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HINTERGRUND
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Die Erfindung betrifft einen Schleifgegenstand
mit einer ein Siloxanpolymer enthaltenden Schleifbeschichtung.
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Die U.S.-Patentschrift-Nr. 5 152
917 (Pieper et al.) beschreibt Schleifgegenstände, die eine strukturierte
Schleifschicht aufweisen, die eine Vielzahl von exakt geformten,
auf einen Träger
gebundenen Schleifkomposits umfaßt. Die exakt geformten Schleifkomposits
können
eine Vielzahl von geometrischen Formen aufweisen und sind aus einer
Vielzahl von in einem gehärteten
Bindemittel dispergierten Schleifpartikeln gebildet.
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Strukturierte Schleifmittel können durch
eine Vielzahl verschiedener Beschichtungsverfahren, wie in den U.S.-Patentschriften
Nrn. 5 304 223 (Pieper et al.), 5 435 816 (Spurgeon et al.), 5 672
097 (Hoopmann et al.) und WO 97/12727 (Hoopman et al.) beschrieben,
hergestellt werden. Ein Verfahren zur strukturierten Schleifmittel-Herstellung
besteht darin, zunächst
eine Schleifmittelaufschlämmung
(das heißt
eine Vielzahl von Schleifpartikeln, die in einem Bindemittel-Vorläufer dispergiert
sind) auf einen Träger
aufzubringen. Anschließend
wird der Aufschlämmungs-beschichtete
Träger
mit einem Herstellungswerkzeug, das eine Reihe von exakt geformten
Hohlräumen
umfaßt,
in Kontakt gebracht. Die Hohlräume
weisen im wesentlichen die umgekehrte Form und die Dimensionen der
gewünschten
Schleifkomposits auf. Die Schleifmittelaufschlämmung fließt in die Hohlräume des
Herstellungswerkzeugs. Als nächstes
wird der Bindemittel-Vorläufer Bedingungen
zum Härten
des Bindemittel-Vorläufers
unter Bildung einer an den Träger
gebundenen Schleifbeschichtung ausgesetzt.
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Das Herstellungswerkzeug kann eine
thermoplastische Endlosfolie oder ein Band umfassen, das das gewünschte Muster
aus den exakt geformten Hohlräumen,
die in die Oberfläche
eingedrückt
sind, aufweist. Aus vielerlei Gründen
ist die mehrmalige Wiederverwendung des Herstellungswerkzeugs vor
der Entsorgung erwünscht.
Zur Wiederverwendung des Herstellungswerkzeugs müssen die zuvor hergestellten
Schleifkomposits von den Hohlräumen
des Herstellungswerkzeuges sauber abgelöst werden. Falls im Herstellungswerkzeug
Restteile der Schleifkomposits zurückbleiben, verstopfen die Hohlräume, und
dadurch wird verhindert, daß die
aufgebrachte Aufschlämmung
anschließend
die Hohlräume
vollständig
ausfüllt.
Dies kann zu einer schlecht ausgebildeten Schleifbeschichtung führen, die
nicht die gewünschte
exakt geformte Oberfläche und/oder
das gewünschte
Schleifbeschichtungsgewicht aufweist.
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Gewünscht ist ein Mittel zur oftmaligen
Wiederverwendung eines Herstellungswerkzeugs ohne nachteilige Beeinflussung
des daraus geformten Schleifgegenstands.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die Erfindung betrifft Schleifgegenstände und
Verfahren zur Herstellung von Schleifgegenständen. Insbesondere betrifft
die Endung strukturierte Schleifgegenstände mit Schleifbeschichtungen,
die ein reaktives Siloxanpolymer umfassen. Es wurde festgestellt,
daß die
Zugabe eines reaktiven Siloxanpolymers zu einer strukturierten Schleifbeschichtung
die Freisetzung der Schleifbeschichtung aus dem Herstellungswerkzeug fördert.
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Bei einem Aspekt der Erfindung wird
ein Schleifgegenstand bereitgestellt, der einen Träger umfaßt, auf
dem mindestens auf einer Hauptoberfläche hiervon eine strukturierte
Schleifbeschichtung haftet, die eine Vielzahl von in einem Bindemittel
dispergierten Schleifpartikeln umfaßt. Das Bindemittel umfaßt das Reaktionsprodukt
eines Bindemittel-Vorläufers
und mindestens eines reaktiven Siloxanpolymers, das zur Reaktion mit
dem Bindemittel-Vorläufer
in der Lage ist. Bindemittel-Vorläufer umfassen radikalisch härtbare Materialien (z.
B. Acrylate oder Methacrylate) und kationisch härtbare Materialien, wie Vinylether.
Das reaktive Siloxanpolymer kann durch die Formel (I) oder die Formel
(II) wiedergegeben werden:
Formel (I) lautet:
wobei n 50 bis 1000 ist.
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In Formel (I) ist R
1:
wobei n
1 eine
ganze Zahl von 3 bis 12 ist und wobei n
2 eine
ganze Zahl von 3 bis 10 ist.
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R2 ist unabhängig eine
Methyl-, Ethyl- oder Phenylgruppe.
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R
3 ist:
Eine
aliphatische Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine aromatische
Gruppe, vorzugsweise mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen,
wobei n
1 eine
ganze Zahl von 3 bis 12 ist und wobei n
2 eine
ganze Zahl von 3 bis 10 ist.
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In Formel (II) ist X:
wobei n
3 eine
ganze Zahl von 5 bis 500 ist und wobei das endständige Sauerstoffatom von X
an das Si-Atom der Formel (II) gebunden ist. R
4 unabhängig eine
Mehtyl-, Ethyl- oder Phenylgruppe ist.
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R
5 ist unabhängig:
wobei n
4 eine
ganze Zahl von 3 bis 12 ist und wobei n
5 eine
ganze Zahl von 3 bis 10 ist.
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Wie hier verwendet, bezeichnet "reaktives
Siloxanpolymer" oder "Siloxanpolymer jedes der durch Formel (I),
Formel (II) dargestellte Polymer oder ein Gemisch hiervon. Die reaktiven,
durch die Formel (I) und (II) dargestellten Siloxanpolymere weisen
mindestens eine funktionelle Gruppe auf, die zur Reaktion mit dem
Bindemittel-Vorläufer
in der Lage ist. Darum reagiert das Siloxanpolymer mit dem Bindemittel-Vorläufer und
wird chemisch (das heißt über kovalente
chemische Bindungen) an das ausgehärtete Bindemittel gebunden.
Funktionelle Gruppen umfassen α-, β-ungesättigte Carbonylgruppen
(das heißt,
Acrylate, Methacrylate, Thioacrylate, Thiomethacrylate) oder Vinylethergruppen.
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Die Schleifbeschichtungen der erfindungsgemäßen Schleifgegenstände werden
vorzugsweise durch Aufbringen einer Schleifmittelaufschlämmung auf
ein Herstellungswerkzeug mit einer Oberfläche mit einer Vielzahl von
exakt geformten Hohlräumen
und anschließendes
Aushärten
der Schleifmittelaufschlämmung, während die
Schleifmittelaufschlämmung
sowohl von einem Träger
gestützt
wird als auch die exakt geformten Hohlräume ausfüllt, gebildet. Die Schleifmittelaufschlämmung umfaßt Schleifpartikel,
einen Bindemittel-Vorläufer,
ein reaktives Siloxanpolymer und gewünschte fakultative Bestandteile.
Die Schleifbeschich tung weist eine strukturierte Oberfläche auf.
Wie hier verwendet, bedeutet "strukturierte Schleifbeschichtung'
oder "strukturiert" eine Schleifbeschichtung mit einer Oberflächentopographie,
die eine Vielzahl von exakt geformten, auf einem Träger in einer
zuvor festgelegten Anordnung angeordneten Schleifkomposits umfaßt, wobei
jedes Komposit eine zuvor festgelegte exakte Form aufweist. Die
zuvor festgelegte Anordnung kann statistisch oder nicht statistisch
sein. Wie hier verwendet, wird "exakt geformt" zur Beschreibung
von Schleifkomposits mit dreidimensionaler Form angewandt, die durch
Seiten von relativ glatten Oberflächen definiert ist, die über gut
definierte scharfe Kanten mit distinkter Länge und distinkten, durch die
Schnittpunkte der Seiten definierten Endpunkten verbunden sind.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren
zur Herstellung eines Schleifgegenstands, wobei das Verfahren die
Schritte umfaßt:
- (a) Bereitstellen einer Schleifmittelaufschlämmung umfassend
eine Vielzahl von Schleifpartikeln, einen Bindemittel-Vorläufer und
ein reaktives Siloxanpolymer der Formeln (I) oder (II) oder ein
Gemisch hiervon;
- (b) Bereitstellen eines Herstellungswerkzeugs, wobei das Herstellungswerkzeug
eine Vielzahl von exakt geformten Hohlräumen aufweist;
- (c) Einbringen der Schleifmittelaufschlämmung in die Hohlräume des
Herstellungswerkzeugs, derart, daß die Schleifmittelaufschlämmung zwischen
Herstellungswerkzeug und einer Hauptoberfläche eines Trägers vorhanden
ist;
- (d) Aussetzen der Schleifmittelaufschlämmung gegenüber einer Energiequelle unter
Auslösung
der Härtung des
Bindemittel-Vorläufers;
und
- (e) Entfernen des Schleifgegenstands aus dem Herstellungswerkzeug.
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Das Härten führt die Schleifmittelaufschlämmung durch
Umwandlung des Bindemittel-Vorläufers
in ein ausgehärtetes
Bindemittel in eine Schleifbeschichtung über. Es wird angenommen, daß das Siloxanpolymer die
Ablösung
der Schleifbe schichtung von dem Herstellungswerkzeug unterstützt. Die
Ablösung
der Schleifbeschichtung von dem Herstellungswerkzeug ist wichtig,
da für
kleine Teile der Schleifbeschichtung die Neigung zur Anhaftung an
dem Herstellungswerkzeug und nach Ablösung des Schleifgegenstands
die Neigung zum Haftenbleiben an der Innenseite der Hohlräume des
Herstellungswerkzeugs besteht. Dies führt zu Schleifgegenständen mit
schlecht ausgebildeten Schleifbeschichtungen und kann die Häufigkeitsanzahl
vermindern, mit der das Herstellungswerkzeug wiederverwendet werden
kann, da es mit Abfällen
aus der Schleifbeschichtung verstopft wird. Wenn die Schleifbeschichtung
von dem Herstellungswerkzeug reproduzierbar und sauber abgelöst werden
kann, kann das Herstellungswerkzeug viele Male wieder verwendet
werden.
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Zusätzlich zur Unterstützung der
Ablösung
einer Schleifbeschichtung von einem Herstellungswerkzeug kann das
Siloxanpolymer das Bestreben des Schleifgegenstands zur Überladung
vermindern. Überladung
bezeichnet das Bestreben des durch Schmirgeln erzeugten Abfalls
zur Einnistung zwischen den Schleifpartikeln oder zwischen den nebeneinander
liegenden Schleifkomposits.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen strukturierten
Schleifgegenstands.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft Schleifgegenstände, die
ein reaktives Siloxanpolymer umfassen, und ein Verfahren zur Herstellung
der Schleifgegenstände.
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Unter Bezugnahme auf 1 umfaßt der Schleifgegenstand 10 einen
Träger 12 mit
einer Vorderseite 14 und einer Rückseite 16. Die strukturierte
Schleifbeschichtung 18 ist an die Vorderseite 14 des
Trägers 12 gebunden.
Die Schleifbe schichtung 18 umfaßt eine Vielzahl von Schleifpartikeln 20,
die in Bindemittel 22 verteilt sind. Bindemittel 22 umfaßt das Reaktionsprodukt
eines Bindemittel-Vorläufers und
mindestens eines reaktiven Siloxanpolymers. Die Schleifbeschichtung 18 weist
eine strukturierte Oberflächentopographie
auf, die eine Vielzahl von exakt geformten Schleifkomposits 24 umfaßt.
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Schleifmittelaufschlämmung:
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Schleifbeschichtungen aus erfindungsgemäßen Schleifgegenständen werden
durch Aushärten
einer Schleifmittelaufschlämmung
auf einem Substrat gebildet. Die Schleifmittelaufschlämmung umfaßt einen
Bindemittel-Vorläufer,
Schleifpartikel, ein reaktives Siloxanpolymer und kann gegebenenfalls
weitere Bestandteile, wie Füllstoffe,
Plastifizierer, Suspensionsmittel und oberflächenmodifizierende Hilfsstoffe,
enthalten. Die Schleifmittelaufschlämmung wird durch Kombination
dieser Materialien miteinander unter Verwendung jeder beliebigen
geeigneten Mischtechnik hergestellt. Mischtechniken umfassen sowohl
scherkraftschwaches als auch scherkraftstarkes Mischen, wobei scherkraftstarkes
Mischen bevorzugt ist. Auch Ultraschallenergie kann in Kombination
mit dem Mischschritt zur Verringerung der Viskosität der Schleifmittelaufschlämmung angewandt
werden. Typischerweise werden die Schleifpartikel dem Bindemittel-Vorläufer nach
und nach zugesetzt. Bevorzugt ist es, daß die Schleifmittelaufschlämmung ein
homogenes Gemisch von Bindemittel-Vorläufer, Schleifpartikeln, Siloxanpolymer
und fakultativen Hilfsstoffen ist. Falls notwendig, kann zur Verminderung
der Viskosität
ein Lösungsmittel
zugesetzt werden. In einigen Fällen
kann zur Verminderung der Viskosität das Erhitzen der Schleifmittelaufschlämmung auf
eine Temperatur von etwa 30°C
bis 70°C
bevorzugt sein. Wichtig ist, daß die
Schleifmittelaufschlämmung
vor dem Aufbringen überwacht
wird, um eine aufbringbare Rheologie zu gewährleisten und um zu gewährleisten,
daß sich
die Schleifpartikel und weitere Hilfsstoffe vor dem Aufbringen nicht
absetzten. Zur Minimierung der Trennung von Schleifpartikel-Füllstoffen
und/oder reaktivem Siloxanpolymer von dem Bindemittel-Vorläufer kann
es auch bevorzugt sein, die Schleifmittelaufschlämmung vor dem Beschichten kontinuierlich
zu mischen.
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Die Komponenten einer Schleifmittelaufschlämmung und
eines Schleifgegenstands sind nachstehend ausführlich beschrieben.
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Schleifpartikel:
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Schleifpartikel weisen typischerweise
eine Teilchengröße im Bereich
von etwa 0,001 bis etwa 1500 μm,
vorzugsweise im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 500 μm auf. Bevorzugt
ist, daß die
Schleifpartikel eine Mohs-Härte
von mindestens etwa 8, mehr bevorzugt von mindestens etwa 9, aufweisen.
Beispiele für
Schleifpartikel umfassen geschmolzenes Aluminiumoxid, wärmebehandeltes
Aluminiumoxid, weißes
geschmolzenes Aluminiumoxid, schwarzes Siliciumcarbid, grünes Siliciumcarbid,
Titandiborid, Borcarbid, Wolframcarbid, Titancarbid, Diamant, Siliciumdioxid,
Eisenoxid, Chromoxid, Ceroxid, Zirkoniumoxid, Titandioxid, Silicate,
Zinnoxid, kubisches Bornitrid, Granat, geschmolzenes Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid,
Sol-Gel-Schleifpartikel und Kombinationen hiervon.
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Der Begriff Schleifpartikel umfaßt auch
die Anordnung, wobei einzelne Schleifpartikel unter Bildung eines
Schleifagglomerats miteinander verbunden sind. Schleifagglomerate
sind in den U.S.-Patentschriften-Nummern 4 311489 (Kressner) und
4 799 939 (Bloecher et al.) beschrieben.
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Es liegt auch innerhalb des Umfangs
der Erfindung, daß auf
den Schleifpartikeln eine Oberflächenbeschichtung
vorliegt. Die Oberflächenbeschichtung
kann beispielsweise die Funktion einer Erhöhung der Haftung an das Bindemittel
oder der Änderung
der Schleifeigenschaften des Schleifpartikels aufweisen. Beispiele für Oberflächenbeschichtungen
umfassen Kupplungsmittel, Halogenidsalze, Metalloxide, einschließlich Siliciumdioxid,
hochschmelzende Metallnitride und hochschmelzende Metallcarbide.
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Bindemittel/Bindemittel-Vorläufer:
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Bindemittel-Vorläufer sind fließfähige Materialien,
die in der Lage sind, unter Ausbildung eines im wesentlichen nicht
fließfähigen Zustands
gehärtet
zu werden. Während
der Herstellung von erfindungsgemäßen Schleifgegenständen wird
eine Schleifmittelaufschlämmung
unter Auslösung
der Härtung
des Bindemittel-Vorläufers und
des reaktiven Siloxanpolymers einer Energiequelle (z. B. Wärmeenergie,
Elektronenstrahl, UV- und/oder VIS-Licht) ausgesetzt. Die funktionellen
Gruppen des Bindemittel-Vorläufers
sind miteinander und auch mit den funktionellen Gruppen des reaktiven
Siloxanpolymers reaktiv. Nach dem Aushärten werden der Bindemittel-Vorläufer und
das reaktive Siloxanpolymer in ein im wesentlichen nicht fließfähiges ausgehärtetes Bindemittel übergeführt. Bindemittel-Vorläufer, die
zur Reaktion mit dem reaktiven Siloxanpolymer in der Lage sind,
können
entweder radikalisch oder kationisch härtbar sein.
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Eine bevorzugte Klasse von Bindemittel-Vorläufern sind
radikalisch härtbare
Harze. Beispiele umfassen Aminoplastharze mit mindestens einer α,βungesättigten
Carbonyl-Seitengruppe, ethylenisch ungesättigte Harze, acrylierte Harze
(z. B. acrylierte Isocyanurate, acrylierte Urethane, acrylierte
Epoxide oder acrylierte Polyester) oder Gemische hiervon.
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Die Aminoplastharze weisen mindestens
eine α,β-ungesättigte Carbonyl-Seitengruppe pro
Molekül auf.
Die α,β-ungesättigten
Carbonylgruppen können
Acrylate, Methacrylate oder Acrylamide sein. Beispiele für solche
Materialien umfassen N-(Hydroxymethyl)-acrylamid, N,N'-Oxydimethylenbisacrylamid,
ortho- und para-acrylamidomethyliertes Phenol, acrylamidomethyliertes
phenolisches Novolac und Kombinationen hiervon. Diese Materialien
sind in den U.S.-Patentschriften
Nrn. 4 903 440 (Larson et al.), 5 055 113 (Larson et al.) und 5
236 472 (Kirk et al.) beschrieben.
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Ethylenisch ungesättigte Bindemittel-Vorläufer können monofunktionell,
difunktionell, trifunktionell, tetrafunktionell sein, oder sie können sogar
eine höhere
Funktionalität
(z. B. hexafunktionell) aufweisen. Typischerweise enthalten diese
Materialien Atome von Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und gegebenenfalls Stickstoff
und die Halogene. Ethylenisch ungesättigte Bindemittel-Vorläufer besitzen
vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als etwa 4000 g/mol
und sind vorzugsweise durch Umsetzung von aliphatischen Alkoholen
mit ungesättigten
Carbonsäuren
(z. B. Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Itaconsäure,
Crotonsäure,
Isocrotonsäure,
Maleinsäure
und dergleichen) hergestellte Ester. Repräsentative Beispiele für ethylenisch
ungesättigte
Bindemittel-Vorläufer
umfassen Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Styrol, Divinylbenzol,
Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat,
Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat,
Vinyltoluol, Ethylenglycol, Diacrylat, Polyethylenglycoldiacrylat,
Ethylenglycoldimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat,
Trimethylolpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerythrittriacrylat,
Pentaerythrittrimethacrylat, Pentaerythrittetraacrylat oder Pentaerythrittetramethacrylat.
Zusätzliche
Beispiele für
ethylenisch ungesättigte
Bindemittel-Vorläufer
umfassen diejenigen Vorläufer
die in der U.S.-Patentschrift-Nr. 5 580 647 (Larson et al.) aufgeführt sind.
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Weitere ethylenisch ungesättigte Harze
umfassen Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethallylester und -amide
von Carbonsäuren,
wie Diallylphthalat, Diallyladipat und N,N-Diallyladipamid. Noch
weitere stickstoffhaltige Verbindungen umfassen Tris(2-acryloxyethyl)isocyanurat,
1,3,5-Tri(2-methacryloxyethyl)-s-triazin, Acrylamid, Methacrylamid,
N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon oder
N-Vinylpiperidon.
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Acrylierte Isocyanurate und acrylierte
Isocyanate sind weiter in der U.S.-Patentschrift-Nr. 4 652 274 (Boetcher
et al.) beschrieben. Ein bevorzugtes Isocyanuratmaterial ist das
Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat.
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Acrylierte Urethane sind acrylierte
Ester von Hydroxy-terminierten, Isocyanat-verlängerten
Polyestern oder Polyethern. Beispiele für acrylierte Urethane umfassen
die im Handel unter den Warenbezeichnungen "UVITHANE 782" (von der
Firma Morton Chemical Co. erhältlich),
"CMD 6600", "CMD 8400", und "CMD 8805" (von der Firma UCB Radcure
Specialties, Smyrna GA) erhältlichen
acrylierten Urethane.
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Acrylierte Epoxide sind Acrylatester
von Epoxyharzen, wie der Diacrylatester von Bisphenol-A-Epoxyharz.
Beispiele für
acrylierte Epoxide umfassen die im Handel unter den Warenbezeichnungen
"CMD 3500", "CMD 3600", und "CMD 3700" (von der Firma UCB Radcure
Specialties, Smyrna GA) erhältlichen
Epoxide.
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Die Bindemittel-Vorläufer können auch
ein acryliertes Polyesterharz umfassen. Beispiele für acrylierte Polyester
umfassen die im Handel unter den Warenbezeichnungen "PHOTOMER 5007"
(Molekulargewicht 2000, hexafunktionelles Acrylat) und "PHOTOMER
5018" (Molekulargewicht 1000, tetrafunktionelles Tetraacrylat) ("PHOTOMER"-Harze
sind von der Firma Henkel Corp., Hoboken, NJ im Handel erhältlich)
erhältlichen
Polyester. Zusätzliche
Beispiele für
acrylierte Polyester umfassen die im Handel unter den Warenbezeichnungen
"BECRYL 80" (tetrafunktionelles modifiziertes Polyesteracrylat,
Molekulargewicht 1000), "EBECRYL 450" (Fettsäure modifiziertes Polyesterhexaacrylat)
und "EBECRYL 830" (hexafunktionelles Polyesteracrylat, Molekulargewicht
von 1500) ("EBECRYL"-Harze sind von der Firma UCB Radcure Specialties
im Handel erhältlich)
erhältlichen
Polyester.
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Epoxyharze sind Oxirane und werden über Ringöffnung polymerisiert.
Epoxy-Bindemittel-Vorläufer können unter
Zugabe eines geeigneten kationischen Härtungsmittels über einen
kationischen Mechanismus polymerisieren. Solche Epoxidharze umfassen
monomere und oligomere Epoxyharze. Beispiele für einige bevorzugte Epoxyharze
umfassen 2,2-Bis[4-(2,3-epoxypropoxy)-phenylpropan] (das heißt der Diglycidylether von
Bisphenol) und im Handel unter der Bezeichnung "EPON 828", "EPON
1004", und "FPON 1001F" (erhältlich
von Shell Chemical Co.), "DER-331", "DER-332", und "DER-334" (erhältlich von
Dow Chemical Co.) erhältlichen
Materialien. Weitere geeignete Epoxyharze umfassen Glycidylether
von Phenol-Formaldehyd-Novolac, wie "DEN-431" und "DEN-428" (im Handel von
Dow Chemical Co. erhältlich).
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Im Umfang der Erfindung mitumfaßt ist für den Bindemittel-Vorläufer auch
eine Mischung eines radikalisch härtbaren Harzes mit einem nicht
radikalisch härtbaren
Harz. Beispielsweise könnte
ein radikalisch härtbares
Harz mit einem Phenolharz, Harnstoff-Formaldehydharz oder einem
Epoxyharz gemischt werden. In diesem Fall kann der Teil des Bindemittel-Vorläufers, der
nicht radikalisch härtbar
ist (z. B. das Phenolharz), nicht mit dem reaktiven Siloxanpolymer
reagieren. Zusätzliche
Informationen über
das Mischen von Acrylatharzen mit Epoxyharzen können in der U.S.-Patentschrift
Nr. 4 751 138 (Tumey et al.) gefunden werden.
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Reaktives Siloxanpolymer:
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Die Schleifbeschichtung eines erfindungsgemäßen Schleifgegenstands
umfaßt
ein reaktives Siloxanpolymer mit mindestens einer reaktiven Gruppe,
die zur Reaktion mit dem Bindemittel-Vorläufer in der Lage ist. Daher
reagiert das reaktive Siloxanpolymer unter Bildung kovalenter chemischer
Bindungen zwischen Bindemittel-Vorläufer und reaktiven Siloxanpolymer
mit dem Bindemittel-Vorläufer.
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Ein monofunktionelles oder difunktionelles
reaktives Siloxanpolymer ist durch die allgemeine Formel (I) dargestellt:
wobei n 50 bis 1000 ist.
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In Formel (I) ist R
1:
wobei n
1 eine
ganze Zahl von 3 bis 12 ist und wobei n
2 eine
ganze Zahl von 2 bis 10 ist.
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R2 ist unabhängig eine
Methyl-, Ethyl- oder Phenylgruppe.
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R
3 ist:
eine
aliphatische Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine aromatische
Gruppe, vorzugsweise mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen,
wobei n
1 eine
ganze Zahl von 3 bis 12 ist und wobei n
2 eine
ganze Zahl von 2 bis 10 ist.
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In Formel (I) reicht der Wert von
n von etwa 50 bis 1000, vorzugsweise von etwa 100 bis 200. Die reaktive
Gruppe R1 kann eine Vinylethergruppe oder
eine α,βungesättigte Carbonylgruppe
sein. α,β-ungesättigte Carbonylgruppen
umfassen Acrylate, Methacrylate, Thioacrylate und Thiomethacrylate.
Die bevorzugte reaktive Gruppe R1 ist eine
Methacrylatgruppe. Wenn R1 eine α,β-ungesättigte Carbonylgruppe
ist, reicht der Wert von n1 von 3 bis 12,
vorzugsweise von 3 bis 15. Wenn R1 eine
Vinylethergruppe ist, reicht der Wert von n2 von 2
bis 10, vorzugsweise von 2 bis 5. In Formel (I) kann R3 eine
reaktive Gruppe (das heißt,
eine α,β-ungesättigte Carbonylgruppe
oder eine Vinylethergruppe) oder eine nicht reaktive Gruppe sein.
Wenn R3 eine nicht reaktive Gruppe ist,
ist das Siloxanpolymer der Formel (I) monofunktionell. Wenn R3 eine reaktive Gruppe ist, ist das Siloxanpolymer
der Formel (I) difunktionell. Wenn R3 eine
reaktive Gruppe ist, kann es eine Vinylethergruppe oder eine α,β-ungesättigte Carbonylgruppe,
beispielsweise eine Acrylat-, Methacrylat-, Thioacrylat oder Thiomethacrylatgruppe,
sein. Die bevorzugte α,β-ungesättigte Carbonylgruppe
ist eine Methacrylatgruppe. Wenn R3 eine α,β-ungesättigte Carbonylgruppe
ist, reicht der Wert von n1 typischerweise
von 3 bis 12, vorzugsweise von 3 bis 5. Wenn R3 eine
Vinylethergruppe ist, reicht der Wert von n2 typischerweise
von 2 bis 10, vorzugsweise von 2 bis 5. Nicht reaktive Gruppen umfassen
aliphatische Gruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und aromatische
Gruppen. Wie hier verwendet, bezieht sich "aromatisch" oder "aromatische
Gruppe" auf eine Gruppe, die mindestens ein konjugiertes, ungesättigtes,
cyclisches Kohlenwasserstoffatom enthält. Wie hier verwendet, bezieht
sich "aliphatisch" oder "aliphatische Gruppe" auf geradkettige,
verzweigte oder alicyclische Kohlenwasserstoffe, die gegebenenfalls
Nichtsättigungsstellen
enthalten können.
Vorzugsweise weist die aromatische Gruppe 6 bis 12 Kohlenstoffatome
auf. Die bevorzugten nicht reaktiven Gruppen sind Methyl-, Ethyl- und
Phenylgruppen.
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Die Seitengruppe R2 kann
unabhängig
eine Methyl-, Ethyl- oder Phenylgruppe sein, wobei die Methylgruppe
bevorzugt ist. Unabhängig
bedeutet, daß die
Seitengruppen R2 voneinander verschieden
sein können. Beispielsweise
können
die Seitengruppen, die an ein einzelnes Siliciumatom gebunden sind,
voneinander verschieden sein, oder die Seitengruppen können entlang
der Polymerkette statistisch, alternierend oder Blockcopolymer-artig
variieren. Kombinationen des Vorgenannten liegen ebenfalls im Umfang
der Erfindung. Vorzugsweise sind die Seitengruppen alle Methylgruppen.
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Das Molekulargewicht des Siloxanpolymers
der Formel (I) reicht typischerweise von etwa 1000 bis etwa 100000
g/mol, vorzugsweise von etwa 2000 bis etwa 50000 g/mol, mehr bevorzugt
von etwa 2500 bis etwa 20000 g/mol und besonders bevorzugt von etwa
5000 bis etwa 10000 g/mol. Wenn das Molekulargewicht zu gering ist,
kann das Siloxanpolymer keine ausreichenden Trenneigenschaften bereitstellen.
Wenn das Molekulargewicht alternativ zu hoch ist, kann das Siloxanpolymer
die Polymerisation des Bindemittel-Vorläufers hemmen und/oder kann
als Plastifizierer wirken.
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Bevorzugte reaktive Siloxanpolymere
der Formel (I) umfassen beispielsweise Poly(dimethylsiloxan)monomethacrylat
(im Handel erhältlich
mit einer n-Butyldimethylsilyl-Endgruppe als Katalog-Nr. 39 630-3 von
der Firma Sigma-Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI.
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Ein tetrafunktionelles reaktives
Siloxanpolymer ist durch die allgemeine Formel (II) dargestellt:
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In Formel (II) ist X:
wobei n
3 eine
ganze Zahl von 5 bis 500 ist und wobei das endständige Sauerstoffatom von X
an das Si-Atom der Formel (II) gebunden ist. R
4 ist
unabhängig
eine Methyl-, Ethyl- oder Phenylgruppe.
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R
5 ist unabhängig:
wobei n
4 eine
ganze Zahl von 3 bis 12 ist und wobei n
5 eine
ganze Zahl von 2 bis 10 ist.
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In der Formel (II) reicht der Wert
von n3 von etwa 5 bis 500, vorzugsweise
von etwa 10 bis 100. Wenn R5 eine α,β-ungesättigte Carbonylgruppe
ist, reicht der Wert von n4 von 3 bis 12,
vorzugsweise von 2 bis 5. Wenn R5 eine Vinylethergruppe
ist, reicht der Wert von n5 von 2 bis 10,
vorzugsweise von 2 bis 5.
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Die Seitengruppe R4 kann
unabhängig
eine Methyl-, Ethyl- oder Phenylgruppe sein. Unabhängig bedeutet,
daß die
Seitengruppen R4 voneinander verschieden
sein können.
Beispielsweise können
die an ein Siliciumatom gebundenen Seitengruppen voneinander verschieden
sein, oder die Seitengruppen können
entlang der Polymerkette statistisch, alternierend oder Blockcopolymer-artig
variieren. Kombinationen des Vorgenannten liegen ebenfalls im Umfang
der Erfindung. Vorzugsweise sind die Seitengruppen R4 Methylgruppen.
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Die R5-Gruppen
können
unabhängig
Vinylethergruppen oder α,β-ungesättigte Carbonylgruppe
sein, wie Acrylate, Methacrylate, Thioacrylate oder Thiomethacrylate.
Vorzugsweise sind R5 α,β-ungesättigte Carbonylgruppen, besonders
bevorzugt Methacrylatgruppen.
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Das Molekulargewicht des Siloxanpolymers
der Formel (II) reicht typischerweise von etwa 1000 bis etwa 100000
g/mol, vorzugsweise von etwa 2000 bis etwa 50000 g/mol, mehr bevorzugt
von etwa 2500 bis etwa 20000 g/mol und am meisten bevorzugt von
etwa 5000 bis etwa 10000 g/mol. Wenn das Molekulargewicht zu niedrig
ist, kann das Siloxanpolymer keine ausreichenden Trenneigenschaften
bereitstellen. Wenn das Molekulargewicht alternativ zu hoch ist,
kann das Siloxanpolymer die Polymerisation des Bindemittel-Vorläufers hemmen
und/oder als Plastifizierer wirken.
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Die Wahl des bestimmten reaktiven
Siloxanpolymers und der Menge können
von Faktoren abhängen, wie
beabsichtigte Schleifanwendung des Schleifgegenstands, gewünschte Verarbeitungsbedingungen
und Typ des Trägers.
Beispielsweise kann das Siloxanpolymer dazu neigen, die Viskosität der Schleifmittelaufschlämmung zu
erhöhen.
Somit kann ein Fachmann die Schleifmittelaufschlämmung zur Bereitstellung der
gewünschten
Trenneigenschaften ohne übermäßige Erhöhung der
Viskosität
der Schleifmittelaufschlämmung formulieren.
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In typischen Schleifmittelaufschlämmungen
umfaßt
das reaktive Siloxanpolymer der Formel (I) oder (II) etwa 0,1 bis
40 Gew.-% des Gesamtgewichts von Bindemittel-Vorläufer und
reaktivem Siloxanpolymer, vorzugsweise etwa 0,5 bis 20% und besonders
bevorzugt etwa 1 bis 10% des Gesamtgewichts von Bindemittel-Vorläufer und
reaktivem Siloxanpolymer. Beispielsweise kann eine bevorzugte Aufschlämmung 5
Teile reaktives Siloxanpolymer und 95 Teile Bindemittel-Vorläufer umfassen
(das heißt
5% des Gesamtgewichts des reaktiven Siloxanpolymers).
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Die reaktiven Gruppen des Siloxanpolymers
sind so ausgewählt,
daß sie
mit den reaktiven Gruppen des Bindemittel-Vorläufers reaktiv kompatibel sind.
Das heißt,
die reaktiven Gruppen des Bindemittel-Vorläufers sollten mit den reaktiven
Gruppen des Siloxanpolymers während
des Aushärtens
des Bindemittel-Vorläufers
reagieren. Auf diese Weise wird das Siloxanpolymer chemisch an den
ausgehärteten
Bindemittel-Vorläufer
gebunden. Für
Bindemittel-Vorläufer,
die über
die Radikalpolymerisation aushärten
(z. B. Acrylat-funktionelle Bindemittel-Vorläufer),
weist das Siloxanpolymer vorzugsweise mindestens eine reaktive Gruppe
(z. B. eine Acrylatgruppe) auf, die mit dem Bindemittel-Vorläufer über einen
Radikalmechanismus reagiert. Für
Bindemittel-Vorläufer,
die über
einen kationischen Mechanismus aushärten (z. B. Vinylether-funktionelle
Bindemittel-Vorläufer, wie
4-Hydroxybutylvinylether, Triethylenglycolvinylether), weist das
Siloxanpolymer vorzugsweise mindestens eine reaktive Gruppe (z.
B. eine Vinylethergruppe) auf, die mit dem Bindemittel-Vorläufer über einen
kationischen Mechanismus reagiert. Gemische von Bindemittel-Vorläufern mit
radikalisch und kationisch polymerisierbaren reaktiven Gruppen liegen
ebenfalls im Umfang der Endung.
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Zusatzstoffe:
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Die Schleifbeschichtung eines erfindungsgemäßen Schleifgegenstands
kann außerdem
fakultative Zusatzstoffe umfassen, wie Plastifizierer, die Schleifpartikeloberfläche modifizierende
Zusatzstoffe, Kupplungsmittel, Füllstoffe,
Blähmittel,
Fasern, antistatische Mittel, Starter, Suspensionsmittel, Photosensibilisatoren,
Gleitmittel, Netzmittel, oberflächenaktive
Mittel, Pigmente, Farbstoffe, UV-Stabilisatoren
oder Suspensionsmittel. Die Mengen dieser Materialien sind zur Bereitstellung
der gewünschten
Eigenschaft gewählt.
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Plastifizierer umfassen Polyvinylchlorid,
Dibutylphthalat, Alkylbenzylphthalat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol,
Celluloseester, Phthalat, Siliconöle, Adipat- und Sebacatester, Polyole, Polyolderivate,
tert.-Butylphenyldiphenylphosphat, Tricresylphosphat, Rizinusöl und Kombinationen
hiervon.
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Oberflächenmodifizierende Zusatzstoffe
umfassen Netzmittel, oberflächenaktive
Mittel und Kupplungsmittel. Ein Kupplungsmittel kann eine Assoziationsbrücke zwischen
Bindemittel und Schleifpartikeln bereitstellen. Zusätzlich kann
das Kupplungsmittel eine Assoziationsbrücke zwischen Bindemittel und
Füllstoffteilchen
bereitstellen. Beispiele für
Kupplungsmittel umfassen beispielsweise Silane, Titanate und Zirkoaluminate.
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Ein Füllstoff ist ein teilchenförmiges Material,
das eine mittlere Teilchengröße im Bereich
von etwa 0,1 bis etwa 50 μm,
typischerweise im Bereich von etwa 1 bis 30 μm aufweist. Beispiele für Füllstoffe
umfassen Metallcarbonate (z. B. Calciumcarbonat, Kalk, Calcit, Mergel,
Travertin, Marmor und Kalkstein), Calciummagnesiumcarbonat, Natriumcarbonat,
Magnesiumcarbonat), Siliciumdioxid (z. B. Quarz, Glasperlen, Glaskugeln und
Glasfasern), Silicate (z. B. Talk, Tone, (Montmorillonit), Feldspat,
Glimmer, Calciumsilicat, Calciummetasilicat, Natriumaluminosilicat,
Natriumsilicat), Metallsulfate (z. B. Calciumsulfat, Bariumsulfat,
Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumsulfat), Gips, Vermiculit,
Sägemehl,
Aluminiumtrihydrat, Ruß,
Metalloxide (z. B. Calciumoxid (z. B. Kalk), Aluminiumoxid, Zinnoxid
(z. B. Zinn(IV)-oxid), Titandioxid) und Metallsulfate (z. B. Calciumsulfit),
thermoplastische Teilchen (z. B. Polycarbonat, Polyetherimid, Polyester,
Polyethylen, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Polypropylen,
Acetalpolymere, Polyurethane und Nylonteilchen) und warmhärtende Teilchen
(z. B. Phenolkügelchen,
Phenolperlen, Polyurethanschaumteilchen und dergleichen). Der Füllstoff
kann auch ein Salz, beispielsweise ein Halogenidsalz, sein. Beispiele
für Halogenidsalze
umfassen Natriumchlorid, Kaliumcryolit, Natriumcryolit, Ammoniumcryolit,
Kaliumtetrafluorborat, Natriumtetrafluorborat, Siliciumfluoride,
Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid. Beispiele für metallische Füllstoffe umfassen
Zinn, Blei, Wismuth, Cobalt, Antimon, Cadmium, Eisentitanat. Weitere
verschiedene Füllstoffe
umfassen Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit- und
Metallsulfide.
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Ein Beispiel für ein Suspensionsmittel ist
ein amorphes Siliciumdioxidteilchen mit einer spezifischen Oberfläche von
weniger als 150 m2/g, das im Handel von
der Firma DeGussa Corp., unter der Handelsbezeichnung "OX-50" erhältlich ist.
Die Zugabe des Suspensionsmittels kann die Gesamtviskosität der Schleifmittelaufschlämmung senken.
Die Verwendung von Suspensionsmittel ist weiterhin in der U.S.-Patentschrift-Nr. 5
368 619 (Culler) beschrieben.
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Härtungsmittel:
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Ein Härtungsmittel ist ein Material,
das die Aushärtung
(typischerweise ein Polymerisations- und/oder Vernetzungsverfahren)
des Bindemittel-Vorläufers
so zu Ende bringt, daß der
Bindemittel-Vorläufer
in ein Bindemittel übergeführt wird.
Der Begriff "Härtungsmittel"
wird hier zur Bezeichnung der Starter (z. B. thermische Starter
und Photostarter), Katalysatoren und Aktivatoren verwendet. Typ
und Menge des Härtungsmittels
hängen
typischerweise von der reaktiven Funktionalität des Bindemittel-Vorläufers und/oder
des reaktiven Siloxanpolymers oder von der gewünschten Starter-Energiequelle
ab.
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Die Polymerisation von ethylenisch
ungesättigten
Bindemittel-Vorläufern
erfolgt über
einen radikalischen Kettenpolymerisationsmechanismus. Das Härtungsmittel,
das typischerweise als Starter bezeichnet wird, funktioniert unter
Bereitstellung einer Quelle von freien Radikalen zur Auslösung der
Radikalpolymerisation. Beispiele für Starter, die bei Exposition
gegenüber
UV-Licht (das heißt
ein Fotostarter) und/oder Wärme eine
Quelle für
freie Radikale bereitstellen, umfassen beispielsweise organische
Peroxide, Azoverbindungen, Chinone, Nitiosoverbindungen, Acylhalogenide,
Hydrazone, Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Imidazole,
Chlortriazine, Benzoin, Benzoinalkylether, Diketone, Phenone und
Gemische hiervon. Beispiele für im
Handel erhältliche
Fotostarter umfassen die Fotostarter, die unter den Handelsbezeichnungen
"IRGACURE 651" und "IRGACURE 184" (erhältlich von der Firma Ciba Geigy
Company) und "DAROCUR 1173" (erhältlich von
der Firma Merck, Germany) bekannt sind. Typischerweise wird der
Starter in einer Menge im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10%, vorzugsweise
im Bereich von etwa 2 bis etwa 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Bindemittel-Vorläufers
und des reaktiven Siloxanpolymers, verwendet. Es ist bevorzugt,
den Starter vor der Zugabe von teilchenförmigem Material (z. B. Schleifpartikel
und/oder Füllstoffteilchen)
gleichmäßig in dem
Bindemittel-Vorläufer
zu dispergieren.
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Auch ein Elektronenstrahl kann zur
Auslösung
der Polymerisation von radikalisch polymerisierbaren Bindemittel-Vorläufern verwendet
werden. Elektronenstrahlen erzeugen direkt freie Radikale (das heißt ohne daß ein chemischer
Starter erforderlich ist). Allerdings liegt die Verwendung von Startern
auch dann im Umfang der Erfindung, wenn der Bindemittel-Vorläufer einem
Elektronenstrahl ausgesetzt wird.
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Auch die Verwendung eines Fotosensibilisators
oder eines Fotostartersystems, das die Polymerisation beeinflußt, entweder
an Luft oder in einer Inertatmosphäre (z. B. Stickstoff), liegt
im Umfang der Erfindung. Diese Fotosensibilisator- oder Fotostartersysteme
umfassen Verbindungen mit Carbonylgruppen, Verbindungen mit tertiären Aminogruppen
und Gemische hiervon. Bevorzugte Verbindungen mit Carbonylgruppen
umfassen beispielsweise Benzophenon, Acetophenon, Benzil, Benzaldehyd,
o-Chlorbenzaldehyd, Xanthon, Thioxanthon, 9,10-Anthrachinon oder
aromatische Ketone, die als Fotosensibilisatoren wirken können. Bevorzugte
tertiäre
Amine umfassen beispielsweise Methyldiethanolamin, Ethyldiethanolamin,
Triethanolamin, Phenylmethylethanolamin oder Dimethylaminoethylbenzoat.
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Kationische Härtungsmittel erzeugen eine
Säurequelle
zum Start der Polymerisation eines Epoxyharzes oder eines Vinyletherharzes.
Diese kationischen Här tungsmittel
können
ein Salz mit einem Onium-Kation und einem Halogen, das ein Komplexanion
eines Metalls oder Metalloids enthält, einschließen.
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Weitere kationische Härtungsmittel
umfassen ein Salz mit einem organometallischen Komplexkation und
einem Halogen, das ein Komplexanion eines Metalls oder Metalloids
enthält,
die weiterhin in der U.S.-Patentschrift-Nr. 4 751 138 (Tumey et
al.) beschrieben sind. Ein weiteres Beispiel ist ein organometallisches
Salz und ein Oniumsalz, wie in der U.S.-Patentschrift-Nr. 4 985
340 (Palazotto et al.) und in den europäischen veröffentlichten Patentanmeldungen
306 161 und 306 162 beschrieben. Noch weitere kationische Härtungsmittel umfassen
ein ionisches Salz eines organometallischen Komplexes, in dem das
Metall aus den Elementen der Gruppe IVB, VB, VIB, VIIB und VIIIB
des Periodensystems der Elemente ausgewählt ist. Solche kationischen Härtungsmittel
sind in der europäischen
veröffentlichten
Patentanmeldung Nr. 109 581 beschrieben.
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Kationische Fotostarter umfassen
Arylsulphonium-Fotostarter, die im Handel unter der Handelsbezeichnung
"CYRACURE UVI 6921" und "CYRACURE UVI 6990" (erhältlich von Union Carbide, Danbury,
CT) und "DEGACURE KI-85" (erhältlich
von der Firma Degussa Corp., Ridgefield Park, NJ) erhältlich sind.
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Träger:
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Ein erfindungsgemäßer Schleifgegenstand umfaßt eine
an einen Träger
gebundenen Schleifbeschichtung. Beispiele für Schleifmittelträger umfassen
Polymerfilm, geprimter Polymerflm, Metallfolie, Tuch, Papier, Metallplatten,
vulkanisierte Faser, Vliese und behandelte Versionen und Kombinationen
hiervon. Geeignete Träger
können
gegebenenfalls Behandlungen zur Modifikation ihrer physikalischen
Eigenschaften oder eine Schlichte-Vorbeschichtung oder Primerbeschichtung,
die zwischen Träger
und Schleifbeschichtung abgelagert ist, enthalten. Der Träger kann
auch zwei oder mehrere Träger,
die miteinander laminiert sind, umfassen. Der Träger kann in ein Polymermaterial
eingehüllte
Verstärkungsfasern umfassen,
wie in PCT WO 93/12911 (Benedict et al.) beschrieben. Die Dicke
des Trägers
reicht typischerweise von etwa 20 bis etwa 5000 μm, vorzugsweise von etwa 50
bis etwa 2500 μm.
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Reaktive Siloxanpolymere sind besonders
in Schleifgegenständen
mit porösen
oder nicht kontinuierlichen Trägem
bevorzugt. Beispiele für
solche Träger
umfassen poröse
Vliese, poröse
Papiere, wiederaufbauschbar Vliese, perforierte Träger, Siebgewebe,
unbehandeltes Gewebe und dergleichen. Beispiele für wiederaufbauschbare
Vliesträger
sind weiterhin in der U.S.-Patentanmeldung-Nr. 09/218 385 (Chou
et al.), eingereicht am 22. Dezember 1998, beschrieben.
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Die Zugabe der reaktiven Siloxanpolymers
unterstützt
die Freisetzung oder Entfernung der Schleifbeschichtung aus dem
Herstellungswerkzeug. Diese Trenneigenschaft ist besonders bei der
Herstellung strukturierter Schleifgegenstände mit porösen (z. B. Vlies)-Trägern von
Vorteil. Bei der Herstellung solcher Schleifgegenstände kann
die Haftung zwischen Schleifbeschichtung und Herstellungswerkzeug
größer sein
als die innere Festigkeit des Trägers
und/oder die Bindung zwischen Schleifbeschichtung und Träger. In
den Fällen,
wobei die Schleifbeschichtung von dem Herstellungswerkzeug entfernt
wird, kann sich der Träger
spalten, und/oder die Schleifbeschichtung kann sich vom Träger trennen.
Durch Einschluß eines
reaktiven Siloxanpolymers in die Schleifbeschichtung wird die Haftung
zwischen Schleifbeschichtung und Herstellungswerkzeug vermindert
und dadurch ist die leichtere Entfernung der Schleifbeschichtung
von dem Herstellungswerkzeug möglich.
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Die Abtrennung von dem Herstellungswerkzeug
ist nicht nur zur Verhinderung einer Beschädigung des Schleifgegenstands
wichtig. Wenn die Schleifbeschichtung beispielsweise an dem Herstellungswerkzeug fest
klebt, kann dies die Häufigkeitsanzahl
vermindern, mit der das Herstellungswerkzeug wieder verwendet werden
kann, da es mit Schleifbeschichtungsresten verstopft wird.
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Die Verwendung reaktiver Siloxanpolymere
ist in sofern ein besonders zweckmäßiger Weg der Bereitstellung
einer Ablösung
von einem Herstellungswerkzeug, als diese Materialien, die chemisch
an das Bindemittel gebunden sind, während des Schleifens nicht
typischerweise zur Oberfläche
des Werkstücks
befördert werden.
Die Beförderung
eines Trennbeschleunigermaterials an die Oberfläche eines Werkstücks durch
einen Schleifgegenstand wird in der Regel nicht gefördert, da
dies mit der Haftung und/oder Benetzung der Beschichtungen, die
anschließend über die
geschliffene Oberfläche
aufgebracht werden, interferieren kann.
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Verfahren zur Herstellung
eines Schleifgegenstands:
-
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren
zur Herstellung eines Schleifgegenstands bereit, umfassend die Schritte:
- (a) Bereitstellen eines Herstellungswerkzeugs,
das eine Hauptoberfläche
mit einer Vielzahl von exakt geformten, darin ausgebildeten Hohlräumen umfaßt;
- (b) Befüllen
der exakt geformten Hohlräume
mit einer Schleifmittelaufschlämmung,
wobei die Schleifmittelaufschlämmung
umfaßt:
eine
Vielzahl von Schleifpartikeln;
einen Bindemittel-Vorläufer; und
ein
reaktives Siloxanpolymer, das mindestens eine der Formeln (I) oder
(II) oder ein Gemisch hiervon umfaßt;
- (c) Laminieren einer Hauptoberfläche des Trägers auf die Oberfläche des
Herstellungswerkzeugs, so daß mindestens
ein Teil der Hauptoberfläche
des Trägers
in direktem Kontakt mit der Oberfläche des Herstellungswerkzeugs
ist;
- (d) Aussetzen der Schleifmittelaufschlämmung gegenüber einer Energiequelle unter
zumindest teilweiser Aushärtung
des Bindemittelvorläufers,
wodurch ein Schleifartikel gebildet wird; und
- (e) Entfernen des Schleifartikels aus dem Herstellungswerkzeug.
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Das Herstellungswerkzeug von Schritt
(a) weist eine Hauptoberfläche
(die eine Hauptebene definiert) auf, die eine Vielzahl von exakt
geformten Hohlräumen
enthält,
die sich von der Hauptoberfläche
aus als Vertiefungen ausbreiten. Diese Hohlräume sind für die Erzeugung von Form und
Anordnung der Schleifkomposits auf dem Träger verantwortlich. Die Hohlräume können in
jeder geometrischen Form, die zu einer für ein Schleifkomposit geeigneten
geometrischen Form umgekehrt ist, bereitgestellt sein. Typische
Formen umfassen Würfel,
Zylinder, Prismen, Halbkugeln, Rechtecke, Pyramiden, Pyramidenstümpfe, Kegel,
Kegelstümpfe und
stelenartige Formen, die oben eine flachen Oberfläche aufweisen.
Die Dimensionen und Stellen der Hohlräume in dem Herstellungswerkzeug
sind gewählt,
um die gewünschte
Flächendichte
an Schleifkomposits zu erreichen. Vorzugsweise ist die Form der
Hohlräume
so gewählt,
daß die
spezifische Oberfläche
des Schleifkomposits mit zunehmender Entfernung vom Träger abnimmt.
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Das Herstellungswerkzeug kann die
Form eines Bands, einer Folie, einer Endlosfolie oder einer Bahn, einer
Beschichtungswalze, wie einer Tiefdruckwalze, einer Überschiebmuffe,
die an einer Beschichtungswalze oder einer Düse fixiert sind, aufweisen.
Das Herstellungswerkzeug kann aus Metall (z. B. Nickel), Metallegierungen
oder Kunststoff bestehen. Das Metall-Herstellungswerkzeug kann durch
jede herkömmliche
Technik, einschließlich
jedoch nicht begrenzt auf, Fotolithographie, Rändeln, Gravieren, Fräsen, Elektroformen
und Diamantschleifen, hergestellt sein.
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Ein aus thermoplastischem Material
hergestelltes Herstellungswerkzeug kann von einem Werkzeug-Original
repliziert werden. Wenn ein Herstellungswerkzeug von einem Werkzeug-Original
repliziert wird, wird das Werkzeug-Original mit der Umkehrung des
für das
Herstellungswerkzeug gewünschten
Musters bereitgestellt. Das Werkzeug-Original ist vorzugsweise aus
einem Nickel-plattierten Metall, wie Nickel-plattiertem Aluminium,
Nickel-plattiertem Kupfer oder Nickel-plattierter Bronze, hergestellt. Ein
Herstellungswerkzeug kann durch Anpressen einer Folie aus thermoplastischem
Material gegen das Werkzeug-Original unter Erhitzen des Werkzeug-Originals
und/oder der thermoplastischen Folie derart, daß in das thermoplastische Material
mit dem Werkzeug-Originalmuster geprägt wird, von einem Werkzeug-Original
repliziert werden. Alternativ kann das thermoplastische Material
direkt auf das Werkzeug-Original extrudiert oder gegossen werden.
Anschließend
wird das thermoplastische Material zu einem festen Zustand abgekühlt und
sodann unter Herstellung eines Herstellungswerkzeuges von dem Werkzeug-Original,
abgetrennt. Damit sich der Schleifgegenstand leichter ablösen läßt, kann
das Herstellungswerkzeug gegebenenfalls mit einer Trennbeschichtung
behandelt werden. Beispiele für
solche Trennbeschichtungen umfassen Silicone und Fluorchemikalien.
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Bevorzugte Verfahren zur Herstellung
von Herstellungswerkzeugen sind in den U.S.-Patentschriften Nrn.
5 435 816 (Spurgeon et al.), 5 658 184 (Hoopmann et al.) und 5 946
991 (Hoopman) offenbart.
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Bei einem Aspekt dieses Verfahren
wird eine Schleifmittelaufschlämmung
direkt auf die Vorderseite eines Trägers, unter Anwendung jeder
herkömmlichen
Beschichtungstechnik, wie beispielsweise Walzenbeschichtung, Übertragungsbeschichtung,
Sprühen,
Düsenbeschichtung,
Vakuumdüsenbeschichtung,
Rakelbeschichtung, Vorhangbeschichtung oder Tiefdruckbeschichtung,
aufgebracht. Sodann wird das Herstellungswerkzeug mit dem schleifmittelbeschichteten
Träger
so in Kontakt gebracht, daß die
Schleifmittelaufschlämmung
in die Hohlräume
des Herstellungswerkzeuges hineinfließt. Druck kann durch eine Quetschwalze
oder durch eine weitere geeignete Technik angelegt werden, um zu
bewirken, daß die
Schleifmittelaufschlämmung in
die Hohlräume
des Herstellungswerkzeugs fließt
und sie ausfüllt.
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Bei einem bevorzugten Aspekt dieses
Verfahrens werden die Hohlräume
durch direktes Beschichten des Herstellungswerkzeugs mit der Schleifmittelaufschlämmung gefüllt. Dies
kann durch jedes herkömmliche Beschichtungsverfahren
er reicht werden. Anschließend
wird der Träger
so mit der Oberfläche
des Herstellungswerkzeuges in Kontakt gebracht, daß das schleifmittelbeschichtete
Herstellungswerkzeug die Oberfläche des
Trägers
benetzt. Druck kann durch eine Quetschwalze oder durch eine andere
geeignete Technik angelegt werden, um die Schleifbeschichtung an
den Träger
anzupressen.
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Nach der Beschichtung wird die Schleifmittelaufschlämmung einer
Energiequelle ausgesetzt, um den Bindemittel-Vorläufer und
das reaktive Siloxanpolymer in ein gehärtetes Bindemittel überzuführen. Die
Härtung ist
typischerweise das Ergebnis eines Polymerisations- und/oder Vernetzungsverfahrens.
Die Energiequelle kann Wärmeenergie,
Elektronenstrahl, UV-Licht oder VIS-Licht sein. Wenn das Herstellungswerkzeug
aus einem für
sichtbare oder ultraviolette Strahlung durchlässigen Material (z. B. thermoplastisches
Polypropylen- oder Polyethylen-Material) hergestellt ist, kann das
sichtbare oder das UV-Licht unter Aushärten des Bindemittel-Vorläufers und
des reaktiven Siloxanpolymers durch das Herstellungswerkzeug übertragen
werden. Bei Anwendung von Wärmeenergie
reicht die Ofentemperatur typischerweise von etwa 50°C bis etwa
250°C, und
die Expositionsdauer reicht typischerweise von etwa 15 min bis etwa
16 h. Für
radikalisch härtbare
Bindemittel-Vorläufer,
die durch Fotostarter gestartet werden, sollte das UV- oder VIS-Strahlungsenergieniveau
(ohne Erhitzen) mindestens etwa 100 mJ/cm2,
mehr bevorzugt etwa 100 bis etwa 700 mJ/cm2 und
besonders bevorzugt etwa 400 bis etwa 600 mJ/cm2 betragen.
UV-Strahlung bedeutet elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich
von etwa 200 bis etwa 400 nm, vorzugsweise im Bereich von etwa 250
bis 400 nm. Sichtbare Strahlung bedeutet elektromagnetische Strahlung
mit einer Wellenlänge
im Bereich von etwa 400 bis etwa 800 nm, vorzugsweise im Bereich
von etwa 400 bis etwa 550 nm. Ein Elektronenstrahl kann auf einem Energieniveau
von etwa 0,1 bis etwa 10 Mrad, vorzugsweise auf einem Energieniveau
von etwa 1 bis etwa 10 Mrad, bei einem Beschleunigungspotential
im Bereich von etwa 150 bis etwa 300 keV verwendet werden. Nach
dem Aushärten
des Bindemittel-Vorläufers
und des reaktiven Siloxanpolymers (das heißt Bildung eines Bindemittels),
wird der Träger
mit der daran gebundenen Schleifbeschichtung von dem Herstellungswerkzeug entfernt.
Die resultierende strukturierte Schleifbeschichtung besitzt das
umgekehrte Muster des Herstellungswerkzeuges. Das bedeutet, die
Schleifbeschichtung umfaßt
eine Vielzahl von exakt geformten Schleifkomposits, wobei die Komposits
die umgekehrte Form der exakt geformten Hohlräume des Herstellungswerkzeugs aufweisen.
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Die exakt geformten Schleifkomposits
eines strukturierten erfindungsgemäßen Schleifgegenstands können jede
beliebige Form aufweisen. Typischerweise ist die spezifische Oberfläche der
Rückseite
der Form, die mit dem Träger
in Kontakt ist, im Wert größer als
diejenige des distalen Endes des Komposits, das vom Träger beabstandet
ist. Die Form des Komposits kann unter einer Anzahl von geometrischen
Formen, wie Würfel,
Zylinder, Prisma, Pyramide, Pyramidenstumpf, Konisch, Kegelstumpf,
kreuz- oder stelenartige Formen mit einer oberen Fläche, die
flach ist, ausgewählt
werden. Halbkugelige Schleifkomposits sind in WO 95/22436 (Hoopman
et al.) beschrieben. Der resultierende Schleifgegenstand kann ein
Gemisch von Schleifkomposits mit unterschiedlichen Formen und/oder
Größen aufweisen.
Es ist ebenfalls im Umfang der Erfindung, daß alle diese Schleifkomposits
im wesentlichen die gleiche Form aufweisen, allerdings kann sich
die Orientierung der einzelnen Schleifkomposits voneinander unterscheiden.
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Die Seiten, die die Schleifkomposits
bilden, können
gerade sein, oder sie können
geneigt sein. Wenn die Seiten geneigt sind, ist die Entfernung des
Schleifkomposites aus den Hohlräumen
des Herstellungswerkzeugs leichter. Der Winkel, der die Neigung
bildet, kann von etwa 1° bis
etwa 75°,
vorzugsweise von etwa 2° bis
etwa 50° reichen.
Die Grundflächen-Schleifkomposits
können
aneinander angrenzen, oder die Grundflächen gegenüberliegender Schleifkomposits
können
voneinander durch einen festgelegten Abstand getrennt sein. Der
Flächenabstand
der Schleifkomposits reicht typischerweise von etwa 1 bis etwa 12000
Komposits/cm2, vorzugsweise von etwa 50
bis etwa 7500 Komposits/cm2. Der lineare
Abstand der Schleifkomposits kann von etwa 1 bis etwa 100 Komposits/cm,
vor zugsweise von etwa 5 bis etwa 80 Komposits/cm reichen. Die Schleifkomposits
können
auf dem Träger
in jeder beliebigen Ausrichtung oder Anordnung angeordnet sein. Beispielsweise
können
die Schleifkomposits in nebeneinander liegenden Reihen direkt miteinander
ausgerichtet sein, oder die Schleifkomposits in nebeneinander liegenden
Reihen können
gegeneinander verschoben sein. Die Höhe der Schleifkomposits beträgt typischerweise
weniger als etwa 2000 μm,
mehr bevorzugt liegt sie im Bereich von etwa 25 bis etwa 1000 μm. Der Durchmesser
oder die Querschnittbreite der Schleifkomposits reicht typischerweise
von etwa 5 bis etwa 500 μm,
vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 250 μm. Zusätzliche genaue Angaben über die
exakt geformten Schleifkomposits können in der U.S.-Patentschrift
Nr. 5 152 917 (Pieper et al.), PCT WO 97/11484 (Bruxvoort et al.)
und PCT WO 95/07797 (Hoopman et al.) gefunden werden.
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BEISPIELE
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Sämtliche
Teile beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht.
Die folgenden Bezeichnungen werden in sämtlichen Beispielen verwendet.
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Allgemeines Verfahren I zur Herstellung
von strukturierten Schleifgegenständen:
Die strukturierten
Schleifgegenstände
der Beispiele 1, 2, Vergleichsbeispiele A und B wurden nach der
folgenden allgemeinen Verfahrensweise hergestellt.
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Zunächst wurde eine Schleifmittelaufschlämmung durch
sorgfältiges
Mischen der in Tabelle 2 gezeigten Materialien hergestellt. Die
Schleifpartikel werden dem Bindemittel-Vorläufer nach und nach zugesetzt.
Ein Herstellungswerkzeug wurde durch Gießen von Polypropylen auf die
Gießoberfläche eines
Metall-Werkzeugoriginals hergestellt. Die Gießoberfläche des Werkzeug-Originals
enthielt eine planare Hauptoberfläche mit einer Vielzahl von
erhöhten
Pyramidenstümpfen
auf, die sich von der Gießoberfläche aus
erstreckten. Nach dem Festwerden wurde das Polypropylen unter Bildung
eines Herstellungswerkzeugs von dem Gießwerkzeug entfernt. Das Polypropylen-Herstellungswerkzeug
enthielt Hohlräume
mit einer pyramidenstumpfförmigen
Form. Die Höhe
der Pyramidenstumpf-Hohlräume
maß etwa
80 μm, die
Grundfläche
maß etwa
178 μm pro
Seite, und die Deckfläche
betrug etwa 51 μm
pro Seite. Die Hohlräume
waren voneinander um nicht mehr als etwa 510 μm beabstandet. Benachbarte Hohlhäume bildeten
lineare Reihen, die quer über
das Herstellungswerkzeug verliefen. In Abwärtsrichtung waren ungefähr 50 Reihen
an Hohlräumen
pro cm vorhanden.
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Das Polypropylen-Herstellungswerkzeug
wurde unter Verwendung eines maskierten Bands auf einer Metallträgerplatte
befestigt. Eine Schleifmittelaufschlämmung mit einer wie in Tabelle
2 gezeigten Formulierung wurde unter Verwendung einer Rakel (Spalt
0,025–0,038
mm) so auf das Herstellungswerkzeug aufgebracht, daß die Schleifmittelaufschlämmung die
Hohlräume
des Herstellungswerkzeugs ausfüllte.
Als nächstes wurde
der PB-1-Träger
mit dem aufschlämmungsgefüllten Herstellungswerkzeug
so in Kontakt gebracht, daß die
Hauptoberfläche
des Trägers
die Schleifmittelaufschlämmung
kontaktierte, die die Hohlräume
des Herstellungswerkzeuges ausfüllte.
Eine Gummiwalze wurde mit einem Quetschdruck von 4,2 kg/cm2 über
die Rückseite
des Trägers
gerollt, um zu gewährleisten,
daß die
Vorderseite des Trägers
die Schleifmittelaufschlämmung
kontaktierte und daß Luftblasen
entfernt wurden. Die Schleifmittelaufschlämmung wurde durch Exposition
der Aufschlämmung
gegenüber
einer Strahlung aus einer "V"-Birne (im Handel erhältlich von
Fusion Systems Inc.), die bei 93 Watt/cm (236 Watt/in.) betrieben
wurde, gehärtet.
Die Strahlung passierte das Herstellungswerkzeug, bevor sie auf
die Schleifmittelaufschlämmung
auftraf. Das Herstellungswerkzeug lief unter der "V"-Birne mit einer
Geschwindigkeit von etwa 14 m/min (30 ft/min) hindurch. Die Strahlung
aus der Birne löste die
radikalische Polymerisation (das heißt das Härten) des Bindemittel-Vorläufers und
des reaktiven Siloxanpolymers der Schleifmittelaufschlämmung aus
und wandelte dadurch die Schleifmittelaufschlämmung in eine Schleifbeschichtung
um. Nach dem Aushärten
wurde der Träger,
an dem die Schleifbeschichtung haftete, von dem Herstellungswerkzeug
abgetrennt.
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TABELLE
2
Schleifmittelaufschlämmungsformulierungen
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Beispiel 1: Beispiel 1 wurde nach
der allgemeinen Verfahrensweise I unter Verwendung von Aufschlämmung 1
hergestellt.
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Beispiel 2: Beispiel 2 wurde nach
der allgemeinen Verfahrensweise I unter Verwendung von Aufschlämmung 2
hergestellt.
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Vergleichsbeispiel A: Vergleichsbeispiel
A wurde nach der allgemeinen Verfahrensweise I unter Verwendung
von Aufschlämmung
A hergestellt.
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Vergleichsbeispiel B: Vergleichsbeispiel
B wurde nach dem allgemeinen Verfahren I unter Verwendung von Aufschlämmung B
hergestellt.
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Vergleichsbeispiel C: 401Q Imperial
Wetordry Papier, Gewicht A, Qualität 1200 (erhältlich von Minnesota Mining
and Manufacturing Company, St. Paul, MN).
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Vergleichsbeispiel D: Nikken-Siliciumcarbidpapier
wasserfest, Qualität
1200-Cw (erhältlich
von Nihonkenshi Co., LTD, Japan) (auch als Unigrit Finishing Papier,
Qualität
1200 von Meguiar's Inc., Irvine, CA erhältlich).
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Vergleichsbeispiel E: Imperial-Wetordry-Papier,
Gewicht A, 401Q, Qualität
1000 (erhältlich
von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN).
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Vergleichsbeispiel F: Nikken-Siliciumcarbidpapier
wasserfest, Qualität
1000-Cw (erhältlich
von Nihonkenshi Co., LTD, Japan) (auch als Unigrit Finishing Papier,
Qualität
1000 von Meguiar's Inc., Irvine, CA erhältlich).
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Schleifleistung und Oberflächenbehandlung
(das heißt
die Oberflächenbehandlung,
die ein Werkstück erfuhr,
das mit dem Schleifgegenstand geschliffen wurde) für die erfindungsgemäßen Schleifgegenstände und die
Vergleichsbeispiele wurden unter Anwendung des folgenden Verfahrens
charakterisiert.
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Substratherstellung:
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Testplatten wurden durch Aufbringen
einer Acrylurethanfarbe auf Stahlplatten hergestellt. Die Acrylurethanfarbenformulierung
umfaßte
2 Gewichtsteile Klarlack (im Handel erhältlich unter der Warenbezeichnung "DAU
82" "DELGLO" von PPG Industries, Strongsvill, OH), 1 Gewichtsteil
Reduzierer (im Handel unter der Warenbezeichnung "DT 870" von PPG
Industries erhältlich)
und 2 Gewichtsteile Katalysator (im Handel unter der Warenbezeichnung
"DAU2" "DELTRON" von PPG Industries erhältlich). Die Acrylurethanfarbe
wurde unter Verwendung einer Binks-Sprühpistole, Modell 7, die unter
einem Druck von 40 psi betrieben wurde, auf Stahlplatten (erhältlich von
ACT Company, Hillsdale, MI aufgebracht. Die Platten waren zuvor
mit DBU-Grundschicht (im Handel erhältlich von PPG Industries)
beschichtet worden. Zwei Beschichtungen von Urethanfarbe jeweils
einer Trockendicke von 1,5 bis 2,0 mil wurden auf jede Platte aufgebracht.
Man ließ die
Platten vor dem Test 24 h bei Raumtemperatur aushärten.
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Schleifgegenstandsleistungstest:
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Der zu testende Schleifgegenstand
wurde auf ein biegsames Schaumstoff-Schmirgelkissen von 3M, Nr. 20, erhältlich von
Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN, aufgebracht.
Das Schmirgelkissen mit dem daran befestigten Schleifgegenstand
wurde verwendet, um die beschichtete Oberfläche einer Testplatte für die Zeitdauer
von 45 s per Hand abzuschleifen. Nach einer Schmirgeldauer von 45
s wurde die Leistung des Schleifmittels durch Messen der Dicke der
auf der Testplatte zurückbleibenden
Beschichtung und durch Messen der Oberflächenrauhigkeit der Beschichtung
quantifiziert. Die Dicke der Beschichtung auf der Testplatte wurde
unter Verwendung eines Elcometer 256F Beschichtungsdicke-Meßgerätes (erhältlich von Elcometer
Inc., Birmingham, MI gemessen. Tabelle 3 und 6 schildern die Dickeänderung
der Beschichtung. Die Oberflächenrauhigkeit
der Beschichtung auf der Testplatte wurde unter Verwendung eines
Perthometers (von der Firma Feinpruf GmbH, Göttingen, Germany erhältlich)
gemessen und ist als Ra (Ra ist der arithmetische Mittelwert der
Ritztiefe) und als Rtm (Rtm ist der Mittelwert der maximalen Peak-zu-Tal-Höhe) angegeben.
Das Verfahren wurde noch drei Mal wiederholt (das heißt, jeder
Schleifgegenstand wurde für
insgesamt 180 s getestet, umfassend vier getrennte 45 s Schmirgelintervalle).
Zwischen jedem Schmirgelintervall wurde der Schleifgegenstand zur
Entfernung von Spänen
in Wasser getaucht. Die Ergebnisse des Tests sind in den Tabelle
3–8 zusammengefaßt.
TABELLE
3
Änderung
in der Beschichtungsdicke (μm)
![Figure 00370001](https://patentimages.storage.googleapis.com/01/76/d8/7a92cf838249a0/00370001.png)
TABELLE
4
Ra (μm)
TABELLE
5
Rtm (μm)
TABELLE
6
Änderung
in der Beschichtungsdicke (μm)
TABELLE
7
Ra (μm)
TABELLE
8
Rtm (μm)
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Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel
B waren strukturierte Schleifgegenstände mit einer Schleifbeschichtung,
die eine Vielzahl von exakt geformten Schleifkomposits umfaßt. Diese
Schleifgegenstände
waren für
eine Leistung ausgelegt, die den Wet-or-Dry-beschichteten Schleifgegenständen der
Qualität
1000 entsprach. Die Schleifbeschichtungen von Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel
B besaßen ähnliche
Zusammensetzungen mit der Ausnahme, daß Beispiel 2 ein reaktives
Siloxanpo lymer enthielt. Die Daten in den Tabellen 6–8 zeigen, daß Beispiel
2 eine höhere
Schleifrate als Vergleichsbeispiel B bereitstellt. Beispiel 2 stellte
auch eine höhere Schleifrate
und eine feinere Oberflächenbearbeitung
bereit als die Vergleichsbeispiele E und F. Es gab kein Anzeichen
für eine Übertragung
des reaktiven Siloxanpolymers in Beispiel 2 an die Oberfläche des
Werkstücks.
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Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel
A waren strukturierte Schleifgegenstände mit einer Schleifbeschichtung,
die eine Vielzahl von exakt geformten Schleifkomposits umfaßte. Diese
Schleifgegenstände
waren für eine
Leistung ausgelegt, die den Wet-or-Dry-beschichteten Schleifgegenständen der
Qualität
1200 entsprach. Die Schleifbeschichtungen von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel
A besaßen ähnliche
Zusammensetzungen mit der Ausnahme, daß Beispiel 1 ein reaktives
Siloxanpolymer enthielt. Die Daten in den Tabellen 3–5 zeigen, daß Beispiel
1 eine höhere
Schleifrate als Vergleichsbeispiel A bereitstellt. Beispiel 1 stellte
auch eine höhere Schleifrate
und eine feinere Oberflächenendbehandlung
bereit als die Vergleichsbeispiele C und D. Es gab kein Anzeichen
für ein Übertragen
des reaktiven Siloxanpolymers in Beispiel 1 an die Oberfläche des
Werkstücks.
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Bandhaftung an den Schleifbeschichtungen.
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Dieser Test wurde zur Charakterisierung
der Trenneigenschaften von Schleifbeschichtungen von einem Herstellungswerkzeug
angewandt. Die Abziehkraft, die zur Entfernung des Bandes von der
Oberfläche von
verschiedenen Schleifbeschichtungen notwendig war, wurde gemessen.
Die Abziehkraftmessungen wurden zur Charakterisierung der Trenneigenschaften
von der Oberfläche
der Schleifbeschichtungen angewandt. Das heißt, geringe Schälkräfte kennzeichnen
eine Oberfläche,
an die sich schwer binden läßt. Darum
zeigt eine geringe Abziehkraft Formulierungen an, die zur Abtrennung
von einem Herstellungswerkzeug bevorzugt sein könnten.
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Als erstes wurden ein 3,2 cm auf
10,2 cm Probestreifen von Schleifmittel an den Arbeitsplatten eines Gleit/Schältestgeräts (Modell
SP-102B-3M90 von Instrumentors, Inc. ausgestattet mit einer MB-10
Ladezelle) unter Verwendung eines Doppelklebebands befestigt. Als
nächstes
wurde 3M Maskierband Nr. 202 (2,5 cm Breite) an der Oberfläche der
Schleifbeschichtung befestigt. Das Band wurde unter Verwendung einer
6,8 kg (3,1 lb)-Walze, die dreimal über das Band gerollt wurde,
an die Schleifbeschichtung angedrückt. Sofort nach dem Rollen
wurde das Band mit einer Ablösegeschwindigkeit
von 228 cm/min und in einem Winkel von 180° von der Oberfläche der
Schleifbeschichtung abgezogen. Die zum Abziehen des Bandes von der
Schleifbeschichtung erforderliche Kraft wurde für die Dauer von 2 s gemessen,
und die mittlere Schälkraft über das 2-s-Intervall
wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 angegeben.
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Die Daten in Tabelle 9 zeigen, daß die zur
Entfernung des Bandes von der Oberfläche von erfindungsgemäßen Schleifbeschichtungen
(Beispiele 1–2)
erforderliche Kraft im wesentlichen geringer war als die Kraft, die
zur Entfernung eines Bands von einer vergleichbaren Schleifbeschichtung,
die kein reaktives Siloxanpolymer enthielt (siehe Vergleichsbeispiel
A–B),
benötigt
wurde. Die Daten in Tabelle 9 legen nahe, daß sich die erfindungsgemäßen Schleifbeschichtungen
sauberer von den Herstellungswerkzeugen entfernen lassen, da die
Oberfläche
der Schleifbeschichtung schwerer daran anklebt als an die Oberfläche einer
Schleifbeschichtung, die kein reaktives Siloxanpolymer enthält.