WO2020239414A1 - Verfahren zur herstellung eines schleifartikels sowie schleifartikel - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines schleifartikels sowie schleifartikel Download PDF

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WO2020239414A1
WO2020239414A1 PCT/EP2020/063001 EP2020063001W WO2020239414A1 WO 2020239414 A1 WO2020239414 A1 WO 2020239414A1 EP 2020063001 W EP2020063001 W EP 2020063001W WO 2020239414 A1 WO2020239414 A1 WO 2020239414A1
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abrasive article
abrasive
gas pressure
granular substance
sieve
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PCT/EP2020/063001
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French (fr)
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Johannes Huber
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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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
    • B24D11/001—Manufacture of flexible abrasive materials
    • 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
    • B24D11/005—Making abrasive webs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0072—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using adhesives for bonding abrasive particles or grinding elements to a support, e.g. by gluing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an abrasive article in which an abrasive article backing coated with binder is sprinkled with a granular substance, in particular with abrasive granules.
  • binders are typically used which, when applied to an abrasive article backing, form a tacky but non-flowable film. Abrasive grain agglomerates are then scattered onto this film, with excess abrasive grains (which arise in particular from the scattered agglomerates) being blown off, knocked off, brushed off or after the binder has hardened
  • an abrasive article can be produced with a closed, ie almost seamless, surface of scattered abrasive grains.
  • Open scattering ie the creation of a surface on the abrasive article that is not closed by abrasive grains, is not possible according to this prior art method. Disclosure of the invention
  • a method for producing an abrasive article is proposed in which an abrasive article backing coated with a binder is sprinkled with a granular substance, in particular with abrasive granules.
  • the granular substance is deagglomerated by gas pressure surges, in particular into individual grains, and the deagglomerated granular substance, in particular the individual grains, on the
  • An abrasive article is used for the grinding machining of a workpiece and has at least one abrasive article support and on at least one side of the
  • the abrasive article can in particular be a coated abrasive article.
  • alternative abrasive articles are also conceivable in principle, such as bonded abrasive articles.
  • bonded abrasive articles are typically synthetic resin-bonded separating and cutting materials
  • cutting and grinding disks familiar to those skilled in the art.
  • synthetic resin-bonded cutting and grinding wheels grinding minerals as well as fillers, powder resin and liquid resin are mixed together, which are then pressed into cutting and grinding wheels in various thicknesses and diameters.
  • the cutting and grinding disks also comprise fabric layers made of glass fiber.
  • the mass typically cures at approx. 180 ° C.
  • advantages according to the invention can also be achieved with such abrasive articles.
  • the abrasive article comprises an, in particular flexible, abrasive article backing with at least one layer.
  • the abrasive article backing can in particular comprise paper, cardboard, vulcanized fiber, foam, a plastic, a textile structure, in particular a woven, knitted fabric, knitted fabric, braid, fleece, or a combination of these materials, in particular paper and woven fabric, in one or more layers.
  • the abrasive article backing gives the abrasive article specific properties in terms of adhesion, elongation, tear and tensile strength, flexibility and stability.
  • abrasive grains are removed using a coated abrasive article.
  • Binder (often referred to as a base binder) on the abrasive article backing fixed.
  • the binder With the binder, the granular substance, in particular the abrasive grains, in particular in a desired position and / or distribution, is at least pre-fixed, in particular fixed, on the abrasive base.
  • binders for fixing granular substances, in particular abrasive granules, on the abrasive article backing.
  • Such prior art binders are typically solvent-based adhesives such as
  • top binder In addition to the binder as a base binder, another so-called top binder can be used, which is applied, in particular, layer by layer over the granular substance, in particular abrasive grains, fixed to the abrasive backing by means of the base binder.
  • the cover binder connects the granular substance firmly to one another and firmly to the abrasive backing.
  • Suitable size binders in particular are sufficiently known to the person skilled in the art from the prior art.
  • Synthetic resins such as, for example, phenolic resin, epoxy resin, urea resin, melamine resin, polyester resin, are particularly suitable as top binders.
  • further additives (“grinding additives”) can be provided in order to give the abrasive article specific properties. Such additives are the
  • abrasive article backing is provided and used in the form of an abrasive article backing material web roll, in particular is sprinkled, and is then rolled up on an abrasive article web roll.
  • an abrasive article in the form of an abrasive article web is produced in this way.
  • a material web denotes an embodiment of the abrasive article support extended in a preferred direction, which is typically rolled up on a roll.
  • the abrasive article has an abrasive, i. abrasive,
  • the abrasive article On, in particular on that side of the abrasive article, on which the abrasive grains are fixed by means of the binder, in particular by means of the base binder, and optionally provided with a top binder and / or a further additive.
  • the abrasive surface of the abrasive article becomes Moved over a workpiece to be machined during a grinding process, so that a grinding effect is generated by means of the grinding grains arranged on the abrasive surface.
  • the abrasive article can be in
  • a grinding wheel or as an abrasive belt, as a sheet, roll, strip or as
  • Abrasive goods web e.g. in production
  • the abrasive article can be produced for use with grinding machines such as eccentric grinding machines or also by hand grinding.
  • the abrasive article can be used as a hand-held sanding sheet, as a sanding belt or as laminated with velor
  • a “granular substance” is to be understood in particular as a powder, a powder or some other type of granular bulk material.
  • the granular substance has an average particle size according to the FEPA standard of less than 300 micrometers, in particular of less than 100 micrometers, in particular of less than 50 micrometers.
  • a “gas surge” is to be understood as a dynamic pressure change as a result of a flowing gas, in particular a pressure wave or
  • the gas pressure surges have a pressure of more than 0.5 bar, in particular more than 2 bar, in particular more than 5 bar.
  • a gas surge can be generated, for example, using a compressor by first generating a gas under high pressure, which is then suddenly released in a certain direction.
  • a gas pressure surge can be generated, for example, by means of a gas pressure nozzle in conjunction with a valve. The valve in particular enables precise and rapid metering of the gas pressure surge, the gas pressure nozzle enabling the gas pressure surge to be bundled in a specific direction.
  • the gas pressure nozzle generates a gas pressure surge in the form of a free jet with an opening angle (defined as the half width of a Gaussian profile describing the free jet) of less than 70 °, in particular less than 50 °, in particular of less than 35 °. In one embodiment of the method, the opening angle (defined as the half width of a Gaussian profile describing the free jet) of less than 70 °, in particular less than 50 °, in particular of less than 35 °. In one embodiment of the method, the opening angle (defined as the half width of a Gaussian profile describing the free jet) of less than 70 °, in particular less than 50 °, in particular of less than 35 °. In one embodiment of the method, the opening angle (defined as the half width of a Gaussian profile describing the free jet) of less than 70 °, in particular less than 50 °, in particular of less than 35 °. In one embodiment of the method, the opening angle (defined as the half width of a Gaussian profile describing the free jet
  • Gas pressure surges have an average duration (pulse duration) between 0.5 and 30
  • Milliseconds especially between 1 and 10 milliseconds, quite
  • gas pressure pulses can be generated.
  • the gas pressure surges are generated with a frequency (pulse frequency) of 1 Hz to 500 Hz, in particular with a frequency of 5 Hz to 100 Hz, in particular with a frequency of 10 Hz to 40 Hz. Opening and closing of a gas pressure nozzle operated in this way or of a valve used can be implemented electromagnetically and / or piezo-technically, for example.
  • a gas pressure surge can be implemented using compressed air or compressed gas (for example carbon dioxide, nitrogen or the like).
  • compressed air or compressed gas for example carbon dioxide, nitrogen or the like.
  • strong gas pressure surges make it possible to avoid unnecessarily strong swirling of the granular substance.
  • blowing away the substance and / or unnecessary generation of dust can be reduced or even avoided.
  • the pulse duration and the pulse frequency of the gas pressure surges used determine in particular the amount of the granular substance released per unit of time and thus a result of the scatter - in particular a density of abrasive grains - on the abrasive article backing that is sprinkled.
  • the granular substance is before it is scattered on a
  • Abrasive article support disagglomerated by gas pressure surges, especially in single grains.
  • the loose components - ie the individual grains of the granular substance - are often connected to one another due to the forces of attraction (for example Van der Waals forces) acting under the individual grains and thus form agglomerates.
  • Agglomerates typically appear as "lumpy" powder, "lumpy” powder, or "lumpy” bulk material.
  • the “deagglomeration” refers to the breaking up of agglomerates that typically form in a granular substance, in particular a powder, a powder or a granular bulk material. In principle, these agglomerates can be completely broken down into the individual grains.
  • deagglomeration is also to be understood when agglomerates are at least de-agglomerated in the granular substance, in particular in the powder, in the powder or in the granular bulk material partially reduced or at least partially dismantled.
  • Agglomerates can advantageously be reduced or reduced to less than 10% (their initial size), in particular reduced or reduced to less than 5%, in particular reduced or reduced to less than 1%, as a result of the deagglomeration.
  • the agglomerates are reduced to the size of a few individual grains or a single grain.
  • the deagglomerated granular substance can then on the
  • the deagglomerated granular substance is electrostatically scattered onto the abrasive article backing.
  • the granular substance is electrostatically charged in an external electric field through electrostatic interaction with this external electric field and accelerated onto the abrasive article backing.
  • the de-agglomerated granular substance is mechanically or gravimetrically scattered onto the abrasive article backing.
  • “Mechanically scattering” is to be understood in particular to mean that the granular substance is scattered onto the abrasive article backing by mechanical acceleration. This can for example be done using a rotating centrifugal accelerator, i. similar to a rotating disk in which the deagglomerated substance is accelerated radially outwards.
  • gravimetric spreading can be implemented using a “chute”. Under
  • “Gravimetrically scattering” means that the granular substance is scattered onto the abrasive article backing under the influence of gravity.
  • fine granular substance abrasive articles in which the fine granular substance, in particular abrasive grains, are openly scattered over the abrasive article backing.
  • the granular substance is evenly distributed on the surface, with spaces between adjacent individual grains of the granular
  • Substance especially the abrasive grains, are present on the surface. This in turn reduces the risk of the surface of the abrasive article becoming clogged during a grinding process, since a chip space 1 (free space between adjacent abrasive grains for the removal of grinding dust) of the
  • the granular substance is provided through a sieve - in particular immediately before deagglomeration - the gas pressure pulses being emitted in a directed manner against the sieve by means of a gas pressure nozzle.
  • the granular substance can be provided in a container, for example in a funnel, which comprises an opening which is oriented towards the bottom and which is covered by the sieve.
  • the mouth of a funnel can be oriented towards the bottom and covered by the sieve, so that granular substance trickling through the sieve is automatically replaced, in particular as a result of gravity, by slipping granular substance.
  • the walls of the container, in particular the funnel are dimensioned in terms of their width, steepness, surface properties, etc.
  • the container serves both to store the granular substance and to continuously provide the granular substance.
  • the sieve is also to be understood in particular as a net or a grid.
  • Openings of the sieve larger than the mean diameter of the granular substance ie larger than the mean diameter of the respective individual grains of the granular substance, for example by 800% larger, in particular by 400% larger, especially 200% larger.
  • disagglomerated individual grains of the granular substance can trickle through the mesh of the sieve in the direction of passage, but agglomerated constituents of the granular substance cannot automatically trickle through the sieve or its meshes and in the container - especially directly on the sieve - Lag behind.
  • the gas pressure surges are im
  • the gas pressure surges by means of the gas pressure nozzle at an angle of
  • Gas pressure nozzle and sieve directed towards one another against the sieve which is between 0 ° and 90 °, in particular between 20 ° and 70 °, entirely
  • Dust development can be reduced. Furthermore, a turbulent flow can be generated inside the container and / or outside the screen, which leads to an improved deagglomeration of the granular substance. Furthermore, it can be ensured in this way that granular substance which has escaped from the container does not agglomerate again on the gas pressure nozzle.
  • the granular substance is provided over an entire width of the abrasive article backing, in particular over an entire width of the abrasive article backing material web, through the sieve, gas pressure surges being emitted in a directed manner against the sieve by means of a gas pressure nozzle, in particular by means of a plurality of gas pressure nozzles .
  • the method according to the invention can advantageously be applied over an entire width of an abrasive article backing material web used in a roll-to-roll process.
  • the container for providing the granular substance, the opening directed towards the bottom and the sieve covering the opening through which the granular substance is provided can be designed to be at least as wide as the web of abrasive article support material.
  • a plurality of gas pressure nozzles can be arranged next to one another, in particular parallel to one another, in the direction transverse to the direction of extension (and direction of movement) of the abrasive article backing material web, so that gas pressure surges can be distributed simultaneously across the entire width of the screen and directed towards the screen .
  • Gas pressure nozzles also allow a dosage of about the width of the
  • Abrasive article support material web provided amount of deagglomerated granular substance take place, for example by operating the individual gas pressure nozzles with different pulse frequencies and / or pressures and / or pulse durations. It should be pointed out that instead of a large, continuous container including continuous sieve, a plurality of containers, a plurality of sieves, etc. can of course also be arranged next to one another in the direction transverse to the direction in which the abrasive article backing material web extends. A conveying mechanism (for example a screw conveyor) can also be used in the container for the uniform distribution and provision of the granular substance.
  • a conveying mechanism for example a screw conveyor
  • a gas pressure nozzle or a plurality of gas pressure nozzles can be movably arranged, for example on a rail, a pivoting device or the like.
  • at least one mobility of the gas pressure nozzle or the plurality of gas pressure nozzles in at least one or two spatial directions parallel to the sieve can be implemented in this way. In this way it can be ensured that cavities forming in the container during the execution of the method - in particular between the sieve and the overlying (largely still agglomerated) abrasive-grain substance - by a variable direction in which
  • Gas pressure surges are released, specifically resolved and thus avoided. Especially by moving the gas pressure nozzles slowly, followed by a changing direction of the released gas pressure surges, such cavities regularly collapse.
  • gas pressure surges are released, specifically resolved and thus avoided. Especially by moving the gas pressure nozzles slowly, followed by a changing direction of the released gas pressure surges, such cavities regularly collapse.
  • a vibration generator can be provided on the container and / or on the sieve to ensure that the cavities collapse regularly by occasional or permanent vibration.
  • the screen is made of metal and is operated as a high-voltage electrode during electrostatic scattering.
  • deagglomerated granular substance can be arranged, for example, behind the abrasive article backing, in particular behind the abrasive article backing material web, or through the abrasive article backing,
  • the abrasive material web itself, provided that it is electrically conductive or an electrically conductive (e.g.
  • deagglomerated grains can largely be avoided.
  • an abrasive article in particular an abrasive article web, is proposed, which is produced according to the method according to the invention.
  • the abrasive article has granular substance, in particular abrasive grains, applied to the abrasive article backing. Abrasive grains are known from the prior art. The granular substance is coated directly onto the abrasive article backing with the aid of a binding agent.
  • the abrasive article has an abrasive, i. abrasive, surface on, in particular on that side of the abrasive article, on which the abrasive grains are fixed and
  • the abrasive surface of the abrasive article is moved over a workpiece to be processed during a grinding process, so that a grinding effect is generated by means of the abrasive grains arranged on the abrasive surface.
  • the abrasive article can in principle in different
  • Sanding belt as a sheet, roll, strip or as a sanding material web (e.g. in production).
  • Figure 1 is a schematic side view of an exemplary
  • Figure 2 is a schematic side view of an alternative exemplary
  • Figure 3 is a schematic side view of an alternative exemplary
  • FIG. 4a shows a schematic plan view of an exemplary one
  • FIG. 4b shows a schematic plan view of an exemplary one
  • Figure 5 is a schematic sectional view of an abrasive article
  • Figures 1, 2 and 3 each show a schematic side view of an exemplary embodiment of a spreader 10 (roll-to-roll machine) for performing the method according to the invention for producing an abrasive article 100.
  • the spreader 10 is used to spread
  • Abrasive grains 102 as a granular substance on an abrasive article backing 104, here in particular in the form of an abrasive article backing material web 14.
  • the abrasive grains can have an average grain size of less than 50 micrometers, for example abrasive grains of the FEPA type # 2000 which have an average diameter of approximately 10 micrometers.
  • Such abrasive grains are typically in the form of an at least partially agglomerated powder 106 due to their small size.
  • the spreader 10 has two transport rollers 12 which are used for the rollable mounting of the abrasive article backing material web 14.
  • Abrasive backing web 14 is shown in Figures 1-3 against the
  • Input material i.e. the abrasive article backing web 14.
  • the abrasive article 100 made by the method of the present invention, i. the sprinkled abrasive article backing material web 14 is rolled up on roller supports, also not shown in FIGS. 1-3.
  • the incoming abrasive article 100 made by the method of the present invention, i. the sprinkled abrasive article backing material web 14 is rolled up on roller supports, also not shown in FIGS. 1-3.
  • Abrasive article support material web 14 is already coated with a binding agent (not shown here) in all of the embodiments of the scattering machine shown.
  • Abrasive article backing material web 14 with the binding agent - for example a spray device or the like - are not shown in detail in FIGS. 1-3.
  • the spreader 10 in FIGS. 1-3 also has a container 18, in particular a funnel, for providing abrasive grains 102.
  • the container 18 is open towards the bottom (downwards, in the direction 30), the opening being covered by a sieve 20.
  • Abrasive grains 102 provided by the container 18 can therefore only pass through the sieve 20 out of the container 18, leaving the sieve 20 in the direction of passage 22.
  • the sieve 20 has a mesh size which is approximately four times as large as the middle one
  • Diameter of the abrasive grains In one embodiment
  • Abrasive grains of the FEPA type # 2000 having an average diameter of approx. 10 micrometers, scattered, the screen 20 having a mesh size of approx. 42 micrometers.
  • the sieve 20 is from below using at least one
  • gas pressure surges 26 in the form of pulsed air pressure surges from below are essentially opposite to
  • the gas pressure nozzle 24 is oriented at an angle of 45 ° to the plane of the screen 20, so that the gas pressure pulses 26 are directed against the screen 20 with a grazing incidence towards the screen 20.
  • the gas pressure surges 26 are generated with a frequency of 30 Hz, with an average duration of 5 milliseconds and with a pressure of 7 bar and are released in a directed manner against the sieve 20.
  • the at least partially agglomerated abrasive grains 102 provided in the container 18 and present directly on the sieve 20 are deagglomerated by the gas pressure surges 26.
  • an abrasive grain cloud 28 emerges from the sieve 20 in the direction of passage 22 and is then sprinkled onto the abrasive article backing material web 14.
  • the disagglomerated abrasive grains 102 are scattered electrostatically.
  • the screen 20 is made of metal and is operated as a high-voltage electrode during the electrostatic scattering. From the view of the screen 20, behind the abrasive article backing material web 14, there is a counter electrode 36, in the direction of which the abrasive grains 102 are accelerated in the electrical field and thus accelerated against the abrasive article backing material web 14. Electrostatic spreading is that
  • the resulting agglomerates of abrasive grains 102 - for example, when abrasive grains 102 collide - are scattered onto the abrasive article backing material web 14, since they fall off before they reach the abrasive article backing material web 14 due to their higher weight.
  • a collecting pan for falling agglomerates 106 can optionally be provided under the container 18.
  • the disagglomerated abrasive grains 102 are scattered gravimetrically.
  • the abrasive grains 102 are accelerated from the abrasive grain cloud 28 due to their own weight under the action of gravity essentially in the direction 30 towards the floor and thus accelerated against the abrasive article backing material web 14 running horizontally in front of the floor.
  • FIG. 3 shows a further alternative exemplary embodiment in which the deagglomerated abrasive grains 102 initially trickle gravimetrically onto an inclined plane 32, on which they likewise slide due to gravity.
  • the inclined plane 32 is made of metal and is operated as a high-voltage electrode, so that the abrasive grains 102 become electrostatically charged as they move over the inclined plane 32.
  • the electrostatic charge causes the abrasive grains 102 to repel each other and thus distribute themselves evenly spaced over the inclined plane 32, in particular in the direction of their sliding movement and in the lateral direction (i.e. in the direction into the image plane, compare the direction of the width 34).
  • the abrasive grains 102 When the abrasive grains 102 have reached the end of the inclined plane 32, they are electrostatically applied to the
  • Abrasive backing material web 14 which - similar to FIG. 1 - is oriented vertically and is moved along the inclined plane 32.
  • Inclined plane 32 operated by a high voltage electrode has an advantageous effect on a uniform arrangement of the scattered abrasive grains 102 on the abrasive article.
  • the abrasive grains 102 are provided over the entire width 34 of the abrasive article backing material web 14 through the sieve 20, gas pressure pulses 26 being emitted against the sieve 20 by means of a plurality of gas pressure nozzles 24. In this way, the abrasive article backing material web 14 can be carried along over the entire width 34
  • FIG. 4a shows a schematic plan view of an abrasive article 200 which was produced by means of a method of the prior art. Difficulties typically arise here since the abrasive grains 202 are agglomerated or “lumpy” and are accordingly scattered on the abrasive article backing 204 in an electrostatic or gravimetric scattering process, likewise in the form of lumpy agglomerates 206.
  • lumpy abrasive grain agglomerates 206 arise on the surface of the abrasive article backing 204. So that the abrasive grain agglomerates 206 on the surface of the abrasive article backing 204 later
  • the abrasive grain agglomerates 206 must subsequently be blown off, knocked off, brushed off or washed off, with excess abrasive grains 202 being distributed over the free surfaces 210 between the abrasive grain agglomerates 206 and thus clogging the entire surface of the abrasive article 200 produced (here not shown). Therefore, an abrasive article 200 with a surface closed by abrasive grain 202 is typically produced according to prior art methods.
  • FIG. 4b shows a schematic plan view of an abrasive article 100 produced in this way. It can be seen that the
  • Abrasive grains 102 are evenly distributed over the surface of the abrasive article backing 104, in particular over the surface of the abrasive article backing material web 14. Free areas 110 between adjacent abrasive grains 102 are also present and are relatively uniform.
  • FIG. 5 shows a section from an exemplary one
  • Abrasive grains 102 in a schematic sectional view.
  • the abrasive article In the embodiment shown, 100 is a coated abrasive article 100 with an abrasive article backing 104.
  • the abrasive article backing 104 serves as a flexible backing for the abrasive grains 102.
  • the abrasive grains 102 are made by means of a binder 112, in particular a base binder 114
  • abrasive article backing 104 is implemented as a phenolic resin, for example, attached to the abrasive article backing 104.
  • the layer of base binder 114 and abrasive grains 102 is additionally coated with a size binder 116, in particular also made of phenolic resin.
  • the abrasive grains 102 were sprinkled using the method of the invention. This creates regular free areas 110 between adjacent abrasive grains 102 and thus an open surface of the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels (100), bei dem eine mit Bindemittel beschichtete Schleifartikelunterlage (14, 104) mit einer kornförmigen Substanz bestreut wird, wobei die kornförmige Substanz durch Gasdruckstöße desagglomeriert wird und die desagglomerierte kornförmige Substanz auf die Schleifartikelunterlage (14, 104) gestreut wird. Ferner wird ein entsprechend hergestellter Schleifartikel (100) vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels sowie Schleifartikel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels, bei dem eine mit Bindemittel beschichtete Schleifartikelunterlage mit einer kornförmigen Substanz, insbesondere mit Schleifkörnern, bestreut wird.
Stand der Technik
Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von Schleifartikeln bekannt, bei denen eine mit Bindemittel beschichtete Schleifartikelunterlage mit einer kornförmigen Substanz, insbesondere mit Schleifkörnern, bestreut wird. Derartige Verfahren sind beispielsweise aus WO 2014/206967 Al bekannt.
Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zur Herstellung von besonders feinen Schleifartikeln - die bei ihrer Anwendung in einem Schleifprozess möglichst geringe Rautiefen erzeugen - zunächst eine einschichtige Lage von Schleifkörnern auf dem Schleifartikeln zu bilden. Dafür werden typischerweise Bindemittel verwendet, die auf eine Schleifartikelunterlage aufgetragen einen klebrigen, jedoch nicht fließfähigen Film bilden. Auf diesen Film werden anschließend Schleifkorn-Agglomerate gestreut, wobei nach Aushärten des Bindemittels überschüssige Schleifkörner (die insbesondere aus den gestreuten Agglomeraten entstehen) abgeblasen, abgeklopft, abgebürstet oder
abgewaschen werden. Derart lässt sich ein Schleifartikel mit einer geschlossen, d.h. nahezu lückenlosen, Oberfläche von gestreuten Schleifkörnern erzeugen. Eine offene Streuung, d.h. die Erzeugung einer nicht durch Schleifkörner geschlossenen Oberfläche auf dem Schleifartikel, ist gemäß diesem Verfahren des Standes der Technik nicht möglich. Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels vorgeschlagen, bei dem eine mit Bindemittel beschichtete Schleifartikelunterlage mit einer kornförmigen Substanz, insbesondere mit Schleifkörnern, bestreut wird.
Erfindungsgemäß wird die kornförmige Substanz durch Gasdruckstöße, insbesondere in Einzelkörner, desagglomeriert und die desagglomerierte kornförmige Substanz, insbesondere die Einzelkörner, auf die
Schleifartikelunterlage gestreut.
Ein Schleifartikel dient zur schleifenden Bearbeiten eines Werkstücks und weist zumindest eine Schleifartikelunterlage und auf zumindest einer Seite der
Schleifartikelunterlage angeordnete Schleifkörner auf. Bei dem Schleifartikel kann es sich insbesondere um einen beschichteten Schleifartikel handeln. Ferner sind prinzipiell auch alternative Schleifartikel denkbar, wie zum Beispiel gebundene Schleifartikel. Bei gebundenen Schleifartikeln handelt es sich insbesondere um typischerweise kunstharzgebundene Trenn- und
Schruppscheiben, die dem Fachmann geläufig sind. Für kunstharzgebundene Trenn- und Schruppscheiben wird aus Schleifmineralien sowie Füllstoffen, Pulverharz und Flüssigharz eine Masse gemischt, die dann zu Trenn- und Schruppscheiben in verschiedenen Stärken und Durchmessern gepresst werden. Insbesondere umfassen die Trenn- und Schruppscheiben auch Gewebelagen aus Glasfaser. Eine Aushärtung der Masse erfolgt typischerweise bei ca. 180 °C. In Kombination mit erfindungsgemäßem Verfahren können auch bei derartigen Schleifartikeln erfindungsgemäße Vorteile erzielt werden.
Der Schleifartikel umfasst eine, insbesondere flexible, Schleifartikelunterlage mit zumindest einer Schicht. Die Schleifartikelunterlage kann insbesondere Papier, Pappe, Vulkanfiber, Schaumstoff, einem Kunststoff, einem textilen Gebilde, insbesondere einem Gewebe, Gewirke, Gestricke, Geflecht, Vlies, oder einer Kombination dieser Materialien, insbesondere Papier und Gewebe, in einer oder mehreren Schichten, umfassen. Die, insbesondere flexible,
Schleifartikelunterlage verleiht dem Schleifartikel hinsichtlich Haftung, Dehnung, Reiss- und Zugfestigkeit, Flexibilität und Stabilität spezifische Eigenschaften. Bei einem beschichteten Schleifartikel werden Schleifkörner mittels eines
Bindemittels (oft als Grundbinder bezeichnet) auf der Schleifartikelunterlage fixiert. Mit dem Bindemittel wird die kornförmige Substanz, insbesondere die Schleifkörner, insbesondere in einer gewünschten Stellung und/oder Verteilung, auf der Schleifmittelunterlage zumindest vorfixiert, insbesondere fixiert.
Ausgehend vom Stand der Technik sind einem Fachmann geeignete Bindemittel zum Fixieren von kornförmiger Substanz, insbesondere von Schleifkörnern auf der Schleifartikelunterlage bekannt. Derartige Bindemittel des Standes der Technik sind typischerweise lösungsmittelbasierte Klebstoffe wie
Polychloroprene. Zusätzlich zu dem Bindemittel als Grundbinder kann ein weiterer, sogenannter Deckbinder eingesetzt werden, der insbesondere schicht weise über die mittels des Grundbinders auf der Schleifmittelunterlage fixierte kornförmige Substanz, insbesondere Schleifkörner, aufgebracht wird. Dabei verbindet der Deckbinder die kornförmige Substanz fest untereinander und fest mit der Schleifmittelunterlage. Dem Fachmann sind insbesondere geeignete Deckbinder aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Als Deckbinder kommen insbesondere Kunstharze, wie zum Beispiel Phenolharz, Epoxidharz, Harnstoffharz, Melaminharz, Polyesterharz, in Betracht. Darüber hinaus können weitere Zusatzstoffe („Schleifadditive“) vorgesehen sein, um dem Schleifartikel spezifische Eigenschaften zu verleihen. Derartige Zusatzstoffe sind dem
Fachmann geläufig.
Es wird vorgeschlagen, das erfindungsgemäße Verfahren in einer
Ausführungsform als ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren zu realisieren, wobei die Schleifartikelunterlage in Form einer Schleifartikelunterlagen-Warenbahnrolle bereitgestellt und verwendet wird, insbesondere bestreut wird, und anschließend auf einer Schleifartikel-Warenbahnrolle aufgerollt wird. Insbesondere wird auf diese Weise ein Schleifartikel in Form einer Schleifartikel-Warenbahn hergestellt. Eine Warenbahn bezeichnet dabei eine in eine Vorzugsrichtung ausgedehnte Ausführungsform der Schleifartikelunterlage, die typischerweise auf einer Rolle aufgerollt ist bzw. wird.
Der Schleifartikel weist eine zum Schleifen vorgesehene, d.h. abrasive,
Oberfläche auf, insbesondere auf derjenigen Seite des Schleifartikels, auf der Schleifkörner mittels des Bindemittels, insbesondere mittels des Grundbinders, fixiert und gegebenenfalls mit einem Deckbinder und/oder einem weiteren Zusatzstoff versehen sind. Die abrasive Oberfläche des Schleifartikels wird während eines Schleifvorgangs über ein zu bearbeitendes Werkstück bewegt, sodass mittels der an der abrasiven Oberfläche angeordneten Schleifkörner eine Schleifwirkung erzeugt wird. Der Schleifartikel kann prinzipiell in
unterschiedlichen Konfektionsformen vorliegen, zum Beispiel als Schleifscheibe oder als Schleifband, als Bogen, Rolle, Streifen oder auch als
Schleifartikelwarenbahn (z.B. in der Herstellung). Insbesondere kann der Schleifartikel für den Einsatz mit Schleifmaschinen wie Exzenterschleifmaschinen oder auch per Handschliff hergestellt sein. Beispielsweise kann der Schleifartikel als Handschleifbogen, als Schleifband oder als mit Velours kaschierte
Schleifscheibe realisiert sein.
Unter einer„kornförmigen Substanz“ ist insbesondere ein Pulver, ein Puder oder ein andersartiges, kornförmiges Schüttgut zu verstehen. In einer
Ausführungsform des Verfahrens umfasst die kornförmige Substanz
Schleifkörner und/oder Schleifadditive. Alternativ besteht die kornförmige
Substanz aus Schleifkörnern und/oder Schleifadditiven. In einer Ausführungsform des Verfahrens weist die kornförmige Substanz eine mittlere Korngröße gemäß FEPA-Norm von weniger als 300 Mikrometer auf, insbesondere von weniger als 100 Mikrometer, ganz insbesondere von weniger als 50 Mikrometer.
Unter einem„Gasdruckstoß“ ist eine dynamische Druckänderung in Folge eines strömenden Gases zu verstehen, insbesondere eine Druckwelle oder
dergleichen, verursacht durch ein strömendes Gas. In einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die Gasdruckstöße einen Druck von mehr als 0,5 bar, insbesondere von mehr als 2 bar, ganz insbesondere von mehr als 5 bar auf. Ein Gasdruckstoß kann beispielsweise unter Verwendung eines Verdichters oder Kompressors erzeugt werden, indem zunächst ein Gas unter hohem Druck erzeugt wird, welches anschließend schlagartig in eine bestimmte Richtung entlassen wird. Insbesondere kann ein Gasdruckstoß beispielsweise mittels einer Gasdruckdüse in Verbindung mit einem Ventil erzeugt werden. Insbesondere das Ventil ermöglicht eine präzise und schnelle Dosierung des Gasdruckstoßes, wobei die Gasdruckdüse eine Bündelung des Gasdruckstoßes in eine bestimmte Richtung ermöglicht. In einer Ausführungsform des Verfahrens erzeugt die Gasdruckdüse einen Gasdruckstoß in Form eines Freistrahls mit Öffnungswinkel (definiert als Halbwertsbreite eines den Freistrahl beschreibenden Gaußprofils) von weniger als 70°, insbesondere von weniger als 50°, ganz insbesondere von weniger als 35°. In einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die
Gasdruckstöße eine mittlere Dauer (Impulsdauer) zwischen 0,5 und 30
Millisekunden, insbesondere zwischen 1 und 10 Millisekunden, ganz
insbesondere zwischen 1 und 5 Millisekunden auf. Auf diese Weise lassen sich Gasdruckpulse erzeugen. In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Gasdruckstöße mit einer Frequenz (Impulsfrequenz) von 1 Hz bis 500 Hz, insbesondere mit einer Frequenz von 5 Hz bis 100 Hz, ganz insbesondere mit einer Frequenz von 10 Hz bis 40 Hz erzeugt. Ein Öffnen und Schließen einer derartig betriebenen Gasdruckdüse bzw. eines verwendeten Ventils kann beispielsweise elektromagnetisch und/oder piezotechnisch realisiert sein.
Insbesondere kann ein Gasdruckstoß unter Verwendung von Druckluft oder Druckgas (beispielsweise Kohlenstoffdioxid, Stickstoff oder dergleichen) realisiert werden. Insbesondere kurze, starke Gasdruckstöße ermöglichen, ein unnötig starkes Aufwirbeln der kornförmigen Substanz zu vermeiden. Ferner kann ein Wegblasen der Substanz und/oder eine unnötige Stauberzeugung verringert oder sogar vermieden werden. Die Impulsdauer und die Impulsfrequenz der verwendeten Gasdruckstöße bestimmen insbesondere die Menge der abgegebenen kornförmigen Substanz pro Zeiteinheit und damit ein Resultat der Streuung - insbesondere eine Dichte von Schleifkörnern - auf der bestreuten Schleifartikelunterlage.
Die kornförmige Substanz wird vor deren Streuung auf eine
Schleifartikelunterlage durch Gasdruckstöße, insbesondere in Einzelkörner, desagglomeriert. Die losen Bestandteile - d.h. die Einzelkörner der kornförmigen Substanz - sind oftmals auf Grund von unter den Einzelkörnern wirkenden Anziehungskräften (beispielsweise Van-der-Waals- Kräfte) miteinander verbundenen und bilden derart Agglomerate. Agglomerate erscheinen typischerweise als„klumpiges“ Pulver,„klumpiges“ Puder oder„klumpiges“ Schüttgut. Das„Desagglomerieren“ bezeichnet dabei ein Aufbrechen von Agglomeraten, die sich typischerweise in einer kornförmigen Substanz, insbesondere einem Pulver, einem Puder oder einem kornförmigen Schüttgut, bilden. Diese Agglomerate lassen sich prinzipiell vollständig in die Einzelkörner zerlegen. Insbesondere ist unter desagglomerieren auch zu verstehen, wenn in der kornförmigen Substanz, insbesondere in dem Pulver, in dem Puder oder in dem kornförmigen Schüttgut, Agglomerate durch desagglomerieren zumindest teilweise verkleinert werden oder zumindest teilweise abgebaut werden.
Vorteilhaft können durch das Desagglomerieren Agglomerate auf weniger als 10 % (ihrer Ausgangsgröße) verkleinert oder verringert werden, insbesondere auf weniger als 5 % verkleinert oder verringert werden, ganz insbesondere auf weniger als 1 % verkleinert oder verringert werden. Insbesondere werden die Agglomerate bis auf Größe einiger weniger Einzelkörner oder eines Einzelkorns verkleinert.
Die desagglomerierte kornförmige Substanz kann anschließend auf die
Schleifartikelunterlage gestreut werden. In einer Ausführungsform des
Verfahrens wird die desagglomerierte kornförmige Substanz elektrostatisch auf die Schleifartikelunterlage gestreut. Dabei wird die kornförmige Substanz in einem externen elektrischen Feld durch elektrostatische Wechselwirkung mit diesem externen elektrischen Feld elektrostatisch aufgeladen und auf die Schleifartikelunterlage beschleunigt. Alternativ oder zusätzlich wird die desagglomerierte kornförmige Substanz mechanisch oder gravimetrisch auf die Schleifartikelunterlage gestreut. Unter„mechanisch streuen“ ist insbesondere zu verstehen, dass die kornförmige Substanz durch mechanische Beschleunigung auf die Schleifartikelunterlage gestreut wird. Dies kann beispielsweise unter Verwendung eines rotierenden Zentrifugalbeschleunigers, d.h. ähnlich einer rotierenden Scheibe, bei der die desagglomerierte Substanz radial nach außen beschleunigt wird, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann unter Verwendung einer„Rutsche“ ein gravimetrisches Streuen realisiert werden. Unter
„gravimetrisch streuen“ ist zu verstehen, dass die kornförmige Substanz unter Einfluss der Schwerkraft auf die Schleifartikelunterlage gestreut wird.
Gemäß erfindungsgemäßem Verfahren lassen sich Nachteile des Standes der Technik überwinden. Insbesondere ein Streuen von feinen kornförmigen Substanzen - beispielsweise von Schleifkörnern mit einer mittleren Körnung von #2000 gemäß FEPA-Norm, gleichbedeutend mit einer mittleren Schleifkorngröße von ca. 10 Mikrometer - bereitet unter Anwendung von Verfahren des Standes der Technik Schwierigkeiten. Die zu streuenden kornförmigen Substanzen sind durch Bildung von Agglomeraten„verklumpt“, wobei nach einem Streuen ebenfalls Klumpen bzw. Agglomerate der kornförmigen Substanzen auf der Schleifartikelunterlage vorhanden sind. Dieser Effekt ist ferner noch verstärkt, je kleiner die mittleren Korngrößen ausfallen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, feine kornförmige Substanzen zunächst unter Verwendung von Gasdruckstößen zu desagglomerieren und anschließend auf eine
Schleifartikelunterlage zu streuen. Dadurch ist es möglich, auch bei
verklumpender, feiner kornförmiger Substanz Schleifartikel herzustellen, bei denen die feine kornförmige Substanz, insbesondere Schleifkörner, offen über die Schleifartikelunterlage gestreut sind. Bei einer derartigen offenen Streuung ist die kornförmige Substanz gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt, wobei jeweils Zwischenräume zwischen benachbarten Einzelkörnern der kornförmigen
Substanz, insbesondere der Schleifkörnern, an der Oberfläche vorliegen. Dies wiederum verringert die Gefahr eines Zusetzens der Schleifartikeloberfläche während eines Schleifprozesses, da ein , Spanraum1 (Freiraum zwischen benachbarten Schleifkörnern zum Abtransport von Schleifstaub) des
Schleifartikels vorgesehen wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die kornförmige Substanz - insbesondere unmittelbar vor Desagglomeration - durch ein Sieb hindurch bereitgestellt, wobei die Gasdruckstöße mittels einer Gasdruckdüse gegen das Sieb gerichtet abgegeben werden. Insbesondere kann die kornförmige Substanz in einem Behälter vorrätig bereitgestellt werden, beispielsweise in einem Trichter, der eine zum Boden hin ausgerichtete Öffnung umfasst, die mittels des Siebs bedeckt ist. Beispielsweise kann die Mündung eines Trichters zum Boden hin ausgerichtet sein und mittels des Siebs bedeckt sein, sodass durch das Sieb hindurch rieselnde kornförmige Substanz selbsttätig, insbesondere in Folge der Gravitation, durch nachrutschende kornförmige Substanz ersetzt wird. Dabei sind die Wände des Behälters, insbesondere des Trichters, in ihrer Breite, Steilheit, Oberflächenbeschaffenheit etc. derart bemessen, dass die zu streuende kornförmige Substanz selbsttätig in Richtung des Siebs nachrutschen kann. Der Behälter dient dabei sowohl der Bevorratung der kornförmigen Substanz als auch der kontinuierlichen Bereitstellung der kornförmigen Substanz. Unter dem Sieb ist insbesondere auch ein Netz oder ein Gitter zu verstehen. In einer
Ausführungsform des Verfahrens ist eine Maschenweite bzw. Größe der
Öffnungen des Siebs größer als der mittlere Durchmesser der kornförmigen Substanz (d.h. größer als der mittlere Durchmesser der jeweiligen Einzelkörner der kornförmigen Substanz), beispielsweise um 800 % größer, insbesondere um 400 % größer, ganz insbesondere um 200 % größer. Auf diese Weise kann realisiert werden, dass desagglomerierte einzelne Körner der kornförmigen Substanz durch die Maschen des Siebs in Durchtrittsrichtung hindurchrieseln können, jedoch agglomerierte Bestandteile der kornförmigen Substanz nicht selbsttätig durch das Sieb bzw. dessen Maschen hindurchrieseln können und im Behälter - insbesondere unmittelbar am Sieb - Zurückbleiben.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Gasdruckstöße im
Wesentlichen entgegen der Durchtrittsrichtung der kornförmigen Substanz durch das Sieb gegen das Sieb gerichtet abgegeben. Derart lassen sich die unmittelbar am Sieb (aber noch im Behälter) befindlichen agglomerierten Bestandteile der kornförmigen Substanz auf besonders effektive Weise desagglomerieren. Die derart desagglomerierte kornförmige Substanz kann folglich direkt in
Durchtrittsrichtung durch das Sieb rieseln und steht sodann für das Streuen in desagglomerierter Form bereit. In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Gasdruckstöße mittels der Gasdruckdüse unter einem Winkel von
Gasdruckdüse und Sieb zueinander gegen das Sieb gerichtet abgegeben, der zwischen 0° und 90° liegt, insbesondere zwischen 20° und 70°, ganz
insbesondere zwischen 35° und 55°. Insbesondere kann derart eine
Staubentwicklung reduziert werden. Ferner kann dadurch eine turbulente Strömung innerhalb des Behälters und/oder außerhalb des Siebs erzeugt werden, die zu einer verbesserten Desagglomeration der kornförmigen Substanz führt. Ferner kann derart sichergestellt werden, dass aus dem Behälter ausgetretene kornförmige Substanz nicht auf der Gasdruckdüse erneut agglomeriert.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die kornförmige Substanz über einer gesamten Breite der Schleifartikelunterlage, insbesondere über einer gesamten Breite der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn, durch das Sieb bereitgestellt, wobei mittels einer Gasdruckdüse, insbesondere mittels einer Mehrzahl von Gasdruckdüsen, Gasdruckstöße gegen das Sieb gerichtet abgeben werden. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft auf einer gesamten Breite einer in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren verwendeten Schleifartikelunterlagen-Warenbahn angewandt werden.
Insbesondere kann eine desagglomerierte kornförmige Substanz über der gesamten Breite der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn gleichzeitig
bereitgestellt und auf die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn gestreut werden. Insbesondere kann der Behälter zur Bereitstellung der kornförmigen Substanz, die zum Boden hin ausgerichtete Öffnung sowie das die Öffnung bedeckende Sieb, durch das die kornförmige Substanz bereitgestellt wird, mindestens so breit wie die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn ausgeführt sein. Ferner können in einer Ausführungsform des Verfahrens eine Mehrzahl von Gasdruckdüsen in Richtung quer zur Erstreckungsrichtung (und Fortbewegungsrichtung) der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn nebeneinander, insbesondere parallel zueinander, angeordnet sein, sodass gleichzeitig Gasdruckstöße über die gesamte Breite des Siebs verteilt gegen das Sieb gerichtet abgeben werden können. Insbesondere kann unter Verwendung der Mehrzahl von
Gasdruckdüsen auch eine Dosierung von über der Breite der
Schleifartikelunterlagen-Warenbahn bereitgestellter Menge an desagglomerierter kornförmiger Substanz erfolgen, beispielsweise unter Betreibung der einzelnen Gasdruckdüsen mit unterschiedlichen Impulsfrequenzen und/oder Drücken und/oder Impulsdauern. Es sei darauf hingewiesen, dass anstelle eines großen, durchgängigen Behälters inkl. durchgängigen Siebs selbstverständlich auch eine Mehrzahl von Behältern, eine Mehrzahl von Sieben etc. in Richtung quer zur Erstreckungsrichtung der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn nebeneinander angeordnet sein können. Im Behälter kann ferner ein Fördermechanismus (beispielsweise eine Förderschnecke) für das gleichmäßige Verteilen und Bereitstellen der kornförmigen Substanz verwendet werden.
Ferner kann in einer Ausführungsform des Verfahrens eine Gasdruckdüse bzw. eine Mehrzahl von Gasdruckdüsen beweglich, beispielsweise auf einer Schiene, einer Schwenkvorrichtung oder dergleichen, angeordnet sein. Insbesondere kann derart zumindest eine Beweglichkeit der Gasdruckdüse bzw. der Mehrzahl von Gasdruckdüsen in zumindest eine oder zwei Raumrichtungen parallel zum Sieb realisiert sein. Derart kann sichergestellt werden, dass sich während der Ausführung des Verfahrens bildende Kavitäten im Behälter - insbesondere zwischen dem Sieb und der darüber lagernden (großteils noch agglomerierten) schleifkörnigen Substanz - durch eine variierbare Richtung, in der
Gasdruckstöße abgegeben werden, gezielt aufgelöst und somit vermieden werden. Insbesondere durch ein langsames Bewegen der Gasdruckdüsen, gefolgt von einer sich ändernden Richtung der abgegebenen Gasdruckstöße, stürzen derartige Kavitäten regelmäßig ein. In einer alternativen oder
zusätzlichen Ausführungsform des Verfahrens kann ein Vibrationsgenerator am Behälter und/oder am Sieb dazu vorgesehen sein, durch gelegentliches oder dauerhaftes Vibrieren zu einem regelmäßigen Einsturz der Kavitäten zu sorgen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Sieb aus Metall realisiert und wird während eines elektrostatischen Streuens als Hochspannungselektrode betrieben. Eine Gegenelektrode zur elektrostatischen Streuung der
desagglomerierten kornförmigen Substanz kann dabei beispielsweise hinter der Schleifartikelunterlage, insbesondere hinter der Schleifartikelunterlagen- Warenbahn, angeordnet sein oder durch die Schleifartikelunterlage,
insbesondere durch die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn, selbst realisiert sein, sofern diese elektrisch leitfähig ist oder ein elektrisch leitfähiges (z.B.
wässriges oder rußgefülltes) Bindemittel aufweist. Auf diese Weise kann eine besonders effektive elektrostatische Streuung der kornförmigen Substanz erfolgen, bei der eine Gefahr einer erneuten Agglomeration der zuvor
desagglomerierten Körner weitgehend vermieden werden kann.
Ferner wird ein Schleifartikel, insbesondere Schleifartikel-Warenbahn, vorgeschlagen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Der Schleifartikel weist auf der Schleifartikelunterlage aufgebrachte kornförmige Substanz, insbesondere Schleifkörner, auf. Schleifkörner sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die kornförmige Substanz wird mit Hilfe eines Bindemittels direkt auf die Schleifartikelunterlage beschichtet. Der Schleifartikel weist eine zum Schleifen vorgesehene, d.h. abrasive, Oberfläche auf, insbesondere auf derjenigen Seite des Schleifartikels, auf der Schleifkörner fixiert und
gegebenenfalls mit einem Deckbinder und/oder einem weiteren Zusatzstoff versehen sind. Die abrasive Oberfläche des Schleifartikels wird während eines Schleifprozesses über ein zu bearbeitendes Werkstück bewegt, sodass mittels der an der abrasiven Oberfläche angeordneten Schleifkörner eine Schleifwirkung erzeugt wird. Der Schleifartikel kann prinzipiell in unterschiedlichen
Konfektionsformen vorliegen, zum Beispiel als Schleifscheibe oder als
Schleifband, als Bogen, Rolle, Streifen oder auch als Schleifartikelwarenbahn (z.B. in der Herstellung). Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche
Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren
Kombinationen zusammenfassen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften
Ausführungsform einer Streumaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2 eine schematische Seitenansicht einer alternativen beispielhaften
Ausführungsform einer Streumaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 3 eine schematische Seitenansicht einer alternativen beispielhaften
Ausführungsform einer Streumaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 4a eine schematische Aufsicht auf einen beispielhaften
Schleifartikel, hergestellt nach einem Verfahren des Standes der Technik;
Figur 4b eine schematische Aufsicht auf einen beispielhaften
Schleifartikel, hergestellt nach erfindungsgemäßem Verfahren; Figur 5 eine schematische Schnittdarstellung eines Schleifartikels,
hergestellt nach erfindungsgemäßem Verfahren.
Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen jeweils eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Streumaschine 10 (Rolle-zu-Rolle- Maschine) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schleifartikels 100. Die Streumaschine 10 dient der Streuung von
Schleifkörnern 102 als kornförmiger Substanz auf eine Schleifartikelunterlage 104, hier insbesondere in Form einer Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14. Insbesondere können die Schleifkörner eine mittlere Korngröße von weniger als 50 Mikrometer aufweisen, beispielsweise Schleifkörner vom FEPA-Typ #2000 sein, die einen mittleren Durchmesser von ca. 10 Mikrometer aufweisen.
Derartige Schleifkörner liegen auf Grund ihrer geringen Größe typischerweise in Form eines zumindest teilweise agglomerierten Pulvers 106 vor.
Die Streumaschine 10 weist zwei Transportrollen 12 auf, die der rollbaren Lagerung der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 dienen. Die
Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 wird in den Figur 1-3 gegen den
Uhrzeigersinn mittels der Transportrollen 12 in Erstreckungsrichtung 16 der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 befördert. Jeweils in den Figuren 1-3 nicht dargestellt ist ein Rollenträger zum kontinuierlichen Abrollen des
Eingangsmaterials, d.h. der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schleifartikel 100, d.h. die bestreute Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14, wird auf ebenfalls in den Figuren 1-3 nicht dargestellten Rollenträgern aufgerollt. Die eingehende
Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 ist in allen gezeigten Ausführungen der Streumaschine mit einem Bindemittel (hier nicht näher dargestellt) bereits beschichtet. Die Merkmale der Streumaschine 10 zur Beschichtung der
Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 mit dem Bindemittel - beispielsweise eine Aufsprühvorrichtung oder dergleichen - sind in den Figuren 1-3 jeweils nicht näher dargestellt.
Die Streumaschine 10 in den Figuren 1-3 weist ferner jeweils einen Behälter 18, insbesondere einen Trichter, zur Bereitstellung von Schleifkörnern 102 auf. Der Behälter 18 ist zum Boden (nach unten, in Richtung 30) hin geöffnet, wobei die Öffnung mittels eines Siebs 20 bedeckt ist. Durch den Behälter 18 bereitgestellte Schleifkörner 102 können also lediglich durch das Sieb 20 aus dem Behälter 18 gelangen, wobei sie das Sieb 20 in Durchtrittsrichtung 22 verlassen. Das Sieb 20 weist eine Maschenweite auf, die ca. vier Mal so groß ist wie der mittlere
Durchmesser der Schleifkörner. In einem Ausführungsbeispiel werden
Schleifkörner vom FEPA-Typ #2000, aufweisend einen mittleren Durchmesser von ca. 10 Mikrometer, gestreut, wobei das Sieb 20 eine Maschenweite von ca. 42 Mikrometer aufweist. Das Sieb 20 wird von unten her unter Verwendung zumindest einer
Gasdruckdüse 24 mit Gasdruckstößen 26, d.h. mit gepulstem Gasstrom, beaufschlagt. Insbesondere werden die Gasdruckstöße 26 in Form von gepulsten Luftdruckstößen von unten im Wesentlichen entgegen der
Durchtrittsrichtung 22 gegen das Sieb 20 gerichtet abgegeben. Die
Gasdruckdüse 24 ist unter einem Winkel von 45° zur Ebene des Siebs 20 ausgerichtet, sodass die Gasdruckstöße 26 unter einem streifenden Einfall zum Sieb 20 gegen das Sieb 20 gerichtet werden. Die Gasdruckstöße 26 werden mit einer Frequenz von 30 Hz, mit einer mittleren Dauer von 5 Millisekunden sowie mit einem Druck von 7 bar erzeugt und gegen das Sieb 20 gerichtet abgegeben.
Durch die Gasdruckstöße 26 werden die in dem Behälter 18 bereitgestellten, unmittelbar auf dem Sieb 20 vorliegenden, zumindest teilweise agglomerierten Schleifkörner 102 desagglomeriert. Dabei entsteht eine aus dem Sieb 20 in Durchtrittsrichtung 22 ausgetretene Schleifkorn-Wolke 28, die anschließend auf die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 gestreut wird.
In Figur 1 erfolgt die Streuung der desagglomerierten Schleifkörner 102 elektrostatisch. Dabei ist das Sieb 20 aus Metall realisiert und wird während des elektrostatischen Streuens als Hochspannungselektrode betrieben. Aus Sicht des Siebes 20 hinter der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 angeordnet befindet sich eine Gegenelektrode 36, in Richtung derer die Schleifkörner 102 im elektrischen Feld beschleunigt und somit gegen die Schleifartikelunterlagen- Warenbahn 14 beschleunigt werden. Elektrostatisches Streuen ist dem
Fachmann bekannt. Der Vorteil der Anordnung der Schleifartikelunterlagen- Warenbahn 14 seitlich vom Behälter 18 ist, dass eine Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass nachträglich nach der Desagglomeration erneut
entstehende Agglomerate von Schleifkörnern 102 - beispielsweise durch Zusammenstöße von Schleifkörnern 102 - auf die Schleifartikelunterlagen- Warenbahn 14 gestreut werden, da diese auf Grund eines höheren Gewichts vor Erreichen der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 herunterfallen. Unter dem Behälter 18 kann optional eine Auffangwanne für herunterfallende Agglomerate 106 vorgesehen sein. ln Figur 2 erfolgt die Streuung der desagglomerierten Schleifkörner 102 gravimetrisch. Die Schleifkörner 102 werden aus der Schleifkorn-Wolke 28 auf Grund ihres Eigengewichts unter Wirkung der Gravitation im Wesentlichen in Richtung 30 hin zum Boden beschleunigt und somit gegen die horizontal vor dem Boden verlaufende Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 beschleunigt.
Gravimetrisches Streuen ist dem Fachmann bekannt.
In Figur 3 ist ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die desagglomerierten Schleifkörner 102 zunächst gravimetrisch auf eine schiefe Ebene 32 rieseln, auf welcher sie ebenfalls auf Grund der Gravitation rutschen. Die schiefen Ebene 32 ist aus Metall und wird als eine Hochspannungselektrode betrieben, sodass sich die Schleifkörner 102 bei ihrer Bewegung über die schiefe Ebene 32 elektrostatisch aufladen. Die elektrostatische Aufladung bewirkt, dass sich die Schleifkörner 102 voneinander abstoßen und sich so gleichmäßig beabstandet über die schiefe Ebene 32 verteilen, insbesondere in Richtung ihrer Rutschbewegung als auch in lateraler Richtung (d.h. in Richtung in die Bildebene hinein, vergleiche Richtung der Breite 34). Sind die Schleifkörner 102 am Ende der schiefen Ebene 32 angelangt, werden sie elektrostatisch auf die
Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 gestreut, die - ähnlich zu Figur 1 - vertikal ausgerichtet ist und an der schiefen Ebene 32 entlang bewegt wird. Die gleichmäßige Verteilung der Schleifkörner 102 unter Verwendung der als
Hochspannungselektrode betriebenen schiefen Ebene 32 wirkt sich dabei vorteilhaft auf eine gleichmäßige Anordnung der gestreuten Schleifkörner 102 auf dem Schleifartikel aus.
Ferner ist in Figur 3 zu erkennen, dass die Schleifkörner 102 über der gesamten Breite 34 der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 durch das Sieb 20 bereitgestellt werden, wobei mittels einer Mehrzahl von Gasdruckdüsen 24 Gasdruckstöße 26 gegen das Sieb 20 abgeben werden. Derart lässt sich die Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14 über die gesamte Breite 34 mit
Schleifkörnern 102 bestreuen. Es sei angemerkt, dass die Verwendung einer Mehrzahl von Gasdruckdüsen 24 zur Erzeugung von Gasdruckstößen 26 ebenfalls in den Anordnungen der Figuren 1 und 2 realisiert sein kann. Figur 4a zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Schleifartikel 200, der mittels eines Verfahrens des Standes der Technik hergestellt wurde. Dabei treten typischerweise Schwierigkeiten auf, da die Schleifkörner 202 agglomeriert bzw. „klumpig“ vorliegen und dementsprechend in einem elektrostatischen oder auch gravimetrischen Streuprozess ebenfalls in Form von klumpigen Agglomeraten 206 auf der Schleifartikelunterlage 204 aufgestreut werden. Es entstehen unregelmäßig aufgebrachte, klumpige Schleifkorn-Agglomerate 206 auf der Oberfläche der Schleifartikelunterlage 204. Damit die Schleifkorn-Agglomerate 206 auf der Oberfläche der Schleifartikelunterlage 204 beim späteren
Schleifprozess keine Kratzspuren erzeugen, müssen die Schleifkorn- Agglomerate 206 nachträglich abgeblasen, abgeklopft, abgebürstet oder abgewaschen werden, wobei überschüssige Schleifkörner 202 sich auf die freien Flächen 210 zwischen den Schleifkorn-Agglomeraten 206 verteilen und so die gesamte Oberfläche des hergestellten Schleifartikels 200 zusetzen (hier nicht näher dargestellt). Daher entsteht nach Verfahren des Standes der Technik typischerweise ein Schleifartikel 200 mit einer durch Schleifkörner 202 geschlossenen Oberfläche.
Das erfindungsgemäße Verfahren hingegen ermöglicht es, das durch
Anziehungskräfte zwischen einzelnen Schleifkörnern 102 verklumpte, agglomerierte Schleifkorn-Pulver zunächst in einzelne Schleifkörner 102 zu desagglomerieren und dann anschließend die desagglomerierten Schleifkörner 102 zu streuen. Dies ermöglicht
die Herstellung einer offenen Oberfläche des Schleifartikels 100, bei dem die Schleifkörner 102 gleichmäßig und beabstandet auf der Oberfläche des
Schleifartikels 100 verteilt sind. Figur 4b zeigte eine schematische Aufsicht auf einen derart hergestellten Schleifartikel 100. Es ist erkennbar, dass die
Schleifkörner 102 gleichmäßig über die Oberfläche der Schleifartikelunterlage 104, insbesondere über die Oberfläche der Schleifartikelunterlagen-Warenbahn 14, verteilt vorliegen. Freie Flächen 110 zwischen benachbarten Schleifkörnern 102 sind dabei ebenfalls vorhanden und relativ gleichmäßig ausgeprägt.
Figur 5 zeigt abschließend einen Ausschnitt aus einer beispielhaften
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifartikels 100 mit
Schleifkörnern 102 in einer schematischen Schnittdarstellung. Der Schleifartikel 100 ist in der dargestellten Ausführungsform ein beschichteter Schleifartikel 100 mit einer Schleifartikelunterlage 104. Die Schleifartikelunterlage 104 dient als flexible Unterlage für die Schleifkörner 102. Die Schleifkörner 102 sind mittels eines Bindemittels 112, insbesondere einem Grundbinder 114, der
beispielsweise als Phenolharz realisiert ist, auf der Schleifartikelunterlage 104 befestigt. Die Schicht aus Grundbinder 114 und Schleifkörnern 102 ist mit einem Deckbinder 116, insbesondere ebenfalls aus Phenolharz, zusätzlich beschichtet. Die Schleifkörner 102 wurden unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestreut. Dabei entstehen regelmäßige freie Flächen 110 zwischen benachbarten Schleifkörnern 102 und somit eine offene Oberfläche des
Schleifartikels 100.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Schleifartikels (100), bei dem eine mit Bindemittel beschichtete Schleifartikelunterlage (14, 104) mit einer kornförmigen Substanz bestreut wird, dadurch gekennzeichnet, dass die kornförmige Substanz durch Gasdruckstöße (26) desagglomeriert wird und die desagglomerierte kornförmige Substanz auf die Schleifartikelunterlage (14, 104) gestreut wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
kornförmige Substanz durch ein Sieb (20) hindurch bereitgestellt wird, wobei die Gasdruckstöße (26) mittels einer Gasdruckdüse (24) gegen das Sieb (20) gerichtet abgegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gasdruckstöße (26) im Wesentlichen entgegen der Durchtrittsrichtung (22) der kornförmigen Substanz durch das Sieb (20) gegen das Sieb (20) gerichtet abgegeben werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdruckstöße (26) mittels der Gasdruckdüse (24) unter einem Winkel von Gasdruckdüse (24) und Sieb (20) zueinander gegen das Sieb (20) gerichtet werden, der zwischen 0° und 90° liegt, insbesondere zwischen 20° und 70°, ganz insbesondere zwischen 35° und 55°.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maschenweite des Siebs (20) größer ist als der mittlere Durchmesser der kornförmigen Substanz, insbesondere um 800 % größer, ganz insbesondere um 400 % größer ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass die kornförmige Substanz über einer gesamten Breite der
Schleifartikelunterlage (14, 104), insbesondere über einer gesamten Breite einer Schleifartikelunterlagen-Warenbahn (14), durch das Sieb (20) bereitgestellt wird, wobei mittels einer Mehrzahl von Gasdruckdüsen (24) Gasdruckstöße (26) gegen das Sieb (20) abgeben werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die kornförmige Substanz Schleifkörner (102) und/oder Schleifadditive umfasst oder aus Schleifkörnern (102) und/oder Schleifadditiven besteht.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die kornförmige Substanz eine mittlere Korngröße von weniger als 300 Mikrometer aufweist, insbesondere von weniger als 100 Mikrometer aufweist, ganz insbesondere von weniger als 50
Mikrometer aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Gasdruckstöße (26) mit einer Frequenz von 1 Hz bis 500 Hz, insbesondere mit einer Frequenz von 5 Hz bis 100 Hz, ganz insbesondere mit einer Frequenz von 10 Hz bis 40 Hz erzeugt werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Gasdruckstöße (26) eine mittlere Dauer zwischen 0,5 und 30 Millisekunden, insbesondere zwischen 1 und 10 Millisekunden, ganz insbesondere zwischen 1 und 5 Millisekunden, aufweisen.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Gasdruckstöße (26) einen Druck von mehr als 0,5 bar, insbesondere von mehr als 2 bar, ganz insbesondere von mehr als 5 bar aufweisen.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die desagglomerierte kornförmige Substanz elektrostatisch auf die Schleifartikelunterlage (14, 104) gestreut wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-6 und Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (20) aus Metall realisiert ist und während eines elektrostatischen Streuens als Hochspannungselektrode betrieben wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die desagglomerierte kornförmige Substanz mechanisch oder gravimetrisch auf die Schleifartikelunterlage (14, 104) gestreut wird.
15. Schleifartikel (100), insbesondere Schleifartikel-Warenbahn, hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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