DE69925124T2

DE69925124T2 - Schleifgegenstand und verfahren zum schleifen von glas

Info

Publication number: DE69925124T2
Application number: DE69925124T
Authority: DE
Inventors: B. Negus ADEFRIS; R. Louis CARPENTIER; J. Todd CHRISTIANSON; D. Brian GOERS; N. Ashu MUJUMDAR; M. Gary PALMGREN; C. Soon PARK
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1999-02-17
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2019-02-18
Also published as: CN1139462C; JP2002503559A; KR100562446B1; US6354929B1; TW585900B; WO1999042250A1; DE69925124D1; KR20010041083A; EP1094918A1; CN1291126A; MY128106A; AU3295699A; EP1094918B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schleifgegenstand zum Schleifen und Polieren von Glas und ein Verfahren zur Verwendung desselben.
Glasgegenstände finden sich in großer Zahl im Haushalt, in Büros und Fabriken in Form von Linsen, Prismen, Spiegeln, CRT-Bildschirmen und anderen Artikeln. Viele dieser Glasoberflächen werden mit optischen Komponenten verwendet, die erfordern, dass die Oberfläche optisch klar ist und keine sichtbaren Defekte oder Mängel aufweist. Defekte, Mängel und sogar winzige Kratzer können, wenn sie vorhanden sind, die optische Klarheit des Glasgegenstands beeinträchtigen. In einigen Fällen können diese Defekte, Mängel und/oder winzigen Kratzer die Fähigkeit beeinträchtigen, durch das Glas genau zu sehen. Glasoberflächen, die mit optischen Komponenten verwendet werden, müssen im Wesentlichen frei von jeglichem Defekt, Mangel und/oder Kratzer sein.
Viele Glasoberflächen sind gekrümmt oder weisen einen damit verbundenen Radius auf. Diese Radien und Kurven werden im Allgemeinen in dem Glasformungsverfahren erzeugt. Als Ergebnis des Glasformungsverfahrens können jedoch auch Defekte wie Formungslinien, raue Oberfläche, kleine Punkte und andere kleine Mängel an der Außenfläche des Glases vorhanden sein. Diese Defekte und/oder Mängel neigen jedoch dazu, die optische Klarheit des Glases zu beeinträchtigen, selbst wenn sie klein sind. Zur Entfernung derartiger Mängel und/oder Defekte sind weitverbreitet Schleif-Feinbearbeitungsverfahren verwendet worden. Die Schleif-Feinbearbeitung lässt sich in der Regel in drei Hauptverfahren einteilen: Schleifen, Läutern und Polieren.
Schleifschritte perfektionieren die gewünschte Kurve oder den gewünschten Radius und entfernen jegliche Gussdefekte durch grobes Schleifen der Glasoberfläche mit einem Schleifwerkzeug. Dieses Schleifwerkzeug enthält in der Regel Superschleifpartikel wie Diamant, Wolframcarbid oder kubisches Bornitrid. Das Schleifwerkzeug in diesem groben Schleifverfahren hinterlässt jedoch grobe Kratzer in der Glasoberfläche, so dass die resultierende Glasoberfläche weder genau genug noch glatt genug ist, um direkt zu einem optisch klaren Zustand poliert zu werden. Der Zweck des Schleifverfahrens liegt darin, große Glasmengen rasch und mäßig genau zu entfernen, während ein so feines Kratzmuster wie möglich zurückbleibt. Diese Kratzer werden dann typischerweise durch weitere Schritte entfernt, die üblicherweise als "Läutern" und "Polieren" bekannt sind.
Glasfeinbearbeitung erfolgt in der Regel mit einer losen Schleifmittelaufschlämmung. Die lose Schleifmittelaufschlämmung umfasst mehrere Schleifpartikel, die in einem flüssigen Medium wie Wasser dispergiert sind. Die am häufigsten für lose Aufschlämmungen verwendeten Schleifpartikel sind Bimsstein, Siliziumcarbid, Aluminiumoxid und dergleichen. Die lose Schleifmittelaufschlämmung kann gegebenenfalls andere Additive enthalten, wie Dispergiermittel, Schmierstoffe, Entschäumer und dergleichen. In den meisten Fällen wird die lose Schleifmittelaufschlämmung zwischen die Glasoberfläche, die feinbearbeitet wird, und ein Läppkissen gepumpt, so dass die lose Schleifmittelaufschlämmung zwischen der Glasoberfläche und dem Läppkissen vorliegt. Das Läppkissen kann aus beliebigem Material gefertigt sein, wie Kautschuk, Schaum, polymerem Material, Metall, Stahl und dergleichen. Sowohl das Glaswerkstück als auch das Läppkissen rotieren in der Regel relativ zueinander. Dieses Schleifverfahren umfasst in der Regel einen oder mehrere Schritte, wobei jeder Schritt ein zunehmend feineres Oberflächenfinish auf dem Glas erzeugt.
Die Rauigkeit einer Oberfläche basiert in der Regel auf Kratzern oder einem Kratzmuster, das für das bloße Auge sichtbar sein kann oder nicht. Ein Kratzmuster kann als eine Reihe von Spitzen und Tälern entlang der Oberfläche definiert werden. Rtm und Ra sind übliche Maße für Rauigkeit, die in der Schleifmittelindustrie verwendet werden, das genaue Messverfahren kann jedoch mit dem Gerätetyp variieren, der zur Bewertung der Oberflächenrauigkeit verwendet wird.
Ra ist definiert als ein durchschnittlicher Rauigkeitshöhenwert eines arithmetischen Mittels der Abweichungen des Oberflächenrauigkeitsprofils von einer Mittellinie auf der Oberfläche. Die Messungen werden an Punkten sowohl oberhalb als auch unterhalb der Mittellinie auf der Oberfläche innerhalb einer Bewertungslänge vorgenommen, welche durch das Rank Taylor Hobson-Instrument festgelegt wird. Ra und Rtm (nachfolgend definiert) werden mit einer Profilometersonde gemessen, die ein Taster mit Diamantspitze mit 5 Mikrometer Radius ist, und die Ergebnisse werden in Mikrometern (μm) aufgezeichnet. Diese Abweichungsmessungen werden summiert und danach durch die Zahl der Messungen geteilt, um zu einem Mittelwert zu kommen. Je niedriger der Ra-Wert ist, um so glatter ist im Allgemeinen das Finish.
Rt ist definiert als die Maximalhöhe von der Spitze bis zum Tal. Rtm ist der über fünf aufeinanderfolgende Bewertungslängen gemessene Mittelwert der Maximalhöhe von der Spitze bis zum Tal in jeder Bewertungslänge. Je niedriger der Rtm-Wert ist, um so glatter ist im Allgemeinen das Finish. Eine geringfügige Variation der Ra- und Rtm-Werte kann vorkommen, wenn auch nicht obligat, wenn die Messung an derselben feinbearbeiteten Glasoberfläche mit unterschiedlichen Marken von im Handel erhältlichen Profilometern durchgeführt wird.
Der letzte Schritt des gesamten Feinbearbeitungsverfahrens ist der Polierschritt, der die glattere, optisch klare Oberfläche auf dem Glasgegenstand erzeugt. In den meisten Fällen erfolgt dieser Polierschritt mit einer losen Schleifmittelaufschlämmung, da die lose Aufschlämmung in der Regel eine optisch klare Oberfläche erzeugt, die im Wesentlichen frei von jeglichen Defekten, Mängeln und/oder winzigen Kratzern ist. Die lose Schleifmittelaufschlämmung umfasst in der Regel in Wasser dispergierte Cerdioxidschleifmittelteilchen.
Obwohl lose Schleifmittelaufschlämmungen weitverbreitet in den Läuterungs- und Polierschritten eingesetzt werden, um Glasgegenständen ein optisch klares Oberflächenfinish zu verleihen, sind mit losen Schleifmittelaufschlämmungen viele Nachteile verbunden. Zu diesen Nachteilen gehört die Unbequemlichkeit der Handhabung der erforderlichen großen Volumina der Aufschlämmung, die erforderliche Durchmischung, um Absetzen der Schleifpartikel zu verhindern und eine gleichförmige Konzentration der Schleifpartikel an der Poliergrenzfläche zu gewährleisten, und die Notwendigkeit zusätzlicher Geräte zur Herstellung, Handhabung und Entsorgung oder Rückgewinnung und Rückführung der losen Schleifmittelaufschlämmung. Die Aufschlämmung selbst muss zudem periodisch analysiert werden, um ihre Qualität und Dispersionsstabilität zu gewährleisten, wodurch weitere kostspielige Arbeitsstunden erforderlich sind. Pumpenköpfe, Ventile, Zufuhrleitungen, Schleiflappen und andere Teile der Aufschlämmungszufuhrgeräte, die sich in Kontakt mit der losen Schleifmittelaufschlämmung befinden, zeigen schließlich unerwünschten Verschleiß. Die Schritte, die die Aufschlämmung verwenden, sind üblicherweise sehr schmutzig, weil die' lose Schleifmittelaufschlämmung, die eine viskose Flüssigkeit ist, leicht verspritzt und schwer im Zaum zu halten ist.
Verständlicherweise hat es Versuche gegeben, die Feinbearbeitungsschritte mit loser Schleifmittelaufschlämmung durch lappenförmige, beschichtete oder feste Schleifprodukte zu ersetzen. Ein lappenförmiges Schleifmittel umfasst im Allgemeinen einen Träger mit einer Schleifbeschichtung, die mehrere in einem Bindemittel dispergierte Schleifpartikel umfasst. US-A-4,255,164, US-A-4,576,612, US-A-4,733,502 und EP-A-650 803 offenbaren beispielsweise verschiedene feste Schleifgegenstände und Polierverfahren. Andere Druckschriften, die feste Schleifgegenstände offenbaren, umfassen US-A-4,644,703, US-A-4,773,920 und US-A-5,014,468.
US-A-5,435,816 lehrt ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegenstands durch Bereitstellen einer Mischung aus Schleifpartikeln und einem Bindemittelvorläufer auf einem Träger. Nach dem Härten wird eine geformte, handhabbare Struktur erhalten, die an den Träger gebundene Schleifkomposits umfasst.
Die PCT-Veröffentlichung WO 97/14535 offenbart einen Schleifgegenstand, der ein anorganisches Metallorthophosphatsalz enthält. Das Salz liegt in einer peripheren Beschichtung des Schleifgegenstands vor, wie einem Schlichteüberzug oder einem Superschlichteüberzug.
Feste Schleifmittel haben lose Schleifmittelaufschlämmungen jedoch nicht vollständig ersetzt. Die festen Schleifmittel liefern in manchen Fällen allerdings keine Oberfläche, die optisch klar und im Wesentlichen frei von Defekten, Mängeln und/oder winzigen Kratzern ist. In anderen Fällen benötigen die festen Schleifmittel eine längere Zeit, um den Glasgegenstand zu polieren, wodurch es kostengünstiger ist, eine lose Schleifmittelaufschlämmung zu verwenden. In einigen Fällen ist die Lebensdauer eines festen Schleifmittels auch nicht ausreichend lang, um die verglichen mit losen Schleifmittelaufschlämmungen höheren Kosten des festen Schleifmittels zu rechtfertigen. In einigen Fällen sind feste Schleifmittel daher wirtschaftlich weniger erwünscht als lose Schleifmittelaufschlämmungen.
Von der Glasindustrie wird ein Schleifgegenstand gewünscht, der die mit einer losen Schleifmittelaufschlämmung verbundenen Nachteile nicht zeigt, jedoch eine Glasoberfläche in einer vernünftigen Zeit effektiv und wirtschaftlich schleifen kann, indem eine rasche Glasentfernung über einen kurzen Zeitraum bereitgestellt wird.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft Schleifgegenstände zum Schleifen und Polieren von Glaswerkstücken. Der Schleifgegenstand zum Schleifen von Glas umfasst einen Träger und mehrere Schleifkomposits, die mit dem Träger als Einheit geformt wurden und ein organisches Harz und Diamantschleifpartikel umfassen, wobei die Diamantschleifpartikel als (i) einzelne Diamantschleifpartikel, die homogen in den Schleifkomposits dispergiert sind, oder (ii) Agglomerate, die einzelne Diamantpartikel umfassen, die in einem permanenten Bindemittel dispergiert sind, vorliegen.
In einem anderen Aspekt liefert die Erfindung einen Schleifgegenstand zum Polieren von Glaswerkstücken, umfassend einen Träger, der Fasern umfasst, und mehrere Schleifkomposits, die mit dem Träger als Einheit geformt wurden und ein organisches Harz umfassen, sowie Cerdioxidteilchen und Metallsalz, das aus den Alkalimetallsalzen, Erdalkalimetallsalzen und deren Kombinationen gewählt ist.
Die erfindungsgemäßen Schleifgegenstände zum Polieren liefern eine optimale Abbaugeschwindigkeit der Schleifkomposits und verbesserte Adhäsion zwischen dem Schleifkomposit und dem Träger. Der Schleifgegenstand zum Polieren von Glas umfasst ferner vorzugsweise ein Additiv zur Verbesserung der Poliergeschwindigkeit. Zu bevorzugten Additiven gehören Graphit und Molybdändisulfid.
Die mehreren Schleifkomposits können genau geformte Komposits, unregelmäßig geformte Komposits oder genau geformte Komposits sein, die einen Zylinder oder jegliche andere nachträgliche, oben flache Form aufweisen.
In einem bevorzugten Schleifgegenstand umfassen die Schleifkomposits Epoxydbindemittel und sind als Einheit geformten Urethanträger. Als bevorzugtes Material sind Acrylate und Urethanacrylate möglicherweise auch nützlich.
Die in dem erfindungsgemäßen Gegenstand zum Schleifen vorliegenden Diamantpartikel können gegebenenfalls mit anderen Hartschleifpartikeln, die kein Diamant sind, weichen anorganischen Schleifteilchen und Mischungen davon gemischt werden. Es ist zum Polieren von Glas bevorzugt, dass die Schleifteilchen Cerdioxidteilchen umfassen.
Es ist bevorzugt, dass die Diamantschleifpartikel in dem Schleifkomposit in einem Gewichtsprozentsatz zwischen etwa 0,1 % und 10 %, vorzugsweise zwischen etwa 2 % und 4 % vorliegen. Die bevorzugte Menge an Cerdioxidschleifteilchen beträgt bis zu 85 Gew.-%.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Schleifgegenstand zum Schleifen von Glas unter Verwendung eines RPP-Verfahrens mit einem Schleifzeitintervall zwischen 10 und 15 Sekunden, allgemein etwa 12 Sekunden, zwischen 200 und 400 Mikrometern Glas an einem Glastestrohling auf eine End-Ra von etwa 1,1 μm oder weniger entfernen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Schleifgegenstand zum Schleifen von Glas unter Verwendung eines RPP-Verfahrens mit einem Schleifzeitintervall zwischen 10 und 15 Sekunden, allgemein etwa 12 Sekunden, 200 Mikrometer Glas an einem Glastestrohling auf eine End-Ra von etwa 0,80 μm oder weniger entfernen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung zum Schleifen von Glas kann der Schleifgegenstand, der Agglomerate enthält, die Diamantpartikel enthalten, unter Verwendung eines RPP-Verfahrens mit einem Schleifzeitintervall zwischen 10 und 15 Sekunden, allgemein etwa 12 Sekunden, 100 Mikrometer Glas an einem Glastestrohling auf eine End-Ra von etwa 0,7 μm entfernen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung zum Polieren von Glas kann der Schleifgegenstand, der Cerdioxid enthält, unter Verwendung eines Polierzeitintervalls von etwa 45 Sekunden oder weniger, vorzugsweise in etwa 30 Sekunden oder weniger, insbesondere etwa 20 Sekunden oder weniger und bevorzugter etwa 15 Sekunden, die Oberflächenrauigkeit von Ra 0,07 μm auf eine Oberflächenrauigkeit von etwa 0,009 μm reduzieren.
Das "RPP"-Verfahren verwendet ein "Buehler Ecomet 4" Schleif-Poliergerät mit variabler Geschwindigkeit, worauf ein "Buehler Ecomet 2" Leistungsmesskopf angebracht ist, wobei beide im Handel von Buehler Industries, Ltd., Lake Bluff, IL, USA, erhältlich sind. Der Test wird in der Regel unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Motorgeschwindigkeitseinstellung von 500 UpM mit einer Kraft von 60 lb (267 N), was einen Grenzflächendruck von etwa 25,5 psi (etwa 180 kPa) über der Oberfläche des Glastestrohlings liefert. Der Grenzflächendruck kann zum Testen unter verschiedenen Bedingungen erhöht oder herabgesetzt werden.
Drei flache kreisförmige Glastestrohlinge werden bereitgestellt, die einen Durchmesser von 2,54 cm (1 inch) und eine Dicke von 1,0 cm haben und im Handel unter der Handelsbezeichnung "CORNING Nr. 9061" von Corning Incorporated, Corning, NY, USA, erhältlich sind. Das Glasmaterial wird in den Leistungsmesskopf des Schleif-Poliergeräts gegeben. Die 12 inch (30,5 cm) Aluminiumbühne des Schleif-Polier-Geräts dreht sich gegen den Uhrzeigersinn, während der Leistungsmesskopf, an dem der Glastestrohling befestigt ist, sich im Uhrzeigersinn mit 35 UpM dreht.
Ein Kreis mit 20,3 cm (8 inch) Durchmesser wird aus einem zu testender Schleifgegenstand gestanzt und mit einem Haftkleber direkt auf ein extrudiertes tafelförmiges Urethanträgerkissen geklebt, das eine Shore A Härte von etwa 65 Durometer hat. Das Urethanträgerkissen wird an einem extrudierten, tafelförmigen, offenzelligen, weichen Schaumkissen mit einer Dicke von etwa 30 mm befestigt. Dieser Kissenaufbau wird auf der Aluminiumbühne des Schleif/Polier-Geräts angeordnet. Auf den Schleifgegenstand wird mit einer Fließgeschwindigkeit von ungefähr 3 Litern/Minute Leitungswasser gesprüht, um für Schmierung zwischen der Oberfläche des Schleifgegenstands und dem Glastestrohling zu sorgen.
Ein anfängliches Oberflächenfinish auf dem Glastestrohling wird mit einem Diamanttaster-Profilometer bewertet, das unter der Handelsbezeichnung "SURTRONIC 3" im Handel von Taylor Hobson, Leicester, England, erhältlich ist. Auch die Anfangsdicke und das Gewicht des Glastestrohlings werden aufgezeichnet.
Der Glastestrohling wird mit dem oben beschriebenen Schleifgerät geschliffen. Das Schleifzeitintervall des Schleifgeräts wird auf 10 Sekunden eingestellt. Der Echtzeitkontakt zwischen dem Schleifgegenstand und der Glastestrohlingsoberfläche kann größer als die eingestellte Zeit sein, weil das Schleifgerät erst mit der Zeitnahme beginnt, wenn der Schleifgegenstand auf der Glastestrohlingsoberfläche stabilisiert ist. Das heißt, dass es gewisse senkrechte Lageschwankungen oder Springen des Schleifgegenstands auf der Glasoberfläche geben kann und das Schleifgerät mit der Zeitnahme an dem Punkt beginnt, wenn der Kontakt zwischen den Schleifgegenstand und der Glasoberfläche im Wesentlichen konstant ist. Das Echtzeitschleifintervall, das heißt der Kontakt zwischen dem Schleifgegenstand und der Glasoberfläche, beträgt somit etwa 12 Sekunden. Nach dem Schleifen werden jeweils Endoberflächenfinish und Endgewicht oder Enddicke aufgezeichnet.
Es sei darauf hingewiesen, dass die tatsächlich erforderliche Zeit (Rate), um ein echtes Glaswerkstück auf die gewünschte Spezifikation zu schleifen, in Abhängigkeit von einer Reihe von Faktoren variiert, wie der verwendeten Poliervorrichtung, dem Trägerkissen unter dem Schleifgegenstand, der Geschwindigkeit der Schleifrotation, der Größe der zu polierenden Oberfläche, dem Kontaktdruck, der Schleifpartikelgröße, der zu entfernenden Glasmenge und dem Anfangszustand der zu schleifenden Oberfläche, usw. Das obige RPP-Verfahren liefert einfach ein Basislinien-Leistungscharakteristikum, das zum Vergleichen des erfindungsgemäßen Gegenstands und des erfindungsgemäßen Verfahrens mit konventionellen Glasschleiftechniken verwendet werden kann.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifgegenstands.
2 ist eine Draufsicht des Schleifgegenstands von 1.
3 ist eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifgegenstands.
4 ist eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifgegenstands.
5 ist eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifgegenstands.
6A ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schleifkomposits. 6B ist eine Draufsicht des Schleifkomposits von 6A.
7 ist eine Querschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Agglomerats.
Die vorliegende Erfindung betrifft Gegenstände und Verfahren zur Feinbearbeitung, das heißt zum Schleifen und Polieren von Glasoberflächen mit einem Schleifgegenstand, der einen Träger und mehrere als Einheit mit dem Träger geformte Schleifkomposits umfasst.
Die Endanwendung des Glases kann in einer häuslichen oder gewerblichen Umgebung liegen. Das Glas kann zu dekorativen Zwecken oder zu Bauzwecken verwendet werden. Das Glas hat mindestens eine feinbearbeitete Oberfläche. Das Glas kann relativ flach sein oder eine damit verbundene Kontur aufweisen. Diese Konturen können in Form von Kurven oder Ecken vorliegen. Zu Beispielen für Glasoberflächen oder Werkstücke gehören Teile von optischen Komponenten, wie Linsen, Prismen, Spiegel, CRT- (Kathodenstrahlröhren)-Bildschirme und dergleichen. CRT-Bildschirme finden sich in großer Zahl bei Anzeigeoberflächen, die in Geräten wie Fernsehern, Computermonitoren und dergleichen verwendet werden. CRT-Bildschirme liegen im Größenbereich (gemessen entlang der Diagonalen) von etwa 10 cm (4 inch) bis etwa 100 cm (40 inch) oder mehr. CRT-Bildschirme haben eine konvexe Außenseite, und es gibt einen Krümmungsradius.
In den Figuren ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifgegenstands 10 in den 1 und 2 illustriert. 1 ist eine perspektivische Ansicht von Schleifgegenstand 10, der einen als Einheit geformten Träger 14 aufweist, der auf einer seiner Hauptoberflächen mehrere Schleifkomposits 11 trägt. Die Komposits 11 sind rautenförmig und haben ein distales Ende oder eine Oberseite 12 und eine Basis 13. Schleifkomposits 11 umfassen mehrere in einem organischen Bindemittel dispergierte Schleifpartikel. Die Schleifpartikel können eine Mischung unterschiedlicher Schleifmaterialien sein. Komposits 11 sind entlang Basis 13 als Einheit mit Träger 14 geformt. In fast allen Fällen ist der Träger 14 als Stegflächen zwischen Komposits 11 sichtbar. Komposits 11 umfassen organisches Harz und Schleifpartikel und beliebige zusätzliche optionale Additive, wie Füllstoffe, Pigmente, Kopplungsmittel, usw.
2 ist eine Draufsicht von Schleifgegenstand 10, der wiederum Komposits 11 mit Oberseite 12 auf Träger 14 zeigt. Komposits 11 können sich auf der gesamten Oberfläche von Träger 14 befinden, oder ein Teil des Trägers 14 kann frei von Komposits bleiben, wie in 2 gezeigt ist. Die Komposits 11 sind symmetrisch und geordnet auf Träger 14 positioniert.
Es ist bevorzugt, dass die Basen 13 benachbarter Schleifkomposits durch Träger oder Stegfläche 14 voneinander getrennt sind. Diese Trennung ermöglicht dem Fluidmedium teilweise das freie Fließen zwischen den Schleifkomposits. Dieses freie Fließen des Fluidmediums trägt tendenziell zu einer besseren Schneidrate, Oberflächenbeschaffenheit oder verbesserten Flachheit während des Glasschleifens bei. Der Abstand der Schleifkomposits kann von etwa 0,3 Schleifkomposits pro linearem cm bis etwa 100 Schleifkomposits pro linearem cm, vorzugsweise zwischen etwa 0,4 Schleifkomposits pro linearem cm bis etwa 20 Schleifkomposits pro linearem cm, insbesondere zwischen etwa 0,5 Schleifkomposits pro linearem cm bis etwa 10 Schleifkomposits pro linearem cm und bevorzugter zwischen etwa 0,6 und 3,0 Schleifkomposits pro linearem cm variieren. In einem Aspekt des Schleifgegenstands gibt es mindestens etwa 5 Komposits/cm² und vorzugsweise mindestens 100 Komposits/cm². In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt der Flächenabstand der Komposits im Bereich von etwa 1 bis 12.000 Komposits/cm².
Eine bevorzugte Form der Schleifkomposits ist allgemein ein zylindrischer Pfosten, wie in 3 gezeigt ist. 3 ist eine Draufsicht von Schleifgegenstand 30, der kreisförmige Schleifkomposits 31 umfasst. Zwischen den Komposits 31 ist der Träger 34 zu sehen. In 3 ist die gesamte Oberfläche des Trägers 34 (außer jeglichen Stegflächen zwischen den Komposits) durch die Komposits 31 bedeckt. Es ist bevorzugt, dass die Höhe der Schleifkomposits 31 über dem gesamten Schleifgegenstand 30 konstant ist, Schleifkomposits mit variierenden Höhen sind jedoch möglich. Die Höhe der Komposits kann ein Wert von etwa 10 Mikrometern bis etwa 25.000 Mikrometern (2,5 cm) sein, vorzugsweise etwa 25 bis etwa 15.000 Mikrometer, insbesondere etwa 100 bis etwa 10.000 Mikrometer und besonders bevorzugt etwa 1.000 bis etwa 8.000 Mikrometer. Der Durchmesser der Komposits kann, mindestens bei einem zylindrischen Pfosten-Komposit, ein Wert von etwa 1.000 Mikrometer (1,0 mm) bis 25.000 Mikrometer (2,5 cm) sein, vorzugsweise zwischen 5.000 Mikrometern und 20.000 Mikrometern. Eine besonders bevorzugte Topographie weist zylindrische Pfosten mit einer Höhe von etwa 9.500 Mikrometern (0,95 cm) mit einem Basisdurchmesser von etwa 15.900 Mikrometern (1,59 cm) auf. Es liegen ungefähr 3.200 Mikrometer zwischen den Basen benachbarter Pfosten. Eine weitere bevorzugte Topographie weist zylindrische Pfosten mit einer Höhe von etwa 6.300 Mikrometern (0,63 cm) und einem Basisdurchmesser von etwa 7.900 Mikrometern (0,79 cm) auf. Es liegen ungefähr 2.400 Mikrometer zwischen den Basen benachbarter Pfosten.
4 ist eine Draufsicht eines keil- oder tortenförmigen Schleifgegenstands 40. Komposits 41 sind in bogenförmigen Teilabschnitten mit Stegflächen 44 zwischen den Komposits angeordnet. Die Komposits 41 sind in Form oder Größe nicht identisch.
Es ist in einigen Anwendungen möglicherweise erwünscht, wenn ein metallgebundenes Schleifsegment enthalten ist, das sich innerhalb eines Schleifkomposits befindet. Ein derartiges metallgebundenes Schleifsegment erhöht allgemein die Schleiffähigkeit des resultierenden Schleifgegenstands. Das Segment kann beispielsweise elektroplattiert, warmgepresst, gesintert sein, oder ein beliebiges anderes bekanntes Segment. Schleifpartikel, beispielsweise Diamantpartikel, können statistisch in dem gesamten Segment dispergiert oder genau beabstandet sein. Die Schleifpartikel können in Schichten oder homogen über das Segment angeordnet sein. Ein besonders brauchbares metallgebundenes Schleifsegment kann gemäß der Lehre der US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen Nr. 08/984,899 hergestellt werden, eingereicht am 4. Dezember 1997. Diese Segmente sind vorzugsweise von rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt, es ist jedoch jede Form möglich. Es ist erwünscht, dass das Segment vollständig in die Seitenränder des Schleifkomposits passt, das bedeutet, dass es sich nicht über die Oberseite des Komposits oder über die Seitenwände des Komposits hinaus erstreckt. Es mag alternativ erwünscht sein, dem Schleifkomposit ein Segment zuzufügen, das nicht metallgebunden ist, sondern eine Glas- oder Sinterbindung oder eine Keramik- oder eine Glas-Keramik-Bindung hat.
5 ist eine Draufsicht von Schleifgegenstand 50, der Schleifkomposits 51 auf Träger 54 umfasst. Ein Teil der Schleifkomposits 51 weist darin eingebettet metallgebundene Schleifsegmente 55 auf.
6A und 6B zeigen Komposit 61 in Seitenbeziehungsweise Draufsicht. 6A zeigt Komposit 61 mit Basis 63, die sich angrenzend an den Träger (nicht gezeigt) und Oberseite 62 befindet. Komposit 61 hat die Höhe H. Die Höhe der Komposits liegt im Allgemeinen zwischen etwa 10 Mikrometern und etwa 30.000 Mikrometern (3,0 cm), vorzugsweise etwa 25 bis etwa 15.000 Mikrometern (1,5 cm), insbesondere etwa 100 bis etwa 10.000 Mikrometern (1,0 cm). Es mag in einigen Ausführungsformen erwünscht sein, dass Komposit 61 eine sich leicht verjüngende Form hat, beispielsweise eine Pyramide oder einen Kegel. 6A zeigt Komposit 61 mit einem Innenwinkel α zwischen Basis 63 und Seitenwand 66, der die Verjüngung von Komposit 61 definiert. Der Winkel α kann zwischen 90° (das heißt, dass sich der Komposit nicht verjüngt) und etwa 45° liegen. Winkel α liegt vorzugsweise zwischen 75° und 89,9°, insbesondere zwischen 80° und 89,7° und bevorzugter zwischen 80° und 87°. Es wird angenommen, dass ein sich verjüngender Komposit den kontrollierten Abbau des Komposits während des Gebrauchs unterstützen kann und auch zur Entfernung des Komposits aus den zur Formung des Komposits verwendeten Werkzeugen beiträgt. In 6A ist auch Radius r gezeigt, welcher der Innenradius der Ecke ist, an der Seitenwand 66 auf Oberseite 62 trifft. Eine etwas gerundete oder einen Radius aufweisende Ecke ist allgemein bevorzugt, weil angenommen wird, dass sich eine gerundete Ecke leichter vollständig mit Material (das heißt, Harz und Schleifpartikeln) füllt und leichter aus dem Werkzeug zu entfernen ist.
6B ist eine Draufsicht von Komposit 61. Basis 63 hat einen Durchmesser D₀, der größer als der Durchmesser D_T der Oberseite 62 ist. Bei einem kreisförmigen Komposit wie 61 kann D₀ zwischen etwa 1.000 Mikrometern und etwa 50.000 Mikrometern (5 cm) liegen. In ähnlicher Weise kann D_T zwischen etwa 500 Mikrometern und etwa 50.000 Mikrometern liegen. Bei jeder anderen Querschnittform, wie einem Quadrat, Rechteck, Dreieck, Stern, usw., ist der Durchmesser des Komposits der Unterschied zwischen D₀ und D_T und wird durch die Verjüngung von Komposit 61 (direkt verknüpft mit Winkel α) und die Höhe H bestimmt.
Die Schleifkomposits haben vorzugsweise eine sichtbare Form. Es ist bevorzugt, dass die Schleifpartikel anfangs nicht über die Oberfläche des Bindemittels hinausragen. Wenn der Schleifgegenstand zum Abschleifen einer Oberfläche verwendet wird, wird der Komposit abgebaut, so dass ungebrauchte Schleifpartikel freigelegt werden.
Die Form des Schleifkomposits kann jede beliebige Form sein und ausgewählt sein aus einer Anzahl geometrischer Formen, wie kubisch, blockartig, zylindrisch, prismatisch, rechteckig, pyramidal, pyramidenstumpfförmig, kegelförmig, kegelstumpfförmig, kreuz- oder pfostenartig mit einer flachen Oberseite. Eine weitere Form ist halbkugelig und ist ferner in US-A-5,681,217 beschrieben. Der resultierende Schleifgegenstand kann eine Mischung verschiedener Schleifkompositformen aufweisen. Es ist abzusehen, dass die Querschnittform der Basis eine andere als diejenige der Oberseite sein kann. Die Basis des Schleifkomposits kann beispielsweise quadratisch sein, während die Oberseite kreisförmig ist.
Die Basen der Schleifkomposits können aneinander stoßen, oder alternativ können die Basen benachbarter Schleifkomposits voneinander durch einen bestimmten Abstand, das heißt den Stegbereich, getrennt sein. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Definition von Aneinanderstoßen auch eine Anordnung abdeckt, bei der benachbarte Komposits ein gemeinsames Schleifstegmaterial oder eine brückenartige Struktur teilen, die mit sich gegenüberliegenden Seitenwänden der Komposits in Kontakt ist und sich zwischen diesen erstreckt. Das Schleifstegmaterial ist allgemein aus der gleichen Schleifmittelaufschlämmung gebildet, die zur Bildung der Schleifkomposits verwendet wird, oder aus der Aufschlämmung, die zur Bildung des Trägers verwendet wird.
Die in 1, 2 und 4 gezeigten Schleifgegenstände sollen mit mehreren derartigen Gegenständen verwendet werden. Diese torten- oder keilförmigen Gegenstände sind allgemein auf einem Stützkissen angeordnet, um einen Kreis von 360° voll zu machen. Dieser Kreis von Schleifgegenständen wird dann zum Schleifen von Glaswerkstücken wie TV- und CRT-Bildschirmen verwendet. Alternativ muss nur ein derartiger Gegenstand, wie in den 3 und 5 gezeigt, auf einem Stützkissen angeordnet werden, um das gesamte Stützkissen zu bedecken.
Unabhängig von der Form oder den Abmessungen der individuellen Schleifkomposits sind vorzugsweise etwa 20 % bis etwa 90 %, insbesondere etwa 30 % bis etwa 70 % und bevorzugter etwa 40 % bis etwa 60 % der Oberfläche des Trägers mit Schleifkomposits bedeckt. In Abhängigkeit von dem genauen Schleifprozess kann das Schleifen über dem gesamten Schleifgegenstand erfolgen oder in einem Bereich stärker als in einem anderen Bereich konzentriert sein.
A. Bindemittel
Das Bindemittel wird vorzugsweise aus einem Bindemittelvorläufer gebildet. Der Bindemittelvorläuf er umfasst ein Harz, das in einem ungehärteten oder unpolymerisierten Zustand vorliegt. Während der Fertigung des Schleifgegenstands wird das Harz in dem Bindemittelvorläufer polymerisiert oder gehärtet, so dass ein Bindemittel gebildet wird. Der Bindemittelvorläufer kann ein kondensationshärtbares Harz, ein additionspolymerisierbares Harz, ein freiradikalisch härtbares Harz und/oder Kombinationen und Gemische derartiger Harze umfassen.
Ein bevorzugter Bindemittelvorläufer ist ein Harz oder eine Harzmischung, das bzw. die nach einem freiradikalischen Mechanismus polymerisiert. Das Polymerisationsverfahren wird initiiert, indem der Bindemittelvorläufer zusammen mit einem geeigneten Katalysator einer Energiequelle ausgesetzt wird, wie Wärmeenergie oder Strahlungsenergie. Zu Beispielen für Strahlungsenergie gehören Elektronenstrahl, Ultraviolettlicht oder sichtbares Licht.
Zu Beispielen für freiradikalisch härtbare Harze gehören acrylierte Urethane, acrylierte Epoxydharze, acrylierte Polyester, ethylenisch ungesättigte Monomere, Aminoplastmonomere mit seitenständigen ungesättigten Carbonylgruppen, Isocyanuratmonomere mit mindestens einer seitenständigen Acrylatgruppe, Isocyanatmonomere mit mindestens einer seitenständigen Acrylatgruppe und Mischungen und Kombinationen davon. Der Begriff Acrylat umfasst Acrylate und Methacrylate.
Ein bevorzugter Bindemittelvorläufer umfasst ein Urethanacrylatoligomer oder ein Gemisch aus einem Urethanacrylatoligomer und einem ethylenisch ungesättigten Monomer. Die bevorzugten ethylenisch ungesättigten Monomere sind monofunktionale Acrylatmonomere, difunktionale Acrylatmonomere, trifunktionale Acrylatmonomere oder Kombinationen davon. Das aus diesen Bindemittelvorläufern gebildete Bindemittel versieht den Schleifgegenstand mit seinen erwünschten Eigenschaften. Diese Bindemittel liefern insbesondere ein zähes, dauerhaftes und haltbares Medium, das die Schleifpartikel während der Lebensdauer des Schleifgegenstands sicher halten kann. Diese Bindemittelchemie ist besonders nützlich, wenn sie zusammen mit Diamantschleifpartikeln eingesetzt wird, weil Diamantschleifpartikel wesentlich länger halten als die meisten konventionellen Schleifpartikel. Um die mit den Diamantschleifpartikeln verbundene lange Lebensdauer voll zu nutzen, ist ein zähes und dauerhaftes Bindemittel erwünscht. Diese Kombination von Urethanacrylatoligomer oder Gemisch von Urethanacrylatoligomer mit einem Acrylatmonomer und Diamantschleifpartikeln liefert somit eine Schleifbeschichtung, die haltbar und dauerhaft ist.
Zu Beispielen für im Handel erhältliche acrylierte Urethane gehören jene, die unter den Handelsbezeichnungen "PHOTOMER" (beispielsweise "PHOTOMER 6010"), im Handel erhältlich von Henkel Corp., Hoboken, NJ, USA; "EBECRYL 220" (hexafunktionales aromatisches Urethanacrylat mit einem Molekulargewicht von 1.000), "EBECRYL 284" (aliphatisches Urethandiacrylat mit einem Molekulargewicht von 1.200, verdünnt mit 1,6-Hexandioldiacrylat), "EBECRYL 4827" (aromatisches Urethandiacrylat mit einem Molekulargewicht von 1.600), "EBECRYL 4830" (aliphatisches Urethandiacrylat mit einem Molekulargewicht von 1.200, verdünnt mit Tetraethylenglykoldiacrylat), "EBECRYL 6602" (trifunktionales aromatisches Urethanacrylat mit einem Molekulargewicht von 1.300, verdünnt mit Trimethylolpropanethoxytriacrylat) und "EBECRYL 840" (aliphatisches Urethandiacrylat mit einem Molekulargewicht von 1.000), im Handel erhältlich von UCB Radcure Inc., Smyrna, GA, USA; "SARTOMER" (beispielsweise "SARTOMER 9635, 9645, 9655, 963-B80, 966-A80", usw.), im Handel erhältlich von Sartomer Co., West Chester, PA, USA, und "UVITHANE" (beispielsweise "UVITHANE 782"), im Handel erhältlich von Morton International, Chicago, IL, USA, bekannt sind.
Die ethylenisch ungesättigten Monomere oder Oligomere oder Acrylatmonomere oder -oligomere können monofunktional, difunktional, trifunktional oder tetrafunktional sein oder sogar eine noch höhere Funktionalität haben. Der Begriff Acrylat umfasst sowohl Acrylate als auch Methacrylate. Ethylenisch ungesättigte Bindemittelvorläufer umfassen sowohl monomere als auch polymere Verbindungen, die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome und gegebenenfalls Stickstoff und die Halogene enthalten. Ethylenisch ungesättigte Monomere oder Oligomere haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als etwa 4.000 und sind vorzugsweise Ester, die durch die Reaktion von Verbindungen, die aliphatische Monohydroxygruppen oder aliphatische Polyhydroxygrupen enthalten, und ungesättigten Carbonsäuren hergestellt sind, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure und dergleichen. Zu repräsentativen Beispielen für ethylenisch ungesättigte Monomere gehören Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Styrol, Divinylbenzol, Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Vinyltoluol, Ethylenglykoldiacrylat, Polyethylenglykoldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglykoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerthytrittriacrylat, Pentaerythrittrimethacrylat, Pentaerythrittetraacrylat und Pentaerythritotetramethacrylat. Andere ethylenisch ungesättigte Monomere oder Oligomere 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, Methylacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylpiperidon und "CMD 3700", im Handel erhältlich von Radcure Specialties. Beispiele für ethylenisch ungesättigte Verdünnungsmittel oder Monomere finden sich in US-A-5,236,472 und US-A-5,580,647.
Das Verhältnis zwischen diesen Acrylatmonomeren hängt im Allgemeinen von dem Gewichtsprozentsatz der Diamantschleifpartikel und jeglichen optionalen Additiven oder Füllstoffen ab, die in dem fertigen Schleifgegenstand erwünscht sind. Diese Acrylatmonomere liegen in der Regel im Bereich von etwa 5 Gewichtsanteilen bis etwa 95 Gewichtsanteilen Urethanacrylatoligomer bis etwa 5 Gewichtsanteilen bis etwa 95 Gewichtsanteilen ethylenisch ungesättigtem Monomer. Weitere Informationen hinsichtlich anderer potentiell nützlicher Bindemittel und Bindemittelvorläufer finden sich in PCT WO 97/11484 und US-A-4,773,920.
Acrylierte Epoxyde sind Diacrylatester von Epoxydharzen, wie die Diacrylatester von Bisphenol-A-Epoxydharz. Zu Beispielen für im Handel erhältliche acrylierte Epoxyde gehören jene mit den Handelsbezeichnungen "CMD 3500", "CMD 3600" und "CMD 3700", im Handel erhältlich von Radcure Specialties, und "CN103", "CN104", "CN111", "CN112" und "CN114", im Handel erhältlich von Sartomer Co.
Zu Beispielen für Polyesteracrylate gehören "PHOTOMER 5007" und "PHOTOMER 5018", im Handel erhältlich von Henkel Corporation.
Aminoplastmonomere haben mindestens eine seitenständige α,β-ungesättigte Carbonylgruppe. Diese ungesättigten Carbonylgruppen können Gruppen vom Acrylat-, Methacrylat- oder Acrylamidtyp sein. Zu Beispielen für derartige Materialien gehören N-(Hydroxymethyl)acrylamid, N,N-Oxydimethylenbisacrylamid, ortho- und paraacrylamidomethyliertes Phenol, acrylamidomethylierte Phenol-Novolacverbindungen und Kombinationen davon. Diese Materialien sind ferner in US-A-4,903,440 und US-A-5,236,472 beschrieben.
Isocyanurate mit mindestens einer seitenständigen Acrylatgruppe und Isocyanatderivate mit mindestens einer seitenständigen Acrylatgruppe sind ferner in US-A-4,652,274 beschrieben. Das bevorzugte Isocyanuratmaterial ist ein Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat.
In Abhängigkeit davon, wie das freiradikalisch härtbare Harz gehärtet oder polymerisiert wird, kann der Bindemittelvorläufer ferner ein Härtungsmittel umfassen (das auch als Katalysator oder Initiator bekannt ist). Wenn das Härtungsmittel der geeigneten Energiequelle ausgesetzt wird, wird es eine Quelle für freie Radikale erzeugen, welche den Polymerisationsprozess starten.
Der bevorzugte Bindemittelvorläufer umfasst ein Epoxydharz. Epoxydharze haben einen Oxiranring und werden durch eine Ringöffnungsreaktion polymerisiert. Zu solchen Epoxydharzen gehören monomere Epoxydharze und polymere Epoxydharze. Zu Beispielen für einige bevorzugte Epoxydharze gehören 2,2-Bis-4-(2,3-epoxypropoxy)-phenyl)propan, ein Diglycidylether von Bisphenol, im Handel unter der Handelsbezeichnung "EPON 828", "EPON 1004" und "EPON 1001F" erhältliche Materialien, im Handel von Shell Chemical Co., Houston, TX, USA, erhältlich, und "DER-331", "DER-332" und "DER-334", im Handel erhältlich von Dow Chemical Co., Midland, MI, USA. Andere geeignete Epoxydharze umfassen cycloaliphatische Epoxyde, Glycidylether von Phenol-Formaldehyd-Novolac (beispielsweise "DEN-431" und "DEN-428"), im Handel erhältlich von Dow Chemical Co. Das Gemisch aus freiradikalisch härtbaren Harzen und Epoxydharzen ist ferner in US-A-4,751,13 8 und US-A-5,256,170 beschrieben.
B. Trägermaterialien
Träger dienen dazu, ein Stützmaterial für den Schleifmittelkomposit zu liefern, der durch die Kombination von Bindemittel und Schleifpartikeln gebildet wird. Erfindungsgemäß brauchbare Träger müssen an dem Bindemittel kleben können, nachdem Härtungsbedingungen auf den Bindemittelvorläufer eingewirkt haben, und sind vorzugsweise nach dieser Einwirkung flexibel, so dass die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Gegenstände sich den Oberflächenkonturen, -radien und Unregelmäßigkeiten in dem Glas anpassen können.
In vielen Glasfeinbearbeitungsanwendungen muss der Träger stark und dauerhaft sein, so dass der resultierende Schleifgegenstand lange hält. In einigen Schleifanwendungen muss der Träger außerdem stark und flexibel sein, so dass sich der Schleifgegenstand dem Glaswerkstück gleichförmig formlich anpassen kann. Dies gilt in der Regel dann, wenn mit der Oberfläche des Glaswerkstücks eine Form oder Kontur verbunden ist. Der Träger kann eine Polymerfolie, Papier, vulkanisierte Faser, ein geformtes oder gegossenes Elastomer, ein behandelter Vliesträger oder ein behandelter Tuchträger sein, um diese Eigenschaften der Festigkeit und formlichen Anpassbarkeit zu liefern. Zu Beispielen für Polymerfolie gehören Polyesterfolie, Copolyesterfolie, Polyimidfolie, Polyamidfolie und dergleichen. Ein Vlies einschließlich Papier kann mit duroplastischem oder thermoplastischem Material gesättigt sein, um die erforderlichen Eigenschaften zu liefern. Jegliches der obigen Trägermaterialien kann ferner Additive umfassen, wie: Füllstoffe, Fasern, Farbstoffe, Pigmente, Benetzungsmittel, Kopplungsmittel, Plastifizierungsmittel (Weichmacher) und dergleichen. Die für erfindungsgemäße Glaspolier-Schleifgegenstände verwendeten Träger enthalten einen oder mehrere Typen von Fasern, beispielsweise Fasern aus Silikat, Metall, Glas, Kohle, Keramik, organischen Verbindungen mit hohem Modul und beliebiger Kombination davon. Die erfindungsgemäßen Träger können auch eine Verstärkungsgaze oder ein Verstärkungstuch enthalten, beispielsweise ein Tuch aus NOMEX^TM, erhältlich von DuPont Company, Wilmington, DE, USA.
Es mag in einigen Fällen bevorzugt sein, einen als Einheit geformten Träger zu haben, das heißt einen Träger, der direkt neben den Komposits geformt ist, anstatt die Komposits unabhängig an einem Träger wie beispielsweise einem Tuch zu befestigen. Der Träger kann auf die Rückseite der Komposits geformt oder gegossen werden, nachdem die Komposits geformt worden sind, oder kann simultan mit den Komposits geformt oder gegossen werden. Der Träger kann aus thermisch oder strahlungshärtbaren, thermoplastischen oder duroplastischen Harzen geformt sein. Zu Beispielen für typische und bevorzugte duroplastische Harze gehören phenolische Harze, Aminoplastharze, Urethanharze, Epoxydharze, ethylenisch ungesättigte Harze, acrylierte Isocyanuratharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Isocyanuratharze, acrylierte Urethanharze, acrylierte Epoxydharze, Bismaleimidharze und Mischungen davon. Beispiele für bevorzugte thermoplastische Harze umfassen Polyamidharze (zum Beispiel Nylon), Polyesterharze und Polyurethanharze (einschließlich Polyurethan-Harnstoff-Harzen). Ein bevorzugtes thermoplastisches Harz ist ein Polyurethan, das von dem Reaktionsprodukt aus einem Polyesterpolyol und einem Isocyanat abgeleitet ist.
Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass die Trägerchemie identisch oder ähnlich der Chemie der Komposits ist.
C. Schleifpartikel
Die erfindungsgemäßen Schleifpartikel enthalten auch mehrere Schleifpartikel oder Schleifagglomerate. 7 zeigt ein erfindungsgemäßes Schleifagglomerat. Schleifagglomerat 70 umfasst einzelne Schleifpartikel 74, die in einem permanenten Bindemittel 72 dispergiert sind. Das permanente Bindemittel 72 kann Glas, Keramik, Metall oder ein organisches Bindemittel wie oben beschrieben sein. Die einzelnen Schleifpartikel 74 umfassen vorzugsweise einzelne Diamantpartikel. Die in den Agglomeraten verwendeten einzelnen Diamantpartikel haben vorzugsweise eine Größe im Bereich von etwa 1 bis etwa 100 Mikrometern. Ein bevorzugtes permanentes Bindemittel ist "SP1086" Glaspulver, im Handel erhältlich von Specialty Glass Inc., Oldsmar, FL, USA.
Die durchschnittliche Größe der Agglomeratpartikel, die Diamantpartikel größer als 15 Mikrometer umfassen, ist etwa 100 bis etwa 1000 Mikrometer, vorzugsweise etwa 100 bis etwa 400 Mikrometer und insbesondere etwa 225 bis etwa 350 Mikrometer. Die durchschnittliche Größe der Agglomeratpartikel, die Diamantpartikel kleiner als 15 Mikrometer umfassen, ist etwa 20 bis etwa 450 Mikrometer, vorzugsweise etwa 40 bis etwa 400 Mikrometer und insbesondere etwa 70 bis etwa 300 Mikrometer.
Schleifagglomerate sind ferner in US-A-4,311,489, US-A-4,652,275 und US-A-4,799,939 beschrieben. Das Schleifpartikel kann ferner eine Oberflächenbehandlung oder -beschichtung aufweisen, wie Kopplungsmittel oder Metall oder Keramikbeschichtungen.
Erfindungsgemäß brauchbare Schleifpartikel haben vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 0,01 Mikrometern (kleine Partikel) bis 500 Mikrometern (große Partikel), insbesondere etwa 3 Mikrometern bis etwa 500 Mikrometern und besonders bevorzugt etwa 5 Mikrometern bis etwa 400 Mikrometern. Gelegentlich werden Schleifpartikelgrößen in "mesh" oder "Körnung" angegeben, die beide üblicherweise bekannte Klassierverfahren für Schleifpartikel sind. Es ist bevorzugt, dass die Schleifpartikel eine Mohs-Härte von mindestens 8, insbesondere mindestens 9 haben. Zu Beispielen für derartige Schleifpartikel gehören Korund, keramisches Aluminiumoxid, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid, Eisenoxid, Diamant (natürlich und synthetisch), Cerdioxid, kubisches Bornitrid, Granat und Kombinationen davon.
Es ist zum Glasschleifen bevorzugt, dass der Schleifgegenstand Diamantschleifpartikel oder Diamant umfassende Schleifagglomerate verwendet. Diese Diamantschleifpartikel können natürlich oder synthetisch hergestellter Diamant sein und können als "harzgebundene Diamanten", "Diamanten von Sägeblattqualität" oder "metallgebundene Diamanten" angesehen werden. Die einzelnen Diamanten können eine mit ihnen verbundene blockartige Form oder alternativ eine nadelartige Form haben. Die einzelnen Diamantpartikel können eine Oberflächenbeschichtung wie eine Metallbeschichtung (beispielsweise Nickel, Aluminium, Kupfer oder dergleichen), eine anorganische Beschichtung (zum Beispiel Siliziumdioxid) oder eine organische Beschichtung enthalten. Der erfindungsgemäße Schleifgegenstand kann ein Gemisch aus Diamant mit anderen Schleifpartikeln enthalten. Es ist zum Polieren von Glas bevorzugt, dass der Schleifgegenstand Cerdioxidteilchen verwendet.
Die dreidimensionale Schleifbeschichtung, das heißt die Schleifkomposits, können irgendwo zwischen etwa 0,1 Gewichtsanteilen Schleifpartikel oder -agglomerate bis 90 Gewichtsanteilen Schleifpartikel oder -agglomerate und 10 Gewichtsanteilen Bindemittel bis 99,9 Gewichtsanteilen Bindemittel umfassen, wobei der Begriff "Bindemittel" jegliche Füllstoffe und/oder von den Schleifpartikeln verschiedene Additive umfasst. Wegen der mit Diamantschleifpartikeln verbundenen Kosten ist es jedoch bevorzugt, dass die Schleifbeschichtung etwa 0,1 bis 50 Gewichtsanteile Schleifpartikel oder -agglomerate und etwa 50 bis 99,9 Gewichtsanteile Bindemittel umfasst. Die Schleifbeschichtung umfasst insbesondere etwa 1 bis etwa 30 Gewichtsanteile Schleifpartikel oder -agglomerate und etwa 70 bis 99 Gewichtsanteile Bindemittel, und besonders bevorzugt umfasst die Schleifbeschichtung etwa 1,5 bis 10 Gewichtsanteile Schleifpartikel oder -agglomerate und etwa 90 bis 98,5 Gewichtsanteile Bindemittel. Ein besonders brauchbarer Bereich von Diamantschleifpartikeln liegt zwischen 2 und 4 Gewichtsprozent Diamanten in den Schleifkomposits. Wenn der erfindungsgemäße Schleifgegenstand Cerdioxidteilchen als das Hauptschleifmittel in den Schleifkomposits enthält, liegen die Cerdioxidteilchen vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 95 Gewichtsanteilen und insbesondere 10 bis 95 Gewichtsanteilen vor, wobei der Rest Bindemittel ist.
D. Additive
Die erfindungsgemäße Schleifbeschichtung und die erfindungsgemäßen Träger können ferner optionale Additive umfassen, wie Schleifpartikeloberflächenmodifizierungsadditive, Kopplungsmittel, Füllstoffe, Expandiermittel, Fasern, Antistatikmittel, Härtungsmittel, Suspendiermittel, Photosensibilisierungsmittel, Schmiermittel, Benetzungsmittel, oberflächenaktive Mittel, Pigmente, Farbstoffe, UV-Stabilisatoren und Antioxidantien. Die Mengen dieser Materialien werden so gewählt, dass sie die gewünschten Eigenschaften liefern.
Ein Kopplungsmittel kann eine Assoziationsbrücke zwischen dem Bindemittel und den Schleifpartikeln liefern. Das Kopplungsmittel kann außerdem eine Assoziationsbrücke zwischen dem Bindemittel und den Füllstoffpartikeln liefern. Zu Beispielen für Kopplungsmittel gehören Silane, Titanate und Zirkoaluminate. Es gibt verschiedene Mittel zur Einbringung des Kopplungsmittels.
Das Kopplungsmittel kann beispielsweise direkt in den Bindemittelvorläufer gegeben werden. Die Schleifbeschichtung kann irgendwo von etwa 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,1 und 25 Gew.-% Kopplungsmittel enthalten. Das Kopplungsmittel kann alternativ auf die Oberfläche der Füllstoffpartikel oder der Schleifpartikel aufgebracht werden. Das Schleifpartikel kann irgendwo zwischen etwa 0 und 3 Gew.-% Kopplungsmittel enthalten, bezogen auf das Gewicht des Schleifpartikels und des Kopplungsmittels. Zu Beispielen für im Handel erhältliche Kopplungsmittel gehören "A174" und "A1230", im Handel erhältlich von OSi Specialties, Danbury, CT, USA. Ein weiteres Beispiel für ein im Handel erhältliches Kopplungsmittel ist ein Isopropyltriisosteroyltitanat, im Handel erhältlich von Kenrich Petrochemicals, Bayonne, NJ, USA, unter der Handelsbezeichnung "KR-TTS".
Die Schleifbeschichtung kann ferner gegebenenfalls einen Füllstoff umfassen. Ein Füllstoff ist ein Teilchenmaterial und hat im Allgemeinen eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich zwischen 0,1 und 50 Mikrometern, in der Regel zwischen 1 und 30 Mikrometern. Zu Beispielen für brauchbare erfindungsgemäße Füllstoffe gehören: Metallcarbonate (wie Calciumcarbonat – Kreide, Calcit, Mergel, Travertin, Marmor und Kalkstein; Calciummagnesiumcarbonat, Natriumcarbonat und Magnesiumcarbonat), Siliziumdioxid (wie Quarz, Glasperlen, Glasbläschen und Glasfasern), Silikate (wie Talkum, Tone – Montmorillonit; Feldspat, Glimmer, Calciumsilikat, Calciummetasilikat, Natriumaluminiumsilikat, Natriumsilikat, Lithiumsilikate und wasserhaltiges und wasserfreies Kaliumsilikat), Metallsulfate (wie Calciumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumsulfat), Gips, Vermiculit, Holzmehl, Aluminiumtrihydrat, Ruß, Metalloxide (wie Calciumoxid – Kalk; Aluminiumoxid, Zinnoxid – beispielsweise Zinn(IV)oxid; Titandioxid) und Metallsulfite (wie Calciumsulfit), thermoplastische Partikel (Polycarbonat, Polyetherimid, Polyester, Polyethylen, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Polypropylen, Acetalpolymere, Polyurethane, Nylonpartikel) und duroplastische Partikel (wie Phenolharzbläschen, Phenolharzperlen, Polyurethanschaumpartikel) und dergleichen. Der Füllstoff kann auch ein Salz wie ein Halogenidsalz sein. Zu Beispielen für Halogenidsalze gehören Natriumchlorid, Kaliumkryolith, Natriumkryolith, Ammoniumkryolith, Kaliumtetrafluorborat, Natriumtetrafluorborat, Siliziumfluoride, Kaliumchlorid und Magnesiumchlorid. Zu Beispielen für Metallfüllstoffe gehören Zinn, Blei, Wismut, Kobalt, Antimon, Cadmium, Eisen, Titan. Zu anderen verschiedenen Füllstoffen gehören Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit und Metallsulfide.
Ein Beispiel für ein Suspendiermittel ist ein amorphes Siliziumdioxidteilchen mit einer Oberfläche kleiner als 150 m²/g, im Handel von DeGussa Corp., Ridgefield Park, NJ, USA, unter der Handelsbezeichnung "OX-50" erhältlich. Die Zugabe des Suspendiermittels kann die Gesamtviskosität der Schleifmittelaufschlämmung herabsetzen. Die Verwendung von Suspendiermitteln ist ferner in US-A-5,368,619 beschrieben.
Es mag in einigen Ausführungsformen erwünscht sein, eine Schleifmittelaufschlämmung zu bilden, die ein kontrollierbares Absetzen der Schleifpartikel zeigt. Es mag beispielsweise möglich sein, eine Schleifmittelaufschlämmung mit darin homogen gemischten Diamantschleifpartikeln zu bilden. Nach dem Gießen oder Formen der Komposits und des Trägers aus der Aufschlämmung können sich die Diamantpartikel mit einer kontrollierten Rate absetzen, so dass zu dem Zeitpunkt, an dem das organische Harz bis zu dem Punkt gehärtet ist, an dem sich die Diamantpartikel nicht länger absetzen können, die Diamantpartikel sich von dem Träger wegbewegt haben und nur in den Komposits angeordnet sind.
Der Bindemittelvorläufer kann ferner ein Härtungsmittel umfassen. Ein Härtungsmittel ist ein Material, das dazu beiträgt, den Polymerisations- oder Vernetzungsprozess zu initiieren und abzuschließen, so dass der Bindemittelvorläufer in ein Bindemittel umgewandelt wird. Der Begriff Härtungsmittel umfasst Initiatoren, Photoinitiatoren, Katalysatoren und Aktivatoren. Die Menge und der Typ des Härtungsmittels hängen größtenteils von der Chemie des Bindemittelvorläufers ab.
Die Polymerisation von ethylenisch ungesättigtem Monomer/ethylenisch ungesättigten Monomeren (oder Oligomer bzw. Oligomeren) erfolgt nach einem freiradikalischen Mechanismus. Wenn die Energiequelle ein Elektronenstrahl ist, erzeugt der Elektronenstrahl freie Radikale, die die Polymerisation initiieren. Die Verwendung von Initiatoren liegt jedoch innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, selbst wenn der Bindemittelvorläufer einem Elektronenstrahl ausgesetzt wird. Wenn die Energiequelle Wärme, Ultraviolettlicht oder sichtbares Licht ist, muss möglicherweise ein Initiator vorhanden sein, um freie Radikale zu erzeugen. Zu Beispielen für Initiatoren (das heißt Photoinitiatoren), die bei Einwirkung von Ultraviolettlicht oder Wärme freie Radikale erzeugen, gehören organische Peroxide, Azoverbindungen, Chinone, Nitrosoverbindungen, Acylhalogenide, Hydrazone, Merkaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Imidazole, Chlortriazine, Benzoin, Benzoinalkylether, Diketone, Phenone und Mischungen davon, sie sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Ein Beispiel für einen im Handel erhältlichen Photoinitiator, der bei Einwirkung von Ultraviolettlicht freie Radikale erzeugt, umfasst jene mit der Handelsbezeichnung "IRGACURE 651" und "IRGACURE 184", im Handel erhältlich von Ciba Geigy Company, Hawthorne, NJ, USA, und "DAROCUR 1173", im Handel erhältlich von Merck & Company, Incorporated, Rahway, NJ, USA. Beispiele für Initiatoren, die bei Einwirkung von sichtbarem Licht freie Radikale erzeugen, finden sich in US-A-4,735,632. Ein weiterer Photoinitiator, der bei Einwirkung von sichtbarem Licht freie Radikale erzeugt, hat die Handelsbezeichnung "IRGACURE 369", im Handel erhältlich von Ciba Geigy Company.
Der Initiator wird in der Regel im Mengen im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 4 Gew.-% verwendet, bezogen auf das Gewicht des Bindemittelvorläufers. Es ist zudem bevorzugt, den Initiator in dem Bindemittelvorläufer vor der Zugabe von jeglichem Teilchenmaterial, wie den Schleifpartikeln und/oder Füllstoffpartikeln, zu dispergieren, vorzugsweise gleichförmig zu dispergieren.
Allgemein ist es bevorzugt, dass der Bindemittelvorläufer Strahlungsenergie ausgesetzt wird, vorzugsweise Ultraviolettlicht oder sichtbarem Licht. In einigen Fällen absorbieren bestimmte Schleifpartikel und/oder bestimmte Additive Ultraviolett- und sichtbares Licht, wodurch es schwierig wird, den Bindemittelvorläufer richtig zu härten. Dieses Phänomen trifft insbesondere auf Cerdioxidschleifteilchen und Siliziumcarbidschleifteilchen zu. Es hat sich recht unerwartet herausgestellt, dass die Verwendung von phosphathaltigen Photoinitiatoren, insbesondere Acylphosphinoxid enthaltenden Photoinititoren, dieses Problem eher überwindet. Ein Beispiel für einen derartigen Photoinitiator ist 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, im Handel erhältlich von BASF Corporation, Charlotte, NC, USA, unter der Handelsbezeichnung "LUCIRIN TPO". Andere Beispiele für im Handel erhältliche Acylphosphinoxide umfassen jene mit der Handelsbezeichnung "DAROCUR 4263" und "DAROCUR 4265", beide im Handel erhältlich von Merck & Company.
Die härtbaren Zusammensetzungen können gegebenenfalls Photosensibilisierungsmittel oder Photoinitiatorsysteme enthalten, die die Polymerisation entweder in Luft oder in einer inerten Atmosphäre, wie Stickstoff, beeinflussen. Zu diesen Photosensibilisierungsmitteln oder Photoinitiatorsystemen gehören Verbindungen mit Carbonylgruppen oder tertiären Aminogruppen oder Mischungen davon. Zu den bevorzugten Verbindungen mit Carbonylgruppen gehören Benzophenon, Acetophenon, Benzil, Benzaldehyd, o-Chlorbenzaldehyd, Xanthon, Thioxanthon, 9,10-Anthrachinon und andere aromatische Ketone, die als Photosensibilisierungsmittel wirken können. Zu den bevorzugten tertiären Aminen gehören Methyldiethanolamin, Ethyldiethanolamin, Triethanolamin, Phenylmethylethanolamin und Dimethylaminoethylbenzoat. Die Menge an Photosensibilisierungsmittel oder Photoinitiatorsystem kann im Allgemeinen von etwa 0,01 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,25 bis 4,0 Gew.-% variieren, bezogen auf das Gewicht des Bindemittelvorläufers. Zu Beispielen für Photosensibilisierungsmittel gehören jene mit der Handelsbezeichnung "QUANTICURE ITX", "QUANTICURE QTX", "QURNTICURE PTX", "QUANTICURE EPD", alle im Handel erhältlich von Biddle Sawyer Corp., New York, NY, USA.
Der erste Schritt bei der Herstellung des Schleifgegenstands ist die Herstellung der Schleifmittelaufschlämmung. Die Schleifmittelaufschlämmung wird hergestellt, indem nach jeder geeigneten Mischtechnik der Bindemittelvorläufer, die Schleifpartikel oder -agglomerate und die optionalen Additive miteinander kombiniert werden. Zu Beispielen für Mischtechniken gehören Mischen mit niedriger Scherung und mit hoher Scherung, wobei Mischen mit hoher Scherung bevorzugt ist. Es kann auch Ultraschallenergie in Kombination mit dem Mischschritt eingesetzt werden, um die Viskosität der Schleifmittelaufschlämmung herabzusetzen. Die Schleifpartikel oder -agglomerate werden in der Regel nach und nach zu dem Bindemittelvorläufer gegeben. Es ist bevorzugt, dass die Schleifmittelaufschlämmung eine homogene Mischung aus Bindemittelvorläufer, Schleifpartikeln oder -agglomeraten und optionalen Additiven ist. Falls erforderlich können Wasser und/oder Lösungsmittel zugefügt werden, um die Viskosität herabzusetzen. Die Menge an Luftbläschen in der Schleifmittelaufschlämmung kann minimiert werden, indem während oder nach dem Mischschritt Vakuum angelegt wird. Erwärmen der Schleifmittelaufschlämmung ist in einigen Fällen bevorzugt, um die Viskosität herabzusetzen, allgemein auf den Bereich von etwa 30°C bis etwa 100°C. Es ist wichtig, dass die Schleifmittelaufschlämmung vor dem Beschichten überwacht wird, um eine Rheologie zu gewährleisten, die zu guter Beschichtung führt und in der sich die Schleifpartikel oder -agglomerate und anderen Füllstoffe vor dem Beschichten nicht absetzen.
Die Diamantagglomerate werden im Allgemeinen hergestellt, indem ein temporäres Bindemittel, ein permanentes Bindemittel (beispielsweise Glas, Keramik, Metall) und die einzelnen Schleifpartikel mit einer ausreichenden Menge an Lösungsmittel, üblicherweise Wasser, zusammengemischt werden, um die Bestandteile zu benetzen, damit eine formbare Paste gebildet wird. Wenn das permanente Bindemittel jedoch ein organisches Bindemittel ist, dann ist kein temporäres Bindemittel erforderlich. Die formbare Paste wird in eine geeignete Form gegeben, an der Luft getrocknet, und die gehärteten Agglomerate werden entfernt. Die Agglomerate werden dann mit einem Klassiermittel, wie einem Sieb, in einzelne Agglomerate getrennt und danach in Luft gebrannt, um die fertigen, getrockneten Agglomerate zu produzieren. Im Fall eines organischen permanenten Bindemittels werden die Partikel nicht gebrannt, sondern in einer Weise behandelt, um das organische Bindemittel zu härten.
Ein Verfahren zur Herstellung des Schleifkomposits umfassenden Schleifgegenstands verwendet ein Produktionswerkzeug oder eine Form, die mehrere Hohlräume enthält. Diese Hohlräume haben im Wesentlichen die Umkehrform der gewünschten Schleifkomposite und sind für die Erzeugung der Form der Schleifkomposits zuständig. Die Anzahl der Hohlräume/Flächeneinheit führt dazu, dass der Schleifgegenstand eine entsprechende Anzahl von Schleifkomposits/Flächeneinheit hat. Diese Hohlräume können jede beliebige geometrische Form haben, wie einen Zylinder, eine Kuppel, eine Pyramide, ein Rechteck, einen Pyramidenstumpf, ein Prisma, einen Würfel, einen Kegel, einen Kegelstumpf oder jede beliebige Form mit einem Querschnitt der Oberseite, der ein Dreieck, Quadrat, Kreis, Rechteck, Sechseck, Achteck oder dergleichen ist. Die Abmessungen der Hohlräume werden so gewählt, dass die gewünschte Zahl der Schleifkomposits/Flächeneinheit erreicht wird. Die Hohlräume können in einem punktförmigen Muster mit Freiräumen zwischen benachbarten Hohlräumen vorliegen, oder die Hohlräume können aneinander stoßen.
Die Schleifmittelaufschlämmung kann nach jeder konventionellen Technik, wie Schmelzbeschichten, Vakuumschmelzbeschichten, Sprühen, Walzbeschichten, Transferbeschichten, Rakelbeschichten und dergleichen als Beschichtung in die Hohlräume der Form gebracht werden. Wenn die Form Hohlräume umfasst, die entweder oben flach sind oder relativ gerade Seitenwände haben, ist die Verwendung von Vakuum während des Beschichtens bevorzugt, um jegliches Einschließen von Luft zu minimieren.
Die Form kann ein Riemen, eine Lage, eine Endloslage oder -bahn, eine Beschichtungswalze wie eine Tiefdruckwalze, eine auf einer Beschichtungswalze angebrachte Manschette oder Ziehdüse sein und kann aus Metall einschließlich einer vernickelten Oberfläche, Metalllegierungen, Keramik oder Kunststoff zusammengesetzt sein. Weitere Informationen zu Produktionswerkzeugen, ihrer Produktion, Materialien, usw. finden sich in US-A- 5,152,917 und US-A-5,435,816.
Wenn die Schleifmittelaufschlämmung einen duroplastischen Bindemittelvorläufer umfasst, wird der Bindemittelvorläufer gehärtet oder polymerisiert. Diese Polymerisation wird im Allgemeinen durch Einwirkung einer Energiequelle initiiert. Die Energiemenge hängt im Allgemeinen von mehreren Faktoren ab, wie der Chemie des Bindemittelvorläufers, den Dimensionen der Schleifmittelaufschlämmung, der Menge und dem Typ der Schleifpartikel und der Menge und dem Typ der optionalen Additive. Strahlungsenergie ist eine bevorzugte Energiequelle. Die Strahlungsenergiequelle umfasst Elektronenstrahl, Ultraviolettlicht oder sichtbares Licht.
Andere Details hinsichtlich der Verwendung eines Produktionswerkzeugs zur Herstellung des Schleifgegenstands sind ferner in US-A-5,152,917, wobei der produzierte beschichtete Schleifgegenstand eine Umkehrreplika des Produktionswerkzeugs ist, und US-A-5,435,816 beschrieben.
Der Schleifgegenstand kann in Abhängigkeit von der gewünschten Konfiguration zum Schleifen von Glas in jede gewünschte Gestalt oder Form überführt werden. Dieses Überführen kann durch Längsschneiden, Stanzen oder jedes beliebige geeignete Mittel bewirkt werden.
Es ist bevorzugt, dass der erfindungsgemäße Schleifgegenstand einen als Einheit geformten Träger aufweist, was bedeutet, dass die Schleifkomposits direkt an einen Harzträger gebunden sind, der auf die Komposits gegossen oder geformt wird, während sich die Komposits noch in den Hohlräumen der Form befinden. Der Träger wird vorzugsweise geformt, bevor das organische Harz der Schleifkomposits vollständig gehärtet ist, damit eine bessere Adhäsion zwischen den Komposits und dem Träger möglich ist. Es ist möglicherweise erwünscht, der Oberfläche der Komposits einen Primer (eine Grundierung) oder einen Adhäsionspromoter zuzufügen, bevor der Träger gegossen wird, um richtige Adhäsion des Trägers zu gewährleisten.
Der Träger ist vorzugsweise etwa 1 mm bis 2 cm dick, insbesondere etwa 0,5 cm bis 1 cm dick. Der resultierende Schleifgegenstand sollte elastisch und anschmiegsam sein, damit er sich in der Form jeglichem Stützkissen anpassen kann, mit dem eine Krümmung oder ein Radius verbunden sein kann. Es mag in einigen Fällen wünschenswert sein, den Träger mit einer vorgebildeten Krümmung zu formen.
Der Träger kann aus dem gleichen Harz wie die Komposits gegossen oder geformt sein, oder kann aus einem anderen Material gegossen sein. Zu Beispielen für besonders brauchbare Trägerharze gehören Urethane, Epoxyde, Acrylate und acrylierte Urethane. Es ist bevorzugt, dass der Träger keine Schleifpartikel darin aufweist, da diese Partikel im Allgemeinen für keine Schleifzwecke verwendet würden. In den Träger können jedoch Füllstoffe, Fasern oder andere Additive eingebracht werden. Es können Fasern in den Träger eingebracht werden, um so die Adhäsion zwischen dem Träger und den Schleifkomposits zu erhöhen. Beispiele für Fasern, die in den erfindungsgemäßen Trägern brauchbar sind, umfassen jene, die aus Silikaten, Metallen, Glas, Kohlenstoff, Keramik und organischen Materialien hergestellt sind. Zur Verwendung in dem Träger bevorzugte Fasern sind Calciumsilikatfaser, Stahlfaser, Glasfaser, Kohlefaser, Keramikfaser und organische Fasern mit hohem Modul.
In einigen Anwendungen ist es möglicherweise erwünscht, über einen haltbareren und reißfesten Träger zu verfügen, was durch Einschließen von Gazematerial oder dergleichen in den geformten Träger bewirkt werden kann. Es ist während des Formens des Trägers möglich, eine Gaze oder anderes Material über die bereits mit (jedoch nicht gehärtetem) Harz gefüllten Hohlräume zu legen und danach eine weitere Harzschicht über die Gaze aufzubringen, oder es ist möglich, eine Gaze oder anderes Material über den nicht-gehärteten geformten Träger zu legen. Vorzugsweise ist jede Gaze oder jedes weitere Trägermaterial ausreichend porös, damit das Trägerharz es durchdringen und sich das Material einverleiben kann.
Brauchbare Gazematerialien sind im Allgemeinen leichtgewichtige, offen gewebte, grobe Stoffe. Zu geeigneten Materialien gehören Metall oder Drahtmaschen, Stoffe wie Baumwolle, Polyester, Rayon, Glasleinen oder andere Verstärkungsmaterialien, wie Fasern. Die Gaze oder das Verstärkungsmaterial kann vorbehandelt werden, um die Adhäsion des Harzes an der Gaze zu erhöhen.
Typische Verfahren zum Schleifen von Glas
Die zum Schleifen von Glasoberflächen verwendeten erfindungsgemäßen Schleifgegenstände entfernen überraschend große Materialmengen, dennoch liefern sie in relativ kurzen Zeiträumen glatte Oberflächen. Der Schleifgegenstand bewegt sich während des Schleifens relativ zu der Glasoberfläche und wird auf die Glasoberfläche hinuntergedrückt, wobei die Kraft vorzugsweise im Bereich von 0,5 g/mm² bis etwa 25 g/mm², insbesondere etwa 0,7 g/mm² bis etwa 20 g/mm² liegt und bevorzugter etwa 10 g/mm² beträgt. Wenn die abwärtsgerichtete Kraft zu hoch ist, verbessert der Schleifgegenstand die Kratztiefe nicht und kann sie in einigen Fällen sogar erhöhen. Der Schleifgegenstand kann auch übermäßig verschleißen, wenn die abwärtsgerichtete Kraft zu hoch ist. Wenn im Unterschied dazu die abwärtsgerichtete Kraft zu niedrig ist, kann der Schleifgegenstand möglicherweise nicht ausreichend Glasmaterial in effizienter Weise entfernen. In einigen Anwendungen kann das Glaswerkstück nach unten auf den Schleifgegenstand gedrückt werden.
Das Glas oder der Schleifgegenstand oder beide bewegen sich, wie bereits gesagt, während des Schleifschritts relativ zueinander. Diese Bewegung kann eine Drehbewegung, eine zufällige Bewegung oder eine lineare Bewegung sein. Die Drehbewegung kann durch Befestigen einer Schleifscheibe an einem sich drehenden Werkzeug erzeugt werden. Die Glasoberfläche und der Schleifgegenstand können sich in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen drehen; wenn sie sich in die gleiche Richtung drehen, dann jedoch mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten. Bei Maschinen können die Betriebsumdrehungszahlen in Abhängigkeit von dem verwendeten Schleifgegenstand im Bereich bis zu etwa 4.000 UpM, vorzugsweise etwa 25 UpM bis etwa 2.000 UpM und insbesondere etwa 50 UpM bis etwa 1.000 UpM liegen. Eine Zufallsbahnbewegung kann durch ein Werkzeug mit Zufallsbahnbewegung erzeugt werden, und lineare Bewegung kann durch einen Endlosschleifriemen erzeugt werden. Die relative Bewegung zwischen Glas und Schleifgegenstand kann auch von den Abmessungen des Glases abhängen. Wenn das Glas relativ groß ist, kann es bevorzugt sein, den Schleifgegenstand während des Schleifens zu bewegen, während das Glas stationär gehalten wird.
Es ist bevorzugt, das Glas in Gegenwart einer Flüssigkeit zu schleifen. Die Flüssigkeit verhindert die Erwärmung während des Schleifens und entfernt den Schleifabfall von der Schleifgrenzfläche. Mit "Schleifabfall" werden die eigentlichen Glasabriebmaterialien bezeichnet, die durch den Schleifgegenstand weggeschliffen werden. In einigen Fällen kann der Glasschleifabfall die Oberfläche des Glases beschädigen, das geschliffen wird. Es ist daher erwünscht, den Schleifabfall von der Grenzfläche zu entfernen. Im Allgemeinen ist Wasser die bevorzugte Flüssigkeit.
Der Schleifgegenstand ist in vielen Fällen an ein Stützkissen gebunden. Das Stützkissen kann aus einem Polyurethanschaum, Kautschukmaterial, Elastomer, Schaum auf Kautschukbasis oder jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein und kann so konstruiert sein, dass es sich an die Kontur des Werkstücks formlich anpasst. Die Härte und/oder Komprimierbarkeit des Stützkissenmaterials wird so gewählt, dass die gewünschten Schleifcharakteristika geliefert werden (Schneidrate, Lebensdauer des Schleifgegenstandprodukts und Oberflächenfinish des Glaswerkstücks).
Das Stützkissen kann eine kontinuierliche und relativ flache Oberfläche haben, an der der Schleifgegenstand befestigt ist. Das Stützkissen kann alternativ eine diskontinuierliche Oberfläche haben, in der es eine Reihe erhabener Bereiche und niedrigerer Bereiche gibt, an denen der Schleifgegenstand befestigt ist. Im Fall einer diskontinuierlichen Oberfläche kann der Schleifgegenstand an nur den erhabenen Bereichen befestigt sein. Im Unterschied dazu kann ein Schleifgegenstand an mehr als einem erhabenen Bereich befestigt sein, so dass nicht der gesamte Schleifgegenstand vollständig gestützt ist. Die diskontinuierliche Oberfläche in dem Stützkissen wird so gewählt, dass der gewünschte Wasserfluss und die gewünschten Schleifcharakteristika bereitgestellt werden (Schneidrate, Lebensdauer des Schleifgegenstandprodukts und Oberflächenfinish des Glaswerkstücks).
Das Stützkissen kann jede beliebige Form haben, wie kreisförmig, rechteckig, quadratisch, oval und dergleichen. Das Stützkissen kann in der Größe (längste Abmessung) von etwa 5 cm bis 1.500 cm liegen.
Befestigung
Der Schleifgegenstand kann durch einen Haftkleber, Haken- und Ösen-Befestigung, einen mechanischen Befestiger oder einen Permanentkleber an dem Stützkissen befestigt sein. Die Befestigung sollte so sein, dass der Schleifgegenstand fest an dem Stützkissen befestigt ist und die Belastungen des Schleifens von Glas aushält (nasse Umgebung, Wärmeerzeugung und Drücke).
Zu repräsentativen Beispielen für erfindungsgemäß geeignete Haftklebstoffe gehören Latexkrepp, Kolophonium, Acrylpolymere und -copolymere, beispielsweise Polybutylacrylat, Polyacrylatester, Vinylether; beispielsweise Polyvinyl-n-butylether, Alkydklebstoffe, Kautschukklebstoffe, beispielsweise Naturkautschuk, synthetischer Kautschuk, chlorierter Kautschuk und Mischungen davon.
Alternativ kann der Schleifgegenstand ein Haken- und Ösen-Befestigungssystem enthalten, um den Schleifgegenstand an dem Stützkissen zu befestigen. Der Ösenstoff kann sich auf der Rückseite des beschichteten Schleifmittels befinden, wobei die Haken sich auf dem Stützkissen befinden. Alternativ können sich die Haken auf der Rückseite des beschichteten Schleifmittels befinden, wobei die Ösen sich auf dem Stützkissen befinden. Dieses Befestigungssystem vom Haken- und Ösentyp ist ferner in den US-A-4,609,581; US-A-5,254,194 und US-A-5,505,747 sowie PCT WO 95/19242 beschrieben.
Beispiele
Das folgende Testverfahren und die nichteinschränkenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung. Alle Anteile, Prozentsätze, Verhältnisse und dergleichen in den Beispielen beziehen sich auf das Gewicht, wenn nicht anders angegeben.
In den Beispielen werden die folgenden Abkürzungen für Materialien verwendet.

ADI: Polytetramethylglykol/Toluoldiisocyanat-Präpolymer, im Handel erhältlich von Uniroyal Chemical Co., Charlotte, NC, USA, unter der Handelsbezeichnung "ADIPRENE L-100"
AER: amorphe pyrogene Kieselsäure als Füllstoff, im Handel erhältlich von Cabot Corporation, Tuscola, IL, USA, unter der Handelsbezeichnung "CAB-O-SIL M5"
AMI: aromatisches Amin (Dimethylthiotoluoldiamin), im Handel erhältlich von Albemarle Corporation, Baton Rouge, LA, USA, unter der Handelsbezeichnung "ETHACURE 300"
APS: anionisches Polyestertensid, im Handel erhältlich von ICI Americas, Inc., Wilmington, DE, USA, unter der Handelsbezeichnung "FP4" und "PS4"
A-1100: Silan-γ-aminopropyltriethoxysilan, im Handel erhältlich von OSi Specialties, Danbury, CT, USA
BD: ist Polyvinylbutyralharz, das als temporäres Bindemittel für Diamantpartikel verwendet wird, im Handel erhältlich von Monsanto, Springfield, MA, USA, unter der Handelsbezeichnung "BUTVAR DISPERSION"
CaCO₃: Calciumcarbonat-Füllstoff
CERIA: Ceroxid, im Handel erhältlich von Rhone-Poulenc, Shelton, CT, USA, unter der Handelsbezeichnung "POLISHING OPALINE"
CMSK: behandelter Calciummetasilikat-Füllstoff, im Handel erhältlich von NYCO, Willsboro, NY, USA, unter der Handelsbezeichnung "WOLLASTOCOAT 400"
DIA: Industriediamantpartikel (in verschiedenen Größen), im Handel erhältlich von General Electric, Worthington, OH, USA, unter der Handelsbezeichnung "RVG", "Type W"
EPO: Epoxydharz, im Handel erhältlich von Shell Chemical Co., Houston, TX, USA; unter der Handelsbezeichnung "EPON 828"
ETH: aromatisches Amin (Diethylthiotoluoldiamin), im Handel erhältlich von Albemarle Corporation, Baton Rouge, LA, USA, unter der Handelsbezeichnung "ETHACURE 100"
GLP: ist ein Glaspulver mit einer Teilchengröße von etwa 325 mesh, im Handel erhältlich von Specialty Glass, Inc., Oldsmar, FL, USA, unter der Produktnummer SP1086, und wird als permanentes Bindemittel für Schleifpartikel verwendet
Graphit: Graphitpulver, im Handel erhältlich von Southwestern Graphite Company, einer Abteilung von Dixon Ticonderoga Company, Burnet, TX, USA, unter der Handelsbezeichnung "Grade No. 200-09 Graphite Powder"
KBF4: Kaliumfluorborat, im Handel erhältlich von Atotech USA, Inc., Rock Hill, SC, USA, danach auf weniger als 78 Mikrometer pulverisiert
K-SS: wasserfreies Kaliumsilikat, im Handel erhältlich von PQ Corporation, Valley Forge, PA, USA, unter der Handelsbezeichnung "KASOLV SS"
K-16: wasserhaltiges Kaliumsilikat, im Handel erhältlich von PQ Corporation, Valley Forge, PA, USA, unter der Handelsbezeichnung "KASOLV 16"
Moly: Molybdändisulfid, im Handel erhältlich von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI, USA
RIO: rote Eisenoxidpigmentteilchen
RNH-DIA: Industriediamantpartikel (in verschiedenen Größen), im Handel erhältlich von American Boarts Crushing Company Inc., Boca Raton, FL, USA, Typ RB, und ferner auf die gewünschte Teilchengröße klassiert und mit einem Coulter Multisizer gemessen
SR339: 2-Phenoxyethylacrylat, im Handel erhältlich von Sartomer Company, Exton, PA, USA, unter der Handelsbezeichnung "SR339"
TFS: Trifluorpropylmethylsiloxan-Entschäumer, im Handel erhältlich von Dow Corning Company, Midland, MI, USA, unter der Handelsbezeichnung "7"
URE: Polytetramethylenglykol/Toluoldiisocyanat-Präpolymer, im Handel erhältlich von Uniroyal Chemical Co., Charlotte, NC, USA, unter der Handelsbezeichnung "ADIPRENE L-167"
VAZO: 1,1'-Azobis(cyclohexanoncarbonitril), 98 %, im Handel erhältlich von Aldrich Chemical Company, Inc., Milwaukee, WI, USA
W-G: Calciumsilikatfasern, im Handel erhältlich von NYCO Minerals, Inc., Willsboro, NY, USA, unter der Handelsbezeichnung "NYAD G Special"

Schleifkomposittopographien
Ein Produktionswerkzeug wurde hergestellt, indem ein Muster aus sich verjüngenden Löchern in eine 25,0 mm dicke Lage Polytetrafluorethylen (PTFE) der Marke TEFLON^TM gebohrt wurde. Das resultierende polymere Produktionswerkzeug enthielt Hohlräume in Form von zylindrischen Pfosten. Die Höhe jedes Pfostens betrug etwa 6.300 Mikrometer, und der Durchmesser betrug etwa 7.900 Mikrometer. Es lagen ungefähr 2.400 Mikrometer zwischen den Basen benachbarter Pfosten.
Testverfahren
Das Testverfahren verwendete ein Schleifgerät mit variabler Geschwindigkeit "BUEHLER ECOMET 4", auf dem ein Leistungsmesskopf "BUEHLER ECOMET 2" angebracht war, die beide im Handel von Buehler Industries, Ltd. erhältlich sind. Der Test wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Motorgeschwindigkeitseinstellung 500 UpM mit einem konstanten Grenzflächendruck von Glas/Schleifgegenstand von entweder 25,5 psi (etwa 180 kPa) oder 15 psi (etwa 106 kPa) über der Oberfläche des Glastestrohlings.
Drei flache kreisförmige Glastestrohlinge wurden bereitgestellt, die einen Durchmesser von 2,54 cm (1 inch) und eine Dicke von ungefähr 1,0 cm hatten, im Handel unter der Handelsbezeichnung "CORNING Nr. 9061" von Corning Incorporated erhältlich. Das Glasmaterial wurde in den Leistungsmesskopf des Schleifgeräts gegeben. Die 30,5 cm (12 inch) Aluminiumbühne des Schleifgeräts drehte sich gegen den Uhrzeigersinn, während der Leistungsmesskopf, an dem der Glastestrohling befestigt war, sich im Uhrzeigersinn mit 35 UpM drehte.
Ein Schleifgegenstand wurde als Kreis mit ungefähr 20 cm (8 inch) Durchmesser ausgestanzt und mit Haftklebstoff direkt an ein Urethanträgerkissen geklebt, das eine Shore A-Härte von etwa 90 Durometer hatte. Das Urethanträgerkissen wurde an einem offenzelligen, weichen Schaumkissen mit einer Dicke von etwa 30 mm befestigt, das aus einer Lage des weichen Schaums geschnitten worden war. Dieser Kissenaufbau wurde auf der Aluminiumbühne des Schleifgeräts angeordnet. Auf den Schleifgegenstand wurde mit einer Fließgeschwindigkeit von ungefähr 3 Litern/Minute Leitungswasser gesprüht, um für Schmierung zwischen der Oberfläche des Schleifgegenstands und dem Glastestrohling zu sorgen.
Der Glastestrohling wurde mit den oben beschriebenen Schleifgeräten geschliffen. Das Polierzeitintervall des Schleifgeräts wurde auf 10 Sekunden eingestellt. Es wurde jedoch gefunden, dass der Echtzeitkontakt zwischen dem Schleifgegenstand und der Glastestrohlingsoberfläche größer als die eingestellte Zeit war, weil das Schleifgerät erst mit der Zeitnahme begann, wenn der Schleifgegenstand auf der Glastestrohlingsoberfläche stabilisiert war. Das heißt, dass gewisse senkrechte Lageschwankungen oder Springen des Schleifgegenstands auf der Glasoberfläche beobachtet wurden und das Schleifgerät mit der Zeitnahme an dem Punkt begann, wenn der Kontakt zwischen dem Schleifgegenstand und der Glasoberfläche im Wesentlichen konstant war. Das Echtzeitschleifintervall, das heißt die Kontaktzeit zwischen dem Schleifgegenstand und der Glasoberfläche, betrug somit etwa 12 Sekunden, wenn das Schleifzeitintervall auf 10 Sekunden eingestellt worden war.
Nach den 10 Sekunden Schleifen wurden das Oberflächenfinish und die Dicke des Glases aufgezeichnet. Das Glas wurde danach 3 Minuten geschliffen, danach wurde die Dicke erneut gemessen. Diese Dicke war der Ausgangspunkt für den nächsten Schleiftest von 10 Sekunden.
Beispiel 1
Für Beispiel 1 wurde die PTFE-Form der Marke TEFLON^TM mit der Schleifmittelaufschlämmung gefüllt, die gemäß der Formulierung in Tabelle 1 hergestellt war. Teil A und Teil B wurden hergestellt, auf 80°C erwärmt und danach durch eine Mischspitze in die Hohlräume der Form abgegeben.
Die gefüllten Pfostenhohlräume wurden danach bis zu einer Tiefe von ungefähr 6,4 mm mit der in Tabelle 2 gezeigten Trägerformulierung bedeckt, indem Teil A und Teil B durch eine andere Mischspitze abgegeben wurden. Wände, die die Form umgaben, hielten die gewünschte Dicke des Trägers aufrecht. Eine Aluminiumdeckplatte wurde während des Härtungszyklus oben auf dem Trägerharz angeordnet, um konstante gleichförmige Dicke zu gewährleisten. Der gesamte Schleifgegenstand wurde dann 15 Stunden bei 165°C gehärtet.
Nach dem Härten wurde die Probe aus der Form entfernt und geschnitten, um zum Testen einen Kreis mit 20 cm Durchmesser herzustellen. Die Schleiftests wurden wie oben beschrieben durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben. Tabelle 3 zeigt 17 Schleifmessungen, die bei zwei Grenzflächendrücken, 25,5 psi (175,8 kPa) und 15 psi (105,5 kPa) im Verlauf von 72 Minuten aufgezeichnet wurden. Jede angegebene Messung ist die Menge an Glasmaterial, die in einem Schleifzeitraum von ungefähr 12 Sekunden entfernt wurde (Maschineneinstellung 10 Sekunden, tatsächliche Schleifzeit wie zuvor beschrieben jedoch ungefähr 12 Sekunden).
Ra und Rz wurden am Ende jedes Datenpunkts gemessen. Der Mittelwert des Oberflächenfinishs nach allen 12-Sekunden-Messungen war Ra = 1,2 Mikrometer, Rz = 8,0 Mikrometer.
Tabelle 1 Schleifmittelaufschlämmung
Tabelle 2 Trägerformulierung
Tabelle 3 Schleifdaten
Beispiel 2
Beispiel 2 wurde wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer dass die Schleifmittelaufschlämmungsformulierung in Tabelle 4 wiedergegeben ist und die Trägerformulierung in Tabelle 5 wiedergegeben ist. Beispiel 2 wurde wie oben beschrieben getestet, und die Ergebnisse sind in Tabelle 6 wiedergegeben. Tabelle 6 zeigt 14 Schleifmessungen, die bei zwei Grenzflächendrücken, 25,5 psi (175,8 kPa) und 15 psi (105,5 kPa) im Verlauf von 117 Minuten aufgezeichnet wurden. Jede angegebene Messung ist die Menge an Glasmaterial, die in einem Schleifzeitraum von ungefähr 12 Sekunden entfernt wurde (Maschineneinstellung 10 Sekunden, tatsächliche Schleifzeit wie zuvor beschrieben jedoch ungefähr 12 Sekunden).
Ra und Rz wurden am Ende jedes Datenpunkts gemessen. Der Mittelwert des Oberflächenfinishs nach allen 12-Sekunden-Messungen war Ra = 0,8 Mikrometer, Rz = 5,8 Mikrometer.
Tabelle 4 Schleifmittelaufschlämmung
Tabelle 5 Trägerformulierung
Tabelle 6 Schleifdaten
A. Das Herstellungsverfahren der Diamantagglomeratproben
Die Bestandteile jeder Diamantagglomeratprobe sind in der folgenden Tabelle 7 aufgeführt.
Tabelle 7 Diamantagglomeratproben 1 bis 4
Alle Bestandteile von jeder Agglomeratprobe wurden kombiniert und in einem Kunststoffbecher von Hand mit einem Spatel gemischt, um eine Diamantdispersion zu bilden. Die Diamantdispersion wurde dann als Beschichtung in ein 9 mil Kunststoffwerkzeug mit Zufallsmuster mit Gummibonbon-förmigen Hohlräumen eingebracht, wobei ein flexibler Kunststoffspatel verwendet wurde, um die Agglomerate zu bilden. Das Verfahren zur Herstellung des Kunststoffwerkzeugs ist in US-A-5,152,917 beschrieben. Die geformten Agglomeratproben wurden über Nacht bei Raumtemperatur in der Form getrocknet. Die geformten Agglomeratproben wurden mit einem Ultraschallhorn aus der Form entfernt. Die Agglomeratproben wurden danach mit einem 70 mesh-Sieb gesiebt, um sie voneinander zu trennen. Nach dem Trennen lag die Größe der Agglomerate im Bereich von etwa 175 bis etwa 250 Mikrometern.
Das temporäre Bindemittel war die Butvar-Dispersion, im Handel erhältlich von Monsanto, Springfield, MA, USA. Das GP (Glaspulver "SP1016") ist das permanente Bindemittel, im Handel erhältlich von Specialty Glass, Inc. Alternative temporäre Bindemittel sind Dextrin, Epoxydharz, Acrylatharz und dergleichen sowie andere temporäre Bindemittel, die üblicherweise in der Keramikindustrie verwendet werden.
Die gesiebten Agglomeratproben wurden in ein Aluminiumoxidschiffchen gegeben und in Luft mit dem folgenden Zyklus gebrannt:
Raumtemperatur bis 400°C mit 2,0°C/Minute;
Halten auf 400°C für eine Stunde;
400° bis 720°C mit 2,0°C/Minute
Halten auf 720°C für eine Stunde; und
720°C bis Raumtemperatur mit 2,0°C/Minute.
Die Agglomerate wurden dann wie oben beschrieben mit einem 70 mesh-Sieb gesiebt.
Die gebrannten Agglomeratproben wurden dann mit einer Silanlösung behandelt, um so die Agglomerate mit besserer Adhäsion an dem Epoxydharzsystem zu versehen. Die Silanlösung wurde durch Mischen der folgenden Bestandteile hergestellt:

A-1100 Silan 1,0 g

Wasser 10,0 g

Aceton 89,0 g
Die Agglomeratproben wurden mit der Silanlösung benetzt und der Überschuss abgegossen.
Die mit Silanlösung behandelten Agglomeratproben wurden danach in einen Ofen mit 90°C gegeben und 30 Minuten getrocknet. Die getrockneten Agglomeratproben wurden dann wie oben beschrieben mit einem 70 mesh-Sieb gesiebt.
B. Herstellungsverfahren des geformten Schleifgegenstands Beispiele 3 bis 6 und Vergleichsbeispiele A bis D
Bei den Beispielen 3 bis 6 und den Vergleichsbeispielen A bis D wurde die PTFE-Form von Beispiel 1 mit der gemäß den Formulierungen von Tabelle 8 hergestellten Schleifmittelaufschlämmung gefüllt. Teil A und Teil B wurden für sich in Kunststoffbechern mit einem Mischer mit hoher Scherung gemischt, getrennt in einen Vakuumofen gegeben, um Luftbläschen zu entfernen, danach zusammen in einem Volumenverhältnis von 2:1 in Mischkartuschen gefüllt, 2 Teile A auf 1 Teil B. Danach wurde die resultierende Schleifmittelaufschlämmung durch eine automatische Mischspitze in die Hohlräume der Form abgegeben.
Die gefüllten Pfostenhohlräume wurden dann auf eine Tiefe von ungefähr 6,4 mm (1/4 inch) mit der in Tabelle 3 gezeigten Trägerformulierung von Beispiel 1 bedeckt, indem die Formulierung durch eine Automischspitze abgegeben wurde. Wände, die die Form umgaben, hielten die gewünschte Dicke des Trägers aufrecht. Eine Aluminiumdeckplatte wurde während des Härtungszyklus oben auf dem Trägerharz angeordnet, um konstante gleichförmige Dicke zu gewährleisten. Die Form wurde zugeklemmt und bei Raumtemperatur eine bis zwei Stunden und danach in einem Ofen bei 165°C vier Stunden härten gelassen. Die Form wurde aus dem Ofen entfernt und geöffnet. Die geformten Schleifmittelproben wurden aus der Form genommen und auf einer 30,48 cm (12 inch) Platte für ein Buehler-Läppwerkzeug angebracht.
Die Trägerformulierungen wurden hergestellt, indem zuerst die Komponenten von Teil B gemäß Tabelle 9 in einem Kunststoffbecher mit einem Mischer mit hoher Scherung gemischt wurden, Luftbläschen entfernt wurden, indem die Proben in einen Vakuumofen gegeben wurden, und danach Teil A mit Teil B mit einem Mischer mit niedriger Scherung gemischt wurde, um so das Einschließen von Blasen zu minimieren.
Die geformten Schleifmittelproben hatten einen Träger von 30,48 cm (12 inch) Durchmesser und Schleifpfosten von 1,59 cm (5/8 inch) Durchmesser. Die Schleifpfosten waren so an den Träger gebunden, dass der kreisförmige Bereich, der die Mitte bedeckte (15,24 cm (6 inch)), keine Schleifpfosten aufwies.
Testverfahren
Das Testverfahren verwendete ein Schleifgerät mit variabler Geschwindigkeit "BUEHLER ECOMET 4", auf dem ein Leistungsmesskopf "BUEHLER ECOMET 2" angebracht war, die beide im Handel von Buehler Industries, Ltd. erhältlich sind. Der Test wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Motorgeschwindigkeitseinstellung 500 UpM, wenn nicht anders angegeben, mit einem Druck von etwa 106 kPa (etwa 17 psi), wenn nicht anders angegeben, über der Oberfläche des Glastestrohlings.
Drei flache kreisförmige Glastestrohlinge wurden bereitgestellt, die einen Durchmesser von 2,54 cm (1 inch) und eine Dicke von ungefähr 1,0 cm hatten, im Handel unter der Handelsbezeichnung "CORNING Nr. 9061" von Corning Incorporated erhältlich. Das Glasmaterial wurde in den Leistungsmesskopf des Schleifgeräts gegeben. Die 30,5 cm (12 inch) Aluminiumbühne des Schleifgeräts drehte sich gegen den Uhrzeigersinn, während der Leistungsmesskopf, in dem der Glastestrohling befestigt ist, sich im Uhrzeigersinn mit 35 UpM drehte.
Ein geformter Schleifgegenstand wurde als Kreis mit ungefähr 30,45 cm (12 inch) Durchmesser ausgestanzt und mit Haftklebstoff direkt an ein 12,5 mm dickes Neoprenträgerkissen geklebt, das eine Shore A-Härte von etwa 60 Durometer hatte. Dieser Kissenaufbau wurde auf der Aluminiumbühne des Schleifgeräts angeordnet. Auf den Schleifgegenstand wurde mit einer Fließgeschwindigkeit von ungefähr 3 Litern/Minute Leitungswasser gesprüht, um für Schmierung zwischen der Oberfläche des Schleifgegenstands und dem Glastestrohling zu sorgen.
Ein anfängliches Oberflächenfinish auf dem Glastestrohling wurde mit einem Diamanttaster-Profilometer bewertet, das unter der Handelsbezeichnung "PERTHOMETER" im Handel von Perthen erhältlich ist. Auch das Anfangsgewicht des Glastestrohlings wurde aufgezeichnet.
Der Glastestrohling wurde mit den oben beschriebenen Schleifgeräten geschliffen. Die Polierzeit betrug von 12 Sekunden bis zu mehreren Minuten. Alle Daten wurden normalisiert und als Mittelwert von durch Polieren entferntes Glas in 12 Sekunden angegeben.
Nach dem Schleifen wurden jeweils Endoberflächenfinish und Endgewicht aufgezeichnet. Die Gewichtsveränderung des Glastestrohlings über die Schleifzeit ist als Gramm entferntes Glas gezeigt. Die Schneidrate (entferntes Glas in Gramm), Ra, und die Rmax-Werte wurden aufgezeichnet.
Die Schleiftestergebnisse von Beispiel 3 sind in der folgenden Tabelle 10 gezeigt. Die Daten zeigen, dass erfindungsgemäße Schleifgegenstände, die Diamantagglomerate enthalten, konsistente Glasentfernungsraten bei Drücken lieferten, die so niedrig wie 26,5 kPa waren.
Tabelle 10 Schleifdaten und Schleifbedingungen von Beispiel 3
Die Schleiftestdaten von Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel D sind in Tabelle 11 aufgeführt. Die Daten zeigen, dass die Glasentfernungsrate des Schleifgegenstands von Beispiel 6, der Diamantagglomerate enthielt, erheblich höher als die Glasentfernungsrate von Vergleichsbeispiel D mit individuellen Diamantpartikeln der gleichen Größe war.
Tabelle 11 Schleifdaten von Vergleichsbeispiel D und Beispiel 6
Die Schleiftestdaten von Vergleichsbeispiel C und Beispiel 4 sind in Tabelle 12 aufgeführt. Die Daten zeigen, dass die Glasentfernungsrate von Beispiel 4, das Diamantagglomerate enthielt, erheblich höher als die Glasentfernungsrate von Vergleichsbeispiel C mit individuellen Diamantpartikeln von größerer Größe war.
Tabelle 12 Schleifdaten von Vergleichsbeispiel C und Beispiel 4
Die Oberflächenglattheitsdaten (Ra und Rmax) von Vergleichsbeispiel B und Beispiel 5 sind in den folgenden Tabellen 13 und 14 aufgeführt. Diese Daten zeigen drei Vorteile dieser Erfindung. Erstens zeigen die Ra-Daten, dass das von Beispiel 5 mit den Diamantagglomeraten bereitgestellte Oberflächenfinish bei ähnlichen Glasentfernungsraten feiner als dasjenige von Vergleichsbeispiel B mit individuellen Diamantpartikeln ist. Zweitens zeigen die Ra- und Rmax-Daten, dass das Oberflächenfinish bei höherer relativer Geschwindigkeit für Beispiel 5 mit Diamantagglomeraten verbessert ist, während es sich bei Vergleichsbeispiel B mit individuellen Diamantpartikeln nicht verbessert. Schließlich zeigen die Rmax-Daten, dass die Kratztiefe in Beispiel 5 mit Diamantagglomeraten bei ähnlichen Glasentfernungsraten geringer als diejenige von Vergleichsbeispiel B mit individuellen Diamantpartikeln ist.
Tabelle 13 Oberflächenglattheitsdaten von Vergleichsbeispiel B und Beispiel 5 in Ra
Tabelle 14 Oberflächenglattheitsdaten von Vergleichsbeispiel B und Beispiel 5 in Rmax
Die Oberflächenglattheitsdaten (Ra und Rmax) von Vergleichsbeispiel A und Beispiel 4 sind in den folgenden Tabellen 15 und 16 aufgeführt. Diese Daten zeigen drei Vorteile dieser Erfindung. Erstens zeigen die Ra-Daten, dass das von Beispiel 4 mit den Diamantagglomeraten bereitgestellte Oberflächenfinish bei ähnlichen Glasentfernungsraten feiner als dasjenige von Vergleichsbeispiel A mit individuellen Diamantpartikeln ist. Zweitens zeigen die Ra- und Rmax-Daten, dass das Oberflächenfinish bei höherer relativer Geschwindigkeit in Beispiel 4 mit Diamantagglomeraten verbessert ist, während es sich bei Vergleichsbeispiel A mit individuellen Diamantpartikeln nicht verbessert. Schließlich zeigen die Rmax-Daten, dass die Kratztiefe in Beispiel 4 mit Diamantagglomeraten bei ähnlichen Glasentfernungsraten geringer als diejenige von Vergleichsbeispiel A mit individuellen Diamantpartikeln ist.
Tabelle 15 Oberflächenglattheitsdaten von Vergleichsbeispiel A und Beispiel 4 in Ra
Tabelle 16 Oberflächenglattheitsdaten von Vergleichsbeispiel A und Beispiel 4 in Rmax
Testverfahren III für den geformten Schleifgegenstand Beispiele 7 bis 11
Eine kleine Fläche (etwa 17,78 cm × 17,78 cm) eines CRT-Bildschirms wurde zuerst mit einer 5 Mikrometer-Aluminiumoxidscheibe (268XA Trizact^TM Film PSA-Scheiben, A5MIC, im Handel erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN, USA) unter Verwendung einer handgeführten Sandpapierschleifmaschine (im Handel erhältlich von Flex, Modell LW 603VR, 1.000–2.800 UpM, 1.500 W) aufgeraut. Die Sandpapierschleifmaschine wurde mit 2.400 UpM betrieben, und durch ein Loch in der Mitte der Sandpapierschleifmaschine wurde Wasser zugeführt. Ein Polierkissen (12,7 cm Durchmesser) mit mehreren Pfosten (0,79 cm Durchmesser und 0,635 cm Höhe) wurde auf dem Scheibenkissen der Sandpapierschleifmaschine angebracht. Die vorgeraute Fläche des CRT-Bildschirms wurde 30 Sekunden mit 2.400 UpM poliert. Der Abbau des Pfostens wurde visuell durch die Menge an loser Cerdioxidaufschlämmung bestimmt, die während des Polierens produziert wurde. Die Bewertung des Abbautests beträgt 1 bis 5, wobei 1 wenig Abbau und 5 übermäßigen Abbau bezeichnet. Die Optimalbewertung ist 3 mit einem mäßigen Abbau. Übermäßiger Abbau der Schleifpfosten liefert gute Polierleistung, verkürzt jedoch die Lebenszeit des Polierkissens. Unzureichender Abbau der Schleifpfosten ergibt eine lange Lebensdauer, liefert jedoch schlechte Polierleistung.
Die Adhäsion der Pfosten an dem Träger ist sehr wichtig. Wenn die Adhäsion der Pfosten an dem Träger schwach ist, können sich die Pfosten während des Polierens von dem Träger lösen, wenn die Reibung zwischen dem CRT-Bildschirm und den Pfosten größer als die Adhäsionskraft zwischen den Pfosten und dem Träger ist. Die Ergebnisse des Adhäsionstests werden bestimmt, indem der Prozentsatz der Pfosten gemessen wird, die sich nach dem Polieren (wie oben beschrieben) von dem Träger gelöst haben.
Herstellungsverfahren des geformten Schleifgegenstands Beispiele 7 bis 11
Ein Produktionswerkzeug wurde hergestellt, indem ein Muster aus sich verjüngenden Löchern in eine 25,0 mm dicke Lage Polytetrafluorethylen (PTFE) der Marke TEFLON^TM gebohrt wurde. Das resultierende polymere Produktionswerkzeug enthielt Hohlräume in Form von zylindrischen Pfosten. Die Höhe jedes Pfostens betrug etwa 4 mm, und der Durchmesser betrug etwa 4,8 mm. Es lagen ungefähr 2,4 mm zwischen den Basen benachbarter Pfosten.
Für die Beispiele 7 bis 11 wurde die Form mit der Schleifmittelaufschlämmung gefüllt, die gemäß der Formulierung in Tabelle 17 hergestellt war. Die Bestandteile wurden in einem Kunststoffbecher mit einem Mischer mit hoher Scherung gemischt, in einen Vakuumofen getan, um Luftbläschen zu entfernen, danach in eine Kartusche gefüllt. Danach wurde die resultierende Schleifmittelaufschlämmung durch eine automatische Mischspitze in die Hohlräume der Form abgegeben.
Die gefüllten Pfostenhohlräume wurden dann auf eine Tiefe von ungefähr 6,4 min (1/4 inch) mit den jeweiligen Trägerformulierungen in Tabelle 18 bedeckt, indem die Formulierung durch eine Automischspitze abgegeben wurde. Wände, die die Form umgaben, hielten die gewünschte Dicke des Trägers aufrecht. Eine Aluminiumdeckplatte wurde während des Härtungszyklus oben auf dem Trägerharz angeordnet, um konstante gleichförmige Dicke zu gewährleisten. Die Form wurde zugeklemmt und bei Raumtemperatur eine bis zwei Stunden und danach in einem Ofen bei 165°C vier Stunden härten gelassen. Die Form wurde aus dem Ofen entfernt und geöffnet.
Die Trägerformulierungen wurden hergestellt, indem zuerst die Komponenten von Teil B gemäß Tabelle 18 in einem Kunststoffbecher mit einem Mischer mit hoher Scherung gemischt wurden, Luftbläschen entfernt wurden, indem die Proben in einen Vakuumofen gegeben wurden, und danach Teil A mit Teil B mit einem Mischer mit niedriger Scherung gemischt wurde, um so das Einschließen von Blasen zu minimieren.
Die geformten Schleifmittelproben hatten einen Träger von 12,7 cm (5 inch) Durchmesser und Schleifpfosten von 0,79 cm (5/16 inch) Durchmesser.
Tabelle 17 Formulierungen der Schleifpfosten der Beispiele 7 bis 11
Tabelle 18 Trägerformulierungen der Beispiele 7 bis 11
Die Ergebnisse des Adhäsionstests sind in Tabelle 19 gezeigt.
Tabelle 19 Ergebnisse von Abbau- und Adhäsionstest der Beispiele 7 bis 11
Herstellungsverfahren des geformten Schleifgegenstands Beispiele 12 bis 14
Für die Beispiele 12 bis 14 wurde die PTFE-Form der Beispiele 7 bis 11 mit der Schleifmittelaufschlämmung gefüllt, die gemäß den Formulierungen in Tabelle 20 hergestellt war. Die Bestandteile wurden in einem Kunststoffbecher mit einem Mischer mit hoher Scherung gemischt, in einen Vakuumofen getan, um Luftbläschen zu entfernen, danach in eine Kartusche gefüllt. Danach wurde die resultierende Schleifmittelaufschlämmung durch eine automatische Mischspitze in die Hohlräume der Form abgegeben.
Die gefüllten Pfostenhohlräume wurden dann bis zu einer Tiefe von ungefähr 4,0 mm (1/4 inch) mit der Trägerformulierung in Tabelle 21 bedeckt, indem die Formulierung durch eine Automischspitze abgegeben wurde. Die Trägerformulierung wurde hergestellt, indem die Komponenten von Teil A und B in einem Kunststoffbecher mit einem Mischer mit hoher Scherung gemischt wurden und Luftbläschen entfernt wurden, indem die Proben in einem Vakuumofen angeordnet wurden, um so Einschließen von Blasen zu minimieren. Wände, die die Form umgaben, hielten die gewünschte Dicke des Trägers aufrecht. Eine Aluminiumdeckplatte wurde während des Härtungszyklus oben auf dem Trägerharz angeordnet, um konstante gleichförmige Dicke zu gewährleisten. Die Form wurde zugeklemmt und bei Raumtemperatur eine bis zwei Stunden und danach in einem Ofen bei 165 °C vier Stunden härten gelassen. Die Form wurde aus dem Ofen entfernt und geöffnet.
Die geformten Schleifproben hatten einen Träger von 20,3 cm (8 inch) Durchmesser und 4 mm Dicke und Schleifpfosten von 4,8 mm (3/16 inch) Durchmesser und 4,0 mm Höhe. Tabelle 20 Formulierungen der Schleifpfosten der Beispiele 12 bis 14

Tabelle 21 Trägerformulierungen der Beispiele 12 bis 14

Teil A Beispiele

Bestandteile 11–14

ADI 82,89

W-G 6,68

TFS 0,5

APS 0,16

TiO₂ 0,67

Moly 0,56

Teil B

Bestandteile

AMI 8,55

Summe 100,00
Testverfahren für die Beispiele 12 bis 14
Das Testverfahren verwendete ein Buehler ECOMET 3 Poliergerät, im Handel erhältlich von Buehler Industries, Ltd. Beispiele 12 bis 14 wurden in dem Buehler-Gerät mit 8,49 psi (58,5 kPa) und 500 UpM Plattengeschwindigkeit mit einer sandgestrahlten 3 inch (7,62 cm) Scheibe aus normalem Fensterglas konditioniert, um ein gleichförmiges und flaches Oberflächenfinish zu erzeugen.
Eine 2 inch (5,08 cm) CRT-Glasscheibe (im Handel erhältlich von Philips) wurde mit einer 8 inch (20,32 cm) Glasreparaturscheibe der Sorte A10 (im Handel erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company unter der Handelsbezeichnung 3M 268XA Trizact), mit dem Buehler-Gerät etwa 30 Sekunden mit etwa 1,23 psi (8,48 KPa) und 500 UpM vorgeraut. Dies erzeugte ein gleichförmiges Eingangsfinish von Ra etwa 0,07 μm.
Die vorgeraute CRT-Glasscheibe wurde dann verwendet, um ein Beispiel auf dem Buehler-Gerät mit 19,1 psi (131,7 kPa) und 500 UpM Plattengeschwindigkeit zu testen. Der Wasserfluss wurde auf 660 cm³/Minute festgelegt. Die Messungen des Oberflächenfinish erfolgten in Intervallen von jeweils 15 Sekunden und wurden bis zu 45 Sekunden durch ein Diamanttaster-Profilometer wiederholt, das unter der Handelsbezeichnung Perthometer von Perthen erhältlich ist.
Wegen des feinen Finish, das mit dem erfindungsgemäßen Glaspoliergegenstand erzeugt wurden, wurde eine fiktive dritte Dezimalstelle für jeden Ra-Wert abgeleitet. Jeweils 8,0 mm Abtastlänge des Diamanttasters des Profilometers führen mitunter zu einer Anzeigeablesung von "0,00". Da eine Mikrometerablesung von 0,00 von dem Profilometer als ein praktischer Wert größer als Null Mikrometer, jedoch kleiner als 0,005 Mikrometer interpretiert werden kann (da ein Ra-Wert von mehr als 0,005 zu einer Anzeige von "0,01" führen würde), wurde jedes Auftreten von 0,00 Mikrometer willkürlich als 0,004 Mikrometer aufgezeichnet. Es wurden mehrere Probestücke getestet, die Werte gemittelt und die Ergebnisse als abgeleitete dritte Dezimalstelle ausgedrückt.
Die Oberflächenfinishdaten der Beispiele 12 bis 14 sind in Tabelle 22 zusammengefasst. Die Daten zeigen, dass Beispiel 13 und Beispiel 14 mit Graphit beziehungsweise Molybdändisulfid die Oberflächenrauheit in 15 Sekunden von ~0,070 μm auf 0,009 μm reduzieren, während bei der Kontrolle (Beispiel 12 ohne Graphit oder Molybdändisulfid) 45 Sekunden benötigt wurden, um dies zu erreichen.
Tabelle 22 Die Oberflächenfinishdaten (μm in Ra) der Beispiele 12 bis 14
Die vollständigen Offenbarungen aller Patente, Patentanmeldungen und Veröffentlichungen werden hier zitiert zum Zweck der Bezugnahme, als wären sie jeweils vollständig aufgeführt. Verschiedene Modifikationen und Veränderungen dieser Erfindung ergeben sich Fachleuten von selbst, ohne den Schutzumfang und Geist dieser Erfindung zu verlassen, und es sei darauf hingewiesen, dass diese Erfindung auf die hier beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsformen nicht übermäßig eingeschränkt sein soll.

Claims

Schleifgegenstand, umfassend: einen Träger und mehrere Schleifkomposits, die mit dem Träger als Einheit geformt wurden und ein organisches Harz und Diamantschleifpartikel umfassen, wobei die Diamantschleifpartikel vorliegen als (i) einzelne Diamantschleifpartikel, die homogen in den Schleifkomposits dispergiert sind oder (ii) Agglomerate, die einzelne Diamantpartikel umfassen, die in einem permanenten Bindemittel dispergiert sind.
Schleifgegenstand nach Anspruch 1, der ferner ein Metallsalz umfasst, das ausgewählt ist aus Alkalimetallsalzen, Erdalkalimetallsalzen, und deren Kombinationen.
Schleifgegenstand nach Anspruch 2, wobei das Alkalimetallsalz Kaliumsilikathydrat oder wasserfreies Kaliumsilikat, oder eine Kombination davon ist.
Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Diamantpartikel oder die Agglomerate, die Diamantpartikel umfassen, in den Komposits in einer Menge von etwa 1 bis 30 Gewichtsanteilen vorliegen, und das organische Harz in etwa 70 bis 99 Gewichtsanteilen vorliegt.
Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Diamantpartikel homogen in den Schleifkomposits dispergiert sind.
Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Diamantpartikel im als Einheit geformten Träger und Schleifkomposits dispergiert sind.
Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Diamantpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 0,01 bis 500 Mikrometer haben.
Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Diamantpartikel als Agglomerate vorliegen, die Diamantpartikel umfassen, die in einem permanenten Bindemittel dispergiert sind, wobei das permanente Bindemittel Glas, Keramik, Metall oder organische Stoffe sind.
Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das organische Harz Epoxydharz umfasst.
Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Träger Urethanharz umfasst.
Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Träger darin dispergierte Fasern umfasst.
Schleifgegenstand nach Anspruch 11, wobei die Fasern Silikatfasern, Metallfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Keramikfasern, organische Fasern mit hohem Elastizitätsmodul, oder eine Kombination davon sind.
Schleifgegenstand nach Anspruch 12, wobei die Silikatfasern Kalziumsilikat umfassen.
Schleifgegenstand nach Anspruch 13, wobei die Schleifkomposits ferner Kaliumtetrafluoroborat, Graphit, Molybdändisulfid oder Kombinationen davon umfassen.
Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegenstands nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend die Schritte: Herstellen einer Aufschlämmung, die einen Vorläufer eines organischen Bindemittels und Diamantpartikel umfasst; Aufbringen der Aufschlämmung in Hohlräume einer Gussform, um Schleifkomposits zu bilden; Gießen oder Formen eines Trägers auf die/den Schleifkomposits, um eine Einheit aus Träger und Komposits zu formen; und Härten des Bindemittelvorläufers, indem der Bindemittelvorläufer einer Energiequelle ausgesetzt wird.
Verfahren zum Schleifen einer Oberfläche eines Glaswerkstücks, das die folgenden Schritte umfasst: die Oberfläche des Glaswerkstücks mit dem Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in Kontakt bringen; zwischen 200 und 400 Mikrometer Glas von der Oberfläche des Glaswerkstücks entfernen; und Bereitstellen einer Oberflächenrauigkeit Ra im fertigen Zustand von 1,1 Mikrometern oder weniger durch Verwenden eines RPP Schleif- oder Polierverfahrens.
Schleifgegenstand, umfassend: einen Träger, der Fasern umfasst; und mehrere Schleifkomposits, die mit dem Träger als Einheit geformt wurden, wobei die Schleifkomposits ein organisches Harz umfassen, sowie Cerdioxidteilchen und Metallsalz, das gewählt ist aus den Alkalimetallsalzen, Erdalkalimetallsalzen und deren Kombinationen
Schleifgegenstand nach Anspruch 17, wobei die Fasern Silikatfasern, Metallfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Keramikfasern, organische Fasern mit hohem Elastizitätsmodul, oder eine Kombination davon sind.
Schleifgegenstand nach Anspruch 18, wobei die Silikatfasern Kalziumsilikat umfassen.
Schleifgegenstand nach Anspruch 19, wobei die Schleifkomposits ferner Kaliumtetrafluoroborat, Graphit, Molybdändisulfid oder Kombinationen davon umfassen.
Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Cerdioxidteilchen in einer Menge von etwa 1 bis 95 Gewichtsanteilen vorliegen, und das Bindemittel in einer Menge von etwa 5 bis 99 Gewichtsanteilen vorliegt.
Verfahren zum Polieren einer Oberfläche eines Glaswerkstücks, das die folgenden Schritte umfasst: In Kontakt bringen der Oberfläche des Glaswerkstücks, die eine anfängliche Oberflächenrauigkeit Ra von etwa 0,07 Mikrometern hat, mit einem Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 17 bis 21; und Reduzieren der anfänglichen Oberflächenrauigkeit Ra des Glaswerkstücks auf eine Oberflächenrauigkeit Ra von 0,009 Mikrometer.