DE69838858T2

DE69838858T2 - Oberflächenbehandlungsartikel mit Schnellöse-Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE69838858T2
Application number: DE69838858T
Authority: DE
Inventors: Arthur P. Saint Paul Luedeke
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2018-03-07
Also published as: WO1999024221A1; ES2226111T3; EP1037728A1; BR9814010A; DE69827033T2; EP1415764A3; KR20010015804A; EP1415764B1; EP1415764A2; DE69827033D1; CA2309613A1; CN1132722C; JP2001522730A; ES2297284T3; EP1037728B1; CN1278755A; DE69838858D1; US6095910A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Schleifgegenstände und insbesondere Anordnungen zum Anbringen von Schleifgegenständen auf einer Stützunterlage.
US-Patentschrift Nr. 3,562,968 an Johnson et al. offenbart ein Oberflächenbehandlungswerkzeug, das eine leichte Einrichtung des Oberflächenbehandlungsgegenstands vorsieht. Dem Oberflächenbehandlungsgegenstand haftet ein Antriebsknopf an, der eine ergänzende zylindrische Öffnung in einer Antriebsbaugruppe in Eingriff nimmt, welche eine Stützunterlage aufweist, die von einem Antriebsmittel angetrieben ist. Der haftgebundene Antriebsknopf sieht eine schnelle und leichte Anbringung und Abnahme von Oberflächenbehandlungselementen ohne spezielles Anbringungswerkzeug vor. Ein ähnliches Befestigungsvorrichtungssystem, das in verschiedenen Ausführungsformen von angeformten Bürsten eingegliedert ist, ist in der US-Patentschrift Nr. 5.679.067 , „Molded Abrasive Brush" (Johnson et al.), und der internationalen WIPO Patentanmeldung Nr. WO96/33638 , „Abrasive Brush and Filaments" (Johnson et al.), offenbart.
Oberflächenbearbeitungsscheiben mit einem gewindeten männlichen Knopf, der durch einen Klebstoff auf der Rückseite der Scheibe gebunden ist, sind als Roloc^TM-Oberflächenbearbeitungsscheiben von der Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, USA, handelsüblich. Beschichtete Schleifscheiben mit einem gewindeten männlichen Knopf, der auf der Rückseite gebunden ist, sind ebenfalls erhältlich. Diese Oberflächenbearbeitungsscheiben weisen auf der Vorderseite ein anpassungsfähiges, dreidimensionales offenes Vliesmaterial auf, das aus Kunstfasern und Schleifpartikeln ausgebildet ist. Dieses Vlies ist mit Nadeln an einen Open-Weave-Gitterstoffträger geheftet. Die US-Patentschrift Nr. 3,688,453 an Legacy et al. beschreibt Schleifgegenstände, die ein offenes Vlies aufweisen, das mit Nadeln an einen gewebten Träger geheftet ist und mit Harz und Schleifmittel imprägniert ist.
Obgleich der kommerzielle Erfolg des Anbringungssystems von Roloc^TM-Schleifgegenständen bisher beeindruckend war, ist es doch wünschenswert, das Anbringungssystem weiter zu verbessern. Die Schrift US-A2,671,964 offenbart einen Oberflächenbehandlungsgegenstand, aufweisend:

a) ein Oberflächenbehandlungselement mit einem im Allgemeinen ebenen Träger, wobei der Träger eine Arbeitsfläche und eine Rückseite aufweist, wobei die Arbeitsfläche gewünschte Eigenschaften zum Feinbearbeiten einer Oberfläche aufweist; und
b) eine Befestigungsvorrichtung, wobei die Befestigungsvorrichtung aufweist: i) ein entgegengesetzt zum Träger liegendes erstes Ende; ii) ein dem Träger benachbartes zweites Ende; iii) einen konischen Abschnitt, wobei die Querschnittsfläche des konischen Abschnitts in Richtung vom ersten Ende zum zweiten Ende zunimmt; iv) eine Nut, die zwischen dem konischen Abschnitt und dem zweiten Ende angeordnet ist, und v) einen Gegenabschnitt mit einem vieleckigen Querschnitt.

Die Befestigungsvorrichtung ist nicht permanent an dem Oberflächenbehandlungsgegenstand angebracht.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht einen Oberflächenbehandlungsgegenstand wie in Anspruch 1 definiert vor. Der Oberflächenbehandlungsgegenstand weist ein Oberflächenbehandlungselement mit einer Befestigungsvorrichtung auf der Rückseite davon auf. Das Oberflächenbehandlungselement enthält einen im Allgemeinen ebenen Träger, der eine Arbeitsfläche und eine Rückseite enthält, wobei die Arbeitsfläche ge wünschte Eigenschaften zum Feinbearbeiten einer Oberfläche aufweist. Zu der Befestigungsvorrichtung gehört: i) ein entgegengesetzt zum Träger liegendes erstes Ende, ii) ein dem Träger benachbartes zweites Ende, iii) ein konischer Abschnitt, der in der Querschnittsfläche in Richtung vom ersten Ende zum zweiten Ende zunimmt, iv) eine Nut, die zwischen dem konischen Abschnitt und dem zweiten Ende angeordnet ist, und ein Gegenabschnitt mit einem nicht runden und nicht vieleckigen Querschnitt.
Das Oberflächenbehandlungselement kann eine geformte Bürste mit mehreren Borsten sein, die sich von dem Träger erstrecken. In diesem Falle kann die Befestigungsvorrichtung einstückig mit der geformten Bürste geformt sein. Das Oberflächenbehandlungselement kann ein beschichteter Schleifgegenstand sein, der die Befestigungsvorrichtung daran verbunden aufweist. Das Oberflächenbehandlungselement kann ein Vlies-Oberflächenbearbeitungsgegenstand sein, der die Befestigungsvorrichtung daran verbunden aufweist.
Der Oberflächenbehandlungsgegenstand der vorliegenden Erfindung kann mit einer Schnelllöse-Spannvorrichtung zum lösbaren Anbringen eines Oberflächenbehandlungsgegenstands an einer Stützunterlage benutzt sein. Zu der Stützunterlage gehört ein Körper mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei eine Anbringungsöffnung an der Vorderseite vorgesehen ist. Die Öffnung ist durch eine Innenfläche ausgebildet, die im Allgemeinen senkrecht zu dem Körper verläuft und einen nicht runden Querschnitt definiert, welcher dem Gegenabschnittsquerschnitt entspricht. Zu der Öffnung gehört ein elastisches Mittel, das zur lösbaren Ineingriffnahme der Nut in der Befestigungsvorrichtung darin angebracht ist.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine Befestigungsvorrichtung zum Gebrauch mit einem drehenden Oberflächenbehandlungselement wie in Anspruch 2 defi niert bereit. Die Befestigungsvorrichtung weist eine Basis und ein Befestigungselement auf. Zu der Basis gehört eine Vorderseite und eine Rückseite sowie ein Befestigungselement, das sich von der Rückseite erstreckt. Zu dem Befestigungselement gehört ein erstes, der Basisträger gegenüberliegendes Ende, ein zweites, der Basis benachbartes Ende, ein konischer Abschnitt, der in der Querschnittsfläche in der Richtung vom ersten Ende zum zweiten Ende zunimmt, eine Nut, die zwischen dem konischen Abschnitt und dem zweiten Ende angeordnet ist, und ein Gegenabschnitt mit einem nicht runden und nicht vieleckigen Querschnitt.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren weiter erläutert, wobei gleiche Strukturen in den verschiedenen Ansichten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Oberflächenbehandlungsgegenstands mit einer Schnelllösebefestigungsvorrichtung;
2 eine Draufsicht des Gegenstands von 1;
3 eine Seitenansicht einer Stützunterlage zum Gebrauch mit dem Oberflächenbehandlungsgegenstand;
4 eine Querschnittansicht der Stützunterlage von 3;
5 eine Querschnittansicht des Oberflächenbehandlungsgegenstands von 1, der in der Stützunterlage von 4 angebracht ist;
6 eine Seitenansicht eines alternativen Oberflächenbehandlungsgegenstands; und
7 eine Seitenansicht wieder eines alternativen Oberflächenbehandlungsgegenstands.
Die vorliegende Erfindung richtet sich an Oberflächenbehandlungsgegenstände, zu denen eine Schnelllöse-Befestigungsvorrichtung auf der Rückseite davon gehört. Die Befestigungsvorrichtung kann einstückig und einheitlich mit den Oberflächenbehandlungsgegenständen sein, wie etwa wenn der Gegenstand eine geformte Bürste ist und die Befestigungsvorrichtung damit geformt ist. Die Befestigungsvorrichtung kann alternativ ein separates Element sein, das am Oberflächenbehandlungselement angebracht wird. Zu derartigen Ausführungsformen gehören beschichtete Schleifscheiben und nichtgewebte Oberflächenbearbeitungsscheiben mit der auf der Rückseite davon angebrachten Befestigungsvorrichtung. Geformte Bürsten können außerdem die separat geformte und dann damit verbundene Befestigungsvorrichtung aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist der Oberflächenbehandlungsgegenstand 10 eine geformte Bürste. Die Bürste 10 weist einen Träger 30 mit einer Vorderseite 32 und einer Rückseite 34 auf. Mehrere Borsten 36 stehen von der Vorderseite 32 des Trägers 30 nach außen vor. Zwischen den Borsten 36 bestehen Räume, in denen die Vorderseite 32 des Trägers 30 freiliegt. In einer Ausführungsform ist die Bürste vorzugsweise einstückig geformt und weist ein formbares Polymer auf, das im Wesentlichen frei von Schleifpartikeln ist. In einer anderen Ausführungsform ist die Bürste vorzugsweise einstückig geformt und weist eine im Allgemeinen homogene Zusammensetzung von Schleifpartikeln in einem formbaren Polymer auf. In einer anderen Ausführungsform können Schleifpartikel homogen innerhalb der Borsten 36, jedoch nicht in dem Träger 30 verteilt sein.
Der Oberflächenbehandlungsgegenstand 10 weist eine Befestigungsvorrichtung 11 auf, die mit dem Träger 30 einstückig ist. Die Befestigungsvorrichtung sieht ein Mittel zum Befestigen des Oberflächenbehandlungsgegenstands 10 an einem Drehwerkzeug und/oder einer Halteunterlage oder Stützunterlage während des Gebrauchs vor. Es ist bevorzugt, dass die Befestigungsvorrichtung 11 einstückig mit dem Träger und den Borsten geformt ist. Es ist bevorzugt, dass die Befestigungsvorrichtung 11 zur sachgemäßen Drehung bezüglich des Trägers zentriert ist. Die Befestigungsvorrichtung ist geeignet, den Oberflächenbehandlungsgegenstand an einem Hochgeschwindigkeitsdrehwerkzeug anzubringen, wie etwa beispielsweise einem Winkelschleifer. Eine derartige Anordnung ermöglicht es, dass der Oberflächenbehandlungsgegenstand mit hohen Geschwindigkeiten um eine Drehachse, die auf dem Anbringungsmittel zentriert ist, und im Allgemeinen senkrecht zum Träger (für flache, ebene Grundflächen) drehbar ist. In einer derartigen Ausführungsform ist jede der Borsten in einen kreisförmigen Weg um die Drehachse versetzt, während sie im Allgemeinen parallel zu der Drehachse ausgerichtet ist. Vorzugsweise sind die Bürste und die Befestigungsvorrichtung dazu ausgelegt, imstande zu sein, mit mindestens 100 U/min, abhängig von der Größe und Gestaltung mit vorzugsweise mindestens 5000 U/min drehbar zu sein, und einige kleiner Bürsten sind imstande, mit bis zu 30.000 U/min drehbar zu sein. Die Befestigungsvorrichtung 11 kann aus demselben Material wie der Rest der Bürste 10 hergestellt sein und kann die optionalen Schleifpartikel enthalten. Alternativ kann die Befestigungsvorrichtung 11 aus einer separaten Einspritzung formbaren Polymers ohne Schleifpartikel hergestellt sein.
Zu der Befestigungsvorrichtung 11 gehört ein erstes Ende 12, das dazu gestaltet ist, in eine entsprechende Öffnung in der Stützunterlage oder der Antriebswelle eingepasst zu sein, wie unten beschrieben. Zu der Befestigungsvorrichtung 11 gehört außerdem ein zweites Ende 14, das dem Träger des Oberflächenbehandlungsgegenstands benachbart ist. Dem ersten Ende 12 benachbart befindet sich ein konischer Abschnitt 16 zum Erleichtern des Eingriffs der Befestigungsvorrichtung 11 in die Öffnung der Stützunterlage und zum Erleichtern des Eingriffs mit dem unten beschriebenen O-Ring. Dem Konus 16 benachbart und dahinter befindet sich ein flacher Abschnitt 18, der das untere Ende der Nut 20 definiert. Hinter der Nut 20 befindet sich ein Konus 22, der in flache Wände 24 und Ecken 26 übergeht. Die Wände 24 und Ecken 26 sind zur engen Passung mit den Wänden und Ecken der Öffnung in einer Stützunterlage gestaltet. Die Wände 24 definieren daher einen Gegenabschnitt mit einem Querschnitt, der dem Querschnitt der Öffnung in der Stützunterlage entspricht. Die Nut 20 ist zu einem Schnappeingriff mit dem O-Ring 80 in der Stützunterlage 50 ausgelegt. Hinter den flachen Wänden 24 befindet sich die Rückseite 34 des Trägers 30 auf der geformten Bürste.
3 stellt eine Seitenansicht einer Stützunterlage 50 zum Gebrauch mit den hierin beschriebenen Oberflächenbehandlungsgegenständen dar. Zu der Stützunterlage 50 gehört die Vorderseite 54 zum Stützen des Oberflächenbehandlungsgegenstands und die Rückseite 56, die sich zu dem Vorsprung 58 verjüngt. Zu dem Vorsprung 58 gehört ein erstes Ende 60 mit einer Aussparung 61 darin. In der Aussparung 61 ist eine Anbringungsmutter 90 mit einem gewindeten Innendurchmesser 92 zum Eingriff mit der Antriebswelle eines Elektrowerkzeugs angebracht. Zu der Stützunterlage könnte stattdessen eine Schnellwechseleinrichtung zur Anbringung an ein Elektrowerkzeug gehören. Wie aus 4 ersichtlich, gehört zu der Stützunterlage 50 eine Öffnung 64 in der Vorderseite 54 zur Aufnahme der Befestigungsvorrichtung 11 auf dem Oberflächenbehandlungsgegenstand. In der dargestellten Ausführungsform, die nicht in den Anwendungsbereich der Erfindung fällt, gehören zu der Öffnung 64 flache Wände 66, die an den Ecken 68 aneinanderstoßen, wobei die Wände eine Öffnung 64 mit sechseckigem Querschnitt definieren. Zu der Öffnung gehört außerdem eine Nut 70, in der ein O-Ring 80 gehalten ist. Abhängig vom Material der Stützunterlage kann die Nut 70 in die Öffnung 64 geformt oder maschinell in die Öffnung 64 gearbeitet sein.
5 stellt die Befestigungsvorrichtung 11 des Oberflächenbehandlungsgegenstands 10 auf der Stützunterlage 50 angebracht dar. Die Befestigungsvorrichtung 11 und die Öffnung 64 in der Stützunterlage 50 sind zum Minimieren relativer Drehung zwischen der Stützunterlage und dem Oberflächenbehandlungsgegenstand zu engem Eingriff miteinander ausgelegt. Die Stützunterlage ist im Durchmesser vorzugsweise etwas kleiner als der Oberflächenbehandlungsgegenstand. Die Stützunterlage kann jedoch erheblich kleiner als der Oberflächenbehandlungsgegenstand oder größer als der Oberflächenbehandlungsgegenstand sein. Das Material und die Größe der Befestigungsvorrichtung 11 und der Stützunterlage 50 an der Öffnung 64 sind so ausgewählt, dass sie das Drehmoment aushalten, das beim Gebrauch der Stützunterlage 10 mit einem Elektrowerkzeug übertragen ist. Zu bevorzugten Materialien für die Befestigungsvorrichtung 11 gehören die bevorzugten Materialien für die geformte Bürste 10, welche unten beschrieben sind, und jene für die Befestigungsvorrichtung 11 unten beschriebenen Materialien, die bezüglich 6 und 7 besprochen sind. Zu bevorzugten Materialien für die Stützunterlage 50 gehören Metall, Nylon, Hartgummi und Verbundstoffe.
Die Nut 20 in der Befestigungsvorrichtung 11 nimmt den O-Ring 80 in Eingriff, um ein versehentliches Lösen des Oberflächenbehandlungsgegenstands 10 von der Stützunterlage 50 zu verhindern, während es ermöglicht ist, den Oberflächenbehandlungsgegenstand leicht ohne Werkzeuge einfach durch Wegziehen des Gegenstands 10 von der Stützunterlage mit genügender Kraft zum Überwinden der Schnappverbindung zwischen dem O-Ring 80 und der Nut 20 von der Stützunterlage abzunehmen. Es ist ersichtlich, dass der Abstand zwischen der Rückseite 34 des Trägers 30 und der Nut 20 an der Befestigungsvorrichtung 11 derart gewählt sein kann, dass die Vorderseite 54 der Stützunterlage 50 mit der Schulterrückseite 34 des Trägers 30 in Eingriff tritt, wenn die Nut 20 mit dem O-Ring 80 in Eingriff steht. Es ist außerdem ersichtlich, dass der Konus 16 an der Befestigungsvorrichtung 11 den Eingriff der Befestigungsvorrichtung mit dem O-Ring erleichtert und den O-Ring ausdehnt, wenn die Befestigungsvorrichtung 11 in die Öffnung 64 der Stützunterlage 50 eingeführt wird. Der elastische und federnde O-Ring 80 schnappt dann zu einem kleineren Durchmesser zurück und tritt mit der Nut 20 in der Befestigungsvorrichtung 11 in Eingriff. Der O-Ring 80 kann stattdessen jegliches elastische Element sein, das lösbar mit der Nut 20 in der Befestigungsvorrichtung 11 in Eingriff tritt. Zu geeigneten elastischen Elementen gehören Spaltringe, C-Clips und dergleichen. Diese können aus jeglichem geeigneten Material wie etwa Metall, Gummi, Vinyl oder Verbundstoffen hergestellt sein, das ausgewählt ist, um es dem elastischen Element zu ermöglichen, sich ohne erhebliche permanente Verformung elastisch auszudehnen und sich dann in der Nut in der Befestigungsvorrichtung zusammenzuziehen.
Die Ausmaße der Wände 24 an der Befestigungsvorrichtung 11 bezüglich der Öffnung 64 in der Stützunterlage 50 sollten zum Minimieren relativer Drehung zwischen dem Oberflächenbehandlungsgegenstand und der Stützunterlage während des Gebrauchs ausgewählt sein, während sie ein leichtes Anbringen und Abnehmen des Oberflächenbehandlungsgegenstands an und von der Stützunterlage ermöglichen. Jegliche nicht vieleckige Form kann für die Querschnittsform des Gegenabschnitts der Befestigungsvorrichtung 11 und die Welle und die Öffnung 64 in der Stützunterlage benutzt sein, ausgenommen runde, um eine Anordnung bereitzustellen, bei der der Oberflächenbehandlungsgegenstand nicht bezüglich der Stützunterlage dreht. Daher ist erforderlich, dass die Öffnung 64 und der entsprechende Abschnitt der Befestigungsvorrichtung 11 nicht zylindrisch sind, wodurch eine Passung zum Verhindern relativer Drehung zwischen dem Oberflächenbehandlungsgegenstand und der Stützunterlage bereitgestellt ist.
Wahlweise kann der Gegenabschnitt derart konisch sein, dass er am zweiten Ende 14, das dem Oberflächenbehandlungsgegenstand benachbart ist, größer ist und an dem Ende, das der Nut 20 benachbart ist, kleiner ist. Die Öffnung 64 in der Stützunterlage könnte derart konisch sein, dass sie an der ersten Oberfläche 54 der Stützunterlage größer ist. Mit einer derartigen Anordnung würde die Befestigungsvorrichtung 11 beim Gebrauch tiefer in die Öffnung 64 gezwängt, sodass der Konus bewirkt, dass der Gegenabschnitt passgenauer in der Öffnung 64 sitzt und eine Selbstzentrierung der Befestigungsvorrichtung 11 bezüglich der Stützunterlage vorgesehen ist.
Alternative Anordnungen fallen ebenfalls unter den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise könnte der O-Ring 80, obwohl der O-Ring 80 als in der Nut 70 in der Öffnung 64 in der Stützunterlage 50 verbleibend dargestellt ist, stattdessen in der Nut 20 an der Befestigungsvorrichtung 11 verbleiben. Ferner könnten die Bauteile des Anbringungssystems umgekehrt sein. Das heißt, dass eine Befestigungsvorrichtung 11 an der Stützunterlage des Elektrowerkzeugs zur Ineingriffnahme einer Gegenöffnung in dem Oberflächenbehandlungsgegenstand enthalten sein könnte.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Ausführungsform mit geformten Bürsten des Oberflächenbehandlungsgegenstands 10, die in 1 und 2 dargestellt ist, ist der Träger 30 in einer bevorzugten Ausführungsform im Allgemeinen flach. Es fällt jedoch in den Anwendungsbereich der Erfindung, einen profilierten oder gekrümmten Träger aufzuweisen. Beispielsweise kann der Träger eine konvexe, konkave oder konische Form aufweisen. Bei einer derartigen Anordnung könnten die Borsten eine einheitliche Länge aufweisen, in welchem Falle die Spitzen der Borsten nicht koplanar sind, oder könnten die Borsten verschiedene Längen aufweisen, in welchem Falle die Spitzen der Borsten koplanar sein könnten. Der Träger könnte flexibel oder starr sein und könnte ein Verstärkungsglied zum Erhöhen seiner Starrheit enthalten. Der Träger kann vorzugsweise eine Stärke von ungefähr 1,0 bis 15,0 mm aufweisen, weiter bevorzugt von ungefähr 1,5 bis 10 mm, noch weiter bevorzugt von ungefähr 2,0 bis 6 mm und insbesondere bevorzugt von ungefähr 2,5 bis 4,0 mm. Der Träger 30 ist vorzugsweise rund, wie in 2 dargestellt. Der Trägerdurchmesser beträgt vorzugsweise von ungefähr 2,5 bis 20,0 cm (1,0 bis 8,0 in), obgleich kleinere oder größere Träger benutzt sein könnten. Außer runden können andere Trägerformen benutzt sein, zu denen ovale, rechteckige, quadratische, dreieckige, Rauten- und andere vieleckige Formen gehören können, wobei jedoch keine Beschränkung darauf vorliegt.
Vorzugsweise ist der Träger einstückig mit den Borsten geformt, um eine einheitliche Bürste bereitzustellen. Daher ist kein Klebstoff oder mechanisches Mittel zum Anhaften der Borsten an dem Träger erforderlich. Es ist bevorzugt, dass der Träger und die Borsten gleichzeitig geformt werden. In einigen Fällen kann eine einzige Mischung von Schleifpartikeln und formbarem Polymer vorliegen, der in einem einzigen Einspritzvorgang in der Form platziert wird. In einer derartigen Ausführungsform weist die Bürste 10 durchweg eine im Allgemeinen homogene Zusammensetzung auf. Aufgrund des Formverfahrens könnte die Schleifmittel-/Bindemittelmischung jedoch nicht perfekt homogen sein. Alternativ könnten zwei oder mehr Einleitungen eines formbaren Polymers in die Form vorkommen. Beispielsweise könnte eine Einleitung eine Mischung aus formbarem Polymer und wahlweise Schleifpartikeln enthalten, die sich in erster Linie in den Borsten befindet. Eine zweite Einleitung, die in erster Linie im Träger 30 der Bürste 10 vorhanden wäre, könnte formbares Polymer ohne Schleifpartikel oder mit weniger Schleifpartikeln enthalten.
Die Borsten 36 erstrecken sich von der Vorderseite 32 des Trägers 30. Die Borsten könnten jegliche Querschnittsfläche aufweisen, einschließlich, jedoch nicht ausschließlich rund, sternförmig, halbmondförmig, viertelmondförmig, oval, rechteckig, quadratisch, dreieckig, rautenförmig oder vieleckig. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Borsten einen konstanten, runden Querschnitt entlang der Länge der Borste auf. In anderen bevorzugten Ausführungsformen weisen die Borsten einen nicht konstanten oder variablen Querschnitt entlang der gesamten oder eines Abschnitts der Länge der Borste auf.
Es ist bevorzugt, derartig konische Borsten aufzuweisen, dass die Querschnittsfläche der Borste in der Richtung vom Träger 30 weg abnimmt. Konische Borsten können jeglichen Querschnitt wie oben beschrieben aufweisen und weisen vorzugsweise einen runden Querschnitt auf. Konische Borsten weisen die Tendenz auf, während der Fertigung der Bürste leichter aus der Form entfernbar zu sein als Borsten mit konstanter Querschnittsfläche. Ferner unterliegen Borsten Biegungsbeanspruchungen, wenn die Bürste 10 gegen ein Werkstück gedreht wird. Diese Biegungsbeanspruchungen sind an der Wurzel der Borsten am größten. Daher ist eine konische Borste, wie in 1 dargestellt, besser imstande, Biegungsbeanspruchungen standzuhalten als eine zylindrische Borste. Ferner weisen die Borsten vorzugsweise einen Ausrundungsradius am Übergang zwischen der Wurzel der Borste und der Vorderseite 32 des Trägers auf.
Die Borsten 36 weisen ein Längenverhältnis auf, das als die Länge der Borste, gemessen von der Wurzel zur Spitze, dividiert durch die Breite der Borste definiert ist. Im Falle einer konischen Borste ist die Breite als die Durchschnittsbreite entlang der Länge zum Zweck des Bestimmens des Längenverhältnisses definiert. Im Falle eines nicht runden Querschnitts wird die Breite als die längste Breite in einer gegebenen Ebene genommen, wie etwa die Ecke-zu-Ecke-Diagonale eines quadratischen Querschnitts. Das Längenverhältnis der Borsten 36 ist vorzugsweise 1, weiter bevorzugt von ungefähr 4 bis 18 und noch weiter bevorzugt von ungefähr 6 bis 16. Die Größe der Borsten kann für die bestimmte Anwendung der Bürste 10 ausgewählt sein. Die Länge der Borsten beträgt vorzugsweise von ungefähr 5 bis 80 mm, weiter bevorzugt von ungefähr 5 bis 50 mm, noch weiter bevorzugt von ungefähr 5 bis 25 mm und insbesondere bevorzugt von ungefähr 10 bis 20 mm. Die Breite der Borsten beträgt vorzugsweise von ungefähr 0, 25 bis 10 mm, weiter bevorzugt von ungefähr 0,5 bis 5,0 mm, noch weiter bevorzugt von ungefähr 0,75 bis 3,0 mm und insbesondere bevorzugt von ungefähr 1,0 bis 2,0 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen alle der Borsten dieselben Abmessungen auf. Alternativ können Borsten an einer einzelnen Bürste verschiedene Abmessungen aufweisen, wie etwa verschiedene Längen, Breiten oder Querschnittsflächen. Die Längen der Borsten und die Kontur des Trägers sind vorzugsweise derart gewählt, dass die Spitzen im Allgemeinen koplanar sind, obgleich andere Anordnungen ebenfalls unter den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Die Dichte und Anordnungen der Borsten 36 können für die bestimmte Anwendung der Bürste 10 gewählt sein. Die Borsten 36 könnten in einem geordneten oder zufälligen Muster auf dem Träger 30 angeordnet sein. Vorzugsweise stehen die Borsten 36 senkrecht zu dem flachen Träger 30. Dies erleichtert es, die geformte Bürste 10 aus der Form zu entfernen. Es fällt jedoch ebenfalls in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung, dass die Borsten schief zum Träger stehen.
Das formbare Polymermaterial ist vorzugsweise ein organisches Bindemittelmaterial, das imstande ist, geformt zu werden, d. h., das imstande ist, sich unter Wärme zum Ausbilden einer gewünschten Form zu verformen. Das formbare Polymer könnte ein Thermoplast, ein Duroplast oder ein thermoplastisches Elastomer sein. Im Falle eines Thermoplasts wird das organische Bindemittel über seinen Schmelzpunkt erhitzt, wodurch bewirkt ist, dass das Polymer fließt. Dies führt dazu, dass der Thermoplast zum Ausbilden der Bürste 10 in die Hohlräume der Form fließt. Die Bürste wird dann abgekühlt, um das thermoplastische Bindemittel abzukühlen.
Zu Beispielen für geeignete Thermoplaste gehören Polycarbonat, Polyetherimid, Polyester, Polyethylen, Polysulfon, Polystyrol, Polybutylen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Polypropylen, Acetalpolymere, Polyurethane, Polyamide und Kombinationen davon. Im Allgemeinen sind bevorzugte Thermoplaste der Erfindung jene, die eine hohe Schmelztemperatur und gute Hitzebeständigkeitseigenschaften aufweisen. Thermoplaste könnten bevorzugt für Niedergeschwindigkeitsanwendungen der Bürste 10 eingesetzt sein, bei denen die Beanspruchung während des Betriebs verhältnismäßig niedrig ist. Zu Beispielen für handelsübliche Thermoplaste, die zum Gebrauch mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, gehören Grilon^TM CR9 Copolymer von Nylon 6,12, erhältlich bei EMS-American Grilon, Inc., Sumter, South Carolina, USA; Profax^TM und KS075 polypropylenbasierter Thermoplast, erhältlich bei Himont USA, Inc., Wilmington, Delaware, USA; und Duraflex^TM polybuthylenbasierter Thermoplast, erhältlich bei Shell Chemical Co., Houston, Texas, USA.
In einigen Fällen, wie etwa bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen mit hoher Beanspruchung ist bevorzugt, dass das formbare Polymer ein thermoplastisches Elastomer („TPE") ist oder ein thermoplastisches Elastomer aufweist. Zu handelsüblichen thermoplastischen Elastomeren gehören segmentierte thermoplastische Polyesterelasto mere, segmentierte thermoplastische Polyurethanelastomere, segmentierte thermoplastische Polyamidelastomere, Mischungen von thermoplastischen Elastomeren und Thermoplasten und thermoplastische Ionomerelastomere.
Zu segmentierten thermoplastischen Elastomeren, die bei der vorliegenden Erfindung nützlich sind, gehören Polyester-TPE, Polyurethan-TPE und Polyamid-TPE und Silikonelastomer-/Polyimidblockcopolymer-TPE, wobei die polyfunktionellen Monomere mit niedrigem und hohem Äquivalenzgewicht zum Erzeugen des jeweiligen TPE sachgemäß ausgewählt sind.
„Thermoplast" oder „TP", wie hierin benutzt, hat eine einschränkendere Definition als die allgemeine Definition, die „ein Material, das unter Einfluss von Druck und Wärme weich wird und fließt" lautet. Es versteht sich natürlich, dass TPE die allgemeine Definition von TP erfüllen, da TPE unter Einfluss von Druck und Wärme ebenfalls fließen. Es ist daher notwendig, für die Zwecke dieser Erfindung bei der Definition von „thermoplastisch" spezifischer zu sein. „Thermoplastisch" wie hierin benutzt bedeutet ein Material, das unter Einfluss von Druck und Wärme fließt, jedoch nicht die elastischen Eigenschaften eines Elastomers besitzt, wenn es sich unter seiner Schmelztemperatur befindet. Mischungen von TPE- und TP-Materialien fallen ebenfalls unter die Erfindung und ermöglichen sogar noch größere Flexibilität beim Anpassen mechanischer Eigenschaften der Fasern der Erfindung.
Zu handelsüblichen und bevorzugten Polyestern gehören jene, die unter der Handelsbezeichnung „Hytrel^TM 4056", „Hytrel^TM 5526", „Hytrel^TM 5556", „Hytrel^TM 6356", „Hytrel^TM 7246" und „Hytrel^TM 8238" bekannt sind, welche bei E. I. DuPont de Nemours and Company, Inc., Wilmington, Delaware, USA erhältlich sind, wobei zu den insbesondere bevorzugten Hytrel^TM 5526, Hytrel^TM 5556 und Hytrel^TM 6356 gehören. Eine ähnliche Familie thermoplas tischer Polyester ist unter der Handelsbezeichnung „Riteflex" (Hoechst Celanese Corporation) erhältlich. Weitere nützliche Polyester-TPE sind jene, die unter der Handelsbezeichnung „Ecdel" von Eastman Chemical Products, Inc., Kingsport, Tennessee, USA, „Lomad" von General Electric Company, Pittsfield, Massachusetts, USA, „Arnitel" von DSM Engineered Plastics und „Bexloy" von DuPont erhältlich sind. Zu weiteren nützlichen Polyester-TPE gehören jene, die als „Lubricomp" von LNP Engineering Plastics, Exton, Pennsylvania, USA, erhältlich sind, das unter Eingliederung von Schmiermittel, Glasfaserverstärkung und Kohlefaserverstärkung handelsüblich ist.
Zu handelsüblichen und bevorzugten segmentierten Polyamiden gehören jene, die unter der Handelsbezeichnung „Pebax" und „Rilsan" bekannt sind, beide erhältlich von Atochem Inc., Glen Rock, New Jersey, USA.
Zu handelsüblichen und bevorzugten segmentierten Polyurethanen gehören jene, die unter der Handelsbezeichnung „Estane", erhältlich von B. F. Goodrich, Cleveland, Ohio, USA, bekannt sind. Zu anderen bevorzugten segmentierten Polyurethanen gehören jene, die unter der Handelsbezeichnung „Pellethane" und „Isoplast" von The Dow Corning Company, Midland, Michigan, USA, bekannt sind, und jene, die unter der Handelsbezeichnung „Morthane" von Morton Chemical Division, Morton Thiokol, Inc., bekannt sind, und jene, die unter der Handelsbezeichnung „Elastollan" von BASF Corporation, Wyandotte, Michigan, USA, bekannt sind.
Thermoplastische Elastomere sind ferner in der US-Patentschrift Nr. 5,443,906 (Pihl et al.) beschrieben.
In Ausführungsformen, zu denen die optionalen Schleifpartikel gehören, weisen die Schleifpartikel typischerweise eine Partikelgröße im Bereich von ungefähr 0,1 bis 1500 Mikrometer, gewöhnlich zwischen ungefähr 1 und 1000 Mikrometer und vorzugsweise zwischen 50 und 500 Mikrometer auf. Die optionalen Schleifpartikel könnten organisch oder anorganisch sein.
Zu Beispielen für Schleifpartikel gehören geschmolzenes Aluminiumoxid, keramisches Aluminiumoxid, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Titandiborid, Aluminiumoxid-Zirkondioxid, Diamant, Borkarbid, Zerdioxid, Aluminiumsilikate, kubisches Bornitrid, Granat und Siliziumdioxid. Zu weiteren Beispielen für Schleifpartikel gehören massive Glaskugeln, hohle Glaskugeln, Kalziumkarbonat, Polymerblasen, Silikate, Aluminiumtrihydrat und Mullit. Wie hierin benutzt, umfasst der Begriff Schleifpartikel außerdem einzelne Schleifpartikel, die zum Ausbilden eines Schleifagglomerats aneinander gebunden sind. Schleifagglomerate sind ferner in US-Patentschrift Nr. 4,311,489 , 4,652,275 und 4,799,939 beschrieben. Die Schleifpartikel können außerdem eine Oberflächenbeschichtung aufweisen. Es ist bekannt, das Oberflächenbeschichtungen die Haftung zwischen dem Schleifpartikel und dem Bindemittel in dem Schleifgegenstand verbessern.
Organische Schleifpartikel, die zum Gebrauch mit der Bürste der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind vorzugsweise aus einem Thermoplast und/oder einem Duroplast ausgebildet. Organische Partikel können außerdem aus natürlichen organischen Materialien hergestellt sein, wie etwa Walnussschalen, Weizenstärke und dergleichen. Organische Schleifpartikel, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, könnten individuelle Partikel oder Agglomerate von individuellen Partikeln sein. Die Agglomerate könnten mehrere der organischen Schleifpartikel aufweisen, die durch ein Bindemittel zum Ausbilden einer geformten Masse aneinander gebunden sind.
Wenn organische Schleifpartikel bei der geformten Bürste der vorliegenden Erfindung benutzt sind, sind die Partikel vorzugsweise in einem prozentualen Gewichtsanteil (pro Gesamtgewicht von formbarem Polymer und organischen Schleifpartikeln) im Bereich von ungefähr 0,1 bis ungefähr 80 Gewichtsprozent, weiter bevorzugt von ungefähr 3 bis ungefähr 60 Gewichtsprozent in dem formbaren Polymer vorhanden. Der Gewichtsprozentanteil hängt zum Teil von den bestimmten Abschleif- oder Bürstenanwendungen ab.
Die organischen Schleifpartikel können aus einem thermoplastischen wie etwa Polycarbonat, Polyetherimid, Polyester, Polyvinylchlorid, Methacrylsäureester, Methylmethacrylsäureester, Polyethylen, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Polypropylen, Acetalpolymeren, Polyurethanen, Polyamid und Kombinationen davon ausgebildet sein. Im Allgemeinen sind bevorzugte Thermoplaste der Erfindung jene, die einen hohen Schmelzpunkt, beispielsweise über 200°C, weiter bevorzugt über 300°C, oder gute Hitzebeständigkeitseigenschaften aufweisen. Die organischen Schleifpartikel sollten einen höheren Schmelz- oder Erweichungspunkt als die thermoplastische Matrix aufweisen, sodass die organischen Partikel durch den Faserherstellungsvorgang nicht wesentlich angegriffen werden. Die organischen Partikel sollten imstande sein, während des Faser- oder Bürstensegmentverarbeitung einen allgemeinen Partikelzustand beizubehalten und daher derart ausgewählt sein, dass sie während des Faserherstellungsvorgangs im Wesentlichen nicht schmelzen oder aufweichen.
Ein bevorzugter organischer Abschleifpartikel ist ein Metall- und Formreinigungskunststoffstrahlmedium, das als „MC"-Strahlmedium von Maxi Blast Inc., South Bend Indiana, USA, erhältlich ist, erhältlich mit einer Antistatikbeschichtung, jedoch vorzugsweise unbehandelt. Das „MC"-Medium ist ein 99%-iges Melaminformaldehydcellulosat, ein wärmeausgehärteter Aminokunststoff.
Die durchschnittliche Knoop-Härte („KNH") des organischen Schleifpartikels ist im Allgemeinen geringer als ungefähr 80 KNH und vorzugsweise geringer als ungefähr 65 KNH.
Es fällt außerdem in den Anwendungsbereich dieser Erfindung, anorganisch basierte Schleifpartikel zusammen mit den organischen Schleifpartikeln einzugliedern.
Wenn vorhanden, betragen die optionalen Schleifpartikel vorzugsweise von ungefähr 5 bis 60 Gewichtsprozent der Partikel- und Polymermischung und weiter bevorzugt ungefähr 30 bis 40 Prozent, obgleich nach Wunsch mehr oder weniger benutzt sein kann.
Das formbare Polymermaterial kann ferner Zusätze aufweisen, wie etwa beispielsweise Füllstoffe (zu denen Schleifhilfsmittel gehören), Fasern, Antistatika, Antioxidantien, Verarbeitungshilfsmittel, UV-Stabilisatoren, Flammschutzmittel, Schmiermittel, Netzmittel, Tenside, Pigmente, Farbstoffe, Haftvermittler, Weichmacher und Suspensionsmittel. Die Mengen dieser Materialien werden zum Bereitstellen der gewünschten Eigenschaften ausgewählt.
Für einige Veredelungsanwendungen ist bevorzugt, dass das geformte Polymer ein Schmiermittel aufweist. Das Vorhandensein eines Schmiermittels in dem formbaren Polymer verringert die Reibung der Borste, die die Werkstückoberfläche berührt. Dadurch verringert sich die bei Veredelung des Werkstücks erzeugte Hitze. Übermäßige Hitze kann bewirken, dass die Bürste Rückstände auf dem Werkstück hinterlässt oder das Werkstück anderweitig beschädigt. Zu geeigneten Schmiermitteln gehören Lithiumstearat, Zinkstearat, Kalziumstearat, Aluminiumstearat, Ethylen-bis-stearamid, Graphit, Molybdändisulfid, Polytetrafluorethylen (PTFE) und Silikonverbindungen, die beispielsweise mit Thermoplasten und thermoplastischen Elastomeren nützlich sind.
Ein Beispiel für ein bevorzugtes Silikonmaterial ist ein Polysiloxan mit hohem Molekulargewicht, das in der internationalen WIPO-Patentanmeldung Nr. WO96/33841 unter dem Titel „Abrasive Article Having a Bond System Comprising a Polysiloxan" (Barber) beschrieben ist.
Polysiloxane sind in zahlreichen verschiedenen Formen erhältlich, z. B. als die Verbindung selbst oder als Konzentrat. Zu Beispielen für die Polymere, in die das Polysiloxan verbunden sein kann, gehören Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Polyamide, Polyacetal, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Polyesterelastomer, die alle handelsüblich sind. Silikonmodifiziertes Hytrel^TM ist als BY27-010 (oder MB-50-010) und silikonmodifiziertes Nylon 6,6 ist als BY27-005 (oder MB50-005) erhältlich, beide von Dow Corning Company, Midland, Michigan, USA. Typischerweise können handelsübliche Konzentrate ein Polysiloxan in einem prozentualen Gewichtsanteil im Bereich von 40 bis 50 enthalten; für die Zwecke der Erfindung ist jedoch jeglicher Gewichtsprozentanteil annehmbar, solange der gewünschte Gewichtsprozentanteil im Endprodukt erzielt sein kann. Schmiermittel können in dem formbaren Polymer vorzugsweise in Mengen bis zu ungefähr 20 Gewichtsprozent (Schleifpartikelgehalt ausgenommen) und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 1 bis 10 Prozent vorhanden sein, obgleich nach Wunsch mehr oder weniger benutzt sein kann.
Das formbare Polymermaterial kann jegliche oder alle der folgenden aufweisen, wie auf dem technischen Gebiet allgemein bekannt: Haftvermittler, Füllstoffe und Schleifhilfsmittel.
Die Bürste 10 und die Befestigungsvorrichtung 11 sind vorzugsweise spritzgegossen wie in der Technik allgemein bekannt. Die Form weist Hohlräume auf, die die Umkehrung der gewünschten Bürsten- und Befestigungsvorrichtungsgestaltung sind. Daher muss die Formgestaltung die Bürstengestaltung mit der Größe und Gestaltung des Trägers 30, der Borsten 36 und der Befestigungsvorrichtung 11 berücksichtigen.
Weitere Details zu bevorzugten Formgegenständen und Herstellungsverfahren sind in der US-Patentschrift Nr. 5,679,067 , „Molded Abrasive Brush" (Johnson et al.) und der internationalen WIPO-Patentanmeldung Nr. WO96/33638 , „Abrasive Brush an Filaments" (Johnson et al.) offenbart.
Es ist außerdem möglich, dass der Oberflächenbehandlungsgegenstand der vorliegenden Erfindung eine beschichtete Schleifscheibe, eine nichtgewebte Oberflächenbearbeitungsschleifscheibe, ein Polierpad, eine Bürste oder ein ähnliches Oberflächenbehandlungselement ist. Die Befestigungsvorrichtung 11 kann durch jegliches geeignete Mittel, wie etwa Klebstoff, mit einem derartigen Oberflächenbehandlungsgegenstand verbunden sein. Eine derartige Ausführungsform ist in 6 als Oberflächenbehandlungsgegenstand 110 dargestellt, der die Befestigungsvorrichtung 11 an einer beschichteten Schleifscheibe 130 angebracht aufweist. Eine andere Ausführungsform ist in 7 als Oberflächenbehandlungsgegenstand 210 dargestellt, der die Befestigungsvorrichtung 11 an einer nichtgewebten Oberflächenbearbeitungsscheibe 230 angebracht aufweist. Die Oberflächenbehandlungselemente 130, 230 weisen eine vordere Arbeitsfläche 132, 232 und eine Rückseite 134, 234 auf. Die Befestigungsvorrichtung 11 ist zentral an der Rückseite des Gegenstands angebracht. Eine derartige separate Befestigungsvorrichtung 11 könnte außerdem mit den hierin beschriebenen, geformten Bürsten verbunden sein, statt einstückig mit der Bürste geformt zu sein.
In jeglicher der Ausführungsformen, in denen die Befes tigungsvorrichtung 11 ein separates Element ist, ist eine bevorzugte Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung 11 wie folgt. Wie aus 6 und 7 ersichtlich, gehört zu der Befestigungsvorrichtung 11 eine im Allgemeinen flache Basis 27. Zu der Basis 27 gehört eine Vorderseite 28, die mit der beschichteten Schleifscheibe 130 oder der Oberflächenbearbeitungsscheibe 230 verbunden ist. Die Vorderseite 28 der Befestigungsvorrichtungsbasis ist vorzugsweise glatt und flach, um einen genügenden Oberflächenbereich zum Erzielen der gewünschten Festigkeit der Anbringung an dem Oberflächenbehandlungsgegenstand bereitzustellen. Es ist außerdem bevorzugt, dass die Basis 27 der Befestigungsvorrichtung 11 rund ist, obgleich andere Formen nutzbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Basis 27 der Befestigungsvorrichtung 11 einen Durchmesser von ungefähr 3 cm (1,2 in) auf, obgleich größere und kleinere Befestigungsvorrichtungen in den Anwendungsbereich der Erfindung fallen. Gegenüber der Vorderseite 28 der Basis 27 liegt die Rückseite 29. Wie dargestellt, läuft die Rückseite 29 zum äußeren Rand der Befestigungsvorrichtungsbasis 27 hin konisch zu. Von der Mitte der Rückseite 29 erstreckt sich das männliche Element des Befestigungssystems, wie vorstehend bezüglich der Ausführungsform beschrieben, die in 1 bis 2 dargestellt ist.
Die Befestigungsvorrichtung 11 kann jegliches Polymermaterial aufweisen, das die sachgemäßen Schmelz-, Fließ- und Hafteigenschaften zu seiner Anbringung an dem Oberflächenbehandlungsgegenstand aufweist. Typischerweise sind nützliche Polymermaterialien von thermoplastischer Beschaffenheit. Zudem können Duroplastmaterialien eingesetzt sein, wenn sie nur leicht vernetzt sind oder einen stabilen Zwischen- oder B-Zustand aufweisen und daher unter Hitze und Druck zum Fließen gebracht werden können. Zu Beispielen für derartige Thermoplastmaterialien gehören Polyamide, Polyester, Copolyamide, Copolyester, Polyimide, Polysulfon und Polyolefine. Ein Beispiel für ein geeignetes Duroplastmaterial ist ein Novolak-Formpulver. Von diesen sind Thermoplaste bevorzugt, und aus den Thermoplasten sind Polyamide bevorzugt, wobei Poly(Hexamethylenadipamid)(Nylon 6,6) besonders bevorzugt ist. Zu dem Polymermaterial könnten wahlweise Farbmittel, Füllstoffe, Prozesshilfsmittel und Verstärkungsmittel gehören. Zu Beispielen für Farbmittel gehören Pigmente und Farbstoffe. Zu Beispielen für Füllstoffe gehören Glasblasen oder -kugeln, partikelförmiges Kalziumkarbonat, Mika und dergleichen. Prozesshilfsmittel könnten Materialien wie etwa Lithiumstearat, Zinkstearat und fluorhaltige Polymermaterialien sein, die als die Fließkennzeichen von geschmolzenen Kunststoffmaterialien steigernd bekannt sind. Zu Verstärkungsmitteln könnten Glasfaser, Kohlenstofffaser und Metallfaser gehören, alle auf Ebenen bis zu ungefähr 50 Gewichtsprozent. Wenn Verstärkungsmittel benutzt ist, beträgt der bevorzugte Füllstoffgehalt 30 bis 45 Gewichtsprozent Glasfaser. Die Befestigungsvorrichtung 11 kann durch jegliches Verfahren hergestellt ist, das dem Fachmann bekannt ist. Zu diesen gehören Spritzgießen, Reaktionsspritzguss, und herkömmliche maschinelle Bearbeitung, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Spritzgießen ist bevorzugt.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Oberflächenbehandlungsgegenstands mit einer separaten, daran angebrachten Befestigungsvorrichtung 11 ist der Oberflächenbehandlungsgegenstand 110, der in 6 dargestellt ist. Das Oberflächenbehandlungselement ist eine beschichtete Schleifscheibe 130 mit einer vorderen oder Arbeitsfläche 132 und einer Rückseite 134. Die Befestigungsvorrichtung 11 ist in der Mitte der Rückseite 134 angebracht, etwa durch einen Klebstoff. Zu geeigneten Beispielen für beschichtete Schleifscheiben 130 gehört jeglicher geeignete Schleifgegenstand, wie etwa herkömmliche beschichtete Schleifgegenstände, darunter jene, die unter der Handelsbezeichnung Regal^TM, Regal loy^TM, Regalite^TM, Green Corps^TM und Trizact^TM handelsüblich sind, alle bei Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, USA erhältlich.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform eines Oberflächenbehandlungsgegenstands 210 der vorliegenden Erfindung ist in 7 dargestellt. Zu dem Oberflächenbehandlungsgegenstand 210 gehört eine Oberflächenbearbeitungsscheibe 230 mit der Befestigungsvorrichtung 11, die daran angebracht ist. Die Befestigungsvorrichtung 11 ist mit der Rückseite 234 der Oberflächenbearbeitungsscheibe 230 verbunden.
Ein bevorzugter Oberflächenbehandlungsgegenstand ist eine nichtgewebte Oberflächenbearbeitungsscheibe 230, wie etwa bei Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, USA unter der Handlesbezeichnung „SCOTCH-BRITE" A-CRS Surface Conditioning Disc, A-Med Surface Conditioning Disc oder A-VFN Surface Conditioning Disc handelsüblich. Die vordere oder Arbeitsfläche 232 derartiger Scheiben weisen einen losen Vliesstoff aus Nylon 6,6-Stapelfasern auf, der per Nadel durch einen gewebten Nylonverstärkungsgitterträger gestanzt ist. Vorzugsweise ragen ungefähr 40% der Stapelfasern des Gewebes durch kleine Zwischenräume vor, die durch die Kettgarne und Füllgarne ausgebildet sind, um den Vliesstoff und das gewobene Gitter miteinander aneinander anzubringen. Die restlichen Fasern verbleiben auf der Vorderseite der Oberflächenbearbeitungsscheibe 230. Zudem liegen Beschichtungen aus harten, aushärtenden Harzen und Schleifpartikeln auf dem losen Vliesstoff vor. Ein bevorzugter Oberflächenbearbeitungsgegenstand ist detailliert in der US-Patentschrift Nr. 3,688,453 , „Abrasive Articles", Legacy et al., beschrieben.
Es ist bevorzugt, das das gewebte Gitter mindestens 5 Kettgarne pro Inch und 5 Füllgarne pro Inch und weiter bevorzugt ungefähr 16 Kettgarne und Füllgarne pro Inch aufweist. Die bevorzugten Garne betragen mindestens 100 Denier und weiter bevorzugt etwa 840 Denier. Ein Garn kann eine oder mehr Fasern sein, die als eine Einheit behandelt werden oder wirken. Ein Garn könnte Endlosfaser oder aus Stapel zu einem vereinheitlichten Bündel „gesponnen" (ausgerichtet und verdreht) sein. Ein Garn kann mehrfädig (mehr als eine Endlosfaser) oder einfädig sein. Der offene Bereich zwischen den Kettfasern und Eintragsfasern beträgt vorzugsweise mindestens 5% des Gesamtbereichs des Gitters und weiter bevorzugt etwa 30%.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des in 7 dargestellten Oberflächenbehandlungsgegenstands 210 weist die Befestigungsvorrichtung 11 vorzugsweise eine Basis 27 mit einem Durchmesser von 3 cm auf und ist aus Nylon 6,6 mit bis zu 45 Gewichtsprozent Verstärkungsglasfasern spritzgegossen. Das Gitter weist vorzugsweise sechzehn Kettgarne pro Inch und sechzehn Füllgarne pro Inch auf. Die Garne sind vorzugsweise mehrfädige 840-Denier-Nylonfasern. Zu dem gewebten Gitter gehört eine PVC-Beschichtung zum Erhalten der Bindung. Der Vliesstoff weist Nylon 6,6-Stapelfasern auf, die derart mit Nadeln an das gewebte Gitter geheftet sind, dass sich ungefähr 40% der Fasern durch die kleinen Zwischenräume des gewebten Gitters erstrecken. Zusätzlich sind Beschichtungen aus harten, aushärtenden Harzen und Schleifpartikel auf die Vorderseite 31 des losen Vliesstoffs aufgebracht. Harze, wie etwa Polyurethane, können für die Rückseite 234 des Oberflächenbearbeitungsartikels freiliegen. Nach dem Härten des Gegenstands wird er zu individuellen Oberflächenbearbeitungsscheiben umgeformt.
Die vorliegende Beschreibung wurde nun unter Bezugnahme auf mehrere Ausführungsformen davon beschrieben. Die vorstehende detaillierte Beschreibung erfolgte nur zur Verdeutlichung. Es sind keine unnötigen Einschränkungen daraus zu verstehen. Es ist für den Fachmann offen sichtlich, dass an den beschriebenen Ausführungsformen zahlreiche Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise könnte die hierin beschriebene Befestigungsvorrichtung an jeglicher anderen Art Drehwerkzeug benutzt sein, wie etwa Bohrkronen. Daher soll der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die hierin beschriebenen genauen Details und Strukturen beschränkt sein, sondern stattdessen durch die Ansprüche.

Claims

Oberflächenbehandlungsgegenstand, aufweisend: 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) eine auf der Rückseite angeordnete Befestigungsvorrichtung (11), wobei die Befestigungsvorrichtung aufweist: i) ein entgegengesetzt zum Träger liegendes erstes Ende (12); ii) ein dem Träger benachbartes zweites Ende (14); iii) einen konischen Abschnitt (16), wobei die Querschnittsfläche des konischen Abschnitts in Richtung vom ersten Ende zum zweiten Ende zunimmt; iv) eine Nut (20), die zwischen dem konischen Abschnitt und dem zweiten Ende angeordnet ist, und v) einen Gegenabschnitt mit einem nicht runden und nicht vieleckigen Querschnitt.
Befestigungsvorrichtung zum Gebrauch mit einem drehenden Oberflächenbehandlungselement, wobei die Befestigungsvorrichtung eine Basis (30) mit einer Vorderseite (32) und einer Rückseite (34) sowie ein Befestigungselement aufweist, das sich von der Rückseite erstreckt; wobei das Befestigungselement ein erstes, der Basis gegenüberliegendes Ende (12), ein zweites, der Basis benachbartes Ende (14), einen konischen Abschnitt (16), wobei die Querschnittsfläche des konisch zulaufenden Abschnitts in Richtung vom ersten Ende zum zweiten Ende zunimmt, eine Nut (20), die zwischen dem konischen Abschnitt und dem zweiten Ende angeordnet ist, und einen Gegenabschnitt mit einem nicht runden und nicht vieleckigen Querschnitt aufweist.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Gegenabschnitt derart konisch zuläuft, dass er an dem zweiten Ende der Befestigungsvorrichtung größer ist.