EP0991500B1

EP0991500B1 - Flexibler schleifkörper

Info

Publication number: EP0991500B1
Application number: EP98937537A
Authority: EP
Inventors: Martin Eggert; Bettina Weiss
Original assignee: VEREINIGTE SCHMIRGEL- und MASCHINEN-FABRIKEN AG
Current assignee: VEREINIGTE SCHMIRGEL- und MASCHINEN-FABRIKEN AG
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: EP0991500A1; CA2294953C; DE59801981D1; DE19727104C2; US6383064B1; ES2167093T3; DE19727104A1; AU8629498A; JP2002507155A; DK0991500T3; CN1131130C; CN1261302A; PT991500E; ATE207787T1; AU744204B2; WO1999000218A1; JP4009664B2; CA2294953A1

Description

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Schleifkörper gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zu flexiblen Schleifkörpern zählen beispielsweise Schleifmittel auf Unterlage, wie endlose Schleifbänder und Schleifblätter, die mit einem biegsamen Träger ausgestattet sind. Für die Haltbarkeit eines solchen flexiblen Schleifkörpers ist ausschlaggebend, daß der biegsame Träger den Zug-, Druck- und Scherkräften während des Schleifvorganges beschädigungslos standhält und daß die wertvollen Schleifkörner sich beim Gebrauch nicht zu schnell aus dem Verband lösen und herausfallen. Darüber hinaus muß die thermische Festigkeit des flexiblen Schleifkörpers hinsichtlich der Kornfixierung und Trägerbelastbarkeit hinreichend sein, um den hohen auftretenden Temperaturen, insbesondere bei Trockenschleifoperationen, standzuhalten. Besonders hohe Warmfestigkeiten der Korneinbettung erfordern die Superschneidstoffe Diamant und CBN (kubisches Bornitrid), die sich durch ihr hohes Wärmeleitvermögen und extrem hohe Härten auszeichnen. Aufgrund der hohen Schnittigkeit dieser Schleifkörper auch im Einsatz gegen härteste Werkstoffe ist es hier im Besonderen nötig, die entstehenden Schneidwärmen am Korn an die Kornbindemittelschicht und in den biegsamen Träger abzuleiten, um übermäßige, schädliche Werkstücktemperaturen und thermisch aktivierte Kornzerstörungen zu vermeiden. Hierfür ist es bekannt, die Schleifkörner in warmfestes, widerstandsfähiges Metall, vor allem Nickel, galvanisch einzubetten, vgl. DE 1 059 794, EP 276 946, EP 0 263 785, EP 0 280 653, EP 0 013 486, DE 39 15 810, die weiter unten näher beschrieben werden.

Der galvanische Schleifbelag weist nur eine Schleifmittelschicht auf. Die vom Träger ausgehende, wachsende Metall- bzw. Nickelschicht umhüllt formschlüssig allmählich parallel gestreutes Korn, wobei die Einbetthöhe des gewünscht freischneidenden Korns exakt über die Dauer der galvanischen Abscheidung reguliert werden kann. Galvanisch gebundene Schleifkörner können wegen der Einlagigkeit der Schleifmittelschicht nicht abgerichtet werden; allenfalls ist es möglich, Differenzen in der Kornspitzenerhabenheit durch Touchieren auszugleichen. Aufgrund dieser fehlenden Möglichkeit zur Nachbearbeitung ist es typisches Kennzeichen galvanisch gebundener Schleifkörper, daß die Maßigkeit der Schleifmittelschicht bestenfalls so gut ist, wie es die Maßigkeit des zugrundeliegenden Trägers zuläßt. Eine flächendeckende, galvanische Metall-Bindemittelschicht weist bei den relevanten Korngrößen (etwa 20 bis 600 um mit entsprechender galvanischer Einbetthöhe von etwa 50 bis 80 %) bereits eine Dicke auf, die dem flächenartigen Gebilde den physikalischen Charakter eines Bleches verleiht. Die Flexibilität solcher Schichten bzw. deren Wechselbiegefestigkeit ist dabei umso höher, je dünner eine solche Schicht ist, da der relative Unterschied zwischen Stauchung und Streckung der beiden Seiten des Flächengebildes abnimmt und der Ermüdungsbereich unter Wechsellast hinausgezögert wird. Solche dünnen Metall-Bindemittelschichten im Bereich einiger µm vermögen allerdings auch nur Korngrößen dieser Größenordnung hinreichend zu fixieren. Die Festigkeit und Flexibilität galvanischer Schichten können abhängig von Badzusammensetzung, Temperatur, Stromdichten und Abscheidungsgeschwindigkeit sehr unterschiedlich sein, von verspannt über sprödhart bis fast hin zur Geschmeidigkeit spannungsarm geglühter Walzfolien. Typischerweise zeigen foliendünne Metallschichten jedoch immer eine hohe Empfindlichkeit gegen Stöße und Knickbelastugnen sowie geringe Widerstände gegen Weiterreißbelastungen, die auf das geringe elastische Formänderungsvermögen des Metalls zurückzuführen sind. Solche irreversiblen, plastischen Verformungen in einer flächendeckenden, galvanischen Kornbindemittelschicht schließen den Einsatz als hochbelastbare, flexible Schleifkörper aus.

Durch die DE 39 15 810 ist ein flexibler Schleifkörper der eingangs genannten Art bekannt, welcher einen biegsamen Träger aus elektrisch leitendem Material (Metallfolie) aufweist, mit dem gebundene oder ungebundene Verstärkungsfäden verbunden sind, die durch übergreifende Nähte mit dem leitenden Material vernäht sind. Die Nähte verbinden ferner eine auf der anderen Seite der Metallfolie angeordnete Matte aus nichtleitendem Material mit der Metallfolie. Die Oberseite wird in diskreten Bereichen mit einer Abdeckung isoliert, derart, daß zwischen den Verstärkungsfäden Bereiche der Metallfolie freibleiben, auf die galvanisch Metall abgeschieden wird, das hervorstehende Inseln bildet. Danach wird auf beiden Seiten des Trägers eine stabilisierende Beschicktung aus Kunstharz aufgebracht, die die Matte bedeckt und die Zwischenraume zwischen den Inseln ausfüllt und die Inseln ebenfalls bedeckt. Anschließend wird der Träger inselseitig abgeschliffen so daß die Metallinseln freiliegen. Danach wird auf den Inseln Metall zusammen mit Schleifkörpern galvanisch abgeschieden. Nachteilig ist das hohe Aufmaß des galvanisch aufgebrachten Metalls, da die Verstärkunqsfäden und Verbindungsfäden überragt werden müssen, bevor die galvanische Schleifkorneinbettung erfolgt. Es sind zwei galvanische Vorgänge notwendig. Die unterliegende Metallfolie ist nicht dauerhaft biegefest. Alternativ kann der erste galvanische Auftrag auch ganzflächig erfolgen, wobei die Verstärkungsfäden galvanische Störstellen darstellen; dann weist der Träger aber einen sehr steifen, wenig flexiblen Sandwichaufbau auf.

Aus der DE 1 059 794 ist es bekannt, einen biegsamen Trä-ger in Form einer Metailschicht auf einem flexiblen endlosen Stahlband auszubilden, das in einer Elektrolytflüssigkeit umläuft und als Kathode geschaltet ist und auf dessen Oberfläche aufgestreutes Schleifkorn durch eine galvanisch aufgebrachte Metallschicht gebunden wird. Nach Ablösung dieses Schleifbelages vom Stahlband liegt bereits ein gebrauchstüchtiges Schleifband in Form einer Metallfolie mit teilweise eingebettetem Schleifkorn vor. Das Festigkeitsniveau und die erwähnte Problematik düriner Metallfolien beschränkt den Einsatz solcher Schleifbänder auf leichteste Schleifoperationen bzw. lassen sich aufgrund der limitierten Flexibilität nur dünnste galvanische Kornbindemittelschichten und feinste Schleifmittelkörnungen auf diese Weise zum flexiblen Schleifkörper verarbeiten. Dieser Schleifbelag kann als Überzug auf einen Schleifmittelträger kaschiert werden. Zwar läßt sich dadurch die Knickempfindlichkeit senken und die Reißfestigkeit erhöhen, wenn der flächendeckende galvanische Schleifbelag kaschiert wird, jedoch tritt im Dauergebrauch kaschierter, flexibler Schleifbänder ganz allgemein immer wieder das Problem auf, daß die Dehnungsverhältnisse und das Dehnungsverhalten der verbundenen Schichten unterschiedlich sind. So wird bei Einsatz kaschierter Bänder auf Schleifmaschinen, bei denen Umlenkung und Geradlauf im schwellenden Wechsel erfolgen, die nach außen gewandte Schicht immer auf Zug und Belastung beansprucht, wohingegen die innenliegende Schicht gleichzeitig immer auf Stauchung und Entlastung belastet wird. Diese unterschiedlichen Längenverhältnisse müssen von dem Kaschierkleber elastisch ausgeglichen werden. Darüber hinaus unterscheiden sich die materiell verschiedenen äußeren und inneren Schichten deutlich in ihrem Dehnungsverhalten, wie im Fall der hier diskutierten galvanischen, auf einen Schleifmittelträger kaschierten Metall-Korn-Schicht. Dauerlauffähige, kaschierte flexible Schleifkörper werden nur erhalten, wenn möglichst große Umlenkradien vorliegen und die kaschierte Ware nicht allzu dick wird, weil sonst innere und äußere Bandlänge zu sehr differieren und Klebstoffe eingesetzt werden müssen, die mediierendes Dehnungsvermögen aufweisen. In der Regel stellt der Klebstoff das schwächste Glied in dem Flächenverbundsystem dar, so daß bereits eine örtliche Beschädigung des galvanischen Schleifbelages zur Schälung und Dekaschierung des gesamten, zusammenhängenden Schleifbelages führt.

Um das Problem der mangelnden Flexibilität und Empfindlichkeit flächendeckender, dünner Metallschichten bzw. metallischer Kornbindemittelschichten in flexiblen Schleifkörpern zu lösen, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, deren gemeinsames Merkmal es ist, keinen flächendeckenden galvanischen Schleifbelag auf der Oberfläche des flexiblen Schleifkörpers auszugestalten, sondern den Schleifbelag nur an diskreten, voneinander getrennten Positionen, d. h. in regulären Mustern angeordnete, isolierte Inselschleifbeläge auf einem flexiblen Substrat, beispielsweise Gewebe, auszubilden, wobei diese isolierten Schleifbeläge auf der Oberfläche so versetzt zueinander angeordnet sind, daß sie sich in Gebrauchsrichtung gesehen überlappen oder berühren. Durch die Unterbrechung des mit steigender Korngröße und Schichtstärke zunehmenden starren galvanischen Schleifbelages wird erreicht, daß die gewünschte Flexibilität maßgeblich von dem zugrundeliegenden Substrat übernommen wird, weil dieses zwischen den regulär angeordneten, diskreten Schleifbelagzonen die Möglichkeit zur Biegung hat.

So ist durch die EP 0 280 657 ein flexibler Schleifkörper bekannt, bei dem von einer dünnen Metall-, insbesondere Kupferfolie ausgegangen wird, die auf ein flexibles, elektrisch nichtleitendes Substrat kaschiert wird, so daß ein Träger in Form eines Flächenverbundstoffes entsteht, dessen eine Seite flächendeckend elektrisch leitend ist und dessen andere Seite elektrisch isoliert ist. Auf die elektrisch leitende Seite wird zunächst eine elektrisch nichtleitende Maske aufgebracht, die diskrete Öffnungen aufweist, und danach wird Metall, vorzugsweise Nickel, zusammen mit Schleifkorn galvanisch aufgebracht. Bei der galvanischen Belegung reduziert sich die Schleifbelagbildung dann auf die diskreten Öffnungen der Maskierung, so daß ein inselförmiger, nichtflächendeckender Schleifbelag aus Metall (Nickel) und eingebettetem Korn ausgebildet wird. Danach wird die Maske, die die diskreten Schleifzonen voneinander abgrenzt, entfernt, und wird die noch vorhandene, unterliegende Metallfolie weggeätzt. Schließlich werden die Zwischenräume mit Harz und gegebenenfalls mit Siliziumkarbidpulver ausgefüllt. Anstelle der Verwendung einer laminierten Metallfolie kann auch eine Metallschicht durch Metallisierungsverfahren (außenstromlose, elektrochemische Abscheidung, Bedampfung oder Sputtern) direkt auf das Substrat aufgebracht werden und wie beschrieben zum flexiblen Schleifkörper weiterverarbeitet werden. Der Nachteil ist, daß im Gegensatz zu einer glatten, laminierten Metallfolie die möglichen Unebenheiten des zugrundeliegenden Substrats durch die Metallisierungen nicht ausgeglichen werden, was im Falle eines ebenen, glatten Substrats, beispielsweise Folie oder dergleichen, unerheblich, bei einem Substrat beispielsweise aus Gewebe jedoch, welches sich durch die Garnumschlingungen und Gewebewelligkeiten auszeichnet, erheblich ist. Auf einem solchen welligen, metallbeschichteten Gewebesubstrat kann eine gleichmäßig erhabene, inselförmige Belegung nicht aufgebaut werden, so daß auch das eingebettete Korn nicht gleichmäßig hoch und freistehend den flexiblen Schleifkörper überragt. Der gravierendste Nachteil bei dieser Ausgestaltung ist, daß durch die inselförmige Belegung, welche eine Auftürmung von Substrat, gegebenenfalls Kaschierkleber, Metallschicht und Metallbindemittelschicht mit Korn darstellt, beim Schleifprozeß ein Kippmoment durch Scherung auf die Inseln auftritt, wodurch diese leicht vom Träger gerissen werden können. Durch Auffüllung der Inselzwischenräume mit Harz oder mit Harz und Siliziumkarbid-Füllstoff wird versucht, diese Schwachstelle zu verstärken. Die zu Gunsten der Flexibilität weggeätzte, ehemals durchgängige Metall- bzw. Kupferschicht ist unterbrochen, so daß die inselförmigen Schleifbeläge thermisch isoliert nur eine schlechte, unterbrochene Wärmeeinleitung in den flexiblen Träger erlauben.

Durch die EP 0 263 785 ist ein flexibler Schleifkörper bekannt, bei dem von einem Gewebe als Substrat ausgegangen wird, welches elektrisch leitend gemacht wird durch Bedampfung mit Metall oder durch die Einwebung von metallischem Garn oder welches durch ein metallisiertes Harzgitter gebildet wird. Auf dieses Gewebe wird eine Maske aus polymerem, elektrisch isolierendem Harz unter Druck und Wärme aufgebracht, welches diskrete Öffnungen enthält. In den diskreten Öffnungen wird galvanisch Metall, insbesondere Nickel, in Gegenwart von Schleifkorn abgeschieden, wobei sich wiederum diskrete Schleifbeläge aus abgeschiedenem Metall (Nickel) und eingebettetem Korn bilden. Das abgeschiedene Metall haftet aber direkt auf dem metallisierten Gewebe, so daß die Gefahr der scherkraftbedingten Ablösung der inselförmigen Schleifbeläge bei Schleifvorgängen verringert ist. Die einzelnen Schleifbeläge stehen dabei über die metallisierten Fasern in thermisch leitendem Kontakt, wobei die Leitfähigkeit wegen des geringen Faserquerschnittes klein ist. Nachteilig an dieser Ausführung ist, daß entsprechend der Gewebewelligkeit keine gleichmäßige Erhabenheit der inselförmigen Schleifbeläge zu erzielen ist. Aus dieser Schrift ist es ferner bekannt, ein elektrisch leitendes oder nichtleitendes Substrat in Form eines Gewebes in der oben beschriebenen Weise zu maskieren, so daß wiederum Öffnungen für die galvanische Kornfixierung entstehen. Dieses maskierte Gewebe wird auf einer elektrisch leitenden Trommel unverrückbar fixiert. Die als Kathode geschaltete, glatte Trommel bewirkt, daß die Metall- bzw. Nickelabscheidung von deren Oberfläche aus durch die diskreten Öffnungen des Gewebes erfolgt und die Kornstreuung erst dann erfolgt, wenn die Metall- bzw. Nickelschicht das Gewebe komplett durchwachsen hat. Nach Beendigung der galvanischen Streuung wird der flexible Schleifkörper von der Trommel gelöst und kann auf einen stärkeren Festigkeitsträger kaschiert werden.

Dieses Verfahren läßt sich gemäß EP 0 276 946 auch kontinuierlich durchführen, wenn anstelle der rotierenden Trommel ein das galvanische Bad durchlaufendes, endloses Stahlband eingesetzt wird, welches sich temporär in unverrückbarem Zustand mit dem maskierten Gewebe befindet. Das innerhalb des Bades als Transportband und Kathode eingesetzte Stahlband wird am Ende der galvanischen Belegung außerhalb des Bades vom flexiblen Schleifkörper getrennt und nimmt als umlaufendes Band am Anfang des Bades wieder neues Gewebe auf.

Vorteilhaft bei diesen flexiblen Schleifkörpern nach der EP 0 276 946 und der zweiten Ausführungsform der EP 0 263 785 ist, daß der metallbasierende, inselförmige Schleifbelag das Gewebe formschlüssig von der Unterseite bis zur Oberseite umschließt und somit die Gefahr eines Abreißens der inselförmigen Schleifbeläge durch das beim Schleifvorgang auftretende Kippmoment reduziert ist. Wie bei allen anderen Ausgestaltungen inselförmiger, diskreter Schleifbeläge findet sich iedoch auch hier die Schwachstelle der korn- und metall- bzw. nickelfreien Zwischeninselbereiche wieder. Auch hier stehen die inselförmigen Schleifbeläge nicht im thermisch leitenden Kontakt untereinander, so daß sich die im Schleifprozeß entstehende Wärme in den inselförmigen Schleifbelägen staut. Nachteilig ist ferner, daß nur äußerst dünne, netzartige, offene, leichte Gewebe formschlüssig galvanisch von Metall (Nickel) gleichmäßig durchwachsen werden können, weil die Garne per se Störstellen in der galvanischen Abscheidung darstellen und galvanische Schichten generell nicht beliebig dick störstellenfrei und gleichmäßig dick herzustellen sind. Die von der glatten Trommelkathode oder der glatten Stahlbandkathode ausgehenden, inselförmigen, scheibenförmigen Metall- bzw. Nickelbeläge verlieren mehr und mehr an Formtreue zur Wachstumsseite hin, je dicker die Schichten werden bzw. in dem Augenblick, wenn das Gewebe formschlüssig umwachsen wird. Das heißt, daß die nach erfolgtem Gewebedurchbruch vorliegenden Metall- bzw. Nickelschichtscheiben als Basis für das galvanisch zu bindende Schleifkorn nicht eben und nicht gleichmäßig dick vorliegen. Der auf diese Weise gewonnene flexible Schleifkörper weist wegen der limitierten Gewebestärke und limitierten Gewebekonstruktion ein geringes Festigkeitsniveau auf und muß auf einen stärkeren Festigkeitsträger kaschiert werden. Dadurch erhöht sich die Dickentoleranz des flexiblen Schleifkörpers weiter. Außerdem erhöht sich durch eine Kaschierung in jedem Fall die Kompressibilität des Flächenverbundstoffes im Vergleich zu den Einzelkomponenten. Die an sich praktisch inkompressiblen, scheibenförmigen metallischen Schleifbeläge befinden sich durch die Unterfütterung auf einer mehr oder weniger elastischen Basis, was ein maßgenaues Schleifen ausschließt.

Ein ähnlicher flexibler Schleifkörper ist aus der EP 0 013 486 bekannt. Auf eine elektrisch leitende Trommel wird eine elektrisch nicht leitende Maske aufgebracht, deren diskrete Öffnungen für eine galvanische Abscheidung freibleiben. Ein auf die kathodisch geschaltete Trommel gespanntes, elektrisch nichtleitendes Gewebe wird von galvanisch abgeschiedenem Metall (Nikkel oder Kupfer) nur an den diskreten Positionen, die von der Maske vorgegeben sind, durchwachsen. Nach Durchdringung des Gewebes wird der wachsenden Metallschicht Korn aufgestreut, das dann eingebettet wird. Schließlich wird der flexible Schleifkörper von der Trommel gelöst und weiter verarbeitet. Von dem Schleifkörper nach der EP 276 946 unterscheidet sich dieser flexible Schleifkörper im wesentlichen nur dadurch, daß die gewünschte scheibenförmige Metallabscheidung nur durch die Maskierung auf der Trommel eine Ausrichtung erfährt und nicht mehr beim Durchwachsen des Gewebes. Daher ist dieser Schleifkörper nur für besonders feine, netzartige Gewebe als flexibler Träger geeignet, beispielsweise zum Schleifen von Linsen. Bei einer modifizierten Ausgestaltung dieses Verfahrens wird eine gleichhohe Kornerhabenheit auf dem flexiblen Schleifkörper in einer galvanischen, aber nicht einlagigen Kornschicht erzeugt. Hierzu wird auf der maskierten Trommel zunächst Schleifkorn galvanisch in die Maskenöffnungen eingebettet. Wenn ausreichend Korn eingebettet ist, wird ein elektrisch nichtleitendes Gewebe aufgelegt und mit der galvanischen Metallabscheidung fortgefahren. Nach Durchbruch des Gewebes und Abscheidung des Metalls mit einer bestimmten Stärke wird abgebrochen und wird der flexible Schleifkörper von der Trommel gelöst. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, daß eine homogene Kornerhabenheit erzielt wird, jedoch ist das Korn praktisch vollständig eingebettet und für eine galvanische Kornbindung wenig schnittig und daher nur in der Feinstbearbeitung einsetzbar. Auf der kornabgewandten Seite des flexiblen Schleifkörpers ist wiederum die Ungleichmäßigkeit der scheibenförmigen Schleifbeläge bedingt durch das Wachstum durch die galvanische Störstelle Gewebe gegeben, wodurch keine ausreichende Maßigkeit des flexiblen Schleifkörpers erreichbar ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schleifkörper der eingangs genannten Art mit hoher Wärmeleitfähigkeit, großer Flexibilität, hoher Dimensionsstabilität und Maßigkeit sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Ein Verfahren zur Herstellung des Schleifkörpers ist im Anspruch 20 angegeben.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung schlägt vor, ein Substrat, beispielsweise ein textiles Gebilde, wie Gewebe, Gewirke, Vlies o. ä., ein- oder beidseitig mit harten Beschichtungsmassen mit glatter, ebener Oberfläche, und zwar auf der einen Seite mit einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise Metall, beispielsweise Kupfer, und gegebenenfalls zusätzlich auf der anderen Seite mit einem elektrisch nichtleitenden Material, vorzugsweise einem härtbaren Harz, beispielsweise Phenolharz zu versehen. Das so beschichtete Substrat bildet einen Träger für Schleifkorn und wird auf konstante Dicke so abgerichtet, daß die erhabenen Stellen des Trägers zumindest auf der metallbeschichteten Seite, noch hauchdünn von Metall überdeckt sind. Durch die durch das Nachbearbeiten (Abrichten) entstehenden Verjüngungsstellen der harten Beschichtungsmassen erhält der Träger die notwendige Flexibilität, andererseits wird ein hoher Kompressionswiderstand senkrecht zum Träger beibehalten. Eine solche Ausbildung ist besonders vorteilhaft bei einem textilen Gebilde als Substrat, das Welligkeiten aufweist, welche bedingt sind durch die Garnumschlingungen, d. h. die Fadenkreuzungspunkte. Die Beschichtungen sind dabei mit den Fäden formschlüssig verbunden. Die höchsten Fadenerhebungen bleiben wenigstens auf der Metallseite noch hauchdünn, d. h. etwa 3 - 25 µm, metallbeschichtet, während zwischen den Fadenkreuzungspunkten die Hauptmenge des elektrisch leitenden Materials (Metall) und des elektrisch nichtleitenden Materials lokalisiert ist. Dieser so ausgebildete Träger konstanter Dicke und glatter metallischer Oberfläche bildet einen idealen, homogenen Träger für eine vollflächige, galvanische Belegung mit einem metallischen Einbettungsmaterial, vorzugsweise Nickel, und mit Schleifkorn, wodurch ein flexibler Schleifkörper herstellbar ist, welcher sich durch eine einheitliche Kornerhabenheit und Korneinbettung auszeichnet.

Die Flexibilität wird noch dadurch erhöht, daß die Metallbeschichtungen gebrochen werden, wie dies in den Ansprüchen 2, 3 und 10 angegeben ist, ohne daß hierdurch die elektrische oder thermische Leitfähigkeit beeinträchtigt wird.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden, die schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen flexiblen Schleifkörpers anhand seiner schrittweisen Herstellung zeigt.

Es zeigen

Fig. 1: schematisch einen Schnitt in Kettrichtung durch ein einkettiges einschüssiges Substrat für einen Träger eines flexiblen Schleifkörpers,
Fig. 2: das Substrat nach Fig. 1 mit einseitig (vorderseitig) aufgetragener Metallschicht,
Fig. 3: das Substrat nach Fig. 2 mit zusätzlicher Beschichtung auf der der Metallschicht gegenüberliegenden Seite (Rückseite) mit einem elektrisch nichtleitenden Material zur Bildung eines Trägers für einen flexiblen Schleifkörper,
Fig. 4: den Träger nach Fig. 3 mit abgerichteten Beschichtungen,
Fig. 5: den Träger nach Fig. 4 mit galvanisch auf der vorderseitigen Metallbeschichtung vollflächig abgeschiedener Metall/Schleifkornbeschichtung zur Herstellung eines flexiblen Schleifkörpers,
Fig. 6: den Träger nach Fig. 5 mit galvanisch auf der vorderseitigen Metallbeschichtung inselförmig abgeschiedener Metall/Schleifkornbeschichtung zur Herstellung eines modifizierten flexiblen Schleifkörpers und
Fig. 7: den Träger bzw. das Schleifmittel nach Fig. 5 in durch Biegen (Flexen) hervorgerufenem gebrochenen Zustand.

Gleiche Bauteile in den Figuren der Zeichnung sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1 zeigt ein Substrat 2 für einen Träger eines flexiblen Schleifkörpers in Form eines einkettigen einschüssigen Gewebes 4, wobei mit der Bezugsziffer 6 Kettfäden und mit der Bezugsziffer 8 Schußfäden bezeichnet sind. Für das Substrat sind auch andere Gewebestrukturen, ferner Gewirke, Gestricke, Geflechte und Vliese einsetzbar, die sämtlich Fadenkreuzungspunkte aufweisen.

Die Fadenkreuzungspunkte bedingen eine gewisse Welligkeit oder Unebenheit der Substratoberfläche. Das Gewebe 4 wird zur Bildung eines Trägers 9 für den Schleifkörper auf einer Seite (nachfolgend Vorderseite genannt) mit einer Metallbeschichtung 10 im Übermaß (Fig. 2, 3) und auf der gegenüberliegenden Seite (nachfolgend Rückseite genannt) mit einem aus elektrisch nichtleitendem Material, vorzugsweise einem härtbaren Harz, wie Phenolharz, bestehenden Beschichtung 12 versehen (Fig. 3, 4), wobei gegebenenfalls Haftvermittler und Füllstoffe zusätzlich Verwendung finden können.

Das Metall für die Metallbeschichtung 10 ist vorzugsweise Kupfer und kann durch geeignete Metallisierungsverfahren, wie Metallspritzen, Bedampfen, Sputtern oder außenstromlose elektrochemische Abscheidung aufgebracht werden.

Aufgrund der Fadenerhebungen der Schuß- und Kettfaden-Kreuzungspunkte ergibt sich eine Welligkeit der Oberfläche der Metallbeschichtung 10, aber auch der rückseitigen Beschichtung 12, vgl. Fig. 2 und 3.

Zur Erzielung eines Trägers konstanter Dicke und glatter Oberfläche werden die Beschichtungen 10 und 12 abgerichtet, beispielsweise durch Schleifen auf Maß und gegebenenfalls durch Walzen, vgl. Fig. 4. Zumindest die Metallbeschichtung (Kupfer) 10 auf der Vorderseite des Trägers wird dabei soweit abgetragen, daß die höchsten Erhebungen des Gewebes, Geflechtes, Vlieses etc. - beim Gewebe im Bereich der Schuß- und Kettfäden-Kreuzungspunkte 17 - noch hauchdünn - in der Größenordnung von 5 - 15 µm - von Metall überdeckt sind, während zwischen den Fadenkreuzungspunkten die Hauptmenge des Metalls angeordnet ist. Durch diese regelmäßigen, durch Nachbearbeitung entstandenen Verjüngungsstellen 13 der Beschichtungen 10 und 12 erhält der Träger 9 die notwendige Flexibilität, andererseits einen hohen Kompressionswiderstand senkrecht zum Träger, und zwar dadurch, daß zwischen den Fadenkreuzungspunkten 17 alternierend massiv das Metall bzw. das nichtleitende Material (Harz) formschlüssig eingelagert sind und das elastische Rückfedern des Trägers unter Kompressionsbelastung unterdrückt wird. Die durch die Verjüngungsstellen bewirkte Flexibilität des durchgehend metallbeschichteten Gewebes wird auch durch die Gewebekonstruktion beeinflußt, d. h. durch die Bindungsart und Dichte und Lage der Gewebekreuzungspunkte.

Die rückseitige Beschichtung 12 kann ohne Nachbearbeitung auf Maß mit glatter Oberfläche hergestellt werden, indem das Harz im flüssigen A-Zustand aufgestrichen und im noch formbaren B-Zustand gewalzt und danach ausgehärtet wird.

Dieser so ausgebildete Träger 9 konstanter Dicke und glatter metallischer Oberfläche bildet eine ideale, homogene Basis für eine vollflächige galvanische Belegung mit einem metallischen Einbettungsmaterial 14, vorzugsweise Nickel, und mit Schleifkorn 16, vgl. Fig. 5, wodurch ein flexibler Schleifkörper 21 herstellbar ist, welcher sich durch eine einheitliche Kornerhabenheit und Korneinbettung auszeichnet. Die abgerichtete Metallbeschichtung 10 ist dabei als Kathode geschaltet.

Die bei einer vollflächigen galvanischen Belegung durch die metallische Kornbindemittelschicht 14 unvermeidlich auftretende Versteifung wird erfindungsgemäß dadurch aufgehoben, daß zumindest der starre metallische Schleifmittelbelag 14, 16 "geflext" wird, d. h. in regelmäßigen Abständen Brüche 18 durch Überschreitung der maximalen Biegefähigkeit erzeugt werden, wobei die besagten Verjüngungsstellen 13 der unterliegenden Metallschicht 10 initierend wirken, vgl. Fig. 7. Um die Flexibilität zu erhöhen, wird vorzugsweise auch die metallische Beschichtung 10 geflext bzw. gebrochen, vgl. Fig. 7. Das Flexen oder Brechen kann vor, während oder nach der galvanischen Belegung erfolgen. Beim Flexen oder Brechen entstehen auf der rückseitigen Beschichtung 12 Stauchknicke 20, vgl. Fig. 7.

Vorzugsweise wird die galvanische Metallschicht 14 und vorzugsweise auch die unterliegende Metallschicht 10, die bei der galvanischen Belegung als Kathode geschaltet wird, so sprödhart erzeugt, daß es zum echten Sprödbruch ohne Knickbildung beider Metallschichten kommt. Die Flexbarkeit bzw. Brechbarkeit der beiden Metallschichten kann noch dadurch erhöht werden, daß diese unter einer Zugeigenspannung stehen. Durch die Sprödheit und gegebenenfalls zusätzlich die Zugeigenspannung wird die Rißbildung bei der Flexung bzw. Brechung erleichtert. Es ist die Gefahr vermieden, daß eine oder beide Metallschichten lediglich knickt, aber nicht bricht. Dies kann erreicht werden, indem die Metallschichten porös oder mikrorissig erzeugt bzw. aufgebracht werden oder definierte Fremdatome oder definierte Mengen Fremdpartikel eingelagert werden. Die galvanische Metallschicht (Nickelschicht) wird zunächst dadurch leichter brechbar gemacht, daß sie laufend von Schleifkorn unterbrochen vorliegt. Sprödhart und mikrorissig mit besonders niedriger Dehnfähigkeit wird diese Metallschicht ferner durch Wahl eines entsprechenden Elektrolyten (z. B. Glanzvernickler) und auch durch entsprechend gewählte Abscheidungsparameter.

Es hat sich herausgestellt, daß zur Oberflächenmetallisierung des Substrats (Gewebes) insbesondere das Metallspritzen von Kupfer geeignet ist, welches sich durch hohe Auftragsleistungen bei relativ geringen Substrattemperaturen auszeichnet. Mit diesem dickschichttechnologischen Metallisierungsverfahren lassen sich übermäßige Schichtstärken auf dem Substrat erzielen, so daß in der späteren Nachbearbeitung auf Maß soviel Kupfer von der der Substratwelligkeit folgenden Kupferschicht abgenommen werden kann, daß die erwähnte folienglatte Kupferoberfläche und die erwähnten Verjüngungsstellen 13 an den Fadenkreuzungspunkten 17 des zugrundeliegenden Substrats (Gewebes) resultieren. Es ist darüber hinaus eine Eigenschaft der verschiedenen Metallspritzverfahren, daß die Metallspritzschichten porös und oxidhaltig sind; darüber hinaus stehen diese Metallspritzschichten unter Zugeigenspannungen, was ebenfalls den erwünschten Sprödbruch beim Flexen bzw. Brechen erleichtert.

Überraschenderweise findet bei der Aufhebung einer Biegebelastung wieder eine volle elektrische Kontaktierung der Bruchschollen 22 an den Bruchstellen 18 statt, da ansonsten eine gleichmäßige, galvanische Belegung des kathodisch geschalteten Trägers nicht möglich wäre.

Der besagte flexible Schleifkörper gemäß Fig. 5 oder 7 weist eine Reihe weiterer Vorteile auf. Dadurch, daß ein flächendeckender galvanischer Schleifkornbelag vorliegt, gibt es keinen Schwachpunkt auf der Schleifkörperoberfläche, wie es die Inselzwischenräume bei der unterbrochenen inselförmigen Belegung gemäß Stand der Technik darstellen. Im Unterschied zur inselförmigen Belegung verteilen sich die Schnittkräfte flächenhaft auf den formstabilen, harten Träger und nicht punktuell auf einen vergleichsweise weichen Festigkeitsträger, wodurch letztlich die Inselschleifbeläge abgeschert werden können. Bei dieser flächendeckenden galvanischen Belegung tritt kein Kippmoment auf, da die Bruchschollen 22 bzw. Biegestellen größere Bereiche umfassen. Durch die massive formschlüssige Verankerung des unterliegenden Metalls (Kupfer) 10 im Substrat (Gewebe) werden schwere Zerspanarbeiten ohne Schleifbelagverlust ermöglicht. Die vollflächige Belegung führt im Unterschied zur Inselbelegung zu einem ununterbrochenen Schnitt und gleichmäßigerem Schliffbild, weil der Schleifdruck auf die gesamte, im Eingriff stehende fläche des flexiblen Schleifkörpers verteilt wird. Gleichzeitig wird das Kraft/Korn-Verhältnis bei vergleichbarer Streudichte reduziert. Die besonders druckstabile Ausgestaltung und gleichmäßig erhabene galvanische Korneinbettung auf dem abgerichteten Träger 9 gestatten es, maßgenau zu schleifen.

Der flexible Schleifkörper gemäß Fig. 5 und 7 zeichnet sich durch ein sehr hohes Wärmeleitvermögen aus, da eine flächendeckende, zusammenhängende metallische Kornbindemittelschicht mit einer flächendeckenden zusammenhängenden metallischen Unterlage 10 verbunden ist, die massiv die Gewebevertiefungen und Zwischenräume der Fadenkreuzungspunkte ausfüllt. Der hohe prozentuale Gewichtsanteil dieses Metalls (2/3 bis 5/6 vom Gesamtgewicht) bedingt, daß hohe Wärmemengen vom Schleifkorn aufgenommen und abgeführt werden können. Darüber hinaus bewirkt der massive Metallgehalt, daß aufgrund der geringen thermischen Ausdehnung des Metalls nur unwesentliche Dicken- und Längenänderungen des flexiblen Schleifkörpers 21 in Schleifoperationen zu verzeichnen sind, was für maßgenaue Schleifoperationen wichtig ist.

Alternativ zu der besagten flächenhaften galvanischen Belegung lassen sich selbstverständlich auch inselförmige Schleifbeläge erzeugen, wenn vor der galvanischen Belegung auf dem glatten, metallisierten Träger 9 eine Maskierung 24 aufgedruckt wird, welche diskrete Öffnungen zur galvanischen Belegung mit einem metallischen Einbettungsmaterial 26, vorzugsweise Nikkel, und mit Schleifkorn 28 freiläßt, vgl. Fig. 6. Im Unterschied zu den bekannten Ausgestaltungen inselförmiger, galvanischer Schleifbeläge weisen diese jedoch kein Kippmoment im Schleifbetrieb auf, weil sie auf der massiven zusammenhängenden Basis-Metallschicht 10 aufsitzen und nicht punktuell niedergedrückt und abgeschert werden können.

Das Metallspritzen zum Aufbringen der Metallbeschichtung 10 ist durch geeignete Führung der Beschichtungsparameter nicht ausschließlich auf hochwarmfeste Substrate beschränkt. So kommen als Gewebe durchaus neben Metallgeweben, anorganischen Geweben auch organische Gewebe in Frage, wie z. B. Aramid, Polyamid, Polyester oder Baumwolle und Viskose oder Gemische hieraus, wenn für ausreichende Kühlung Sorge getragen wird und die Auftragsmengen an Metall und somit die übertragenen Wärmemengen etappenweise erfolgen. Metallfaseranteile in den Geweben bewirken, daß die zunächst rein mechanische Verklammerung der Metallspritzschicht in den Filamenten des Garns höhere Haftwerte erreicht; außerdem verbessern sie noch die elektrische Leitfähigkeit.

Durch Imprägnierung des Substrats und weitere Rükkenbeschichtungen kann die Steifigkeit eingestellt werden. Zusätzlich übernimmt die Imprägnierung die Aufgabe, die Haftung der Metallspritzschicht an den Fasern zu verbessern, wofür die prinzipiell rauhe Metallspritzschicht gute Verknüpfungspunkte darstellt. Es kann ein Metallbinder zugesetzt werden, z. B. Vulkanisationssysteme, Silanhaftvermittler, Polyurethane, Epoxide. Die Rückenbeschichtungen selber sind ein- oder mehrlagige Schichten aus härtbaren Harzen, besonders Phenolharzen, wie dies schon erwähnt worden ist, welche nach Applikation im noch formbaren B-Zustand unter hohem Druck kalandert werden und schließlich durchgehärtet werden. Eine Nachbearbeitung der Rückseite ist hinsichtlich der Dickentoleranzen dann nicht erforderlich, da es sich um Streichverfahren mit optimalen Verlaufseigenschaften handelt.

Claims

Flexibler Schleifkörper mit einem biegsamen Träger, welcher eine Lage aus einem biegsamen Substrat aufweist, auf dessen einer Seite eine flächendeckende erste Metallbeschichtung angeordnet ist, auf welcher eine zweite Metallbeschichtung (14) angeordnet ist, in die abrasives Material wenigstens teilweise eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (9) aus Substrat (2) und erster Metallbeschichtung (10) eine konstante Dicke aufweist, und daß die erste Metallbeschichtung (10) eine ebene, glatte von galvanischen Störungsstellen freie Oberfläche und eine minimierte Schichtdicke aufweist.
Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallbeschichtung (14) mit Bruchstellen (18) versehen ist.
Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallbeschichtung (10) mit Bruchstellen (18) versehen ist.
Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, das abrasive Material fixierende Metallbeschichtung (14) flächendeckend oder an diskreten Stellen auf der ersten Metallbeschichtung (10) angeordnet ist.
Flexibler Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallbeschichtung (14) durch galvanische Abscheidung aus der ersten Metallbeschichtung (10) aufgebracht ist.
Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) auf der der ersten Metallbeschichtung (10) gegenüberliegenden Seite eine Beschichtung (12) aus nichtleitendem Material mit ebener, glatter Oberfläche und minimierter Schichtdicke aufweist.
Flexibler Schieifkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Beschichtung (12) ein Harz ist.
Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als härtbare Harze reaktive, vernetzbare Vorstufen von Duroplasten eingesetzt werden, welche einen noch formbaren, härtbaren B-Zustand aufweisen.
Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz Phenolharz ist.
Flexibler Schleifkörper nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (12) mit Stauchknickungen (20) versehen ist.
Flexibler Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein textiles Gebilde ist.
Flexibler Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) ein Gewebe, ein Geflecht, ein Gewirk oder ein Vlies ist.
Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) aus warmfesten, organischen, anorganischen, metallisierten Fasern oder metallischen Fasern oder aus Gemischen derselben besteht.
Flexibler Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallbeschichtung (10) aus Kupfer besteht.
Flexibler Schleifkörper nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungen (10, 12) mit den Fäden des Substrats formschlüssig verbunden sind.
Flexibler Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallbeschichtung (14) aus Nickel besteht.
Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abrasive Material Diamant oder kubisches Bornitrid ist.
Flexibler Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der ersten Metallbeschichtung (10) und die Schichtdicke der nichtleitenden Materialbeschichtung (12) jeweils an den höchsten Erhebungen des Substrates (2) 3 bis 25 µm beträgt.
Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 2, 3 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bruchstellen (18) und/oder die Knikkungen (20) im wesentlichen quer zur vorgesehenen Schleifrichtung verlaufen.
Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schleifkörpers, bei dem auf einen Träger Metall mit eingebettetem abrasiven Material aufgebracht wird, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Flächendeckendes Beschichten einer Seite eines biegsamen Substrats (2) mit einer ersten Metallbeschichtung (10) im Überschuß,

b) Abtragen und Einebnen der ersten Metallbeschichtung (10) bis auf ein vorbestimmtes Dickenmaß des aus Substrat (2) und erster Metallbeschichtung (10) gebildeten Trägers (9),

c) Beschichten der ersten Metallbeschichtung (10) mit einer zweiten Metallbeschichtung (14) unter gleichzeitiger Einbettung des abrasiven Materials.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallbeschichtung (10) so weit abgetragen und geebnet wird, daß die höchsten Erhebungen des Substrats (2) noch mit einer dünnen Metallschicht bedeckt bleiben.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (9) auf der der ersten Metallbeschichtung (10) gegenüberliegenden Seite mit einer Beschichtung (12) aus einem nichtleitenden Material versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (9) auf der der ersten Metallbeschichtung (10) gegenüberliegenden Seite mit einer glatten, ebenen Beschichtung (12) aus einem nichtleitenden Material versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (12) aus dem nichtleitenden Material so weit abgetragen und geebnet wird, daß die höchsten Erhebungen des Substrats (2) noch mit einer dünnen Materialschicht bedeckt bleiben.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metallschicht und die dünne Schicht aus nichtleitendem Material jeweils 3 bis 25 µm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtleitende Material ein härtbares Harz, insbesondere Phenolharz, ist.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallbeschichtung (10) und/oder die zweite, das abrasive Material aufweisende Materialbeschichtung (14) gebrochen wird.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Brechen der Metallbeschichtungen (10, 14) vor, während oder nach dem Aufbringen der zweiten Metallbeschichtung (14) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (12) aus nichtleitendem Material mit Knicklinien versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß beide Metallbeschichtungen (10, 14) sprödhart erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß in die Metallbeschichtungen (10, 14) Fremdpartikel eingelagert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallbeschichtung (14) galvanisch auf der ersten Metallbeschichtung (10) abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallbeschichtung (10) durch Auftragsverfahren aus dem festen, flüssigen, gasförmigen oder gelösten Aggregatzustand erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Haftung zwischen erster Metallbeschichtung (10) und Substrat (2) ein Haftvermittler verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Einebnen durch Walzen, Plattieren, Pressen, Schmieden oder Kugelstrahlen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtragen des Metalls der ersten Metallbeschichtung (10) und des Materials der nichtleitenden Beschichtung (12) durch Sandstrahlen, Fräsen, Schleifen, chemisches oder galvanisches Ätzen, Funkenerosion oder durch schneidende Abtragsverfahren erfolgt.