EP2551057A1

EP2551057A1 - Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifmittels, beschichtetes Schleifmittel und Verwendung eines beschichteten Schleifmittels

Info

Publication number: EP2551057A1
Application number: EP11175222A
Authority: EP
Inventors: Adrian Schoch; Bruno Oberhänsli
Original assignee: Sia Abrasives Industries AG
Current assignee: Sia Abrasives Industries AG
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2031-07-25
Also published as: KR20140061362A; US20140179206A1; US20170087692A1; WO2013014116A1; BR112014001627B1; KR101949126B1; EP2551057B1; US9555520B2; US10562153B2; BR112014001627A2; CN103702801A; CN103702801B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifmittels, welches die folgenden Schritte enthält: a) Herstellung oder Bereitstellung eines Schleifmittel-Vorprodukts, umfassend eine Unterlage, eine Vielzahl von Schleifkörnern, welche an die Unterlage gebunden sind, sowie mindestens eine Schicht eines ungehärteten Deckbinders, welcher die Schleifkörner zumindest teilweise bedeckt, wobei der oberste Deckbinder ungehärtet ist; b) Aufbringung mindestens eines Schleifadditivs auf den obersten, ungehärteten Deckbinder; c) Härtung des obersten Deckbinders. Erfindungsgemäss wird das Schleifadditiv in Schritt b) in trockener Form aufgebracht. Weiterhin sind ein beschichtetes Schleifmittel sowie eine Verwendung eines beschichteten Schleifmittels zur Bearbeitung einer Oberfläche offenbart.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifmittels, ein beschichtetes Schleifmittel und die Verwendung eines beschichteten Schleifmittels.
Mit flexiblen Schleifmitteln wie beispielsweise Schleifbändern oder Fiberscheiben kann eine Vielzahl von Oberflächen bearbeitet werden. Einige Oberflächen, wie beispielsweise solche aus rostfreiem Stahl, erfordern eine Zusatzbeschichtung des Schleifmittels mit so genannten Schleifadditiven ("grinding aids"). Als Schleifadditive kommen üblicherweise Salze zum Einsatz, welche vornehmlich die Elemente Bor und/oder Fluor enthalten. Typische Vertreter sind Kaliumtetrafluoroborat (KBF₄) und Kryolith (Na₃AlF₆ = Aluminiumtrinatriumhexafluorid). Eine derartige Zusatzbeschichtung kann beispielsweise die Lebensdauer eines Schleifmittels und damit auch die Gesamtabtragsmenge um ein Vielfaches verlängern.
Bei der Herstellung dieser herkömmlich beschichteten Schleifmittel wird die Zusatzbeschichtung als flüssige Mischung aufgetragen, die neben dem eigentlichen Schleifadditiv noch ein Bindemittel, ein Lösungsmittel (wie beispielsweise Wasser) und gegebenenfalls Farben, Rheologieadditive, Netzmittel, Entschäumer oder Füllstoffe enthalten kann. Diese flüssige Mischung wird auf ein Schleifmittel-Vorprodukt aufgetragen, welches eine Unterlage, eine Vielzahl von Schleifkörnern sowie mindestens einen gehärteten ersten Deckbinder umfasst. Anschliessend wird die flüssig aufgetragene Zusatzbeschichtung gehärtet, beispielsweise durch Erhitzen, so dass sich eine zweite Deckbinderschicht ergibt. Alternativ kann die Zusatzbeschichtung auch auf ein Schleifmittel-Vorprodukt aufgetragen werden, welches nur eine Unterlage, einen Grundbinder und Schleifkörner enthält, jedoch keinen Deckbinder. Die gehärtete Zusatzbeschichtung bildet dann den einzigen Deckbinder.
Dieses Herstellungsverfahren ist jedoch recht aufwändig, da zunächst eine das Schleifadditiv enthaltende Suspension angefertigt und diese nach dem Auftragen wieder gehärtet werden muss. Darüber hinaus wird die flüssige Zusatzbeschichtung üblicherweise mittels eines Walzverfahrens aufgetragen. Nachteilig beim Walzenauftrag ist, dass sich das Schleifadditiv in den Vertiefungen zwischen den einzelnen Schleifkörnern anreichert, wohingegen die Spitzen der Schleifkörner mit nur wenig Schleifadditiv bedeckt werden, was der Standzeit und der Schleifleistung abträglich ist. In der Regel erreicht ein Schleifmittel bereits das Ende seiner Standzeit, wenn die Schleifkörner nur bis auf etwa 40 % der anfänglichen Höhe abgenutzt sind. Partikel des Schleifadditivs, welche sich unterhalb dieses Niveaus befinden, kommen nicht mit der bearbeiteten Oberfläche nicht in Berührung. Dieser Teil des Schleifadditivs kann also seinen Zweck gar nicht erst erfüllen, was äusserst unökonomisch ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifmittels bereitzustellen, welches ökonomisch und einfach ausführbar ist und welches eine möglichst effektive Verteilung des Schleifadditivs in den Bereichen des Schleifmittels garantiert, die mit der zu bearbeitenden Oberfläche tatsächlich in Kontakt geraten.
Diese Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifmittels, welches die folgenden Schritte enthält:

a) Herstellung oder Bereitstellung eines Schleifmittel-Vorprodukts, umfassend eine Unterlage, eine Vielzahl von Schleifkörnern, welche an die Unterlage gebunden sind, sowie mindestens eine Schicht eines ungehärteten Deckbinders, welcher die Schleifkörner zumindest teilweise bedeckt, wobei der oberste Deckbinder (4) ungehärtet ist;
b) Aufbringung mindestens eines Schleifadditivs auf den obersten, ungehärteten Deckbinder;
c) Härtung des obersten Deckbinders.

Erfindungsgemäss wird das Schleifadditiv in Schritt b) in trockener Form aufgebracht, insbesondere aufgestreut.
Das Schleifmittel-Vorprodukt kann eine oder mehrere Schichten eines Deckbinders enthalten. Im Falle von zwei Deckbinder-Schichten wird üblicherweise der untere Deckbinder als "Deckbinder 1" oder "size coat" und der obere Deckbinder als "Deckbinder 2" oder "supersize coat" bezeichnet. Für die Erfindung ist es wesentlich, dass der oberste Deckbinder ungehärtet ist, also der Deckbinder, der die äusserste Schicht bildet und von der Unterlage des Schleifmittel-Vorprodukts abgewandt ist.
Das trocken aufgebrachte Schleifadditiv dringt nicht in tiefere Schichten des Deckbinders ein, sondern verbleibt in konzentrierter Menge an dessen Oberfläche. Zudem verteilt sich das Schleifadditiv relativ parallel zur Oberfläche des Schleifmittels und somit deutlich homogener. Es reichert sich also weniger in den Bereichen zwischen den einzelnen Schleifkörnern an. Folglich kann ein grösserer Anteil des aufgetragenen Schleifadditivs in Kontakt mit einer zu bearbeitenden Oberfläche gelangen, als dies beim bisher üblichen flüssigen Auftrag der Fall ist. Daher wird bei dem erfindungsgemässen trockenen Auftrag in den meisten Ausführungsbeispielen weniger Schleifadditiv pro Fläche benötigt, als dies zur Erzielung der gleichen Gesamtabtragsmenge mit einer herkömmlichen flüssigen Beschichtung erforderlich ist. Wird dieselbe Auftragsmenge des Schleifadditivs wie bei einer herkömmlichen flüssigen Beschichtung verwendet, so ergibt sich eine höhere Gesamtabtragsmenge. Umgekehrt kann auch die Auftragsmenge der Schleifkörner im Vergleich zu herkömmlichen Schleifmitteln reduziert werden; die hierdurch entstehende Verringerung der Gesamtabtragsmenge kann durch die erfindungsgemässe, trockene Aufbringung des Schleifadditivs kompensiert werden. Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren ist damit deutlich ökonomischer. Da zwischen den Schleifkörnern nur vergleichsweise wenig Schleifadditiv vorhanden ist, verbleibt dort zudem mehr Spanraum, in den beim Schleifen entstehender Abrieb aufgenommen werden kann; auch dies führt zu einer Erhöhung der Standzeit.
Wie ebenfalls festgestellt wurde, kann auch ein trocken aufgetragenes Schleifadditiv allein durch Härtung des Deckbinders fest an diesen gebunden werden. Das Schleifadditiv wird dabei durch den noch ungehärteten Deckbinder fixiert, da dieser durch Kapillarkräfte in das trockene Schleifadditiv migrieren kann. Durch diese Art der Herstellung entfällt ausserdem die Notwendigkeit, zunächst eine flüssige Zusatzbeschichtung herzustellen und diese anschliessend durch einen zusätzlichen Prozessschritt wieder zu härten.
Des Weiteren wurde erkannt, dass zumindest bei Schleifmitteln mit einer einzigen Deckbinderschicht ein trocken aufgetragenes Schleifadditiv zu einer weitaus besseren Fixierung der Schleifkörner führt, als dies bei nass aufgetragenem Schleifadditiv der Fall ist. Die Schleifkörner brechen also bei der Bearbeitung einer Oberfläche weniger leicht heraus. Dieser Effekt ist bei hohen Auftragsmengen des Schleifadditivs besonders ausgeprägt. Beim herkömmlichen Nassauftrag ist das Schleifadditiv in einer Richtung senkrecht zur Unterlage relativ homogenen verteilt, so dass sich ein vergleichsweise hoher Anteil in der Nähe oder sogar in direktem Kontakt mit den Schleifkörnern befindet. Die Bindungskraft zwischen Schleifkörnern und Deckbinder wird hierdurch herabgesetzt. Im Gegensatz dazu befindet sich in gleicher Menge trocken aufgetragenes Schleifadditiv im Mittel in einem grösseren Abstand von den Schleifkörnern, so dass die Bindung zwischen Schleifkörnern und Deckbinder hierdurch weniger oder gar nicht beeinträchtigt wird.
Unter "trocken" wird im Rahmen der Erfindung verstanden, dass das Schleifadditiv nicht als dispergierter oder suspendierter Bestandteil einer flüssigen Dispersion bzw. Suspension aufgetragen wird. Es ist nicht ausgeschlossen, dass das Schleifadditiv an seiner äusseren Oberfläche flüssige Anhaftungen aufweist, die beispielsweise durch die Luftfeuchtigkeit entstehen können. Insgesamt sollte im Rahmen der Erfindung ein allfälliger Flüssigkeitsanteil des im Schritt b) aufgetragenen Materials aber geringer als 5 Gew.-% und bevorzugt geringer als 1 Gew.-% sein. In vielen Ausführungsbeispielen erlaubt ein derart geringer Flüssigkeitsanteil, dass das Schleifadditiv rieselfähig ist und daher einfach aufgebracht werden kann.
Unter einem "Schleifadditiv" wird hier und im Folgenden ein Stoff verstanden, der mindestens eine, bevorzugt mehrere der folgenden Eigenschaften besitzt: Reduktion der beim Schleifen auftretenden Temperatur, insbesondere aufgrund einer Schmierwirkung; Reduktion der Temperatur durch Schmelzen und Rekristallisieren des Schleifadditivs; Verhinderung des Platierens mit Metall (so genanntes "Verglasen"); Verhinderung der Oxidation der bearbeiteten Oberfläche (Oxide sind häufig härter und daher schwerer zu zerspanen als Metall); und/oder Verhinderung einer Umwandlung der Struktur der Schleifkörner, beispielsweise von Alphakorund zum spröderen Spinell.
Das Schleifadditiv kann in Schritt b) in Form eines Pulvers, in Form von Flocken, in Form von Fasern, in Form von Agglomeraten und/oder in Form von Kapseln aufgebracht, insbesondere aufgestreut werden. Unter einem Agglomerat wird hier und im Folgenden eine Anhäufung von vorher losen Einzelteilchen zu einem verfestigten Verbund verstanden. Die Verfestigung kann beispielsweise mittels einer zusätzlichen Substanz und etwa durch Pressen, Härten, Trocknen und/oder Bestrahlen erfolgen. Bei einer Kapsel ist das Schleifadditiv von einer Hülle umgeben, die beispielsweise Wachse, Fette und/oder Polymerlösungen enthalten oder daraus bestehen kann. Die Herstellung derartiger Kapseln an sich ist dem Fachmann bekannt.
Die Kapseln können neben dem Schleifmitteladditiv auch flüssige Bestandteile enthalten. Sofern diese flüssigen Bestandteile jedoch durch die Hülle umgeben sind und aus dieser nicht austreten können, so werden diese Kapseln im Rahmen der Erfindung dennoch als "trocken" und streubar angesehen.
Vorteilhafterweise hat zumindest ein Grossteil der Partikel des Schleifadditivs eine Grösse, die im Bereich von 0,1 µm bis 2 mm liegt, bevorzugt von 0,1 µm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt von 0,1 µm bis 0,1 mm. Bevorzugt sollten mindestens 90 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, noch weiter bevorzugt mindestens 99 Gew.-% der Partikel und besonders bevorzugt alle Partikel des Schleifadditivs eine Grösse in diesem Bereich haben.
Der d_s90-Wert der Grössenverteilung der Partikel des Schleifadditivs kann im Bereich von 1 µm bis 5 µm liegen; der d_s50-Wert kann im Bereich von 10 µm und 40 µm liegen; der d_s10-Wert kann im Bereich von 20 µm bis 100 µm liegen. Dabei bedeutet beispielsweise ein d_s90-Wert von 3 µm, dass 90 Gew.-% der Partikel des Schleifadditivs eine Grösse von 3 µm oder mehr haben.
Es ist ebenfalls zweckmässig, wenn die mittlere Grösse der Partikel des Schleifadditivs geringer ist als die mittlere Grösse der Schleifkörner. Hierdurch können die Partikel des Schleifadditivs sowohl die Oberflächen der Schleifkörner als auch die Zwischenräume dazwischen gleichmässig überdecken. Falls das Schleifadditiv in Form von Agglomeraten oder Kapseln vorliegt, so ist das Verhältnis aus mittlerem Durchmesser der Agglomerate zum mittleren Durchmesser der Schleifkörner bevorzugt kleiner als 5, weiter bevorzugt kleiner als 3 und noch weiter bevorzugt kleiner als 2. Besonders bevorzugt ist der mittlere Durchmesser der Agglomerate kleiner als der mittlere Durchmesser der Schleifkörner. Ebenfalls bevorzugt ist die Grösse der Agglomerate kleiner als der d_s3-Wert der Schleifkörner.
Das Schleifadditiv kann in einer Auftragsmenge aufgetragen werden, die im Bereich von 10 g/m² bis 500 g/m², bevorzugt von 20 g/m² bis 400 g/m², besonders bevorzugt von 25 g/m² bis 250 g/m² liegt. Bei Verwendung von Kaliumtetrafluoroborat als Schleifmitteladditiv haben sich bei einer Korngrösse von # 400 Auftragsmengen im Bereich von 30 g/m² bis 35 g/m² als besonders günstig erwiesen, bei einer Korngrösse von # 36 im Bereich von 160 g/m² bis 180 g/m².
Wie oben bereits ausgeführt wurde, genügen derartige, im Vergleich zum Stand der Technik geringe Auftragsmengen, um einen zufrieden stellenden Gesamtabtrag zu erzielen. Insbesondere entsprechen die oben genannten Auftragsmengen für Kaliumtetrafluoroborat in etwa den Auftragsmengen, wie sie bei einer herkömmlichen, flüssigen Beschichtung mit Kaliumtetrafluoroborat Verwendung finden; die Gesamtabtragsmenge ist jedoch deutlich höher als bei der herkömmlichen, flüssigen Beschichtung.
In dem erfindungsgemässen Verfahren kann jeder Stoff als Schleifadditiv verwendet werden, der auch in den bisher üblichen flüssigen Auftragsverfahren eingesetzt wurde. Das Schleifadditiv kann beispielsweise ein Salz enthalten oder daraus bestehen, welche insbesondere Bor und/oder Fluor enthält, insbesondere Kaliumtetrafluoroborat und/oder Kryolith.
Alternativ oder zusätzlich kann das Schleifadditiv auch Glimmer, Sand, Pigmente, pyrogene Kieselsäure, Karbon, Glas, Talkum, Korund und/oder andere mineralische Stoffe enthalten oder daraus bestehen.
Insbesondere kann Schleifadditiv mindestens einen oder mehrere der folgenden Stoffe enthalten oder daraus bestehen:

Al₂O₃ (Aluminiumoxid, Korund)
Al(OH)₃ (Aluminiumhydroxid Hydral 710 / PGA-SD)
AlCl₃ (Aluminiumchlorid)
BN (Bornitrid, hexagonal)
BaBr₂ (Bariumbromid)
CaF₂ (Calciumfluorid, Flussspat)
CaCl₂ (Calciumchlorid)
CaBr₂ (Calciumbromide)
C (Graphit)
C₁₀H₄Cl₄ (Tetrachlornaphthalin)
C₇H₈Br₅ (Pentabromtoluen)
C₉H₂Cl₆O₃ (Chlorendic Anhydride)
C₁₂H₁₈Br₆ (Hexabromcyclododecan)
C₁₂H₁₀OBr₁₀ (Decabromdiphenyloxid (Flammschutzmittel))
C₁₈H₁₂Cl₁₂ (Dechloran A (Flammschutzmittel))
CaCO₃ (Calciumcarbonat)
Ca₃(PO₄)₂ (Calciumphosphat)
Ca(OH)₂ (Calciumhydroxid)
(CH₂CHCl)_n (Polyvinylchlorid, PVC)
Cs₂SO₄ (Cäsiumsulfat)
CuSO₄ (Kupfersulfat)
CoSO₄ (Cobaltsulfat)
C₂₀H₂₂Cl₂₀ (halogenierte Paraffine Chlorez 700, 760)
FeS₂ (Eisen-II-disulfid Pyrit)
FeSO₄ (Eisensulfat)
KBF₄ (Kaliumfluoroborat)
K₃AlF₆ (Kaliumfluoroaluminat)
K₂TiF₆ (Kaliumfluorotitanat)
KCl (Kaliumchlorid)
K₄P₂O₇ (Kaliumpyrophosphat)
K₂SO₄ (Kaliumsulfat)
KNO₂ (Kaliumnitrit)
K₃PO₄ (Kaliumphosphat)
K₂HPO₄ (Kaliumhydrogenphosphat)
Li₂SO₄ . H₂O (Lithiumsulfat)
MgF (Magnesiumfluorid)
MoS₂ (Molybdän-IV-sulfid)
MoO₃ (Molybdän-VI-oxid)
MnS (Mangan-II-sulfid)
MgO (Magnesiumoxid)
Mg(OH)₂ (Magnesiumhydroxid)
MgCO₃ (Magnesiumcarbonat)
MgCO₃ Mg(OH)₂ 3 H₂O (Nesquehonit)
MgO CO₂ H₂O (Magnesiumcarbonat-Subhydrat)
MgSO₄ . 7 H₂O (Magnesiumsulfat)
MnSO₄ (Mangansulfat)
MgCl₂ (Magnesiumchlorid)
MgBr₂ (Magnesiumbromide)
Na₃AlF₆ (Natriumfluoroaluminat, Kryolith)
NaBF₄ (Natriumfluoroborat)
Na₂[B₄O₅(OH)₄] · H2O (Natriumborat, Borax)
(NH₄)₃AlF₆ (Ammoniumfluoroaluminat)
NaCl (Natriumchlorid)
Na₄P₂O₇ 10 H₂O (Natriumpyrophosphat)
Na₂SiO₃ 9 H₂O (Natriumsilikat)
NH₄Cl (Ammoniumchlorid)
(NH₄)₂SO₄ (Ammoniumsulfat)
(NH4)₃PO₄ (Ammoniumphosphat)
Na₂CO₃ 10 H₂O (Natriumcarbonat, Kristallsoda)
Na₂SO₄ 10 H₂O (Natriumsulfat, Glaubersalz)
NaNO₂ (Natriumnitrit)
Na₃PO₄ (Natriumphosphat)
PbCl₂ (Blei-II-chlorid)
Pb (Blei)
S₃Sb₂ (Antimon-III-sulfid)
Sb₂O₃ (Antimonoxid)
Sn (Zinn)
Se.. (Selenide)
Te.. (Telluride)
ZnS (Zink-II-sulfid)
Zn₂P₂O₇ (Zinkpyrophosphat)
2 ZnO 3 B₂O₃ 3.5 H₂O (Zinkborat, Firebrake)
4ZnO B203 H2O (Zinkborat, Firebrake 415)

Die Unterlage des Schleifmittel-Vorprodukts kann jede in der Schleifmittelindustrie übliche Unterlage sein, insbesondere eine flexible Unterlage, wie beispielsweise eine textile Unterlage, ein Papier, eine Folie, Vulkanfiber oder eine Kombination davon. Die Erfindung ist ebenfalls nicht auf bestimmte Schleifkörner beschränkt; das Schleifkorn kann beispielsweise Korund (in verschiedenen Varianten, insbesondere Weisskorund, Halbedelkorund, Blaukorund, Zirkonkorund keramischer Korund und/oder Braunkorund), Siliziumkarbid, kubisches Bornitrid, Diamant oder Mischungen davon sein. Auch die Grösse der Schleifkörner ist nicht wesentlich für die Erfindung. Das Schleifmittel kann in unterschiedlichen Konfektionsformen vorliegen, beispielsweise als Schleifscheibe oder als Schleifband.
Die Schleifkörner können mithilfe eines an sich bekannten Grundbinders an die Unterlage gebunden werden. Dabei kann es sich etwa um ein an sich bekanntes Kunstharz handeln. Auch als Deckbinder kann ein an sich bekanntes Bindemittel verwendet werden, beispielsweise ebenfalls aus Kunstharz. Der Deckbinder kann zudem weitere übliche Wirkstoffe und/oder Füllstoffe enthalten.
Der Deckbinder kann ein Phenolharz, ein Epoxid, ein Harnstoffharz, ein Melaminharz oder ein ungesättigtes Polyesterharz sein. Besonders bevorzugt ist der Deckbinder ein Phenolharz oder ein Epoxid. Der ungehärtete Deckbinder, auf den das Schleifadditiv im Schritt b) aufgebracht wird, kann eine Viskosität aufweisen, wie sie für Schleifmittel ohne weitere Deckbinderschicht (so genannter "super size coat") und ohne Schleifadditiv üblich ist. Die Viskositätseinstellung für einen Deckbinder ist dem Fachmann bekannt.
Ein Teil des Deckbinders dient zur Fixierung des Schleifadditivs. Dies kann dadurch ausgeglichen werden, dass eine grössere Auftragsmenge des Deckbinders als üblich verwendet wird und/oder dass der Deckbinder einen höheren Harzgehalt als üblich aufweist. Beispielsweise kann der Deckbinder in einer Auftragsmenge im Bereich von 40 g/m² bis 700 g/m², bevorzugt von 50 g/m² bis 600 g/m², besonders bevorzugt von 60 g/m² bis 500 g/m² aufgetragen werden. Der Feststoffgehalt kann etwa im Bereich von 40 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bevorzugt von 45 Gew.-% bis 93 Gew.-%, besonders bevorzugt von 50 Gew.-% bis 90 Gew.-% liegen. Die Auftragsmengen und der Feststoffgehalt können dabei von der Grösse der Schleifkörner abhängen. Beispielsweise kann bei einer Körnung von P400 eine Auftragsmenge von 67 g/m² und ein Feststoffanteil geeignet sein, während bei einer Körnung von P24 eine Auftragsmenge von 430 g/m² und ein Feststoffgehalt von 88 % vorteilhafter sein kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein beschichtetes Schleifmittel, welches durch ein wie oben beschriebenes Verfahren erhältlich ist. Ein solches Schleifmittel umfasst also eine Unterlage, eine Vielzahl von Schleifkörnern, welche an die Unterlage gebunden sind, einen Deckbinder, welcher die Schleifkörner zumindest teilweise bedeckt, sowie mindestens ein Schleifadditiv, welches trocken aufgetragen wurde und vom Deckbinder gebunden ist.
Wie bereits ausgeführt wurde, ist das Schleifadditiv parallel zur Oberfläche des Schleifmittels homogener verteilt als beim herkömmlichen Nassauftrag.
Bevorzugt sind mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-% der Partikel des Schleifadditivs in einer Aussenschicht des Schleifmittels angeordnet, deren Dicke höchstens 60 %, bevorzugt höchstens 40 %, besonders bevorzugt höchstens 30 % der gesamten Dicke der Schicht aus Deckbinder und Schleifadditiven beträgt. Mit anderen Worten befindet sich also ein grosser Teil der Partikel des Schleifadditivs in der Nähe der Oberfläche der Deckbinderschicht.
Ebenfalls bevorzugt weicht die durchschnittliche Auftragsmenge der Partikel des Schleifadditivs oberhalb der Schleifkörner von der durchschnittlichen Auftragsmenge der Partikel des Schleifadditivs zwischen den Schleifkörnern um weniger als 60 %, bevorzugt um weniger als 50 %, besonders bevorzugt um weniger als 40 % ab. Als Auftragsmenge wird auch hier die Massenbelegung pro Fläche verstanden, die in g/m² angegeben werden kann. Die Partikel des Schleifadditivs sind also weder zwischen den Schleifkörnern noch oberhalb der Schleifkörner besonders angereichert und somit sichtbar homogener als mit Walzenauftrag über die gesamte Oberfläche verteilt. "Oberhalb der Schleifkörner" bedeutet dabei, dass die Partikel des Schleifadditivs auf der der Unterlage abgewandten Seite der Schleifkörner angeordnet sind.
Bevorzugt beträgt das Verhältnis der Schichtdicke des Schleifadditivs oberhalb der Schleifkörner zur Schichtdicke des Schleifadditivs zwischen den Schleifkörnern mindestens 30 %, bevorzugt mindestens 50 %, besonders bevorzugt mindestens 70 %. Ein derartiges Verhältnis bedeutet, dass sich oberhalb der Schleifkörner ein grösserer relativer Anteil des Schleifadditivs befindet, als dies bei herkömmlichen, flüssig beschichteten Schleifmittel der Fall ist. Bei herkömmlicher Auftragsweise ist die Schichtdicke des Schleifadditivs an den Spitzen der Schleifkörner sehr gering, so dass unbeschichtete Kornspitzen vom Auge sichtbar sind. Die Schichtdicke kann durch Ausmessen an einem Foto einer Schnittansicht des Schleifmittels bestimmt werden. Das Foto kann dabei durch ein Mikroskop aufgenommen werden.
Schliesslich betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten Schleifmittels zur Bearbeitung einer Oberfläche, insbesondere einer Oberfläche, die mindestens ein Metall enthält oder daraus besteht, insbesondere rostfreien Stahl, Titan und/oder mindestens eine so genannte Superlegierung. Bei den Superlegierungen (englisch: "superalloy") kann es sich z.B. um Nickelbasislegierungen, Kobaltlegierungen, Nickel/Eisenlegierungen oder harte Bronze handeln. Derartige Superlegierungen sind beispielsweise unter den Handelsnamen Inconel, Waspaloy oder Rene bekannt. Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:

Figuren 1a und 1b: schematische Schnittansichten eines ersten bekannten Schleifmittels mit nass aufgebrachtem Schleifadditiv vor und nach dem Gebrauch;
Figuren 2a und 2b: schematische Schnittansichten eines ersten erfindungsgemässen Schleifmittels mit trocken aufgebrachtem Schleifadditiv vor und nach dem Gebrauch;
Figur 3: eine Grössenverteilung von Partikeln eines Schleifadditivs;
Figur 4: eine Fotografie einer Draufsicht auf ein zweites erfindungsgemässes Schleifmittel mit Schleifkörnern der Grösse # 36 und KBF₄ als Schleifadditiv, welches trocken in einer Auftragsmenge von 178 g/m² aufgetragen wurde;
Figur 5: eine Fotografie einer Draufsicht auf ein zweites Vergleichsbeispiel eines Schleifmittels mit Schleifkörnern der Grösse # 36 und KBF₄ als Schleifadditiv, welches durch Walzenauftrag flüssig aufgetragen wurde;
Figur 6: eine Fotografie einer Draufsicht auf ein drittes erfindungsgemässes Schleifmittel mit Schleifkörnern der Grösse # 50 und Schleifadditiv, welches trocken aufgetragen wurde;
Figur 7: eine Fotografie einer Draufsicht auf ein drittes Vergleichsbeispiel eines Schleifmittels mit Schleifkörnern der Grösse # 50 und Schleifadditiv, welches durch Walzenauftrag flüssig aufgetragen wurde;
Figur 8: eine Fotografie einer Schnittansicht eines vierten Vergleichsbeispiels;

Figur 9: eine Fotografie einer Schnittansicht eines vierten erfindungsgemässen Schleifmittels;
Figur 10: Abbott-Kurven mehrerer Schleifmittel.

Das in Figur 1a schematisch dargestellte herkömmliche beschichtete Schleifmittel enthält eine Unterlage 1, Schleifkörner 3, die mittels eines Grundbinders 2 an die Unterlage 1 gebunden sind, sowie einen Deckbinder 4, der die Schleifkörner 3 bedeckt. Mit Hilfe eines bekannten Walzverfahrens wurde eine flüssige Zusatzbeschichtung 6 mit Hilfe von Walzen aufgetragen, die eine Vielzahl von Partikeln 5 eines Schleifadditivs enthält. Durch das Walzen wurden die Partikel 5 im Wesentlichen zwischen den einzelnen Schleifkörnern 3 angereichert. Auf diese Weise kommt ein Grossteil der Partikel 5 beim Bearbeiten einer Oberfläche gar nicht in Berührung mit dieser. Nach dem Gebrauch des Schleifmittels 1 ist, wie in Figur 1b ersichtlich, ein Teil der Schleifkörner 3 abgetragen worden. Viele Partikel 5 des Schleifadditivs sind bis zu diesem Zeitpunkt jedoch noch unbenutzt geblieben, was wirtschaftlich äusserst uneffektiv ist.
Im Gegensatz dazu zeigt Figur 2a ein erfindungsgemässes Schleifmittel, bei dem das Schleifadditiv wie unten näher erläutert trocken aufgebracht wurde. Hier sind die Partikel 5 des Schleifadditivs in der Nähe der äusseren Oberfläche des Deckbinders 4 angeordnet. Zudem sind sie homogener über diese Oberfläche verteilt und nicht in den Bereichen zwischen den Schleifkörnern 3 angereichert. Auf diese Weise kommt ein grösserer Anteil der Partikel 5 des Schleifadditivs mit einer zu bearbeiteten Oberfläche in Kontakt und kann dort seine gewünschte Wirkung entfalten. Dieser grössere Anteil ist in dem in Figur 2b dargestellten gebrauchten Zustand des Schleifmittels 1 abgetragen.
Zur Herstellung beschichteter Schleifmittel wurde zunächst eine Vielzahl von Schleifmittel-Vorprodukten vorbereitet. Diese enthielten eine Unterlage 1 aus Vulkanfiber der Stärke 0,8 mm. Mittels eines Grundbinders 2 wurden Schleifkörner 3 aus zwei verschiedenen Korundvarianten der Grössen # 36 und # 50 in einer Menge von 800 g/m² (Korngrösse # 36) bzw. 570 g/m² (Korngrösse # 50) an die Unterlage 1 gebunden. Der Grundbinder 2 aus Phenolharz und Kreide wurde in einer Menge von 178 g/m² (Korngrösse # 36) bzw. 175 g/m² (Korngrösse # 50) aufgetragen. Anschliessend wurde ein ungehärteter und daher noch flüssiger Deckbinder 4 aus Phenolharz/Kreide in einer Nassmenge von 650 g/m² (Korngrösse # 36) bzw. 450 g/m² (Korngrösse # 50) aufgetragen.
Auf dieses somit hergestellte Schleifmittel-Vorprodukt wurde in den Beispielen 1 bis 7 gemäss Tabelle 1 und den Beispielen 8 bis 11 gemäss Tabelle 2 Kaliumtetrafluoroborat (KBF₄) als Schleifadditiv aufgetragen.
Das Kaliumtetrafluoroborat-Pulver wurde von der Firma Solvay Fluor GmbH, 30173 Hannover, Deutschland bezogen. Die Grössenverteilung der Partikel des Pulvers ist durch die Summenverteilung in Figur 3 gegeben.
In den Vergleichsbeispielen 1, 9 und 11 wurde das Schleifadditiv in Form einer flüssigen Zusatzbeschichtung aufgebracht. Diese flüssige Zusatzbeschichtung hatte die folgende Zusammensetzung:

Phenolharz 75% 12 Gew.-%

KBF4 50 Gew.-%

Kryolith 10 Gew.-%

Wasser 17 Gew.-%

Farbstoff, Netzmittel, Ti02, Weichmacher, Verdicker 11 Gew.-%
Zur Herstellung der erfindungsgemässen Beispiele 2 bis 8 und 10 wurde pulverförmiges Kaliumtetrafluoroborat (KBF₄) in trockener Form auf den noch ungehärteten Deckbinder aufgetragen. Das Kaliumtetrafluoroborat wurde mit Hilfe einer an sich bekannten Auftragsstation für pulverförmige Medien gleichmässig auf das Schleifmittel-Vorprodukt aufgebracht. Die Auftragsmengen sind in den Tabellen 1 und 2 wiedergegeben.
Die Kaliumtetrafluoroborat-Partikel hatten in allen Beispielen (sowohl als trockenes Pulver in den erfindungsgemässen Beispielen als auch als dispergierte Partikel in den Vergleichsbeispielen) jeweils eine mittlere Grösse von 25 µm.
Tabelle 1 dokumentiert für die Schleifmittel gemäss Beispielen 1 bis 7 den Gesamtabtrag, der mit diesen Schleifmitteln mit Schleifkörnern der Korngrösse # 36 erzielt werden konnte. Zur Bestimmung dieses Gesamtabtrags wurde das gehärtete Schleifmittel zu Schleifscheiben mit einem Durchmesser von 180 mm gestanzt. Die Schleifscheiben wurden an einer Schleifmaschine befestigt, mit einer Schnittgeschwindigkeit von 33,6 m/s betrieben und mit einer Kraft von 50 N senkrecht nacheinander auf eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten, 4 mm dicken Platten aus rostfreiem Stahl (X5CrNi18-10 1.4301) angedrückt. Der Tangentialvorschub betrug 1,5 m/min, wobei mit einer Kontaktwalze geschliffen wurde. Durch Differenzmessung wurde für jede Platte einzeln die Menge des abgetragenen Materials bestimmt. Die Bearbeitung wurde so lange durchgeführt, bis die Abtragsmenge pro Platte auf ca. 35 % der Abtragsmenge der ersten Platte gefallen war. In Tabelle 1 sind der hiermit erzielte Gesamtabtrag und der Belagsverlust angegeben, also die Masse der ursprünglichen Schleifscheibe, die während der Bearbeitung von dieser abgetragen wurde.

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, ist bei erfindungsgemässem, trockenem Auftrag (Beispiel Nr. 3) gegenüber dem üblichen, nassen Auftrag (Beispiel Nr. 1) nur in etwa halb soviel Schleifadditiv nötig, um ungefähr den gleichen Gesamtabtrag zu erreichen.

Tabelle 1

Beispiel Nr.	1	2	3	4	5	6	7
Auftragsart	nass (Vergleichs-beispiel, Mittelwerte aus 8 Proben)	trocken	trocken	trocken	trocken	trocken	trocken
Auftragsmenge KBF₄ [g/m²]	172 (enthalten in 344 g/m² nass aufge-tragener Zusatzbeschichtung)	43	87	112	152	178	208
Gesamtabtrag [g]	159	119	160	180	192	216	220
Belagsverlust [g]	3,5	2,9	3,0	3,1	3,4	3,4	4,0

Die Figuren 4 bis 7 enthalten Fotografien von Draufsichten auf die beschichteten Schleifmittel 8 bis 11 gemäss Tabelle 2. Die Figuren 4 und 5 zeigen also Schleifmittel mit einer Korngrösse # 36, wobei Figur 4 eine Schleifscheibe mit erfindungsgemäss trocken aufgetragenem Schleifadditiv zeigt und Figur 5 ein Schleifmittel mit nass aufgetragenen Schleifadditiv. Die Figuren 6 und 7 zeigen Schleifmittel mit Korngrösse # 50.

Wie aus dem Vergleich der Figuren hervorgeht, sind die Partikel des Schleifadditivs nach dem erfindungsgemässen, trockenen Auftrag (Figuren 4 und 6) an der Oberfläche des Schleifmittels und insbesondere auch oberhalb der einzelnen Schleifkörner vorhanden. Zudem sind die Partikel des Schleifadditivs im Wesentlichen homogen über die Oberfläche verteilt. Bei den Vergleichsbeispielen mit nassem Auftrag (Figuren 5 und 7) hingegen sind die Partikel des Schleifadditivs weiter zwischen die Schleifkörner eingedrungen und daher praktisch nicht mehr sichtbar.

Tabelle 2

Beispiel Nr.	8	9	10	11
Figur Nr.	4	5	6	7
Korngrosse	# 36	# 36	# 50	# 50
Auftragsart	trocken	nass (Vergleichsbeispiel)	trocken	nass (Vergleichsbeispiel)
Auftragsmenge KBF₄ [g/m²]	178	172 (enthalten in 344 g/m² nass aufgetragener Zusatz-beschichtung)	136	138 (enthalten in 276 g/m² nass aufgetragener Zusatz-beschichtung)

In Figur 8 ist eine Fotografie einer Schnittansicht durch ein herkömmliches Schleifmittel dargestellt, bei dem das Schleifadditiv 5 in einer flüssig aufgebrachten Zusatzbeschichtung 6 eingebettet ist. Wie hier deutlich zu erkennen ist, befindet sich ein grosser Teil des Schleifadditivs in den Bereichen zwischen den Schleifkörnern 3, wo es seine vorgesehene Wirkung jedoch gar nicht entfalten kann.
Figur 9 zeigt eine Fotografie einer Schnittansicht durch ein weiteres erfindungsgemässes Schleifmittel. Die Schleifkörner 3 sind mithilfe eines Grundbinders 2 an einer Unterlage 1 aus Vulkanfiber der Stärke 0,8 mm gebunden. Unterlage 1, Grundbinder 2 und Schleifkörner 3 sind von einer Schicht aus Deckbinder 4 überdeckt. Oberhalb dieser Schicht befindet sich eine weitere Schicht aus trocken aufgetragenem Schleifadditiv 5. Wie auch aus dieser Abbildung hervorgeht, weist die Schicht aus Schleifadditiv 5 eine im Wesentlichen homogene Dicke auf. Zudem ist erkennbar, dass das Schleifadditiv 5 praktisch nicht in die Schicht aus Deckbinder 4 eingedrungen ist. Ausserdem werden die Partikel des Schleifadditivs 5 direkt durch den Deckbinder 4 gebunden. Es bedarf also keines weiteren Bindemittels, wie es beim herkömmlichen, nassen Auftrag der Zusatzbeschichtung erforderlich ist.
In Figur 10 sind Abbott-Kurven mehrerer Schleifmittel gezeigt, die gemäss DIN EN ISO 4287 bestimmt wurden. Die erste Kurve (1) wurde an einer Unterlage gemessen, an die eine Schleifkorn-Mischung aus Korund gebunden war. Diese Mischung enthielt Halbedelkorund der Körnung P120 und keramischen Korund der Körnung #120. Diese Unterlage wies eine Höhendifferenz von 436 µm auf. Unter der Höhendifferenz wird hier und im Folgenden die Differenz der Höhen eines von der Unterlage am weitesten entfernten Punktes der Oberfläche und eines der Unterlage am nächsten liegenden Punktes der Oberfläche verstanden; die Höhendifferenz ist also gleich der Differenz der Ordinatenwerte der Abbott-Kurve bei 0 % und bei 100 %.
Nach Auftragen eines Deckbinders ergab sich die zweite Kurve (2) mit einer Höhendifferenz von 368 µm. Die dritte Kurve (3) wurde für ein erfindungsgemässes Schleifmittel bestimmt, bei dem Kaliumtetrafluoroborat (KBF₄) einer mittleren Korngrösse von 25 µm und in einer Menge von etwa 64 g/m² trocken aufgetragen wurde; die Höhendifferenz beträgt hier 386 µm. Im Vergleich dazu zeigt die vierte Kurve (4) das Ergebnis für ein herkömmliches Schleifmittel, bei dem das Kaliumtetrafluoroborat in einer Dispersion aufgetragen wurde; es ergab sich eine Höhendifferenz von 288 µm. Die Dispersion wurde in einer Menge von 120 g/m² aufgetragen, was eine Auftragsmenge von 54 g/m² des Kaliumtetrafluoroborats ergab.
Wie an Figur 10 zu erkennen ist, liegt die dritte Kurve (3) des erfindungsgemässen Schleifmittels bei Materialanteilen von weniger als etwa 15 % oberhalb der vierten Kurve (4) des herkömmlichen Schleifmittels, während sie bei höheren Materialanteilen darunter liegt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich bei trockenem Auftrag relativ viele der Partikel des Schleiadditivs im Bereich der höchsten Erhebungen (also im Bereich einer Schneideraumtiefe von 0 µm) befinden. Bei nassem Auftrag gemäss Kurve (3) ist ein grösserer Teil des Schleifadditivs in den Bereich zwischen Schleifkörnern eingesunken, so dass hier der Materialanteil bei grösseren Schneideraumtiefen grösser ist. Zudem ist die Höhendifferenz der Kurve (3) zum erfindungsgemässen Schleifmittel grösser als die Höhendifferenz der Kurve (4) zum herkömmlichen Schleifmittel. Auch dies ist darauf zurückzuführen, dass sich ein grosser Anteil der Partikel des Schleifadditivs im Bereich der höchsten Erhebungen befindet.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifmittels, enthaltend die folgenden Schritte:
a) Herstellung oder Bereitstellung eines Schleifmittel-Vorprodukts, umfassend eine Unterlage (1), eine Vielzahl von Schleifkörnern (3), welche an die Unterlage gebunden sind, sowie mindestens eine Schicht eine Deckbinders (4), welcher die Schleifkörner (3) zumindest teilweise bedeckt, wobei der oberste Deckbinder (4) ungehärtet ist;

b) Aufbringung mindestens eines Schleifadditivs auf den obersten, ungehärteten Deckbinder (4);

c) Härtung des obersten Deckbinders (4); dadurch gekennzeichnet, dass
das Schleifadditiv in Schritt b) in trockener Form aufgebracht, insbesondere aufgestreut wird.
Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schleifadditiv in Schritt b) in Form eines Pulvers, in Form von Flocken, in Form von Fasern, in Form von Agglomeraten und/oder in Form von Kapseln aufgebracht, insbesondere aufgestreut wird.
Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 99 Gew.-% der Partikel (5) des Schleifadditivs, besonders bevorzugt alle Partikel (5) des Schleifadditivs eine Grösse im Bereich von 0,1 µm bis 2 mm, bevorzugt von 0,1 µm bis 0,5 µm, besonders bevorzugt von 0,1 µm bis 0,1 mm haben.
Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mittlere Grösse der Partikel (5) des Schleifadditivs geringer ist als die mittlere Grösse der Schleifkörner (3).
Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schleifadditiv in einer Auftragsmenge aufgetragen wird, die im Bereich von 10 g/m² bis 500 g/m², bevorzugt von 20 g/m² bis 400 g/m², besonders bevorzugt von 25 g/m² bis 250 g/m² liegt.
Beschichtetes Schleifmittel, erhältlich durch ein Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche.
Schleifmittel gemäss Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verhältnis der Schichtdicke des Schleifadditivs oberhalb der Schleifkörner (3) zur Schichtdicke des Schleifadditivs zwischen den Schleifkörnern (3) mindestens 30 %, bevorzugt mindestens 50 %, besonders bevorzugt mindestens 70 % beträgt.
Schleifmittel gemäss einem der Ansprüche 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-% der Partikel (5) des Schleifadditivs in einer Aussenschicht des Schleifmittels angeordnet sind, deren Dicke höchstens 60 %, bevorzugt höchstens 40 %, besonders bevorzugt höchstens 30 % der gesamten Dicke der Schicht aus oberstem Deckbinder (4) und Schleifadditiven beträgt.
Schleifmittel gemäss einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die durchschnittliche Auftragsmenge der Partikel (5) des Schleifadditivs oberhalb der Schleifkörner (3) von der durchschnittlichen Auftragsmenge der Partikel (5) des Schleifadditivs zwischen den Schleifkörnern (3) um weniger als 60 %, bevorzugt um weniger als 50 %, besonders bevorzugt um weniger als 40 % abweicht.
Verwendung eines beschichteten Schleifmittels gemäss einem der Ansprüche 6 bis 9 zur Bearbeitung einer Oberfläche, insbesondere einer Oberfläche, die mindestens ein Metall enthält oder daraus besteht, insbesondere rostfreien Stahl, Titan und/oder mindestens eine Superlegierung.