem Oberflächenbehandlungselement verbunden wird. Derartige Ausführungsformen schließen beschichtete Schleifscheiben und Behandlungs- bzw. Konditionierscheiben mit Faservliesoberfläche ein, an deren Rückseite das Befestigungselement montiert ist. Bei Formbürsten kann das Befestigungselement auch getrennt geformt und dann damit verbunden werden.
Wie aus den 1 und 2 erkennbar, ist der Oberflächenbehandlungsartikel 10 in dieser Ausführungsform eine Formbürste. Die Bürste 10 weist einen Träger 30 mit einer Vorder seite 32 und einer Rückseite 34 auf. Aus der Vorderseite 32 des Trägers 30 ragen mehrere Borsten 36 heraus. Zwischen den Borsten 36 befinden sich Zwischenräume, in denen die Vorderseite 32 des Trägers freiliegt. In einer Ausführungsform ist die Bürste vorzugsweise einstückig geformt und weist ein formbares Polymer auf, das im wesentlichen frei von Schleifmittelteilchen ist. In einer anderen Ausführungsform ist die Bürste vorzugsweise einstückig geformt und weist eine im allgemeinen homogene Zusammensetzung von Schleifmittelteilchen in einem formbaren Polymer auf. In einer weiteren Ausführungsform können Schleifmittelteilchen homogen in den Borsten 36, aber nicht in dem Träger 30 dispergiert sein.
Der Oberflächenbehandlungsartikel 10 weist ein Befestigungselement 11 auf, das einstückig mit dem Träger 30 geformt ist. Das Befestigungselement bietet ein Mittel, um den Oberflächenbehandlungsartikel 10 während des Gebrauchs sicher an einem Drehwerkzeug und/oder Auflage- oder Stützkissen zu befestigen. Vorzugsweise ist das Befestigungselement 11 einstückig mit dem Träger und den Borsten geformt. Vorzugsweise wird das Befestigungselement 11 zur einwandfreien Drehung bezüglich des Trägers zentriert. Das Befestigungselement ist so angepaßt, daß es den Oberflächenbehandlungsartikel an einem schnell rotierenden Werkzeug befestigt bzw. einspannt, wie z. B. einem Winkelschleifer. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine Rotation des Oberflächenbehandlungsartikels mit hohen Drehzahlen um eine Drehachse, die an der Spanneinrichtung zentriert und im allgemeinen senkrecht zum Träger ist (für flache, ebene Unterlagen). In einer solchen Ausführungsform führt jede Borste eine translatorische Bewegung auf einer kreisförmigen Bahn um die Drehachse aus und ist dabei im allgemeinen parallel zur Drehachse ausgerichtet. Vorzugsweise sind Bürste und Befestigungselement so konfiguriert, daß sie mit mindestens 100 U/min in Drehung versetzt werden können, in Abhängigkeit von der Größe und Konfiguration, vorzugsweise mit mindestens 5000 U/min, und einige kleinere Bürsten können mit bis zu 30000 U/min rotieren. Das Befestigungselement 11 kann aus dem gleichen Material wie die übrige Bürste 10 bestehen und kann die optionalen Schleifmittelteilchen enthalten. Alternativ kann das Befestigungselement 11 durch getrenntes Einspritzen eines formbaren Polymers ohne Schleifmittelteilchen hergestellt werden.
Das Befestigungselement 11 weist ein erstes Ende 12 auf, das so konfiguriert ist, daß es in eine entsprechende Öffnung im Stützkissen oder der Antriebswelle paßt, wie weiter unten beschrieben. Das Befestigungselement 11 weist außerdem ein zweites, an den Träger des Oberflächenbehandlungsartikels benachbartes Ende 14 auf. An das erste Ende 12 grenzt ein konischer Abschnitt 16 an, um den Eingriff des Befestigungselements 11 in die Öffnung des Stützkissens sowie den Eingriff mit dem weiter unten beschriebenen O-Ring zu erleichtern. Hinten ist benachbart zum Konus 16 ein flacher Abschnitt 18 vorgesehen, der das untere Ende einer Nut bzw. Rille 20 bildet. Hinter der Rille 20 befindet sich ein Konus 22 mit Übergängen zu flachen Wänden 24 und Ecken 26. Die Wände 24 und Ecken 26 sind für eine enge Passung mit den Wänden und Ecken der Öffnung im Stützkissen konfiguriert. Die Wände 24 bilden auf diese Weise einen Passungsabschnitt mit einem Querschnitt, welcher dem Querschnitt der Öffnung im Stützkissen entspricht. Die Rille 20 ist für einen Schnappeingriff mit dem O-Ring 80 im Stützkissen 50 konfiguriert. Hinter den flachen Wänden 24 ist die Rückseite 34 des Trägers 30 an der Formbürste angeordnet.
3 zeigt eine Seitenansicht eines Stützkissens 50 zum Gebrauch mit den hier beschriebenen Oberflächenbehandlungsartikeln. Das Stützkissen 50 weist eine Vorderseite 54 zur Aufnahme des Oberflächenbehandlungsartikels und eine Rückseite 56 auf, die sich zu einer Nabe 58 verjüngt. Die Nabe 58 weist ein erstes Ende 60 mit einer Aussparung 61 auf. In die Aussparung 61 ist eine Befestigungsmutter 90 eingesetzt, deren Innendurchmesser 92 mit einem Gewinde für den Eingriff mit der Antriebswelle an einem Elektrowerkzeug versehen ist. Das Stützkissen könnte stattdessen eine Schnellwechselanordnung zum Anbringen an einem Elektrowerkzeug aufweisen. Wie in 4 erkennbar, weist das Stützkissen 50 in der Vorderseite 54 eine Öffnung 64 zur Aufnahme des Befestigungselements 11 an dem Oberflächenbehandlungsartikel auf. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist die Öffnung 64 flache Wände 66 auf, die an Ecken 68 zusammentreffen. In der bevorzugten Ausführungsform bilden die Wände eine Öffnung 64 mit sechseckigem Querschnitt. Die Öffnung weist außerdem eine Rille 70 auf, in der ein O-Ring 80 festgehalten wird. In Abhängigkeit vom Material des Stützkissens kann die Rille 70 durch Formpressen oder spannende Bearbeitung in der Öffnung 64 ausgebildet werden.
5 zeigt das Befestigungselement 11 des auf dem Stützkissen 50 montierten Oberflächenbehandlungsartikels 10. Das Befestigungselement 11 und die Öffnung 64 im Stützkissen 50 sind für einen engen Eingriff miteinander konfiguriert, um die Relativdrehung zwischen dem Stützkissen und dem Oberflächenbehandlungsartikel zu minimieren. Das Stützkissen hat vorzugsweise einen etwas kleineren Durchmesser als der Oberflächenbehandlungsartikel. Das Stützkissen kann jedoch auch erheblich kleiner sein als der Oberflächenbehandlungsartikel, oder er kann größer sein als der Oberflächenbehandlungsartikel. Material und Größe des Befestigungselements 11 und des Stützkissens 50 an der Öffnung 64 werden so gewählt, daß sie dem Drehmoment widerstehen, das ihnen während des Gebrauchs des Stützkissens 50 mit einem Elektrowerkzeug erteilt wird. Bevorzugte Materialien für das Befestigungselement 11 sind unter anderem die bevorzugten Materialien für die weiter unten beschriebene Formbürste 10 und die weiter unten beschriebenen Materialien für das Befestigungselement 11, das anhand der 6 und 7 diskutiert wird. Bevorzugte Materialien für das Stützkissen 50 sind unter anderem Metall, Nylon, Hartgummi und Verbundstoffe.
Die Rille 20 im Befestigungselement 11 kommt in Eingriff mit dem O-Ring 80, um ein unbeabsichtigtes Lösen des Oberflächenbehandlungsartikels 10 von dem Stützkissen 50 zu verhindern und dabei zu ermöglichen, daß sich der Oberflächenbehandlungsartikel ohne Werkzeuge leicht von dem Stützkissen abnehmen läßt, indem einfach der Artikel 10 mit ausreichender Kraft von dem Stützkissen 50 abgezogen wird, um den Schnappsitz zwischen dem O-Ring 80 und der Rille 20 zu überwinden. Man erkennt, daß der Abstand zwischen der Rückseite 34 des Trägers 30 und der Rille 20 am Befestigungselement 11 so gewählt werden kann, daß die Vorderseite 54 des Stützkissens 50 im Eingriff mit der Schulterrückseite 34 des Trägers 30 ist, wenn die Rille 20 im Eingriff mit dem O-Ring 80 ist. Außerdem ist erkennbar, daß der Konus 16 am Befestigungselement 11 den Eingriff des Befestigungselements mit dem O-Ring erleichtert und den O-Ring beim Einsetzen des Befestigungselements 11 in die Öffnung 34 im Stützkissen 50 ausdehnt. Der elastische und federnde O-Ring 80 schnappt dann auf einen kleinen Durchmesser zurück und kommt in Eingriff mit der Rille 20 im Befestigungselement 11. Der O-Ring 80 kann stattdessen irgendein Typ eines elastischen Elements sein, das in lösbaren Eingriff mit der Rille 20 im Befestigungselement 11 kommt. Geeignete elastische Elemente sind unter anderem Spalt- bzw. Federringe, C-Clips und dergleichen. Diese können aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, wie z. B. Metall, Kautschuk, Vinyl oder Verbundstoffen, die so ausgewählt sind, daß sich das elastische Glied ohne wesentliche bleibende Verformung elastisch ausdehnen und dann in die Rille im Befestigungselement zusammenziehen kann.
Die Abmessungen der Wände 24 am Befestigungselement 11 relativ zur Öffnung 64 im Stützkissen 50 sind so zu wählen, daß im Gebrauch eine Relativdrehung zwischen dem Oberflächenbehandlungsartikel und dem Stützkissen minimiert wird und gleichzeitig eine leichte Montage oder Demontage des Oberflächenbehandlungsartikels am bzw. vom Stützkissen zugelassen wird. Für die Querschnittsform des Passungsabschnitts des Befestigungselements 11 und der Öffnung 64 können andere als sechskantige Formen gewählt werden. Bevorzugte Anordnungen sind unter anderem irgendwelche vieleckigen Querschnittsformen. Zum Beispiel können 3, 4 oder 7 oder mehr Wände am Montageabschnitt des Befestigungselements 11 und in der Öffnung 64 im Stützkissen 50 verwendet werden. Vorzugsweise wird ein regelmäßiges Vieleck verwendet, d. h. alle Wände haben die gleiche Größe, um die Notwendigkeit zum Einstellen des Oberflächenbehandlungsartikels auf eine bestimmte Winkelorientierung bezüglich des Stützkissens zu verringern. Wenn dies gewünscht wird, kann jedoch auch eine unregelmäßige oder unsymmetrische Anordnung verwendet werden. Ferner kann für die Querschnittsform des Passungsabschnitts des Befestigungselements 11 und der Welle sowie der Öffnung 64 im Stützkissen irgendeine nicht vieleckige Anordnung benutzt werden, mit Ausnahme eines runden Querschnitts, um eine Anordnung bereitzustellen, in welcher der Oberflächenbehandlungsartikel sich nicht relativ zum Stützkissen dreht. Erforderlich ist daher, daß die Öffnung 64 und der entsprechende Abschnitt des Befestigungselements 11 nicht zylinderförmig sind, wodurch für einen Sitz gesorgt wird, der eine Relativdrehung zwischen dem Oberflächenbehandlungsartikel und dem Stützkissen verhindert.
Wahlweise kann der Passungsabschnitt verjüngt sein, um an dem zweiten Ende 14, das dem Oberflächenbehandlungsartikel benachbart ist, größer und an dem der Rille 20 benachbarten Ende kleiner zu sein. Die Öffnung 64 im Stützkissen könnte verjüngt sein, um an der ersten Oberfläche 54 des Stützkissens größer zu sein. Bei einer solchen Anordnung würde das Befestigungselement 11 im Gebrauch tiefer in die Öffnung 64 gedrückt, so daß der Konus dazu führt, daß der Passungsabschnitt genauer in die Öffnung 64 paßt und sich das Befestigungselement 11 bezüglich des Stützkissens selbst zentriert.
Alternative Anordnungen liegen gleichfalls innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel ist zwar dargestellt, daß der O-Ring 80 in der Rille 70 innerhalb der Öffnung 64 im Stützkissen 50 sitzen bleibt, aber der O-Ring 80 kann stattdessen in der Rille 20 am Befestigungselement 11 sitzen bleiben. Ferner können die Komponenten des Montagesystems umgekehrt werden. Das heißt, am Stützkissen des Elektrowerkzeugs kann ein Befestigungselement 11 für den Eingriff mit einer passenden Öffnung im Oberflächenbehandlungsartikel eingebaut werden.
Wir nehmen nochmals Bezug auf die in den 1 und 2 dargestellte Formbürsten-Ausführungsform des Oberflächenbehandlungsartikels 10: in einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger 30 im allgemeinen eben. Ein konturierter oder gekrümmter Träger gehört jedoch auch zum Umfang der Erfindung. Zum Beispiel kann der Träger konvex, konkav oder von konischer Form sein. In einer solchen Anordnung können die Borsten von einheitlicher Länge sein, in welchem Falle die Borstenspitzen nicht koplanar sind, oder die Borsten können von unterschiedlicher Länge sein, in welchem Falle die Borstenspitzen koplanar sein können. Der Träger kann flexibel oder steif sein und kann ein Verstärkungsglied aufweisen, um seine Steifigkeit zu erhöhen. Der Träger kann vorzugsweise eine Dicke von etwa 1,0 bis 15,0 mm, stärker bevorzugt von etwa 1,5 bis 10 mm, noch stärker bevorzugt von etwa 2,0 bis 6 mm und am stärksten bevorzugt von etwa 2,5 bis 4,0 mm aufweisen. Der Träger 30 ist vorzugsweise rund, wie in 2 dargestellt. Der Durchmesser des Trägers beträgt vorzugsweise etwa 2,5 bis 20,0 cm (1,0 bis 8,0 Zoll); es können aber auch kleinere und größere Träger verwendet werden. Es können andere als runde Trägerformen verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf ovale, rechteckige, quadratische, dreieckige, rhombische und andere vieleckige Formen.
Vorzugsweise ist der Träger einstückig mit den Borsten ausgebildet, um eine einheitliche Bürste bereitzustellen. Daher sind kein Klebstoff oder mechanische Einrichtungen erforderlich, um die Borsten an den Träger anzukleben. Vorzugsweise werden der Träger und die Borsten gleichzeitig geformt. In bestimmten Fällen gibt es unter Umständen ein einziges Gemisch aus Schleifmittelteilchen und einem formbaren Polymer, das in einem Einspritzvorgang in die Form eingebracht wird. In einer derartigen Ausführungsform weist die Bürste 10 durchgehend eine im allgemeinen homogene Zusammensetzung auf. Wegen des Formpreßvorgangs ist jedoch das Gemisch aus Schleifmittelteilchen/Bindemittel unter Umständen nicht völlig homogen. Alternativ kann ein formbares Polymer in zwei oder mehreren Chargen in die Form eingebracht werden. Zum Beispiel kann eine eingebrachte Charge ein Gemisch aus formbarem Polymer und optionalen Schleifmittelteilchen enthalten, die sich hauptsächlich in den Borsten befinden. Eine zweite eingebrachte Charge, die hauptsächlich im Träger 30 der Bürste 10 vorhanden wäre, kann formbares Polymer ohne Schleifmittelteilchen oder mit weniger Schleifmittelteilchen enthalten.
Die Borsten 36 gehen von der Vorderseite 32 des Trägers 30 aus. Die Borsten können irgendeine Querschnittsfläche auf weisen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf runde, sternförmige, halbmondförmige, viertelmondförmige, ovale, rechteckige, quadratische, dreieckige, rhombische oder vieleckige Querschnitte. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Borsten einen entlang der Borstenlänge konstanten kreisförmigen Querschnitt auf. In anderen bevorzugten Ausführungsformen haben die Borsten entlang der gesamten oder eines Teils der Borstenlänge einen nicht konstanten oder veränderlichen Querschnitt.
Sich verjüngende Borsten werden bevorzugt, so daß die Querschnittsfläche der Borste in Richtung vom Träger 30 weg abnimmt. Sich verjüngende Borsten können irgendeinen oben beschriebenen Querschnitt aufweisen und haben vorzugsweise einen runden Querschnitt. Sich verjüngende Borsten können während der Herstellung der Bürste leichter aus der Form entfernt werden als Borsten mit konstanter Querschnittsfläche. Ferner werden Borsten Biegespannungen ausgesetzt, wenn die Bürste 10 gegen ein Werkstück in Drehung versetzt wird. Diese Biegespannungen sind am Ansatz der Borsten am höchsten. Daher kann eine sich verjüngende Borste, wie z. B. in 1 dargestellt, Biegespannungen besser widerstehen als eine zylinderförmige Borste. Außerdem weisen die Borsten am Übergang zwischen dem Borstenansatz und der Vorderseite 32 des Trägers vorzugsweise einen Übergangsradius auf.
Die Borsten 36 weisen ein Schlankheitsverhältnis auf, das als Länge der Borste, gemessen vom Ansatz bis zur Spitze, dividiert durch die Breite der Borste definiert ist. Im Fall einer spitz zulaufenden Borste ist für Zwecke der Bestimmung des Schlankheitsverhältnisses die Breite als über die Länge gemittelte Breite definiert. Im Fall eines nichtrunden Querschnitts nimmt man als Breite die größte Breite in einer gegebenen Ebene, wie z. B. die Diagonale eines quadratischen Querschnitts von einer Ecke zur anderen. Das Schlankheitsverhältnis von Borsten 36 ist vorzugsweise mindestens gleich 1, stärker bevorzugt etwa gleich 4 bis 18, und noch stärker bevorzugt etwa gleich 6 bis 16. Die Borstengröße kann für die jeweilige Anwendung der Bürste 10 gewählt werden. Die Länge der Borsten beträgt vorzugsweise etwa 5 bis 80 mm, stärker bevorzugt etwa 5 bis 50 mm, noch stärker bevorzugt etwa 5 bis 25 mm und am stärksten bevorzugt etwa 10 bis 20 mm. Die Borstenbreite beträgt vorzugsweise etwa 0,25 bis 10 mm, stärker bevorzugt etwa 0,5 bis 5,0 mm, noch stärker bevorzugt etwa 0,75 bis 3,0 mm und am stärksten bevorzugt etwa 1,0 bis 2,0 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform haben alle Borsten die gleichen Abmessungen. Alternativ können Borsten an einer Bürste unterschiedliche Abmessungen aufweisen, wie z. B. verschiedene Längen, Breiten oder Querschnittsflächen. Die Längen der Borsten und die Kontur des Trägers werden vorzugsweise so gewählt, daß die Spitzen im allgemeinen koplanar sind, obwohl auch andere Anordnungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Die Dichte und Anordnung der Borsten 18 kann entsprechend der jeweiligen Anwendung der Bürste 10 gewählt werden. Die Borsten 18 können auf dem Träger 30 in zufälliger oder geordneter Struktur angeordnet werden. Vorzugsweise sind die Borsten senkrecht zu dem ebenen Träger 30. Dadurch wird das Entfernen der Formbürste 10 aus der Form erleichtert. Eine schräge Anordnung der Borsten zum Träger liegt jedoch auch innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Das formbare Polymermaterial ist vorzugsweise ein organisches Bindemittel, das geformt werden kann, d. h. es kann sich unter Wärmeeinwirkung in eine gewünschte Gestalt verformen. Das formbare Polymer kann ein thermoplastisches Polymer, ein wärmehärtbares Polymer oder ein thermoplastisches Elastomer sein. Im Falle eines thermoplastischen Polymers wird das organische Bindemittel über seinen Schmelzpunkt erwärmt, wodurch das Polymer zum Fließen gebracht wird. Dies führt dazu, daß das thermoplastische Polymer in die Hohlräume der Form fließt, um die Bürste 10 zu formen. Die Bürste wird dann abgekühlt, um das thermoplastische Bindemittel erstarren zu lassen.
Beispiele von geeigneten thermoplastischen Polymeren sind unter anderem Polycarbonat, Polyetherimid, Polyester, Polyethylen, Polysulfon, Polystyrol, Polybutylen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Polypropylen, Acetal-Polymere, Polyurethane, Polyamide und Kombinationen daraus. Im allgemeinen sind bevorzugte erfindungsgemäße thermoplastische Polymere diejenigen mit einer hohen Schmelztemperatur und guten Wärmebeständigkeitseigenschaften. Thermoplastische Polymere können vorzugsweise für Anwendungen der Bürste 10 mit niedriger Drehzahl eingesetzt werden, bei denen die Spannung während des Betriebs relativ niedrig ist. Beispiele von im Handel erhältlichen thermoplastischen Polymeren, die sich zum Gebrauch bei der vorliegenden Erfindung eignen, sind unter anderen Grilon^TM CR9-Copolymer von Nylon 6,12, beziehbar von EMS-American Grilon, Inc., Sumter, South Carolina; Profax^TM und KS075-Thermoplast auf Polypropylenbasis, beziehbar von Himont USA, Inc., Wilmington, Delaware; und Duraflex^TM-Thermoplast auf Polybutylenbasis, beziehbar von Shell Chemical Co., Houston, Texas.
In einigen Fällen, wie z. B. bei Anwendungen mit hoher Drehzahl und hoher Spannung, ist das formbare Polymer vorzugsweise ein thermoplastisches Elastomer ("TPE") oder enthält ein thermoplastisches Elastomer. Zu den im Handel erhältlichen thermoplastischen Elastomeren gehören thermoplastische Elastomere aus segmentiertem Polyester, thermoplastische Elastomere aus segmentiertem Polyurethan, thermoplastische Elastomere aus segmentiertem Polyamid, Gemische von thermoplastischen Elastomeren und thermoplastischen Polymeren und ionomere thermoplastische Elastomere. Bei der vorliegenden Erfindung verwendbare segmentierte thermoplastische Elastomere sind unter anderem thermoplastische Polyester-Elastomere, thermoplastische Polyurethan-Elastomere und thermoplastische Polyamid-Elastomere sowie thermoplastische Siliconelastomer/Polyimid-Blockcopolymere, wobei die polyfunktionellen Monomere mit niedrigem und hohem Äquivalentgewicht für die Erzeugung des entsprechenden thermoplastischen Elastomers geeignet ausgewählt werden.
Der Begriff "thermoplastisches Polymer" oder "TP", wie er hier gebraucht wird, hat eine stärker einschränkende Definition als die allgemeine Definition, d. h. "ein Material, das unter Druck- und Hitzeanwendung weich wird und fließt". Man wird natürlich einsehen, daß thermoplastische Elastomere (TPEs) die allgemeine Definition von TP erfüllen, da TPEs gleichfalls unter Druck- und Hitzeanwendung fließen. Daher muß die Definition "thermoplastisch" für die Zwecke der vorliegenden Erfindung genauer formuliert werden. Der Begriff "thermo plastisch", wie er hier gebraucht wird, bedeutet ein Material, das unter Druck- und Wärmeeinwirkung fließt, aber unter seiner Schmelztemperatur nicht die elastischen Eigenschaften eines Elastomers aufweist. Gemische von TPE- und TP-Materialien gehören gleichfalls zum Umfang der Erfindung und erlauben eine noch größere Flexibilität bei der passenden Festlegung mechanischer Eigenschaften der erfindungsgemäßen Materialien.
Im Handel erhältliche und bevorzugte segmentierte Polyester sind unter anderem diejenigen, die unter den Handelsbezeichnungen "Hytrel^TM 4056", "Hytrel^TM 5526", "Hytrel^TM 5556", "Hytrel^TM 6356", "Hytrel^TM 7246" und "Hytrel^TM 8238" von E. I. du Pont de Nemours and Company, Inc., Wilmington, DE beziehbar sind, wobei unter anderem "Hytrel^TM 5526", "Hytrel^TM 5556" und "Hytrel^TM 6356" am stärksten bevorzugt werden. Eine ähnliche Familie von thermoplastischen Polyestern ist unter der Handelsbezeichnung "Riteflex" erhältlich (Hoechst Celanese Corporation). Weitere verwendbare Polyester-TPEs sind bekannt unter den Handelsbezeichnungen "Ecdel" von Eastman Chemical Products, Inc., Kingsport, Tennessee; "Lomad" von General Electric Company, Pittsfield, Massachusetts; "Arnitel" von DSM Engineered Plastics und "Bexloy" von Du Pont. Weitere brauchbare Polyester TPEs sind unter anderem diejenigen, die als "Lubricomp" von LNP Engineering Plastics, Exton, Pennsylvania, beziehbar und im Handel mit beigemengtem Gleitmittel, Glasfaserverstärkung und Kohlefaserverstärkung erhältlich sind.
Im Handel erhältliche und bevorzugte segmentierte Polyamide sind unter anderem diejenigen, die unter der Handelsbezeichnung "Pebax" und "Rilsan" bekannt sind, beide beziehbar von Atochem Inc., Glen Rock, New Jersey.
Im Handel erhältliche und bevorzugte segmentierte Polyurethane sind unter anderem diejenigen, die unter der Handelsbezeichnung "Estane" bekannt sind, beziehbar von B. F. Goodrich, Cleveland, Ohio. Weitere bevorzugte segmentierte Polyurethane sind unter anderem diejenigen, die unter den Handelsbezeichnungen "Pellethane" und "Isoplast" von der Dow Corning Company, Midland, Michigan, bekannt sind, und diejenigen, die unter der Handelsbezeichnung "Morthane" von der Morton Chemical Division, Morton Thiokol Inc., bekannt sind; sowie dieje nigen, die unter der Handelsbezeichnung "Elastollan" von der BASF Corporation, Wyandotte, Michigan, bekannt sind.
Thermoplastische Elastomere werden ferner in US-A-5 443 906 (Pihl et al.) beschrieben.
In Ausführungsformen, welche die optionalen Schleifmittelteilchen enthalten, haben die Schleifmittelteilchen typischerweise eine Teilchengröße im Bereich von etwa 0,1 bis 1500 μm, gewöhnlich zwischen etwa 1 und 1000 μm, und vorzugsweise zwischen 50 und 500 μm. Die optionalen Schleifmittelteilchen können organisch oder anorganisch sein.
Beispiele für Schleifmittelteilchen sind unter anderem Elektrokorund, keramisches Aluminiumoxid, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Titandiborid, Tonerde/Zirkonerde, Diamant, Borcarbid, Cerdioxid, Aluminiumsilicate, kubisches Bornitrid, Granat und Kieselerde. Noch weitere Beispiele für Schleifmittelteilchen sind unter anderem massive Glaskügelchen, hohle Glaskügelchen, Calciumcarbonat, Polymerblasen, Silicate, Aluminiumtrihydrat und Mullit. Der Begriff "Schleifmittelteilchen", wie er hier gebraucht wird, umfaßt außerdem einzelne Schleifmittelteilchen, die zu einem Schleifmittelagglomerat verbunden sind. Schleifmittelagglomerate werden ferner in den US-Patentschriften US-A-4 311 489; 4 652 275 und 4 799 939 beschrieben. Die Schleifmittelteilchen können auch eine Oberflächenbeschichtung enthalten. Oberflächenbeschichtungen verbessern bekanntlich das Haftvermögen zwischen dem Schleifmittelteilchen und dem Bindemittel im Schleifartikel.
Organische Schleifmittelteilchen, die sich zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Bürste eignen, bestehen vorzugsweise aus einem thermoplastischen Polymer und/oder einem wärmehärtbaren Polymer. Organische Schleifmittelteilchen können auch aus natürlichen organischen Stoffen bestehen, wie z. B. aus Walnußschalen, Weizenstärke und dergleichen. Bei der vorliegenden Erfindung verwendbare organische Schleifmitteilteilchen können einzelne Teilchen oder Agglomerate aus einzelnen Teilchen sein. Die Agglomerate können eine Vielzahl organischer Schleifmittelteilchen aufweisen, die durch ein Bindemittel aneinander gebunden sind, um eine geformte Masse zu bilden.
Wenn organische Schleifmittelteilchen in der erfindungsgemäßen Formbürste verwendet werden, sind die Teilchen in dem formbaren Polymer vorzugsweise in einem Gewichtsanteil (bezogen auf das Gesamtgewicht des formbaren Polymers und der organischen Schleifmittelteilchen) im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 80 Gew.-%, stärker bevorzugt von etwa 3 bis etwa 60 Gew.-% enthalten. Der Gewichtsanteil ist teilweise von den jeweiligen Schleif- oder Bürstenanwendungen abhängig.
Die organischen Schleifmittelteilchen können aus einem thermoplastischen Material bestehen, wie z. B. Polycarbonat, Polyetherimid, Polyester, Polyvinylchlorid, Methacrylat, Methylmethacrylat, Polyethylen, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Polypropylen, Acetal-Polymeren, Polyurethanen, Polyamid und Kombinationen daraus. Im allgemeinen sind bevorzugte erfindungsgemäße thermoplastische Polymere diejenigen mit einer hohen Schmelztemperatur, zum Beispiel höher als 200°C, stärker bevorzugt 300°C; oder mit guten Wärmebeständigkeitseigenschaften. Die organischen Schleifmittelteilchen sollten einen höheren Schmelz- oder Erweichungspunkt als die thermoplastische Matrix aufweisen, so daß die organischen Teilchen durch den Fadenherstellungsprozeß nicht wesentlich beeinflußt werden. Das organische Teilchen sollte während der Faden- oder Bürstensegmentverarbeitung einen im allgemeinen teilchenförmigen Zustand beibehalten können und daher so ausgewählt werden, daß es während des Fadenherstellungsprozesses nicht wesentlich schmilzt oder weich wird.
Ein bevorzugtes Schleifmittelteilchen ist ein Metall- und Formreinigungs-Plastikstrahlmittel, das im Handel als "MC"-Strahlmittel von Maxi Blast Inc., South Bend, Indiana, mit einer Antistatik-Beschichtung, vorzugsweise aber unbehandelt erhältlich ist. Das "MC"-Strahlmittel ist ein 99%-iges cellulosegefülltes Melamin-Formaldehyd-Harz, ein wärmehärtbarer Aminokunststoff.
Die mittlere Knoop-Härte ("KNH") des organischen Schleifmittelteilchens beträgt im allgemeinen weniger als etwa 80 KNH, vorzugsweise weniger als etwa 65 KNH.
Zum Umfang der vorliegenden Erfindung gehört auch das Beimengen von Schleifmittelteilchen auf anorganischer Basis zusammen mit den organischen Schleifmittelteilchen.
Falls vorhanden, beträgt der Gewichtsanteil der optionalen Schleifmittelteilchen vorzugsweise etwa 5 bis 60 Gew.-% des Gemischs aus Teilchen und Polymer, stärker bevorzugt etwa 30 bis 40 Gew.-%, obwohl auf Wunsch auch ein kleinerer oder größerer Anteil eingesetzt werden kann.
Das formbare Polymermaterial kann ferner wahlfreie Zusatzstoffe enthalten, wie z. B. Füllstoffe (einschließlich Schleifhilfsmittel), Fasern, Antistatika, Antioxidationsmittel, Verarbeitungshilfsmittel, UV-Stabilisatoren, Flammschutzmittel, Gleitmittel, Benetzungsmittel, Tenside, Pigmente, Farbstoffe, Haftvermittler, Weichmacher und Suspensionsmittel. Die Anteile dieser Materialien sind so gewählt, daß die gewünschten Eigenschaften bereitgestellt werden.
Für bestimmte Feinbearbeitungs- bzw. Veredelungsanwendungen weist das formgepreßte Polymer vorzugsweise ein Gleitmittel auf. Die Gegenwart eines Gleitmittels in dem formbaren Polymer vermindert die Reibung der Borste beim Kontakt mit der Werkstückoberfläche. Dadurch wird die beim Feinarbeiten des Werkstücks entwickelte Wärme vermindert. Übermäßige Wärme kann dazu führen, daß die Bürste einen Rückstand auf dem Werkstück zurückläßt oder auf andere Weise das Werkstück schädigt. Geeignete Gleitmittel sind unter anderem Lithiumstearat, Zinkstearat, Calciumstearat, Aluminiumstearat, Ethylenbisstearamid, Graphit, Molybdändisulfid, Polytetrafluorethylen (PTFE) und Siliconverbindungen, die z. B. zusammen mit Thermoplasten und thermoplastischen Elastomeren verwendbar sind.
Ein Beispiel für ein bevorzugtes Siliconmaterial ist ein Polysiloxan mit hohem Molekulargewicht, das in der Veröffentlichung der internationalen WIPO-Patentanmeldung Nr. WO96/33841 mit dem Titel "Abrasive Article Having a Bond System Comprising a Polysiloxane" (Schleifartikel mit Bindungssystem, das ein Polysiloxan aufweist) (Barber) beschrieben wird.
Polysiloxane sind in vielen verschiedenen Formen erhältlich, z. B. als die Verbindung selbst oder als Konzentrat.
Beispiele der Polymere, denen Polysiloxan beigemischt werden kann, sind unter anderem Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Polyamide, Polyacetal, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Polyester-Elastomer, die alle im Handel erhältlich sind. Siliconmodifiziertes Hytrel^TM ist im Handel als BY27-010 (oder MB50-010) erhältlich, und siliconmodifiziertes Nylon 6,6 ist als BY27-005 (oder MB50-005) erhältlich, beide von der Dow Corning Company, Midland, Michigan. Typischerweise können im Handel erhältliche Konzentrate ein Polysiloxan in einem Anteil im Bereich von 40 bis 50 Gew.-% enthalten; jedoch ist jeder Gewichtsanteil für die Zwecke der vorliegenden Erfindung akzeptierbar, solange der gewünschte Gewichtsanteil im Endprodukt erreicht werden kann. Gleitmittel können vorzugsweise in dem formbaren Polymer in Anteilen bis zu etwa 20 Gew.-% vorhanden sein (unter Ausschluß des Schleifmittelteilchengehalts), und vorzugsweise in einem Anteil von etwa 1 bis 10%, obwohl nach Wunsch auch ein größerer oder kleinerer Anteil eingesetzt werden kann.
Das formbare Polymermaterial kann, wie dem Fachmann bekannt ist, eines oder alle von den folgenden Materialien enthalten: Haftvermittler, Füllstoffe und Schleifhilfsmittel.
Die Bürste 10 und das Befestigungselement 11 gemäß der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise spritzgegossen, wie dem Fachmann bekannt. Die Form enthält Hohlräume mit einer zur gewünschten Bürsten- und Befestigungselement-Konfiguration inversen Konfiguration. Daher muß bei der Formgestaltung die Bürstenkonfiguration einschließlich der Größe und Konfiguration des Trägers 30, der Borsten 36 und des Befestigungselements 11 berücksichtigt werden.
Weitere Einzelheiten zu bevorzugten Formkörpern und Herstellungsverfahren werden in US-A-5 679 067, "Molded Abrasive Brush" (Formschleifbürste), (Johnson et al.) und in der internationalen WIPO-Patentanmeldung Nr. WO96/33638, "Abrasive Brush and Filaments" (Schleifbürste und -fäden) (Johnson et al.) offenbart.
Es ist auch möglich, daß der erfindungsgemäße Oberflächenbehandlungsartikel eine beschichtete Schleifscheibe, eine Behandlungsscheibe mit Faservliesoberfläche, eine Polierschei be, eine Bürste oder ein ähnliches Oberflächenbehandlungselement ist. Das Befestigungselement 11 kann durch eine geeignete Einrichtung, wie z. B. durch Klebstoff, mit einem solchen Oberflächenbehandlungsartikel verbunden werden. Eine derartige Ausführungsform ist in 6 als Oberflächenbehandlungsartikel 110 dargestellt, der ein an einer beschichteten Schleifscheibe 130 montiertes Befestigungselement 11 aufweist. Eine weitere Ausführungsform ist in 7 als Oberflächenbehandlungsartikel 210 dargestellt, der ein Befestigungselement 11 aufweist, das auf eine Behandlungsscheibe 230 mit Faservliesoberfläche montiert ist. Oberflächenbehandlungselemente 130, 230 weisen eine vordere Arbeitsfläche 132, 232 und eine Rückseite 134, 234 auf. Das Befestigungselement 11 ist zentral an der Rückseite des Körpers angebracht. Ein solches separates Befestigungselement 11 kann auch mit den hier beschriebenen Formbürsten verbunden werden, statt einstückig mit der Bürste geformt zu werden.
In jeder der Ausführungsformen, in denen das Befestigungselement 11 ein separates Element ist, ist eine bevorzugte Ausführungsform des Befestigungselements 11 die folgende. Wie in den 6 und 7 erkennbar, weist das Befestigungselement 11 eine im allgemeinen ebene Basis 27 auf. Die Basis weist eine Vorderbreite 28 auf, die mit der beschichteten Schleifscheibe 130 oder der Oberflächenbehandlungsscheibe 230 verbunden wird. Die Vorderseite 28 des Befestigungselementfußes ist vorzugsweise glatt und eben, so daß sie eine ausreichende Oberfläche bietet, um die gewünschte Haftfestigkeit an dem Oberflächenbehandlungsartikel zu erreichen. Außerdem ist die Basis 27 des Befestigungselements 11 vorzugsweise rund, obwohl auch andere Formen verwendet werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Fuß 27 des Befestigungselements 11 einen Durchmesser von etwa 3 cm (1,2 Zoll) obwohl auch größere und kleinere Befestigungselemente innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. Gegenüber der Vorderseite 28 der Basis 27 liegt eine Rückseite 29. Wie dargestellt, verjüngt sich die Rückseite 29 zur Außenkante des Befestigungselementfußes 27. Von der Mitte der Rückseite 29 geht das Steckelement des Befestigungssystems aus, wie oben anhand der in den 1–2 dargestellten Ausführungsform beschrieben.
Das Befestigungselement 11 kann irgendeinen Polymerwerkstoff aufweisen, der die geeigneten Schmelz-, Fließ- und Hafteigenschaften aufweist, um an dem Oberflächenbehandlungsartikel befestigt zu werden. Typischerweise sind verwendbare Polymerwerkstoffe von thermoplastischer Natur. Zusätzlich können wärmehärtbare Polymerwerkstoffe eingesetzt werden, wenn sie nur schwach vernetzt sind oder einen stabilen Zwischenzustand oder "B-Zustand" aufweisen und daher unter Wärme und Druckeinwirkung zum Fließen gebracht werden können. Beispiele solcher thermoplastischer Polymerwerkstoffe sind unter anderem Polyamide, Polyester, Copolyamide, Copolyester, Polyimide, Polysulfon und Polyolefine. Ein Beispiel eines geeigneten wärmehärtbaren Polymerwerkstoffs ist ein Novolak-Preßpulver. Von diesen werden Thermoplaste bevorzugt, und von den Thermoplasten werden Polyamide bevorzugt, wobei Poly(hexamethylenadipamid) (Nylon 6,6) besonders bevorzugt wird. Der Polymerwerkstoff kann wahlweise Färbemittel, Füllstoffe, Verarbeitungshilfsmittel und Verstärkungsmittel enthalten. Beispiele von Färbemitteln sind unter anderem Pigmente und Farbstoffe. Beispiele von Füllstoffen sind unter anderem Glasblasen oder -kugeln, teilchenförmiges Calciumcarbonat, Glimmer und dergleichen. Verarbeitungshilfsmittel können Materialien wie z. B. Lithiumstearat, Zinkstearat und Fluorpolymermaterialien sein, von denen bekannt ist, daß sie die Fließeigenschaften von geschmolzenen Polymerwerkstoffen verbessern. Verstärkungsmittel können unter anderem Glasfaser, Kohlefaser und Metallfaser sein, alle in Anteilen bis zu etwa 50 Gew.-%. Wenn ein Verstärkungsmittel eingesetzt wird, beträgt der bevorzugte Füllstoffgehalt 30 bis 45 Gew.-% Glasfaser. Das Befestigungselement 11 kann nach irgendeinem, dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden. Diese Verfahren schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf Spritzgießen, Reaktionsspritzgießen und herkömmliche spanende Bearbeitung. Bevorzugt wird das Spritzgießen.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Oberflächenbehandlungsartikels mit einem darauf montierten, getrennten Be festigungselement 11 ist der in 6 dargestellte Oberflächenbehandlungsartikel 110. Das Oberflächenbehandlungselement ist eine beschichtete Schleifscheibe 130 mit einer vorderen Arbeitsfläche 132 und einer Rückseite 134. Das Befestigungselement 11 ist auf der Mitte der Rückseite 134 montiert, wie z. B. durch einen Klebstoff. Geeignete Beispiele beschichteter Schleifscheiben 130 schließen irgendeinen bekannten Schleifartikel ein, wie z. B. herkömmliche beschichtete Schleifartikel, einschließlich derjenigen, die unter den Handelsbezeichnungen Regal^TM, Regalloy^TM, Regalite^TM, Green Corps^TM und Trizact^TM verfügbar und sämtlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, beziehbar sind.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Oberflächenbehandlungsartikels 210 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 7 dargestellt. Der Oberflächenbehandlungsartikel 210 weist eine Oberflächenbehandlungsscheibe 230 mit einem daran angebrachten Befestigungselement 11 auf. Das Befestigungselement 11 ist mit der Rückseite 234 der Oberflächenbehandlungsscheibe 230 verbunden.
Ein bevorzugter Oberflächenbehandlungsartikel ist eine Behandlungsscheibe 230 mit Faservlies-Schleiffläche, wie sie z. B. im Handel von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota unter der Handelsbezeichnung "SCOTCHBRITE"-A-CBS-Oberflächenbehandlungsscheibe, A-Med-Oberflächenbehandlungsscheibe oder A-VFN-Oberflächenbehandlungsscheibe beziehbar ist. Die vordere oder Arbeitsfläche 232 derartiger Scheiben weist vorzugsweise ein federnd-poröses Faservlies aus Nylon 6,6-Stapelfasern auf, das durch ein lockeres Nylon-Trägergewebe genadelt worden ist. Vorzugsweise ragen etwa 40% der Stapelfasern des Vlieses durch Gewebezwischenräume, die durch die Kettgarne und Schußgarne des Trägergewebes gebildet werden, um das Faservlies und das Trägergewebe aneinander zu befestigen. Die übrigen Fasern verbleiben an der Vorderseite der Oberflächenbehandlungsscheibe 230. Außerdem sind Beschichtungen aus harten, wärmehärtbaren Harzen und Schleifmittelteilchen auf dem federn-porösen Faservlies vorhanden. Ein bevorzugter Oberflächenbehandlungs artikel wird ausführlich in US-A-3 688 453, "Abrasive Articles" (Schleifartikel) von Legacy et al., beschrieben.
Vorzugsweise weist das Trägergewebe mindestens 5 Kettgarne pro Zoll und mindestens 5 Schußgarne pro Zoll auf, und stärker bevorzugt etwa 16 Kettgarne und Schußgarne pro Zoll. Die bevorzugten Garne haben eine Fadenstärke von mindestens 100 den, und stärker bevorzugt von etwa 840 den. Ein Garn kann aus einer oder mehreren Fasern bestehen, die als eine Einheit wirken oder behandelt werden. Ein Garn kann ein Endlosfaden sein oder vom Stapel zu einem einheitlichen Bündel "gesponnen" (ausgerichtet und gezwirnt) werden. Ein Garn kann ein Multifilamentgarn (mehr als ein Endlosfaden) oder ein Monofilamentgarn sein. Die offene Fläche zwischen den Kett- und Schußfäden beträgt vorzugsweise 5% der Gesamtfläche des Trägergewebes, und stärker bevorzugt etwa 30%.
In einer in 7 dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform des Oberflächenbehandlungsartikels 210 weist das Befestigungselement 11 vorzugsweise eine Basis 27 von 3 cm Durchmesser auf und wird aus Nylon 6,6 mit bis zu 45 Gew.-% Verstärkungsglasfasern spritzgegossen. Das Trägergewebe weist sechzehn Kettgarne pro Zoll und sechzehn Schußgarne pro Zoll auf. Die Garne sind vorzugsweise Multifilament-Nylongarne von 840 den. Das Trägergewebe weist vorzugsweise eine PVC-Beschichtung auf, um die Gewebebindung aufrechtzuerhalten. Das Faservlies weist Nylon 6,6-Stapelfasern auf, die auf das Trägergewebe aufgenadelt sind, so daß etwa 40% der Fasern durch die Gewebelücken des Trägergewebes hindurchgehen. Außerdem sind Beschichtungen aus harten, wärmehärtbaren Harzen und Schleifmittelteilchen auf die Vorderseite 31 des federnd-porösen Trägergewebes aufgebracht. Harze, wie z. B. Polyurethane, können der Rückseite 234 des Oberflächenbehandlungsartikels ausgesetzt werden. Nach dem Aushärten des Artikels wird er zu einzelnen Oberflächenbehandlungsscheiben weiterverarbeitet.
Die vorliegende Erfindung ist nun unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden. Die vorstehende ausführliche Beschreibung ist nur der Klarheit und des Verständnisses halber gegeben worden. Daraus sind keine unnötigen Einschränkungen zu entnehmen. Für den Fachmann wird offensichtlich sein, daß in den beschriebenen Ausführungsformen viele Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem durch die Ansprüche definierten Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Oberflächenbehandlungsartikel, der aufweist: a) ein Oberflächenbehandlungselement mit einem im allgemeinen ebenen Träger (30), wobei der Träger eine Arbeitsfläche (32) und eine Rückseite (34) aufweist, wobei die Arbeitsfläche gewünschte Eigenschaften zum Feinbearbeiten einer Oberfläche aufweist; und b) ein auf der Rückseite angeordnetes Befestigungselement (11), wobei das Befestigungselement einstückig mit dem Oberflächenbehandlungsartikel ausgeführt oder mit diesem verbunden ist, wobei das Befestigungselement aufweist: i) ein entgegengesetzt zum Träger liegendes erstes Ende (12); ii) ein dem Träger benachbartes zweites Ende (14); dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement ferner aufweist: iii) einen konischen Abschnitt (16), wobei die Querschnittsfläche des konischen Abschnitts in Richtung vom ersten Ende zum zweiten Ende zunimmt; iv) eine Rille (10), die zwischen dem konischen Abschnitt und dem zweiten Ende angeordnet ist; und v) einen Passungsabschnitt mit nichtrundem Querschnitt, wobei der Passungsabschnitt Wände (24) und Ecken (26) aufweist, die für eine genaue Passung mit einer Öffnung in einem Stützkissen konfiguriert sind.
Oberflächenbehandlungsartikel nach Anspruch 1, wobei der Passungsabschnitt einen vieleckigen Querschnitt aufweist.
Oberflächenbehandlungsartikel nach Anspruch 2, wobei der Passungsabschnitt einen regelmäßigen vieleckigen Querschnitt aufweist.
Oberflächenbehandlungsartikel nach Anspruch 3, wobei der Passungsabschnitt einen sechseckigen Querschnitt aufweist.
Oberflächenbehandlungsartikel nach Anspruch 1, wobei das Befestigungselement an der Rille eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner als die größte Querschnittsfläche des konischen Abschnitts ist.
Oberflächenbehandlungsartikel nach Anspruch 5, wobei das Befestigungselement an der Rille einen runden Querschnitt aufweist.
Oberflächenbehandlungsartikel nach Anspruch 6, wobei das Befestigungselement an dem konischen Abschnitt einen runden Querschnitt aufweist.
Oberflächenbehandlungsartikel nach Anspruch 1, wobei der Passungsabschnitt zwischen der Rille und dem zweiten Ende des Befestigungselements angeordnet ist.
Oberflächenbehandlungsartikel nach Anspruch 1, wobei das Oberflächenbehandlungselement eine geformte Bürste mit mehreren Borsten ist, die von dem Träger ausgehen.
Oberflächenbehandlungsartikel nach Anspruch 9, wobei das Befestigungselement einstückig mit der geformten Bürste geformt ist.
Oberflächenbehandlungsartikel nach Anspruch 1, wobei das Oberflächenbehandlungselement einen beschichteten Schleifartikel aufweist, mit dem das Befestigungselement verbunden ist.
Oberflächenbehandlungsartikel nach Anspruch 1, wobei das Oberflächenbehandlungselement einen Konditionierkörper mit Vliesoberfläche aufweist, mit dem das Befestigungselement verbunden ist.
Oberflächenbehandlungsartikel nach Anspruch 1, wobei der Passungsabschnitt des Befestigungselements sich so verjüngt, daß er am zweiten Ende des Befestigungselements größer ist.
Schnelllösesystem zur lösbaren Befestigung eines Oberflächenbehandlungsartikels nach einem der Ansprüche 1–13 an einem Stützkissen (50), wobei das System aufweist a) einen Oberflächenbehandlungsartikel nach einem der Ansprüche 1–13; und b) ein Stützkissen (50), das aufweist (i) einen Körper mit einer Vorderseite (54) und einer Rückfläche (56); und ii) eine an der Vorderseite vorgesehene Montageöffnung (64), wobei die Öffnung durch eine Innenfläche gebildet wird, die im allgemeinen senkrecht zu dem Körper ist und einen nichtrunden Querschnitt definiert, der dem Querschnitt des Passungsabschnitts entspricht, wobei die Öffnung eine darin montierte elastische Einrichtung (80) zum lösbaren Eingriff mit der Rille in dem Befestigungselement aufweist.