-
Diese Erfindung betrifft einen Schleifgegenstand
(beispielsweise ein Blatt oder ein Band) gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, der beispielsweise aus US-A-5 152 917
bekannt ist, sowie Verfahren zu dessen Herstellung.
-
Im allgemeinen weisen Schleifgegenstände mehrere
Schleifpartikel auf, die entweder aneinander gebunden
(beispielsweise ein gebundenes Schleifmittel oder ein Schleifrad) oder
an eine Unterlage gebunden sind (beispielsweise ein
schichtförmig aufgebrachtes Schleifmittel). Diese Schleifgegenstände
werden seit mehr als hundert Jahren zum Schleifen und
Vergüten von Werkstücken verwendet.
-
Ein Problem, das die Schleifmittelindustrie immer geplagt
hat, ist die im allgemeinen inverse Beziehung zwischen der
Trennrate (also dem Umfang des Werkstücks, der in einem
gegebenen Zeitraum entfernt wird) und der Nutzungsdauer des
Schleifgegenstands. Es wird von der Industrie ein
Schleifgegenstand verlangt, der eine relativ hohe Trennrate hat,
eine lange Nutzungsdauer aufweist und dem geschliffenen
Werkstück eine relativ feine und glatte
Oberflächenbeschaffenheit verleiht.
-
Eine Lösung dieses Problems ist im US-Patent 5 152 917
(Pieper u. a.) offenbart. Bei Pieper u. a. ist ein
strukturiertes Schleifmittel ausgeführt, das zu einer relativ hohen
Trennrate bei langer Schleiflebensdauer führt. In der am 26.
Mai 1993 eingereichten US-Anmeldung 08/067 708 (Mucci u. a.)
ist ein Verfahren ausgeführt, das dazu dient, einem Werkstück
eine feine Oberflächenbeschaffenheit zu verleihen, wobei ein
strukturiertes Schleifmittel und ein Oszillieren des
Werkstücks oder des Schleifmittels während der Verwendung, so daß
das sich ergebende Kratzmuster das vorhergehende Kratzmuster
kreuzt, verwendet wird, was zu einer feineren
Oberflächenbeschaffenheit führt.
-
Es gibt eine große Vielfalt verschiedener
Schleifanwendungen. Während Pieper u. a. und Mucci u. a. Fortschritte im
Schleifbereich für viele Schleifanwendungen darstellen,
bleibt selbst über Pieper u. a. und Mucci u. a. hinaus Platz
für Verbesserungen.
-
Im US-Patent 2 115 897 (Wooddell u. a.) ist ein
Schleifgegenstand mit einer Unterlage ausgeführt, an der mehrere
gebundene Schleifsegmente durch einen Klebstoff angebracht
sind. Diese gebundenen Schleifsegmente können in einem
festgelegten Muster durch Kleben an der Unterlage gehalten
werden.
-
Im US-Patent 2 242 877 (Albertson) ist ein Verfahren zum
Herstellen einer komprimierten Schleifscheibe ausgeführt.
Mehrere Lagen schichtförmig aufgebrachter
Schleiffaserscheiben werden in einer Form angeordnet und dann Wärme und
Druck ausgesetzt, wodurch die komprimierte Mittelscheibe
gebildet wird. Die Form hat ein festgelegtes Muster, das dann
auf die komprimierte Mittelscheibe übertragen wird, wodurch
ein musterbeschichteter Schleifgegenstand erzeugt wird.
-
Im US-Patent 2 755 607 (Haywood) ist ein schichtförmig
aufgebrachtes Schleifmittel ausgeführt, das Fasen und Nuten
von Schleifabschnitten aufweist. Eine Klebstoffschicht wird
auf die vordere Fläche einer Unterlage aufgebracht und dann
so gekämmt, daß Spitzen und Täler gebildet werden. Als
nächstes werden Schleifkörner in den Klebstoff gerichtet,
woraufhin die Verfestigung der Klebstoffschicht erfolgt.
-
Im US-Patent 3 048 482 (Hurst) ist ein Schleifgegenstand
mit einer Unterlage, einem Haftsystem und durch das
Haftsystem an der Unterlage befestigten Schleifkörnchen
offenbart. Die Schleifkörnchen sind ein Verbundstoff aus
Schleifkörnern und einem Bindemittel, das vom Haftsystem getrennt
ist. Die Schleifkörnchen sind dreidimensional und weisen
vorzugsweise eine pyramidale Form auf. Zum Herstellen dieses
Schleifgegenstands werden zuerst die Schleifkörnchen durch
einen Formvorgang hergestellt. Als nächstes wird eine
Unterlage in einer Form angeordnet, woraufhin das Haftsystem und
die Schleifkörnchen angeordnet werden. Die Form weist
strukturierte Hohlräume auf, die dazu führen, daß die
Schleifkörnchen an der Unterlage ein festgelegtes Muster aufweisen.
-
Das US-Patent 3 605 349 (Anthon) bezieht sich auf einen
Läppschleifgegenstand. Das Bindemittel und die Schleifkörner
werden zusammengemischt und dann durch ein Gitter auf die
Unterlage gesprüht. Das Vorhandensein des Gitters führt zu
einer strukturierten Schleifbeschichtung:
-
Die britische Patentanmeldung 2 094 824 (Moore) bezieht
sich auf einen strukturierten Läppfilm. Der
Schleifmittel/Bindemittel-Harzbrei wird vorbereitet und durch eine
Maske aufgebracht, um diskrete Inseln zu bilden. Als nächstes
wird das Bindeharz gehärtet. Die Maske kann ein Seidenraster,
eine Schablone, ein Draht oder eine Masche sein.
-
Die US-Patente 4 644 703 (Kaczmarek u. a.) und 4 773 920
(Chasman u. a.) betreffen einen Läppschleifgegenstand mit
einer Unterlage und einer an der Unterlage haftenden
Schleifbeschichtung. Die Schleifbeschichtung weist eine Suspension
aus Läppgrößen-Schleifkörnern und ein durch Polymerisation
freier Radikale gehärtetes Bindemittel auf. Die
Schleifbeschichtung kann durch eine Rotationstiefdruckrolle in ein
Muster eingeformt werden.
-
Im US-Patent 4 930 266 (Calhoun u. a.) ist eine
strukturierte Schleifbahn ausgeführt, bei der die Schleifkörnchen
stark gebunden sind und bei einem vorgegebenen seitlichen
Abstand im wesentlichen in einer Ebene liegen. Bei dieser
Erfindung werden die Schleifkörnchen durch eine
Aufpralltechnik so aufgebracht, daß jedes Körnchen im wesentlichen
einzeln auf die Schleifunterlage aufgebracht wird. Dies führt
zu einer Schleifbahn mit einem genau gesteuerten Abstand
zwischen den Schleifkörnchen.
-
Das US-Patent 5 014 468 (Ravipati u. a.) bezieht sich auf
einen für ophtalmologische Anwendungen vorgesehenen Läppfilm.
Der Läppfilm weist eine strukturierte Oberflächenbeschichtung
aus Schleifkörnern, die in einem strahlungsgehärteten
Schleifbindemittel dispergiert sind, auf. Zum Herstellen der
strukturierten Oberfläche wird ein Brei aus dem Schleifmittel
und dem härtbaren Bindemittel auf der Oberfläche einer
Rotationstiefruckrolle geformt und wird der geformte Brei von der
Rollenoberfläche entfernt und dann zum Härten
Strahlungsenergie ausgesetzt.
-
Das US-Patent 5 015 266 (Yamamoto) bezieht sich auf ein
Schleifblatt, das durch gleichmäßiges Beschichten eines
geprägten Blatts mit einem Schleifmittel/Klebstoff-Brei
gebildet wird, um eine Schleifbeschichtung bereitzustellen,
die nach dem Härten hohe und niedrige Schleifabschnitte
aufweist, die entsprechend den Unregelmäßigkeiten des
Basisblatts durch die Oberflächenspannung des Breis gebildet
werden.
-
Im US-Patent 5 107 626 (Mucci) ist ein Verfahren zum
Bereitstellen einer strukturierten Oberfläche auf einem
Substrat durch Schleifen mit einem mehrere genau geformte
Schleifverbundstoffe enthaltenden schichtförmig aufgebrachten
Schleifmittel ausgeführt. Die Schleifverbundstoffe sind in
einer nicht zufälligen Matrix angeordnet, und jeder
Verbundstoff weist mehrere in einem Bindemittel angeordnete
Schleifkörner auf.
-
In der am 23. März 1990 veröffentlichten japanischen
offengelegten Patentanmeldung H2-83172 ist ein Verfahren zum
Herstellen eines Läppfilms mit einem festgelegten Muster
ausgeführt. Ein Schleifmittel/Bindemittel-Brei wird in
Einkerbungen in einem Werkzeug eingebracht. Eine Unterlage wird
dann auf das Werkzeug aufgebracht und das Bindemittel im
Schleifmittelbrei gehärtet. Als nächstes wird das sich
ergebende schichtförmig aufgebrachte Schleifmittel vom Werkzeug
entfernt. Das Bindemittel kann durch Strahlungsenergie oder
Wärmeenergie gehärtet werden.
-
In der am 2. Juni 1992 veröffentlichten japanischen
Patentanmeldungsankündigung JP 4-159084 ist ein Verfahren zum
Herstellen eines Läppstreifens ausgeführt. Ein
Schleifmittelbrei aus Schleifkörnern und einem durch einen
Elektronenstrahl härtbaren Harz wird auf die Oberfläche einer
Tiefdruckrolle oder einer Einkerbungsplatte aufgebracht.
Daraufhin wird der Schleifmittelbrei einem Elektronenstrahl
ausgesetzt, der das Bindemittel härtet, und der sich ergebende
Läppstreifen wird von der Rolle entfernt.
-
In der am 13. Januar 1992 (Calhoun) eingereichten und
gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung 07/820 155 ist ein
Verfahren zum Herstellen eines Schleifgegenstands ausgeführt.
Ein Schleifmittelbrei wird in Vertiefungen eines geprägten
Substrats eingebracht. Die sich ergebende Konstruktion wird
laminiert an einer Unterlage angebracht, und das Bindemittel
im Schleifmittelbrei wird gehärtet. Das geprägte Substrat
wird entfernt, und der Schleifmittelbrei haftet an der
Unterlage.
-
Im US-Patent 5 219 462 (Bruxvoort u. a.) ist ein Verfahren
zum Herstellen eines Schleifgegenstands ausgeführt. Ein
Schleifmittel/Bindemittel/Ausdehnungsmittel-Brei wird im
wesentlichen nur in die Vertiefungen einer geprägten
Unterlage eingebracht. Nach dem Auftragen wird das Bindemittel
gehärtet und das Ausdehnungsmittel aktiviert. Dies bewirkt,
daß sich der Brei über der Oberfläche der geprägten Unterlage
ausdehnt.
-
In der am 14. Januar 1993 eingereichten (Spurgeon u. a.)
und gemeinsam übertragenen US-Anmeldung 08/004 929 ist ein
Verfahren zum Herstellen eines Schleifgegenstands ausgeführt.
Bei einer Erscheinungsform dieser Patentanmeldung wird ein
Schleifmittel/Bindemittel-Brei in Vertiefungen eines
geprägten Substrats eingebracht. Strahlungsenergie wird durch das
geprägte Substrat in den Schleifmittelbrei gesendet, um das
Bindemittel zu härten.
-
In der am 13. September 1993 (Hoopman) eingereichten und
gemeinsam übertragenen US-Anmeldung 08/120 300 ist ein
Schleifgegenstand ausgeführt, dessen Merkmale genau geformt
sind, sich jedoch voneinander unterscheiden.
-
Diese Erfindung sieht einen in Anspruch 1 definierten
Schleifartikel vor. Bevorzugte Ausführungsformen beinhalten
die zusätzlichen Merkmale der Ansprüche 2 und 3.
-
Der Schleifgegenstand weist eine hohe Trennrate und eine
lange Lebensdauer auf und ist in der Lage, am bearbeiteten
Werkstück eine relativ feine Oberflächenbeschaffenheit
bereitzustellen.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin Verfahren
zum Herstellen eines Schleifgegenstands (siehe die Ansprüche
4 und 5).
-
Der Schleifgegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung
weist nicht nur eine hohe Trennrate
(Materialentfernungsrate), sondern auch eine lange Schleiflebensdauer auf, was zu
einer hohen Gesamtabtrennung führt.
-
Andere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden
anhand der nachfolgenden Beschreibung der Figuren und der
bevorzugten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden
Erfindung besser verständlich.
-
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines
Schleifgegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung in Form eines
endlosen Bands.
-
Fig. 2 ist eine vergrößerte Stirnansicht eines
Schleifgegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
Fig. 3 ist eine Draufsicht eines Segments des in Fig. 1
dargestellten Schleifgegenstands.
-
Fig. 4 ist eine schematische Seitenansicht, in der ein
Verfahren zum Herstellen eines Schleifgegenstands gemäß der
vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
-
Fig. 5 ist eine, schematische Seitenansicht, in der ein
alternatives Verfahren zum Herstellen eines
Schleifgegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
-
Fig. 1 zeigt ein endloses Schleifband 30 gemäß der
vorliegenden Erfindung, das eine Unterlage 31, Seitenkanten 32
und 33 sowie zwei Enden aufweist, die an einer Übergangslinie
35 gespleißt sind, die quer zu den Seitenkanten 32 und 33
verläuft. Eine Matrix von in Reihen 34 ausgerichteten
Schleifverbundstoff-Gratsegmenten ist an der Unterlage 31
angebracht. Es ist ersichtlich, daß die Schleifverbundstoff-
Gratsegmente 34 auf der Oberfläche des beschichteten
Schleifgegenstands ein schraubenförmiges oder korkenzieherförmiges
Muster bilden. Durch diese nicht parallele und nicht
senkrechte Ausrichtung der Grate im Schleifgegenstand gemäß der
vorliegenden Erfindung wird ein Kratzmuster gebildet, das das
vorhergehende Kratzmuster kreuzt, wenn der beschichtete
Schleifgegenstand bei einem Schleifvorgang verwendet wird.
Dieses kontinuierliche Kreuzen führt dazu, daß das
Kratzmuster kontinuierlich verfeinert wird, und es führt allgemein
zu einer feineren Oberflächenbeschaffenheit. Dieses Kreuzen
führt auch zu einem zufälligeren und weniger gleichmäßigen
Kratzmuster, was zu einer feineren Oberflächenbeschaffenheit
führt.
-
Mit Bezug auf die Fig. 2-3 sei bemerkt, daß ein
Schleifgegenstand 10 ein Unterlegblatt 12 mit einer
Oberfläche 13 aufweist, auf der mehrere Schleifverbundstoffe in
Form von beispielsweise mit seiner Oberfläche 13 verbundenen
Gratsegmenten 11 in fester Position verteilt sind. Jeder
Schleifverbundstoff weist mehrere in einem Bindemittel 15
verteilte Schleifpartikel 14 auf. Entgegengesetzte
Seitenkanten 19 der Unterlage 12 verlaufen parallel zu einer
Bearbeitungsrichtungsachse (in Fig. 2 nicht dargestellt, weil sie
zum Betrachter hin vorstehen würde) der Oberfläche 13 und
verlaufen innerhalb einer ersten bzw. einer zweiten
imaginären Ebene unter Einschluß einer Ebene P an einer Seitenkante
19 der Unterlage 12 und einer Gegenebene (nicht dargestellt)
an der entgegengesetzten Seitenkante (in Fig. 2 nicht
dargestellt), wobei jede von diesen Ebenen senkrecht zur
Oberfläche 13 verläuft. Gratsegmente 11 sind in getrennten
Rei
hen 20 ausgerichtet, wie in Fig. 3 veranschaulicht ist. Jedes
der Gratsegmente 11 weist eine Längsachse auf, die durch die
Quermitte, also den breitenmäßigen Mittelpunkt, des das
jeweilige Gratsegment enthaltenden Grats eines
Schleifmaterials verläuft. Die Längsachse verläuft entlang einer
imaginären Linie, die die Ebene P unter einem Winkel, der weder 0º
noch 90º (in einer Draufsichtperspektive) beträgt, schneidet.
Wie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Grate
11 in Reihen 20 mit dazwischenliegenden Abständen 21
ausgerichtet und verlaufen unter einem Winkel, der weder 0º noch
90º beträgt, zu den Seitenkanten 19. Angrenzende Quermitten
oder Mittelpunkte angrenzender Grate sind im wesentlichen in
gleichen Abständen angeordnet.
-
Während es zu diesem Zeitpunkt nicht erwünscht ist, an
irgendeine Theorie gebunden zu werden, wird angenommen, daß
der Schleifgegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung in der
Lage ist, dem Gesamtkratzmuster eine Schleifwirkung bei einem
leichten Winkel gegenüber der Bearbeitungsrichtung zu geben,
um die Schleifwirksamkeit (Abtrennung je Weg) zu verbessern.
Insbesondere wird angenommen, daß der Schleifgegenstand gemäß
dieser Erfindung einen Schleifgegenstand mit einem
Schleifflächenmuster bildet, das eine sogenannte "Korkenzieher"-
Wirkung an der Schleifgrenzfläche erzeugt. Mit
"Korkenzieher"-Wirkung ist gemeint, daß die kontaktierenden
Schleifverbundstoff-Grate dann, wenn der Schleifgegenstand durch die
Schleifgrenzfläche hindurchtritt, fortlaufend eine zur
Bearbeitungsrichtung des Schleifgegenstands senkrechte Bewegung
zu haben scheinen. Im wesentlichen würde das Material auf der
Oberfläche des Werkstücks dann unter einem leichten Winkel
zum Bearbeitungsrichtungs-Kratzmuster des Werkstücks entfernt
werden.
Unterlage
-
Während der Schleifgegenstand gemäß der Erfindung aus
einem einzelnen integrierten Material ausgebildet sein kann,
das so geformt ist, daß die Oberfläche und auch die
Schleifverbundstoff-Grate darauf angeordnet sind, ist es bevorzugt,
eine Unterlage bereitzustellen, an der die
Schleifverbundstoffe getrennt angebracht sind. Bei dieser bevorzugten
Ausführungsform hat die Unterlage gemäß dieser Erfindung eine
vordere und eine hintere Fläche und kann irgendein
herkömmliches blattartiges Material sein, das typischerweise als eine
Unterlage für ein beschichtetes Schleiferzeugnis verwendet
wird. Beispiele von diesem umfassen Polymerfilme, Gewebe,
Papier, vulkanisierte Faserblätter, nicht gewebte
Textilblätter und Kombinationen von diesen. Polymerfilme können auch
beispielsweise durch Grundierung oder andere herkömmliche
Mittel behandelt werden, um die Haftung zu verbessern. Die
Unterlagen können ebenfalls so behandelt werden, daß sie
versiegelt werden und/oder einige ihrer physikalischen
Eigenschaften auf andere Weise modifiziert werden. Diese
Behandlungen sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt.
-
Die Unterlage kann auch auf ihrer hinteren Fläche ein
Befestigungsmittel aufweisen, um das sich ergebende
schichtförmig aufgebrachte Schleifmittel an einem Trägerkissen oder
einem Unterstützungskissen festzuhalten. Dieses
Befestigungsmittel kann eine Beschichtung aus druckempfindlichem
Klebematerial bzw. Haftkleber oder ein Paßteil aus einem Haken-
und-Ösen-Befestigungsmaterial (Klettverschluß) sein.
Alternativ kann das Befestigungsmittel ein
Eingriffsbefestigungssystem sein, das im US-Patent 5 201 101 (Rouser u. a.)
beschrieben ist.
-
Die hintere Seite des Schleifgegenstands kann auch eine
Beschichtung aus einem Material aufweisen, das einen
gleitbeständigen Eingriff oder einen Reibungseingriff mit
Antriebsvorrichtungen verbessert. Ein Beispiel einer solchen
Beschichtung würde eine Mischung aus in einem Klebstoff
verteilten anorganischen Partikeln (beispielsweise
Calciumcarbonat oder Quarz) aufweisen.
Schleifverbundstoff
Schleifpartikel
-
Die Schleifpartikel haben typischerweise eine Größe im
Bereich von etwa 0,1 bis 1500 Mikrometern, gewöhnlich etwa
0,1 bis 400 Mikrometern, vorzugsweise zwischen 0,1 und 100
Mikrometern und am stärksten bevorzugt zwischen 0,1 und 50
Mikrometern. Es ist bevorzugt, daß die Schleifpartikel eine
Mohs-Härte von wenigstens etwa 8, bevorzugt mehr als 9
aufweisen. Beispiele dieser Schleifpartikel umfassen
geschmolzenes Aluminiumoxid (das braunes Aluminiumoxid,
wärmebehandeltes Aluminiumoxid und weißes Aluminiumoxid umfaßt),
keramisches Aluminiumoxid, grünes Siliciumcarbid, Siliciumcarbid,
Chrom(III)-oxid, geschmolzenes Aluminiumoxid, Zircondioxid,
Diamant, Eisenoxid, Cerdioxid, kubisches Bornitrid,
Borcarbid, Granat und Kombinationen von diesen.
-
Der Begriff "Schleifpartikel" umfaßt einzelne
Schleifpartikel und Schleifpartikel, die miteinander verbunden sind
und ein Schleifagglomerat bilden. Diese Schleifagglomerate
können herkömmliche Konstruktionen aufweisen und sind
beispielsweise in den US-Patenten 4 311 489 (Kressner), 4 652
275 (Bloecher u. a.) und 4 799 939 (Bloecher u. a.)
beschrieben.
-
Es liegt auch innerhalb des Schutzumfangs dieser
Erfindung, daß die Schleifpartikel eine Oberflächenbeschichtung
aufweisen, durch die mehrere verschiedene Funktionen
bereitgestellt werden. Oberflächenbeschichtungen können zur
Erhöhung der Haftung mit dem Bindemittel, zum Ändern der
Schleifeigenschaften der Schleifpartikel und zu anderen Zwecken
verwendet werden. Beispiele von Oberflächenbeschichtungen
umfassen Kopplungsmittel, Halogenidsalze, Metalloxide
einschließlich von Siliciumdioxid, feuerfesten Metallnitriden,
feuerfesten Metallcarbiden und dergleichen.
-
Im Schleifverbundstoff können auch Streckpartikel
enthalten sein, beispielsweise um die Kosten zu verringern und/oder
die Leistungsfähigkeit zu verbessern. Die Größe dieser
Streckpartikel kann von derselben Größenordnung wie diejenige
der Schleifpartikel sein. Beispiele dieser Streckpartikel
umfassen Gips, Marmor, Kalkstein, Feuerstein, Siliciumdioxid,
Glasblasen, Glasperlen, Aluminiumsilicat und dergleichen.
Bindemittel
-
Die Schleifpartikel werden in einem organischen
Bindemittel verteilt, so daß der Schleifverbundstoff gebildet
wird. Das organische Bindemittel kann ein wärmeverformbares
bzw. thermoplastisches Bindemittel sein, es ist jedoch
vorzugsweise ein wärmehärtbares Bindemittel. Das Bindemittel
wird allgemein aus einer Bindemittelvorstufe gebildet.
Während der Herstellung des Schleifgegenstands wird eine
wärmehärtbare Bindemittelvorstufe einer Energiequelle ausgesetzt,
die zum Einleiten des Polymerisations- oder Härtevorgangs
beiträgt. Beispiele von Energiequellen umfassen Wärmeenergie
und Strahlungsenergie, die Elektronenstrahlen,
Ultraviolettlicht und sichtbares Licht einschließt. Nach diesem
Polymerisationsvorgang wird die Bindemittelvorstufe in ein
verfestigtes Bindemittel umgewandelt. Alternativ wird bei einer
wärmeverformbaren Bindemittelvorstufe diese während der
Herstellung des Schleifgegenstands auf ein Maß abgekühlt, das zur
Verfestigung der Bindemittelvorstufe führt. Nach Verfestigung
der Bindemittelvorstufe wird der Schleifverbundstoff
gebildet.
-
Das Bindemittel im Schleifverbundstoff ist im allgemeinen
auch für das Haften des Schleifverbundstoffs an der vorderen
Fläche der Unterlage verantwortlich. In einigen Fällen kann
jedoch eine zusätzliche Klebschicht zwischen der vorderen
Fläche der Unterlage und dem Schleifverbundstoff vorhanden
sein.
-
Es gibt zwei Hauptklassen von wärmehärtbaren Harzen,
kondensationshärtbare Harze und additionspolymerisierte
Harze. Die bevorzugten Bindemittelvorstufen sind
additionspolymerisierte Harze, weil diese leicht gehärtet werden, indem
sie Strahlungsenergie ausgesetzt werden.
Additionspolymerisierte Harze können durch einen kationischen
Mechanismus oder einen Mechanismus unter Verwendung freier
Radikale polymerisiert werden. Abhängig von der verwendeten
Energiequelle und der Bindemittelvorstufen-Zusammensetzung
wird manchmal ein Härtemittel, ein Auslöser oder ein
Katalysator bevorzugt, um das Einleiten der Polymerisation zu
unterstützen.
-
Beispiele typischer Bindemittelvorstufen umfassen
Phenolharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Melamin-Formaldehydharze,
acrylierte Urethane, acrylierte Epoxidharze, an Ethylen
ungesättigte Verbindungen, Aminoplastderivate mit
ungesättigten Carbonyl-Seitengruppen, Isocyanuratderivate mit
wenigstens einer Acrylat-Seitengruppe, Isocyanatderivate mit
wenigstens einer Acrylat-Seitengruppe, Vinylether,
Epoxidharze sowie Mischungen und Kombinationen von diesen. Der
Begriff "Acrylat" umfaßt Acrylate und Methacrylate.
-
Phenolharze werden wegen ihrer thermischen Eigenschaften,
ihrer Verfügbarkeit, ihres Preises und ihrer -leichten
Handhabbarkeit weitverbreitet verwendet. Es gibt zwei Typen von
Phenolharzen, Resole und Novolac. Resolphenolharze weisen ein
Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol von größer oder
gleich 1 : 1, typischerweise zwischen 1,5 : 1,0 und 3,0 : 1,0
auf. Novolacharze weisen ein Molverhältnis von Formaldehyd zu
Phenol von weniger als 1 : 1 auf. Beispiele im Handel
erhältlicher Phenolharze umfassen diejenigen, die unter den
Handelsnamen "Durez" und "Varcum" von Occidental Chemicals
Corp., "Resinox" von Monsanto, "Aerofene" von Ashland
Chemical Co. und "Arotap" von Ashland Chemical Co. bekannt sind.
Acrylierte Urethane sind Diacrylatester durch NCO
gestreckter Polyester oder Polyether mit endständiger
Hydroxylgruppe. Beispiele im Handel erhältlicher acrylierter Urethane
umfassen UVITHANE 782, erhältlich bei Morton Thiokol
Chemical, und CMD6600, CMD 8400 und CMD 8805, erhältich bei
Radcure Specialties.
-
Acrylierte Epoxidharze sind Diacrylatester von
Epoxidharzen, wie die Diacrylatester von Bisphenol-A-Epoxidharz.
Beispiele im Handel erhältlicher acrylierter Epoxidharze
umfassen CMD 3500, CMD 3600 und CMD 3700, die bei Radcure
Specialties erhältlich sind.
-
An Ethylen ungesättigte Harze umfassen monomere und
polymere Verbindungen, die Atome von Kohlenstoff, Wasserstoff
und Sauerstoff sowie wahlweise von Stickstoff und Halogenen
enthalten. Sauerstoff- oder Stickstoffatome oder beide sind
im allgemeinen in Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und
Harnstoffgruppen vorhanden. An Ethylen ungesättigte Verbindungen
weisen vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als etwa
4000 auf und sind vorzugsweise Ester, die durch die Reaktion
von Verbindungen hergestellt werden, die aliphatische
Monohydroxydgruppen oder aliphatische Polyhydroxydgruppen und
ungesättigte Carboxylsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure,
Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure und
dergleichen enthalten. Repräsentative Beispiele von
Acrylatharzen umfassen Methylmethacrylat, Ethylmethacrylatstyren,
Divinylbenzen, Vinyltoluen, Ethylenglycoldiacrylat,
Ethylenglycolmethacrylat, Hexandioldiacrylat,
Triethylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glyceroltriacrylat,
Pentaerythritoltriacrylat, Pentaerythritolmethacrylat,
Pentaerythritoltetraacrylat und Pentaerythritoltetraacrylat.
Weitere an Ethylen ungesättigte Harze umfassen Monoallyl,
Polyallyl sowie Polymethallylester und Amide von
Carboxylsäuren, wie Diallylphtalat, Diallyladipat und
N,N-Diallyladkipamid. Weitere Stickstoff enthaltende Verbindungen
umfassen Tris(2-acryloyloxyethyl) isocyanurat, 1,3,5-Tri(2-
methyacryloxyethyl)-s-triazin, Acrylamid, Methylacrylamid,
N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon
und N-Vinylpiperidon.
-
Die Aminoplastharze haben wenigstens eine endständige
alpha-, beta-ungesättigte Carbonylgruppe je Molekül oder
Oligomer. Diese ungesättigten Carbonylgruppen können
Acrylat-, Methacrylat- oder Acrylamidgruppen sein. Beispiele
dieser Materialien umfassen N-Hydroxymethylacrylamid, N,N'-
Oxydimethylenbisacrylamid, ortho- und
para-acrylamidomethylisiertes Phenol, acrylamidomethylisiertes Phenolnovolac und
Kombinationen von diesen. Diese Materialien sind weiter im
US-Patent 4 903 440 (Larson u. a.) und im US-Patent 5 236 472
(Kirk u. a.) beschrieben.
-
Isocyanuratderivate mit wenigstens einer endständigen
Acrylatgruppe und Isocyanatderivate mit wenigstens einer
endständigen Acrylatgruppe sind weiter im US-Patent 4 652 274
(Boettcher u. a.) beschrieben. Das bevorzugte
Isocyanuratmaterial ist ein Triacrylat von Tris-(hydroxyethyl)isocyanurat.
Epoxidharze haben ein Oxiran und werden durch die Ringöffnung
polymerisiert. Diese Epoxidharze umfassen monomere
Epoxidharze und oligomere Epoxidharze. Beispiele einiger
bevorzugter Epoxidharze umfassen
2,2-Bis[4-(2,3-epoxypropoxy)-phenylpropan] (Diglycidylether von Bisphenol) und im Handel
erhältliche Materialien unter den Handelsbezeichnungen "Epon 828",
"Epon 1004" und "Epon 1001F", die bei Shell Chemical. Co.
erhältlich sind, sowie das bei Dow Chemical Co. erhältliche
"DER-331", "DER-332" und "DER-334". Weitere geeignete
Epoxidharze umfassen Glycidylether von Phenolformaldehydnovolac
(beispielsweise die bei Dow Chemical Co. erhältlichen "DEN-
431" und "DEN-428")
-
Die Epoxidharze können über einen kationischen
Mechanismus unter Hinzufügen eines geeigneten kationischen
Härtemittels polymerisiert werden. Kationische Härtemittel erzeugen
eine Säurequelle, um die Polymerisation eines Epoxidharzes
auszulösen. Diese kationischen Härtemittel können ein Salz
mit einem Oniumkation und ein Halogen mit einem komplexen
Anion eines Metalls oder Metalloids enthalten. Andere
kationische Härtemittel enthalten ein Salz mit einem
organometallischen komplexen Kation und ein Halogen mit einem komplexen
Anion eines Metalls oder Metalloids, die weiter im US-Patent
4 751 138 (Tumey u. a.) beschrieben sind. Ein weiteres
Beispiel eines organometallischen Salzes und eines Oniumsalzes
ist im US-Patent 4 985 340 (Palazzotto) (Spalte 4, Zeile 65
bis Spalte 14, Zeile 50) und in den europäischen
Patentanmeldungen 306 161 und 306 162 beschrieben. Weitere kationische
Härtemittel umfassen ein Ionensalz eines organometallischen
Komplexes, in dem das Metall aus den Elementen der Gruppen
IVB, VB, VIB, VIIB und VIIIB des Periodensystems ausgewählt
ist, wie in der europäischen Patentanmeldung 109 581
be
schrieben ist.
-
Was durch freie Radikale härtbare Harze betrifft, enthält
der Schleifmittelbrei in einigen Fällen vorzugsweise weiter
ein Härtemittel unter Verwendung freier Radikale. Bei einer
Elektronenstrahl-Energiequelle ist das Härtemittel jedoch
nicht immer erforderlich, weil der Elektronenstrahl selbst
freie Radikale erzeugt.
-
Beispiele thermischer Auslöser unter Verwendung freier
Radikale umfassen Peroxide, beispielsweise Benzoylperoxide,
Azoverbindungen, Benzophenone und Quinone. Für eine
Energiequelle von Ultraviolettlicht oder sichtbarem Licht wird
dieses Härtemittel manchmal als ein Photoauslöser bezeichnet.
Beispiele von Auslösern, die freie Radikale erzeugen, wenn
sie Ultraviolettlicht ausgesetzt werden, umfassen unter
anderem diejenigen, die aus der aus organischen Peroxiden,
Azoverbindungen, Quinonen, Benzophenonen,
Nitrosoverbindungen, Acrylhalogeniden, Hydrozonen, Mercaptoverbindungen,
Pyrylverbindungen, Triacrylimidazolen, Bisimidazolen,
Chloroalkytriazinen, Benzoinethern, Benzilketalen, Thioxanthonen
und Acetophenonderivaten sowie Kombinationen von diesen
bestehenden Gruppe ausgewählt werden. Beispiele von
Auslösern, die freie Radikale erzeugen, wenn sie sichtbarer
Strahlung ausgesetzt sind, können im US-Patent 4 735 632 (Oxman
u. a.) mit dem Titel "Coated Abrasive Binder Containing
Ternary Photoinitiator System", das hier durch Bezugnahme
aufgenommen wird, gefunden werden. Der bei sichtbarem Licht
bevorzugt verwendete Auslöser ist "Irgacure 369", der im Handel
bei Ciba Geigy Corporation erhältlich ist.
Zusätze
-
Der Schleifmittelbrei kann weiter wahlweise vorgesehene
Zusätze, wie beispielsweise Füllstoffe (einschließlich
Schleifmitteln), Fasern, Schmiermittel, Benetzungsmittel,
thixotrope Materialien, grenzflächenaktive Stoffe, Pigmente,
Farbstoffe, Antistatikmittel, Kopplungsmittel, Weichmacher
und Aufschlämmittel enthalten. Die Mengen dieser Stoffe
werden so ausgewählt, daß die gewünschten Eigenschaften
bereitgestellt werden. Ihre Verwendung kann die Abnutzbarkeit
des Schleifverbundstoffs beeinflussen. In einigen Fällen wird
ein Zusatz absichtlich hinzugefügt, um den
Schleifverbundstoff abnutzbarer zu machen, wodurch abgestumpfte
Schleifpartikel ausgestoßen und neue Schleifpartikel freigelegt
werden.
-
Der Begriff "Füllstoff" umfaßt auch Materialien, die in
der Schleifmittelindustrie als Schleifhilfen bekannt sind.
Eine Schleifhilfe ist als Partikelmaterial definiert, dessen
Hinzufügung eine erhebliche Wirkung auf die chemischen und
physikalischen Schleifvorgänge hat, was zu einer verbesserten
Leistungsfähigkeit führt. Beispiele chemischer Gruppen von
Schleifhilfen umfassen Wachse, organische
Halogenidverbindungen, Halogenidsalze sowie Metalle und ihre Legierungen. Die
organischen Halogenidverbindungen zerfallen typischerweise
während des Schleifens und setzen eine Halogensäure oder eine
gasförmige Halogenidverbindung frei. Beispiele dieser
Materialien umfassen chlorierte Wachse, wie Tetrachloronaphtalen,
Pentachloronaphtalen und Polyvinylchlorid. Beispiele von
Halogenidsalzen umfassen Natriumchlorid, Kaliumcryolit,
Natriumcryolit, Ammoniumcryolit, Kaliumtetrafluoroboat,
Natriumtetrafluoroborat, Siliciumfluoride, Kaliumchlorid und
Magnesiumchlorid. Beispiele von Metallen umfassen Zinn, Blei,
Wismuth, Cobalt, Antimon, Cadmium, Eisen und Titan.
Verschiedene andere Schleifhilfen umfassen Schwefel, organische
Schwefelverbindungen, Graphit und Metallsulfide.
-
Beispiele von Antistatikmitteln umfassen Graphit,
Rußschwarz, Vanadiumoxid, Feuchthaltemittel und dergleichen.
Diese Antistatikmittel sind in den US-Patenten 5 061 294
(Harmer u. a.), 5 137 542 (Buchmann u. a.) und 5 203 884
(Buchanan u. a.) offenbart.
-
Ein Kopplungsmittel kann eine Verbindungsbrücke zwischen
der Bindemittelvorstufe und den Füllstoffpartikeln oder
Schleifpartikeln herstellen. Beispiele von Kopplungsmitteln
umfassen Silane, Titanate und Zircoaluminate. Der
Schleifmittelbrei enthält vorzugsweise etwa 0,01 bis 3 Gew.-%
Kopp
lungsmittel.
-
Ein Beispiel eines Suspendiermittels ist ein amorphes
Siliciumdioxidpartikel mit einem Oberflächenbereich von
weniger als 150 Quadratmeter je Gramm, das im Handel unter
dem Namen "OX-50" bei DeGussa Corp. erhältlich ist.
Schleifgrat-/Verbundstofform
-
Die Schleifverbundstoff-Grate können durch
kontinuierliche Linien aus Schleifmaterial oder in Reihen ausgerichtete
unterbrochene Schleifverbundstoff-Gratsegmente gebildet
werden. Im ersteren Fall werden die Grate durch geeignetes
Formen eines ungehärteten Schleifmittelbreis mit einem hier
später beschriebenen Fertigungswerkzeug gebildet, das so
konfiguriert ist, daß die umgekehrte Form des gewünschten
Musters von Graten bereitgestellt wird. Die Form oder das
Fertigungswerkzeug wird entfernt, nachdem der Brei
ausreichend gehärtet oder geliert ist, um die dem Schleifmittelbrei
durch die Werkzeughohlräume verliehene Grundkontur zu halten.
-
Bei der alternativen Ausführungsform, die aus
unterbrochenen Schleifverbundstoffen ausgebildete Grate betrifft,
weist jeder Schleifverbundstoff seine eigene mit ihm
verknüpfte Form auf. Die Form weist eine Fläche oder
Begrenzungen auf, die mit ihr verknüpft sind, was dazu führt, daß ein
Schleifverbundstoff in bestimmtem Maße von einem anderen
angrenzenden Schleifverbundstoff getrennt ist. Zum Bilden
eines individuellen Schleifverbundstoffs muß ein Abschnitt
der die Form des Schleifverbundstoffs bildenden Ebenen oder
Begrenzungen vom anderen getrennt sein. Dieser Abschnitt ist
im allgemeinen der obere Abschnitt. Die unteren Abschnitte
oder Bodenabschnitte von Schleifverbundstoffen können
aneinander anstoßen. Mit Bezug auf Fig. 2 sei bemerkt, daß
angrenzende Schleifverbundstoff-Gratsegmente 11 nahe ihren distalen
Enden 16 getrennt sein können und an ihren Befestigungsenden
17 aneinander anstoßen können. Angrenzende
Schleifverbundstoffe können auch nahe dem distalen Ende 16 und dem
Befestigungsende 17 völlig getrennt sein, so daß die Unterlage
freigelegt ist. Wenngleich es nicht erforderlich ist, werden
die einzelnen Schleifverbundstoff-Gratsegmente der
Bequemlichkeit halber gewöhnlich in gleichem Abstand entlang einem
gemeinsamen Grat getrennt angeordnet.
-
Der Abstand zwischen diesen
Schleifverbundstoff-Gratsegmenten in einem gemeinsamen Grat von Spitze zu Spitze ist
nicht besonders beschränkt, wenngleich die Anzahl der für
eine Nachbearbeitung verfügbaren Verbundstoffe natürlich umso
geringer ist, je größer der Abstand zwischen Verbundstoffen
in einer Reihe ist. Ein annehmbarer Abstand kann für
irgendeine bestimmte Form von Verbundstoffen durch Beobachten der
von diesen bereitgestellten Schleifleistung empirisch
festgelegt werden. Für die Ausführungsformen des Verbundstoffs
mit kontinuierlichem Grat oder des segmentierten
Verbundstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung wird der von einer
Spitze oder einem Mittelpunkt eines Grats bis zu demjenigen
des angrenzenden Grats (der angrenzenden Grate) gemessene
Teilabstand vorzugsweise als ein konstanter Wert
bereitgestellt, um alle Vorteile der Erfindung zur richtigen
Ausrichtung von Graten auszunutzen, wenn das Erzeugnis zu einem Band
geformt wird. Für die Zwecke dieser Erfindung bedeutet ein
angrenzender Grat einen solchen, der einem zugeordneten Grat
ohne irgendwelche dazwischenliegende Grate über eine
gemeinsame Nut gegenüberliegt.
-
Wenn getrennte Schleifverbundstoffsegmente zum Bilden der
Schleifgrate verwendet werden, kann der Schleifverbundstoff
in jedem Fall jede beliebige Form, sei es eine regelmäßige
oder eine unregelmäßige Form, aufweisen, vorzugsweise ist
dies jedoch eine regelmäßige geometrische Form, wie eine
kubische, prismatische, konische, pyramidale, abgestumpfte
pyramidale Form oder dergleichen. Der sich ergebende
Schleifgegenstand kann eine Mischung aus verschiedenen
Schleifverbundstoff-Formen aufweisen. Die bevorzugte Form ist die
pyramidale mit 4 bis 20 Seitenflächen (einschließlich der
Basisseite). Zwischen den Graten des Schleifmaterials
verbliebene Nuten oder offene Räume verlaufen auch linear unter
einem Winkel, der entlang dem Winkel der Ausdehnung der
anliegenden Grate verläuft. Die Höhe der Verbundstoffe ist
vorzugsweise auch über den gesamten Bereich des
Schleifgegenstands konstant, es können jedoch Verbundstoffe mit
unterschiedlichen Höhen vorgesehen werden.
-
Diese Form für den Schleifverbundstoff ist genau oder
vorgegeben. Diese genaue Form ist in Fig. 2 veranschaulicht.
Der Schleifgegenstand 10 weist eine Unterlage 12 auf, und es
sind mehrere Schleifverbundstoff-Gratsegmente 11 mit der
Unterlegfläche 13 verbunden. Innerhalb der
Schleifverbundstoffe sind mehrere in einem Bindemittel 15 verteilte
Schleifpartikel 14 angeordnet. Bei dieser speziellen
Darstellung weist der Schleifverbundstoff eine pyramidenartige
Form auf. Die die Pyramide festlegenden planaren Begrenzungen
18 sind sehr scharf und deutlich. Diese wohlbestimmten Ebenen
bestimmen die Begrenzung der genauen Form.
-
Jeder einzelne Schleifverbundstoff weist vorzugsweise
eine Querschnittsfläche auf, die sich mit der Entfernung von
der Unterlage oder entlang ihrer Höhe zu ihrem distalen Ende
hin verringert. Die Höhe ist der Abstand vom
Befestigungsende, also der Stelle, an der der Schleifverbundstoff mit der
Unterlage verbunden ist, bis zum oberen oder distalen Ende
des Schleifverbundstoffs, also dem weitesten Abstand von der
Unterlage. Während der Herstellung des Schleifgegenstands
führt dieser veränderliche Flächenbereich zum leichteren
Lösen des Schleifverbundstoffs vom Fertigungswerkzeug.
-
Die Anzahl der Schleifverbundstoffteilchen kann beliebig
zwischen einem einzelnen Verbundstoffteilchen bis mehr als
15000 Verbundstoffteilchen je Quadratzentimeter, vorzugsweise
aber von etwa 300 bis 10000 Verbundstoffteilchen je
Quadratzentimeter liegen. Die Anzahl der Schleifverbundstoffteilchen
kann mit der Trennrate, der Schleiflebensdauer sowie der
Oberflächenbeschaffenheit des geschliffenen Werkstücks
korreliert sein.
Verfahren zum Herstellen der Schleifgrate
-
Bei einer Ausführungsform besteht der erste Schritt zum
Herstellen des Schleifgegenstands darin, den
Schleifmittel
brei mit einer oben beschriebenen Zusammensetzung
vorzubereiten. Der Schleifmittelbrei wird durch Verbinden der
Bindemittelvorstufe, der Schleifpartikel und der wahlweise
vorgesehenen Zusätze durch irgendeine geeignete Mischtechnik
hergestellt. Beispiele von Mischtechniken umfassen ein
Mischen mit geringer Scherkraft und ein Mischen mit hoher
Scherkraft, wobei das Mischen mit hoher Scherkraft bevorzugt
ist. Ultraschallenergie kann zusammen mit dem Mischschritt
auch zum Absenken der Schleifmittelbreiviskosität verwendet
werden. Typischerweise werden die Schleifpartikel allmählich
der Bindemittelvorstufe hinzugefügt. Die Anzahl der
Luftblasen im Schleifmittelbrei kann durch Herstellen eines
Unterdrucks bzw. Vakuums während des Mischschritts minimiert
werden. In einigen Fällen ist es bevorzugt, den
Schleifmittelbrei zum Absenken der Viskosität im wesentlichen im
Bereich von 30 bis 70ºC zu erwärmen. Es ist wichtig, daß der
Schleifmittelbrei eine Rheologie aufweist, die gut deckt und
in der sich die Schleifpartikel und andere Füllstoffe nicht
ablagern.
-
Zum Erhalten von Verbundstoffen mit einer genauen Form
wird die Bindemittelvorstufe verfestigt oder gehärtet,
während der Schleifmittelbrei in Hohlräumen eines
Fertigungswerkzeugs vorhanden ist. Diese Technik ist im US-Patent 5 152
197 (Pieper u. a.) offenbart.
-
Wenn eine wärmehärtbare Bindemittelvorstufe verwendet
wird, kann die Energie abhängig von der Bindemittelvorstufen-
Zusammensetzung Wärmeenergie oder Strahlungsenergie sein.
Wenn eine thermoplastische bzw. wärmeverformbare
Bindemittelvorstufe verwendet wird, wird das wärmeverformbare Material
so abgekühlt, daß sie verfestigt wird und der
Schleifverbundstoff gebildet wird.
Fertigungswerkzeug
-
Das Fertigungswerkzeug enthält mehrere Hohlräume, die im
wesentlichen die umgekehrte Form des Schleifverbundstoffs
aufweisen und für die Erzeugung der Form der
Schleifverbundstoffe verantwortlich sind. Es sollte wenigstens ein (1)
Hohlraum je Quadratzentimeter, vorzugsweise wenigstens 10 und
bevorzugt wenigstens 1000 Hohlräume je Quadratzentimeter
vorhanden sein. Es ist bevorzugt, daß zwischen 1000 und 10000
Hohlräume je Quadratzentimeter vorhanden sind. Diese Anzahl
von Hohlräumen führt dazu, daß das Bilden eines
Schleifgegenstands mit dieser Anzahl von Schleifverbundstoffteilchen je
Quadratzentimeter ermöglicht wird. Diese Hohlräume können
irgendeine von mehreren geometrischen Formen, wie eine
kubische, prismatische, pyramidale, abgestumpfte pyramidale oder
konische Form oder dergleichen, aufweisen, um einzelne
Schleifverbundstoffe zu bilden, oder die Hohlräume können
alternativ lineare kontinuierliche Nutformen sein, um
kontinuierliche Grate zu bilden. Die Abmessungen der Hohlräume
werden so ausgewählt, daß die gewünschte Anzahl von
Schleifverbundstoffteilchen je Quadratzentimeter erreicht wird. Die
Hohlräume können in einem punktartigen Muster mit Abständen
zwischen angrenzenden Hohlräumen vorhanden sein, oder die
Hohlräume können aneinander anstoßen. Es ist bevorzugt, daß
die Hohlräume aneinander anstoßen.
-
Das Fertigungswerkzeug kann ein Band, ein Blatt, ein
kontinuierliches Blatt oder Gewebe, eine Beschichtungsrolle,
wie eine Rotationstiefdruck-Rolle, eine an einer
Beschichtungsrolle angebrachte Hülse oder eine Form sein. Das
Fertigungswerkzeug kann aus Metall (beispielsweise Nickel), einer
Metallegierung, Keramik oder Kunststoff bestehen. Ein
metallisches Fertigungswerkzeug kann durch jede beliebige
herkömmliche Technik, wie Einprägen, Wälzfräsen, Galvanoplastik,
Diamantdrehen usw. hergestellt werden. Ein wärmeverformbares
Werkzeug kann von einem metallischen Vorlagewerkzeug
reproduziert werden. Das Vorlagewerkzeug ist zu demjenigen Muster
invers, das für das Fertigungswerkzeug erwünscht ist. Das
Vorlagewerkzeug wird vorzugsweise aus Metall, beispielsweise
Nickel, hergestellt. Das wärmeverformbare Blattmaterial kann
wahlweise zusammen mit dem Vorlagewerkzeug so erwärmt werden,
daß das wärmeverformbare Material auf das Vorlagewerkzeug
geprägt wird, indem die beiden zusammengedrückt werden. Das
wärmeverformbare Material kann auch auf das Vorlagewerkzeug
extrudiert oder gegossen und dann gepreßt werden, woraufhin
das wärmeverformbare Material abgekühlt wird, wodurch es
verfestigt wird und ein Fertigungswerkzeug hergestellt wird.
Das Fertigungswerkzeug kann auch eine Lösebeschichtung
aufweisen, die ein leichteres Lösen des Schleifgegenstands
vom Fertigungswerkzeug erlaubt. Beispiele dieser
Lösebeschichtungen umfassen Silikone und Fluorochemikalien. Wenn
ein Fertigungswerkzeug aus Kunststoff verwendet wird, ist es
bevorzugt, daß das verwendete Polymer mit dem Silikon oder
der Fluorochemikalie überzogen ist.
Energiequellen
-
Wenn der Schleifmittelbrei eine wärmehärtbare
Bindemittelvorstufe aufweist, wird diese anschließend gehärtet
oder polymerisiert. Diese Polymerisation wird im allgemeinen
eingeleitet, nachdem eine Energiequelle einwirken gelassen
wurde. Beispiele von Energiequellen umfassen Wärmeenergie und
Strahlungsenergie. Die Energiemenge hängt von mehreren
Faktoren, wie der Bindemittelvorstufen-Zusammensetzung, den
Abmessungen des Schleifmittelbreis, der Anzahl und dem Typ von
Schleifpartikeln sowie der Menge und dem Typ der wahlweise
vorgesehenen Zusätze, ab. Bei Wärmeenergie kann die
Temperatur im Bereich von etwa 30 bis 150ºC, allgemein zwischen 40
und 120ºC liegen. Die Zeit kann von etwa 5 Minuten bis über
24 Stunden reichen. Die Strahlungsenergiequellen umfassen
Elektronenstrahlen, Ultraviolettlicht oder sichtbares Licht.
Elektronenstrahlung, die auch als ionisierende Strahlung
bekannt ist, kann auf einem Energieniveau von etwa 0,1 bis
etwa 10 Mrad, vorzugsweise auf einem Energieniveau von etwa 1
bis 10 Mrad verwendet werden. Ultraviolettstrahlung bezieht
sich auf partikellose Strahlung mit einer Wellenlänge im
Bereich von etwa 200 bis etwa 400 Nanometern, vorzugsweise im
Bereich von etwa 250 bis 400 Nanometern. Es ist bevorzugt,
Ultraviolettlicht mit 300 bis 600 Watt je Zoll (120 bis 240
Watt je Zentimeter) zu verwenden. Sichtbare Strahlung bezieht
sich auf partikellose Strahlung mit einer Wellenlänge im
Bereich von etwa 400 bis etwa 800 Nanometern, vorzugsweise im
Bereich von etwa 400 bis 550 Nanometern und wird vorzugsweise
auf einem Energieniveau von 300 bis 600 Watt je Zoll (120 bis
240 Watt je Zoll) verwendet.
-
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen von Reihen
getrennter Schleifverbundstoffe auf einer Unterlage für einen
Schleifgegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung ist in
Fig. 4 veranschaulicht. Eine Unterlage 41 verläßt eine
Abwickelstation 42, und das strahlungsdurchlässige
Fertigungswerkzeug (Musterwerkzeug) 46 verläßt gleichzeitig eine
Abwickelstation 45. Ein Fertigungswerkzeug 46 wird mittels einer
Beschichtungsstation 44 mit einem Schleifmittelbrei 53
beschichtet. Der Schleifmittelbrei kann vor dem Beschichten
erwärmt und/oder Ultraschall ausgesetzt werden, um die
Viskosität zu verringern. Die Beschichtungsstation kann irgendeine
herkömmliche Beschichtungseinrichtung sein, wie ein
Tropfformbeschichter, ein Rakelbeschichter, ein
Vorhangbeschichter, ein Vakuumformbeschichter oder ein Formbeschichter.
Während der Beschichtung sollte die Bildung von Luftblasen
minimiert werden. Die bevorzugte Beschichtungstechnik ist das
Vakuumflüssigkeits-Prägeformen. Nachdem das
Fertigungswerkzeug beschichtet wurde, werden die Unterlage und der
Schleifmittelbrei durch irgendein Mittel in Kontakt gebracht, so daß
der Schleifmittelbrei die vordere Fläche der Unterlage
anfeuchtet. In Fig. 4 ist der Schleifmittelbrei mit Hilfe einer
Kontaktquetschwalze 47 in Kontakt mit der Unterlage gebracht.
Als nächstes drückt auch eine weitere Quetschwalze 48 die
sich ergebende Konstruktion gegen eine Unterstützungstrommel
43. Als nächstes wird irgendeine Form von Energie von einer
Energiequelle 52 über das Fertigungswerkzeug 46 auf den
Schleifmittelbrei übertragen, um die Bindemittelvorstufe
wenigstens teilweise zu härten. Mit dem Begriff "teilweise
Härtung" ist gemeint, daß die Bindemittelvorstufe zu einem
solchen Zustand polymerisiert wird, daß der Schleifmittelbrei
nicht aus einem umgekehrten Proberöhrchen fließt. Die
Bindemittelvorstufe kann vollständig gehärtet werden, sobald sie
durch irgendeine Energiequelle vom Fertigungswerkzeug
entfernt wurde. Daraufhin wird das Fertigungswerkzeug wieder auf
eine Spindel 49 gewickelt, so daß es wieder verwendet werden
kann. Überdies wird der Schleifgegenstand 50 auf eine Spindel
51 gewickelt. Falls die Bindemittelvorstufe nicht vollständig
gehärtet ist, kann sie durch Abwarten und/oder, indem sie
einer Energiequelle ausgesetzt wird, vollständig gehärtet
werden. Zusätzliche Schritte zum Herstellen des
Schleifgegenstands gemäß diesem Verfahren sind weiter im US-Patent 5 152
917 beschrieben.
-
Bei einer Variation des oben angegebenen in Fig. 4
veranschaulichten Verfahrens kann der Schleifmittelbrei
schichtförmig auf die Unterlage aufgebracht und nicht in die
Hohlräume des Fertigungswerkzeugs eingebracht werden. Die mit dem
Schleifmittelbrei beschichtete Unterlage wird dann so in
Kontakt mit dem Fertigungswerkzeug gebracht, daß der
Schleifmittelbrei in die Hohlräume des Fertigungswerkzeugs fließt.
Die restlichen Schritte zum Herstellen des Schleifgegenstands
gleichen den oben detailliert angegebenen.
-
Es ist bei diesem oben angegebenen in Fig. 4
veranschaulichten Verfahren bevorzugt, daß die Bindemittelvorstufe
durch Strahlungsenergie gehärtet wird. Die Strahlungsenergie
kann durch die Unterlage oder durch das Fertigungswerkzeug
gesendet werden. Die Unterlage oder das Fertigungswerkzeug
sollte die Strahlungsenergie nicht wesentlich absorbieren.
Überdies sollte die Strahlungsenergiequelle die Unterlage
oder das Fertigungswerkzeug nicht wesentlich verschlechtern.
Ultraviolettlicht kann beispielsweise durch eine
Polyesterunterlage gesendet werden. Wenn das Fertigungswerkzeug aus
bestimmten wärmeverformbaren Materialien, wie Polyethylen,
Polypropylen, Polyester, Polycarbonat, Poly(ethersulfon),
Poly(methylmethacrylat), Polyurethane, Polyvinylchlorid oder
Kombinationen von diesen, hergestellt ist, kann
Ultraviolettlicht oder sichtbares Licht alternativ durch das
Fertigungswerkzeug in den Schleifmittelbrei gesendet werden. Je
leichter verformbar das Material ist, desto leichter ist die
Verarbeitung. Für auf wärmeverformbarem Material beruhende
Fertigungswerkzeuge sollten die Arbeitsbedingungen zum
Herstellen des Schleifgegenstands so festgelegt werden, daß
keine überflüssige Wärme erzeugt wird. Wenn überflüssige
Wärme erzeugt wird, kann dies das wärmeverformbare Werkzeug
verformen oder schmelzen.
-
Ein weiteres Verfahren zum Herstellen von Reihen
getrennter Schleifverbundstoffe auf einer Unterlage für einen
Schleifgegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung ist in
Fig. 5 veranschaulicht. Eine Unterlage 41 verläßt eine
Abwickelstation 42, und der Schleifmittelbrei 53 wird mittels der
Beschichtungsstation 44 auf die vordere Fläche der Unterlage
beschichtet. Der Schleifmittelbrei kann durch irgendeine
Technik, wie ein Tropfformbeschichten, ein Rollenbeschichten,
ein Rakelbeschichten, ein Vorhangbeschichten, ein
Vakuumformbeschichten oder ein Formbeschichten, beschichtet werden. Der
Schleifmittelbrei kann wiederum vor dem Beschichten erwärmt
und/oder Ultraschall ausgesetzt werden, um die Viskosität zu
verringern. Während der Beschichtung sollte die Bildung von
Luftblasen minimiert werden. Als nächstes werden die
Unterlage und der Schleifmittelbrei durch eine Quetschwalze 54 in
Kontakt mit der Fertigungswerkzeug 55 gebracht, so daß der
Schleifmittelbrei in die Hohlräume des Fertigungswerkzeugs
eindringt. Die mit dem Schleifmittelbrei beschichtete
Unterlage wird einer Energiequelle 52 ausgesetzt, um die
Polymerisation der Bindemittelvorstufe einzuleiten und somit die
Schleifverbundstoffe zu bilden. Nach dem Härten wird die
Unterlage mit den darauf angeordneten Schleifverbundstoffen
vom Fertigungswerkzeug entfernt, und der sich ergebende
Schleifgegenstand 50 wird an einer Station 51 auf eine Rolle
gewickelt.
-
Bei einer Variation des in Fig. 5 veranschaulichten
Verfahrens kann der Schleifmittelbrei in die Hohlräume des
Fertigungswerkzeugs eingebracht und nicht auf die Unterlage
aufgebracht werden. Die Unterlage wird dann so in Kontakt mit
dem Fertigungswerkzeug gebracht, daß der Schleifmittelbrei
die Unterlage anfeuchtet und an ihr haftet. Die restlichen
Schritte zum Herstellen des Schleifgegenstands gleichen den
oben detailliert angegebenen.
-
Nachdem der Schleifgegenstand zu seinem endgültigen
Zustand gehärtet wurde, wird der beschichtete
Schleifgegenstand in eine bei einem Schleifvorgang verwendbare Form, wie
ein Blatt, ein Band, einen Streifen oder dergleichen,
umgewandelt.
Bilden des Schleifgegenstands gemäß der vorliegenden
Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Schleifgegenstand mit einer Unterlage, die zwei parallele Seitenkanten
und Grate mit kontinuierlichen Linien aus Schleifmaterial
oder Reihen aus darauf gebundenem unterbrochen geformtem
Schleifmaterial aufweist. Die Schleifmaterial-Verbundstoffe
sind in einer nicht zufälligen Matrix angeordnet. Auf die
eine oder andere Art sind die Grate auf dem Unterlegblatt so
angeordnet, daß die Ausrichtung der Grate in einer Richtung
verläuft, die von Null verschieden (nicht parallel) und nicht
senkrecht zur Bearbeitungsrichtungsachse des
Schleifgegenstands ist. Der von dem (den) Grat(en) gebildete von Null
verschiedene nicht senkrechte Winkel zur
Bearbeitungsrichtungsachse ist nicht besonders auf irgendwelche Winkel
oder einen Bereich von diesen zwischen Null und 90 Grad
beschränkt, solange diese Bedingungen erfüllt sind. Als eine
allgemeine Beobachtung der Beziehung zwischen der
Schneidleistung und dem Winkel der gegenüber den Seitenkanten der
Gegenstandsunterlage angeordneten Grate, und nicht als eine
Einschränkung sei jedoch bemerkt, daß die Schneidrate mit
zunehmendem Gratwinkel (einer größeren Neigung bezüglich der
Bearbeitungsrichtungsachse) zunehmen kann.
-
Der endgültige Schleifgegenstand kann die Form eines
Blatts, eines Streifens oder bevorzugt eines endlosen Bands
aufweisen. Wenn beispielsweise ein endloses Band gemäß der
vorliegenden Erfindung hergestellt wird, bilden die Grate,
beispielsweise Reihen von Schleifverbundstoffen, ein
schrau
benförmiges oder korkenzieherförmiges Muster um die Länge des
Schleifbands. Es wird offensichtlich sein, daß bei dieser
Konstruktion nicht alle Grate kontinuierlich um die Länge des
Bands verlaufen, sondern daß einige Kanten der Matrix (oder
mehrere Linien) an den Seitenkanten des Unterlegblatts enden.
Einige der Grate können kontinuierlich verlaufen. Die Anzahl
der Grate, die an den unterlagsseitigen Kanten enden, hängt
vom Winkel der Grate bezüglich der unterlagsseitigen Kanten
ab.
-
Bei einem ersten Verfahren zum Orientieren der
Schleifgrate des Schleifgegenstands gemäß der vorliegenden
Erfindung unter einem zu seinen Seitenkanten nicht parallelen
und nicht senkrechten Winkel wird das Fertigungswerkzeug zum
Herstellen des Schleifgegenstands so gegenüber dem
Unterlegblatt angeordnet, daß die strukturierte Matrix von Hohlräumen
so konfiguriert wird, daß Schleifgrate direkt aus einem
Schleifmittelbrei gebildet werden, wobei sie eine zur
schließlichen Bearbeitungsrichtungsachse des
Schleifgegenstands weder parallele noch senkrechte Ausrichtung haben.
Beispielsweise können die in einem Fertigungswerkzeug zum
Bilden der Schleifgrate vorgesehenen Hohlräume während eines
Herstellungsschemas so angeordnet werden, wie in den Fig.
4 und 5 schematisch dargestellt und oben beschrieben wurde,
wobei alle unter einem von Null verschiedenen nicht
senkrechten Winkel zur Bearbeitungsrichtungsachse des Unterlegblatts
des Schleifgegenstands angeordnet werden. Demgemäß weist der
sich ergebende Schleifblattgegenstand Grate mit der
gewünschten Ausrichtung auf. Falls eine endlose Bandkonfiguration für
die gewünschte Anwendung zweckmäßig ist, kann dieser
Schleifblattgegenstand, der bereits die Ausrichtung oder darin
enthaltene gewinkelte Grate aufweist, wahlweise durch
Anordnen der beiden freien Enden des Unterlegblatts, so daß sie
aneinander angrenzen und ein Verbindungslinie bilden, sowie
durch Zusammenkleben der beiden freien Enden an der
Verbindungslinie, so daß ein kontinuierlicher Schleifbandgegenstand
gebildet wird, zu einer kontinuierlichen Struktur geformt
werden. Diese Ausrichtung der Grate wird aufrechterhalten,
wenn der Schleifgegenstand in das Enderzeugnis, wie ein
Blatt, einen Streifen oder ein endloses Band, umgewandelt
wird.
-
Beim zweiten Verfahren zum Herstellen der nicht
parallelen nicht senkrechten Grate im Schleifgegenstand gemäß der
vorliegenden Erfindung wird die Matrix von Hohlräumen im
Fertigungswerkzeug parallel zu den Seitenkanten der Unterlage
angeordnet, wodurch die Matrix von gehärteten Verbundstoffen
oder dadurch gebildeten Graten, beispielsweise durch einen
Vorgang von den hier in Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5
beschriebenen Typen, ursprünglich parallel zu den
Seitenkanten der Unterlage eines Vorform-Schleifblattgegenstands
angeordnet wird. Es wird jedoch zu dem Zeitpunkt, zu dem der
Schleifgegenstand in den endgültigen endlosen
Schleifgegenstand umgewandelt wird, beispielsweise durch die unten
beschriebene Technik, die gewinkelte Ausrichtung erzielt. In
den meisten Fällen wird der Schleifgegenstand in einer Jumbo-
oder Maschinenrollenform hergestellt. Für Blätter und die
meisten Streifen- und Bandformen ist die Breite der
Maschinenrollenform größer als die gewünschte Breite des
endgültigen Schleifgegenstands. Demgemäß wird der Schleifgegenstand
für diese Formen zu den gewünschten Abmessungen zerteilt oder
formgeschnitten. Während des Zerteilens oder Formschneidens
wird die Maschinenrolle so umgewandelt, daß der Winkel der
Matrix von Verbundstoffen unter einem zu den sich ergebenden
beschichteten Schleifseitenkanten nicht parallelen und nicht
senkrechten Winkel belassen wird, d. h., daß die
Maschinenrolle unter einem festgelegten Winkel umgewandelt wird. Die
folgenden Techniken sind für das Erreichen dieses Zwecks
geeignet.
-
Eine bevorzugte Technik zum Bilden einer endlosen
Bandform des Schleifgegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung
aus einer Maschinenrollenform mit parallel zu der
Bearbeitungsrichtungsachse und den Seitenkanten verlaufenden
Schleifgraten als einer Vorform beinhaltet das Bilden einer
Spleißung dort, wo die Verbundstoffmatrizen mit seitlicher
Verschiebung am Spleißbereich fehlausgerichtet sind, durch
geeignetes Verbinden der beiden freien Enden, um die
Verbindungslinie einer Schleifblattgegenstands-Vorform zu bilden,
woraufhin der Endpunkt eines Schleifgrats quer entlang der
Breite der Maschinenrollenvorform so bewegt wird, daß er mit
einem Endpunkt eines anderen Grats ausgerichtet wird,
woraufhin die so ausgerichteten verschiedenen Endpunkte durch
irgendein zweckmäßiges Befestigungs- oder Spleißmittel, wie
ein auf dem Fachgebiet bekanntes Klebespleißmittel
zusammengeklebt werden, um einen endlosen gespleißten Bandgegenstand
zu bilden. Daraufhin können bei diesem ersten endlosen
Bandgegenstand wahlweise die nicht ausgerichteten
Seitenkantenabschnitte auf jeder Seite des Sands abgetrennt werden, indem
zwei getrennte Schlitze geschnitten werden, von denen jeder
über den gesamten Umfang des ersten endlosen Bands an zwei
vollständig innerhalb der Seitenkanten des ersten Bands
befindlichen Orten in einer zur Bearbeitungsrichtung
parallelen Richtung geschnitten wird, um ein beschnittenes endloses
Schleifband mit zwei parallelen Schleifband-Seitenkanten zu
bilden, wobei alle Grate immer noch einer unter einem von
Null verschiedenen nicht senkrechten Winkel zur
Bearbeitungsrichtungsachse verlaufenden Linie folgen.
-
Bei einer weiteren Technik zum Herstellen eines endlosen
Bandgegenstands aus einem Maschinenrollenblatt mit parallel
zu den Seitenkanten verlaufenden Graten wird eine Spleißung
in der Maschinenrollenform so ausgebildet, daß die Matrizen
und die jeweiligen zwei Endpunkte jedes Grats so an der
Verbindungslinie des Spleißbereichs ausgerichtet angeordnet
werden, daß eine endlose Bandvorform gebildet wird. Nachdem
die Spleißung jedoch gemacht worden ist, wird die endlose
Bandvorform gespalten oder geschnitten, wodurch zwei
getrennte Schlitze jeweils über den gesamten Umfang der endlosen
Bandvorform an zwei vollständig innerhalb der Seitenkanten
der endlosen Bandvorform befindlichen Orten unter einem von
Null verschiedenen nicht senkrechten Winkel zur
Bearbeitungs
richtungsachse eingeschnitten werden. Die Seitenabtrennungen
können ignoriert werden, und das geschnittene endlose Band
weist Grate auf, von denen alle unter einem von Null
verschiedenen nicht senkrechten Winkel zur
Bearbeitungsachsenrichtung verlaufen.
-
Demgemäß führt diese Technik auch zu einer
Schleifbandstruktur mit einem schraubenförmigen oder
korkenzieherförmigen Muster der Matrizen, das beim winkelfreien Spalten oder
Schneiden des Bands mit voller Breite aufrechterhalten wird.
Werkstück
-
Das Werkstück, das durch den Schleifgegenstand gemäß der
vorliegenden Erfindung verfeinert werden kann, kann aus einem
Material vieler Typen, wie Metall, Metallegierungen,
exotischen Metallegierungen, Keramik, Glas, Holz, holzartigen
Materialien, Verbundstoffen, gestrichenen Flächen,
Kunststoffen, verstärkten Kunststoffen, Steinen und Kombinationen
von diesen, bestehen. Das Werkstück kann flach sein, oder ihm
kann eine Form oder eine Kontur zugeordnet sein. Beispiele
von Werkstücken umfassen Glas-Brillengläser, Kunststoff-
Brillengläser, Kunststofflinsen, Glas-Fernsehbildschirme,
metallische Fahrzeugteile, Kunststoffteile, Teilchenbretter,
Nockenwellen, Kurbelwellen, Möbel, Turbinenschaufeln,
gestrichene bzw. lackierte Fahrzeugteile, magnetische Medien bzw.
Datenträger und dergleichen.
-
Abhängig von der Anwendung kann die Kraft an der
Schleifgrenzfläche von etwa 0,1 kg bis über 1000 kg reichen. Im
allgemeinen liegt die Kraft an der Schleifgrenzfläche im
Bereich zwischen 1 kg und 500 kg. Abhängig von der Anwendung
kann während des Schleifens auch eine Flüssigkeit anwesend
sein. Diese Flüssigkeit kann Wasser und/oder eine organische
Verbindung sein. Beispiele typischer organischer Verbindungen
umfassen Schmierstoffe, Öle, emulgierte organische
Verbindungen, Schneidflüssigkeiten, Seifen oder dergleichen. Diese
Flüssigkeiten können auch andere Zusätze, wie Entschäumer,
Entfetter, Korrosionshemmer oder dergleichen, enthalten. Der
Schleifgegenstand kann während der Verwendung an der
Schleif
grenzfläche oszillieren. In einigen Fällen kann diese
Oszillation zu einer feineren Fläche am geschliffenen Werkstück
führen.
-
Der Schleifgegenstand gemäß der Erfindung kann entweder
mit der Hand oder in Kombination mit einer Maschine verwendet
werden. Der Schleifgegenstand und/oder das Werkzeug werden
zueinander bewegt. Der Schleifgegenstand kann in ein Band, in
Streifenrollen, in eine Scheibe, ein Blatt und dergleichen
umgewandelt werden, es ist jedoch ein endloses Band
bevorzugt. Für Bandanwendungen werden die beiden freien Enden
eines Schleifblatts miteinander verbunden, und es wird eine
Spleißung gebildet. Allgemein überquert das endlose
Schleifband wenigstens eine Zwischenwalze und eine Andruckpatte oder
ein Kontaktrad. Die Härte der Andruckplatte oder des
Kontaktrads wird so eingestellt, daß die gewünschte Abtrennungsrate
und die gewünschte Werkstück-Oberflächenbeschaffenheit
erhalten werden. Die Schleifbandgeschwindigkeit reicht im
allgemeinen von etwa 2,5 bis 80 Metern je Sekunde und liegt
gewöhnlich zwischen 8 und 50 Metern je Sekunde. Die
Bandgeschwindigket hängt wiederum von der gewünschten Trennrate und
Oberflächenbeschaffenheit ab. Die Bandabmessungen können von
einer Breite von etwa 5 mm bis 1000 mm und von einer Länge
von etwa 50 mm bis 10000 mm reichen. Schleifstreifen sind
kontinuierliche Längen des Schleifgegenstands. Ihre Breite
kann von etwa 1 mm bis 1000 mm, allgemein von 5 mm bis 250 mm
reichen. Die Schleifstreifen werden gewöhnlich abgewickelt,
überqueren ein Trägerkissen, das den Streifen gegen das
Werkstück drückt, und werden dann wieder aufgewickelt. Die
Schleifstreifen können kontinuierlich durch die
Schleifgrenzfläche geführt und mit einem Index versehen werden.
-
Die folgenden nicht einschränkenden Beispiele werden die
Erfindung weiter veranschaulichen. Alle Teile, Prozentsätze,
Verhältnisse usw. in den Beispielen beziehen sich auf das
Gewicht, falls nichts anderes angegeben ist.
BEISPIELE
Prüfvorgang 1
-
Der Prüfvorgang 1 wurde dafür ausgelegt, die Abtrennung
der hergestellten beschichteten Schleifgegenstände zu prüfen,
wie in den nachfolgenden Beispielen beschrieben ist. Der
Schleifgegenstand wurde in ein 203 cm · 6,3 cm messendes
endloses Band umgewandelt und an einer
Thomson-Schleifmaschine eingerichtet. Der wirksame Abtrennungsbereich des
Schleifbands betrug 203 cm · 2,54 cm. Das Werkstück bestand
aus 1018-Weichstahl, war 2,54 cm breit, 17,78 cm lang und
10, 2 cm hoch, und es wurde auf einem hin und her bewegbaren
Tisch angebracht. Das Schleifen wurde entlang der 2,54 ·
17,78 cm messenden Fläche ausgeführt. Der verwendete
Schleifvorgang war ein herkömmliches Oberflächenschleifen, wobei das
Werkstück unterhalb des rotierenden Schleifbands mit
zunehmendem Abwärtsvorschub zwischen jedem Durchlauf hin und her
bewegt wurde. Die Schleifbedingungen waren durch einen
Abwärtsvorschub von etwa 2,54 Mikrometern, eine Durchführung
(Tischgeschwindigkeit) von 50,8 Millimetern je Sekunde und
eine Bandgeschwindigkeit von etwa 28,4 Oberflächenmetern je
Sekunde bei einer Wasserflutung (mit 1-%-Rostschutzmittel)
gegeben. Jedes Band wurde solange verwendet, bis es bis zur
Unterlage abgenutzt war.
Versuchsablauf
-
Für die Beispiele wurde das folgende gemischt, um einen
Schleifmittelbrei zu bilden: 29,5 Teile 50 : 50 : 1-Triacrylat
von
Tris(hydroxyethyl)isocyanurat:Trimethylolpropantriacrylat : 2-
Benzyl-2-N,N-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanon,
das im Handel bei Ciba Geigy unter der Handelsbezeichnung
"Irgacure 369" erhältlich ist, 69 Teile weißes Aluminiumoxid
(40 Mikrometer mittlere Partikelgröße), 0,5 Teile Silan-
Kopplungsmittel und 1 Teil amorpher Siliciumdioxid-Füllstoff,
der im Handel bei DeGussa unter der Handelsbezeichnung
"OX-50" erhältlich ist.
-
Der Schleifmittelbrei wurde über eine
flüssigkeitstragende Vakuumform auf ein Nickelfertigungswerkzeug mit
einem pyramidalen Muster schichtförmig so aufgebracht, daß er
Vertiefungen im Werkzeug füllte. Das pyramidale Muster war so
beschaffen, daß seine Basen aneinander angrenzten. Die Höhe
der Pyramiden betrug etwa 533 Mikrometer. Das gefüllte
Werkzeug wurde in Kontakt mit einem 130 Mikrometer dicken
Polyestertheraphtalat-(PET)-Film gebracht, der an der vorderen
Fläche eine 20 Mikrometer dicke Beschichtung aus Ethylen-
Acrylsäuregrundierung aufwies. Der Gegenstand wurde durch
Hindurchführen des Werkzeugs zusammen mit der Unterlage und
der Bindemittelvorstufe unter zwei bei Aetek erhältlichen
300-Watt-Hg-Kolben gehärtet. Die Strahlung durchquerte die
PET-Filmunterlage. Die Geschwindigkeit betrug etwa 3 Meter je
Minute bei vier Durchläufen. Dieses Licht rief eine
Umwandlung des Schleifmittelbreis in einen Schleifverbundstoff und
eine Haftung des Verbundstoffs am Polyesterfilmsubstrat
hervor. Als nächstes wurde die
Polyesterfilm/Schleifverbundstoff-Konstruktion an einer Quetschwalze vom
Fertigungswerkzeug abgetrennt, um einen Schleifgegenstand zu
bilden. Dies war ein kontinuierlich ablaufender Vorgang.
Beispiel 1
-
Beim Beispiel 1 wurde ein gemäß dem oben erwähnten
Versuchsablauf hergestellter Schleifgegenstand hergenommen und
aus diesem ein endloses Band geformt. Um dies zu erreichen,
wurde der Schleifgegenstand auf 203 cm geschnitten, und die
beiden freien Enden wurden so manipuliert, daß sie
nebeneinander liegend ausgerichtet waren, und sie wurden
befestigt, um der Matrix von Verbundstoffen eine bestimmte
Ausrichtung zu verleihen, d. h., der Winkel der Grate zu den
Seitenkanten der Unterlage wurde als etwa 1 Grad gegenüber
der Parallelen zu den Seitenkanten der Unterlage festgelegt,
wurde der Endpunkt jedes Grats in der Querrichtung des Bands
um etwa 32 Gratreihen verschoben und wurden die beiden freien
Enden des Gegenstands dann klebend miteinander verspleißt, um
einen endlosen Bandgegenstand zu bilden.
Vergleichsbeispiel A
-
Beim Vergleichsbeispiel A wurde ein gemäß dem oben
erwähnten Versuchsablauf hergestellter Schleifgegenstand
hergenommen und aus diesem ein endloses Band geformt. Der
Schleifgegenstand wurde auf 203 cm geschnitten, und die beiden
Enden wurden so ausgerichtet, daß die Ausrichtung der Matrix
parallel zu den Seitenkanten der Unterlage verlief, d. h., daß
die Grate parallel zur Zentralachse und zu den Seitenkanten
des Bands angeordnet wurden und die freien Enden des
Gegenstands wurden klebend mit den in der parallelen Orientierung
zu den Seitenkanten gehaltenen Graten verspleißt.
Beispiel 2
-
Das Beispiel 2 wurde in der gleichen Weise wie das
Beispiel 1 ausgeführt, wobei die Verschiebung jedoch etwa 14
Grad gegenüber der Parallelen, nämlich etwa 635 Gratreihen
betrug.
-
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Beispiele 1, 2 und des
Vergleichsbeispiels A beim Prüfen gemäß dem Prüfvorgang 1.
Tabelle 1
-
Gesamtabtrennung
-
Vergleichsbeispiel A 20,7 g
-
Beispiel 1 30,7 g
-
Beispiel 2 35,3 g
-
Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, daß die
Gesamtabtrennung, die durch die Schleifgegenstände aus den Beispielen 1
und 2, die unter einem nicht parallelen und nicht senkrechten
Winkel zu den Seitenkanten des Schleifgegenstands orientierte
Grate aufweisen und die vorliegende Erfindung repräsentieren,
erzielt wurde, erheblich größer als die bei dem
Schleifgegenstand aus dem Vergleichsbeispiel A beobachteten war, wobei
alle Schleifgrate parallel zu den Seitenkanten des
Schleifgegenstands ausgerichtet waren.
-
Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser
Erfindung werden für Fachleute offensichtlich sein, ohne daß vom
Schutzumfang dieser Erfindung abgewichen wird, und es sollte
verständlich sein, daß diese Erfindung nur durch die
anliegenden Ansprüche eingeschränkt ist.