WO1999000218A1 - Flexibler schleifkörper - Google Patents

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WO1999000218A1
WO1999000218A1 PCT/EP1998/003827 EP9803827W WO9900218A1 WO 1999000218 A1 WO1999000218 A1 WO 1999000218A1 EP 9803827 W EP9803827 W EP 9803827W WO 9900218 A1 WO9900218 A1 WO 9900218A1
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metal
coating
metal coating
flexible
substrate
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PCT/EP1998/003827
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Inventor
Martin Eggert
Bettina Weiss
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Vereinigte Schmirgel- Und Maschinen-Fabriken Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D11/00—Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
    • B24D11/02—Backings, e.g. foils, webs, mesh fabrics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D11/00—Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
    • B24D11/001—Manufacture of flexible abrasive materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0018—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for by electrolytic deposition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements

Definitions

  • the invention relates to a flexible abrasive body according to the preamble of claim 1.
  • Flexible abrasives include, for example, coated abrasives, such as endless sanding belts and sanding sheets, which are equipped with a flexible carrier.
  • coated abrasives such as endless sanding belts and sanding sheets
  • a flexible carrier For the durability of such a flexible abrasive body, it is crucial that the flexible carrier withstands the tensile, compressive and shear forces during the grinding process without damage and that the valuable abrasive grains do not come loose from the dressing too quickly and fall out during use.
  • the thermal strength of the flexible abrasive with respect to the grain fixation and carrier strength must be sufficient to withstand the high temperatures that occur, especially in dry grinding operations.
  • the super cutting materials diamond and CBN (cubic boron nitride), which are characterized by their high thermal conductivity and extremely high hardness, require particularly high heat resistance for grain embedding. Due to the high cutting quality of these abrasive grains, even when used against the hardest materials, it is particularly necessary to dissipate the cutting heat generated on the grain to the grain binder layer and into the flexible carrier in order to avoid excessive, harmful workpiece temperatures and thermally activated grain destruction. For this purpose, it is known to galvanically embed the abrasive grains in heat-resistant, resistant metal, especially nickel, cf. DE 1 059 794, EP 276 946, EP 0 263 785, EP 0 280 653, EP 0 013 486, DE 39 15 810, which are described in more detail below.
  • the electroplated abrasive coating has only one layer of abrasive.
  • the growing metal or nickel layer emanating from the carrier envelops the grain that is gradually spread in parallel, whereby the embedding height of the desired free-cutting grain can be regulated exactly over the duration of the galvanic deposition.
  • Galvanically bonded abrasive grains cannot be dressed due to the monolayer of the abrasive layer; at most, it is possible to compensate for differences in the grain peak elevation by touching. Because of the lack of the possibility of post-processing, it is a typical characteristic of galvanically bonded abrasive bodies that the measure of the abrasive layer is at best as good as the measure of the underlying carrier allows.
  • a surface-covering, galvanic metal binder layer already has a thickness at the relevant grain sizes (approximately 20 to 600 ⁇ m with a corresponding galvanic embedding height of approximately 50 to 80%), which gives the sheet-like structure the physical character of a sheet.
  • the flexibility of such layers or their alternating bending strength is higher, the thinner such a layer is, since the relative difference between compression and extension of the two sides of the fabric decreases and the fatigue fracture under alternating load is delayed.
  • such thin metal binder layers in the range of a few ⁇ m are only able to adequately fix grain sizes of this size.
  • galvanic layers can vary greatly depending on the bath composition, temperature, current density and deposition speed, from tensioned to brittle and almost to the suppleness of stress-relieved rolled foils.
  • film-thin metal layers always show a high sensitivity to impacts and Buckling loads as well as low resistance to tear propagation loads, which can be attributed to the low elastic deformability of the metal.
  • Such irreversible, plastic deformations in a surface-covering, galvanic grain binder layer preclude their use as highly resilient, flexible grinding wheels.
  • Electrolyte liquid circulates and is connected as a cathode and abrasive grain scattered on its surface is bound by a galvanically applied metal layer.
  • abrasive coating After this abrasive coating has been detached from the steel belt, there is already a usable sanding belt in the form of a metal foil with partially embedded abrasive grain.
  • the level of strength and the mentioned problems of thin metal foils restrict the use of such sanding belts to the lightest sanding operations or, due to the limited flexibility, only the thinnest galvanic grain binder layers and the finest abrasive grains can be processed in this way to form flexible abrasives.
  • This abrasive coating can be laminated onto an abrasive backing.
  • the materially different outer and inner layers differ significantly in their expansion behavior, as in the case of the galvanic metal-grain layer that is laminated onto an abrasive backing discussed here.
  • Durable, laminated, flexible grinding media are only obtained if the deflection radii are as large as possible and the laminated goods do not become too thick, because otherwise the inner and outer belt lengths differ too much and adhesives with mediating stretching properties must be used.
  • the adhesive is the weakest link in the composite system, so that local damage to the galvanic abrasive coating leads to peeling and decoating of the entire, coherent abrasive coating.
  • the interruption of the rigid galvanic abrasive coating which increases with increasing grain size and layer thickness, ensures that the desired flexibility is largely taken over by the underlying substrate, because this lies between the re- gularly arranged, discrete abrasive coating zones has the possibility of bending.
  • EP 0 280 657 discloses a flexible abrasive body in which a thin metal, in particular copper, foil is used, which is laminated onto a flexible, electrically non-conductive substrate, so that a carrier in the form of a flat composite material is produced , one side of which is electrically conductive and the other side of which is electrically insulated. On the electrically conductive
  • an electrically non-conductive mask is applied, which has discrete openings, and then metal, preferably nickel, is applied galvanically together with abrasive grain.
  • metal preferably nickel
  • galvanic coating the formation of the abrasive coating is then reduced to the discrete openings in the masking, so that an island-shaped, non-area-covering abrasive coating made of metal (nickel) and embedded grain is formed.
  • the mask that delimits the discrete grinding zones is then removed and the underlying metal foil that is still present is etched away. Finally, the spaces are filled with resin and, if necessary, with silicon carbide powder.
  • a metal layer can also be applied directly to the substrate by means of metallization processes (electroless electrodeposition, vapor deposition or sputtering) and, as described, further processed to form the flexible grinding wheel.
  • metallization processes electroless electrodeposition, vapor deposition or sputtering
  • the disadvantage is that, in contrast to a smooth, laminated metal foil, the possible unevenness of the underlying substrate is not compensated for by the metallizations, which is insignificant in the case of a flat, smooth substrate, for example foil or the like, for a substrate made of fabric, for example however, which is characterized by the yarn wraps and fabric waviness, is considerable.
  • metal-coated fabric substrate cannot be built up with a uniformly raised, inseiform coating, so that the embedded grain does not project uniformly high and free-standing over the flexible grinding wheel.
  • the most serious disadvantage of this configuration is that due to the inseil-shaped coating, which represents a piling up of substrate, possibly laminating adhesive, metal layer and metal binder layer with grain, a tipping moment occurs due to shear on the islands during the grinding process, as a result of which they can easily be torn from the carrier.
  • By filling the interstices of the island with resin or with resin and silicon carbide filler, an attempt is made to reinforce this weak point.
  • EP 0 263 785 discloses a flexible abrasive body in which a fabric is used as the substrate, which is made electrically conductive by vapor deposition with metal or by weaving in metallic yarn or which is formed by a metallized resin grid. On this
  • a mask made of polymeric, electrically insulating resin is applied to tissue under pressure and heat, which contains discrete openings.
  • Metal in particular nickel, is electrodeposited in the presence of abrasive grains in the discrete openings, which in turn forms discrete abrasive coatings made of deposited metal (nickel) and embedded grain.
  • the deposited metal adheres directly to the metallized fabric, so that the risk of shear-induced detachment of the in-soap-shaped abrasive coatings during grinding operations is reduced.
  • the individual abrasive pads are thermally conductive over the metallized fibers Tending contact, the conductivity is small because of the small fiber cross section.
  • a disadvantage of this design is that, according to the weave of the fabric, it is not possible to achieve a uniform elevation of the in-soap-shaped abrasive coatings.
  • This masked fabric is immovably fixed on an electrically conductive drum.
  • the smooth drum connected as cathode causes the metal or. Nickel is deposited from its surface through the discrete openings in the fabric and the grain is only scattered when the metal or nickel layer has completely grown through the fabric. After the galvanic scattering has ended, the flexible grinding body is detached from the drum and can be laminated onto a stronger reinforcement.
  • this method can also be carried out continuously if, instead of the rotating drum, an endless steel strip passing through the galvanic bath is used, which is temporarily in an immovable state with the masked tissue.
  • the steel belt used as the conveyor belt and cathode inside the bath is separated from the flexible grinding wheel at the end of the galvanic coating outside the bath and takes up new tissue as a revolving belt at the beginning of the bath.
  • the island-shaped abrasive pads are not in thermally conductive contact with each other, so that the heat generated in the grinding process accumulates in the island-shaped abrasive pads. It is also disadvantageous that only extremely thin, net-like, open, light fabrics can be uniformly interspersed with metal (nickel) in a form-fitting manner because the yarns per se represent defects in the electrodeposition and galvanic layers generally do not have any thickness and are free of defects are to be made thick.
  • the island-like, disc-shaped metal or nickel deposits emanating from the smooth drum cathode or the smooth steel strip cathode lose more and more of true shape to the growth side, the thicker the layers become or at the moment when the tissue is positively overgrown. This means that the metal or.
  • Nickel layer discs as the basis for the galvanically bonded abrasive grain are not flat and not uniformly thick.
  • the flexible grinding body obtained in this way has a low strength level due to the limited fabric strength and limited fabric construction and must be laminated to a stronger reinforcement. This further increases the thickness tolerance of the flexible grinding wheel.
  • lamination increases the compressibility of the composite in comparison to the individual components. Due to the relining, the practically incompressible, disc-shaped metallic abrasive coverings are on a more or less elastic basis, which precludes dimensionally accurate grinding.
  • a similar flexible grinding wheel is known from EP 0 013 486.
  • An electrically non-conductive mask is applied to the drum, the discrete openings of which remain free for galvanic deposition.
  • An electrically non-conductive tissue stretched onto the cathodically connected drum is only grown through by electrodeposited metal (Nikkei or copper) at the discrete positions specified by the mask. After penetrating the tissue, grain is sprinkled on the growing metal layer, which is then embedded. Finally, the flexible abrasive wheel from the
  • This flexible grinding body differs from the grinding body according to EP 276 946 essentially only in that the desired disc-shaped metal deposition is oriented only by the masking on the drum and no longer when the tissue grows through.
  • This grinding wheel is therefore only suitable as a flexible carrier for particularly fine, mesh-like fabrics, for example for grinding lenses.
  • an equally high grain flatness is generated on the flexible grinding body in a galvanic, but not single-layer grain layer.
  • abrasive grain is first galvanically embedded in the mask openings on the masked drum. If sufficient grain is embedded, an electrically non-conductive fabric is placed on it and the galvanic metal deposition is continued.
  • a flexible grinding body which has a flexible support made of electrically conductive material (metal foil), with which bound or unbound reinforcing threads are connected, which are sewn to the conductive material by overlapping seams.
  • the seams also connect a mat of non-conductive material arranged on the other side of the metal foil to the metal foil.
  • the top is insulated in discrete areas with a cover such that areas of the metal foil remain free between the reinforcing threads, onto which galvanic metal is deposited, which forms protruding islands.
  • a stabilizing coating of synthetic resin is then applied to both sides of the carrier, which covers the mat and fills the spaces between the islands and also covers the interior.
  • the carrier is then ground off on the island side so that the metal islands are exposed.
  • metal is galvanically deposited on the islands together with abrasive grains.
  • the high oversize of the electroplated metal is disadvantageous, since the reinforcing threads and connecting threads have to be towered over before the galvanic abrasive grain is embedded.
  • Two galvanic processes are necessary.
  • the underlying metal foil is not permanently resistant to bending.
  • the first galvanic application can also take place over the entire surface, the reinforcing threads representing galvanic defects; then the carrier has a very stiff, less flexible sandwich structure.
  • the object of the present invention is to provide an abrasive body of the type mentioned at the outset with high thermal conductivity, great flexibility, high dimensional stability and moderation, and a drive to specify its manufacture.
  • a method for producing the grinding wheel is specified in claim 20.
  • the invention proposes a substrate, for example a textile structure such as woven fabric, knitted fabric, fleece or the like, on one or both sides with hard coating compositions with a smooth, flat surface, on one side with an electrical conductive material, preferably metal, for example copper, and optionally additionally on the other side with an electrically non-conductive material, preferably a curable resin, for example phenolic resin.
  • the substrate coated in this way forms a carrier for abrasive grain and is trimmed to a constant thickness so that the raised areas of the carrier are covered at least on the metal-coated side, even very thinly by metal.
  • the rejuvenation points of the hard coating masses resulting from the reworking (dressing) give the carrier the necessary flexibility, on the other hand a high compression resistance is maintained perpendicular to the carrier.
  • Such a configuration is particularly advantageous in the case of a textile structure as a substrate which has undulations which are caused by the yarn wraps, ie. H. the crosshair points.
  • Coatings are positively connected to the threads.
  • the highest thread elevations remain at least on the metal side wafer-thin, ie about 3 - 25 ⁇ m, metal-coated, while the majority of the electrically conductive material (metal) and the electrically non-conductive material is located between the thread crossing points.
  • This so trained Carrier of constant thickness and smooth metallic surface forms an ideal, homogeneous carrier for a full-surface, galvanic coating with a metallic embedding material, preferably nickel, and with abrasive grain, whereby a flexible abrasive body can be produced, which is characterized by a uniform grain flatness and grain embedding.
  • Fig. 1 shows schematically a section in the warp direction through a single-chain one-shot
  • FIG. 2 shows the substrate according to FIG. 1 with a metal layer applied on one side (on the front side),
  • FIG. 3 shows the substrate according to FIG. 2 with an additional coating on the side opposite the metal layer (rear side) with an electrically non-conductive material to form a carrier for a flexible abrasive body
  • FIG. 4 shows the carrier according to FIG. 3 also dressed
  • FIG. 5 shows the carrier according to FIG. 4 with metal / abrasive grain coating completely deposited on the front side of the metal coating.
  • FIG. 6 the carrier according to FIG. 5 with metal / abrasive grain coating galvanically deposited on the front metal coating for the production of a modified flexible grinding wheel
  • FIG. 7 the carrier or the grinding medium according to FIG. 5 in by bending (Flexen) caused broken condition.
  • Other fabric structures, as well as knitted fabrics, knitted fabrics, braids and nonwovens, which all have cross-hair points, can also be used for the substrate.
  • the fabric 4 is used to form a carrier 9 for the grinding wheel on one side (hereinafter referred to as the front) with an oversize metal coating 10 (FIGS. 2, 3) and on the opposite side (hereinafter referred to as the rear) with an electrically non-conductive material, preferably a curable resin, such as phenolic resin, provided with existing coating 12 (FIGS. 3, 4), where appropriate adhesion promoters and fillers can also be used.
  • a curable resin such as phenolic resin
  • the metal for the metal coating 10 is preferably copper and can be applied by suitable metallization methods, such as metal spraying, vapor deposition, sputtering or electroless electrodeposition. Due to the thread elevations of the weft and KetJ; - - thread crossing points, there is a waviness of the surface of the metal coating 10, but also of the rear coating 12, cf. 2 and 3. To achieve a support of constant thickness and smooth surface, the coatings 10 and 12 are dressed, for example by grinding to size and optionally by rolling, cf. Fig. 4. At least the metal coating (copper) 10 on the front of the carrier is removed so far that the highest elevations of the fabric, braid, fleece etc.
  • suitable metallization methods such as metal spraying, vapor deposition, sputtering or electroless electrodeposition. Due to the thread elevations of the weft and KetJ; - - thread crossing points, there is a waviness of the surface of the metal coating 10, but also of the rear coating 12, cf. 2
  • the support 9 obtains the necessary flexibility, on the other hand a high compression resistance perpendicular to the support, specifically because the metal or the non-conductive material alternates between the crosshairs 17 (Resin) are positively embedded and the elastic springback of the wearer is suppressed under compression.
  • the flexibility of the continuously metal-coated fabric caused by the tapering points is also influenced by the fabric construction, ie by the type of weave and density and location of the fabric crossing points.
  • the rear coating 12 can be produced to size with a smooth surface without finishing, by spreading the resin in the liquid A state and rolling it in the still moldable B state and then curing it.
  • This support 9 of constant thickness and smooth metallic surface thus formed forms an ideal, homogeneous basis for a full-surface galvanic coating. supply with a metallic embedding material 14, preferably nickel, and with abrasive grain 16, cf. 5, whereby a flexible grinding body 21 can be produced, which is characterized by a uniform grain size and grain embedding.
  • the trained one is characterized by a uniform grain size and grain embedding.
  • Metal coating 10 is connected as a cathode.
  • the stiffening which inevitably occurs in the case of full-surface galvanic coating by the metallic grain binder layer 14 is eliminated according to the invention in that at least the rigid metallic abrasive coating 14, 16 is "flexed", ie. H. Fractures 18 are generated at regular intervals by exceeding the maximum bending capacity, the tapering points 13 of the underlying metal layer 10 having an initiating effect, cf. Fig. 7.
  • the metallic coating 10 is preferably also flexed or broken, cf. Fig. 7. Flexing or breaking can take place before, during or after the galvanic coating. When flexing or breaking, 12 buckling bends 20 occur on the rear coating, cf. Fig. 7.
  • the galvanic metal layer 14 and preferably also the underlying metal layer 10, which is switched as the cathode during the galvanic coating, is produced so brittle-hard that there is a real brittle fracture without kinking of both metal layers.
  • the flexibility or breakability of the two metal layers can be increased by the fact that they are subject to an internal tensile stress. Due to the brittleness and possibly additionally the tensile residual stress, the formation of cracks during flexing or refraction is facilitated. The danger is avoided that one or both metal layers merely buckle but not break. This can be achieved by producing or applying the metal layers in a porous or micro-cracked manner or by incorporating defined foreign atoms or defined amounts of foreign particles.
  • the Galvanic metal layer (nickel layer) is first made easier to break by being continuously interrupted by abrasive grain. This metal layer also becomes brittle and micro-cracked with a particularly low elasticity through the choice of an appropriate electrolyte (e.g. bright nickel plating) and also through appropriately selected deposition parameters.
  • an appropriate electrolyte e.g. bright nickel plating
  • metal spraying of copper which is characterized by high application rates at relatively low substrate temperatures, is particularly suitable for the surface metallization of the substrate (fabric). With this thick-film technological metallization process, excessive layer thicknesses can be achieved on the substrate, so that in the subsequent post-processing, as much copper can be removed from the copper layer following the substrate ripple that the aforementioned smooth copper surface and the mentioned tapering points 13 at the crosshairs 17 of the underlying substrate (tissue) result. It is also a property of the various metal spraying processes that the metal spraying layers are porous and contain oxides; In addition, these metal spray layers are subject to residual tensile stresses, which also facilitates the desired brittle fracture when flexing or breaking.
  • Said flexible grinding body according to FIG. 5 or 7 has a number of further advantages.
  • the cutting forces are distributed over the entire area of the dimensionally stable, hard support and not selectively on a comparatively soft reinforcement, which can ultimately shear off the island grinding pads.
  • this area-wide galvanic coating no tilting moment occurs, since the clods 22 or bending points encompass larger areas.
  • the massive, form-fitting anchoring of the underlying metal (copper) 10 in the substrate (tissue) enables heavy cutting work without loss of abrasive coating.
  • the full-surface coverage leads to an uninterrupted cut and a more uniform grinding pattern because the grinding pressure is distributed over the entire meshing surface of the flexible grinding body.
  • the force / grain ratio is reduced with a comparable spreading density.
  • the particularly pressure-stable design and uniformly raised galvanic grain embedding on the dressed carrier 9 allow grinding to be precise.
  • 5 and 7 is characterized by a very high thermal conductivity, since a surface-covering, coherent metallic see grain binder layer is connected to a surface-covering coherent metallic base 10, which fills the fabric recesses and spaces between the crosshairs.
  • the high percentage by weight of this metal (2/3 to 5/6 of the total weight) means that high amounts of heat from
  • metal spraying for applying the metal coating 10 is not limited to high-temperature-resistant substrates by suitable guidance of the coating parameters.
  • organic fabrics can also be considered as fabrics, such as, for example, B. aramid, polyamide, polyester or cotton and viscose or mixtures thereof, if sufficient cooling is taken care of and the application quantities of metal and thus the amounts of heat transferred are carried out in stages.
  • Metal fiber components in the fabrics cause the initially purely mechanical interlocking of the metal spray layer in the filaments of the yarn to achieve higher adhesive values; they also improve electrical conductivity.
  • the stiffness can be adjusted by impregnating the substrate and other back coatings.
  • the impregnation takes on the task of improving the adhesion of the metal spray layer to the fibers, for which the basically rough metal spray layer represents good points of connection.
  • a metal binder can be added, e.g. B. vulcanization systems, silane coupling agents, polyurethanes, epoxides.
  • the back coatings themselves are one or multilayer layers of curable resins, especially _ phenolic resins, as has already been mentioned, which are calendered after application in the still moldable B state under high pressure and finally hardened. Post-processing of the back is then not necessary with regard to the thickness tolerances, since it is a coating process with optimal flow properties.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Schleifkörper mit einem biegsamen Träger, welcher eine Lage aus einem biegsamen Substrat aufweist, auf dessen einer Seite eine flächendeckende erste Metallbeschichtung angeordnet ist, auf welcher eine zweite Metallbeschichtung angeordnet ist, in die abrasives Material wenigstens teilweise eingebettet ist. Um einen Schleifkörper dieser Art mit hoher Wärmeleitfähigkeit, grosser Flexibilität, hoher Dimensionsstabilität und Massigkeit zu erhalten, weist der Träger (9) aus Substrat (2) und erster Metallbeschichtung (10) eine konstante Dicke auf und weist die erste Metallbeschichtung (10) eine ebene, glatte Oberfläche und eine minimierte Schichtdicke auf. Die zweite Metallbeschichtung (14) und auch die erste Metallbeschichtung (10) sind vorzugsweise mit Bruchstellen (18) versehen.

Description

Flexibler Schleifkörper
Die Erfindung betrifft einen flexiblen Schleifkörper gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zu flexiblen Schleifkörpern zählen beispielsweise Schleifmittel auf Unterlage, wie endlose Schleifbänder und Schleifblätter, die mit einem biegsamen Träger ausgestattet sind. Für die Haltbarkeit eines solchen flexiblen Schleifkörpers ist ausschlaggebend, daß der biegsame Träger den Zug-, Druck- und Scherkräften während des Schleifvorganges beschädigungslos standhält und daß die wertvollen Schleifkörner sich beim Gebrauch nicht zu schnell aus dem Verband lösen und herausfallen. Darüber hinaus muß die thermische Festigkeit des flexiblen Schleifkörpers hinsichtlich der Kornfixierung und Trägerbelastbarkeit hinreichend sein, um den hohen auftretenden Temperaturen, insbesondere bei Trockenschleifoperationen, standzuhalten. Besonders hohe Warmfestigkeiten der Korneinbettung erfordern die Superschneidstoffe Diamant und CBN (kubisches Bornitrid), die sich durch ihr hohes Wärmeleitvermögen und extrem hohe Härten auszeichnen. Aufgrund der hohen Schnittigkeit dieser Schleifkörner auch im Einsatz gegen härteste Werkstoffe ist es hier im Besonderen nötig, die entstehenden Schneidwärmen am Korn an die Kornbindemittelschicht und in den biegsamen Träger abzuleiten, um übermäßige, schädliche Werkstücktemperaturen und thermisch aktivierte Kornzerstörungen zu vermeiden. Hierfür ist es bekannt, die Schleifkörner in warmfestes, widerstandsfähiges Metall, vor allem Nickel, galvanisch einzubetten, vgl. DE 1 059 794, EP 276 946, EP 0 263 785, EP 0 280 653, EP 0 013 486, DE 39 15 810, die weiter unten näher beschrieben werden.
Der galvanische Schleifbelag weist nur eine Schleifmittelschicht auf. Die vom Träger ausgehende, wachsende Metall- bzw. Nickelschicht umhüllt form- schlüssig allmählich parallel gestreutes Korn, wobei die Einbetthöhe des gewünscht freischneidenden Korns exakt über die Dauer der galvanischen Abscheidung reguliert werden kann. Galvanisch gebundene Schleifkörner können wegen der Einlagigkeit der Schleifmittelschicht nicht abgerichtet werden; allenfalls ist es möglich, Differenzen in der Kornspitzenerhabenheit durch Tou- chieren auszugleichen. Aufgrund dieser fehlenden Möglichkeit zur Nachbearbeitung ist es typisches Kennzeichen galvanisch gebundener Schleifkörper, daß die Ma- ßigkeit der Schleifmittelschicht bestenfalls so gut ist, wie es die Mäßigkeit des zugrundeliegenden Trägers zuläßt. Eine flächendeckende, galvanische Metall-Bindemittelschicht weist bei den relevanten Korngrößen (etwa 20 bis 600 μm mit entsprechender galvanischer Einbett- höhe von etwa 50 bis 80 %) bereits eine Dicke auf, die dem flächenartigen Gebilde den physikalischen Charakter eines Bleches verleiht. Die Flexibilität solcher Schichten bzw. deren Wechselbiegefestigkeit ist dabei umso höher, je dünner eine solche Schicht ist, da der relative Unterschied zwischen Stauchung und Streckung der beiden Seiten des Flächengebildes abnimmt und der Ermüdungsbruch unter Wechsellast hinausgezögert wird. Solche dünnen Metall-Bindemittelschichten im Bereich einiger μm vermögen allerdings auch nur Korngrößen die- ser Größenordnung hinreichend zu fixieren. Die Festigkeit und Flexibilität galvanischer Schichten können abhängig von Badzusammensetzung, Temperatur, Stromdichten und Abscheidungsgeschwindigkeit sehr unterschiedlich sein, von verspannt über sprödhart bis fast hin zur Geschmeidigkeit spannungsarm geglühter Walzfolien. Typischerweise zeigen foliendünne Metallschichten jedoch immer eine hohe Empfindlichkeit gegen Stöße und Knickbelastungen sowie geringe Widerstände gegen Wei- terreißbelastungen, die auf das geringe elastische Formänderungsvermögen des Metalls zurückzuführen sind. Solche irreversiblen, plastischen Verformungen in einer flächendeckenden, galvanischen Kornbindemittelschicht schließen den Einsatz als hochbelastbare, flexible Schleifkörper aus.
Aus der DE 1 059 794 ist es bekannt, einen biegsamen Träger in Form einer Metallschicht auf einem fle- xiblen endlosen Stahlband auszubilden, das in einer
Elektrolytflüssigkeit umläuft und als Kathode geschaltet ist und auf dessen Oberfläche aufgestreutes Schleifkorn durch eine galvanisch aufgebrachte Metallschicht gebunden wird. Nach Ablösung dieses Schleifbe- lages vom Stahlband liegt bereits ein gebrauchstüchtiges Schleifband in Form einer Metallfolie mit teilweise eingebettetem Schleifkorn vor. Das Festigkeitsniveau und die erwähnte Problematik dünner Metallfolien beschränkt den Einsatz solcher Schleifbänder auf leichte- ste SchleifOperationen bzw. lassen sich aufgrund der limitierten Flexibilität nur dünnste galvanische Kornbindemittelschichten und feinste Schleifmittelkörnungen auf diese Weise zum flexiblen Schleifkörper verarbeiten. Dieser Schleifbelag kann als Überzug auf einen Schleifmittelträger kaschiert werden. Zwar läßt sich dadurch die Knickempfindlichkeit senken und die Reißfestigkeit erhöhen, wenn der flächendeckende galvanische Schleifbelag kaschiert wird, jedoch tritt im Dauergebrauch kaschierter, flexibler Schleifbänder ganz allgemein immer wieder das Problem auf, daß die Dehnungsverhältnisse und das Dehnungsverhalten der verbundenen Schichten unterschiedlich sind. So wird bei Einsatz kaschierter Bänder auf Schleifmaschinen, bei denen Umlenkung und Geradlauf im schwellenden Wechsel erfol- gen, die nach außen gewandte Schicht immer auf Zug und Belastung beansprucht, wohingegen die innenliegende Schicht gleichzeitig immer auf Stauchung und Entlastung belastet wird. Diese unterschiedlichen Längenverhältnisse müssen von dem Kaschierkleber elastisch ausgeglichen werden. Darüber hinaus unterscheiden sich die materiell verschiedenen äußeren und inneren Schichten deutlich in ihrem Dehnungsverhalten, wie im Fall der hier diskutierten galvanischen, auf einen Schleifmittelträger kaschierten Metall-Korn-Schicht. Dauerlauffähige, kaschierte flexible Schleifkörper werden nur erhalten, wenn möglichst große Umlenkradien vorliegen und die kaschierte Ware nicht allzu dick wird, weil sonst innere und äußere Bandlänge zu sehr differieren und Klebstoffe eingesetzt werden müssen, die mediieren- des Dehnungsvermögen aufweisen. In der Regel stellt der Klebstoff das schwächste Glied in dem Flächenverbunds- ystem dar, so daß bereits eine örtliche Beschädigung des galvanischen Schleifbelages zur Schälung und Deka- schierung des gesamten, zusammenhängenden Schleifbelages führt.
Um das Problem der mangelnden Flexibilität und Empfindlichkeit flächendeckender, dünner Metallschichten bzw. metallischer Kornbindemittelschichten in flexiblen Schleifkörpern zu lösen, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, deren gemeinsames Merkmal es ist, keinen flächendeckenden galvanischen Schleifbelag auf der Oberfläche des flexiblen Schleifkörpers auszugestalten, sondern den Schleifbelag nur an diskreten, voneinander getrennten Positionen, d. h. in regulären Mustern angeordnete, isolierte Inselschleifbeläge auf einem flexiblen Substrat, beispielsweise Gewebe, auszu- bilden, wobei diese isolierten Schleifbeläge auf der
Oberfläche so versetzt zueinander angeordnet sind, daß sie sich in Gebrauchsrichtung gesehen überlappen oder berühren. Durch die Unterbrechung des mit steigender Korngröße und Schichtstärke zunehmenden starren galva- nischen Schleifbelages wird erreicht, daß die gewünschte Flexibilität maßgeblich von dem zugrundeliegenden Substrat übernommen wird, weil dieses zwischen den re- gulär angeordneten, diskreten Schleifbelagzonen die Möglichkeit zur Biegung hat.
So ist durch die EP 0 280 657 ein flexibler Schleifkörper bekannt, bei dem von einer dünnen Me- tall-, insbesondere Kupferfolie ausgegangen wird, die auf ein flexibles, elektrisch nichtleitendes Substrat kaschiert wird, so daß ein Träger in Form eines Flä- chenverbundstoffes entsteht, dessen eine Seite flächendeckend elektrisch leitend ist und dessen andere Seite elektrisch isoliert ist. Auf die elektrisch leitende
Seite wird zunächst eine elektrisch nichtleitende Maske aufgebracht, die diskrete Öffnungen aufweist, und danach wird Metall, vorzugsweise Nickel, zusammen mit Schleifkorn galvanisch aufgebracht. Bei der galvani- sehen Belegung reduziert sich die Schleifbelagbildung dann auf die diskreten Öffnungen der Maskierung, so daß ein inselförmiger , nichtflächendeckender Schleifbelag aus Metall (Nickel) und eingebettetem Korn ausgebildet wird. Danach wird die Maske, die die diskreten Schleif- zonen voneinander abgrenzt, entfernt, und wird die noch vorhandene, unterliegende Metallfolie weggeätzt. Schließlich werden die Zwischenräume mit Harz und gegebenenfalls mit Siliziumkarbidpulver ausgefüllt. Anstelle der Verwendung einer laminierten Metallfolie kann auch eine Metallschicht durch Metallisierungsverfahren (außenstromlose, elektrochemische Abscheidung, Bedampfung oder Sputtern) direkt auf das Substrat aufgebracht werden und wie beschrieben zum flexiblen Schleifkörper weiterverarbeitet werden. Der Nachteil ist, daß im Ge- gensatz zu einer glatten, laminierten Metallfolie die möglichen Unebenheiten des zugrundeliegenden Substrats durch die Metallisierungen nicht ausgeglichen werden, was im Falle eines ebenen, glatten Substrats, beispielsweise Folie oder dergleichen, unerheblich, bei einem Substrat beispielsweise aus Gewebe jedoch, welches sich durch die Garnumschlingungen und Gewebewel- ligkeiten auszeichnet, erheblich ist. Auf einem solchen welligen, metallbeschichteten Gewebesubstrat kann eine gleichmäßig erhabene, inseiförmige Belegung nicht aufgebaut werden, so daß auch das eingebettete Korn nicht gleichmäßig hoch und freistehend den flexiblen Schleif- körper überragt. Der gravierendste Nachteil bei dieser Ausgestaltung ist, daß durch die inseiförmige Belegung, welche eine Auftürmung von Substrat, gegebenenfalls Kaschierkleber, Metallschicht und Metallbindemittelschicht mit Korn darstellt, beim Schleifprozeß ein Kippmoment durch Scherung auf die Inseln auftritt, wodurch diese leicht vom Träger gerissen werden können. Durch Auffüllung der Inselzwischenräume mit Harz oder mit Harz und Siliziumkarbid-Füllstoff wird versucht, diese Schwachstelle zu verstärken. Die zu Gunsten der Flexibilität weggeätzte, ehemals durchgängige Metallbzw. Kupferschicht ist unterbrochen, so daß die insel- förmigen Schleifbeläge thermisch isoliert nur eine schlechte, unterbrochene Wärmeeinleitung in den flexiblen Träger erlauben. Durch die EP 0 263 785 ist ein flexibler Schleifkörper bekannt, bei dem von einem Gewebe als Substrat ausgegangen wird, welches elektrisch leitend gemacht wird durch Bedampfung mit Metall oder durch die Einwebung von metallischem Garn oder welches durch ein metallisiertes Harzgitter gebildet wird. Auf dieses
Gewebe wird eine Maske aus polymerem, elektrisch isolierendem Harz unter Druck und Wärme aufgebracht, welches diskrete Öffnungen enthält. In den diskreten Öffnungen wird galvanisch Metall, insbesondere Nickel, in Gegenwart von Schleifkörn abgeschieden, wobei sich wiederum diskrete Schleifbeläge aus abgeschiedenem Metall (Nickel) und eingebettetem Korn bilden. Das abgeschiedene Metall haftet aber direkt auf dem metallisierten Gewebe, so daß die Gefahr der scherkraftbedingten Ablö- sung der inseiförmigen Schleifbeläge bei Schleifvorgängen verringert ist. Die einzelnen Schleifbeläge stehen dabei über die metallisierten Fasern in thermisch lei- tendem Kontakt, wobei die Leitfähigkeit wegen des geringen Faserquerschnittes klein ist. Nachteilig an dieser Ausführung ist, daß entsprechend der Gewebewellig- keit keine gleichmäßige Erhabenheit der inseiförmigen Schleifbeläge zu erzielen ist. Aus dieser Schrift ist es ferner bekannt, ein elektrisch leitendes oder nichtleitendes Substrat in Form eines Gewebes in der oben beschriebenen Weise zu maskieren, so daß wiederum Öffnungen für die galvanische Kornfixierung entstehen. Dieses maskierte Gewebe wird auf einer elektrisch leitenden Trommel unverrückbar fixiert. Die als Kathode geschaltete, glatte Trommel bewirkt, daß die Metallbzw. Nickelabscheidung von deren Oberfläche aus durch die diskreten Öffnungen des Gewebes erfolgt und die Kornstreuung erst dann erfolgt, wenn die Metall- bzw. Nickelschicht das Gewebe komplett durchwachsen hat. Nach Beendigung der galvanischen Streuung wird der flexible Schleifkörper von der Trommel gelöst und kann auf einen stärkeren Festigkeitsträger kaschiert werden. Dieses Verfahren läßt sich gemäß EP 0 276 946 auch kontinuierlich durchführen, wenn anstelle der rotierenden Trommel ein das galvanische Bad durchlaufendes, endloses Stahlband eingesetzt wird, welches sich temporär in unverrückbarem Zustand mit dem maskierten Gewebe befindet. Das innerhalb des Bades als Transportband und Kathode eingesetzte Stahlband wird am Ende der galvanischen Belegung außerhalb des Bades vom flexiblen Schleifkörper getrennt und nimmt als umlaufendes Band am Anfang des Bades wieder neues Gewebe auf. Vorteilhaft bei diesen flexiblen Schleifkörpern nach der EP 0 276 946 und der zweiten Ausführungsform der EP 0 263 785 ist, daß der metallbasierende, insel- för ige Schleifbelag das Gewebe formschlüssig von der Unterseite bis zur Oberseite umschließt und somit die Gefahr eines Abreißens der inseiförmigen Schleifbeläge durch das beim Schleifvorgang auftretende Kippmoment reduziert ist. Wie bei allen anderen Ausgestaltungen inselförmiger , diskreter Schleifbeläge findet sich ie- doch auch hier die Schwachstelle der körn- und metall- bzw. nickelfreien Zwischeninselbereiche wieder. Auch hier stehen die inselförmigen Schleifbeläge nicht im thermisch leitenden Kontakt untereinander, so daß sich die im Schleifprozeß entstehende Wärme in den inselförmigen Schleifbelägen staut. Nachteilig ist ferner, daß nur äußerst dünne, netzartige, offene, leichte Gewebe formschlüssig galvanisch von Metall (Nickel) gleich- mäßig durchwachsen werden können, weil die Garne per se Störstellen in der galvanischen Abscheidung darstellen und galvanische Schichten generell nicht beliebig dick störstellenfrei und gleichmäßig dick herzustellen sind. Die von der glatten Trommelkathode oder der glatten Stahlbandkathode ausgehenden, inselförmigen, scheibenförmigen Metall- bzw. Nickelbeläge verlieren mehr und mehr an Formtreue zur Wachstumsseite hin, je dicker die Schichten werden bzw. in dem Augenblick, wenn das Gewebe formschlüssig umwachsen wird. Das heißt, daß die nach erfolgtem Gewebedurchbruch vorliegenden Metallbzw. Nickelschichtscheiben als Basis für das galvanisch zu bindende Schleifkorn nicht eben und nicht gleichmäßig dick vorliegen. Der auf diese Weise gewonnene flexible Schleifkörper weist wegen der limitierten Ge- webestärke und limitierten Gewebekonstruktion ein geringes Festigkeitsniveau auf und muß auf einen stärkeren Festigkeitsträger kaschiert werden. Dadurch erhöht sich die Dickentoleranz des flexiblen Schleifkörpers weiter. Außerdem erhöht sich durch eine Kaschierung in jedem Fall die Kompressibilität des Flächenverbund- stoffes im Vergleich zu den Einzelkomponenten. Die an sich praktisch inkompressiblen , scheibenförmigen metallischen Schleifbeläge befinden sich durch die Unterfütterung auf einer mehr oder weniger elastischen Basis, was ein maßgenaues Schleifen ausschließt.
Ein ähnlicher flexibler Schleifkörper ist aus der EP 0 013 486 bekannt. Auf eine elektrisch leitende Trommel wird eine elektrisch nicht leitende Maske aufgebracht, deren diskrete Öffnungen für eine galvanische Abscheidung freibleiben. Ein auf die kathodisch geschaltete Trommel gespanntes, elektrisch nichtleitendes Gewebe wird von galvanisch abgeschiedenem Metall (Nikkei oder Kupfer) nur an den diskreten Positionen, die von der Maske vorgegeben sind, durchwachsen. Nach Durchdringung des Gewebes wird der wachsenden Metallschicht Korn aufgestreut, das dann eingebettet wird. Schließlich wird der flexible Schleifkörper von der
Trommel gelöst und weiter verarbeitet. Von dem Schleifkörper nach der EP 276 946 unterscheidet sich dieser flexible Schleifkörper im wesentlichen nur dadurch, daß die gewünschte scheibenförmige Metallabscheidung nur durch die Maskierung auf der Trommel eine Ausrichtung erfährt und nicht mehr beim Durchwachsen des Gewebes . Daher ist dieser Schleifkörper nur für besonders feine, netzartige Gewebe als flexibler Träger geeignet, beispielsweise zum Schleifen von Linsen. Bei einer modifi- zierten Ausgestaltung dieses Verfahrens wird eine gleichhohe Kornerhabenheit auf dem flexiblen Schleifkörper in einer galvanischen, aber nicht einlagigen Kornschicht erzeugt. Hierzu wird auf der maskierten Trommel zunächst Schleifkorn galvanisch in die Masken- Öffnungen eingebettet. Wenn ausreichend Korn eingebettet ist, wird ein elektrisch nichtleitendes Gewebe aufgelegt und mit der galvanischen Metallabscheidung fortgefahren. Nach Durchbruch des Gewebes und Abscheidung des Metalls mit einer bestimmten Stärke wird abgebro- chen und wird der flexible Schleifkörper von der Trommel gelöst. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, daß eine homogene Kornerhabenheit erzielt wird, jedoch ist das Korn praktisch vollständig eingebettet und für eine galvanische Kornbindung wenig schnittig und daher nur in der Feinstbearbeitung einsetzbar. Auf der kornabge- wandten Seite des flexiblen Schleifkörpers ist wiederum die Ungleichmäßigkeit der scheibenförmigen Schleifbelä- ge bedingt durch das Wachstum durch die galvanische _ Störstelle Gewebe gegeben, wodurch keine ausreichende Mäßigkeit des flexiblen Schleifkörpers erreichbar ist. Durch die DE 39 15 810 ist ein flexibler Schleif- körper bekannt, welcher einen biegsamen Träger aus elektrisch leitendem Material (Metallfolie) aufweist, mit dem gebundene oder ungebundene Verstärkungsfäden verbunden sind, die durch übergreifende Nähte mit dem leitenden Material vernäht sind. Die Nähte verbinden ferner eine auf der anderen Seite der Metallfolie angeordnete Matte aus nichtleitendem Material mit der Metallfolie. Die Oberseite wird in diskreten Bereichen mit einer Abdeckung isoliert, derart, daß zwischen den Verstärkungsfäden Bereiche der Metallfolie freibleiben, auf die galvanisch Metall abgeschieden wird, das hervorstehende Inseln bildet. Danach wird auf beide Seiten des Trägers eine stabilisierende Beschichtung aus Kunstharz aufgebracht, die die Matte bedeckt und die Zwischenräume zwischen den Inseln ausfüllt und die In- sein ebenfalls bedeckt. Anschließend wird der Träger inselseitig abgeschliffen, so daß die Metallinseln freiliegen. Danach wird auf den Inseln Metall zusammen mit Schleifkörnern galvanisch abgeschieden. Nachteilig ist das hohe Aufmaß des galvanisch aufgebrachten Me- talls, da die Verstärkungsfäden und Verbindungsfäden überragt werden müssen, bevor die galvanische Schleifkorneinbettung erfolgt. Es sind zwei galvanische Vorgänge notwendig. Die unterliegende Metallfolie ist nicht dauerhaft biegefest. Alternativ kann der erste galvanische Auftrag auch ganzflächig erfolgen, wobei die Verstärkungsfäden galvanische Störstellen darstellen; dann weist der Träger aber einen sehr steifen, wenig flexiblen Sandwichaufbau auf.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schleifkörper der eingangs genannten Art mit hoher Wärmeleitfähigkeit, großer Flexibilität, hoher Dimensionsstabilität und Mäßigkeit sowie ein Ver- fahren zu seiner Herstellung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein Verfahren zur Herstellung des Schleifkörpers ist im Anspruch 20 angegeben.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung schlägt vor, ein Substrat, bei- spielsweise ein textiles Gebilde, wie Gewebe, Gewirke, Vlies o. ä., ein- oder beidseitig mit harten Beschich- tungsmassen mit glatter, ebener Oberfläche, und zwar auf der einen Seite mit einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise Metall, beispielsweise Kupfer, und gegebenenfalls zusätzlich auf der anderen Seite mit einem elektrisch nichtleitenden Material, vorzugsweise einem härtbaren Harz, beispielsweise Phenolharz zu versehen. Das so beschichtete Substrat bildet einen Träger für Schleifkorn und wird auf konstante Dicke so abge- richtet, daß die erhabenen Stellen des Trägers zumindest auf der metallbeschichteten Seite, noch hauchdünn von Metall überdeckt sind. Durch die durch das Nachbearbeiten (Abrichten) entstehenden Verjüngungsstellen der harten Beschichtungsmassen erhält der Träger die notwendige Flexibilität, andererseits wird ein hoher Kompressionswiderstand senkrecht zum Träger beibehalten. Eine solche Ausbildung ist besonders vorteilhaft bei einem textilen Gebilde als Substrat, das Welligkeiten aufweist, welche bedingt sind durch die Garn- umschlingungen, d. h. die Fadenkreuzungspunkte. Die
Beschichtungen sind dabei mit den Fäden formschlüssig verbunden. Die höchsten Fadenerhebungen bleiben wenigstens auf der Metallseite noch hauchdünn, d. h. etwa 3 - 25 μm, metallbeschichtet, während zwischen den Faden- kreuzungspunkten die Hauptmenge des elektrisch leitenden Materials (Metall) und des elektrisch nichtleitenden Materials lokalisiert ist. Dieser so ausgebildete Träger konstanter Dicke und glatter metallischer Oberfläche bildet einen idealen, homogenen Träger für eine vollflächige, galvanische Belegung mit einem metallischen Einbettungsmaterial, vorzugsweise Nickel, und mit Schleifkorn, wodurch ein flexibler Schleifkörper herstellbar ist, welcher sich durch eine einheitliche Kornerhabenheit und Korneinbettung auszeichnet.
Die Flexibilität wird noch dadurch erhöht, daß die Metallbeschichtungen gebrochen werden, wie dies in den Ansprüchen 2, 3 und 10 angegeben ist, ohne daß hierdurch die elektrische oder thermische Leitfähigkeit beeinträchtigt wird.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden, die schema- tisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen flexiblen
Schleifkörpers anhand seiner schrittweisen Herstellung zeigt .
Es zeigen
Fig. 1 schematisch einen Schnitt in Kettrich- tung durch ein einkettiges einschüssiges
Substrat für einen Träger eines flexiblen Schleifkörpers, Fig. 2 das Substrat nach Fig. 1 mit einseitig (vorderseitig) aufgetragener Metall- Schicht,
Fig. 3 das Substrat nach Fig. 2 mit zusätzlicher Beschichtung auf der der Metallschicht gegenüberliegenden Seite (Rückseite) mit einem elektrisch nichtleiten- den Material zur Bildung eines Trägers für einen flexiblen Schleifkörper, Fig. 4 den Träger nach Fig. 3 mit abgerichteten
Beschichtungen , Fig. 5 den Träger nach Fig. 4 mit galvanisch auf der vorderseitigen Metallbeschichtung vollflächig abgeschiedener Me- tall/Schleifkornbeschichtung zur Her- Stellung eines flexiblen Schleifkörpers, Fig. 6 den Träger nach Fig. 5 mit galvanisch auf der vorderseitigen Metallbeschichtung inselförmig abgeschiedener Me- tall/Schleifkornbeschichtung zur Herstellung eines modifizierten flexiblen Schleifkörpers und Fig. 7 den Träger bzw. das Schleifmittel nach Fig. 5 in durch Biegen (Flexen) hervor- gerufenem gebrochenen Zustand.
Gleiche Bauteile in den Figuren der Zeichnung sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 1 zeigt ein Substrat 2 für einen Träger eines flexiblen Schleifkörpers in Form eines einketti- gen einschüssigen Gewebes 4, wobei mit der Bezugsziffer 6 Kettfäden und mit der Bezugsziffer 8 Schußfäden bezeichnet sind. Für das Substrat sind auch andere Gewebestrukturen, ferner Gewirke, Gestricke, Geflechte und Vliese einsetzbar, die sämtlich Fadenkreuzungspunkte aufweisen .
Die Fadenkreuzungspunkte bedingen eine gewisse Welligkeit oder Unebenheit der Substratoberfläche. Das Gewebe 4 wird zur Bildung eines Trägers 9 für den Schleifkörper auf einer Seite (nachfolgend Vorderseite genannt) mit einer Metallbeschichtung 10 im Übermaß (Fig. 2, 3) und auf der gegenüberliegenden Seite (nachfolgend Rückseite genannt) mit einem aus elektrisch nichtleitendem Material, vorzugsweise einem härtbaren Harz, wie Phenolharz, bestehenden Beschichtung 12 versehen (Fig. 3, 4), wobei gegebenenfalls Haftvermittler und Füllstoffe zusätzlich Verwendung finden können.
Das Metall für die Metallbeschichtung 10 ist vorzugsweise Kupfer und kann durch geeignete Metallisie- rungsverfahren, wie Metallspritzen, Bedampfen, Sputtern oder außenstromlose elektrochemische Abscheidung aufgebracht werden. Aufgrund der Fadenerhebungen der Schuß- und KetJ;- - faden-Kreuzungspunkte ergibt sich eine Welligkeit der Oberfläche der Metallbeschichtung 10, aber auch der rückseitigen Beschichtung 12, vgl. Fig. 2 und 3. Zur Erzielung eines Trägers konstanter Dicke und glatter Oberfläche werden die Beschichtungen 10 und 12 abgerichtet, beispielsweise durch Schleifen auf Maß und gegebenenfalls durch Walzen, vgl. Fig. 4. Zumindest die Metallbeschichtung (Kupfer) 10 auf der Vorderseite des Trägers wird dabei soweit abgetragen, daß die höchsten Erhebungen des Gewebes, Geflechtes, Vlieses etc. - beim Gewebe im Bereich der Schuß- und Kettfäden-Kreuzungspunkte 17 - noch hauchdünn - in der Größenordnung von 5 - 15 μm - von Metall überdeckt sind, während zwischen den Fadenkreuzungspunkten die Hauptmenge des Metalls angeordnet ist. Durch diese regelmäßigen, durch Nachbearbeitung entstandenen Verjüngungsstellen 13 der Beschichtungen 10 und 12 erhält der Träger 9 die notwendige Flexibilität, andererseits einen hohen Kompres- sionswiderstand senkrecht zum Träger, und zwar dadurch, daß zwischen den Fadenkreuzungspunkten 17 alternierend massiv das Metall bzw. das nichtleitende Material (Harz) formschlüssig eingelagert sind und das elastische Rückfedern des Trägers unter Kompressionsbelastung unterdrückt wird. Die durch die Verjüngungsstellen bewirkte Flexibilität des durchgehend metallbeschichteten Gewebes wird auch durch die Gewebekonstruktion beeinflußt, d. h. durch die Bindungsart und Dichte und Lage der Gewebekreuzungspunkte. Die rückseitige Beschichtung 12 kann ohne Nachbearbeitung auf Maß mit glatter Oberfläche hergestellt werden, indem das Harz im flüssigen A-Zustand aufgestrichen und im noch formbaren B-Zustand gewalzt und danach ausgehärtet wird. Dieser so ausgebildete Träger 9 konstanter Dicke und glatter metallischer Oberfläche bildet eine ideale, homogene Basis für eine vollflächige galvanische Bele- gung mit einem metallischen Einbettungsmaterial 14, _ vorzugsweise Nickel, und mit Schleifkorn 16, vgl. Fig. 5, wodurch ein flexibler Schleifkörper 21 herstellbar ist, welcher sich durch eine einheitliche Kornerhaben- heit und Korneinbettung auszeichnet. Die abgerichtete
Metallbeschichtung 10 ist dabei als Kathode geschaltet. Die bei einer vollflächigen galvanischen Belegung durch die metallische Kornbindemittelschicht 14 unvermeidlich auftretende Versteifung wird erfindungsgemäß dadurch aufgehoben, daß zumindest der starre metallische Schleifmittelbelag 14, 16 "geflext" wird, d. h. in regelmäßigen Abständen Brüche 18 durch Überschreitung der maximalen Biegefähigkeit erzeugt werden, wobei die besagten Verjüngungsstellen 13 der unterliegenden Me- tallschicht 10 initierend wirken, vgl. Fig. 7. Um die Flexibilität zu erhöhen, wird vorzugsweise auch die metallische Beschichtung 10 geflext bzw. gebrochen, vgl. Fig. 7. Das Flexen oder Brechen kann vor, während oder nach der galvanischen Belegung erfolgen. Beim Fle- xen oder Brechen entstehen auf der rückseitigen Beschichtung 12 Stauchknicke 20, vgl. Fig. 7.
Vorzugsweise wird die galvanische Metallschicht 14 und vorzugsweise auch die unterliegende Metallschicht 10, die bei der galvanischen Belegung als Kathode ge- schaltet wird, so sprödhart erzeugt, daß es zum echten Sprödbruch ohne Knickbildung beider Metallschichten kommt. Die Flexbarkeit bzw. Brechbarkeit der beiden Metallschichten kann noch dadurch erhöht werden, daß diese unter einer Zugeigenspannung stehen. Durch die Sprödheit und gegebenenfalls zusätzlich die Zugeigenspannung wird die Rißbildung bei der Flexung bzw. Brechung erleichtert. Es ist die Gefahr vermieden, daß eine oder beide Metallschichten lediglich knickt, aber nicht bricht. Dies kann erreicht werden, indem die Me- tallschichten porös oder mikrorissig erzeugt bzw. aufgebracht werden oder definierte Fremdatome oder definierte Mengen Fremdpartikel eingelagert werden. Die galvanische Metallschicht (Nickelschicht) wird zunächst dadurch leichter brechbar gemacht, daß sie laufend von Schleifkorn unterbrochen vorliegt. Sprödhart und mikrorissig mit besonders niedriger Dehnfähigkeit wird diese Metallschicht ferner durch Wahl eines entsprechenden Elektrolyten (z. B. Glanzvernickler ) und auch durch entsprechend gewählte Abscheidungsparameter .
Es hat sich herausgestellt, daß zur Oberflächenmetallisierung des Substrats (Gewebes) insbesondere das Metallspritzen von Kupfer geeignet ist, welches sich durch hohe Auftragsleistungen bei relativ geringen Substrattemperaturen auszeichnet. Mit diesem dickschicht- technologischen Metallisierungsverfahren lassen sich übermäßige Schichtstärken auf dem Substrat erzielen, so daß in der späteren Nachbearbeitung auf Maß soviel Kupfer von der der Substratwelligkeit folgenden Kupferschicht abgenommen werden kann, daß die erwähnte folienglatte Kupferoberfläche und die erwähnten Verjüngungsstellen 13 an den Fadenkreuzungspunkten 17 des zugrundeliegenden Substrats (Gewebes) resultieren. Es ist darüber hinaus eine Eigenschaft der verschiedenen Metallspritzverfahren, daß die Metallspritzschichten porös und oxidhaltig sind; darüber hinaus stehen diese Metallspritzschichten unter Zugeigenspannungen, was ebenfalls den erwünschten Sprödbruch beim Flexen bzw. Brechen erleichtert.
Überraschenderweise findet bei der Aufhebung einer Biegebelastung wieder eine volle elektrische Kontaktie- rung der Bruchschollen 22 an den Bruchstellen 18 statt, da ansonsten eine gleichmäßige, galvanische Belegung des kathodisch geschalteten Trägers nicht möglich wäre.
Der besagte flexible Schleifkörper gemäß Fig. 5 oder 7 weist eine Reihe weiterer Vorteile auf. Dadurch, daß ein flächendeckender galvanischer Schleifkornbelag vorliegt, gibt es keinen Schwachpunkt auf der Schleifkörperoberfläche, wie es die Inselzwischenräume bei der unterbrochenen inselförmigen Belegung gemäß Stand der Technik darstellen. Im Unterschied zur inselförmigen Belegung verteilen sich die Schnittkräfte flächenhaft auf den formstabilen, harten Träger und nicht punktuell auf einen vergleichsweise weichen Festigkeitsträger, wodurch letztlich die Inselschleifbeläge abgeschert werden können. Bei dieser flächendeckenden galvanischen Belegung tritt kein Kippmoment auf, da die Bruchschollen 22 bzw. Biegestellen größere Bereiche umfassen. Durch die massive formschlüssige Verankerung des unter- liegenden Metalls (Kupfer) 10 im Substrat (Gewebe) werden schwere Zerspanarbeiten ohne Schleifbelagverlust ermöglicht. Die vollflächige Belegung führt im Unterschied zur Inselbelegung zu einem ununterbrochenen Schnitt und gleichmäßigerem Schliffbild, weil der Schleifdruck auf die gesamte, im Eingriff stehende fläche des flexiblen Schleifkörpers verteilt wird. Gleichzeitig wird das Kraft/Korn-Verhältnis bei vergleichbarer Streudichte reduziert. Die besonders druckstabile Ausgestaltung und gleichmäßig erhabene galvanische Korneinbettung auf dem abgerichteten Träger 9 gestatten es, maßgenau zu schleifen.
Der flexible Schleifkörper gemäß Fig. 5 und 7 zeichnet sich durch ein sehr hohes Wärmeleitvermögen aus, da eine flächendeckende, zusammenhängende metalli- sehe Kornbindemittelschicht mit einer flächendeckenden zusammenhängenden metallischen Unterlage 10 verbunden ist, die massiv die Gewebevertiefungen und Zwischenräume der Fadenkreuzungspunkte ausfüllt. Der hohe prozentuale Gewichtsanteil dieses Metalls (2/3 bis 5/6 vom Gesamtgewicht) bedingt, daß hohe Wärmemengen vom
Schleifkörn aufgenommen und abgeführt werden können. Darüber hinaus bewirkt der massive Metallgehalt, daß aufgrund der geringen thermischen Ausdehnung des Metalls nur unwesentliche Dicken- und Längenänderungen des flexiblen Schleifkörpers 21 in Schleifoperationen zu verzeichnen sind, was für maßgenaue SchleifOperationen wichtig ist. Alternativ zu der besagten flächenhaften galvanischen Belegung lassen sich selbstverständlich auch inselförmige Schleifbeläge erzeugen, wenn vor der galvanischen Belegung auf dem glatten, metallisierten Trä- ger 9 eine Maskierung 24 aufgedruckt wird, welche diskrete Öffnungen zur galvanischen Belegung mit einem metallischen Einbettungsmaterial 26, vorzugsweise Nikkei, und mit Schleifkorn 28 freiläßt, vgl. Fig. 6. Im Unterschied zu den bekannten Ausgestaltungen inselför- miger, galvanischer Schleifbeläge weisen diese jedoch kein Kippmoment im Schleifbetrieb auf, weil sie auf der massiven zusammenhängenden Basis-Metallschicht 10 aufsitzen und nicht punktuell niedergedrückt und abgeschert werden können. Das Metallspritzen zum Aufbringen der Metallbeschichtung 10 ist durch geeignete Führung der Beschich- tungsparameter nicht ausschließlich auf hochwarmfeste Substrate beschränkt. So kommen als Gewebe durchaus neben Metallgeweben, anorganischen Geweben auch organi- sehe Gewebe in Frage, wie z. B. Aramid, Polyamid, Polyester oder Baumwolle und Viskose oder Gemische hieraus, wenn für ausreichende Kühlung Sorge getragen wird und die Auftragsmengen an Metall und somit die übertragenen Wärmemengen etappenweise erfolgen. Metallfaseranteile in den Geweben bewirken, daß die zunächst rein mechanische Verklammerung der Metallspritzschicht in den Filamenten des Garns höhere Haftwerte erreicht; außerdem verbessern sie noch die elektrische Leitfähigkeit. Durch Imprägnierung des Substrats und weitere Rük- kenbeschichtungen kann die Steifigkeit eingestellt werden. Zusätzlich übernimmt die Imprägnierung die Aufgabe, die Haftung der Metallspritzschicht an den Fasern zu verbessern, wofür die prinzipiell rauhe Metallspritzschicht gute Verknüpfungspunkte darstellt. Es kann ein Metallbinder zugesetzt werden, z. B. Vulkanisationssysteme, Silanhaftvermittler , Polyurethane, Ep- oxide. Die Rückenbeschichtungen selber sind ein- oder mehrlagige Schichten aus härtbaren Harzen, besonders _ Phenolharzen, wie dies schon erwähnt worden ist, welche nach Applikation im noch formbaren B-Zustand unter hohem Druck kalandert werden und schließlich durchgehärtet werden. Eine Nachbearbeitung der Rückseite ist hinsichtlich der Dickentoleranzen dann nicht erforderlich, da es sich um Streichverfahren mit optimalen Verlaufseigenschaften handelt.

Claims

Patentansprüche
1. Flexibler Schleifkörper mit einem biegsamen Träger, welcher eine Lage aus einem biegsamen Substrat aufweist, auf dessen einer Seite eine flächendeckende erste Metallbeschichtung angeordnet ist, auf welcher eine zweite Metallbeschichtung angeordnet ist, in die ab- brasives Material wenigstens teilweise eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (9) aus Substrat (2) und erster Metallbeschichtung (10) eine konstante Dicke aufweist, und daß die erste Metallbeschichtung (10) eine ebene, glatte Oberfläche und eine minimierte Schichtdicke aufweist.
2. Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallbeschichtung (14) mit Bruchstellen (18) versehen ist.
3. Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallbeschichtung (10) mit Bruchstellen (18) versehen ist.
4. Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, das abrasive Material fixierende Metallbeschichtung (14) flächendek- kend oder an diskreten Stellen auf der ersten Metall- beschichtung (10) angeordnet ist.
5. Flexibler Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallbeschichtung (14) durch galvanische Abscheidung auf der ersten Metallbeschichtung (10) aufgebracht ist.
6. Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) auf der der ersten Metallbeschichtung (10) gegenüberliegenden Seite eine Beschichtung (12) aus nichtleitendem Material mit ebe- ner, glatter Oberfläche und minimierter Schichtdicke aufweist .
7. Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Beschichtung (12) ein Harz ist.
8. Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als härtbare Harze reaktive, vernetzbare Vorstufen von Duroplasten eingesetzt werden, welche einen noch formbaren, härtbaren B-Zustand aufweisen .
9. Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz Phenolharz ist.
10. Flexibler Schleifkörper nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (12) mit Stauchknickungen (20) versehen ist.
11. Flexibler Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein textiles Gebilde ist.
12. Flexibler Schleifkörper nach einem der vorhergehen- den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) ein Gewebe, ein Geflecht, ein Gewirke oder ein Vlies ist.
13. Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) aus warmfesten, organischen, anorganischen, metallisierten Fasern oder metallischen Fasern oder aus Gemischen derselben besteht .
14. Flexibler Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallbeschichtung (10) aus Kupfer besteht.
15. Flexibler Schleifkörper nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungen (10, 12) mit den Fäden des Substrats formschlüssig verbunden sind.
16. Flexibler Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallbeschichtung (14) aus Nickel besteht.
17. Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abrasive Material Diamant oder kubisches Bornitrid ist.
18. Flexibler Schleifkörper nach einem der vorhergehen- den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der ersten Metallbeschichtung (10) und der nichtleitenden Materialbeschichtung (12) an den höchsten Erhebungen des Substrats (2) (Gewebe, Geflecht, Gewirke, Vlies) 3 - 25 μm beträgt.
19. Flexibler Schleifkörper nach Anspruch 2, 3 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bruchstellen (18) und/oder die Knickungen (20) im wesentlichen quer zur vorgesehenen Schleifrichtung verlaufen.
20. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schleifkörpers, bei dem auf einen Träger Metall mit eingebet- tetem abrasiven Material aufgebracht wird, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Flächendeckendes Beschichten einer Seite eines biegsamen Substrats mit einem ersten Metall (erste Metallbeschichtung) im Überschuß,
b) Abtragen und Einebnen des Metalls bis auf ein vorbestimmtes Dickenmaß des aus Substrat und erster Metallbeschichtung gebildeten Trägers,
c) Beschichten der ersten Metallbeschichtung mit einem zweiten Metall (zweite Metallbeschich- tung) unter gleichzeitiger Einbettung des abrasiven Materials.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallbeschichtung so weit abgetragen und geebnet wird, daß die höchsten Erhebungen des Substrats noch mit einer dünnen Metallschicht bedeckt bleiben.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger auf der der ersten Metallbeschichtung gegenüberliegenden Seite mit einer Beschichtung aus einem nichtleitenden Material versehen wird.
23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger auf der der ersten Metallbeschichtung gegenüberliegenden Seite mit einer glatten, ebenen Beschichtung aus einem nichtleitenden Material versehen wird .
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Beschichtung aus dem nichtleitenden
Material so weit abgetragen und geebnet wird, daß die höchsten Erhebungen des Substrats noch mit einer dünnen Materialschicht bedeckt bleiben.
25. Verfahren nach Anspruch 21 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metallschicht und die dünne Schicht aus nichtleitendem Material 3 bis 25 μm beträgt .
26. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtleitende Material ein härtbares Harz, insbesondere Phenolharz, ist.
27. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallbeschichtung und/oder die zweite, das abrasive Material aufweisende Materialbeschichtung gebrochen wird.
28. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Brechen der Metallbeschichtungen vor, während oder nach dem Aufbringen der zweiten Metallbeschichtung durchgeführt wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus nichtleitendem Material mit Knicklinien versehen wird.
30. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß beide Metallbeschichtungen sprödhart erzeugt werden.
31. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß in die Metallbeschichtungen Fremdpartikel eingelagert werden.
32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallbeschichtung galvanisch auf der ersten Metallbeschichtung abgeschieden wird.
33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallbeschichtung durch Auftragsverfahren aus dem festen, flüssigen, gasförmigen oder gelösten Aggregatzustand erfolgt.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Haftung zwischen erster Metallbeschichtung und Substrat ein Haftvermittler verwendet wird.
35. Verfahren nach Anspruch 21 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Einebnen durch Walzen, Plattieren, Pressen, Schmieden oder Kugelstrahlen erfolgt.
36. Verfahren nach Anspruch 20 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtragen des Metalls der ersten Metallbeschichtung und des Materials der nichtleitenden Beschichtung durch Sandstrahlen, Fräsen, Schleifen, chemisches oder galvanisches Ätzen, Funkenerosion oder durch Schneiden der Abtragsverfahren (Laser, Elektronenstrahl, Wasserstrahl) erfolgt.
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