PL185688B1

PL185688B1 - Sposób wytwarzania powleczonego materiału ściernego

Info

Publication number: PL185688B1
Application number: PL97334452A
Authority: PL
Inventors: Paul Wei; Gwo S. Swei; Wenliang P. Yang; Kevin B. Allen
Original assignee: Norton Co
Priority date: 1997-01-07
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2003-07-31
Also published as: AR011374A1; CN1244827A; EP0954410A1; JP2000507885A; HUP0000771A3; BR9714259A; HK1024202A1; WO1998030358A1; CZ9902418A3; NZ335614A; CZ300279B6; NO315707B1; HU228778B1; CN1077829C; DE69739424D1; ES2327983T3; AU713607B2; AU5619398A; RU2169068C2; CA2276508A1

Abstract

1. Sposób wytwarzania powleczonego materialu sciernego zawierajacego wzór uksztaltowany z kompozytów materialów sciernych i spoiw, przylegajacy do podloza, znamienny tym, ze w sposobie tym prowadzi sie nastepujace etapy: (a) preparat zawiesinowy zawierajacy material scierny i utwardzalne spoiwo zywi- cowe osadza sie na podlozu w postaci warstwy ciaglej lub uksztaltowanej w postaci wzoru; (b) osadzony preparat poddaje sie obróbce nadajac co najmniej czesci powierzchnio- wej preparatu wlasciwosci plastyczne ale nie plynne; nastepnie (c) wygniata sie wzór na preparacie materialu sciernego i spoiwa; oraz z kolei (d) utwardza sie spoiwo tego preparatu utrwalajac wzór. PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania powleczonego materiału ściernego zawierającego wzór ukształtowany z kompozytów materiałów ściernych i spoiw, w postaci

185 688 użytecznej do wykończenia podłoży wykonanych z metalu, drewna, tworzywa, sztucznego i szkła.

Od wielu lat znane są propozycje osadzania oddzielonych od siebie struktur wyspowych z mieszaniny spoiwa i materiału ściernego na materiale podłoża. Jeżeli wyspy mają bardzo podobne wysokości powyżej podłoża i są wystarczająco oddzielone od siebie, to (być może po niewielkim wyrównaniu powierzchni) użycie produktu spowoduje zmniejszenie porysowania powierzchni i polepszenie jej gładkości. Ponadto, odległości pomiędzy wyspami tworzą drogę którą opiłki wytworzone w trakcie ścierania mogą być usuwane z powierzchni poddawanej obróbce.

W przypadku tradycyjnego materiału ściernego naniesionego powierzchniowo, badanie szlifowanej powierzchni ujawnia, że względnie mała liczba powierzchniowych drobin materiału ściernego w aktywnej strefie szlifowania znajduje się w tym samym czasie w kontakcie z obrabianym przedmiotem.

W miarę ścierania powierzchni, ta liczba wzrasta ale równocześnie przydatność niektórych z tych drobin materiału ściernego może się zmniejszać z powodu ich stępienia. Zastosowanie powierzchni ściernych zawierających jednorodny układ oddzielonych od siebie wysp ma tę przewagę, że jednorodne wyspy ścierają się w zasadzie z taka sama szybkością, tak że można utrzymać przez dłuższe okresy czasu stalą szybkość ścierania. W pewnym sensie, operacja ścierania jest równomiernie rozłożona na większą liczbę punktów szlifujących. Ponadto, ponieważ wyspy zawierają wiele mniejszych cząstek materiału ściernego, erozja struktury wyspowej odkrywa nowe, nieużywane cząstki materiału ściernego które jeszcze nie zostały stępione.

Jedna z opisanych technik tworzenia takiego układu oddzielonych od siebie wysp lub punktów jest drukowanie rotograwiurowe. W technice drukowania metodą rotograwiurowa stosuje się walec na powierzchni którego wygrawerowany jest wzór komórek. Komórki wypełnia się preparatem, walec dociska się do powierzchni i w wyniku tego preparat z komórek przenoszony jest na powierzchnię. Zwykle preparat będzie następnie płynął, aż znikną odstępy pomiędzy preparatem osadzonym z każdej pojedynczej komórki. Uzyska się jednorodną warstwę, w zasadzie o jednakowej grubości. Dla ilustracji, w przykładach porównawczych C i D opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki numer 5,152,917, przedstawią się sposób w którym we wzorze otrzymanym metodą rotograwiurową szybko znikają wszystkie odstępy pomiędzy oddzielnymi ilościami preparatu osadzonymi z komórek.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki numer 5,014,468, preparat spoiwo/materiał ścierny został osadzony z komórek rotograwiurowych znajdujących się na walcu w taki sposób, że preparat został nałożony w postaci szeregu struktur otaczających powierzchnię wolną od materiału ściernego. Przyjmuje się, że jest to wynikiem osadzenia mniejszej ilości niż pełna objętość komórki i tylko z obwodu każdej komórki, co pozwoliło na utworzenie opisanych form pierścieniowych.

Dlatego też z techniką rotograwiurową łączy się zawsze problem utrzymania użytecznego kształtu wysp. Sporządzenie mieszaniny materiał ścierny/spoiwo, która jest odpowiednio płynna aby ją można było osadzić i jednocześnie za mało płynna aby mogła utworzyć jednorodną powłokę po osadzeniu na podłożu, okazało się bardzo trudne.

Chasman i inni ujawnili w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki numer 4,773,920, że używając powlekarkę rotograwiurową możliwe jest zastosowanie jednorodnego wzoru wypukłości i zagłębień w kompozycji wiążącej, które po utwardzeniu mogą służyć jako kanały do usuwania smaru i opiłek. Jednakże poza ujawnieniem takiej możliwości, nie podano żadnych szczegółów które pozwoliły by na zapoznanie się ze sposobem wykonania.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki numer 4, 644,703, Kaczmarek i inni stosowali cylinder rotograwiurowy do osadzania preparatu materiał ścierny/spoiwo w celu nałożenia warstwy, którą następnie wygładzono przed nałożeniem drugiej warstwy metodą rotograwiurową na wygładzonej pierwszej warstwie. Nie podano charakterystyki końcowej, utwardzonej powierzchni.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki numer 5,014,468 (Ravipati i inni) zaproponowano użycie mieszaniny materiał ścierny/spoiwo posiadającej właściwości cieczy

185 688 nienewtonowskiej i osadzenie tej mieszaniny metodą rotograwiurową na folii. W tym procesie mieszaninę osadzano z krawędzi komórek rotograwiurowych w celu wytworzenia unikalnych struktur z osadzonymi warstwami o zmniejszonej grubości z dala od powierzchni otaczającej obszary wolne od mieszaniny. Jeżeli komórki są w wystarczającym stopniu blisko siebie, struktury powierzchniowe mogą okazać się połączone. Produkt ten okazał się bardzo użyteczny, szczególnie w operacjach wykańczania elementów optycznych. Proces jest bardzo użyteczny ale związany jest z nim problem nawarstwiania się materiału w komórkach cylindra rotograwiurowego, tak że osadzony wzór może zmieniać się nieznacznie podczas długotrwałego procesu produkcyjnego. Ponadto charakter procesu jest taki, że jest on ograniczony do preparatów zawierających względnie drobne ziarno ścierne (zwykle poniżej 20 mikronów).

Innym podejściem do problemu było osadzenie mieszaniny materiał ścierny/spoiwo na powierzchni podłoża i następnie wykonanie w mieszaninie wzoru zawierającego układ oddzielnych wysp, w wyniku utwardzenia spoiwa będącego w kontakcie z formą będącą odwrotnością żądanego wzoru powierzchniowego. Ten sposób podejścia do problemu jest przedstawiony w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki numer 5,437,754, 5,378,251, 5,304/223 oraz numer 5,152,917. Istnieje szereg odmian związanych z tym problemem ale ich wspólną cechą jest to, że każdej wyspie we wzorze nadaje się trwałą postać w wyniku utwardzenia spoiwa w kontakcie z powierzchnią formy. Rozwiązanie to, także nie jest pozbawione problemów polegających na częstym występowaniu niecałkowitego oderwania od formy, tak że zamiast wytworzenia na przykład piramid, otrzymuje się często kształty w postaci wulkanu z kraterem.

Celem obecnego wynalazku jest sposób otrzymywania jednorodnie odwzorowanych kształtów kompozytu materiał ścierny/spoiwo, który nie wymaga operacji utwardzania w formie, albo dobór kompozytu materiał ścierny/spoiwo, który ma specyficzne właściwości cieczy nieniutonowskiej.

Tak więc celem wynalazku jest elastyczny i skuteczny sposób wytwarzania na skalę przemysłowa powlekanych materiałów ściernych z jednorodnym układem oddzielonych od siebie kształtów z kompozytu ściernego. Takie powlekane materiały ścierne są dobrze przystosowane do obróbki szerokiego zakresu materiałów, w celu uzyskania doskonałego wykończenia powierzchni w przedłużonym czasie trwania operacji i przy w zasadzie jednakowej szybkości ścinania.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania powleczonego materiału ściernego zawierającego wzór ukształtowany z kompozytów materiałów ściernych i spoiw, przylegający do podłoża, charakteryzujący się tym, że w sposobie tym prowadzi się następujące etapy:

(a) preparat zawiesinowy zawierający materiał ścierny i utwardzalne spoiwo żywicowe osadza się na podłożu w postaci warstwy ciągłej lub ukształtowanej w postaci wzoru;

(b) osadzony preparat poddaje się obróbce nadając co najmniej części powierzchniowej preparatu właściwości plastyczne ale nie płynne; następnie (c) wygniata się wzór na preparacie materiału ściernego i spoiwa; oraz z kolei (d) utwardza się spoiwo tego preparatu utrwalając wzór.

Osadzonemu preparatowi korzystnie nadaje się właściwości plastyczne ale nie płynne poprzez zwiększenie lepkości co najmniej części powierzchniowej preparatu, w wyniku nakładania proszku funkcjonalnego. Proszek funkcjonalny korzystnie wybiera się z grupy obejmującej materiały ścierne, wypełniacze, mielniki, proszki antystatyczne, sproszkowane stearyniany oraz ich mieszaniny.

Preparat zawiesinowy korzystnie osadza się w postaci co najmniej dwóch warstw o różnych składach.

Proszek funkcjonalny korzystnie osadza się również pomiędzy warstwami kompozycji zawiesinowej wytwarzając wielowarstwową strukturę preparatu zawiesinowego.

W sposobie według wynalazku stosuje się preparat materiału ściernego i spoiwa, który zawiera co najmniej jeden składnik lotny, i w którym stężenie materiału ściernego w warstwie powierzchniowej zwiększa się przez usunięcie co najmniej pewnej ilości składnika lotnego.

Osadzonemu preparatowi nadaje się właściwości plastyczne ale nie płynne, korzystnie poprzez obniżenie jego temperatury przed zastosowaniem narzędzia do wygniatania.

185 688

Spoiwo zawiera żywicę utwardzalną na drodze promieniowania lub termicznie, albo w wyniku połączenia powyższych działań. Żywica spoiwa korzystnie zawiera niereaktywny składnik termoplastyczny.

Materiał ścierny stanowi od 10% do 90% wagowych preparatu. Ziarno ścierne korzystnie wybiera się z grupy obejmującej cer, tlenek glinu, mieszaniny tlenku glinu z hydrolizy płomieniowej z tlenkiem cyrkonu, węglik krzemu, heksagonalny azotek boru, i diament.

W sposobie według wynalazku korzystnie stosuje się preparat, który ponadto zawiera jeden lub więcej dodatków wybranych z grupy obejmującej mielniki, obojętne wypełniacze, środki antystatyczne, środki smarowe, środki zapobiegające sedymentacji, oraz ich mieszaniny. Preparat ten korzystnie zawiera mielnik wybrany z grupy obejmującej kriolit, tetrafluoroboran potasu, oraz ich mieszaniny.

Problemem związanym z zastosowaniem technik rotograwiurowych do wytwarzania ukształtowanych, powlekanych materiałów ściernych było zawsze zachowanie użytecznego kształtu i wzoru po osadzeniu preparatu. Najczęściej, osadzony kształt traci swoje pionowe wymiary i ma tendencje do przypadkowego przemieszczania się po powierzchni i łączenia z sąsiednimi kształtami. Problem ten jest przedstawiony w porównawczych przykładach C i D opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki numer 5,152,917, które zostały omówione powyżej. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki numer 5,014,468 zastosowano rozwiązanie polegające na użyciu preparatu, którego właściwości reologiczne w warunkach ścinanie-zagęszczanie spowodowały, że mieszanina osadzana z krawędzi komórek rotograwiurowych tworzy unikalny wzór przedstawiony w tym opisie.

Obecnie stwierdzono, że preparat materiał ścierny/spoiwo można osadzać na podłożu i na powierzchni preparatu można wytwarzać wzór w procesie wygniatania, jeżeli właściwości reologiczne co najmniej warstwy powierzchniowej osadzonego preparatu zostaną zmodyfikowane przed wygniataniem. Ten wygnieciony wzór można następnie utwardzać w celu utrwalenia wygniecionej struktury.

Badania teoretyczne nad zachowaniem wzoru z osadzonych materiałów wykazują, że napięcie powierzchniowe jest siłą napędową powodującą płynięcie (i skutkiem tego utratę wzoru) a lepkość jest siłą przeciwstawiającą się temu. Tak więc, zachowaniu wzoru będzie sprzyjało niskie napięcie powierzchniowe i wysoka lepkość. Jednakże, w przypadku spoiw utwardzanych metodą promieniowania cieplnego które są powszechnie stosowane w preparatach materiał ścierny/spoiwo i które są przede wszystkim wykorzystywane zgodnie z wynalazkiem, napięcie powierzchniowe nie zmienią się w szerokim zakresie i zwykle zawiera się w granicach od 30 dyn/cm do 40 dyn/cm. Napięcie powierzchniowe właściwie sporządzonej mieszaniny materiał ścierny/spoiwo na bazie wody także zawiera się zwykle w tym samym zakresie. Tak więc lepkość jest najskuteczniejszym parametrem który można dostosować dla uzyskania najlepszych wyników.

Dlatego, przedmiotem obecnego wynalazku jest sposób wytwarzania powlekanego materiału ściernego zawierającego wzór, wykonany ze składników materiał ścierny/spoiwo przylegających do podłoża, który to sposób obejmuje:

(a) osadzenie na podłożu zawiesiny preparatu zawierającego ziarno ścierne (i ewentualnie wypełniacze, mielniki oraz inne dodatki) i utwardzalne spoiwo żywiczne, w postaci ciągłej lub ukształtowanej według określonego wzoru;

(b) obróbkę osadzonego preparatu w celu nadania co najmniej części powierzchniowej preparatu właściwości plastycznych lecz nie płynnych;

(c) kształtowanie wzoru w warstwie preparatu materiał ścierny/spoiwo metodą wygniatania; i następnie (d) utwardzanie składnika wiążącego preparatu dla utrwalenia tego wzoru.

Kluczowym elementem tego procesu jest obróbka w celu nadania co najmniej części powierzchniowej preparatu właściwości plastycznych lecz nie płynnych. Rozumie się przez to, że powierzchnia jest odpowiednio plastyczna, tak że można ją formować metodą wygniatania przy pomocy narzędzia do wygniatania lecz że będzie w zasadzie zachowywać wygnieciony kształt po usunięciu narzędzia do wygniatania przez co najmniej 30 sekund. Kształt jest

185 688 uważany za „w zasadzie zachowany”, jeżeli pionowa wysokość wygniecionego kształtu powyżej podłoża nie będzie się zmniejszać więcej niż o 10%.

Przed wygniataniem, lepkość preparatu materiał ścierny/spoiwo jest modyfikowana w taki sposób aby ograniczyć płynięcie które może występować przy niższych lepkościach, przy których preparat jest zwykle osadzany. Jednakże, nie jest konieczne podwyższenie lepkości całego preparatu. Często jest wystarczające szybkie nadanie większej lepkości części eksponowanej na zewnątrz, ponieważ może ona działać jak skóra zachowując kształt nadany metodą wygniatania, nawet jeżeli lepkość części wewnętrznej pozostaje względnie niska przez dłuższy okres czasu.

Modyfikację lepkości co najmniej warstw powierzchniowych można osiągnąć na przykład przez wprowadzenie do preparatu lotnego rozpuszczalnika, który szybko ulatnia się gdy preparat osadza się na podłożu, ewentualnie z towarzyszącym temu podwyższeniem temperatury otoczenia lub zlokalizowanym podmuchem gorącego gazu.

Temperatura może także oddziaływać na lepkość. Dlatego też ważne jest zrównoważenie tych konkurujących działań, w celu zapewnienia uzyskania w wyniku wzrostu lepkości. Jednym z czynników działających w tym kierunku może być tendencja do zwiększania temperatury w celu spowodowania przyspieszonego utwardzania, w przypadku układów zawierających żywicę utwardzaną termicznie. Innym rozwiązaniem może być obniżenie temperatury struktury, tak aby uzyskać wzrost lepkości. Można to uzyskać na przykład przez przepuszczenie podłoża z osadzoną na nim warstwą preparatu pod chłodzonym cylindrem i/lub pod strumieniem zimnego gazu.

Oprócz regulowania lepkości przez zmianę temperatury lub usuwanie cieczy, możliwa jest zmiana lepkości przez zwiększenie obciążenia ciałami stałymi. Zazwyczaj, wystarczające jest aby warstwa powierzchniowa osiągnęła wyższą lepkość tak aby utrzymać kształt nadany jej następnie metodą wygniatania. Tak więc, zastosowanie na powierzchni struktury doskonale rozdrobnionego „proszku funkcjonalnego”, będzie działać w kierunku utworzenia na strukturze zlokalizowanej „skóry” o zwiększonej lepkości, powodując utrzymanie nadanego kształtu do chwili aż proces utwardzania spowoduje utrwalenie kształtu.

W obecnym zgłoszeniu, określenie „proszek funkcjonalny” odnosi się do doskonale rozdrobnionego materiału (to znaczy o średnim rozmiarze cząstki D₅₀ mniejszym od 250 pm), który modyfikuje właściwości preparatu. Modyfikacja ta może po prostu zmieniać tytko lepkość albo może polepszać taką właściwość utwardzonego preparatu jak skuteczność szlifowania. Proszek funkcjonalny może także działać jako środek uwalniający lub jako bariera pomiędzy preparatem żywicowym i narzędziem do wygniatania, zmniejszając problem przylepiania się i umożliwiając lepsze oddzielanie od narzędzia do wygniatania.

Proszek można stosować w postaci pojedynczej warstwy na górnej powierzchni kompozytu materiał ścierny/spoiwo lub w postaci kilku warstw w celu utworzenia kompozytu strukturalnego posiadającego unikalne właściwości szlifowania. W rzeczywistości jest to korzystny i preferowany aspekt wynalazku.

Sam proszek może być ściernym lub innym spośród materiałów sproszkowanych albo mieszanką tych pierwszych nadającą korzystne właściwości. Drobiny ścierne użyteczne jako proszek funkcjonalny mogą zawierać dowolny rodzaj ściernych drobin i ziaren, których wymiar w pewnych przypadkach może różnić się od wymiaru drobin użytych w preparacie adhezyjnym i mogą nadawać jemu unikalne właściwości szlifierskie. Proszek funkcjonalny może także zawierać dowolny składnik z rodziny mielników, dodatki antystatyczne, dowolny rodzaj wypełniaczy i środki smarujące.

Osadzenie warstwy (warstw) proszku funkcjonalnego można wykonać z zastosowaniem wielu tradycyjnych metod nakładania warstw. Do metod tych zalicza się powlekanie z wykorzystaniem siły ciężkości powlekania elektrostatyczne, natryskiwanie, powlekania wibracyjne i tym podobne. Osadzanie różnych proszków może następować równocześnie albo w ustalonej kolejności w celu utworzenia struktury kompozytowej przed wygniataniem.

W jednej z korzystnych odmian wynalazku, osadzanie na podłożu preparatu zawiesinowego materiał ścierny/spoiwo, można wykonać w postaci dwóch lub większej ilości warstw. Tak więc, możliwe jest na przykład osadzenie początkowo preparatu zawiesinowego zawierającego

185 688 ziarno ścierne i następnie osadzenie na wierzchu drugiej warstwy zawierającej ziarno ścierne innego rodzaju. Zawartość ziarna w górnej warstwie można następnie zwiększyć lub można stosować ziarno o wyższej jakości niż ziarno w warstwie dolnej. Odmiennie, lub ewentualnie dodatkowo, górna warstwa może zawierać mielnik podczas gdy warstwa dolna nie będzie zawierała tego składnika. Takie rozwiązania oraz inne podobne które można sobie łatwo wyobrazić, pozwolą na efektywniejsze szlifowanie przy użyciu produktu z powłoką ścierną. Dzieje się tak dlatego, ponieważ gdy na etapie wygniatania tworzy się strukturę materiału ściernego zawierającego oddzielone od siebie kompozyty materiał ścierny/spoiwo, to części kompozytów które są aktualnie używane przed odrzuceniem zużytego powlekanego produktu ściernego są zwykle częściami najpóźniej usuwanymi z podłoża. Dlatego też, uzasadnione jest unikanie umieszczania kosztownego ziarna ściernego w dolnej części kompozytu i zwiększanie ilości ziarna ściernego w pobliżu odsłoniętej powierzchni kompozytu. Te same powody prowadzą do wniosku aby zatężać dodany dowolny mielnik w pobliżu górnej powierzchni struktury kompozytu.

Możliwa jest także taka sytuacja, że gdy preparat jest osadzony w postaci wielu warstw, to warstwa górna jest sama preparatem o większej lepkości, ewentualnie w wyniku dodania ziarna ściernego lub mielnika do wyższego stężenia. Może to umożliwić część łub całość operacji w której część powierzchniowa preparatu zawiesinowego pozostaje plastyczna lecz nie płynąca.

Po uzyskaniu podwyższenia lepkości, warstwę poddaje się operacji wygniatania w celu nałożenia wzoru. Wzór ten może obejmować oddzielne wyspy preparatu łub wypukłości przedzielone przez wgłębienia. Wzory są zwykle projektowane w celu dostarczenia produktu ściernego o wielu powierzchniach ściernych jednakowo odległych od podkładu, z polem powierzchni szlifującej zwiększającej się wraz z erozją warstwy. Pomiędzy powierzchniamiszlifującymi, często znajdują się kanały dla umożliwienia cyrkulacji płynów szlifierskich i usuwania opiłek wytworzonych w trakcie szlifowania.

Wygniatanie można wykonać przy pomocy narzędzia do wygniatania, takiego jak płyta przyciskana do warstwy preparatu albo często może to być po prostu cylinder z wygrawerowanym wzorem na jego powierzchni, który w kontakcie z preparatem zawiesinowym odciska odwrócony obraz wzoru wygrawerowanego na powierzchni. Ponadto, narzędzie do wygniatania można ogrzewać lub chłodzić, tak aby działało w kierunku podwyższenia lepkości w celu spowodowania aby preparat na powierzchni był plastyczny lecz nie płynący. Ogrzewanie powinno być jednakże na takim poziomie aby spoiwo utwardzało się w trakcie kontaktu z czynnym narzędziem. Przez dostosowanie lepkości preparatu żywicznego lub warstwy powierzchniowej, ostatecznym celem jest to aby po wygaszeniu, kształt nadany przez’ narzędzie do wygniatania pozostał niezmieniony co najmniej przez 30 sekund, korzystnie przez minutę. Najkorzystniej kształt pozostaje niezmieniony dopóki składnik wiążący nie zostanie utwardzony.

Często korzystnie jest, gdy po operacji wygniatania uformowana powierzchnia jest względnie lepka, tak że można na niej osadzie proszek funkcjonalny przed zakończeniem utwardzania. Całkowite utwardzenie powoduje, że proszek funkcjonalny przylega do powierzchni zewnętrznej wygniecionego kształtu. Gdy proszek funkcjonalny jest materiałem ściernym, znacznie wzrasta agresywność początkowego ścinania. Ponadto, jeżeli proszek jest mielnikiem lub dodatkiem zapobiegającym sedymentacji, znajduje się on w kompozycji w optymalnej pozycji względem ziarna ściernego. Postępując odmiennie, możliwe jest zastosowanie cienkiej warstwy spoiwa na wygniecioną powierzchnie, ewentualnie na powierzchnię poddaną operacji utwardzania oraz wygniatania i następnie pokryć tę powierzchnię jednym z rodzajów proszków funkcjonalnych omówionych powyżej. Spoiwo może być takie samo lub odmienne od zawartego w preparacie materiał ścierny/spoiwo.

Opis rysunków

Na figurach 1-5 przedstawione są zdjęcia fotomikrograficzne otrzymane z elektronowego mikroskopu skaningowego (SEM) produktów wykonanych sposobem według wynalazku, z zastosowaniem powlekania zawiesiną ścierną z dodatkowa ilością ziarna ściernego.

Szczegółowy opis wynalazku

185 688

Metoda powlekania zastosowana do umieszczenia zawiesiny na tradycyjnym podłożu może być jedną ze znanych metod powlekania obejmujących nóż na wałku, nóż na tkaninie, dwa lub trzy wałki powlekające, powlekanie na wałkach przeciwbieżnych, powlekanie przy pomocy tłocznika szczelinowego, natryskiwanie, powlekanie przez polewanie, sitodruk, i tym podobne. Jest ważne, aby powłoka mogła mieć postać powłoki ciągłej albo aby była ukształtowana w postaci wzoru osadzonego przez komórki rotograwiurowe. Ponadto, powłoki można nakładać w kilku warstwach lub w postaci różnych warstw wraz z proszkiem funkcjonalnym, w celu uzyskania kompozytu o unikalnych właściwościach szlifowania.

Narzędzie do wygniatania może posiadać jakikolwiek żądany wzór i jest to w dużym stopniu zdeterminowane przeznaczeniem powleczonego produktu ściernego. Możliwe jest na przykład wykorzystanie narzędzia w postaci wałka z rowkami na powierzchni (na przykład rowki w postaci trzech spiral), które zostały nacięte na powierzchni wałka. Jest to często bardzo korzystna konfiguracja, którą można przystosować do wytwarzania wzoru w postaci prążków diagonalnych, co jest jednocześnie bardzo charakterystyczne jak też skuteczne w operacji szlifowania. Odmiennie, narzędzie może posiadać wiele komórek wykonanych metodą grawerowania, które są odtwarzane jako oddzielone od siebie struktury wyspowe tworzące wzór nałożony na warstwie materiał ścierny/spoiwo. Można wyobrazić sobie wiele użytecznych wzorów powierzchniowych, wliczając w to oddzielone od siebie struktury wyspowe preparatu lub grupy wyspowe wzorów. Samo oprzyrządowanie może być jedną z dowolnego typu tradycyjnych form do wygniatania, takie jak przyrządy platerowane, przyrządy z tworzyw sztucznych, przyrządy bazujące na ceramice i tym podobne.

Składnik ścierny preparatu, może być dowolnym z dostępnych materiałów znanych w tej dziedzinie, takich jak odmiana alfa tlenku glinu, (materiał ceramiczny stopiony lub spiekany), węglik krzemu, stopiona mieszanina tlenek glrnu/tlenek cyrkonu, heksagonalny azotek boru, diament i tym podobne, jak również ich połączenia. Zwykle, średni rozmiar cząstki materiału ściernego przydatnego w wynalazku zawiera się korzystnie w granicach od 1 pm do 150 pm, korzystniej od 1 pm do 80 pm. Zazwyczaj, zawartość materiału ściernego mieści się w granicach od około 0% do około 90%, korzystnie od około 30% do około 80% ciężaru preparatu.

Innym ważnym składnikiem preparatu jest spoiwo. Jest to żywica utwardzalna, wybrana spośród żywic utwardzanych przez promieniowanie, które można utwardzać z zastosowaniem strumienia elektronów, promieniowania UV lub światła widzialnego, takich jak akrylowane oligomery żywic epoksyakrylowych, akrylowane uretany i akrylany poliestru oraz akrylowane monomery, wliczając w to monomery mono- i wieloakrylowe oraz takie żywice termoutwardzalne jak żywice fenolowe, żywice mocznikowo-formaldehydowe i żywice epoksydowe, jak również mieszaniny tych żywic. W rzeczywistości często jest wygodnie posiadać składnik nadający się do utwardzania składników obecnych w preparacie przez promieniowanie, tak że po osadzeniu preparatu można go utwardzać względnie szybko i zwiększyć stabilność osadzonego kształtu. Użyte w tym zgłoszeniu określenie „utwardzalne przez promieniowanie” obejmuje zastosowanie światła widzialnego, promieniowania UV i promieniowanie strumienia elektronów jako środka do utwardzania. W pewnych przypadkach, funkcje utwardzania termicznego i funkcje utwardzania promieniowaniem można zastąpić przez różne działania na poziomie cząsteczki. Jest to często pożądany sposób.

Kompozycja spoiwa żywicowego może także zawierać niereaktywną żywicę termoplastyczną, która może poprawić właściwości samoostrzenia się osadzonych kompozytów ściernych przez zwiększenie skłonności do erozji. Do przykładów takich żywic termoplastycznych zalicza się glikol polipropylenowy, glikol polietylenowy, kopolimer blokowy polioksypropylen/polioksyetylen i tym podobne.

Do zawiesinowego preparatu ściernego można wprowadzić wypełniacze w celu zmodyfikowania właściwości reologicznych preparatu oraz twardości i wytrzymałości utwardzonych spoiw. Do przykładowych, nadających się do tego celu wypełniaczy, zalicza się: węglany metalu, takie jak węglan wapnia i węglan sodu; krzemionki, takie jak kwarc, perełki szklane i pęcherzyki szklane; krzemiany, takie jak talk, gliny i metakrzemian wapnia; siarczany metalu, takie jak siarczan baru, siarczan wapnia i siarczan glinu; tlenki metalu, takie jak tlenek wapnia i tlenek glinu; oraz trójwodzian glinu.

185 688

Zawiesinowy preparat ścierny może zawierać mielnik dla zwiększenia skuteczności szlifowania i szybkości cięcia. Użyteczny mielnik może opierać się na związku nieorganicznym, takim jak sole fluorowców, na przykład kriolit, tetrafluoroboran potasu i tym podobne lub może bazować na związku organicznym, takim jak woski chlorowane, na przykład polichlorek winylu. Do korzystnych mielników w tym preparacie zalicza się kriolit i tetrafluoroboran potasu, których wymiar cząstek zawiera się w granicach od 1 pm do 80 pm, najkorzystniej od 5 pm do 30 pm. Zawartość mielnika w procentach wagowych zawiera się w granicach od 0% do 50%, najkorzystniej od 10% do 30%.

Zawiesinowe preparaty materiał ścierny/spoiwo, stosowane zgodnie z tym wynalazkiem mogą zawierać ponadto dodatki, do których zalicza się: środki wiążące, takie jak silanowe środki wiążące, na przykład A-174 i A-1100 dostarczane przez firmę Osi Specialties, Inc., tytaniany organiczne i gliniany cyrkonu; środki antystatyczne, takie jak grafit, sadza i tym podobne; środki rozpraszające, takie jak krzemionka z procesu hydrolizy płomieniowej, na przykład Cab-O-Sil M5 i Aerosil 200; środki zapobiegające sedymentacji, takie jak stearyniam cynku; środki smarujące, takie jak wosk; środki zwilżające; barwniki; wypełniacze; modyfikatory lepkości; dyspergatory; oraz środki przeciw pienieniu.

W zależności od zastosowania, proszek funkcjonalny osadzony na powierzchni zawiesiny, może nadawać wyrobom ściernym unikalne właściwości szlifowania. Do przykładów proszków funkcjonalnych zalicza się: 1) ziarna ścierne - wszystkie typy i wielkości ziaren materiału ściernego; 2) wypełniacze -węglan wapnia, glina, krzemionka, wolastonit, trójwodzian glinu i tym podobne; 3) mielniki - KBF4, kriolit, sól fluorowca, węglowodory chlorowcowane i tym podobne; 4) środki zapobiegające sedymentacji - stearynian cynku, stearynian wapnia i tym podobne;' 5) środki antystatyczne - sadza grafit i tym podobne; 6) środki smarujące - woski, proszek PTFE, glikol polietylenowy, glikol polipropylenowy, polisiloksany i tym podobne.

Materiał podkładowy na którym osadza się preparat może być tkaniną (tkaną, nietkaną lub dzianą), papierem, folią z tworzywa sztucznego lub folią metalową. Zwykle, produkty wykonane sposobem według obecnego wynalazku, znajdują największe zastosowanie do wytwarzania materiałów do dokładnego szlifowania i tam gdzie preferowana jest bardzo gładka powierzchnia. Tak więc papier gładzony na kalandrze, folia z tworzywa sztucznego lub tkanina o gładkiej powierzchni do powlekania są zwykle korzystnymi podłożami do osadzania preparatów kompozytowych według wynalazku.

Wynalazek zostanie dodatkowo opisany z odniesieniem do szczególnych odmian, które przedstawia się wyłącznie dla ilustracji wynalazku i nie można ich traktować jako ograniczenia zakresu wynalazku.

Skróty

Dla ułatwienia przedstawiania danych zostaną użyte następujące skróty:

Komponenty polimerowe

Ebecryl 3605, 3700 - oligomery akrylowanych żywic epoksydowych, dostarczane przez firmę UCB Radcure Chemical Corp.

TMPTA - triakrylan trihydroksymetylopropanu, dostarczany przez firmę Sartomer Company, Inc.

ICTA - triakrylan kwasu izocyjanurowego, dostarczany przez firmę Sartomer Co., Inc.

TRPGDA - diakrylan glikolu tripropylenowego, dostarczany przez firmę Sartomer Co., Inc.

Składniki spoiwa

Darocure 1173 - fotoinicjator, dostarczany przez firmę Ciba-Geigy Company.

Irgacure 651 - fotoinicjator, dostarczany przez firmę Ciba-Geigy Company

2-Metyloimidazol - katalizator, dostarczany przez firmę BASF Corp.

Pluronic 25R2 - kopolimer blokowy polioksypropylen/polioksyetylen, dostarczany przez firmę BASF Corp.

KBF₄ - mielnik o średnim rozmiarze cząstek wynoszącym w przybliżeniu 20 pm, dostarczany przez firmę Solvay.

Cab-O-Sil M5 - krzemionka z procesu hydrolizy płomieniowej, dostarczana przez firmę Cabot Corporation.

185 688

Ziarno

FRPI - stopiony Al₂0₃, dostarczany przez firmę Treibacher (P320 lub P1000: gatunek oznaczany jest symbolem „P-liczba”).

Kalcynowany Al₂O₃ (40 pm) - dostarczany przez firmę Microabrasives Corporation. Podkłady

Folia Mylar o grubości 3 milicale (0,076 mm) - do zastosowań optycznych.

Folia Mylar o grubości 5 milicali (0,127 mm) - do obróbki metali.

Surlyn - powlekana tkanina poliestrowa o gramaturze J.

* Surlyn jest żywicąjonomerowa SURLYN 1652-1 z firmy Du Pont.

Zawiesinowe preparaty ścierne

Tabela I

Składnik	I	Π	III	IV
Ebecryl 3605	19,3%
Ebecryl 3700		6,3%
NVP	8,3%
ICTA		7,9%	14,7%	14%
TMPTA		8,1%	14,7%	14%
TRPGDA		5,3%
Irgacure 651		0,8%
Darocure 1173	1,1%		0,6%	0,6%
2 MI	0,2%
Cab-O-Sil		0,8%
Silane	1,1%	0,8%
Pluronic 25R2				1,4%
kbf₄	23,3%	23,3%	23,3%	23,3%
Ziarno	46,7%	46,7%	46,7%	46,7%

Otrzymywanie preparatu

Składniki monomerowe i/lub oligomerowe mieszano razem przez 5 minut z zastosowaniem wysokoobrotowego mieszadła śmigłowego, przy 1000 obrotów/minutę. To spoiwo preparatu zmieszano następnie z dowolnymi inicjatorami, środkami zwilżającymi, środkami przeciw pienieniu, środkami rozpraszającymi i tym podobnymi i mieszanie kontynuowano przez dalsze 5 minut z tą samą szybkością mieszania. Następnie powoli i w podanej kolejności dodano następujące składniki, mieszając przez 5 minut przy szybkości 1500 obrotów/minutę pomiędzy dodaniem każdego składnika: środki rozpraszające, mielniki, wypełniacze i ziarno ścierne. Po dodaniu ziarna ściernego szybkość mieszania zwiększono do 2000 obrotów/minutę i mieszanie kontynuowano przez 15 minut. W tym czasie, kontrolowano dokładnie temperaturę i gdy temperatura osiągnęła 40,6°C szybkość mieszania obniżono do 1000 obrotów/minutę.

Nakładanie preparatu

Preparatem żywicznym powleczono różne tradycyjne podłoża wymienione uprzednio. W cytowanych przypadkach zawiesinę ścierną stosowano z użyciem noża powlekającego, przy ustalonej, żądanej wielkości szczeliny.

185 688

Stosowanie proszków funkcjonalnych i wygniatanie

Przed wygniataniem, warstwę powierzchniową, zawiesiny modyfikowano przy użyciu materiału ściernego o takim samych wymiarach cząstek jaki zastosowano w preparacie lub o wymiarach mniejszych. Osadzono wystarczającą ilość dla utworzenia pojedynczej warstwy przylepionej do nieutwardzonego spoiwa. Nadmiar proszku usunięto z warstwy metodą wibracji. Proszek nakładano tradycyjną metodą z zastosowaniem sita wibracyjnego.

Po zakończeniu powlekania podłoża nieutwardzonym preparatem zawiesinowym i po nałożeniu proszku funkcjonalnego, zastosowano narzędzie do wygniatania o żądanym wzorze w celu nadania pożądanego kształtu preparatowi żywicy ściernej i ziarna ściernego. Ten zestaw do wygniatania składa się ze stalowego wałka oporowego, który stanowi podporę podczas naciskania przez stalowy wałek wygniatający. Zastosowano szczotkę drucianą do usuwania jakichkolwiek suchych pozostałości lub luźnego ziarna pozostałego w komórkach po wykonaniu przez narzędzie odcisku w preparacie o zmodyfikowanej lepkości.

Utwardzanie

Po operacji wygniatania wzoru w warstwie o zmodyfikowanej lepkości, podłoże wyjęto z urządzenia do wygniatania i przeniesiono na stanowisko utwardzania. W przypadku utwardzania termicznego, stosuje się odpowiednie urządzenia. Gdy utwardzanie jest aktywowane fotoinicjatorami, można dostarczyć źródło promieniowania. Jeżeli stosuje się utwardzanie promieniowaniem UV, używa się dwa źródła promieniowania o mocy 300 W: żarówkę D i żarówkę H, przy czym dawkę promieniowania reguluje się szybkością przesuwania podłoża z wygniecionym wzorem pod źródłami promieniowania. W przypadku matryc użytych w doświadczeniach wymienionych w tabeli 2, utwardzanie przeprowadzono przy użyciu światła UV. Jednakże w przypadku preparatu I, bezpośrednio po utwardzaniu światłem UV następowało utwardzanie termiczne. Ten sposób utwardzania był odpowiedni dla zapewnienia końcowej trwałości wymiarowej.

W przykładzie pierwszym, warstwę poddano wygniataniu przy pomocy wałka posiadającego komórki z wzorami sześciokątnymi 17. Dało to w wyniku wzór sześciokątnych struktur wyjściowych pokazanych na fig. 1 i fig. 2. Każda struktura została na powierzchni napylona materiałem ściernym które spełnia funkcję proszku funkcjonalnego. Na fig. 1 napylonym na powierzchnie materiałem ściernym było ziarno P1000 a na fig. 2 było to ziarno P320. W każdym przypadku preparatem materiał ścierny/spoiwo był preparat I.

W przykładzie drugim, na powierzchni wałka wygniatającego był wygrawerowany wzór trój spiralny 25. Na fig. 3 i fig. 4 przedstawiono preparaty Π i IV jakie użyto w doświadczeniu pierwszym, pokryte odpowiednio materiałami ściernymi P320 i P1000. Zastosowano taką samą technikę powlekania.

W przykładzie trzecim, wzorem wygrawerowanym na wałku wygniatającym był wzór piramidowy 45, który z preparatem I dał strukturę oddzielonych od siebie piramid o podstawie kwadratowej. Powierzchnie modyfikowano przez zastosowanie materiału ściernego P1000 na tym samym preparacie użytym w doświadczeniach pierwszym, i drugim. Wyniki przedstawiono na fig. 5.

We wszystkich trzech doświadczeniach, struktury na powierzchni poddanej wygniataniu pozostały w zasadzie nie zmienione od momentu wygniatania do czasu całkowitego utwardzenia spoiwa.

W tabeli 2 przedstawiono dodatkowe przykłady, w których kształty były podobne lecz różniły się rodzajem preparatu i zawartością materiału ściernego. We wszystkich przypadkach, sposób wytwarzania był taki sam jak w trzech pierwszych przykładach, ale dokonywano zmian w składzie żywicy i proszków funkcjonalnych.

185 688

Tabela II

Numer przykładu	Wzór nałożony metodą wygniatania	Ilość linii na cal	Rodzaj preparatu żywicowego	Grubość zawiesiny (milicale)	Rodzaj ziarna w zawiesinie	Proszek funkcjonalny
1	sześciokątny	17	I	5	P320	P1000
2	sześciokątny	17	I	8	P320	P1000
3	sześciokątny	17	I	10	P320	P1000
4	sześciokątny	17	I	10	P320	P320
5	trójspiralny	25	II	7	P320	P320
6	trójspiralny	25	I	7	P320	P320
7	trójspiralny	25	I	7	P320	P1000
8	trójspiralny	25	III	7	P320	P320
9	trójspiralny	25	III	7	P320	P320+KBF,
10	trójspiralny	25	III	7	40 pm	40 pm
11	trójspiralny	25	IV	7	40 pm	40 pm
12	trójspiralny	40	m	5	P320	P320+KBF,
13	trójspiralny	40	III	5	40 pm	40 pm
14	trójspiralny	40	IV	5	40 pm	40 pm
15	piramidowy	45	I	5	P320	P1200
16	piramidowy	45	I	7	P320	P1200
17	piramidowy	45	I	7	P320	P320
' 18	piramidowy	45	I	10	P320	P1000

Wzór sześciokątny 17 (o 17 liniach na cal) wałka wygniatającego zawiera komórki o głębokości 559 pm o jednakowych wymiarach boków wynoszących 1Οθ0 pm u góry i 100 pm u dołu.

Wzór trójspiralny 25 (o 25 liniach na cal) zawiera ciągły kanał wycięty pod kątem 45° w stosunku do osi wałka, przy czym głębokość kanału wynosi 508 pm a szerokość otworu górnego wynosi 750 pm.

Wzór trójspiralny 40 (o 40 liniach na cal) zawiera ciągły kanał wycięty pod kątem 45° w stosunku do osi wałka, przy czym głębokość kanału wynosi 335 pm A szerokość otworu górnego wynosi 425 pm.

Wzór piramidowy 45 (o 45 liniach na cal) zawiera komórki w kształcie odwróconej piramidy o podstawie kwadratowej o głębokości 221 pm i o wymiarze boku równym 425 pm.

Testy szlifowania

Szereg wymienionych próbek poddano dwóm podstawowym testom szlifowania, których wyniki zebrano w tabelach 3-5. Pierwszy test jest testem według Schieffera, z zastosowaniem aż do 600 obrotów, ze stałym obciążeniem wynoszącym 8 funtów (3,63 kg), stosowanym na element poddawany obróbce o średnicy zewnętrznej 1,1 cala (27,9 mm) wykonany ze stali nierdzewnej gatunek 304, co daje efektywny nacisk szlifowania wynoszący 23,2 psi (0,16 MPa). Z ukształtowanego materiału ściernego wycięto krążek o średnicy 4,5 cala (114,3 mm) i przymocowano do podłoża w postaci płytki ze stali. Zarówno płytka stanowiąca podłoże jak i element poddawany obróbce obracają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, przy czym płytka stanowiąca podłoże obraca się z prędkością 195 obrotów/minutę a element poddawany obróbce

185 688 obraca się z prędkością 200 obrotów/minutę. Po każdych 50 obrotach zapisywano ubytek ciężaru elementu poddawanego obróbce i zsumowano po zakończeniu 600 obrotów.

Drugą metodą testowania jest badanie z zastosowaniem pierścienia mikrościemego. W tym teście, pierścienie z żeliwa sferoidalnego (średnica zewnętrzna 1,75 cala (44,5 mm), średnica wewnętrzna 1 cal (24,5 mm), szerokość 1 cal (24,5)), zostały wstępnie zszorstkowane z zastosowaniem tradycyjnego produktu 60 pm w postaci folii i następnie szlifowane przy nacisku 60 psi (0,41 MPa). Materiał ścierny został najpierw podzielony na paski szerokości 1 cala (24,5 mm) i był utrzymywany naprzeciwko elementu poddawanego obróbce przy pomocy klocka do szlifowania. Element poddawany obróbce obracał się z prędkością 100 obrotów/minutę i oscylował w kierunku prostopadłym przy 125 drganiach na minutę. Wszystkie szlifowania wykonano w łaźni smarującej z czystego oleju OH200. Ubytek ciężaru zapisywano co 10 obrotów i zsumowano po zakończeniu testu.

Tabela III

Badanie ukształtowanego materiału ściernego metodą Schieffera, z zastosowaniem ziarna FRPL P320 w preparacie zawiesinowym (500 obrotów)

Przykład	Wzór	Rodzaj ziarna w zawiesinie	Proszek funkcjonalny	Całkowita ilość materiału ściętego (% próbki kontrolnej)
18	piramidowy 45	P320	P1000	100%
3	sześciokątny 17	P320	PI000	104%
4	sześciokątny 17	P320	P320	113%
8	trójspiralny 25	P320	P320	115%
9	trójspiralny 25	P320	P320+ KBF₄	143%

Tabela IV

Badanie ukształtowanego materiału ściernego metoda Schieffera, z zastosowaniem ziarna z kalcynowanego Al₂O₃ o wymiarze 40 pm w preparacie zawiesinowym (600 obrotów)

Przykład	Wzór	Rodzaj ziarna w zawiesinie	Proszek funkcjonalny	Całkowita ilość materiału ściętego (% próbki kontrolnej)
C-l (próba kontrolna)	Bez wzoru	N/A	N/A	100%
10	trójspiralny 25	40 pm	40 pm	131%
13	trójspiralny 40	40 pm	40 pm	110%

Tabela V

Badanie z zastosowaniem pierścienia dla zastosowań do wykańczającej obróbki mikroskopowej (50 obrotów przy nacisku 60 psi (0,41 MPa))

Przykład	Wzór	Rodzaj ziarna w zawiesinie	Proszek funkcjonalny	Całkowita ilość materiału ściętego (% próbki kontrolnej)
C-l (próba kontrolna)	bez wzoru	N/A	N/A	100%
10	trójspiralny 25	40 pm	40 pm	109%

W tabeli 3 przedstawiono wpływ rodzaju proszku funkcjonalnego i wzoru. W przypadku wzoru piramidowego 45 (ziarno P320 w preparacie i ziarno P1000 w proszku funkcjonalnym) jako próby kontrolnej, zastosowanie wzoru o wzorze z większymi kształtami sześciokątnymi 17 powoduje, przy takiej samej żywicy w preparacie i takim samym proszku funkcjonalnym,

185 688 niewielki wzrost całkowitej ilości ściętego materiału. We wszystkich przypadkach w których ziarno P1000 zastąpiono grubszym ziarnem P320, ilość ściętego materiału dodatkowo wzrosła. Ponadto wzór spiralny przewyższa w działaniu wzór sześciokątny. W końcowym przypadku, gdy proszek funkcjonalny stanowi mieszaninę KBF4 i P320 ilość ściętego materiału znacznie wzrosła. Na podstawie tej grupy danych widać wyraźnie, że typ wzoru w połączeniu z rodzajem proszku funkcjonalnego wyraźnie zmienia właściwości szlifowania.

W tabeli 4 porównano ukształtowane materiały ścierne z przykładem porównawczym C-1, w którym stosowano tradycyjny materiał ścierny do wykańczającej obróbki mikroskopowej o wymiarach ziarna 40 pm, znany pod nazwą handlową Q151, dostarczany przez firmę Norton Company. W przypadku obydwu ukształtowanych materiałów ściernych, całkowita ilość materiału ściętego przekraczała znacznie ilość materiału ściętego przy pomocy produktu tradycyjnego, przy czym materiał o wzorze trójspiralnym 25 przewyższa w działaniu materiał o drobniejszym wzorze trój spiralnym 40.

W tabeli 5 porównano ukształtowane materiały ścierne 40 pm, w zastosowaniu do wykańczającej obróbki mikroskopowej. Ponownie porównania dokonano z przykładem porównawczym C-1, w którym stosowano tradycyjny materiał ścierny, znany pod nazwą handlową Q151, dostarczany przez firmę Norton Company. Ukształtowany materiał ścierny charakteryzuje się ulepszonymi właściwościami w zakresie całkowitej ilości materiału ściętego. Ogólnie, testy zastosowania wykazały, że materiały o powyższych wzorach dobrze działały, skutecznie szlifując od początku testu.

185 688

χ3Ι.Ο ¹—Imm—— #0005

20kV AMRAY

FIG. 3

Χ31.0 ¹—^1mm ' #0004

15kV AMRAY

FIG. 4

x25.0 ·—1mm—< #0010

20kV AMRAY

FIG. 5

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania powleczonego materiału ściernego zawierającego wzór ukształtowany z kompozytów materiałów ściernych i spoiw, przylegający do podłoża, znamienny tym, że w sposobie tym prowadzi się następujące etapy:

(a) preparat zawiesinowy zawierający materiał ścierny i utwardzalne spoiwo żywicowe osadza się na podłożu w postaci warstwy ciągłej lub ukształtowanej w postaci wzoru;

(b) osadzony preparat poddaje się obróbce nadając co najmniej części powierzchniowej preparatu właściwości plastyczne ale nie płynne; następnie (c) wygniata się wzór na preparacie materiału ściernego i spoiwa; oraz z kolei (d) utwardza się spoiwo tego preparatu utrwalając wzór.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że osadzonemu preparatowi nadaje się właściwości plastyczne ale nie płynne poprzez zwiększenie lepkości co najmniej części powierzchniowej preparatu, w wyniku nakładania proszku funkcjonalnego.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że proszek funkcjonalny wybiera się z grupy obejmującej materiały ścierne, wypełniacze, mielniki, proszki antystatyczna, sproszkowane stearyniany oraz ich mieszaniny.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że preparat zawiesinowy osadza się w postaci co najmniej dwóch warstw o różnych składach.
5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że proszek funkcjonalny osadza się (nakłada się) również pomiędzy warstwami kompozycji zawiesinowej wytwarzając wielowarstwową strukturę preparatu zawiesinowego.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się preparat materiału ściernego i spoiwa, który zawiera co najmniej jeden składnik lotny, i w którym stężenie materiału ściernego w warstwie powierzchniowej zwiększa się przez usunięcie co najmniej pewnej ilości składnika lotnego.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że osadzonemu preparatowi nadaje się właściwości plastyczne ale nie płynne, poprzez obniżenie jego temperatury przed zastosowaniem narzędzia do wygniatania.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że spoiwo zawiera żywicę utwardzalną na drodze promieniowania lub termicznie, albo w wyniku połączenia powyższych działań.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że żywica spoiwa zawiera niereaktywny składnik termoplastyczny.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał ścierny stanowi od 10% do 90% wagowych preparatu.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ziarno ścierne wybiera się z grupy obejmującej cer, tlenek glinu, mieszaniny tlenku glinu z hydrolizy płomieniowej z tlenkiem cyrkonu, węglik krzemu, heksagonalny azotek boru, i diament.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się preparat, który ponadto zawiera jeden lub więcej dodatków wybranych z grupy obejmującej mielniki, obojętne wypełniacze, środki antystatyczne, środki smarowe, środki zapobiegające sedymentacji, oraz ich mieszaniny.
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że stosuje się preparat, który zawiera mielnik wybrany z grupy obejmującej kriolit, tetrafluoroboran potasu, oraz ich mieszaniny.