WO2022268261A1 - Schleifmittel und verfahren zum herstellen des schleifmittels - Google Patents

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WO2022268261A1
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nanoparticles
abrasive
abrasive grains
layer
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Jörn-Oliver NOLTE
Dennis Senning
Sören Leffers
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Vsm Vereinigte Schmirgel- Und Maschinen-Fabriken Ag
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Definitions

  • the invention relates to an abrasive and a method for producing the abrasive.
  • the abrasive generally has a backing, e.g. B. a Trä ger disc or a carrier tape made of a solid or flexible material on which a binder layer and in the binder layer recorded mene abrasive grains are applied.
  • the abrasive grains can be formed from ⁇ -aluminum oxide or other materials.
  • the abrasive grains can be broken abrasive grains; furthermore shaped abrasive grains are known which individually, e.g. B. by a sol-gel process, shaped, dried and fired, and their uniform shape with proper orientation allow for uniform abrasive engagement.
  • the binder layer is then cured.
  • the magnetic curing of epoxy resins is known in "Magnetocuring of temperature failsafe epoxy adhesives, Chaudhary, Ramanujan, Steele, Applied Materials Today 21 (2020)".
  • z. B. soles of Turn shoes and other heat-sensitive materials are attached by a binder layer that has superparamagnetic nanoparticles with egg ner defined Curie temperature. These superparamagnetic nanoparticles are specifically stimulated by an alternating magnetic field or alternating magnetic field and enable thermal hardening of the binder layer.
  • US 2020/0071584 A1 shows magnetizable abrasive particles that have ceramic particles with outer surfaces, the outer surfaces having a layer of unfilled polyion and magnetic particles bonded to the polyion.
  • the magnetizable particles can be ferrimagnetic or ferromagnetic.
  • AT 368054 B discloses a method for producing shaped pieces, in particular disc-shaped shaped pieces, from an abrasive material in powder or granular form, the abrasive material being dispersed in a matrix of glass-melted or organic material.
  • the starting mass is brought into the required shape and then subjected to heat treatment, first for drying and then for melting or hardening of the matrix material, with the heat treatment being carried out by means of microwave heating.
  • US 2014/0299268 A1 describes an adhesive binder film that has at least one layer of a thermally curable synthetic resin having.
  • the thermally curable resin in turn, has embedded metal particles capable of being stimulated to generate heat to cure the resin.
  • the metal particles can in particular be special nanoparticles made of iron.
  • WO 2020/165709 A1 describes an abrasive article having a fabric substrate having filaments or strands with voids formed therebetween, a laminate bonded to the fabric substrate, and a cured synthetic resin composition bonded to the laminate opposite the fabric substrate .
  • the object of the invention is to create an abrasive and a method for producing an abrasive that enable the abrasive to be designed in a safe and material-friendly manner.
  • the abrasive according to the invention can be produced in particular by the production process according to the invention; the manufacturing process according to the invention serves in particular to form the abrasive according to the invention.
  • the abrasive is formed with at least one binder layer that includes a thermosetting binder and magnetic nanoparticles.
  • the binder layer and the abrasive grains can be applied in the usual way and with the known process parameters and tools. Curing does not take place subsequently, or not solely, through thermal exposure, but through targeted excitation of the magnetic nanoparticles, which thus heat up and/ or by their internal change in polarity, the surrounding binder he heat, in particular heat endogenously.
  • the thermally curing binding medium can thus be specifically stimulated and harden without z. B. to affect the Trä ger.
  • carrier materials such as plastic, paper and textile fibers can also be used, which can normally be damaged by external thermal stress, e.g. in an oven, at the temperatures used. From an environmental perspective, this targeted curing is also beneficial compared to thermal curing, which is the industry standard.
  • Another advantage is the uniform temperature distribution during endogenous heating, as the heat emanates from the nanoparticles. In this way, temperature gradients within the layer can be kept low.
  • the magnetic nanoparticles have a primary particle size of 2-100 nm, in particular 10 nm to 70 nm, in particular 10 to 50 nm, preferably 10 to 30 nm.
  • the range from 10 to 30 nm is due to the complex relaxation behavior of the nanoparticles in the Magnetic field particularly well suited.
  • the primary particle size of a nanoparticle is to be understood here as meaning a sphere-equivalent diameter of an individually present nanoparticle.
  • the sphere-equivalent diameter can also be referred to as the volume-equivalent diameter of a sphere.
  • the magnetic nanoparticles can in particular be ferromagnetic, ferrimagnetic or also superparamagnetic.
  • Superparamagnetic nanoparticles are made in particular of a ferromagnetic or ferrous rimagnetic material that does not retain any permanent magnetization even at temperatures below half the Curie temperature when a previously applied magnetic field has been switched off.
  • a particular advantage of the invention is that the Curie temperature of the magnetic nanoparticles, above which the magnetic nanoparticles lose their magnetic properties, are related to the process temperature for curing the binder, i. H. the curing temperature, can be adjusted.
  • the Curie temperature can be specifically above the curing temperature or process temperature, but below a critical upper temperature that can lead to damage. This guarantees a special process reliability (fail-safe), since overheating of the product is impossible. This is the case in particular because at a higher process temperature the magnetic nanoparticles can no longer be activated or excited and therefore no further heating can take place.
  • the energy quantity can also be regulated using the system parameters, i.e. in particular using the field strength and/or exposure time and/or frequency of the alternating magnetic field and/or the electric induction field.
  • the concentration of the nanoparticles can also be adjusted in a targeted manner. If several binder layers are formed with magnetic (particularly metallic) nanoparticles, concentration and material, for example, can be adjusted differently.
  • the different binder layers can have different concentrations of nanoparticles and/or different Curie temperatures of their nanoparticles.
  • the binder layers can in particular comprise a lower binder layer or make coat and a top layer.
  • a concentration of zero % is also possible in one of the layers, i.e. the lower binder layer or the lower top layer.
  • a second cover layer can also be applied to the first cover layer.
  • the second cover layer can be formed with or without the nanoparticles.
  • one or two of the three layers can also be formed, for example, with a concentration of zero percent nanoparticles.
  • the concentrations of the nanoparticles in the several layers can be different.
  • a layer with a lower concentration can be heated less than a layer with one higher concentration of nanoparticles, which can be advantageous in terms of process technology.
  • the lower binder layer can be made of epoxy resin and the top layer can be made of phenolic resin, or vice versa. Due to the different concentrations, for example, one of the two layers can be heated to a greater extent.
  • thermal hardening and endogenous hardening i.e. hardening in a magnetic, induction and/or microwave field
  • these methods can also be carried out successively.
  • subsequent optional hardening of already made-up products i.e. post-hardening of the abrasive in a magnetic, induction and/or microwave field is possible.
  • the process is also suitable for curing large rolls, for example, by applying heat directly to the abrasive before winding it up, so that there is an even temperature distribution in the large roll during curing.
  • the magnetic nanoparticles can be activated by an alternating magnetic field.
  • electromagnetic microwave radiation e.g. B. in the frequency range of 1 to 10 GHz, in particular 2 to 7 GHz, since it is recognized according to the invention that even such an electromagnetic field or electromagnetic radiation without an additional alternating magnetic field achieves an activation of the magnetic nanoparticles that is sufficient to stimulate heating, and in particular to heat the binder.
  • an induction field can be applied and used to change the polarity of the nanoparticles, e.g. B. with frequencies in the range 1 to 1500 kHz, eg 10 to 1000 kHz, in particular 20 to 800 kHz. According to the invention, this can also lead to heating of the binder.
  • the abrasive grains in particular as shaped abrasive grains, can have a defined contact edge and a defined tip. Designs with triangular, in particular plane-parallel, triangular abrasive grains are particularly advantageous here, since these have a sufficient edge to rest on the backing and a suitable tip. Equilateral triangles are also particularly advantageous, since the same support is achieved on one of the three edges when scattering. Furthermore, in particular as an alternative or in addition, non-shaped abrasive grains can also be used.
  • the magnetic material of the magnetic nanoparticles can contain in particular:
  • the concentration of the nanoparticles in the binder can in particular be in the range:
  • the concentration and the alternating magnetic field used can be adjusted to one another.
  • the magnetic nanoparticles can also be provided with a coating and/or functionalization, for example, which is optionally included in the binder.
  • the coating can consist in particular of oleic acid, silicon dioxide and/or a diglycidyl ether. This can improve properties such as dispersibility, stability against agglomeration and incorporation into the binder.
  • a suitable composition that has the suitable process temperature can be used as the thermally curing binder.
  • resins are mixed with a hardener as binders.
  • one or more of the following substances can be used as hardeners:
  • squeegee roll squeegee, air squeegee
  • roller coating e.g. kiss coating
  • spray airless, compressed air spraying
  • the grain scattering of the abrasive grains can advantageously be carried out according to one or more of the following methods, which can also be combined.
  • Variant 1 of grain scattering - electrostatic in which the grain is electrostatically scattered in an electric constant or alternating field and aligns itself in flight and/or in the binding agent.
  • Variant 2 of grain scattering - gravimetric or gravity which is preferred for grain agglomerates or support grain scattering
  • the electrical or electrostatic scattering does not affect the magnetic nanoparticles either, so that according to the invention there is advantageously a high degree of freedom in the choice of materials and process parameters.
  • suitable fillers can be introduced into the binder, e.g. B. Chalk (20-70 wt%), cryolite (20-70 wt%), potassium tetrafluoroborate (20-80 wt%), wollastonite (1-10 wt%), fumed silica (0.1-5 wt%), Kaolin (0.5-10 w%).
  • suitable additives can be introduced into the binder, e.g. B. silanes (0.1-3 w%), film formers (0.05-2 w%), dispersing additives (0.1-5 w%), defoamers (0.1-2 w%), plasticizers (0, 5-10 w%), rheology additives (0.1-10 w%).
  • the curing or hardening of the binder can take place through one or more of the following conditions:
  • Hardening in the alternating magnetic field of a tunnel magnetizer e.g. frequency: 100-1000 kHz
  • Eg field strength 4000 to 21000 A/m
  • imidazoles e.g. 2-methylimidazole
  • the material of the abrasive grains is basically freely selectable.
  • it can be a-alumina, e.g. B. with suitable additives, which are formed in particular in a sol-gel process.
  • zirconium corundum and silicon carbide can also be used as material for the abrasive grains.
  • all coatings of the abrasive grains are possible, please include.
  • grain pretreatments can be provided, e.g. B.
  • Precursor generated and thereby formed and deposited on the grain in a chemical reaction Precursor generated and thereby formed and deposited on the grain in a chemical reaction.
  • Magnetic particles are to be dispersed in a phenolic resin or melamine resin/water mixture. This dispersion is distributed over the grains in a mixer at elevated temperature.
  • the cover layer can also be formed without nanoparticles, i.e. with a concentration of zero.
  • the lower binder layer can also be formed without nanoparticles and the upper binder layer and/or top layer can be formed with nanoparticles.
  • a high level of energy efficiency is achieved.
  • the energy introduced is converted into thermal energy directly in the binder and used there evenly for hardening. There is thus an in-situ hardening.
  • the energy is thus introduced directly into the bond at the site of the chemical hardening reaction and not additionally in other areas such as e.g. B. the backing and the abrasive grains, or additional layers provided. In this way, unnecessary thermal stress in other areas or process rooms/buildings/hills can be avoided or reduced.
  • the Curie temperature of the magnetic nanoparticles limits the maximum process temperature, which means that overheating or overhardening is ruled out.
  • the process is environmentally friendly because compared to thermal curing processes in z. B. an oven or autoclave, the Mag net Curing requires less energy. In this way, the devices for forming the magnetic fields can also be aligned in a targeted and effective manner.
  • the energy supply can be combined by stimulating the nanoparticles and also using another energy source, e.g. thermal heating from the outside with low power, with the thermal power preferably being dimensioned in such a way that after the excitation of the nanoparticles has ended, e.g. above the Curie temperature, alone does not represent a relevant thermal load.
  • another energy source e.g. thermal heating from the outside with low power
  • the thermal power preferably being dimensioned in such a way that after the excitation of the nanoparticles has ended, e.g. above the Curie temperature, alone does not represent a relevant thermal load.
  • the effort for an alternating magnetic field can be kept low.
  • Directed or positioned abrasive grains are quickly fixed by the process and can then no longer tip over due to potential mechanical stresses on the system or from their contact edge on the carrier.
  • hardening can be carried out at a specific point in time, i. H. on demand, to take place; the adjustment of the process parameters is possible in a short period of time, in particular within seconds.
  • the method according to the invention can be combined with conventional methods as desired, e.g. B. also with thermally curing and / or radiation-curing methods, ie thermal energy and / or radiation is additionally supplied for curing.
  • the magnetic particles are not influenced by the grain scattering process, eg electric fields, so that there is a high degree of freedom in the choice of process parameters.
  • Suitable applications include:
  • a base finish padding and grain and reverse side coatings, coatings that impart flair
  • a basic bond Filled with chalk, cryolite, KBF4, wollastonite, kaolin, carbon black, layered silicates, pyrogenic silica, color pigments or unfilled
  • Grain coating with e.g. Flarzen
  • First top coat Filled with chalk, cryolite, KBF4, wollastonite, kaolin, carbon black, phyllosilicates, pyrogenic silica, color pigments or unfilled - Second top coat (Supersizecoat or Topsize) with fillers with active grinding properties, such as KBF4 or cryolite
  • Coated abrasives and/or textured abrasives phenolic, polyurethane, epoxy and/or acrylate based
  • two or more cover layers or cover bonding layers can also be provided, which in particular can have different concentrations and/or different Curie temperatures of the nanoparticles.
  • multiple binder layers with different Curie temperatures and/or curing temperatures can be provided.
  • a middle binder layer with a Curie temperature of 100 °C can be provided, which is intended in particular for curing, with the abrasive grains then being accommodated, for example, in a lower binder layer with a different curing temperature, and in a later applied upper binder layer, in particular the top layer, a higher Curie temperature is present.
  • the magnetic nanoparticles can be used for post-curing.
  • one or more binder layers e.g. also all binder layers including the top layer, can be cured conventionally, e.g. thermally, i.e. by heating.
  • Post-curing can then be carried out by exciting the magnetic nanoparticles.
  • FIG. 1 shows an abrasive according to one embodiment of the inventions
  • FIG. 3 shows a flow chart of the method according to the invention.
  • An abrasive 1 has a backing 2, e.g. B. a carrier tape or a carrier disk, z. B. made of a textile material, technical paper, in particular special fiber, or plastic material, furthermore a layer of binder 3 applied to the carrier 2, abrasive grains 4 and preferably a cover layer 5 partially shown in FIG.
  • the abrasive grains 4 are in particular ceramic abrasive grains, for example based on a-aluminum oxide.
  • the abrasive grains 4 can in particular be shaped abrasive grains 4, e.g. B. as shown with a triangular, in particular triangular and plane-parallel shape.
  • the abrasive grains 4 are thus aligned on the backing 2 and fixed in their position and orientation by the binder layer 3 .
  • the binder layer 3 comprises a thermosetting binder 6, in particular epoxy resin, e.g. a bisphenol A resin, e.g. B. Hexion Epi kote Resin 828, Ipox ER 1022, and/or a Bisphenol F resin, e.g. E.g.: Hexion Epikote Resin 862 or Ipox 1054 (Bisphenol A/F resin).
  • epoxy resin e.g. a bisphenol A resin, e.g. B. Hexion Epi kote Resin 828, Ipox ER 1022, and/or a Bisphenol F resin, e.g. E.g.: Hexion Epikote Resin 862 or Ipox 1054 (Bisphenol A/F resin).
  • Other materials of the magnetic nanoparticles 8 can also be formed without manganese / zinc, z. B. on iron oxide Ba sis, z. B. as Fe 3 0 4 or alternatively as Fe 2 0 3 .
  • the abrasive grains 4 are thus with their - added un direct areas in the binder layer 3 - in the direction of alignment, ie upwards in the figures, lie with their respective underside 4a on the carrier 2 and protrude with their tips 4b upwards.
  • abrasive grains 4 can also be arranged inclined relative to the vertical, in particular inclined uniformly in a preferred direction in order to support a grinding action in this direction.
  • Fig. 2 shows an embodiment with binder layer 3
  • FIG. 4 shows a corresponding embodiment with a binder layer 3 and an additional cover layer 5, with the cover layer 5 in turn having a binder 6 and nanoparticles 8, and
  • FIG. 5 shows an embodiment with a binder layer 3, an additional first top layer 5 and a second top layer 7, the first top layer 5 and the second top layer 7 in turn each having a binder 6 and nanoparticles 8.
  • FIG. Different or identical binding agents 6 can be provided in the three layers 3, 5, 7.
  • the same or different concentrations of nanoparticles 8 can be provided in the three layers 3, 5, 7, whereby e.g. a concentration of zero can also be provided in one of the layers 3, 5, 7, and/or it can be in the three Layers 3, 5, 7 nanoparticles 8 can be provided with the same or different Curie temperatures T8.
  • the concentration of nanoparticles 8 in the top layer 5 is lower than in the binder layer 3.
  • a concentration of the nanoparticles 8 of zero is provided in the second top layer 7, for example.
  • the grinding means 1 is positioned according to the method shown in FIG. 3:
  • Step ST1 of providing or Fiersiles the starting materials materials The nanoparticles 8 z. B. be prepared by a modified hydrothermal method, as such z. B. from Chaudhary, Ramanujan, Steele, Applied Materials today - Magnetocuring of temperature failsafe epoxy adhesives, 2020 is known.
  • epoxy resins with DICY (dicyandiamide) can be used as the binder 6 .
  • the nanoparticles 8 are introduced or mixed into the binder 6 in order to achieve uniform distribution.
  • the binder layer 3 is applied to the carrier 2.
  • B. by means of a doctor blade, z. B. roller doctor blade or air doctor blade, or by roller coating, or by spray, e.g. B. compressed air spraying or airless can be applied.
  • the order quantity can B. 20 to 300 g / m 2 , depending on the grain size of the abrasive grains 4 to be introduced later, or in the case of a coating mass also 200 to 1,600 g / m 2 , depending on the grain size.
  • step ST4 the abrasive grains 4 are applied, i. H. the grain scatter.
  • the abrasive grains 4 can be applied gravimetrically and/or electrostatically, i. H. than electrostatic scattering. In the case of electrostatic scattering and electrostatic alignment, a direct or alternating electric field E is applied.
  • step ST5 the abrasive grains 4 are aligned.
  • Steps ST4 and ST5 can also be combined here, ie. H. the abrasive grains 4 are scattered aligned.
  • the position of the abrasive grains 4 shown in FIGS. 1, 2 is advantageously achieved on an edge as the underside 4a.
  • a firm support on the edges and also a uniform length are achieved, so that the tips 4b are arranged or run at approximately the same distance from the carrier 2, and thus a simultaneous abrasive intervention the processing of workpieces is achieved.
  • step ST6 the binder 6 is hardened, whereby the solid binder layer 3 is formed.
  • the hardening of the binder 6 to form the binder layer 3 takes place by applying an alternating magnetic field 10, which in principle can initially have any direction or orientation. The direction or orientation of the magnetic field can also change.
  • the nanoparticles 8 are heated directly by the alternating magnetic field 10 and heat is thereby generated, as a result of which the entire binding agent layer 3 is heated from the inside out. As a result, the binding agent 6 hardens, so that the solid binding agent layer 3 forms.
  • the alternating magnetic field 10 can be formed in particular by means of a tunnel magnetizer.
  • the frequency can e.g. 100 to 1000 kHz.
  • the field strength can 4,000 to 21,000 A/m.
  • the process temperature T can preferably be established by the Curie temperature T 8 of the magnetic nanoparticles 8 .
  • the Curie temperature T 8 of the magnetic nanoparticles 8 As soon as the temperature T exceeds the Curie temperature T8, the magnetic nanoparticles 8 become non-magnetic or no longer ferromagnetic, ferrimagnetic or superparamagnetic, in particular the nanoparticles 8 become paramagnetic, and they therefore no longer heat the binder, or at least not in the relevant scope.
  • the process can be controlled by means of energy quantity regulation, so that the Curie temperature T8 may not be used, or not to a relevant extent.
  • the amount of energy can be regulated by measuring a surface temperature, e.g.
  • the hardening of the binding agent layer 3 is not effected by an alternating magnetic field, but by micro-wave radiation 11, e.g. B. in the frequency range of 1 to 5 GHz, z. B. at 2.4 GHz.
  • micro-wave radiation 11 e.g. B. in the frequency range of 1 to 5 GHz, z. B. at 2.4 GHz.
  • a process-controlled power regulation can take place and/or the temperature of the binding agent 6 can be measured for the control function, e.g. by means of an infrared sensor.
  • a cover layer is formed by using microwave radiation 11.
  • This cover layer 5 are applied, so that the abrasive 1 is subsequently completed.
  • This cover layer 5 can be equipped with nanoparticles 8 as an alternative or, if appropriate, in addition.
  • the endogenous hardening takes place in the same way as already described for the previous layers.
  • cover layers for example two cover layers 5, 7, can also be applied, which can also have a different concentration of nanoparticles 8, for example, so that they are heated differently, for example, and/or successively be warmed.
  • the multiple cover layers 5, 7 can correspondingly also have nanoparticles 8 with different Curie temperatures T8.
  • top layers 5, 7 are then applied in Fig. 1 instead of the top layer 5 shown.
  • the abrasive grains 4 are scattered ge from above onto the carrier 2 with the binder layer 3 .
  • the abrasive grain 4 lays out rather randomly.
  • Such formations are relevant for grain agglomerates or support grain scattering, in which part of the abrasive grains 4 serves as support grains for the other abrasive grains ner 4 .
  • abrasive grain particles can also be introduced as so-called gravel, which supports the particularly shaped abrasive grains 4.
  • another binder layer for example a cover layer 5, 7 or upper cover layer, can also be hardened magnetically.
  • One or more layers 3, 5, 7 can thus be cured in a targeted manner, for example also with different Curie temperatures T8, the process-related energy quantity regulation, and/or also with different concentrations of the nanoparticles 8.
  • carriers e.g. B. carrier tape, carrier belt or carrier disc
  • binders e.g. B. epoxy resin
  • the binder layer 3 6 binders, e.g. B. epoxy resin, the binder layer 3

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schleifmittel (1 ) zum Schleifen von Werkstü¬ cken, das aufweist: einen Träger (2), z.B. eine Trägerscheibe oder ein Trägerband, auf den Träger (2) aufgebrachte Schleifkörner (4), und ein auf den Träger (2) aufgebrachtes Bindemittel (6). Um eine materialschonende und energieeffiziente Herstellung zu ermöglichen, sind in dem Bindemittel (6) Nanopartikel (8) aufgenommen sid, die ein superparamagnetisches, ferrimagnetisches und/oder ferromagnetisches Material aufweisen, das durch eines oder mehrere der folgenden Maßnahmen anregbar ist: - ein elektrisches Induktions-Wechselfeld, - ein magnetisches Wechselfeld - Mikrowellenstrahlung, wobei die Nanopartikel (8) durch die Anregung erwärmbar sind, und wobei das Bindemittel (6) thermisch ausgehärtet. Weiterhin ist ein Herstellungsverfahren vorgesehen.

Description

Schleifmittel und Verfahren zum Herstellen des Schleifmittels
Die Erfindung betrifft ein Schleifmittel und ein Verfahren zum Herstellen des Schleifmittels.
Derartige Schleifmittel werden insbesondere zur Bearbeitung metalli scher Werkstücke eingesetzt und sind in unterschiedlichen Körnungen ver fügbar. Das Schleifmittel weist im Allgemeinen einen Träger, z. B. eine Trä gerscheibe oder ein Trägerband aus einem festen oder flexiblen Material auf, auf dem eine Bindemittelschicht und in der Bindemittelschicht aufgenom mene Schleifkörner aufgetragen sind. Die Schleifkörner können aus a-Alumi- niumoxid oder auch anderen Materialien ausgebildet sein.
Die Schleifkörner können zum einen gebrochene Schleifkörner sein; weiterhin sind geformte Schleifkörner bekannt, die einzeln, z. B. durch ein Sol-Gel-Verfahren, geformt, getrocknet und gebrannt werden, und durch ihre gleichmäßige Formgebung bei geeigneter Ausrichtung einen gleichmäßigen Schleifmittel-Eingriff ermöglichen.
Zur Herstellung werden die Bindemittelschicht und die Schleifkörner aufgebracht, wobei die Schleifkörner z. B. gravitativ oder elektrostatisch ge streut werden, so dass sie in der Bindemittelschicht aufgenommen werden. Dabei kann es zur Ausrichtung der Schleifkörner, z. B. mittels eines elektro statischen Gleichfeldes, kommen. Anschließend erfolgt die Aushärtung der Bindemittelschicht. Hierbei sind z. B. thermisch initiierte, strahlungshärtende, sowie chemische Aushärtungen durch entsprechende Bindemittel bzw. Här ter/ Initiatoren bekannt.
In „Magnetocuring of temperature failsafe epoxy adhesives, Chaudhary, Ramanujan, Steele, Applied Materials Today 21 (2020)“ ist die magnetische Aushärtung von Epoxidharzen bekannt. Somit können z. B. Sohlen von Turn schuhen und andere wärmeempfindliche Materialien durch eine Bindemittel schicht angebracht werden, die superparamagnetische Nanopartikel mit ei ner definierten Curie-Temperatur aufweist. Durch ein magnetisches Wechsel feld oder Wechselmagnetfeld werden diese superparamagnetischen Nano partikel gezielt angeregt und ermöglichen ein thermisches Aushärten der Bin demittelschicht.
Die US 2020/0071584 A1 zeigt magnetisierbare Schleifpartikel, die ke ramische Partikel mit äußeren Oberflächen aufweisen, wobei die äußeren Oberflächen eine Schicht aus ungefülltem Polyion und mit dem Polyion ge bundene magnetische Partikel aufweisen. Die magnetisierbaren Partikel kön nen ferrimagnetisch oder ferromagnetisch sein.
Aus AT 368054 B ist ein Verfahren zum Herstellen von Formstücken, insbesondere scheibenförmigen Formstücken, aus einem Schleifmaterial in pulver- oder granulatförmigem Zustand bekannt, wobei das Schleifmaterial in einer Matrix aus glasschmelzeartigem oder organischem Material dispergiert ist. Hierbei wird die Ausgangsmasse in die erforderliche Form gebracht und anschließend einer Wärmebehandlung zunächst zum Trocknen und an schließend zum Schmelzen oder Aushärten des Matrixmaterials unterworfen, wobei die Wärmebehandlung auf dem Wege der Mikrowellen-Erhitzung durchgeführt wird.
Die US 2014/0299268 A1 beschreibt einen adhäsiven Bindemittelfilm, der wenigstens eine Schicht aus einem thermisch aushärtbaren Kunstharz aufweist. Der thermisch aushärtbare Kunstharz weist wiederum eingebettete Metallpartikel auf, die geeignet sind, dazu angeregt zu werden, Hitze zum Aushärten des Kunstharzes zu erzeugen. Die Metallpartikel können insbe sondere Nanopartikel aus Eisen sein.
Die WO 2020/165709 A1 beschreibt einen Schleifartikel mit einem Ge webesubstrat, das Fäden oder Stränge aufweist, zwischen denen Freiräume ausgebildet sind, wobei ein Laminat mit dem Gewebesubstrat verbunden ist, und wobei eine ausgehärtete Kunstharz-Zusammensetzung mit dem Laminat gegenüber dem Gewebesubstrat verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schleifmittel und ein Ver fahren zum Herstellen eines Schleifmittels zu schaffen, die eine sichere und materialschonende Ausbildung des Schleifmittels ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Schleifmittel und das Verfahren zum Her stellen eines Schleifmittels nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
Das erfindungsgemäße Schleifmittel kann insbesondere durch das er findungsgemäße Herstellungsverfahren hergestellt werden; das erfindungs gemäße Herstellungsverfahren dient insbesondere zur Ausbildung des erfin dungsgemäßen Schleifmittels.
Somit wird das Schleifmittel mit mindestens einer Bindemittelschicht ausgebildet, die ein thermisch aushärtendes Bindemittel und magnetische Nanopartikel aufweist. Somit können zunächst die Bindemittelschicht und die Schleifkörner in üblicherweise und mit den bekannten Prozessparametern und Werkzeugen aufgebracht werden. Die Aushärtung erfolgt nachfolgend nicht oder nicht alleine durch thermische Beaufschlagung, sondern durch ge zielte Anregung der magnetischen Nanopartikel, die sich somit erhitzen und / oder durch ihre innerliche Polaritätsänderung das umliegende Bindemittel er hitzen, insbesondere endogen erhitzen. Das thermisch aushärtende Binde mittel kann somit gezielt angeregt werden und aushärten, ohne z. B. den Trä ger zu beeinträchtigen. Somit können auch Trägermaterialien wie Kunst stoffe, Papier und Textilfaser eingesetzt werden, die herkömmlicherweise bei externer thermischer Beaufschlagung, z.B. in einem Ofen, bei den eingesetz ten Temperaturen beschädigt werden können. Aus umwelttechnischen As pekten ist diese gezielte Härtung im Vergleich zur thermischen Härtung, die den Industriestandard bildet, ebenfalls vorteilhaft.
Ein weiterer Vorteil liegt in der gleichmäßigen Temperaturverteilung während der endogenen Erwärmung, da die Wärme von den Nanopartikeln ausgeht. Somit können Temperaturgradienten innerhalb der Schicht gering gehalten werden.
Die magnetischen Nanopartikel weisen eine Primärpartikelgröße von 2- 100 nm auf, insbesondere 10 nm bis 70 nm, insbesondere 10 bis 50 nm, vor zugsweise 10 bis 30 nm. Insbesondere der Bereich von 10 bis 30 nm ist auf grund des komplexen Relaxationsverhaltens der Nanopartikel im Magnetfeld besonders gut geeignet.
Als Primärpartikelgröße eines Nanopartikels ist hierbei zu verstehen ein kugeläquivalenter Durchmesser eines einzeln vorliegenden Nanopartikels. Der kugeläquivalente Durchmesser kann auch als volumenäquivalenter Durchmesser einer Kugel bezeichnet werden.
Die magnetischen Nanopartikel können insbesondere ferromagnetisch, ferrimagnetisch oder auch superparamagnetisch sein. Superparamagneti sche Nanopartikel sind insbesondere aus einem ferromagnetischen oder fer- rimagnetischen Material gebildet, das auch bei Temperaturen unter halb der Curie-Temperatur keine bleibende Magnetisierung hält, wenn ein zuvor angelegtes Magnetfeld abgeschaltet wurde.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Curie-Tempe ratur der magnetischen Nanopartikel, oberhalb derer die magnetischen Na- nopartikel ihre magnetische Eigenschaft verlieren, auf die Prozesstemperatur zum Aushärten des Bindemittels, d. h. die Aushärtetemperatur, abgestimmt werden kann. So kann die Curie-Temperatur gezielt oberhalb der Aushärte temperatur bzw. Prozesstemperatur liegen, jedoch unterhalb einer kritischen oberen Temperatur, die zu einer Beschädigung führen kann. Hierdurch wird somit eine besondere Prozesssicherheit (Fail-safe) gewährleistet, da ein Überhitzen des Produktes ausgeschlossen ist. Dies ist insbesondere der Fall, da bei höherer Prozesstemperatur die magnetischen Nanopartikel nicht mehr aktiviert bzw. angeregt werden können und somit keine weitere Erhitzung mehr erfolgen kann.
Anstelle der Steuerung mittels Curie-Temperatur kann alternativ z.B. auch die Energiemengenregelung über die Anlagenparameter erfolgen, d.h. insbesondere zum einen über die Feldstärke und/oder Einwirkzeit und/oder Frequenz des Wechselmagnetfeldes, und/oder das elektrische Induktionsfeld.
Weiterhin kann auch die Konzentration der Nanopartikel gezielt einge stellt werden. Bei Ausbildung mehrerer Bindemittelschichten mit magneti schen (insbesondere metallischen) Nanopartikeln können z.B. Konzentration und Material unterschiedlich eingestellt werden. Für die Erfindung hat sich insbesondere der Konzentrationsbereich von 3 bis 30 Gew-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew-%, als vorteilhaft herauskristallisiert. Die unterschiedlichen Bindemittelschichten können unterschiedliche Konzentrationen von Nanopartikeln aufweisen und/oder unterschiedliche Cu rie-Temperaturen ihrer Nanopartikel.
Die Bindemittelschichten können insbesondere eine untere Bindemittel schicht bzw. Grundbindung und eine Deckschicht umfassen. Hierbei ist auch eine Konzentration von Null % in einer der Schichten, d.h. der unteren Binde mittelschicht oder der unteren Deckschicht möglich.
Weiterhin kann z.B. auch eine zweite Deckschicht auf der ersten Deck schicht aufgebracht sein. Hierbei kann die zweite Deckschicht mit oder ohne die Nanopartikel ausgebildet sein. Weiterhin kann dann eine oder zwei der drei Schichten auch z.B. mit einer Konzentration von Null % Nanopartikeln ausgebildet sein.
Durch die unterschiedlichen Curie-Temperaturen der Bindemittelschich ten können folgende Vorteile erreicht werden:
- eine Härtung einer Deckschicht bzw. Deckbindungsschicht bei höherer Temperatur als die vorherige Härtung der unteren Bindemittelschicht bzw. Grundbindungsschicht, da die niedrigere Curietemperatur der Nanopartikel in der Grundbindung eine heißere Aushärtung dieser Schicht verhindert. Somit kann eine Schädigung einer temperaturempfindlichen Bindungsschicht ver mieden werden.
-eine nachträgliche Härtung, d.h. Nachhärtung nach bereits erfolgter Härtung, des gesamten Schleifmittels in einem Magnet-/lnduktionsfeld mit Ausnutzung verschiedener Curietemperaturen.
- ein Überhitzen ist dabei ausgeschlossen.
Weiterhin können die Konzentrationen der Nanopartikel in den mehre ren Schichten unterschiedlich sein. Somit kann z.B. eine Schicht mit einer geringeren Konzentration weniger erwärmt werden als eine Schicht mit einer höheren Konzentration von Nanopartikeln, was prozesstechnisch vorteilhaft sein kann. So kann z.B. die untere Bindemittelschicht aus Epoxydharz und die Deckschicht aus Phenolharz gebildet sein, oder umgekehrt. Hierbei kann aufgrund der unterschiedlichen Konzentrationen z.B. eine stärkere Erwär mung einer der beiden Schichten erreicht werden.
Weiterhin ist vorteilhafterweise eine Kombination der Verfahren aus thermischer Härtung und endogener Härtung, d.h. Härtung in einem Magnet-, Induktions-, und/oder Mikrowellenfeld vorgesehen, wobei diese Kombination zum einen gleichzeitig erfolgen kann. Weiterhin können diese Verfahren auch sukzessive durchgeführt werden. Somit ist insbesondere eine nachträg liche optionale Härtung bereits konfektionierter Produkte, d.h. eine Nachhär tung des Schleifmittels in einem Magnet-, Induktions-, und/oder Mikrowellen feld möglich.
Weiterhin ist das Verfahren z.B. für eine Aushärtung von großen Rollen geeignet, indem vor der Aufwicklung noch einmal Wärme direkt in das Schleifmittel eingetragen wird und so bei der Aushärtung in einer großen Rolle eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der großen Rolle entsteht.
Die Aktivierung der magnetischen Nanopartikel kann zum einen durch ein magnetisches Wechselfeld erfolgen. Weiterhin kann jedoch auch elektromag netische Mikrowellenstrahlung, z. B. im Frequenzbereich von 1 bis 10 GHz, insbesondere 2 bis 7 GHz eingesetzt werden, da erfindungsgemäß erkannt wird, dass auch ein derartiges elektromagnetisches Feld bzw. elektromagneti sche Strahlung ohne zusätzliches magnetisches Wechselfeld, eine Aktivierung der magnetischen Nanopartikel erreicht, die hinreichend ist, um zur Erwär mung anzuregen, und insbesondere zur Erwärmung des Bindemittels.
Alternativ oder ergänzend kann ein Induktionsfeld angelegt und für die Polaritätsänderung der Nanopartikel verwendet werden, z. B. mit Frequenzen im Bereich 1 bis 1500 kHz, z.B. 10 bis 1000 kHz, insbesondere 20 bis 800 kHz. Auch dies kann erfindungsgemäß zu einer Erwärmung des Bindemittels führen.
Die Schleifkörner können insbesondere als geformte Schleifkörner eine definierte Auflagekante und eine definierte Spitze aufweisen. Hierbei sind insbesondere Ausbildungen mit dreieckigen, insbesondere planparallelen dreieckigen Schleifkörnern vorteilhaft, da diese eine hinreichende Kante zur Auflage auf dem Träger sowie eine geeignete Spitze aufweisen. Vorteilhaft sind insbesondere auch gleichseitige Dreiecke, da somit beim Streuen je weils eine gleiche Auflage auf eine der drei Kanten erreicht wird. Weiterhin, insbesondere alternativ oder ergänzend, können auch nicht geformte Schleif körner zur Anwendung kommen.
Das magnetische Material der magnetischen Nanopartikel kann insbe sondere enthalten:
MnxZni-xFe204, FesC , Fe2C , z.B. mit x zwischen 0,2 und 0,6, z.B. 0.3 bis 0,5.
Die Konzentration der Nanopartikel in dem Bindemittel kann insbeson dere in dem Bereich liegen:
3 bis 30 Gew-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew-%
Hierbei können die Konzentration und das eingesetzte Wechselmagnet feld aneinander angepasst werden.
Die magnetischen Nanopartikel können z.B. auch mit einer Ummante- tung und/oder Funktionalisierung versehen sein, die gegebenenfalls in dem Bindemittel aufgenommen wird. Dabei kann die Ummantelung insbesondere aus Ölsäure, Siliziumdioxid und/oder einem Diglycidylether bestehen. Diese kann Eigenschaften die Dispergierbarkeit, Stabilität gegen Agglomeration und Einbindung in das Bindemittel verbessern. Als thermisch aushärtender Binder kann eine geeignete Zusammenset zung angesetzt werden, die die geeignete Prozesstemperatur aufweist.
Vorteilhafterweise werden als Binder Harze mit einem Härter gemischt.
Als Harzsystem können unter anderem vorgesehen sein ein oder mehrere der folgenden Substanzen:
- Bisphenol A Harze, z. B.: o Hexion Epikote Resin 828 o Ipox ER 1022
- Bisphenol F Harze, z. B.: o Hexion Epikote Resin 862 o Ipox ER 1054
Als Härter können insbesondere eingesetzt werden ein oder mehrere der fol genden Substanzen:
- Pulverförmige Amide und Polyamine, z. B.: o Evonik Ancamine 2442 (modifiziertes Polyamin) mit 5-40 w% bezo gen auf Harz o Evonik DICYANEX 1400B (Dicyandiamid) mit 2-40 w% bezogen auf Harz o Mischung der beiden vorgenannten Härter, wobei das Polyamin (2- 19 w%) als Beschleuniger wirkt.
- Polyamin flüssig, bei dem die Härtung wird durch Temperatur be schleunigt wird und ermöglicht eine höhere Glasübergangstemperatur ermöglicht, z.B. o Hexion Epikure Curing Agent 3230 (z. B. 20-70 w% auf Harzbasis bezogen) Als hierzu alternative Harzsysteme können vorgesehen sein ein oder mehrere der folgenden Systeme
- Polyurethane, besonders mit blockierten Isocyanaten (z. B. Adiprene BL16 Lanxess, Trixene BI7675 Lanxess)
- Acrylate (z.B. Trimethylolpropantriacrylat: Laromer TMPTA) mit Azo- oder Peroxidinitiatoren (z. B. tert-Butylperoxy 2-ethylhexylcarbonat: Peroxan BEC, Azobis(isobutyronitril): Vazo 64)
- Phenolharze und Melaminharze (z. B. Bakelite PF7870SW)
Der Bindemittelauftrag kann vorteilhafterweise erfolgen durch eine der folgenden Methoden:
- Methode: Rakel (Walzenrakel, Luftrakel), Walzenbeschichtung (z.B. Kiss Coating), Spray (Airless, Druckluftspritzen)
- Auftragsmenge: 20 bis 300 g/m2 je nach Körnung
- Bei Streichmasse: 200 - 1600 g/m2 je nach Körnung
- Deckbindung: 50- 1100 g/m2
- Topsize: 50-600 g/m2
Die Kornstreuung der Schleifkörner kann vorteilhafterweise gemäß ei ner oder mehrerer der folgenden Verfahren erfolgen, die auch kombiniert werden können.
Variante 1 der Kornstreuung - Elektrostatisch, bei der das Korn in ei nem elektrischen Gleichfeld oder Wechselfeld elektrostatisch gestreut wird und sich im Flug und/oder in dem Bindemittel ausrichtet.
Variante 2 der Kornstreuung - gravimetrisch bzw. Schwerkraft, die be vorzugt ist für Kornagglomerate oder Stützkornstreuungen
1. Korn wird von oben auf den Träger gestreut.
2. Korn richtet sich zufällig eher liegend aus. Variante 3; das Korn wird gemeinsam mit dem Bindemittel als Masse oder Gemisch aufgebracht. Somit kann die Kornstreuung nach unterschiedlichen Verfahren erfolgen und kann insbesondere getrennt von der Härtung der Bindemittelschicht erfolgen.
Auch die elektrische bzw. elektrostatische Streuung beeinflusst nicht die magnetischen Nanopartikel, so dass erfindungsgemäß vorteilhafterweise eine hohe Freiheit in der Wahl der Materialien und Prozessparameter be- steht.
Weiterhin können in das Bindemittel geeignete Füllstoffe eingebracht werden, z. B. Kreide (20-70 w%), Kryolith (20-70 w%), Kaliumtetrafluoroborat (20-80 w%), Wollastonit (1-10 w%), Pyrogene Kieselsäure (0,1-5 w%), Kaolin (0,5-10 w%).
Weiterhin können in das Bindemittel geeignete Additive eingebracht werden z. B. Silane (0,1-3 w%), Filmbildner (0,05-2 w%), Dispergieradditive (0,1-5 w%), Entschäumer (0,1-2 w%), Weichmacher (0,5-10 w%), Rheologie- additive (0,1-10 w%).
Diese ergänzenden Füllstoffe und Additive zeigen als solche keine be sonderen magnetischen Eigenschaften und können daher grundsätzlich be liebig ergänzend zu den magnetischen Nanopartikeln eingesetzt werden, ohne das magnetische Verhalten zu beeinflussen.
Die Aushärtung bzw. Härtung des Bindemittels kann erfolgen durch eine oder mehrere der folgenden Bedingungen:
Härtung im Wechselmagnetfeld eines Tunnelmagnetisierers - Z. B. Frequenz: 100-1000 kHz
Z. B. Feldstärke: 4000 bis 21000 A/m Z. B. Temperaturkontrolle mittels IR Kamera
Vorzugsweise mit einem Array mehrerer Magnetspulen, um die Verweil zeit einzustellen. Für die Härtung können z. B. ein oder mehrere der folgenden Härtungs programme und Prozesstemperaturen eingesetzt werden:
- Dicyandiamid (DICY): 5 Min. bis 2h bei z.B. 150° - 220°, z. B. 180°C Curie Temperatur - Ancamine 2442: 30min bei 100- 140, z. B. 120°C Curie Temperatur
- Mischung: 30 min bei z.B. 120 - 160, z. B. 140 °C Curie Temperatur
- Beschleunigung mit Imidazolen möglich (z. B. 2-Methylimidazol)
Das Material der Schleifkörner ist grundsätzlich frei wählbar. Es kann insbesondere a-Alumina sein, z. B. mit geeigneten Additiven, die insbeson dere in einem Sol-Gel-Verfahren ausgebildet werden. Weiterhin können als Material der Schleifkörner z.B. auch Zirkonkorund, Siliziumkarbid eingesetzt werden. Grundsätzlich sind sämtliche Ummantelungen der Schleifkörner mög lich. Gemäß den Ausführungsformen mit zusätzlicher magnetischer Umman- teilung können Kornvorbehandlungen vorgesehen sein, z. B.
- Physikalisches Verfahren (Physical Vapor Deposition - PVD) o Ferromagnetisches/ Paramagnetisches Material wird in die Gasphase überführt und auf dem Korn abgeschieden
Chemisches Verfahren (Chemical Vapor Deposition - CVD) o Ferromagnetisches/Paramagnetisches Material wird aus einem
Precursor erzeugt und dabei auf dem Korn in einer chemischen Reak tion gebildet und abgeschieden.
- Harzummantelung o Magnetische Partikel sind in einer Phenolharz- oder Melaminharz-/ Wasser Mischung zu dispergieren. Diese Dispersion wird in einem Mi scher unter Temperatur auf den Körner verteilt.
Gemäß einer Weiterbildung können mehrere Bindemittelschichten vor gesehen sein, z.B. eine untere Bindemittelschicht, in der die Schleifkörner aufgenommen sind und eine obere Deckschicht, wobei die mehreren Binde mittelschichten unterschiedliche Konzentrationen von Nanopartikeln aufwei sen und/oder unterschiedliche Curie-Temperaturen. So kann die Deckschicht z.B. auch ohne Nanopartikel ausgebildet sein, d.h. mit einer Konzentration von Null. Alternativ kann auch die untere Bindemittelschicht ohne Nanoparti kel und die obere Bindemittelschicht und/oder Deckschicht mit Nanopartikeln ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß werden somit einige Vorteile erreicht:
Es wird eine hohe Energieeffizienz erreicht. Die eingebrachte Energie wird direkt im Bindemittel in thermische Energie umgewandelt und dort gleichmäßig zur Härtung eingesetzt. Es erfolgt damit eine In-Situ-Härtung.
Die Energie wird somit direkt an dem Ort der chemischen Härtungsreaktion in die Bindung eingebracht und nicht zusätzlich in weiteren Bereichen wie z. B. dem Träger und den Schleifkörnern, oder ergänzend vorgesehenen Schichten. Somit kann auch eine unnötige thermische Belastung in anderen Bereichen oder Prozessräumen/ Gebäuden/ Hängen vermieden oder verrin gert werden. Die Curie-Temperatur der magnetischen Nanopartikel begrenzt die ma ximale Prozesstemperatur, wodurch ein Überhitzen oder Überhärten ausge schlossen ist.
Das Verfahren ist umweltfreundlich, da im Vergleich zu thermischen Härtungsverfahren in z. B. einem Ofen oder Autoklaven, durch die Mag nethärtung ein geringerer Energieaufwand erfolgt. So können auch die Vor richtungen zur Ausbildung der Magnetfelder gezielt und effektiv ausgerichtet werden.
Gemäß einer Ausbildung kann die Energiezufuhr kombiniert durch An regung der Nanopartikel und weiterhin durch eine andere Energiequelle, z.B. thermische Erwärmung von außen mit geringer Leistung erfolgen, wobei die thermische Leistung vorzugsweise so bemessen ist, dass sie nach Beenden der Anregung der Nanopartikel, z.B. oberhalb der Curie-Temperatur, allein keine relevante thermische Belastung darstellt. Somit kann z.B. der Aufwand für ein magnetisches Wechselmagnetfeld gering gehalten werden.
Gerichtete oder aufgestellte Schleifkörner werden durch das Verfahren schnell fixiert und können dann nicht mehr aufgrund von potentiellen mecha nischen Beanspruchungen der Anlage bzw. von ihrer Auflagekante auf dem Träger umkippen.
Insbesondere kann auch prozesstechnisch die Härtung zu einem geziel ten Zeitpunkt, d. h. auf Abruf, erfolgen; die Anpassung der Prozessparameter ist in einem kurzen Zeitraum, insbesondere Sekundenschnelle, möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich mit herkömmlichen Verfah ren beliebig kombinieren, z. B. auch mit thermisch aushärtenden und/oder strahlenhärtenden Verfahren, d.h. es wird zusätzlich zur Härtung thermische Energie und/oder Strahlung zugeführt. Die magnetischen Partikel werden von den Verfahren der Kornstreuung, z.B. auch elektrischen Feldern, nicht beeinflusst, so dass eine hohe Freiheit in der Wahl der Prozessparameter besteht.
Geeignete Anwendungsmöglichkeiten sind unter anderem:
Eine Trägerausrüstung: Foulardierung und Korn-, sowie Rückseitenstri che, Flaftvermittelnde Striche
Eine Grundbindung: Gefüllt mit Kreide, Kryolith, KBF4, Wollastonit, Kaolin, Ruß, Schichtsilikate, pyrogene Kieselsäure, Farbpigmente oder ungefüllt
Kornummantelung mit z.B. Flarzen
Erste Deckbindung (Sizecoat): Gefüllt mit Kreide, Kryolith, KBF4, Wollas tonit, Kaolin, Ruß, Schichtsilikate, pyrogene Kieselsäure, Farbpigmente oder ungefüllt - Zweite Deckbindung (Supersizecoat oder Topsize) mit schleifaktiven Füll stoffen, wie z.B. KBF4 oder Kryolith
Gestrichene Schleifmittel und/oder strukturierte Schleifmittel: Phenolharz, Polyurethan, Epoxid und/oder Acrylatbasiert
Flärtung von Schleifkornagglomeraten auf Harzbasis, z. B. Phenolharzen
Gemäß einer Ausbildung können auch zwei oder mehr Deckschichten bzw. Deckbindungsschichten vorgesehen sein, die insbesondere unter schiedliche Konzentrationen und/oder unterschiedliche Curie-Temperaturen der Nanopartikel aufweisen können.
Gemäß einer Ausbildung können mehrere Bindemittelschichten mit un terschiedlichen Curie Temperaturen und/oder Aushärtetemperaturen vorge sehen sein. So kann z.B. eine mittlere Bindemittelschicht mit einer Curie Temperatur von 100 °C vorgesehen sein, die insbesondere zum Aushärten vorgesehen ist, wobei die Schleifkörner dann z.B. in einer unteren Bindemit telschicht mit einer anderen Aushärtetemperatur aufgenommen sind, und in einer später aufgebrachten oberen Bindemittelschicht, insbesondere der Deckschicht, eine höhere Curie Temperatur vorliegt.
Gemäß einer Ausbildung können die magnetischen Nanopartikel für eine Nachhärtung eingesetzt werden. So kann gemäß einer Ausführungs form eine oder mehrere Bindemittelschichten, z.B. auch alle Bindemittel schichten einschließlich der Deckschicht, konventionell ausgehärtet werden, z.B. thermisch, d.h. durch Erhitzen. Dann kann nachfolgend eine Nachhär tung durch die Anregung der magnetischen Nanopartikel erfolgen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schleifmittel gemäß einer Ausführungsform der Erfin dung;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Schleifmittels;
Fig. 3 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein Schleifmittel 1 weist einen Träger 2, z. B. ein Trägerband oder eine Trägerscheibe, z. B. aus einem Textilmaterial, technischem Papier, insbe sondere Fiber, oder Kunststoffmaterial, weiterhin eine auf dem Träger 2 auf gebrachte Bindemittelschicht 3, Schleifkörner 4 und vorzugsweise eine in Fig. 1 teilweise eingezeichnete Deckschicht 5 auf. Die Schleifkörner 4 sind insbesondere keramische Schleifkörner, z.B. auf Basis von a-Aluminiumoxid. Die Schleifkörner 4 können insbesondere geformte Schleifkörner 4 sein, z. B. wie gezeigt mit dreieckiger, insbesondere dreieckiger und planparalleler Form. Somit sind die Schleifkörner 4 auf dem Träger 2 ausgerichtet und durch die Bindemittelschicht 3 in ihrer Position und Ausrichtung fixiert. Die Bindemittelschicht 3 weist ein wärmeaushärtendes Bindemittel 6, insbesondere Epoxid-Harz, auf, z. B. ein Bisphenol A-Harz, z. B. Hexion Epi kote Resin 828, Ipox ER 1022, und/oder ein Bisphenol F Harz, z. B.: Hexion Epikote Resin 862 oder Ipox 1054 (Bisphenol A/F Harz).
In dem wärmeaushärtenden Bindemittel 6 sind magnetische Nanoparti- kel 8 gleichmäßig verteilt, z. B. aus MnxZni-xFe204, z. B. mit x = 0,1 bis 0,5, vorzugsweise 0,2 bis 0,5. Weitere Materialien der magnetischen Nanopartikel 8 können auch ohne Mangan/ Zink ausgebildet sein, z. B. auf Eisenoxid-Ba sis, z. B. als Fe3040der alternativ als Fe203. Die Schleifkörner 4 sind somit mit ihren - in Richtung der Ausrichtung, d. h. in den Figuren nach oben - un teren Bereichen in der Bindemittelschicht 3 aufgenommen, liegen mit ihrer je weiligen Unterseite 4a auf dem Träger 2 auf und ragen mit ihren Spitzen 4b nach oben. Ihre Ausrichtung kann, wie in den Figuren gezeigt, parallel sein; sie können jedoch grundsätzlich auf mit ihren Ober- und Unterseiten nicht parallel zueinander ausgerichtet sein. Weiterhin können die Schleifkörner 4 auch gegenüber der Vertikalen geneigt angeordnet sein, insbesondere gleichmäßig in eine Vorzugsrichtung geneigt, um einen Schleifeingriff in diese Richtung zu unterstützen.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform mit Bindemittelschicht 3;
Fig. 4 eine entsprechende Ausführungsform mit Bindemittelschicht 3 und zusätzlicher Deckschicht 5, wobei die Deckschicht 5 wiederum ein Bin demittel 6 und Nanopartikel 8 aufweist, und
Fig. 5 eine Ausführungsform mit Bindemittelschicht 3, zusätzlicher ers ter Deckschicht 5 und einer zweiten Deckschicht 7, wobei die erste Deck schicht 5 und die zweite Deckschicht 7 jeweils wiederum ein Bindemittel 6 und Nanopartikel 8 aufweist. ln den drei Schichten 3, 5, 7 können unterschiedliche oder gleiche Bin demittel 6 vorgesehen sein.
Weiterhin können in den drei Schichten 3, 5, 7 gleiche oder unterschiedliche Konzentrationen von Nanopartikeln 8 vorgesehen sein, wobei z.B. auch in ei ner der Schichten 3, 5, 7 eine Konzentration von Null vorgesehen sein kann, und/oder es können in den drei Schichten 3, 5, 7 Nanopartikel 8 mit gleichen oder unterschiedlichen Curie-Temperaturen T8 vorgesehen sein.
In Fig. 4 ist beispielhaft die Konzentration von Nanopartikeln 8 in der Deckschicht 5 geringer als in der Bindemittelschicht 3. In Fig. 5 ist beispiel haft in der zweiten Deckschicht 7 eine Konzentration der Nanopartikel 8 von Null vorgesehen.
Die Fierstellung des Schleifmittels 1 erfolgt gemäß dem in Fig. 3 gezeig ten Verfahren:
Schritt ST1 des Bereitstellens oder Fiersteilens der Ausgangsmateria lien: Die Nanopartikel 8 können z. B. durch eine modifizierte hydrothermale Methode hergestellt werden, wie sie als solche z. B. aus Chaudhary, Rama- nujan, Steele, Applied Materials today - Magnetocuring of temperature failsafe epoxy adhesives, 2020 bekannt ist.
Als Bindemittel 6 können insbesondere Epoxidharze mit DICY (Dicyan- diamid) eingesetzt werden.
Gemäß Schritt ST2 werden die Nanopartikel 8 in das Bindemittel 6 ein gebracht bzw. untergemischt, um eine gleichmäßige Verteilung zu erreichen.
In Schritt ST3 erfolgt der Auftrag der Bindemittelschicht 3 auf den Trä ger 2. Flierzu kann die Bindemittelschicht 3 z. B. mittels eines Rakels, z. B. Walzen-Rakels oder Luft-Rakels, oder durch Walzenbeschichtung, oder auch durch Spray, z. B. Druckluftspritzen oder auch Airless aufgebracht werden. Die Auftragsmenge kann z. B. 20 bis 300 g/m2, je nach Körnung der später einzubringenden Schleifkörner 4, oder bei einer Streichmasse auch 200 bis 1 .600 g/m2, je nach Körnung, betragen.
In Schritt ST4 erfolgt das Aufbringen der Schleifkörner 4, d. h. die Korn streuung. Die Schleifkörner 4 können gravimetrisch aufgebracht werden, und/ oder elektrostatisch, d. h. als elektrostatisches Streuen. Bei einem elekt rostatischen Streuen und elektrostatischen Ausrichten wird ein elektrisches Gleich- oder Wechselfeld E angelegt.
Gemäß Schritt ST5 erfolgt die Ausrichtung der Schleifkörner 4. Die Schritte ST4 und ST5 können hierbei auch kombiniert erfolgen, d. h. die Schleifkörner 4 werden ausgerichtet gestreut.
Bei der Ausrichtung der Schleifkörner 4 in Schritt ST5 wird vorteilhafter weise die in Figur 1 , 2 gezeigte Stellung der Schleifkörner 4 auf einer Kante als Unterseite 4a erreicht. Insbesondere bei den gezeigten geformten Schleifkörnern 4 wird somit zum einen eine feste Auflage auf den Kanten, und weiterhin eine gleichmäßige Länge erreicht, so dass die Spitzen 4b etwa im gleichen Abstand von dem Träger 2 angeordnet sind bzw. verlaufen, und somit ein gleichzeitiger Schleifmitteleingriff bei der Bearbeitung von Werkstü cken erreicht wird.
In Schritt ST6 erfolgt die Härtung des Bindemittels 6, wodurch die feste Bindemittelschicht 3 ausgebildet wird. Die Härtung des Bindemittels 6 zur Ausbildung der Bindemittelschicht 3 erfolgt durch Anlegen eines Wechsel magnetfeldes 10, das grundsätzlich zunächst jede Richtung bzw. Orientie rung aufweisen kann. So kann sich auch die Richtung bzw. Orientierung des Magnetfeldes ändern. Durch das magnetische Wechselfeld 10 werden die Nanopartikel 8 di rekt erwärmt und hierdurch Wärme erzeugt, wodurch somit die gesamte Bin demittelschicht 3 von innen heraus erwärmt wird. Hierdurch härtet das Binde mittel 6 aus, so dass sich die feste Bindemittelschicht 3 bildet.
Das Wechselmagnetfeld 10 kann insbesondere mittels eines Tunnel- magnetisierers ausgebildet werden. Die Frequenz kann z. B. 100 bis 1.000 kHz betragen. Die Feldstärke kann z. B. 4.000 bis 21 .000 A/m betragen.
Bei magnetischer Härtung kann die erreichte Prozesstemperatur T vor zugsweise durch die Curie-Temperatur T8 der magnetischen Nanopartikel 8 festgelegt werden. Sobald die Temperatur T die Curie-Temperatur T8 über schreitet, werden die magnetischen Nanopartikel 8 nicht-magnetisch bzw. nicht mehr ferromagnetisch, ferrimagnetisch oder superparamagnetisch, ins besondere werden die Nanopartikel 8 paramagnetisch, und somit erhitzen sie das Bindemittel nicht weiter oder zumindest nicht im relevanten Umfang.
Weiterhin kann aber auch bei Einsatz des Wechselmagnetfeldes die Prozesssteuerung mittels Energiemengenregelung erfolgen, so dass gege benenfalls die Curie-Temperatur T8 nicht oder nicht in relevantem Maße zur Anwendung kommt.
Hierbei kann gemäß einer Ausführungsform die Energiemengenrege lung durch Messung einer Oberflächentemperatur, z.B. der Bindemittel schicht erfolgen, z.B. indem aus der Oberflächentemperatur auf die aktuell eingebrachte Leistung geschlossen wird, und aus einer Prozesszeit und der gemessenen Oberflächentemperatur auf die eingebrachte Energiemenge ge schlossen werden.
Um eine hinreichende Verweilzeit zu erlangen, kann ein Array mehrerer Magnetspulen vorgesehen sein. Gemäß einer hierzu alternativen Ausbildung erfolgt die Härtung der Bin demittelschicht 3 nicht durch ein Wechselmagnetfeld, sondern durch Mikro wellenstrahlung 11, z. B. im Frequenzbereich von 1 bis 5 GHz, z. B. bei 2,4 GHz. Durch die Mikrowellenstrahlung 11 , die somit elektromagnetische
Strahlung in diesem Frequenzbereich darstellt, kann insbesondere eine indu zierte Anregung und somit Polaritätsänderung der Nanopartikel 8 erreicht werden, die somit wiederum zu einer Erwärmung der Nanopartikel 8 selbst sowie des Bindemittels 6 führt.
Bei Einsatz von Mikrowellenstrahlung 11 kann eine prozessgesteuerte Leistungsregelung erfolgen, und/ oder zur Kontrollfunktion eine Messung der Temperatur des Bindemittels 6, z.B. mittels eines Infrarotsensors. Nachfolgend kann in einem Schritt ST7 gemäß Fig. 4 eine Deckschicht
5 aufgebracht werden, so dass nachfolgend das Schleifmittel 1 fertiggestellt ist. Diese Deckschicht 5 kann alternativ oder gegebenenfalls ergänzend mit Nanopartikel 8 ausgerüstet sein. Die endogene Härtung erfolgt in diesem Fall äquivalent wie bereits bei den vorherigen Schichten beschrieben.
Weiterhin können in Schritt ST7 gemäß Fig. 5 auch mehrere Deck schichten, z.B. zwei Deckschichten 5, 7, aufgebracht werden, die z.B. auch eine unterschiedliche Konzentration von Nanopartikeln 8 aufweisen können, so dass sie z.B. unterschiedlich erwärmt werden, und/oder sukzessive er- wärmt werden. Die mehreren Deckschichten 5, 7 können entsprechend auch Nanopartikel 8 mit unterschiedlichen Curie-Temperaturen T8 aufweisen. So mit werden dann in Fig. 1 anstelle der gezeigten Deckschicht 5 mehrere Deckschichten 5, 7 aufgetragen. Bei der Variante der Kornstreuung mittels Schwerkraft werden die Schleifkörner 4 von oben auf den Träger 2 mit der Bindemittelschicht 3 ge streut. Somit legt das Schleifkorn 4 sich eher zufällig aus. Derartige Ausbil dungen sind für Kornagglomerate oder auch Stützkornstreuung relevant, bei denen ein Teil der Schleifkörner 4 als Stützkörner für die weiteren Schleifkör ner 4 dient.
Hierbei können z. B. zusätzlich zwischen den Schleifkörnern 4 auch kleinere Schleifkornpartikel als sogenannter Schotter eingebracht werden, der die insbesondere geformten Schleifkörner 4 stützt.
Alternativ oder ergänzend zu einer magnetischen Härtung der Bindemit telschicht 3, die die Schleifkörner 4 aufnimmt, kann auch eine andere Binde mittelschicht, z.B. eine Deckschicht 5, 7 bzw. obere Deckschicht, magnetisch gehärtet werden. Somit können gezielt eine oder mehrere Schichten 3, 5, 7, z.B. auch mit verschiedenen Curie-Temperaturen T8, der prozessbedingten Energiemengenregelung, und/oder auch mit verschiedenen Konzentrationen der Nanopartikel 8 ausgehärtet werden.
Bezugszeichenliste
1 Schleifmittel
2 Träger, z. B. Trägerband, Trägergurt oder Trägerscheibe
3 Bindemittelschicht
4 Schleifkörner
5 Deckschicht, erste Deckschicht
6 Bindemittel, z. B. Epoxid-Harz, der Bindemittelschicht 3
7 zweite Deckschicht
8 magnetische Nanopartikel
10 Wechselmagnetfeld, magnetisches Wechselfeld
11 Mikrowellenstrahlung
16 elektrisches Induktions-Wechselfeld
E elektrisches Gleichfeld oder Wechselfeld zur Ausrichtung
T Temperatur
T8 Curie-Temperatur
ST1 Bereitstellen der Ausgangsmaterialien
ST2 Einbringen bzw. Untermischen der Nanopartikel 8 in das
Adhäsiv-Material 6
ST3 Auftrag der Bindemittelschicht 3
ST4 Kornstreuung
ST5 Ausrichtung der Schleifkörner 4
ST6 Härtung der Bindemittelschicht 3
ST7 Aufbringen der Deckschicht 5 und/oder der mehreren Deck schichten 5, 7.

Claims

Patentansprüche
1. Schleifmittel (1) zum Schleifen von Werkstücken, wobei das Schleifmittel (1) aufweist: einen Träger (2), auf den Träger (2) aufgebrachte Schleifkörner (4), und mindestens ein auf den Träger (2) aufgebrachtes Bindemittel (6), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bindemittel (6) Nanopartikel (8) aufgenommen sind, die Nanopartikel (8) ein superparamagnetisches, ferrimagnetisches und/oder ferromagnetisches Material aufweisen, das anregbar ist durch eines oder mehrere der folgenden Maßnahmen:
- ein elektrisches Induktions-Wechselfeld (16),
- ein magnetisches Wechselfeld (10),
- Mikrowellenstrahlung (11 ), wobei die Nanopartikel (8) durch die Anregung erwärmbar sind, und wobei das Bindemittel (6) thermisch ausgehärtet ist.
2. Schleifmittel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (6) zumindest teilweise durch die Erwärmung der Nanoparti kel endogen-thermisch ausgehärtet ist, z.B. durch eine Polaritätsände rung der Nanopartikel (8).
3. Schleifmittel (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel (8) ausschließlich aus einem Material gebildet sind, das in einem elektrischen oder magnetischen Wechselfeld zur Polaritäts änderung anregbar ist, wodurch Wärmeenergie im Bindemittel induzierbar ist.
4. Schleifmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konzentration der Nanopartikel in dem Bindemittel in dem Bereich von 1 bis 30 Gew-%, z.B. 5 bis 25 Gew%, vorzugsweise 10 bis 20 Gew-% liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bindemittel schicht (3).
5. Schleifmittel (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (6) eine Harzkomponente und insbesondere weitere Stoffe, z.B. Füllstoffe aufweist, wobei die Konzentration der Nanopartikel (8) relativ zur Harzkomponente bei 3 bis 30 Gew-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew-% liegt.
6. Schleifmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bindemittelschicht (3) mit dem Bindemittel (6) auf den Träger aufgebracht ist, und
Schleifkörner (4) in der Bindemittelschicht (3) aufgenommen sind, insbe sondere in einer unteren, direkt auf dem Träger aufgebrachten Bindemit telschicht (3).
7. Schleifmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (6) mit den Nanopartikeln (8) als eine Deckschicht (5, 7) auf ein oder mehrere untere Schichten aufgebracht sind, z.B. eine untere Schicht mit Schleifkörnern (4).
8. Schleifmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bindemittelschichten vorgesehen sind, z.B. eine untere Bindemittelschicht (3) und eine oder mehrere Deckschicht(en) (5, 7), wobei die mehreren Bindemittelschichten (3, 5, 7) unterschiedliche Konzent rationen von Nanopartikeln (8) aufweisen und/oder unterschiedlichen Curie- Temperaturen ihrer Nanopartikel (8).
9. Schleifmittel (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Bindemittelschichten (3, 5, 7), insbesondere eine Deckschicht (5, 7), ohne Nanopartikel (8) ausgebildet ist.
10. Schleifmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material der magnetischen Nanopartikel (8) einer oder mehrere der folgenden Materialien ist: ein Metalloxid, insbesondere MnxZni-xFe204, mit x= 0,2 bis 0,6, z.B. 0,3 bis 0,5, ein Eisenoxid, insbesondere Fe3Ü4 und/oder Fe203.
11. Schleifmittel (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Nanopartikel 8 eine Primärpartikel größe von 2 bis 200 nm, insbesondere 10 nm bis 150 nm, insbesondere 10 bis 100 nm, vorzugsweise 10 bis 30 nm aufweisen.
12. Schleifmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner (4) geformte Schleifkörner sind.
13. Schleifmittel (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner (4) planparallel und mit dreieckiger Oberseite und Unter seite ausgebildet sind, und auf einer Kante (4a) auf dem Träger (2) ste hen, wobei ihre Spitzen (4b) nach oben und/oder geneigt nach oben ra gen.
14. Schleifmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner (4) plättchenförmig und/oder planparal lel ausgebildet sind.
15. Schleifmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner (4) derartig parallel ausgerichtet sind, dass ihre Spitzen (4b) etwa auf gleicher Höhe über dem Träger (2) ange ordnet sind.
16. Schleifmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner (4) aus einem oder mehreren der fol genden Materialien gebildet sind:
Zirkonkorund, alpha-Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Diamant, gebrochenes kubisches Bornitrid (CBN).
17. Schleifmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) aus einer Scheibe oder einem Band aus gebildet ist, z. B. aus einem Textilgewebe, Papier, Kunststoff.
18. Schleifmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Curie-Temperatur (T8) der Nanopartikel (8) oberhalb einer Aushärtetemperatur (T6) des Bindemittels (6) liegt, insbesondere innerhalb eines Bereichs von 20° C, vorzugsweise 10° C, oberhalb der Aushärtetemperatur (T6) des Bindemittels (6), zur Vermei dung einer Überhitzung des Bindemittels (6).
19. Schleifmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (6) durch Mischung aus einem oder meh reren Harzen und einem oder mehreren Härtern gebildet ist, wobei das Harz z.B. aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Epoxidharze, Acrylate, Phenolharze, Polyurethane.
20. Verfahren zum Herstellen eines Schleifmittels (1), bei dem auf einen Träger (2) mindestens eine Bindemittelschicht (3, 5, 7) und Schleifkörner (4) aufgebracht werden und ein Bindemittel (6) der Binde mittelschicht (3, 5, 7) ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bindemittel (6) Nanopartikel (8) aufgenommen sind und die Nano- partikel (8) bei der Aushärtung des Bindemittels (6) und/oder nach der Aushärtung des Bindemittels (6) angeregt und/oder wechselnd polarisiert werden und sich hierdurch erwärmen, wobei das Bindemittel (6) zumindest teilweise durch die Erwärmung der Nanopartikel (8) ausgehärtet und/oder nach seiner Aushärtung nachge härtet wird.
21.Verfahren nach Anspruch 20, mit mindestens folgenden Schritten:
= Bereitstellen des Trägers (2), der Schleifkörner (4), des Bindemittels (6) und der Nanopartikel (8) (ST1 - Bereitstellungsschritt),
= Aufbringung der Schleifkörner und des Bindemittels (6) auf den Träger
(2)
= Härtung und/oder Nachhärtung des Bindemittels (6) zumindest teilweise durch Aktivierung und/oder Anregung der Nanopartikel (8) unter Erzeu gung von Wärme, wobei das Bindemittel (6) zumindest teilweise durch die durch die Nano partikel erzeugte Wärme ausgehärtet und/oder nachgehärtet wird. (ST6 - Bindemittelhärtung).
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das Bindemittel (6) mit den Nanopartikeln (8) auf den Träger aufgebracht wird (ST3 - Bindemittelauftrag) und nachfolgend die Schleifkörner (4) in das Bindemittel (6) durch Streuung aufgebracht werden. (ST4 - Kornstreuung)
23. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (6) mit aufgenommenen Schleifkörnern (4) aufgetragen wird, z.B. durch ein Streichverfahren oder einen Streichauftrag (St3).
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass vorab die Nanopartikel (8) in das Bindemittel (6) eingebracht, z.B. eingemischt werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (6) als eine Bindemittelschicht (3, 5, 7) aufge bracht wird, z.B. als untere Bindemittelschicht (3), zur Aufnahme der Schleifkörner, und/oder als Deckschicht (5) und/oder als zweite Deckschicht (7)..
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (6) zumindest teilweise ausgehärtet und/oder nachgehärtet wird durch ein Wechselmagnetfeld (10), zur Aktivierung der
Nanopartikel (8), insbesondere mit den Eigenschaften:
Frequenz 100 bis 1.000 kHz,
Feldstärke 4.000 bis 21.000 A/m,
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (6) zumindest teilweise ausgehärtet und/oder nachgehärtet wird durch Mikrowellenstrahlung, z. B. im Bereich von 1 bis 10 GHz.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (6) zumindest teilweise ausgehärtet und/oder nachgehärtet wird durch ein elektrisches Induktionsfeld, z. B. im Bereich von 500 bis 1500 kHz.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ausrichtens der Schleifkörner (4) (ST4) erfolgt durch eines oder mehrere der folgenden Ausrichtverfahren:
- elektrostatische Ausrichtung in einem angelegten elektrostatischen Gleichfeld (E) und/oder Wechselfeld,
- gravitativ durch Aufstreuen.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aushärten des Bindemittels (6) ergänzend oder aus schließlich thermische Energie zugeführt wird, z.B. in einem Ofen.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30 dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Nanopartikel (8) bei Erreichen ihrer Curie- Temperatur (T8) ihre magnetischen Eigenschaften verlieren und hier durch eine Prozess-Temperatur (T) nach oben begrenzt wird, wobei die Curie-Temperatur (T8) oberhalb der Aushärtetemperatur (T6) des Bindemittels (6) liegt
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Curie-Temperatur (T8) unterhalb einer kritischen oberen Temperatur liegt, bei der das Schleifmittel (1) beschädigbar ist.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energiemengenregelung zum Härten des Bindemittels (6) erfolgt, wobei die geregelte Energiemenge die durch Anregung der Nano partikel (8) zugeführte Energie zumindest umfasst.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ener giemengenregelung eine Oberflächentemperatur, z.B. der Bindemittel schicht (3), gemessen wird und aus einer Prozesszeit und der gemesse nen Oberflächentemperatur auf die eingebrachte Energiemenge ge schlossen wird.
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