NO315792B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av strukturerte abrasiver med påfestede funksjonelle pulvere - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Den foreliggende oppfinnelse vedrører fremstilling av strukturerte abrasiver på substrater eller bakmaterialer i en form anvendbar for finbearbeiding av materialer slik som metaller tre, plast og glass.

Forslaget om å avsette generelt isolerte strukturer slik som "øyer" eller "åser" av en blanding av et bindemiddel og abrasivt materiale på et bakemateriale, for å danne skalte "strukturerte abrasiver", har vært kjent i flere år. Dersom øyene eller åsene har meget like høyder over bakmaterialet og er hensiktsmessig separert, (kanskje etter en mindre preparering), vil bruk av produktet resultere i redusert overflateoppskraping og forbedret overflatefmhet. I tillegg vil rommene mellom øyene tilveiebringe en rute hvor spon dannet ved abrasjonen kan føres ut fra arbeids-området og kjølemiddel kan sirkulere.

I et konvensjonelt belagt abrasiv avdekker undersøkelse av slipeoverflaten at et relativt lite antall av kornene på overflaten av abrasiv i en aktivt slipende sone er i kontakt med arbeidsstykket på samme tid. Ettersom overflaten slites vil dette antall øke men samtidig vil anvendelsen av noen av kornene reduseres ved sløving. Anvendelsen av strukturerte abrasivér har fordel ved at de jevnt utformede øyer slites ved i hovedsak samme hastighet, slik at en jevn abrasjonsrate kan opprettholdes for lengre perioder. På en måte er det abrasive arbeid jevnere fordelt blant et større antall slipepunkter. Videre, siden øyene omfatter mange mindre abrasive partikler, vil erosjon av en øy avdekke nye, ubrukte abrasive partikler som ennå ikke er sløvet.

Én teknikk for utforming av et slikt nettverk av isolerte øyer eller flekker som er blitt beskrevet er dyptrykking (rotogravyr). Dyptrykkingsteknikken gjør bruk av en rulle hvor det i overflaten er et mønster av celler inngravert. Cellene fylles med sammensetningen og rullen presses mot en overflate og sammensetningen i cellene overføres til overflaten.

I patentpublikasjon US 5014468 er det beskrevet en teknikk for fremstilling av strukturerte abrasiver. Ved fremgangsmåten avsettes en bindemiddel/abrasiv-sammensetning fra dyptrykkingsceller på en rulle slik at sammensetningen legges ned i en rekke strukturer omgitt av et areal uten abrasiv. Dette menes å være resultatet av avsetning av mindre enn det fulle volum av cellen og kun fra omkrets-området for hver celle, hvilket vil kunne etterlate ringformasjonene som er beskrevet.

Problemet med dyptrykking har derfor alltid vært å opprettholde en anvendbar form på hver øy. Å formulere en abrasiv/bindemiddelblanding som er tilstrekkelig flytende til at den avsettes og likevel tilstrekkelig ikke-flytende til å hindre utflyting til et i hovedsak jevnt lag av belegg ved avsetning på et substrat, har vist seg å være meget vanskelig.

Chasman et al., i patentpublikasjon US 4773920, fremholder at ved bruk av et dyptrykkingsbelegg er det mulig å påføre et jevnt mønster av åser og daler til bindemiddelsammensetningen, hvilke som herdet kan tjene som kanaler for fjerning av smøremiddel og spon. Utover den rene påpekning av muligheten finnes imidlertid ingen detaljer om hvordan dette kan gjennomføres.

I patentpublikasjon US 4644703, ved Kaczmarek et at., benyttes en dyptrykkingsvalse på mer konvensjonell måte for å avsette en abrasiv/bindemiddel-sammensetning i et lag som deretter jevnes ut før et andre lag avsettes ved en dyptrykkingsprosess på toppen av det utjevnede første lag. Det finnes ingen veiledning vedrørende egenskapene eller utseendet av den ferdig herdede overflate.

I patentpublikasjon US 5014468 (Ravipati et al.) foreslås bruk av en abrasiv/bindemiddelblanding med ikke-newtonske strømnningsegenskaper, og å avsette denne blanding ved en dyptrykkingsteknikk på en film. Ifølge denne prosess blir blandingen avsatt fra kantene av dyptrykkingscellene for å produsere en unik struktur med avsetninger av redusert tykkelse med avstanden bort fra overflaten som omgir arealer uten blandingen. Dersom cellene er tilstrekkelig nær hverandre kan overflatestrukturene være sammenkoblet. Dette produkt har vist seg å være meget nyttig, særlig ved oftalmiske sluttbearbeidingsoperasjoner. Prosessen er meget nyttig men den har et potensielt problem med økende oppbygging av materiale i cellene i dyptrykkrullen, slik at avsetningsmønsteret kan endres noe under en langvarig produksjonssyklus. I tillegg er egenskapene ved prosessen slik at den er begrenset til sammensetninger som inneholder relativt små abrasive korn (vanligvis mindre enn 20 mikron).

En annen metode for fremstilling av strukturerte abrasiver er ved avsetning av en abrasiv/bindemiddelblanding på en substratoverflate, og deretter å frembringe et mønster omfattende et nett av isolerte strukturer på blandingen ved å herde bindemidlet mens det er i kontakt med en form med den motsatte av den ønskede mønstrede overflate. Denne metode er beskrevet i patentpublikasjonene US 5437754; -5378251; -5304223 og -5152917. Det er flere varianter av dette tema men alle har det felles trekk at hver struktur i mønsteret frembringes ved å herde bindemidlet mens kompositten er i kontakt med en formoverflate.

Med den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av strukturerte abrasiver med særlig attraktive trekk som leder til mer aggressiv abrasjon og som er godt tilpasset bearbeiding av et vidt spekter av substrater samtidig som det er tilpasset til finbearbeiding i lange driftsperioder ved en i hovedsak jevn avvirkningsrate.

Generell beskrivelse av oppfinnelsen

Med den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av et strukturert belagt abrasiv omfattende et mønster av abrasiv/bindemiddelkompositter festet på et bakmateriale, idet fremgangsmåten omfatter å danne et mønster av formede abrasive kompositter på et substratmateriale, hvor hver kompositt omfatter minst ett partielt herdet bindemiddel og abrasive partikler fordelt deri, ved å hefte et funksjonelt pulver valgt blant abrasiver, fyllmaterialer, slipehjelpemidler, antistatiske pulvere, stearerte pulvere og blandinger derav, på overflaten av slike abrasivkompositter, idet abrasivkom-posittene fordeles i et regulært mønster og omfatter et partielt herdet bindemiddel slik at det funksjonelle pulver som påføres det strukturerte abrasiv fester seg til dette, og at herdingen av bindemidlet deretter fullføres, og fremgangsmåten er særpreget ved at et andre bindemateriale påføres over den strukturerte abrasive overflate og det funksjonelle pulver påføres på det andre bindemateriale som deretter herdes.

Med den foreliggende oppfinnelse benyttes begrepet "funksjonelt pulver" til å betegne finoppdelt materiale som modifiserer de abrasive egenskaper til strukturerte abrasiver hvorpå det er festet. Dette kan være så enkelt som å fa det strukturerte abrasiv til å kutte mer aggressivt eller til å redusere oppbygningen av spon eller statisk ladning på overflaten. Noen funksjonelle pulvere kan videre tjene som et frigivelsesmiddel eller en barriere mellom harpikssammensetningen og pregeverktøyet, hvorved reduserte vedheftproblemer og forbedret frigivelse oppnås. Innbefattet under begrepet "funksjonelle pulvere" er fine abrasive korn, slipehjelpemidler, antistatiske tilsatser, smørende pulvere og lignende. Med "finoppdelt" menes at de individuelle partikler i pulveret har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse (D50) mindre enn 250 mikrometer, slik som fra 1 til 150 mikrometer, og mer foretrukket fra 10 til 100 mikrometer.

Nøkkelen til denne fremgangsmåte er vedheftingen av det funksjonelle pulver på overflaten av det strukturerte abrasiv. Et vedheftende belegg påføres på overflaten av et helt herdet strukturert abrasiv, for å tilveiebringe en metode for vedhefting av et funksjonelt pulver på overflaten av det strukturerte abrasiv.

Pulveret kan påføres i form av et enkelt lag på toppen av abrasiv/binde-middelkompositten eller i flere lag med mellomlag av adhesiv for å holde pulverne i posisjon. For eksempel kan ett lag være et fint abrasivt pulver og det andre lag et slipehjelpemiddel.

Pulveret i seg selv kan være et abrasiv eller et mangfold av pulvermaterialer, eller en kombinasjon av de tidligere, medførende fordelaktige egenskaper. Abrasive korn anvendbare som det funksjonelle pulver kan bestå av enhver type abrasive korn og kornstørrelse som i noen tilfeller kan avvike fra kornene benyttet i den adhesive sammensetning, og kan medføre unike slipeegenskaper. Det funksjonelle pulver kan også bestå av enhver type av slike hjelpemidler, antistatiske tilsatser, enhver type av fyllmaterialer og smøremidler.

Avsetningen av de funksjonelle pul verlag kan utføres ved bruk av et mangfold av konvensjonelle avsetningsmetoder. Disse metoder innbefatter gravitasjonsbelegging, elektrostatiske belegg, påsprøyting, vibrerende belegging, etc. Avsetningen av ulike pulvere kan foregå samtidig eller på en ordnet måte for å danne en komposittstruktur før preging. Når et adhesiv benyttes kan dette være det samme eller forskjellig fra det som er til stede i abrasivA)indemiddelsammensetningen.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Dannelsen av den strukturerte abrasivoverflate kan foregå ved enhver kjent metode hvorved en slurrykompositt av abrasiv og en bindemiddelforløper herdes mens den er i kontakt med et bakmateriale og et produksjonsverktøy, slik at det er heftet på én overflate til bakmaterialet og har den andre overflate innpreget til den presise form mot den indre overflate av produksjonsverktøyet. En slik prosess er for eksempel beskrevet i US-patentpublikasjonene 5152917; 5304223; 5378251 og 5437254, hvorav alle innbefattes ved henvisning.

Overflaten på det strukturerte abrasiv kan ha ethvert ønsket mønster, og dette bestemmes i stor grad av den påtenkte bruk av det belagte abrasive produkt. Det er for eksempel mulig å forme overflaten med skiftende åser og daler orientert i enhver ønsket retning. Alternativt kan overflaten formes som et mangfold av utragende komposittformer som kan være separert eller sammenkoblet og enten identiske eller forskjellige fra hosliggende former. Mest vanlig har de strukturerte abrasiver i hovedsak identiske former i forutbestemte mønstre på tvers av overflaten av det belagte abrasiv. Slike former kan være i form av pyramider med firkantet eller triangulær grunnflate, eller de kan ha mer avrundede former uten klare kanter der hosliggende plan møtes. De avrundede former kan ha sirkulært tverrsnitt eller være avlange avhengig av forholdene under avsetningen og den påtenkte bruk. Regulariteten av formene avhenger i noen grad av den påtenkte anvendelse. Nærmere plasserte former, for eksempel flere enn 1000 per kvadratcentimeter, favoriseres for finbearbeiding eller polering, mens mer aggressiv kutting favoriseres ved mer avstand mellom formene.

Abrasivkomponenten i sammensetningen kan være enhver av de tilgjengelige kjente materialer, slik som alfaalumina, (smeltet eller sintret keram), silisiumkarbid, smeltet alumina/zirkoniumoksid, kubisk bornitrid, diamanteller tilsvarende, såvel som kombinasjoner derav. Abrasive partikler anvendbare med oppfinnelsen har vanligvis og fortrinnsvis en gjennomsnittlig partikkelstørrelse fra 1 til 150 mikron, og mer foretrukket fra 1 til 80 mikron. Mengden abrasiv til stede utgjør imidlertid generelt fra 10 til 90 vekt%, og fortrinnsvis fra 30 til 80 vekt% av sammensetningen.

Den andre hovedkomponent i sammensetningen er bindemidlet. Dette er en herdbar harpikssammensetning valgt blant strålingsherdbare harpikser, slik som dem som er herdbare ved bruk av elektronstråling, UV-stråling eller synlig lys, slik som akrylerte oligomerer av akrylerte epoksyharpikser, akrylerte uretaner og polyester-akrylater og akrylerte monomerer innbefattende monoakrylerte og multiakrylerte monomerer, og termisk herdbare harpikser slik som fenolharpikser, urea/formalde-hydharpikser og epoksyharpikser, såvel som blandinger av slike harpikser. Det er faktisk ofte hensiktsmessig å ha en strålingsherdbar komponent til stede i sammensetningen som kan herdes relativt hurtig etter at sammensetningen er blitt avsatt, for derved å øke stabiliteten av den avsatte form. I denne sammenheng menes begrepet "strålingsherdbar" å omfatte bruken av synlig lys, ultrafiolett (UV) lys og elektron-strålebestråling som midlet til å frembringe herdingen. I noen tilfeller kan de termiske herdingsfunksjoner og bestrålingsherdingsfunksjonene tilveiebringes av forskjellige funksjonaliteter i det samme molekyl. Dette er ofte en ønskelig situasjon.

Harpiksbindemiddelsammensetningen kan også omfatte en ikke-reaktiv termoplastisk harpiks som kan øke de selvskjerpende egenskaper til de avsatte abrasivkompositter ved å øke eroderbarheten. Eksempler på slike termoplastiske harpikser innbefatter polypropylenglykol, polyetylenglykol og polyoksypropylen-polyoksyetylenblokkopolymer, etc.

Fyllmaterialer kan innbefattes i abrasivslurrysammensetningen for å modifi-sere reologien av sammensetningen og hardheten og seigheten av herdede binde-midler. Eksempler på anvendbare fyllmaterialer innbefatter: metallkarbonater slik som kalsiumkarbonat, natriumkarbonat; silikaer slik som kvarts, glasskuler, glassbobler; silikater slik som talk, leirer, kalsiummetasilikat; metallsulfat slik som bariumsulfat, kalsiumsulfat, aluminiumsulfat; metalloksider slik som kalsiumoksid, aluminiumoksid; og aluminiumtrihydrat.

Den abrasive slurrysammensetning hvorfra det strukturerte abrasiv dannes

kan også omfatte et slipehjelpemiddel for å øke slipevirkningsgraden og awirknings-raten. Anvendbare slipehjelpemidler kan være uorganisk baserte, slik som halidsalter, for eksempel natriumkryolitt, kaliumtetrafluorborat, etc; eller organisk baserte, slik som klorinerte vokser, for eksempel polyvinylklorid. De foretrukne slipehjelpemidler i denne sammensetning er kryolitt og kaliumtetrafluorborat med partikkelstørrelse i området fra 1 til 80 mikron, og mest foretrukket fra 5 til 30 mikron. Mengden slipehjelpemiddel er i området fra 0 til 50 vekt%, og mest foretrukket fra 10 til 30 vekt%.

Abrasiv/bindemiddelslurrysammensetningene benyttet i praksis med oppfinnelsen kan ytterligere omfatte tilsatser innbefattende: koblingsmidler, slik som silankoblingsmidler, for eksempel A-174 og A-I 100, tilgjengelige fra Osi Specialities, Inc., organotitanater og zirkoaluminater; antistatiske midler slik som grafitt, sot og lignende; suspenderingsmidler, viskositetsmodifikatorer slik som silikastøv, foreksempel Cab-O-Sil M5, Aerosil 200; antipålastingsmidlerslik som sinkstearat; smøremidler slik som voks; fuktemidler; fargestoffer; fyllmaterialer; viskositetsmodifikatorer; dispergeringsmidler; og antiskummidler.

Avhengig av anvendelsen kan det funksjonelle pulver avsatt på slurryover-flaten gi unike slipeegenskaper for de abrasive produkter. Eksempler på funksjonelle pulvere innbefatter: 1) abrasive korn - alle typer og kornstørrelser; 2) fyllmaterialer - kalsiumkarbonat, leire, silika, wollastonitt, aluminiumfrihydrat, etc; 3) slipehjelpemidler - KBF4, kryolitt, halidsalt, halogenerte hydrokarboner, etc; 4) antipålastings-midler - sinkstearat, kalsiumstearat, etc, 5) antistatiske midler - sot, grafitt, etc; 6) smøremidler - voks, PTFE-pulver, polyetylenglykol, polypropylenglykol, poly-siloksaner etc

Bakmaterialet hvorpå sammensetningen avsettes kan være et tøy materiale (vevet, ikke-vevet eller flis), papir, plastfilm eller metallfolie. Produktene fremstilt i henhold til den foreliggende oppfinnelse finner generelt størst anvendelse ved produksjon av fine slipematerialer, og derfor foretrekkes en meget jevn overflate. Derfor er fingittet papir, plastfilm eller tøy med et jevnt overflatebelegg vanligvis det foretrukne underlag for avsetning av komposittsammensetningene ifølge oppfinnelsen.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet nærmere med hensyn til visse bestemte utførelsesformer som er ment bare for illustrasjon og som ikke nødvendigvis med-fører noen begrensning av omfanget av oppfinnelsen.

Forkortelser

For å forenkle datapresentasjonen blir følgende forkortelser benyttet:

Polymerkomponenter

Ebecryl 3605,3700 - akrylerte epoksyoligomerer tilgjengelige fra UCB Radcure Chemical Corp.

TMPTA - trimetylolpropantriakrylat, tilgjengelig fra Sartomer Company, Inc ICTA - isocyanurattriakrylat, tilgjengelig fra Sartomer Co., Inc

TRPGDA - tripropylenglykoldiakrylat, tilgjengelig fra Sartomer Co., Inc

Bindemiddelkomponenter

Darocure 1173 - en fotoinitiator tilgjengelig fra Ciba-Geigy Company

Irgacure 651 - en fotoinitiator tilgjengelig fra Ciba-Geigy Company 2-Methylimidazole - en katalysator fra BASF Corp.

Pluronic 25R2 - polyoksypropylen-polyoksyetylenblokkopolymer tilgjengelig fra BASF Corp.

KBF4 - slipehjelpemiddel med median partikkelstørrelse på ca. 20 m (urn ?), tilgjengelig fra Solvay.

Cab-O-Sil M5 - silikastøv fra Cabot Corporation.

Korn

FRPL - smeltet A1203 fra Treibacher (P320 eller Pl000: grad indikert ved "P-tall").

Kalsinert Al203 (40 urn) fra Microabrasives Corporation.

Bakmaterialer

3 mil Mylarfilm for oftalmiske anvendelser

5 mil Mylarfilm for metallbearbeidende anvendelser

Surlyn-belagt J-vekt polyesterduk

<*> Surlyn er en ionomerharpiks SURLYN 1652-1 fra Du Pont.

Abrasive slurrvsammensetninger

Prosedyre for sammensetningsfremstilling

Monomerene og/eller oligomerkomponentene ble blandet sammen i 5 minutter ved bruk av en blander med høy skjærvirkning ved 1000 r/min, Bindemiddelsammensetningen ble deretter blandet med eventuelle initiatorer, fuktemidler, antiskummemidler, dispergeringsmidler etc., og blandingen vedvarte i ytterligere 5 minutter ved samme omrøringsrate. Deretter ble følgende komponenter tilført, langsomt og i indikert rekkefølge, med fem minutters omrøring ved 1500 r/min mellom tilsatsene: suspenderingsmidler, slipehjelpemidler, fyllmaterialer og abrasive korn. Etter tilsats av de abrasive korn ble omrøringshastigheten økt til 2000 r/min og fortsatte derved i 15 minutter. Under denne tidsperiode ble temperaturen nøye overvåket og omrøringsraten ble redusert til 1000 r/min dersom temperaturen nådde 40,6 °C.

Avsetning av sammensetningen

Harpikssammensetningen ble belagt på et mangfold av de konvensjonelle substrater som tidligere er listet opp. I de anførte tilfeller ble abrasivslurryen påført ved bruk av knivpålegging med gapavstanden innstilt på ønskede verdier. Beleggingen ble utført ved romtemperatur.

Påføring av funksjonelle pulvere og preging

Før preging ble overflatelaget på slurryen modifisert med abrasive korn med samme partikkelstørrelse eller finere enn dem benyttet i sammensetningen. Det ble avsatt tilstrekkelig mengde til å danne et enkelt lag heftet på den ikke-herdede bindemiddelkomponent. Overskudd av pulver ble fjernet fra laget ved vibrasjon. Påføring av pulveret ble foretatt ved en konvensjonell vibrasjonssiktemetode.

Straks substratet var blitt belagt med den ikke-herdede slurrysammensetning og det funksjonelle pulver var påført, ble et pregeverktøy med ønsket form benyttet til å gi en ønsket form på den abrasive harpiks og kornsammensetning. Dette pregeoppsett innbefattet en stålbakvalse som ga den nødvendige støtte under påføring av trykk med stålpregerullen. En vaierbørsteinnretning ble benyttet til å fjerne eventuelle tørre rester eller løse korn som var igjen i cellene etter at verktøyet hadde preget sitt avtrykk på den viskositetsmodifiserte sammensetning.

Herding

Etter at mønsteret var preget inn i det viskositetsmodifiserte lag, ble substratet fjernet fra pregeverktøyet og ført til en herdestasjon. Der herdingen er termisk tilveiebringes hensiktsmessige anordninger. Der herdingen aktiveres ved fotoinitiatorer kan en bestrålingskilde tilveiebringes. Dersom UV-herding benyttes kan to 300 watt kilder benyttes: en D-pære og en H-pære med utstråling styrt ved raten hvorved det mønstrede substrat føres under kildene. I tilfellet med grunnmassen for eksperimentene listet opp i Tabell 2, var herdingen ved UV-lys. I tilfellet med sammensetning I ble imidlertid UV-herdingen umiddelbart etterfulgt av en termisk herding. Denne herdeprosess var tilstrekkelig til å sikre sluttelig dimensjonsstabilitet.

I det første eksempel ble laget preget med en rulle med celler inngravert i et 17 heksagonalt mønster. Dette frembragte et mønster med heksagonalt formede øyer. For hvert tilfelle ble abrasive korn påsprøytet overflaten for å tjene som det funksjonelle pulver. I et første eksempel var abrasivet som ble påsprøytet overflaten P 1000 og i et andre eksempel var abrasivet P320.1 hvert tilfelle var abrasiv/bindemiddelsammensetningen sammensetning I.

I det andre eksempel ble pregerullen inngravert med et 25 tri-helisk valseoverflatemønster av groper. Den samme beleggingsteknikk ble benyttet.

I et tredje eksempel ble det i pregevalsene inngravert et 45 pyramidemønster med sammensetning I, hvilket ga et mønster av pyramider med kvadratisk grunntverrsnitt. Overflaten ble modifisert ved påføring av Pl000 korn over den samme sammensetning som ble benyttet i de første og de andre eksperimenter.

I alle tre eksperimenter forble strukturene på den pregede overflate i hovedsak uendrede fra tidspunktet for pregingen til tidspunktet hvorved bindemiddelkom-ponenten var helt herdet.

Ytterligere eksempler, tilsvarende i form men med variasjon i sammensetning og abrasivinnhold, ble også gjennomført slik det er listet opp i Tabell 2.1 alle tilfellene var fremstillingsprosessen identisk med de første tre eksempler; imidlertid ble det gjort endringer med hensyn til harpikssammensetning og funksjonelle pulvere.

Det 17 heksagonale pregerullemønster omfattet celler med dybde 559 mikron med like sider på 1000 mikron ved toppen og 100 mikron ved bunnen.

Det 25 tri-heliske mønster omfattet en kontinuerlig kanal kuttet ved vinkel 45° mot rulleaksen, med en dybde på 508 mikron og en bredde ved toppen på 750 mikron.

Det 40 tri-heliske mønster omfattet en kontinuerlig kanal kuttet ved 45° mot rulleaksen, med dybde 335 mikron og en øvre bredde i toppen på 425 mikron. 45 pyramidemønsteret omfattet en kvadratisk base med celler formet som motsatte pyramider med dybde 221 mikron og en sidedimensjon på 425 mikron.

Slipeforsøk

Flere av prøvene som er listet opp ble underkastet to hovedformer for slipetesting med data som listet opp i Tabellene 3-5. Den første form av testing besto av Schieffer-testing opp til 600 omdreininger med en 8 pund konstant last på et hult arbeidsstykke av 304 rustfritt stål med ytre diameter 1,1 tomme, hvilket ga et effektivt slipetrykk på 23,2 psi (160 kPa). Det mønstrede abrasiv ble kuttet til skiver med diameter 4,5 tommer og montert på en bakplate av stål. Både bakplaten og arbeidsstykket roterte som en klokke, hvorved bakplaten roterte ved 195 r/min og arbeidsstykket roterte ved 200 r/min. Arbeidsstykkets vekttap ble notert etter hver 50. omdreining og ble summert ved avslutning av 600 omdreininger.

Den andre testmetode besto av en mikroabrasiv ringtesting. Ved denne test ble anodestøpte jernringer (1,75 tomme ytre diameter, 1 tomme indre diameter og 1 tomme bredde), forbearbeidet ved bruk av et 60 p.m konvensjonelt filmprodukt, og ble deretter slipt ved 60 psi (414 kPa) med det mønstrede abrasiv. Abrasivet ble først seksjonert til 1 tomme brede strimler og ble holdt mot arbeidsstykket med gummisko. Arbeidsstykket ble rotert ved 100 r/min og oscillert i en vinkelrett retning ved en rate på 125 oscillasjoner/minutt. All sliping ble foretatt i et smørebad av OH200 ubehandlet olje. Vekttapet ble opptegnet etter hver 10. omdreining og ble summert ved avslutning av testen.

I tabell 3 demonstreres virkningen av typen funksjonelt pulver og mønster klart. Med 45 pyramidemønster (P320 i sammensetningen og Pl000 som funksjonelt pulver) som kontrollprøve, ble det ved bruk av et større 17 heksagonalt formet mønster med samme harpikssammensetning og funksjonelt pulver oppnådd en viss økning i total avvirkning. I alle tilfeller hvor Pl000 ble erstattet med en grovere P320 kvalitet, ble avvirkningen ytterligere økt. I tillegg utkonkurrerte det tri-heliske mønster det heksagonale mønster.

I det siste tilfelle hvor det funksjonelle pulver besto av en blanding av KBF4 og P320, ble avvirkningen dramatisk økt. Fra dette datasett kan det klart ses at mønstertypen koblet med typen funksjonelt pulver klart påvirker slipeegenskapene.

I Tabell 4 ble mønstrede abrasiver sammenlignet med sammenligningseksempel C-l, et 40 mm korn, et konvensjonelt mikroabrasiv under handelsnavnet Q151 fra Norton Co. Det observeres at for begge de mønstrede abrasiver ble den totale avvirkning økt signifikant i forhold til det konvensjonelle produkt, hvorved det 25 tri-heliske mønster utkonkurrerer det finere 40 tri-heliske mønster.

I tabell 5 blir 40 um mønstrede abrasiver sammenlignet i en mikroabrasiv anvendelse. Nok en gang ble det vist" at sammenlignet med sammenligningseksempel C-l, et konvensjonelt abrasivprodukt med betegnelsen Q151 fra Norton Company, frembragte de mønstrede abrasiver enn forbedring av den totale avvirkning. Oppsummert viste de ovennevnte mønstre god ytelse under abrasive testanvendelser, og genererte effektiv abrasjon helt fra starten.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et strukturert belagt abrasiv omfattende et mønster av abrasiv/bindemiddelkompositter festet på et bakmateriale, idet fremgangsmåten omfatter å danne et mønster av formede abrasive kompositter på et substratmateriale, hvor hver kompositt omfatter minst ett partielt herdet bindemiddel og abrasive partikler fordelt deri, ved å hefte et funksjonelt pulver valgt blant abrasiver, fyllmaterialer, slipehjelpemidler, antistatiske pulvere, stearerte pulvere og blandinger derav, på overflaten av slike abrasivkompositter, idet abrasivkom-posittene fordeles i et regulært mønster og omfatter et partielt herdet bindemiddel slik at det funksjonelle pulver som påføres det strukturerte abrasiv fester seg til dette, og at herdingen av bindemidlet deretter fullføres, karakterisert ved at et andre bindemateriale påføres over den strukturerte abrasive overflate og det funksjonelle pulver påføres på det andre bindemateriale som deretter herdes.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det funksjonelle pulver har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse fra 1 til 150 mikrometer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bindemidlet omfatter en bestrålings- eller termisk herdbar harpiks, eller en kombinasjon derav.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bindemiddelharpiksen omfatter en ikke-reaktiv termoplastisk komponent.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at abrasivet omfatter fra 10 til 90 vekt% av sammensetningen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det abrasive korn velges blant cerium, alumina, smeltet alumina/zirkoniumoksid, silisiumkarbid, kubisk bornitrid og diamant.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sammensetningen også omfatter én eller flere tilsatser valgt blant slipehjelpemidler, inerte fyllmaterialer, antistatiske midler, smøremidler, antipålastingmidler og blandinger derav.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at sammensetningen omfatter et slipehjelpemiddel valgt blant kryolitt, kaliumtetrafluorborat og blandinger derav.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det andre bindemiddel er det samme som bindemidlet benyttet til å produsere det strukturerte abrasiv.