DE60224222T2

DE60224222T2 - Träger und mit dem träger hergestelltes schleifmittel sowie verfahren zur herstellung und verwendung des trägers und des schleifmittels

Info

Publication number: DE60224222T2
Application number: DE60224222T
Authority: DE
Inventors: Ehrich J. Saint Paul BRAUNSCHWEIG; Daidre L. Saint Paul SYVERSON; Edward J. Saint Paul WOO; Michael J. Saint Paul ANNEN
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2022-10-10
Also published as: BR0215334A; AU2002343490A1; US6846232B2; EP1461183B1; US20030143938A1; KR20040068360A; US20050097824A1; CA2471487A1; WO2003057411A1; ATE381413T1; DE60224222D1; CN1607997A; JP2005514218A; EP1461183A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein den Träger für ein Schleifprodukt, ein Verfahren zur Herstellung des Trägers und eines Schleifprodukts, das den Träger enthält, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Schleifprodukts.
Beschichtete Schleifprodukte enthalten in der Regel ein flexibles Trägermaterial, das mit einer Schleifbeschichtung überzogen ist. Die Schleifbeschichtung enthält üblicherweise eine erste Beschichtung, die in der Regel als eine "Aufbau"-Beschichtung bezeichnet wird, die zuerst auf die Oberseite des Träger aufgebracht wird, und während die Aufbaubeschichtung noch genügend unausgehärtet ist, werden Schleifpartikel in die Aufbaubeschichtung hinein abgelagert, so dass sie teilweise eingebettet darin sind. Die Aufbaubeschichtung wird dann mindestens teilweise gehärtet, und die Schleifpartikel werden in der Regel weiter in dem beschichteten Schleifprodukt befestigt, indem eine Deckbeschichtung hinzugefügt wird, welche die Aufbaubeschichtung und die Schleifpartikel überlagert. Im Anschluss an eine vollständige Aushärtung der Aufbau- und der Deckbeschichtung entsteht ein beschichtetes Schleifprodukt. Zu einem beschichteten Schleifprodukt kann auch ein Schleifprodukt gehören, das hergestellt wird, indem man auf eine Fläche des Trägers ein Gemisch aus Schleifpartikeln in einem härtbaren Bindemittel aufbringt. Das Gemisch wird in der Regel mit Hilfe eines geeigneten Mittels auf die Oberseite des Trägers aufbeschichtet und dann gehärtet. Die Oberfläche der Schleifbeschichtung kann auch vor dem Aushärten so modifiziert werden, dass sie erhöhte Abschnitte und vertiefte Abschnitte enthält, so dass eine dreidimensionale oder strukturierte Schleiffläche entsteht.
In einigen Fällen ist es wünschenswert, dem Träger eine dreidimensionale Oberfläche zu verleihen, anstatt sie der Schleifbeschichtung selbst zu verleihen. Wenn der Träger eine dreidimensionale Oberfläche erhält, so enthält die entstandene Fläche, auf welche die Schleifbeschichtung aufgebracht wird, in der Regel vertiefte Abschnitte und erhöhte Abschnitte, die üblicherweise in den erhöhten Bereichen flach sind, wobei die erhöhten Bereichen allgemein in derselben Ebene angeordnet sind, um eine diskontinuierliche Schleiffläche zu erhalten.
Die meisten beschichteten Schleifprodukte werden zu einer Vielzahl verschiedener Formen verarbeitet, wie zum Beispiel rechteckige Bahnen, Scheibenformen, längliche Streifen und längliche Streifen, die an den Enden verbunden werden, um ein Schleifband zu erhalten. Schleifscheiben werden in der Regel in Schleifvorrichtungen, wie zum Beispiel Schwingschleifern, verwendet und benötigen darum auf ihrer nicht-schleifenden Seite ein Mittel zum Anbringen der beschichteten Schleifscheibe an dem beweglichen Auflagepolster, das an der Schleifvorrichtung angebracht ist. Recht häufig bringt man eine Schicht einer Haftklebstoffzusammensetzung entweder auf die nicht-schleifende Seite der Schleifscheibe oder auf das Auflagepolster, auf das sie gelegt werden soll, auf, wobei die Fläche, auf der sie angebracht werden soll, eine Fläche ist, die dafür geeignet ist, eine gute Klebebindung zwischen der Klebebeschichtung und der Fläche herzustellen. Es sind noch weitere mechanische Befestigungssysteme bekannt. Zum Beispiel kann die Rückseite des Schleifgegenstandes ein Schlaufensubstrat enthalten. Das Schlaufensubstrat hat den Zweck, ein Mittel bereitzustellen, mit dem ein Schleifprodukt, wie zum Beispiel eine Scheibe, sicher mit Haken an einem Auflagepolster in Eingriff gebracht werden kann. Darüber hinaus kann auch eine Bahn, die aufrecht stehende filamentartige Stiele enthält, deren distale Enden abgeflacht wurden, als eine Eingriffsvorrichtung zur Eingriffnahme eines Schlaufensubstrats verwendet werden. Das Schlaufensubstrat kann entweder auf die Rückseite des Schleifbahnmaterials oder auf die Auflage, auf der es angebracht wird, aufgebracht werden, wobei die andere Seite das Eingriffselement ist, d. h. eine Bahn, die eine Vielzahl von Haken oder Stielen mit abgeflachten distalen Enden enthält.
Vor der vorliegenden Erfindung musste ein Hersteller eines Schleifbahnmaterials, das (1) einen Träger mit erhöhten Abschnitten und vertieften Abschnitten auf der Fläche, auf der eine Schleifbeschichtung aufgetragen werden soll, enthielt und (2) auf dessen Trägerrückseite ein Teil eines zweiteiligen mechanischen Eingreifsystems angebracht werden soll, dieses Ergebnis in einem Mehrschrittverfahren bewerkstelligen. In der Regel wurde der Träger zuerst mit erhöhten Bereichen und vertieften Bereichen versehen. Dann wurde die Schleifbeschichtung mindestens auf die erhöhten Bereiche aufgetragen. Ein anschließender Arbeitsgang war erforderlich, um ein Bahnmaterial aufzulaminieren, das einen Teil eines zweiteiligen mechanischen Eingreifsystems enthielt, wie zum Beispiel eine Bahn, die Haken oder die Stiele mit abgeflachten distalen Enden trug.
US-Patent Nr. 2,115,897 (Wooddell und Mitarbeiter) lehrt einen Schleifgegenstand mit einem Träger, an dem mittels eines Klebstoffs mehrere gebundene Schleifsegmente angebracht sind. Diese gebundenen Schleifsegmente können in einem vorgegebenen Muster an dem Träger angeklebt werden.
US-Patent Nr. 2,242,877 (Albertson) lehrt ein Verfahren zur Herstellung einer komprimierten Schleifscheibe. Mehrere Schichten aus beschichteten Schleiffaserscheiben werden in ein Formwerkzeug gelegt und dann Wärme und Druck ausgesetzt, um die komprimierte Mittenscheibe zu bilden. Das Formwerkzeug hat ein vorgegebenes Muster, das dann auf die komprimierte Mittenscheibe übertragen wird, wodurch ein mit einem Muster versehener beschichteter Schleifgegenstand entsteht.
US-Patent Nr. 2,755,607 (Haywood) lehrt ein beschichtetes Schleifmittel, das Erhöhungen und Vertiefungen von Schleifabschnitten enthält. Ein Klebstoffstoffüberzug wird auf die Vorderseite eines Trägers aufgebracht, und dieser Klebstoffstoffüberzug wird dann gekämmt, um Erhöhungen und Vertiefungen zu erzeugen. Als nächstes werden Schleifkörner in den Klebstoff hineingedrückt, worauf eine Verfestigung des Klebstoffstoffüberzugs folgt.
US-Patent Nr. 3,048,482 (Hurst) offenbart einen Schleifgegenstand, der einen Träger, ein Bindesystem und Schleifgranalien umfasst, die mittels des Bindesystems an dem Träger angebracht sind. Die Schleifgranalien sind ein Verbund aus Schleifkörnern und einem Bindemittel, der von dem Bindesystem getrennt vorliegt. Die Schleifgranalien sind dreidimensional und haben bevorzugt eine Pyramidenform. Um diesen Schleifgegenstand herzustellen, werden zuerst die Schleifgranalien mittels eines Formungsprozesses hergestellt. Als nächstes wird ein Träger in ein Formwerkzeug gelegt, gefolgt von dem Bindesystem und den Schleifgranalien. In dem Formwerkzeug befinden sich gemusterte Hohlräume, die zur Folge haben, dass die Schleifgranalien ein vorgegebenes Muster auf dem Träger aufweisen.
US-Patent Nr. 3,498,010 (Hagihara) beschreibt eine flexible Schleifscheibe, die einen mit Schleifmittel gefüllten gehärteten Harzverbund umfassen. Die Scheibe umfasst des Weiteren eine strukturierte Oberfläche, die durch einen Formungsprozesses hergestellt wird.
US-Patent Nr. 3,605,349 (Anthon) betrifft einen Schleifgegenstand vom Läpptyp. Bindemittel und Schleifkorn werden miteinander vermischt und dann durch ein Gitter hindurch auf den Träger gesprüht. Das Vorhandensein des Gitters hat eine gemusterte Schleifbeschichtung zur Folge.
Die britische Patentanmeldung Nr. 2,094,824 (Moore) betrifft einen gemusterten Läppfilm. Die Schleifmittel/Bindemittelharzschlämme wird hergestellt, und die Schlämme wird durch eine Maske hindurch aufgetragen, so dass getrennte Inseln entstehen. Als nächstes wird das Bindemittelharz gehärtet. Die Maske kann ein Seidensieb, eine Schablone, ein Drahtsieb oder ein Maschennetz sein.
US-Patent Nr. 4,644,703 (Kaczmarek und Mitarbeiter) und US-Patent Nr. 4,773,920 (Chasman und Mitarbeiter) betreffen Läppschleifgegenstand, der einen Träger und eine an dem Träger angehaftete Schleifbeschichtung umfasst. Die Schleifbeschichtung umfasst eine Suspension aus Schleifkörnern in Läppgröße und ein Bindemittel, das durch freie radikalische Polymerisation gehärtet wird. Die Schleifbeschichtung kann durch eine Rotationstiefdruckwalze zu einem Muster geformt werden.
Die japanische Patentanmeldung Nr. JP 62 238724A (Shigeharu, veröffentlicht am 19. Oktober 1987) beschreibt ein Verfahren zum Ausbilden einer großen Anzahl von intermittierenden Vorsprüngen auf einem Substrat. Perlen aus vorgehärtetem Harz werden gleichzeitig auf beiden Seiten der Platte extrusionsgeformt und anschließend gehärtet.
US-Patent Nr. 4,930,266 (Calhoun und Mitarbeiter) lehrt eine gemusterte Schleifbahn, in der die Schleifgranalien fest gebunden sind und im Wesentlichen in einer Ebene in einem zuvor festgelegten seitlichen Abstand liegen. In dieser Erfindung werden die Schleifgranalien mit einer Aufschleudertechnik aufgebracht, so dass jede Granalie im Wesentlichen individuell auf den Schleifmittelträger aufgebracht wird. Das führt zu einer Schleifbahn mit einem präzise gesteuerten Abstand der Schleifgranalien.
Die japanische Patentanmeldung Nr. 02 083172 (Tsukada und Mitarbeiter, veröffentlicht am 23. März 1990) lehrt ein Verfahren zum Herstellen eines Läppfilms mit einem vorgegebenen Muster. Eine Schleifmittel/Bindemittel-Schlämme in Vertiefungen in einem Werkzeug hineinbeschichtet. Ein Träger wird dann über das Werkzeug gelegt, und das Bindemittel in der Schmirgelschlämme wird gehärtet. Als nächstes wird das entstandene beschichtete Schleifmittel aus dem Werkzeug herausgenommen. Das Bindemittel kann durch Strahlungsenergie oder Wärmeenergie gehärtet werden.
US-Patent Nr. 5,014,468 (Ravipati und Mitarbeiter) betrifft einen Läppfilm für ophthalmische Anwendungen. Der Läppfilm umfasst eine gemusterte Oberflächenbeschichtung aus Schleifkörnern, die in einem strahlungsgehärteten Klebebindemittel verteilt sind. Zum Herstellen der gemusterten Oberfläche wird eine Schlämme aus Schleifmittel und härtbarem Bindemittel auf der Oberfläche einer Rotationstiefdruckwalze geformt. Die geformte Schlämme wird von der Walzenoberfläche entfernt und dann einer Strahlungsenergie zum Aushärten ausgesetzt.
US-Patent Nr. 5,015,266 (Yamamoto) betrifft eine Schleifbahn durch gleichförmiges Beschichten einer Schleifmittel/Klebstoff-Schlämme über eine geprägte Bahn, um eine Schleifbeschichtung herzustellen, bei der nach dem Aushärten hohe und niedrige Schleifabschnitte durch die Oberflächespannung der Schlämme ausgebildet sind, die den Unregelmäßigkeiten auf der Grundbahn entsprechen.
US-Patent Nr. 5,107,626 (Mucci) lehrt ein Verfahren zum Herstellen einer gemusterten Oberfläche auf einem Substrat durch Abschleifen mit einem aufbeschichteten Schleifmittel, das mehrere präzise geformte Schleifverbundmaterialien enthält. Die Schleifverbundmaterialien sind in einer nicht-zufälligen Gruppierung angeordnet, und jedes Verbundmaterial umfasst mehrere Schleifkörner, die in einem Bindemittel verteilt sind.
Die japanische Patentanmeldung Nr. JP 4 159084 (Nishio und Mitarbeiter, veröffentlicht am 2. Juni 1992) lehrt ein Verfahren zur Herstellung eines Läppbandes. Eine Schmirgelschlämme, die Schleifkörner und ein elektronenstrahlhärtbares Harz werden auf die Oberfläche einer Tiefdruckwalze oder Eindruckplattelatte aufgebracht. Dann wird die Schmirgelschlämme einem Elektronenstrahl ausgesetzt, der das Bindemittel härtet, und das entstandene Läppband wird von der Walze genommen.
US-Patent Nr. 5,190,568 (Tselesin) beschreibt ein aufbeschichtetes Schleifmittel mit mehreren Erhöhungen und Vertiefungen. Schleifpartikel werden in die und auf der Oberfläche der Verbundstruktur eingebettet.
US-Patent Nr. 5,199,227 (Ohishi) beschreibt ein Oberflächenbehandlungsband, das mehrere mit Teilchen gefüllte Harzvorsprünge auf einem Substrat umfasst. Die Vorsprünge sind dicht beieinanderliegende Bernard-Zellen, die mit einer Schicht aus hochwertigen Schleifpartikeln beschichtet sind.
US-Patent Nr. 5,437,754 (Calhoun), das an denselben Rechtsnachfolger wie die vorliegende Anmeldung übergegangen ist, lehrt ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegenstandes. Eine Schmirgelschlämme wird in Ausnehmungen eines geprägten Substrats hinein beschichtet. Der entstandene Aufbau wird auf einen Träger laminiert, und das Bindemittel in der Schmirgelschlämme wird gehärtet. Das geprägte Substrat wird entfernt, und die Schmirgelschlämme haftet an dem Träger.
US-Patent Nr. 5,219,462 (Bruxvoort und Mitarbeiter), das an denselben Rechtsnachfolger wie die vorliegende Anmeldung übergegangen ist, lehrt ein Verfahren zum Herstellen eines Schleifgegenstandes. Eine Schleifmittel/Bindemittel/Treibmittel-Schlämme wird im Wesentlichen nur in die Ausnehmungen eines geprägten Trägers hinein beschichtet. Nach dem Beschichten wird das Bindemittel gehärtet, und das Treibmittel wird aktiviert. Dadurch schäumt die Schlämme über die Oberfläche des geprägten Trägers hinaus auf.
US-Patent Nr. 5,435,816 (Spurgeon und Mitarbeiter), das an denselben Rechtsnachfolger wie die vorliegende Anmeldung übergegangen ist, lehrt ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegenstandes. In einem Aspekt dieser Patentanmeldung wird eine Schleifmittel/Bindemittel-Schlämme in Ausnehmungen eines geprägten Substrats hinein beschichtet. Strahlungsenergie wird durch das geprägte Substrat hindurch und in die Schmirgelschlämme hinein übertragen, um das Bindemittel zu härten.
US-Patent Nr. 5,672,097 (Hoopman), das an denselben Rechtsnachfolger wie die vorliegende Anmeldung übergegangen ist, lehrt einen Schleifgegenstand, wobei die Strukturelemente präzise geformt sind, aber untereinander variieren.
Das europäische Patent Nr. 702 615 (Romero, veröffentlicht am 22. Oktober 1997) beschreibt einen Schleifgegenstand mit einer gemusterten Schleiffläche. Der Schleifgegenstand hat mehrere erhöhte und ausgesparte Abschnitte, die ein thermoplastisches Material umfassen, wobei die erhöhten Abschnitte des Weiteren eine Schicht aus Klebstoff und Schleifmaterial umfasst, während die ausgesparten Abschnitte kein Schleifmaterial enthalten.
US-Patent Nr. 5,690,875 (Sakakibara und Mitarbeiter) beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines geformten mechanischen Befestigungsmittels. Ein Düsenrad mit Eingreifelement-bildenden Hohlräumen führt eine Extrusionsformung eines thermoplastischen Harzes aus. Das Düsenrad hat ein Kühlmittel, das der Entnahme der Eingreifelemente aus der Düse mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Herauslösekraft dient, wodurch eine Verformung des Substrats verhindert wird.
US-Patent Nr. 5,785,784 (Chesley und Mitarbeiter) betrifft einen Schleifgegenstand mit einer ersten und einer zweiten einander gegenüberliegenden Hauptoberfläche. Ein mechanisches Befestigungsmittel wird auf einer Oberfläche ausgebildet, und es werden präzise geformte Schleifverbundmaterialien mit Hilfe eines Produktionswerkzeugs auf der gegenüberliegenden Hauptoberfläche aufgebracht.
US-A-6,162,522 offenbart ein bestimmtes Schlaufenmaterial, das angeblich zur Verwendung in einem Haken-und-Schlaufen-Befestigungssystem geeignet ist.
US-Patent Nr. 6,299,508 (Gagliardi und Mitarbeiter) beschreibt einen Schleifgegenstand mit mehreren Schleifhilfsmittel-haltigen Vorsprüngen, die integral auf die Oberfläche eines Trägers geformt sind. Die Vorsprünge sind so konturiert, dass mehrere Erhöhungen und Vertiefungen definiert werden, wobei Schleifpartikel mindestens einen Abschnitt der Erhöhungen und Vertiefungen bedecken.
US-Patent Nr. 6,303,062 (Aamodt und Mitarbeiter) offenbart ein mechanisches Befestigungsmittel, wobei die Eingreifelemente konvexe Köpfe enthalten, die Abgrenzungslinien aufweisen. Die konvexen Köpfe werden durch Aufbringen einer Schicht aus erwärmtem Material über die Stiel-Enden gebildet.
Die vorliegende Erfindung stellt einen neuartigen Träger für einen Schleifgegenstand bereit. Der Träger wird im Wesentlichen in einem einzigen Schritt dergestalt hergestellt, dass er eine Hauptoberfläche aufweist, die erhöhte Bereiche und vertiefte Bereiche trägt, auf die eine Schleifbeschichtung aufgebracht wird, und eine gegenüberliegende Hauptoberfläche aufweist, die mehrere geformte Eingreifelemente enthält, die einen Teil eines zweiteiligen mechanischen Befestigungssystems bilden.
In einer ersten Ausführungsform stellt die Erfindung einen Träger für einen Schleifgegenstand bereit, umfassend ein bahnenartiges Polymersubstrat mit einer ersten Hauptoberfläche, die ein Muster aus nicht-schleifenden erhöhten Bereichen und vertieften Bereichen aufweist, und einer gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche, die mehrere geformte Eingreifelemente aufweist, bei welchen es sich um einen Teil eines zweiteiligen mechanischen Eingreifsystems handelt. Das Muster auf der ersten Hauptoberfläche kann entweder ein gleichförmiges Muster oder ein zufälliges Muster sein. Die Eingreifelemente umfassen filamentartige Stiele mit abgerundeten oder abgeflachten Distalenden, die in die zweite Hauptoberfläche integriert geformt sind, oder sie umfassen Hakenelemente, die in die zweite Hauptoberfläche integriert geformt sind.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung einen Schleifgegenstand bereit, der Folgendes umfasst:
einen Träger, umfassend ein bahnenartiges Polymersubstrat mit einer ersten Hauptoberfläche, die ein Muster aus nicht-schleifenden erhöhten Bereichen und vertieften Bereichen aufweist, und einer gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche, die mehrere geformte Eingreifelemente aufweist, bei welchen es sich um einen Teil eines zweiteiligen mechanischen Eingreifsystems handelt; und
eine Schleifbeschichtung mindestens über den erhöhten Bereichen.
Die erhöhten Bereiche sind bevorzugt in derselben Ebene angeordnet, um eine diskontinuierliche Schleiffläche zu bilden. Die Schleifbeschichtung kann die gesamte erste Hauptoberfläche einschließlich der vertieften Bereiche und erhöhten Bereiche überziehen, obgleich die bevorzugte Konfiguration darin besteht, nur die erhöhten Bereiche zu überziehen.
Die Schleifbeschichtung kann das Gemisch aus Schleifpartikeln und Bindemittel und härtbarem Bindemittel umfassen, das, wenn es auf die erste Hauptoberfläche aufgetragen wird, zu einer gleichförmigen Schleifbeschichtung aushärtet. Die Beschichtung kann vor dem Aushärten so modifiziert werden, dass darin erhöhte Bereiche und vertiefte Bereiche entstehen, so dass eine geformte oder strukturierte Schleifbeschichtung gebildet wird.
Die Eingreifelemente umfassen filamentartige Stiele, die integral in diese zweite Hauptoberfläche eingeformt sind, wobei jeder Stiel ein abgeflachtes oder abgerundetes distales Ende oder Hakenelemente aufweist, wobei jeder Stiel oder jedes Hakenelement integral in die zweite Hauptoberfläche eingeformt ist.
Die Schleifbeschichtung kann eine Bindemittelaufbaubeschichtung umfassen, in die mindestens ein Abschnitt jedes Schleifpartikels eingebettet ist, und kann des Weiteren eine Deckbeschichtung über der Aufbaubeschichtung und den Schleifpartikeln enthalten.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers für einen Schleifgegenstand bereit. Das Verfahren umfasst:
Extrudieren von geschmolzenem Polymermaterial zum Bilden einer Bahn aus schmelzflüssigem Polymer mit einer ersten Hauptoberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche;
Inkontaktbringen der ersten Hauptoberfläche der Bahn aus schmelzflüssigem Polymer mit einem ersten Werkzeug mit einer Kontaktfläche, die ein Muster von erhöhten Bereichen und vertieften Bereichen aufweist, zum Bilden eines entsprechenden Musters aus vertieften Bereichen und erhöhten Bereichen in der ersten Hauptoberfläche;
Inkontaktbringen der zweiten Hauptoberfläche der Bahn aus schmelzflüssigem Polymer mit einem zweiten Werkzeug mit einer Kontaktfläche, die darin mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus geformten Eingreifelementen und Vorläufern von geformten Eingreifelementen, die einen Teil eines zweiteiligen mechanischen Eingreifsystems bilden, bilden kann; wobei die geformten Eingreifelemente filamentartige Stiele mit abgerundeten oder abgeflachten Distalenden umfassen, die in die zweite Hauptoberfläche integriert geformt sind, oder wobei die geformten Eingreifelemente Hakenelemente umfassen, die in die zweite Hauptoberfläche integriert geformt sind;
Verfestigen der Bahn aus schmelzflüssigem Polymer zum Bereitstellen des Trägers; und optional Ausbilden von Vorläufern von Eingreifelementen zu Eingreifelementen.
Bevorzugt werden die Schritte zum Ausbilden des Musters aus erhöhten und vertieften Bereichen der ersten Oberfläche und zum Ausbilden der Eingreifelemente, die Vorläufer von Eingreifelementen sind, in der zweiten Hauptoberfläche gleichzeitig ausgeführt. Die Polymerbahn kann eine koextrudierte Polymerbahn sein, die mindestens zwei verschiedene Polymermaterialien umfasst, wobei jedes Polymermaterial eine Schicht in der Polymerbahn umfasst.
Die Vorläufer von geformten Eingreifelementen sind bevorzugt aufrecht stehende Stiele, die nach dem Ausbilden weiterverarbeitet werden, um ihre distalen Enden abzuflachen, um einen flachen Kopfabschnitt zu bilden, der durch ein Schlaufengewebe in Eingriff genommen werden kann. Alternativ können die Eingreifelemente zu Haken geformt werden, indem man einen entsprechend geformten Formungshohlraum auf der Oberfläche des zweiten Werkzeugs verwendet, der an Ort und Stelle Haken formt, wenn die Filamentstränge aus den Öffnungen zurückgezogen werden, die in der Kontaktoberfläche des zweiten Werkzeugs enthalten sind. Alternativ können die Haken auch zu einer aufrecht stehenden Konfiguration geformt werden und später erweicht und mit einem geeigneten Werkzeug entsprechend zu einer Hakenform umgewandelt werden.
Eine Schleifbeschichtung wird mindestens über die erhöhten Bereiche der ersten Oberfläche aufgebracht, um eine diskontinuierliche Schleiffläche zu bilden. Wie zuvor angesprochen, kann die Schleifbeschichtung entweder ein Gemisch aus Schleifpartikeln und härtbarem Bindemittel sein, das entweder in einer glatten Konfiguration oder in einer geformten oder strukturierten Konfiguration aufgebracht werden kann, oder sie kann eine herkömmliche Schleifbeschichtung aus einer Aufbauschicht und einer Deckschicht sein.
Und in einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegenstandes bereit. Das Verfahren umfasst: Herstellen eines Trägers für einen Schleifgegenstand gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, der eine Schleifbeschichtung mindestens über den erhöhten Bereichen der ersten Hauptoberfläche aufweist.
Die Schleifbeschichtung kann hergestellt werden, indem man mindestens die erhöhten Bereiche der ersten Hauptoberfläche mit einer Aufbaubeschichtung aus härtbarer Bindemittelzusammensetzung beschichtet, Schleifpartikel in die Aufbaubeschichtung aus härtbarer Bindemittelzusammensetzung hineingibt und die Aufbaubeschichtung-Bindemittel-Zusammensetzung mindestens teilweise härtet. Bevorzugt wird eine härtbare Deckbeschichtungszusammensetzung über die Aufbaubeschichtung und die Schleifpartikel beschichtet, woraufhin die Aufbau- und die Deckbeschichtungszusammensetzung mittels geeigneter Prozesse vollständig gehärtet werden.
Der erfindungsgemäße Schleifgegenstand kann in einem Verfahren zum Abschleifen eines Werkstücks verwendet werden, umfassend:
Inkontaktbringen der Schleifbeschichtung des Schleifgegenstandes mit dem Werkstück; und
Bewegen des Schleifgegenstandes und/oder des Werkstücks, um die in Kontakt gebrachte Fläche des Werkstücks abzuschleifen.
Das Werkstück kann aus einem beliebigen Material bestehen, zum Beispiel einem Material, das aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Metall, Holz, Kunststoff und Verbundmaterialien. Das Werkstück kann auch ein mit einem Anstrich versehenes Werkstück sein, das abgeschliffen werden kann, um eine Oberfläche zu erhalten, die erneut mit einem Anstrich versehen wird.
Der Schleifgegenstand der Erfindung kann in ein beliebiges einer Vielzahl verschiedener herkömmlich geformter Schleifprodukte umgewandelt werden, wie zum Beispiel Schleifscheiben, Schleifbänder und rechteckige Schleifbahnen. Die bevorzugte Form des Schleifgegenstandes der Erfindung ist die Form eines Auflegestücks, das rund sein kann, um auf herkömmliche Schwingschleifer oder ähnliche Geräte zu passen, die ein Auflagepolster aufweisen, um das mechanische Eingreifelement aufzunehmen, das auf der zweiten Hauptoberfläche ausgebildet ist. Das Auflagepolster enthält das Gegenelement für das Element, das auf der zweiten Hauptoberfläche des Schleifgegenstandes angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung wird weiter unter Bezug auf die 1–10 der Zeichnung veranschaulicht, in denen Folgendes zu sehen ist:
1 ist eine Schemazeichnung, die den Prozess und die Vorrichtung zum Herstellen des Trägers der Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine vergrößerte schematische Querschnittszeichnung eines Abschnitts eines Schleifmittelträgerprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine vergrößerte schematische Querschnittszeichnung eines Abschnitts einer weiteren Ausführungsform eines Schleifprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine vergrößerte schematische Querschnittszeichnung eines Abschnitts einer weiteren Ausführungsform eines Schleifprodukts mit einer geformten Schleifbeschichtung.
5 ist eine Draufsicht auf eine Walze zum Herstellen eines Produktionswerkzeugs, das sich zum Herstellen der geformten Schleifschicht des in 4 gezeigten Schleifprodukts eignet.
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Segments der in 5 gezeigten Walze entlang der Linie 6-6, um ein Oberflächendetail zu zeigen.
7 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines weiteren Segments der gemusterten Oberfläche der in 5 gezeigten Walze entlang der Linie 7-7.
8 ist eine schematische Darstellung eines Prozesses zum Herstellen eines Schleifgegenstandes gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine vergrößerte Draufsichtzeichnung eines Musters, das für die Herstellung von Werkzeugen für die Beispiele 2 und 3 verwendet wird.
10 ist eine optische Fotomikrografie eines Schleifgegenstandes der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Schemazeichnung, die einen bevorzugten Prozess und eine bevorzugte Vorrichtung zum Herstellen des Trägers der Erfindung zeigt.
12 zeigt detaillierte Informationen bezüglich der Größe und des Abstandes der Hohlräume in dem in 11 gezeigten Produktionswerkzeug.
13 ist eine Fotomikrografie eines Querschnitts des Trägers, der mit Hilfe der in 11 gezeigten Vorrichtung hergestellt wurde.
Es ist zu beachten, dass keine der oben gezeigten Zeichnungen maßstabsgetreu sein soll und dass bestimmte Merkmale vergrößert dargestellt sind, um ein besseres Verstehen der Erfindung zu ermöglichen.
Wenden wir uns nun 1 zu, wo ein Extruder 10 gezeigt ist, der einen Einfülltrichter 11 enthält, über den teilchenförmiges Polymermaterial in den Extruder eingefüllt werden kann. Der Extruder kann ein beliebiger herkömmlicher gewerblicher Extruder für diesen Zweck sein, der in der Lage ist, zu schmelzen und eine schmelzflüssige Polymerbahn aus einer geeigneten Extruderdüse zu formen, um eine schmelzflüssige Polymerbahn 12 herzustellen, die zwischen der gemusterten Walze 14 und der Hohlraum-tragenden Oberfläche 16 des Bandes 15 hindurchgeleitet wird. Der bevorzugte Extruder ist der, der unter der Handelsbezeichnung "SINGLE SCREW EXTRUDER" bei der Firma Johnson Plastic Machinery Co., Chippewa Falls, Wisconsin, zu beziehen ist und der mit einer Extruderdüse mit einer Öffnung ausgestattet ist, die in der Lage ist, eine schmelzflüssige Bahn eines Materials zu bilden. Die Betriebsbedingungen für den Extruder waren folgende:
Die Extruderdüse wurde auf 248,9°C erwärmt und hatte eine Öffnung von 12,7 mm (0,5 Inch). Das Polymermaterial wurde mit einer Rate von 26,7°C pro Minute in dem Extruder erwärmt.
Die gemusterte Walze 14, die auf 18°C erwärmt wurde und aus Stahl bestand, wurde mit 8,2 m/min gedreht. Die gemusterte Stahlwalze 14, die auf 18,3°C gehalten wurde, enthielt ein gestuftes Pyramidenmuster auf ihrer zylindrischen Oberfläche mit ungefähr 1.783 Pyramiden/cm² (11.500 Pyramiden/Inch²). Die gemusterte Walze 14 wurde mit 8,2 m/min gedreht.
Das Band 15 mit einer Hohlraum-tragenden Oberfläche 16, die zum Ausbilden aufrecht stehender Filamente geeignet ist, wurde über das Walzenwerk 17, 18, 19 bzw. 20 geleitet. Ein Quetschspalt wurde zwischen der Walze 14 mit der gemusterten Oberfläche und der Hohlraum-tragenden Oberfläche 16 von Band 15 an der durch die Walze 17 getragenen Stelle gebildet, dergestalt, dass die Oberseite der schmelzflüssigen Bahn 12 zur selben Zeit mit mehreren erhöhten Abschnitten 21 versehen wurde, als die Stiele 22 in der Bandoberfläche 16 gebildet wurden. Man ließ den entstandenen geformten Träger 23, der erhöhte Abschnitte 21 auf seiner Oberseite und filamentartige Stiele 22 auf seiner Unterseite trug, fest werden und leitete ihn über die Mitläuferwalze 18 und unter der Mitläuferwalze 24 entlang, die von der Stiel-bildenden Bandoberfläche 16 so beabstandet war, dass die Stiele 22 aus ihren Formungsöffnungen in der Oberfläche 16 des Bandes 15 herausgezogen wurden. Der Träger, der Hakenelementvorläuferstiele 22 trug, wurde dann in einer serpentinenartigen Weise um drei hintereinander angeordnete Walzen 25, 26 bzw. 27 herum geführt, um die distalen Enden der aufrecht stehenden Stiele 22 abzuflachen, um abgeflachte Stiele 28 zu bilden. Die Walze 25 wurde auf 143°C erwärmt, mit 8,2 m/min im Uhrzeigersinn gedreht und bestand aus Stahl. Die Walze 26 wurde auf 10°C gekühlt, mit 8,2 m/min im Uhrzeigersinn gedreht und bestand aus Stahl. Die Walze 27 wurde auf 143°C erwärmt, mit 8,2 m/min im Uhrzeigersinn gedreht und bestand aus Stahl. Nach dem Ausbilden der abgeflachten distalen Enden zum Herstellen der abgeflachten Stiele 28 wurde das entstandene Trägermaterial 29 zur Lagerung auf die Walze 30 gewickelt.
2 ist eine vergrößerte schematische Querschnittszeichnung eines Abschnitts des Trägers 29, welche die Oberseite 40 und die Unterseite 41 zeigt. Die Oberseite 40 enthält erhöhte Bereiche 42 und vertiefte Bereiche 43. Die Unterseite 41 enthält aufrecht stehende Stiele 44 mit abgeflachten distalen Enden 45 zur Eingriffnahme mit einem Schlaufentextilsubstrat. Das Verfahren zur Herstellung der mehreren geformten Eingreifelemente, die einen Teil eines zweiteiligen mechanischen Befestigungssystems bilden, wie es auf der zweiten Hauptoberfläche des Trägers verwendet wird, ist im US-Patent Nr. 5,785,784 (Chesley und Mitarbeiter) beschrieben.
In der in 1 gezeigten Vorrichtung ist das Endlosband 15 ein Produktionswerkzeug mit einer Oberfläche 16, die in der Lage ist, die aufrecht stehenden Stiele 22 aus einem schmelzflüssigen thermoplastischen Material herzustellen. Das bevorzugte schmelzflüssige thermoplastische Material ist Polypropylen, das unter der Handelsbezeichnung "SRD7587" bei der Dow Chemical Company, Midland, Michigan, bezogen werden kann.
3 ist eine vergrößerte schematische Querschnittszeichnung eines Abschnitts eines Schleifprodukts 50 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der in 3 gezeigte Träger ähnelt dem, der in 2 gezeigt ist, mit einer Oberseite mit erhöhten und vertieften Bereichen und einer Unterseite, die einen Teil eines zweiteiligen mechanischen Befestigungssystems enthält. Im Fall von 3 enthält der eine Teil des mechanischen Befestigungssystems Hakenelemente 51. Im Fall von 3 enthält die Schleifbeschichtung eine Aufbaubeschichtung 52, in die Schleifpartikel 53 eingebettet sind, worüber dann die Deckbeschichtung 54 gelegt wird.
4 ist eine vergrößerte schematische Querschnittszeichnung eines Abschnitts eines weiteren Schleifprodukts 60, das einen Träger ähnlich dem, der in 2 gezeigt ist, mit den erhöhten Bereichen und den vertieften Bereichen enthält. Der eine Teil des mechanischen Befestigungssystems, der in 4 gezeigt ist, enthält Stiele 61 mit abgerundetem Ende, die im US-Patent Nr. 5,505,747 (Chesley und Mitarbeiter) beschrieben sind. Diese Stiele können mit einem zweiten Teil des zweiteiligen mechanischen Eingreifsystems in Eingriff gebracht werden, der ähnliche Stiele mit abgerundetem Ende wie die enthält, die in 4 gezeigt sind. 4 enthält eine Schleifbeschichtung 62, die erhöhte Abschnitte 63 und vertiefte Abschnitte 64 in einer Bindemittelbeschichtung 65 enthält, die Schleifpartikel 66 enthält.
Jede Schleifverbundschicht enthält Komponenten, die für Oberflächenmodifikationseigenschaften und die Langlebigkeit eines Schleifgegenstandes von Bedeutung sind. Die Komponenten der Schleifverbundschichten und weitere Ausführungsformen der Erfindung werden in den folgenden Abschnitten der Patentanmeldung besprochen.
Schleifpartikel
Ein Schleifgegenstand der vorliegenden Erfindung umfasst in der Regel mindestens eine Schleifverbundschicht, die mehrere Schleifpartikel enthält, die in einem Bindemittel verteilt sind, das durch Aushärten von Vorläuferpolymer-Untereinheiten hergestellt wird. Das Bindemittel wird aus einem Bindemittelvorläufer hergestellt, der Vorläuferpolymer-Untereinheiten umfasst. Die Schleifpartikel können gleichmäßig in einem Bindemittel verteilt sein, oder alternativ können die Schleifpartikel ungleichmäßig darin verteilt sein. Es ist bevorzugt, dass die Schleifpartikel gleichmäßig in dem Bindemittel verteilt sind, so dass der entstandene Schleifgegenstand ein gleichförmigeres Schneidvermögen aufweist.
Die durchschnittliche Partikelgröße der Schleifpartikel kann im Bereich von etwa 0,01 bis 1500 Mikrometer, bevorzugt zwischen 0,01 und 500 Mikrometer und besonders bevorzugt zwischen 1 und 100 Mikrometer liegen. Die Größe der Schleifpartikel ist in der Regel als die längste Abmessung der Schleifpartikel spezifiziert. In den meisten Fällen gibt es eine Bereichsverteilung der Partikelgrößen. In einigen Fällen ist es bevorzugt, dass die Partikelgrößenverteilung innerhalb eines engen Toleranzbereichs gesteuert wird, dergestalt, dass der entstandene Schleifgegenstand dem geschliffenen Werkstück eine gleichförmige Oberflächenbeschaffenheit verleiht.
Zu Beispielen von herkömmlichen harten Schleifpartikeln gehören Schmelz-Sinterkorund, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, weißer Schmelz-Sinterkorund, schwarzes Siliziumcarbid, grünes Siliziumcarbid, Titandiborid, Borcarbid, Wolframcarbid, Titancarbid, Diamant (sowohl natürlich als auch synthetisch), Siliziumdioxid, Eisenoxid, Chrom(III)-oxid, Cer(IV)-oxid, Zirkoniumdioxid, Titan(IV)-oxid, Silikates, Zinnoxid, kubisches Bornitrid, Granat, Schmelz-Sinterkorund-Zirkoniumdioxid, Solgel-Schleifpartikel und dergleichen. Beispiele von Solgel-Schleifpartikeln finden sich in den US-Patenten Nr. 4,314,827 (Leitheiser und Mitarbeiter); Nr. 4,623,364 (Cottringer und Mitarbeiter); Nr. 4,744,802 (Schwabel); Nr. 4,770,671 (Monroe und Mitarbeiter) und Nr. 4,881,951 (Wood und Mitarbeiter).
Der Begriff "Schleifpartikel" umfasst im Sinne des vorliegenden Textes auch einzelne Schleifpartikel, die mit einem Polymer zu einem Schleifagglomerat aneinander gebundenen sind. Schleifagglomerate sind in den US-Patenten Nr. 4,311,489 (Kressner); Nr. 4,652,275 (Bloecher und Mitarbeiter); Nr. 4,799,939 (Bloecher und Mitarbeiter) und Nr. 5,500,273 (Holmes und Mitarbeiter) beschrieben. Alternativ können die Schleifpartikel durch Anziehungskräfte zwischen den Partikeln aneinander gebunden sein.
Dem Schleifpartikel kann auch eine Form verliehen worden sein. Zu Beispielen solcher Formen gehören Stäbe, Dreiecke, Pyramiden, Konen, massive Kugeln, hohle Kugeln und dergleichen. Alternativ kann der Schleifpartikel auch zufällig geformt sein.
Schleifpartikel können mit Materialien beschichtet werden, um den Partikeln gewünschte Eigenschaften zu verleihen. Zum Beispiel hat sich gezeigt, dass Materialien, die auf die Oberfläche eines Schleifpartikels aufgebracht werden, die Adhäsion zwischen dem Schleifpartikel und dem Polymer verbessern. Außerdem kann ein Material, das auf die Oberfläche eines Schleifpartikels aufgebracht wird, die Dispergierbarkeit der Schleifpartikel in den Vorläuferpolymer-Untereinheiten verbessern. Alternativ können Oberflächenbeschichtungen die Schneideigenschaften des entstandenen Schleifpartikels ändern und verbessern. Solche Oberflächenbeschichtungen sind zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 5,011,508 (Wald und Mitarbeiter); Nr. 1,910,444 (Nicholson); Nr. 3,041,156 (Rowse und Mitarbeiter); Nr. 5,009,675 (Kunz und Mitarbeiter); Nr. 4,997,461 (Markhoff-Matheny und Mitarbeiter); Nr. 5,213,591 (Celikkaya und Mitarbeiter); Nr. 5,085,671 (Martin und Mitarbeiter) und Nr. 5,042,991 (Kunz und Mitarbeiter) beschrieben.
Füllstoffe
Ein Schleifgegenstand dieser Erfindung kann eine Schleifbeschichtung umfassen, die des Weiteren einen Füllstoff umfasst. Ein Füllstoff ist ein teilchenförmiges Material mit einer durchschnittlichen Partikelgröße im Bereich zwischen 0,1 und 50 Mikrometer, in der Regel zwischen 1 und 30 Mikrometer. Zu Beispielen brauchbarer Füllstoffe für diese Erfindung gehören Metallcarbonate (wie zum Beispiel Calciumcarbonat, Calciummagnesiumcarbonat, Natriumcarbonat und Magnesiumcarbonat), Siliziumdioxid (wie zum Beispiel Quarz, Glasperlen, Glasblasen und Glasfasern), Silikate (wie zum Beispiel Talkum, Tone, Montmorillonit, Feldspat, Glimmer, Calciumsilikat, Calciummetasilikat, Natriumaluminosilikat und Natriumsilikat), Metallsulfate (wie zum Beispiel Calciumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat und Aluminiumsulfat), Gips, Vermiculit, Zucker, Holzmehl, Aluminiumtrihydrat, Ruß, Metalloxide (wie zum Beispiel Calciumoxid, Aluminiumoxid, Zinnoxid und Titandioxid), Metallsulfite (wie zum Beispiel Calciumsulfit), thermoplastische Partikel (wie zum Beispiel Polycarbonat, Polyetherimid, Polyester, Polyethylen, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitrilbutadienstyrol-Blockcopolymer, Polypropylen, Acetalpolymere, Polyurethane und Nylonpartikel) und wärmehärtbare Partikel (wie zum Beispiel Phenolblasen, Phenolperlen, Polyurethanschaumstoffpartikel und dergleichen). Der Füllstoff kann auch ein Salz wie zum Beispiel ein Halidsalz sein. Zu Beispielen von Halidsalzen gehören Natriumchlorid, Kaliumcryolit, Natriumcryolit, Ammoniumcryolit, Kaliumtetrafluorborat, Natriumtetrafluorborat, Siliziumfluoride, Kaliumchlorid und Magnesiumchlorid. Zu Beispielen von Metallfüllstoffen gehören Zinn, Blei, Bismut, Kobalt, Antimon, Cadmium, Eisen und Titan. Zu weiteren sonstigen Füllstoffen gehören Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit und Metallsulfide und Suspendierhilfsmittel.
Ein Beispiel eines Suspendierhilfsmittels ist ein amorpher Siliziumdioxidpartikel mit einer Oberfläche von weniger als 150 Quadratmeter/Gramm, der auf dem freien Markt von der DeGussa Corp., Rheinfelden, Deutschland, unter dem Handelsnamen "OX-50" zu beziehen ist. Die Zugabe des Suspendierhilfsmittels kann die Gesamtviskosität der Schmirgelschlämme verringern. Die Verwendung von Suspendierhilfsmitteln ist im US-Patent Nr. 5,368,619 (Culler) eingehender beschrieben.
Bindemittel
Die Schleifbeschichtung dieser Erfindung kann aus einer härtbaren Schleifverbundschicht gebildet werden, die ein Gemisch aus Schleifpartikeln und Vorläuferpolymer-Untereinheiten umfasst. Die härtbare Schleifverbundschicht umfasst bevorzugt organische Vorläuferpolymer-Untereinheiten. Die Vorläuferpolymer-Untereinheiten sind bevorzugt hinreichend fließfähig, um eine Oberfläche beschichten zu können. Die Verfestigung der Vorläuferpolymer-Untereinheiten kann durch Aushärtung (zum Beispiel Polymerisation und/oder Vernetzung), durch Trocknen (zum Beispiel Austreiben einer Flüssigkeit) und/oder einfach durch Kühlen erreicht werden. Die Vorläuferpolymer-Untereinheiten können eine auf organischem Lösemittel basierende, eine auf Wasser basierende oder eine zu 100 aus Feststoffen bestehende (d. h. eine im Wesentlichen lösemittelfreie) Zusammensetzung sein. Es können thermoplastische und/oder wärmehärtbare Polymere oder Materialien sowie Kombinationen davon als Vorläuferpolymer-Untereinheiten verwendet werden. Beim Aushärten der Vorläuferpolymer-Untereinheiten wird das härtbare Schleifverbundmaterial in das gehärtete Schleifverbundmaterial umgewandelt. Die bevorzugten Vorläuferpolymer-Untereinheiten können entweder ein härtbares Kondensationsharz oder ein polymerisierbares Zusatzharz sein. Die polymerisierbaren Zusatzharze können ethylenisch ungesättigte Monomere und/oder Oligomere sein. Zu Beispielen brauchbarer vernetzbarer Materialien gehören Phenolharze, Bismaleimid-Bindemittel, Vinyletherharze, Aminoplastharze mit ungesättigten alpha/beta-Carbonyl-Seitengruppen, Urethanharze, Epoxidharze, Acrylatharze, acrylierte Isocyanuratharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Isocyanuratharze, acrylierte Urethanharze, acrylierte Epoxidharze oder Gemische daraus.
Eine Schleifverbundschicht kann zwischen etwa 1 Gewichtsteil Schleifpartikel und 90 Gewichtsteilen Schleifpartikel und zwischen 10 Gewichtsteilen Vorläuferpolymer-Untereinheiten und 99 Gewichtsteilen Vorläuferpolymer-Untereinheiten umfassen. Bevorzugt kann eine Schleifverbundschicht etwa 30 bis 85 Teile Schleifpartikel und etwa 15 bis 70 Teile Vorläuferpolymer-Untereinheiten umfassen. Besonders bevorzugt kann eine Schleifverbundschicht etwa 40 bis 70 Teile Schleifpartikel und etwa 30 bis 60 Teile Vorläuferpolymer-Untereinheiten umfassen.
Die Vorläuferpolymer-Untereinheiten sind bevorzugt ein härtbares organisches Material (d. h. eine Polymer-Untereinheit oder ein Polymermaterial, die bzw. das in der Lage ist, bei Einwirkung von Wärme und/oder sonstigen Energiequellen, wie zum Beispiel Elektronenstrahlen, ultraviolettem Licht, sichtbarem Licht usw., oder im Lauf der Zeit bei Zugabe eines chemischen Katalysators, von Feuchtigkeit oder eines sonstigen Mittels, das ein Aushärten oder Polymerisieren des Polymers bewirkt, zu polymerisieren und/oder zu vernetzen). Zu Beispielen von Vorläuferpolymer-Untereinheiten gehören Aminopolymere oder Aminoplastpolymere wie zum Beispiel alkylierte Harnstoff-Formaldehyd-Polymere, Melamin-Formaldehyd-Polymere und alkyliertes Benzoguanamin-Formaldehyd-Polymer, Acrylatpolymere, einschließlich Acrylate und Methacrylate, Alkylacrylate, acrylierte Epoxidharze, acrylierte Urethane, acrylierte Polyester, acrylierte Polyether, Vinylether, acrylierte Öle und acrylierte Silikone, Alkydpolymere wie zum Beispiel Urethanalkydpolymere, Polyesterpolymere, reaktive Urethanpolymere, phenolische Polymere wie zum Beispiel Resol- und Novolac-Polymere, Phenol-/Latexpolymere, Epoxidpolymere wie zum Beispiel Bisphenolepoxidpolymere, Isocyanate, Isocyanurate, Polysiloxanpolymere, einschließlich Alkylalkoxysilanpolymere, oder reaktive Vinylpolymere. Das entstandene Bindemittel kann in Form von Monomeren, Oligomeren, Polymeren oder Kombinationen daraus vorliegen.
Die Aminoplast-Vorläuferpolymer-Untereinheiten haben mindestens eine ungesättigte alpha/beta-Carbonyl-Seitengruppe je Molekül oder Oligomer. Diese Polymermaterialien sind in den US-Patenten Nr. 4,903,440 (Larson und Mitarbeiter) und Nr. 5,236,472 (Kirk und Mitarbeiter) eingehender beschrieben.
Bevorzugte gehärtete Schleifverbundmaterialien werden aus freien radikalischen härtbaren Vorläuferpolymer-Untereinheiten erzeugt. Diese Vorläuferpolymer-Untereinheiten sind in der Lage, unter Einwirkung von Wärmeenergie und/oder Strahlungsenergie rasch zu polymerisieren. Zu einer bevorzugten Teilmenge von freien radikalischen härtbaren Vorläuferpolymer-Untereinheiten gehören ethylenisch ungesättigte Vorläuferpolymer-Untereinheiten. Zu Beispielen solcher ethylenisch ungesättigten Vorläuferpolymer-Untereinheiten gehören Aminoplastmonomere oder -oligomere mit ungesättigten alpha/beta-Carbonyl-Seitengruppen, ethylenisch ungesättigte Monomere oder Oligomere, acrylierte Isocyanuratmonomere, acrylierte Urethanoligomere, acrylierte Epoxidmonomere oder -oligomere, ethylenisch ungesättigte Monomere oder Verdünnungsmittel, Acrylatdispersionen und Gemische daraus. Der Begriff "Acrylat" beinhaltet sowohl Acrylate als auch Methacrylate.
Ethylenisch ungesättigte Vorläuferpolymer-Untereinheiten enthalten sowohl monomere als auch polymere Verbindungen, die Atome von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff und optional Stickstoff und die Halogene. Sauerstoff- und/oder Stickstoffatome liegen allgemein in Form von Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und Harnstoffgruppen vor. Die ethylenisch ungesättigten Monomere können monofunktional, difunktional, trifunktional, tetrafunktional oder sogar höher-funktional sein und sowohl Acrylat- als auch Methacrylat-basierte Monomere enthalten. Geeignete ethylenisch ungesättigte Verbindungen sind bevorzugt Ester, die aus der Reaktion von Verbindungen entstehen, die aliphatische Monohydroxy-Gruppen oder aliphatische Polyhydroxy-Gruppen und ungesättigte Carbonsäuren enthalten, wie zum Beispiel Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure oder Maleinsäure. Zu repräsentativen Beispielen ethylenisch ungesättigter Monomere gehören Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Styrol, Divinylbenzen, Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Laurylacrylat, Octylacrylat, Caprolactonacrylat, Caprolactonmethacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat, Cyclohexylacrylat, Stearylacrylat, 2-Phenoxyethylacrylat, Isooctylacrylat, Isobornylacrylat, Isodecylacrylat, Polyethylenglycolmonoacrylat, Polypropylenglycolmonoacrylat, Vinyltoluen, Ethylenglycoldiacrylat, Polyethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Hexanedioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, 2-(2-Ethoxyethoxy)ethylacrylat, propoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glyceroltriacrylat, Pentaerthyitoltriacrylat, Pentaerythritoltrimethacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat und Pentaerythritoltetramethacrylat. Zu weiteren ethylenisch ungesättigten Materialien gehören Monoallyl, Polyallyl oder Polymethallylester und Amide von Carbonsäuren, wie zum Beispiel Diallylphthalat, Diallyladipat oder N,N-diallyladipamid. Zu weiteren stickstoffhaltigen ethylenisch ungesättigten Monomeren gehören Tris(2-acryloxyethyl)isocyanurat, 1,3,5-Tri(2-methyacryloxyethyl)-s-triazin, Acrylamid, Methylacrylamid, N-methyl-acrylamid, N,N-dimethylacrylamid, N-vinylpyrrolidon oder N-vinyl-piperidon.
Eine bevorzugte Vorläuferpolymer-Untereinheit enthält ein Gemisch aus zwei oder mehr Acrylatmonomere. Zum Beispiel können die Vorläuferpolymer-Untereinheiten ein Gemisch aus trifunktionalem Acrylat und monofunktionalen Acrylatmonomeren sein. Ein Beispiel einer Vorläuferpolymer-Untereinheit ist ein Gemisch aus propoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat und 2-(2-Ethoxyethoxy)ethylacrylat. Die Gewichtsverhältnisse von multifunktionalem Acrylat und monofunktionalen Acrylatpolymeren können im Bereich von etwa 1 Teil bis etwa 90 Teilen multifunktionalem Acrylat und etwa 10 Teilen bis etwa 99 Teilen monofunktionalem Acrylat liegen.
Es ist auch möglich, eine Vorläuferpolymer-Untereinheit aus einem Gemisch aus einem Acrylat und einem Epoxidpolymer zu formulieren, wie es zum Beispiel im US-Patent Nr. 4,751,138 (Tumey und Mitarbeiter) beschrieben ist.
Zu weiteren Vorläuferpolymer-Untereinheiten gehören Isocyanuratderivate mit mindestens einer Acrylat-Seitengruppe, und Isocyanatderivate mit mindestens einer Acrylat-Seitengruppe sind im US-Patent Nr. 4,652,274 (Boettcher und Mitarbeiter) eingehender beschrieben. Das bevorzugte Isocyanurat-Material ist ein Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat.
Zu weiteren Vorläuferpolymer-Untereinheiten gehören Diacrylaturethanester sowie Polyacrylat- oder Polymethacrylaturethanester von hydroxyterminierten Isocyanat-gestreckten Polyestern oder Polyethern. Zu Beispielen von auf dem freien Markt erhältlichen acrylierten Urethanen gehören jene mit dem Handelsnamen "UVITHANE 782", zu beziehen bei der Firma Morton Chemical, Moss Point, Mississippi; "CMD 6600", "CMD 8400" und "CMD 8805", zu beziehen bei der Firma UCB Radcure Specialties, Smyrna, Georgia; "PHOTOMER"-Harze (zum Beispiel PHOTOMER 6010) von der Henkel Corp., Hoboken, New Jersey; "EBECRYL 220" (hexafunktionales aromatisches Urethanacrylat), "EBECRYL 284" (aliphatisches Urethandiacrylat von 1200, verdünnt mit 1,6-Hexanedioldiacrylat), "EBECRYL 4827" (aromatisches Urethandiacrylat), "EBECRYL 4830" (aliphatisches Urethandiacrylat, verdünnt mit Tetraethylenglycoldiacrylat), "EBECRYL 6602" (trifunktionales aromatisches Urethanacrylat, verdünnt mit Trimethylolpropanethoxytriacrylat), "EBECRYL 840" (aliphatisches Urethandiacrylat) und "EBECRYL 8402" (aliphatisches Urethandiacrylat) von UCB Radcure Specialties; und "SARTOMER"-Harze (zum Beispiel "SARTOMER" 9635, 9645, 9655, 963-B80, 966-A80, CN980M50 usw.) von Sartomer Co., Exton, Pennsylvania.
Zu weiteren Vorläuferpolymer-Untereinheiten gehören Diacrylatepoxidester sowie Polyacrylat- oder Polymethacrylatepoxidester wie zum Beispiel die Diacrylatester von Bisphenol-A-Epoxidpolymer. Zu Beispielen von auf dem freien Markt erhältlichen acrylierten Epoxidharzen gehören jene mit dem Handelsnamen "CMD 3500", "CMD 3600" und "CMD 3700", zu beziehen bei der Firma UCB Radcure Specialties.
Andere Vorläuferpolymer-Untereinheiten können auch acrylierte Polyesterpolymere sein. Acrylierte Polyester sind die Reaktionsprodukte von Acrylsäure mit einer zweiwertigen Säure/aliphatischem Diol-basiertem Polyester. Zu Beispielen von auf dem freien Markt erhältlichen acrylierten Polyestern gehören jene mit den Handelsbezeichnungen "PHOTOMER 5007" (hexafunktionales Acrylat) und "PHOTOMER 5018" (tetrafunktionales Tetracrylat) von der Henkel Corp.; und "EBECRYL 80" (tetrafunktionales modifiziertes Polyesteracrylat), "EBECRYL 450" (Fettsäure-modifiziertes Polyesterhexaacrylat) und "EBECRYL 830" (hexafunktionales Polyesteracrylat) von UCB Radcure Specialties.
Eine weitere bevorzugte Vorläuferpolymer-Untereinheit ist ein Gemisch aus ethylenisch ungesättigtem Oligomer und Monomeren. Zum Beispiel können die Vorläuferpolymer-Untereinheiten ein Gemisch aus einem Acrylat-funktionalen Urethanoligomer und einem oder mehreren monofunktionalen Acrylatmonomeren umfassen. Dieses Acrylatmonomer kann ein pentafunktionales Acrylat, ein tetrafunktionales Acrylat, ein trifunktionales Acrylat, ein difunktionales Acrylat, ein monofunktionales Acrylatpolymer oder Kombinationen daraus sein.
Die Vorläuferpolymer-Untereinheiten können auch eine Acrylatdispersion sein, so wie jene, die im US-Patent Nr. 5,378,252 (Follensbee) beschrieben ist.
Zusätzlich zu wärmehärtbaren Polymeren können auch thermoplastische Bindemittel verwendet werden. Zu Beispielen geeigneter thermoplastischer Polymere gehören Polyamide, Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyurethane, Polyetherimid, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitrilbutadienstyrol-Blockcopolymer, Styrolbutadienstyrol-Blockcopolymere, Styrolisoprenstyrol-Blockcopolymere, Acetalpolymere, Polyvinylchlorid und Kombinationen daraus.
Es können wasserlösliche Vorläuferpolymer-Untereinheiten, die optional mit einem wärmehärtbaren Harz gemischt sind, verwendet werden. Zu Beispielen von wasserlöslichen Vorläuferpolymer-Untereinheiten gehören Polyvinylalkohol, Hautleim oder wasserlösliche Cellulose-Ether wie zum Beispiel Hydroxypropylmethylcellulose, Methylcellulose oder Hydroxyethylmethylcellulose. Diese Bindemittel werden im US-Patent Nr. 4,255,164 (Butkze und Mitarbeiter) erwähnt.
Im Fall von Vorläuferpolymer-Untereinheiten, die ethylenisch ungesättigte Monomere und Oligomere enthalten, können Polymerisationsinitiatoren verwendet werden. Zu Beispielen gehören organische Peroxide, Azoverbindungen, Quinone, Nitrosoverbindungen, Acylhalide, Hydrazone, Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Imidazole, Chlortriazine, Benzoin, Benzoinalkylether, Diketone, Phenone oder Gemische daraus. Beispiele geeigneter auf dem freien Markt erhältlicher ultraviolett-aktivierter Photoinitiatoren haben Handelsnamen wie zum Beispiel "IRGACURE 651", "IRGACURE 184" und "DAROCUR 1173", die auf dem freien Markt bei Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, New York, erhältlich sind. Ein weiterer mit sichtbarem Licht aktivierter Photoinitiator hat den Handelsnamen "IRGACURE 369", der auf dem freien Markt bei der Ciba Geigy Company erhältlich ist. Beispiele geeigneter mit sichtbarem Licht aktivierter Initiatoren werden in den US-Patenten Nr. 4,735,632 (Oxman und Mitarbeiter) und Nr. 5,674,122 (Krech und Mitarbeiter) besprochen.
Ein geeignetes Initiatorsystem kann einen Photosensibilisierer enthalten. Repräsentative Photosensibilisierer können Carbonylgruppen oder tertiäre Aminogruppen oder Gemische daraus aufweisen. Bevorzugte Photosensibilisierer mit Carbonylgruppen sind Benzophenon, Acetophenon, Benzil, Benzaldehyd, o-Chlorbenzaldehyd, Xanthon, Thioxanthon, 9,10-Anthraquinon oder andere aromatische Ketone. Bevorzugte Photosensibilisierer mit tertiären Aminen sind Methyldiethanolamin, Ethyldiethanolamin, Triethanolamin, Phenylmethylethanolamin oder Dimethylaminoethylbenzoat. Zu handelsüblichen Photosensibilisierern gehören "QUANTICURE ITX", "QUANTICURE QTX", "QUANTICURE PTX" und "QUANTICURE EPD" von der Biddle Sawyer Corp., New York, New York.
Im Allgemeinen kann die Menge an Photosensibilisierer- oder Photoinitiatorsystem von etwa 0,01 bis 10 Gewichts-%, besonders bevorzugt von 0,25 bis 4,0 Gewichts-% der Komponenten der Vorläuferpolymer-Untereinheiten variieren.
Außerdem ist es bevorzugt, den Initiator (bevorzugt gleichmäßig) in den Vorläuferpolymer-Untereinheiten zu dispergieren, bevor teilchenförmiges Material, wie zum Beispiel die Schleifpartikel und/oder Füllstoffpartikel, hinzugegeben wird.
Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass die Vorläuferpolymer-Untereinheiten Strahlungsenergie, bevorzugt ultraviolettem Licht oder sichtbarem Licht, ausgesetzt werden, um die Vorläuferpolymer-Untereinheiten zu härten oder zu polymerisieren. In einigen Fällen absorbieren bestimmte Schleifpartikel und/oder bestimmte Zusatzstoffe ultraviolettes und sichtbares Licht, was ein ordnungsgemäßes Aushärten der Vorläuferpolymer-Untereinheiten behindern kann. Das geschieht zum Beispiel mit Cer(IV)-oxid-Schleifpartikeln. Die Verwendung von Phosphat-haltigen Photoinitiatoren, insbesondere Acylphosphinoxid-haltigen Photoinitiatoren, kann dieses Problem minimieren. Ein Beispiel eines solchen Acylphosphatoxids ist 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, das auf dem freien Markt bei der BASF Corporation, Ludwigshafen, Deutschland, unter der Handelsbezeichnung "LR8893" erhältlich ist. Zu weiteren Beispielen von auf dem freien Markt erhältlichen Acylphosphinoxiden gehören "DAROCUR 4263" und "DAROCUR 4265", die auf dem freien Markt von Ciba Specialty Chemicals erhältlich sind.
Es können kationische Initiatoren verwendet werden, um die Polymerisation zu initialisieren, wenn das Bindemittel auf einem Epoxid- oder Vinylether basiert. Zu Beispielen kationischer Initiatoren gehören Salze von Onium-Kationen, wie zum Beispiel Arylsulfoniumsalze, sowie organometallische Salze wie zum Beispiel Ionenarensysteme. Weitere Beispiele sind in den US-Patenten Nr. 4,751,138 (Tumey und Mitarbeiter); Nr. 5,256,170 (Harmer und Mitarbeiter); Nr. 4,985,340 (Palazotto) und Nr. 4,950,696 beschrieben.
Es können auch Doppelhärtungs- und Hybridhärtungs-Photoinitiatorsysteme verwendet werden. Bei Doppelhärtungs-Photoiniatorsystemen erfolgt die Aushärtung oder Polymerisation in zwei getrennten Stufen über entweder denselben oder über verschiedene Reaktionsmechanismen. Bei Hybridhärtungs-Photoinitiatorsystemen finden bei Kontakt mit ultravioletter/sichtbarer oder Elektronenstrahlung zwei Aushärtungsmechanismen gleichzeitig statt.
Träger
Es eignet sich eine Vielzahl verschiedener Trägermaterialien für den Schleifgegenstand der vorliegenden Erfindung, einschließlich sowohl flexibler Träger und Träger, die von starrerer Art sind. Zu Beispielen typischer flexibler Schleifträger gehören Polymerfilm, grundierter Polymerfilm, Tuch, Papier, Vulkanfaser, Vliesmaterialien und behandelte Versionen davon und Kombinationen daraus. Nicht-polymere Träger können verwendet werden, wenn die erhöhten Bereiche und der eine Teil des mechanischen Eingreifsystems unter Verwendung von schmelzflüssigem Polymermaterial auf ihre Hauptoberflächen aufgebracht werden, um jedes dieser Strukturelemente auszubilden. Das heißt, der nicht-polymere Träger würde durch den Prozess geführt werden, und die Hohlräume, welche die erhöhten Bereiche und Haken oder Stiele erzeugen, würden mit schmelzflüssigen Polymeren gefüllt werden. Die Dicke eines Trägers, gemessen vom höchsten Punkt des erhöhten Bereichs auf der ersten Hauptoberfläche zu der zweiten Hauptoberfläche liegt allgemein im Bereich zwischen etwa 20 und 5000 Mikrometer und bevorzugt zwischen 50 und 2500 Mikrometer.
Alternativ kann der Träger aus einem porösen Material wie zum Beispiel einem Schaumstoff, einschließlich eines offen- und geschlossenzelligen Schaumstoffs, hergestellt werden.
Ein weiteres Beispiel eines geeigneten Trägers ist im US-Patent Nr. 5,417,726 (Stout und Mitarbeiter) beschrieben. Der Träger kann auch aus zwei oder mehr Trägern, die zusammenlaminiert sind, sowie aus Verstärkungsfasern bestehen, die in einem Polymermaterial umschlossen sind, wie im US-Patent Nr. 5,573,619 (Benedict und Mitarbeiter) beschrieben.
Der Träger kann eine bahnartige Struktur sein, die zuvor im Stand der Technik als ein Befestigungssystem in Betracht gezogen wurde. Zum Beispiel kann der Träger ein Schlaufengewebe sein, das Eingreifschlaufen auf der gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche und eine relativ glatte erste Hauptoberfläche aufweist. Die geformten Strukturen sind an der ersten Hauptoberfläche angehaftet. Zu Beispielen von Schlaufengeweben gehören genähte Schlaufen, Trikotschlaufen und dergleichen. Weitere Informationen zu geeigneten Schlaufengeweben finden sich in den US-Patenten Nr. 4,609,581 (Ott) und Nr. 5,254,194 (Ott). Alternativ kann der Träger eine bahnartige Struktur sein, die Eingreifhaken, die von der gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche abstehen, und ein relativ glatte erste Hauptoberfläche aufweist. Die geformten Strukturen sind an der ersten Hauptoberfläche angehaftet. Zu Beispielen solcher bahnartigen Strukturen mit Eingreifhaken finden sich in den US-Patenten Nr. 5,505,747 (Chesley), Nr. 5,667,540 (Chesley), Nr. 5,672,186 (Chesley) und Nr. 6,197,076 (Braunschweig). Die Eingreifschlaufen oder Haken sind so konstruiert, dass sie während des Gebrauchs mit den entsprechenden Haken oder Schlaufen einer Auflagestruktur wie zum Beispiel einem Auflagepolster in Eingriff stehen.
Geformte Strukturen
Die geformten Strukturen können aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, einschließlich: Vliesmaterialien, Schaumstoff (offen- und geschlossenzelliger Schaumstoff), Polymerfilm und Polymermaterial (sowohl wärmehärtbare als auch thermoplastische Polymere). Zu Beispielen wärmehärtbarer Polymere gehören: Phenol, Epoxid, Acrylat, Urethan, Harnstoff-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd und dergleichen. Zu Beispielen thermoplastischer Polymere gehören: Polyurethan, Nylon, Polypropylen, Polyethylen, Polyester, Acrylnitrilbutadienstyrol, Styrol und dergleichen.
Die Höhen der erhöhten Abschnitte des Trägers können im Bereich von etwa 0,05 Millimeter bis etwa 20 Millimeter, in der Regel von etwa 0,1 bis etwa 10 Millimeter und bevorzugt von etwa 0,25 bis etwa 5 Millimeter liegen. Die Höhen der erhöhten Abschnitte der Schleifbeschichtung liegen im Bereich von etwa 5 Mikrometer (μm) bis etwa 1000 μm, in der Regel von etwa 25 μm bis etwa 500 μm und bevorzugt von etwa 25 μm bis etwa 250 μm.
Das Verhältnis der Höhe der erhöhten Abschnitte des Träger zu der Höhe der erhöhten Abschnitte der Schleifbeschichtung kann im Bereich von etwa 1:1 bis 1000:1, in der Regel etwa 2:1 bis 500:1 und bevorzugt etwa 5:1 bis 100:1 liegen.
Die geformten Strukturen können an den Träger gebondet werden, oder alternativ können die geformten Strukturen einstückig mit dem Träger ausgebildet sein.
Geformter Träger
Es gibt zahlreiche Mittel, um den Träger mit den geformten Strukturen herzustellen. In einem Aspekt können die geformten Strukturen an die erste Hauptoberfläche des Trägers laminiert oder angehaftet sein. Es kann jede geeignete Laminierungstechnik oder jeder geeignete Klebstoffs verwendet werden. In einem weiteren Aspekt werden die geformten Strukturen auf der ersten Hauptoberfläche des Trägers gebildet. Es gibt zahlreiche Verfahren, dies zu bewerkstelligen.
In dem ersten Verfahren wird die geformte Struktur durch einen kontinuierlichen Formungsprozess gebildet. In diesem Prozess ist es allgemein bevorzugt, dass die geformten Strukturen aus einem Acrylat und/oder Epoxidharz hergestellt werden, das in der Lage ist, in ein Acrylat und/oder Epoxidpolymer hinein vernetzt zu werden. Weitere Einzelheiten zu Acrylatharzen und Epoxidharz finden sich im Abschnitt "Bindemittel" dieser Patentanmeldung. 8 veranschaulicht eine Vorrichtung 123 zum Aufbringen einer geformten Beschichtung auf die erste Hauptoberfläche des Trägers. Ein Produktionswerkzeug 124 hat die Form eines Bandes mit einer Hohlraum-tragenden Kontaktoberfläche 130, einer gegenüberliegenden Trägeroberfläche 138 und entsprechend bemessenen Hohlräumen innerhalb der Kontaktoberfläche 130. Der Träger 125 mit einer ersten Hauptoberfläche 126 und einer zweiten Hauptoberfläche 127 wird von der Walze 128 abgerollt. Zur selben Zeit, wie der Träger 125 von der Walze 128 abgerollt wird, wird das Produktionswerkzeug 124 von der Walze 129 abgerollt. Die Kontaktoberfläche 130 des Produktionswerkzeugs 124 wird in der Beschichtungsstation 131 mit einem Bindemittelvorläufer zum Herstellen der geformten Strukturen beschichtet. Der Bindemittelvorläufer kann vor dem Beschichtungsschritt erwärmt werden, um seine Viskosität zu verringern. Die Beschichtungsstation 131 kann jedes herkömmliche Beschichtungsmittel umfassen, wie zum Beispiel eine Rakelbeschichtungsvorrichtung, eine Tropfdüsenbeschichtungsvorrichtung, eine Vorhangbeschichtungsvorrichtung, eine Vakuumdüsenbeschichtungsvorrichtung oder eine Extrusionsdüsenbeschichtungsvorrichtung. Nachdem die Kontaktoberfläche 130 des Produktionswerkzeugs 124 beschichtet ist, werden der Träger 125 und das Produktionswerkzeug 124 dergestalt zusammengebracht, dass das Gemisch die erste Hauptoberfläche 126 des Trägers 125 benetzt. In 8 wird das Gemisch mittels einer Kontaktquetschwalze 133, die auch den Produktionswerkzeug/Bindemittelvorläufer/Träger-Aufbau gegen eine Stütztrommel 135 drängt, mit dem Träger 125 in Kontakt gedrängt. Als nächstes wird eine ausreichende Dosis Strahlungsenergie von einer Strahlungsenergiequelle 137 durch die Rückseite 138 des Produktionswerkzeugs 124 hindurch und in das Gemisch hinein übertragen, um den Bindemittelvorläufer wenigstens teilweise zu härten, wodurch eine geformte, handhabbare Struktur 139 entsteht. Das Produktionswerkzeug 124 wird dann von der geformten, handhabbaren Struktur 139 getrennt. Die Trennung des Produktionswerkzeugs 124 von der geformten handhabbaren Struktur 139 geschieht an der Walze 140. Der Winkel a zwischen der geformten, handhabbaren Struktur 139 und dem Produktionswerkzeug 124 unmittelbar nach dem Passieren der Walze 140 ist bevorzugt steil, zum Beispiel größer als 30°, um eine saubere Trennung der geformten, handhabbaren Struktur 139 von dem Produktionswerkzeug 124 zu erreichen. Das Produktionswerkzeug 124 wird als Rolle 141 neu aufgewickelt, so dass es wiederverwendet werden kann.
Die geformte, handhabbare Struktur 139 wird als Rolle 143 aufgewickelt. Wenn der Bindemittelvorläufer noch nicht vollständig ausgehärtet ist, so kann er dann vollständig ausgehärtet werden, indem er einer zusätzlichen Energiequelle ausgesetzt wird, wie zum Beispiel einer Wärmeenergiequelle oder einer zusätzlichen Strahlungsenergiequelle, um den geformten Träger zu bilden. Alternativ kann schließlich eine vollständige Aushärtung erreicht werden, ohne eine zusätzliche Energiequelle zu benutzen, um den beschichteten Schleifgegenstand herzustellen. Im Sinne des vorliegenden Textes meint die Phrase "vollständige Aushärtung" und dergleichen, dass der Bindemittelvorläufer genügend ausgehärtet ist, so dass das entstandene Produkt als ein Träger für einen beschichteten Schleifgegenstand genutzt werden kann.
In der Regel wird das Produktionswerkzeug verwendet, um eine Polymer-Verbundschicht mit einer Gruppierung von entweder präzise oder unregelmäßig geformten Strukturen zu erzeugen. Das Produktionswerkzeug hat eine Oberfläche, die mehrere Hohlräume enthält. Diese Hohlräume sind im Wesentlichen die umgekehrte Form der Polymerstrukturen und sind für das Erzeugen der Form und Anordnung der Polymerstrukturen zuständig. Diese Hohlräume können jede geometrische Form haben, welche die umgekehrte Form zu den geometrischen Formen sind, die für die geformten Strukturen geeignet sind, auf die die Schleifschicht aufbeschichtet wird. Bevorzugt wird die Form der Hohlräume so gewählt, dass die Oberfläche der geformten Struktur von dem Träger fort kleiner wird. Das Produktionswerkzeug kann ein Band, eine Bahn, eine Endlosbahn, eine Beschichtungswalze wie zum Beispiel eine Rotationstiefdruckwalze, eine auf der Beschichtungswalze montierte Hülse oder eine Düse sein. Die gleiche Ausrüstung wird verwendet, um eine geformte Schleifbeschichtung auf den Träger aufzubringen. Weitere Einzelheiten zu Produktionswerkzeugen finden sich in dem Abschnitt "Herstellen der Schleifbeschichtung".
In einem weiteren Verfahren zur Herstellung eines geformten Trägers kann das härtbare Harz auf die Oberfläche einer Rotationstiefdruckwalze beschichtet werden. Der Träger kommt mit der Rotationstiefdruckwalze in Kontakt, und das härtbare Harz benetzt den Träger. Die Rotationstiefdruckwalze überträgt dann ein Muster oder eine Textur in das härtbare Harz. Als nächstes wird die Harz/Träger-Kombination von der Rotationstiefdruckwalze genommen, und der entstandene Aufbau wird Bedingungen ausgesetzt, um die Vorläuferpolymer-Untereinheiten dergestalt zu härten, dass geformte Polymerstrukturelemente gebildet werden. Eine Variante dieses Prozesses ist, das härtbare Harz auf den Träger zu beschichten und den Träger in Kontakt mit der Rotationstiefdruckwalze zu bringen.
Die Rotationstiefdruckwalze kann gewünschte Muster übertragen, wie zum Beispiel eine hexagonale Gruppierung, trunkierte Rippen, Gitter, Kugeln, Pyramidenstümpfe, Würfel, Blöcke oder Stäbe. Die Rotationstiefdruckwalze kann auch ein Muster dergestalt übertragen, dass ein Steg zwischen benachbarten Polymerstrukturelementen entsteht. Alternativ kann die Rotationstiefdruckwalze ein Muster dergestalt übertragen, dass der Träger zwischen benachbarten Polymerformen frei liegt. Gleichermaßen kann die Rotationstiefdruckwalze ein Muster dergestalt übertragen, dass eine Mischung von Polymerformen entsteht.
In einem weiteren Verfahren wird die härtbare Harzschicht durch ein Sieb gesprüht oder aufbeschichtet, um ein Muster in der härtbaren Harzschicht zu erzeugen. Dann werden die Vorläuferpolymer-Untereinheiten gehärtet, um die Polymerstrukturen zu bilden. Das Sieb kann jedes gewünschte Muster übertragen, wie zum Beispiel eine hexagonale Gruppierung, trunkierte Rippen, Gitter, Kugeln, Pyramiden, Pyramidenstümpfe, Würfel, Blöcke oder Stäbe. Das Sieb kann auch ein Muster dergestalt übertragen, dass ein Steg zwischen benachbarten Polymerstrukturen entsteht. Alternativ kann das Sieb ein Muster dergestalt übertragen, dass der Träger zwischen benachbarten Polymerstrukturen frei liegt. Gleichermaßen kann das Sieb ein Muster dergestalt übertragen, dass eine Mischung von Polymerformen entsteht.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines geformten Trägers ist, eine texturierte, geformte oder geprägte Schicht auf die erste Hauptoberfläche des Trägers zu laminieren. Das entstandene geformte Laminat kann dann als der Träger verwendet werden, auf dem eine Schleifschicht auf die texturierte, geformte oder geprägte Schicht aufbeschichtet wird. Diese texturierte, geformte oder geprägte Schicht kann zum Beispiel Gaze oder Gitterstoffe enthalten.
Ein weiteres alternatives Verfahren zum Herstellen eines geformten Trägers besteht darin, ein härtbares Harz auf einen allgemein planaren Träger in Form eines Musters aufzubeschichten, wobei das Harz eine Komponente enthält, die anschließend so aufgeschäumt werden kann, dass die Abmessungen der in Form eines Musters aufbeschichteten Harz-Strukturelemente nach dem Aufschäumen größer werden. Dieses Aufschäumen findet bevorzugt vor der Aushärtung des Harzes statt, kann aber auch nach der Aushärtung stattfinden. Zu Beispielen von Komponenten, die bei Änderungen der Prozessbedingungen aufgeschäumt werden können, gehören aufschäumbare Mikrokugeln, wie sie zum Beispiel unter dem Handelsnamen MICROPEARL bei der Pierce-Stevens Corp, Buffalo, New York, bezogen werden können. Eine Modifikation dieses Verfahren ist, dass die Polymer-Mikrokugeln vor der Beigabe zu dem härtbaren Harz aufgeschäumt werden. Das härtbare Harz wird in Musterform zu Strukturen aufbeschichtet, die eine ausreichende Höhe aufweisen, und anschließend gehärtet, so dass ein geformter Träger mit Strukturelementen entsteht, die aus Polymer-Schaumstoff bestehen.
Ein Träger, der aus geformten Strukturen besteht, kann ebenfalls gebildet werden, indem eine Schicht aus härtbarem Harz kontinuierlich aufgebracht wird, wobei das Harz eine Komponente enthält, die anschließend in einem Muster aufgeschäumt werden kann, indem eine elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich örtlich begrenzt aufgestrahlt wird, zum Beispiel Infrarotstrahlung. Bevorzugt wird die härtbare Harzschicht gehärtet, nachdem die aufschäumbare Komponente in Musterform aufgeschäumt wurde.
In einem weiterer Verfahren wird der Träger geprägt, um die geformten Strukturen herzustellen. Zum Beispiel können thermoplastische Filme oder Schaumstoffe wie zum Beispiel Nylon, Propylen, Polyester, Polyethylen und dergleichen unter Wärmeeinfluss geprägt werden. Das Prägewerkzeug ist im Wesentlichen die Umkehrung der gewünschten Form und Abmessungen der geformten Strukturen.
Der konkrete Typ und der konkrete Aufbau des Trägers und/oder der geformten Strukturen richten sich nach vielen Faktoren und vor allem nach den gewünschten Eigenschaften des fertigen Schleifgegenstandes für die vorgesehene Schleifanwendung. Wenn zum Beispiel ein flexibler Schleifgegenstand gewünscht wird, so können ein Schaumstoffträger und Schaumstoffstrukturen wünschenswert sein. Wenn alternativ hohe Schneidraten gewünscht werden, so kann ein steiferer Träger bevorzugt sein. Der Fachmann ist in der Lage, einen Träger und geformte Strukturen zu formulieren, welche die entsprechenden Eigenschaften aufweisen.
Eine Schleifverbundschicht
Eine Schleifverbundschicht, die in dieser Erfindung brauchbar ist, umfasst in der Regel mehrere Schleifpartikel, die in Vorläuferpolymer-Untereinheiten fixiert und verteilt sind. Sie kann aber auch andere Zusatzstoffe enthalten, wie zum Beispiel Haftvermittler, Füllstoffe, Treibmittel, Fasern, Antistatikmittel, Initiatoren, Suspendierhilfsmittel, Photosensibilisierer, Schmiermittel, Netzmittel, oberflächenaktive Substanzen, Pigmente, Farbstoffe, UV-Stabilisatoren und Suspendierhilfsmittel. Die Mengen dieser Zusatzstoffe werden so gewählt, dass die gewünschten Eigenschaften.
Das Schleifverbundmaterial kann optional einen Weichmacher enthalten. Im Allgemeinen erhöht die Zugabe des Weichmachers die Erosionsanfälligkeit des Schleifverbundmaterials und macht die Bindemittelzusammensetzung insgesamt weicher. In einigen Fällen fungiert der Weichmacher als ein Verdünnungsmittel für die Vorläuferpolymer-Untereinheiten. Der Weichmacher ist bevorzugt mit den Vorläuferpolymer-Untereinheiten kompatibel, um eine Phasentrennung zu minimieren. Zu Beispielen geeigneter Weichmacher gehören Polyethylenglycol, Polyvinylchlorid, Dibutylphthalat, Alkylbenzylphthalat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Celluloseester, Silikonöle, Adipat- und Sebacatester, Polyole, Polyolderivate, t-Butylphenyldiphenylphosphat, Tricresylphosphat, Rizinusöl oder Kombinationen daraus. Phthalatderivate sind ein Type von bevorzugten Weichmachern.
Der Schleifpartikel oder die Schleifbeschichtung kann des Weiteren oberflächenmodifizierende Zusatzstoffe umfassen, einschließlich Netzmittel (mitunter auch als "oberflächenaktive Substanzen" bezeichnet) und Haftvermittler. Ein Haftvermittler kann eine Assoziationsbrücke zwischen den Vorläuferpolymer-Untereinheiten und den Schleifpartikeln erzeugen. Außerdem kann der Haftvermittler eine Assoziationsbrücke zwischen dem Bindemittel und den Füllstoffpartikeln erzeugen. Zu Beispielen von Haftvermittlern gehören Silane, Titanate und Zircoaluminate.
Außerdem können Wasser und/oder organische Lösemittel in dem Schleifverbundmaterial enthalten sein. Die Menge an Wasser und/oder organischem Lösemittel wird so gewählt, dass die gewünschte Beschichtungsviskosität der Vorläuferpolymer-Untereinheiten und Schleifpartikel erreicht wird. Im Allgemeinen sollten das Wasser und/oder das organische Lösemittel mit den Vorläuferpolymer-Untereinheiten kompatibel sein. Das Wasser und/oder Lösemittel können nach der Polymerisation des Vorläufers entfernt werden, oder sie können in dem Schleifverbundmaterial verbleiben. Zu geeigneten wasserlöslichen und/oder wasserempfindlichen Zusatzstoffen gehören Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat oder Partikel auf Cellulosebasis.
Beispiele ethylenisch ungesättigter Verdünnungsmittel oder Monomere finden sich im US-Patent Nr. 5,236,472 (Kirk und Mitarbeiter). In einigen Fällen sind diese ethylenisch ungesättigten Verdünnungsmittel brauchbar, weil sie allgemein mit Wasser verdünnbar sind. Weitere reaktive Verdünnungsmittel sind im US-Patent Nr. 5,178,646 (Barber und Mitarbeiter) offenbart.
Konfiguration der Schleifverbundstruktur
Ein Schleifgegenstand dieser Erfindung enthält eine Schleifbeschichtung mit mindestens einer Schleifverbundschicht, die mehrere geformte, bevorzugt präzise geformte, Schleifverbundstrukturen enthält. Der Begriff "geformt" in Kombination mit dem Begriff "Schleifverbundstruktur" bezieht sich sowohl auf "präzise geformte" als auch auf "unregelmäßig geformte" Schleifverbundstrukturen. Ein Schleifgegenstand dieser Erfindung kann mehrere solcher geformten Schleifverbundstrukturen in einer zuvor festgelegten Gruppierung auf einem Träger enthalten. Eine Schleifverbundstruktur kann zum Beispiel gebildet werden, indem die Vorläuferpolymer-Untereinheiten gehärtet werden, während sie auf dem Träger getragen werden und sich in den Hohlräumen des Produktionswerkzeugs befinden.
Die Form der Schleifverbundmaterialstrukturen kann eine beliebige aus einer Vielzahl verschiedener geometrischer Konfigurationen sein. In der Regel hat die Basis der Form, die mit dem Träger in Kontakt steht, eine größere Oberfläche als das distale Ende der Verbundstruktur. Die Form der Schleifverbundstruktur kann unter einer Anzahl geometrischer Festkörper gewählt werden, wie zum Beispiel würfelförmig, zylindrisch, prismatisch, parallelepipedförmig, pyramidenförmig, pyramidenstumpfförmig, konisch, halbkugelförmig, kegelstumpfförmig oder Pfeiler mit einem beliebigen Querschnitt. Im Allgemeinen haben geformte Verbundmaterialien mit einer Pyramidenstruktur drei, vier, fünf oder sechs Seiten (die Basis nicht mitgerechnet). Die Querschnittsform der Schleifverbundstruktur an der Basis kann sich von der Querschnittsform am distalen Ende unterscheiden. Der Übergang zwischen diesen Formen kann sich sanft und kontinuierlich vollziehen, oder er kann sich in diskreten Schritten vollziehen. Die Schleifverbundstrukturen können auch eine Mischung aus verschiedenen Formen aufweisen. Die Schleifverbundstrukturen können in Reihen, spiralförmig, helixförmig oder gitterförmig angeordnet werden, oder sie können nach dem Zufallsprinzip angeordnet werden.
Die Seiten, welche die Schleifverbundstrukturen bilden, können relativ zu dem Träger senkrecht, relativ zu dem Träger geneigt oder verjüngend mit einer schmaler werdenden Breite zum distalen Ende hin verlaufen. Es kann auch eine Schleifverbundstruktur mit einem Querschnitt verwendet werden, der am distalen Ende größer ist als auf der Rückseite, obgleich die Herstellung schwieriger sein kann.
Die Höhe jeder Schleifverbundstruktur ist bevorzugt die gleiche, aber es ist auch möglich, Verbundstrukturen von variierenden Höhen in einem einzelnen festen Schleifgegenstand haben. Die Höhe der Verbundstrukturen kann allgemein kleiner als etwa 2000 Mikrometer sein und insbesondere im Bereich von etwa 25 bis 1000 Mikrometer liegen. Der Durchmesser oder die Querschnittsbreite der Schleifverbundstruktur kann im Bereich von etwa 5 bis 500 Mikrometer und in der Regel zwischen etwa 10 und 250 Mikrometer liegen.
Die Basen der Schleifverbundstrukturen können direkt aneinander grenzen, oder die Basen von benachbarten Schleifverbundmaterialien können alternativ um einen vorgegebenen Abstand voneinander getrennt sein.
Der lineare Abstand der Schleifverbundstrukturen kann im Bereich von etwa 1 bis 24.000 Verbundmaterialien/cm² und bevorzugt mindestens etwa 50 bis 15.000 Schleifverbundstrukturen/cm² liegen. Der lineare Abstand kann so variiert werden, dass die Konzentration von Verbundstrukturen an einer Stelle größer ist als an einer anderen. Der Flächenabstand von Verbundstrukturen liegt im Bereich von etwa 1 Schleifverbundstruktur je linearem cm bis etwa 100 Schleifverbundstrukturen je linearem cm und bevorzugt zwischen etwa 5 Schleifverbundstrukturen je linearem cm bis etwa 80 Schleifverbundmaterialien je linearem cm.
Der Prozentsatz der tragenden Fläche kann im Bereich von etwa 5 bis etwa 95%, in der Regel etwa 10% bis etwa 80%, bevorzugt etwa 25% bis etwa 75% und besonders bevorzugt etwa 30% bis etwa 70% liegen.
Die geformten Schleifverbundstrukturen werden bevorzugt auf einem Träger oder einer zuvor gehärteten Schleifverbundschicht in einem zuvor festgelegten Muster angeordnet. Im Allgemeinen entspricht das zuvor festgelegte Muster der Schleifverbundstrukturen dem Muster der Hohlräume auf dem Produktionswerkzeug. Das Muster kann somit von Gegenstand zu Gegenstand reproduziert werden.
In einer Ausführungsform kann ein Schleifgegenstand der vorliegenden Erfindung Schleifverbundstrukturen in einer Gruppierung enthalten. Mit Bezug auf eine einzelne Schleifverbundschicht meint eine regelmäßige Gruppierung aufeinander ausgerichtete Reihen und Spalten von Schleifverbundstrukturen. In einer weiteren Ausführungsform können die Schleifverbundstrukturen in einer "zufälligen" Gruppierung oder einem "zufälligen" Muster angeordnet werden. Damit ist gemeint, dass die Schleifverbundstrukturen nicht in bestimmten Reihen und Spalten aufeinander ausgerichtet sind. Zum Beispiel können die Schleifverbundstrukturen in einer Weise angeordnet sein, wie sie im US-Patent Nr. 5,681,217 (Hoopman und Mitarbeiter) beschrieben ist. Es versteht sich jedoch, dass diese "zufällige" Gruppierung insofern ein zuvor festgelegtes Muster ist, als die Position der Verbundmaterialien zuvor festgelegt ist und der Position der Hohlräume in dem Produktionswerkzeug entspricht, bis für den Aufbau des Schleifgegenstandes verwendet wird. Der Begriff "Gruppierung" meint sowohl "zufällige" als auch "regelmäßige" Gruppierungen.
Produktionswerkzeug
5 zeigt eine Walze, die zur Herstellung des Produktionswerkzeugs 124 verwendet wurde, wie in 8 gezeigt. Die folgende konkrete Ausführungsform der Walze 150 wurde zur Herstellung des Produktionswerkzeugs 124 verwendet, dass anschließend zur Herstellung der Schleifverbundstruktur, die sich für die vorliegende Erfindung eignet, verwendet wurde. Die Walze 150 hat eine Welle 151 und eine Drehachse 152. In diesem Fall enthält die gemusterte Oberfläche einen ersten Satz 153 benachbarter umfänglich vertiefter Abschnitte um die Walze herum und einen zweiten Satz 154 gleichmäßig beabstandeter vertiefter Abschnitte, die in einem Winkel von 30° relativ zur Drehachse 152 angeordnet sind.
6 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Segments der gemusterten Oberfläche der Walze 150 entlang der Linie 6-6 in 5 senkrecht zu den vertieften Abschnitten im Satz 153. 6 zeigt, dass die gemusterte Oberfläche Erhöhungen aufweist, die um einen Abstand x, der von Spitze zu Spitze 54,8 μm beträgt, voneinander beabstandet sind, und eine Spitzenhöhe, y, vom Tal bis zur Spitze von 55 μm aufweist, wobei ein Winkel z 53° beträgt.
7 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Segments der gemusterten Oberfläche der Walze 150 entlang der Linie 7-7 in 5 senkrecht zu den vertieften Abschnitten in Satz 154. 7 zeigt, dass die vertieften Abschnitte 155 einen Winkel w aufweisen, der 99,5° zwischen benachbarten Spitzenschrägen beträgt, wobei die Täler um einen Abstand t voneinander getrennt sind, der 250 μm beträgt, und wobei eine Taltiefe s 55 μm beträgt.
Die Walze 150 kann auch dafür verwendet werden, ein Produktionswerkzeug herzustellen, das dafür benutzt wird, die geformten Strukturen in der Schleifschicht 62, die in 4 gezeigt sind, gemäß dem in US-Patent Nr. 5,435,816 (Spurgeon und Mitarbeiter) beschriebenen Verfahren auszubilden. 9 zeigt eine Draufsicht auf beispielhafte quadratische geformte Strukturen mit Pfeiler- und Tragebereichen, die durch die Abmessungen a und b definiert werden.
Es wird ein Produktionswerkzeug verwendet, um eine Schleifverbundschicht mit einer Gruppierung von entweder präzise oder unregelmäßig geformten Schleifverbundstrukturen herzustellen. Ein Produktionswerkzeug hat eine Oberfläche, die mehrere Hohlräume enthält. Diese Hohlräume sind im Wesentlichen die umgekehrte Form der Schleifverbundstrukturen und sind für das Erzeugen der Form und die Anordnung der Schleifverbundstrukturen verantwortlich. Diese Hohlräume können jede geometrische Form haben, welche die umgekehrte Form zu den geometrischen Formen ist und die für die Schleifverbundmaterialien geeignet ist. Bevorzugt wird die Form der Hohlräume so gewählt, dass die Oberfläche der Schleifverbundstruktur von dem Träger fort kleiner wird.
Das Produktionswerkzeug kann ein Band, eine Bahn, eine Endlosbahn, eine Beschichtungswalze wie zum Beispiel eine Rotationstiefdruckwalze, eine auf einer Beschichtungswalze montierte Hülse oder eine Düse sein. Das Produktionswerkzeug kann aus Metall (zum Beispiel Nickel), Metalllegierungen oder Kunststoff bestehen. Das metallische Produktionswerkzeug kann mit jeder herkömmlichen Technik hergestellt werden, wie zum Beispiel Photolithographie, Rändeln, Gravieren, Walzfräsen, Galvanoformung, Diamantdrehen und dergleichen. Bevorzugte Verfahren zur Herstellung metallischer Master-Werkzeuge sind im US-Patent Nr. 5,975,987 (Hoopman und Mitarbeiter) beschrieben.
Ein thermoplastisches Werkzeug kann mit Hilfe eines metallischen Master-Werkzeugs repliziert werden. Das Master-Werkzeug weist das umgekehrte Muster auf, das für das Produktionswerkzeug gewünscht wird. Das Master-Werkzeug besteht bevorzugt aus Metall, zum Beispiel einem nickelplattierten Metall wie zum Beispiel Aluminium, Kupfer oder Bronze. Ein thermoplastisches Bahnmaterial kann optional zusammen mit dem Master-Werkzeug erwärmt werden, dergestalt, dass in das thermoplastische Material das Muster des Master-Werkzeugs eingeprägt wird, indem die beiden zusammengepresst werden. Das thermoplastische Material kann auch auf das Master-Werkzeug extrudiert oder gegossen und dann gepresst werden. Das thermoplastische Material wird auf einen nicht-fließfähigen Zustand abgekühlt und dann von dem Master-Werkzeug getrennt, um ein Produktionswerkzeug herzustellen. Das Produktionswerkzeug kann auch eine Trennbeschichtung enthalten, um ein einfacheres Trennen des Schleifgegenstandes von dem Produktionswerkzeug zu ermöglichen. Zu Beispielen solcher Trennbeschichtungen gehören Silikone und Fluorchemikalien.
Geeignete thermoplastische Produktionswerkzeugen werden im US-Patent Nr. 5,435,816 (Spurgeon und Mitarbeiter) beschrieben. Zu Beispielen thermoplastischer Materialien, die sich zum Herstellen des Produktionswerkzeugs eignen, gehören Polyester, Polypropylen, Polyethylen, Polyamide, Polyurethane, Polycarbonate oder Kombinationen daraus. Es ist bevorzugt, dass das thermoplastische Produktionswerkzeug Zusatzstoffe wie zum Beispiel Antioxidanzien und/oder UV-Stabilisatoren enthält. Diese Zusatzstoffe können die Grenznutzungsdauer des Produktionswerkzeugs verlängern.
Verfahren zum Herstellen eines Schleifgegenstandes
Es gibt eine Reihe von Verfahren zur Herstellung des Schleifgegenstandes dieser Erfindung. In einem Aspekt umfasst die Schleifbeschichtung mehrere präzise geformte Schleifverbundmaterialien. In einem weiteren Aspekt umfasst die Schleifbeschichtung nicht-präzise geformte Schleifverbundmaterialien, die mitunter als unregelmäßig geformte Schleifverbundmaterialien bezeichnet werden. Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines Schleifgegenstandes mit einer einzelnen Schleifverbundschicht mit präzise geformten Schleifverbundstrukturen ist in den US-Patenten Nr. 5,152,917 (Pieper und Mitarbeiter) und 5,435,816 (Spurgeon und Mitarbeiter) beschrieben. Weitere Beschreibungen geeigneter Verfahren finden sich in den US-Patenten Nr. 5,454,844 (Hibbard und Mitarbeiter); Nr. 5,437,754 (Calhoun) und Nr. 5,304,223 (Pieper und Mitarbeiter).
Ein geeignetes Verfahren zum Herstellen einer Schleifverbundschicht mit mehreren geformten Schleifverbundstrukturen enthält das Herstellen einer härtbaren Schleifverbundschicht, die Schleifpartikel, Vorläuferpolymer-Untereinheiten und optional Zusatzstoffe umfasst; Bereitstellen eines Produktionswerkzeugs mit einer Vorderseite; Einbringen der härtbaren Schleifverbundschicht in die Hohlräume eines Produktionswerkzeugs mit mehreren Hohlräumen; Aufbringen eines Trägers oder einer zuvor gehärteten Schleifverbundschicht eines Schleifgegenstandes auf die härtbare Schleifverbundschicht; und Aushärten der härtbaren Schleifverbundschicht, bevor der Gegenstand die Hohlräume des Produktionswerkzeugs verlässt, um eine gehärtete Schleifverbundschicht zu bilden, die Schleifverbundstrukturen umfasst. Das härtbare Schleifverbundmaterial wird so auf das Produktionswerkzeug aufgebracht, dass die Dicke der härtbaren Schleifverbundschicht nicht größer als ihre praktische Dickengrenze ist.
Eine Schleifverbundschicht, die im Wesentlichen frei von mehreren präzise geformten Schleifverbundstrukturen ist, wird hergestellt, indem man eine härtbare Schleifverbundschicht auf einem Träger oder auf zuvor gehärteten Schleifverbundschichten unabhängig von einem Produktionswerkzeug anordnet und die Schleifverbundschicht härtet, um eine gehärtete Schleifverbundschicht zu bilden. Die härtbare Schleifverbundschicht wird so auf eine Oberfläche aufgebracht, dass die Dicke der Schleifverbundschicht nicht größer als ihre praktische Dickengrenze ist. Es können noch weitere Schleifverbundschichten zu einem Schleifgegenstand hinzugefügt werden, indem die obigen Schritte wiederholt werden.
Die härtbare Schleifverbundschicht wird hergestellt, indem man mit Hilfe einer geeigneten Mischtechnik die Vorläuferpolymer-Untereinheiten, die Schleifpartikel und die optionalen Zusatzstoffe miteinander vermengt. Zu Beispielen von Mischtechniken gehören Mischen mit geringer und mit hoher Scherkraft, wobei das Mischen mit hoher Scherkraft bevorzugt ist. In Kombination mit dem Misch-Schritt kann auch Ultraschallenergie eingesetzt werden, um die Viskosität des härtbaren Schleifverbundmaterials zu verringern (die Viskosität ist bei der Herstellung eines Schleifgegenstandes wichtig) und/oder um die Rheologie der entstandenen härtbaren Schleifverbundschicht zu beeinflussen. Alternativ kann die härtbare Schleifverbundschicht im Bereich von 30 bis 70°C erwärmt, mikrofluidisiert oder kugelgemahlen werden, um das härtbare Schleifverbundmaterial zu vermischen.
In der Regel werden die Schleifpartikel den Vorläuferpolymer-Untereinheiten allmählich beigegeben. Es ist bevorzugt, dass die härtbare Schleifverbundschicht ein homogenes Gemisch aus Vorläuferpolymer-Untereinheiten, Schleifpartikeln und optionalen Zusatzstoffen ist. Erforderlichenfalls werden Wasser und/oder Lösemittel beigegeben, um die Viskosität zu verringern. Die Entstehung von Luftblasen kann minimiert werden, indem entweder während oder nach dem Misch-Schritt ein Vakuum erzeugt wird.
Die Beschichtungsstation kann ein beliebiges herkömmliches Beschichtungsmittel sein, wie zum Beispiel eine Tropfdüsenbeschichtungsvorrichtung, eine Rakelbeschichtungsvorrichtung, eine Vorhangbeschichtungsvorrichtung, eine Vakuumdüsenbeschichtungsvorrichtung oder eine Düsenbeschichtungsvorrichtung. Eine bevorzugte Beschichtungstechnik ist eine Vakuumfluiddüse, die in den US-Patenten Nr. 3,594,865 ; Nr. 4,959,265 (Wood) und Nr. 5,077,870 (Melbye und Mitarbeiter) beschrieben ist. Während des Beschichtens wird die Entstehung von Luftblasen bevorzugt minimiert.
In einer anderen Variante können sowohl der geformte Abschnitt des geformten, flexiblen Trägers als auch das geformte Schleifverbundmaterial mit Hilfe eines einzigen Werkzeugs unter Verwendung eines oder zweier aufeinanderfolgender Beschichtungsoperationen geformt werden. Alternativ kann das Produktionswerkzeug in zwei aufeinanderfolgenden Beschichtungsschritten befüllt werden, wobei der erste Schritt das Werkzeug nur teilweise mit der nicht-schleifenden Zusammensetzung füllt und der zweite Schritt den Rest des Werkzeugs mit einem Schleifmittel-gefüllten Harz oder einer Schleifmittel-gefüllten Schlämme füllt. Wie bei der Form der geformten Strukturelemente des Trägers und bei der nicht-schleifenden Zusammensetzung der ersten Beschichtung kann dieses zweite Schleifmittel-gefüllte Harz oder diese zweite Schleifmittel-gefüllte Schlämme speziell an den vorgesehenen Verwendungszweck angepasst werden, um die Produktleistung des entstandenen Schleifgegenstandes zu optimieren. Bei einem Zweischritt-Beschichtungsvorgang wird der erste Beschichtungsvorgang bevorzugt mit Hilfe des oben angesprochenen Vakuumfluiddüsenverfahrens oder des Schiebedüsenbeschichtungsverfahrens ausgeführt, das im US-Patent Nr. 5,741,549 (Maier und Mitarbeiter) beschrieben ist.
Nach der Beschichtung des Produktionswerkzeugs werden der Träger oder die zuvor gehärtete Schleifverbundschicht eines Schleifgegenstandes und die nächste Schicht aus härtbarem Schleifverbundmaterial mit Hilfe eines Mittel dergestalt in Kontakt gebracht, dass die nächste Schicht aus härtbarem Schleifverbundmaterial eine Fläche des geformten Trägers benetzt. Die härtbare Schleifverbundschicht wird mit dem geformten Träger in Kontakt gebracht, indem sie mit der Quetschwalze in Berührung gebracht werden, die den entstandenen Aufbau zusammendrückt. Die Quetschwalze kann aus jedem beliebigen Material bestehen. Jedoch besteht die Quetschwalze bevorzugt aus einem tragenden Material wie zum Beispiel Metall, Metalllegierungen, Gummi oder Keramik. Die Härte der Quetschwalze kann von etwa 30 bis 120 Durometer und bevorzugt etwa 60 bis 100 Durometer variieren und beträgt besonders bevorzugt etwa 90 Durometer.
Als nächstes wird mittels einer Energiequelle Energie in die härtbare Schleifverbundschicht hinein übertragen, im die Vorläuferpolymer-Untereinheiten mindestens teilweise zu härten. Die Auswahl der Energiequelle richtet sich zum Teil nach der Chemie der Vorläuferpolymer-Untereinheiten, dem Typ der Produktionswerkzeuge sowie anderen Verarbeitungsbedingungen. Die Energiequelle darf weder die Qualität des Produktionswerkzeugs noch des Trägers spürbar beeinträchtigen. "Teilweises Härten" der Vorläuferpolymer-Untereinheiten meint, dass die Vorläuferpolymer-Untereinheiten auf einen solchen Zustand polymerisiert werden, dass die härtbare Schleifverbundschicht nicht fließt, wenn sie in dem Produktionswerkzeug invertiert wird. Erforderlichenfalls können die Vorläuferpolymer-Untereinheiten, nachdem die Schicht von dem Produktionswerkzeug heruntergenommen wurde, unter Verwendung herkömmlicher Energiequellen vollständig gehärtet werden.
Nach der mindestens teilweisen Aushärtung der Vorläuferpolymer-Untereinheiten werden das Produktionswerkzeug und der Schleifgegenstand getrennt. Wenn die Vorläuferpolymer-Untereinheiten im Wesentlichen nicht vollständig ausgehärtet sind, so können die Vorläuferpolymer-Untereinheiten dann im Wesentlichen vollständig ausgehärtet werden, indem man sie ruhen lässt und/oder einer Energiequelle aussetzt. Schließlich wird das Produktionswerkzeug auf einen Dorn neu aufgewickelt, so dass das Produktionswerkzeug wiederverwendet werden kann, und der fixierte Schleifgegenstand wird auf einen anderen Dorn gewickelt.
In einer anderen Variante dieses ersten Verfahrens wird die härtbare Schleifverbundschicht auf den geformten Träger aufbeschichtet und nicht in die Hohlräume des Produktionswerkzeugs hinein beschichtet. Der mit der härtbaren Schleifverbundschicht beschichtete Träger wird dann dergestalt mit dem Produktionswerkzeug in Kontakt gebracht, dass die Schlämme in die Hohlräume des Produktionswerkzeugs fließt. Die übrigen Schritte zur Herstellung des Schleifgegenstandes sind dieselben, wie oben beschrieben.
Es ist bevorzugt, dass die Vorläuferpolymer-Untereinheiten durch Strahlungsenergie gehärtet werden. Die Strahlungsenergie kann durch den Träger oder durch das Produktionswerkzeug hindurch übertragen werden. Der geformte Träger oder das Produktionswerkzeug dürfen die Strahlungsenergie nicht spürbar absorbieren. Außerdem darf die Strahlungsenergiequelle weder die Qualität des Trägers noch des Produktionswerkzeugs spürbar verschlechtern. Zum Beispiel kann ultraviolettes Licht durch einen Polyesterträger hindurchgelassen werden. Wenn das Produktionswerkzeug aus bestimmten thermoplastischen Materialien besteht, wie zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polycarbonat, Poly(ethersulfon), Poly(methylmethacrylat), Polyurethanen, Polyvinylchlorid oder Kombinationen daraus, kann alternativ auch ultraviolettes oder sichtbares Licht durch das Produktionswerkzeug hindurch und in die Schlämme hinein übertragen werden. Bei auf Thermoplast basierenden Produktionswerkzeugen sind die Betriebsbedingungen zum Herstellen des fixierten Schleifgegenstandes so einzustellen, dass nicht zu viel Wärme erzeugt wird. Wenn zu viel Wärme erzeugt wird, so kann das thermoplastische Werkzeug sich verziehen oder schmelzen.
Die Energiequelle kann eine Quelle von Wärmeenergie oder Strahlungsenergie sein, wie zum Beispiel Elektronenstrahlen, ultraviolettes Licht oder sichtbares Licht. Die benötigte Energiemenge richtet sich nach der chemischen Natur der reaktiven Gruppen in den Vorläuferpolymer-Untereinheiten sowie nach der Dicke und Dichte der Bindemittelschlämme. Im Fall von Wärmeenergie wirkt sich eine Ofentemperatur von etwa 50°C bis etwa 250°C auf die geformte Struktur und/oder den Träger aus, und eine Dauer von etwa 15 Minuten bis etwa 16 Stunden sind allgemein ausreichend. Es kann Elektronenstrahlung oder ionisierende Strahlung mit einem Energieniveau von etwa 0,1 bis etwa 10 Mrad, bevorzugt mit einem Energieniveau von etwa 1 bis etwa 10 Mrad verwendet werden. Ultraviolette Strahlung beinhaltet Strahlung mit einer Wellenlänge in einem Bereich von etwa 200 bis etwa 400 Nanometer, bevorzugt in einem Bereich von etwa 250 bis 400 Nanometer. Sichtbare Strahlung beinhaltet Strahlung mit einer Wellenlänge in einem Bereich von etwa 400 bis etwa 800 Nanometer, bevorzugt in einem Bereich von etwa 400 bis etwa 550 Nanometer.
Die entstandene gehärtete Schleifverbundschicht weist das umgekehrte Muster des Produktionswerkzeugs auf. Durch mindestens teilweise Härtung oder Aushärtung auf dem Produktionswerkzeug weist die Schleifverbundschicht ein präzises und zuvor festgelegtes Muster auf.
Es gibt viele Verfahren zum Herstellen von Schleifverbundmaterialien mit unregelmäßig geformten Schleifverbundmaterialien. Obgleich diese Schleifverbundmaterialien unregelmäßig geformt sind, können sie dennoch insofern in einem zuvor festgelegten Muster angeordnet sein, als die Position der Verbundmaterialien zuvor festgelegt ist. In einem Verfahren wird härtbares Schleifverbundmaterial so, dass die Dicke der Schleifverbundschicht innerhalb der praktischen Dickengrenzen des Verbundmaterials liegt, in Hohlräume eines Produktionswerkzeugs hinein beschichtet, um die Schleifverbundmaterialien zu erzeugen. Das Produktionswerkzeug kann das gleiche Produktionswerkzeug sein, das oben im Fall von präzise geformten Verbundmaterialien beschrieben wurde. Allerdings wird die härtbare Schleifverbundschicht von dem Produktionswerkzeug abgenommen, bevor die Vorläuferpolymer-Untereinheiten genügend gehärtet sind, um beim Abnehmen von dem Produktionswerkzeug im Wesentlichen ihre Form beizubehalten. Anschließend werden die Vorläuferpolymer-Untereinheiten gehärtet. Da die Vorläuferpolymer-Untereinheiten nicht gehärtet werden, während die sich in den Hohlräumen des Produktionswerkzeugs befinden, hat dies zur Folge, dass die härtbare Schleifverbundschicht fließt und die Form des Schleifverbundmaterials sich verzieht.
In einem weiteren Verfahren zur Herstellung unregelmäßig geformter Verbundmaterialien kann das härtbare Schleifverbundmaterial auf die Oberfläche einer Rotationstiefdruckwalze beschichtet werden. Der geformte Träger kommt mit der Rotationstiefdruckwalze in Kontakt, und das härtbare Schleifverbundmaterial benetzt den Träger. Die Rotationstiefdruckwalze überträgt dann ein Muster oder eine Textur in das härtbare Schleifverbundmaterial. Als nächstes wird die Schlämme/Träger-Kombination von der Rotationstiefdruckwalze abgenommen, und der entstandene Aufbau wird Bedingungen ausgesetzt, um die Vorläuferpolymer-Untereinheiten dergestalt zu härten, dass ein Schleifverbundmaterial gebildet wird. Eine Variante dieses Prozesses ist, das härtbare Schleifverbundmaterial auf den Träger zu beschichten und den Träger in Kontakt mit der Rotationstiefdruckwalze zu bringen.
Die Rotationstiefdruckwalze kann gewünschte Muster wie zum Beispiel eine hexagonale Gruppierung, Erhöhungen, Gitter, Kugeln, Pyramiden, Pyramidenstümpfe, Konen, Würfel, Blöcke oder Stäbe zu übertragen. Die Rotationstiefdruckwalze kann auch ein Muster dergestalt übertragen, dass sich ein Stegbereich zwischen benachbarten Schleifverbundmaterialien befindet. Dieser Stegbereich kann ein Gemisch aus Schleifpartikeln und Bindemittel umfassen. Alternativ kann die Rotationstiefdruckwalze ein Muster dergestalt übertragen, dass der Träger zwischen benachbarten Schleifverbundmaterialformen frei liegt. Gleichermaßen kann die Rotationstiefdruckwalze ein Muster dergestalt übertragen, dass eine Mischung von Schleifverbundmaterialformen vorliegt.
Ein weiteres Verfahren besteht darin, die härtbare Schleifverbundschicht durch ein Sieb zu sprühen oder aufzubeschichten, um ein Muster und die Schleifverbundmaterialien zu erzeugen. Dann werden die Vorläuferpolymer-Untereinheiten gehärtet, um die Schleifverbundstrukturen zu bilden. Das Sieb kann jedes gewünschte Muster übertragen, wie zum Beispiel eine hexagonale Gruppierung, Erhöhungen, Gitter, Kugeln, Pyramiden, Pyramidenstümpfe, Konen, Würfel, Blöcke oder Stäbe. Das Sieb kann auch ein Muster dergestalt übertragen, dass ein Stegbereich zwischen benachbarten Schleifverbundstrukturen entsteht. Dieser Stegbereich kann ein Gemisch aus Schleifpartikeln und Bindemittel umfassen. Alternativ kann das Sieb ein Muster dergestalt übertragen, dass der Träger zwischen benachbarten Schleifverbundstrukturen frei liegt. Gleichermaßen kann das Sieb ein Muster dergestalt übertragen, dass eine Mischung von Schleifverbundmaterialformen vorliegt. Dieser Prozess wird im US-Patent Nr. 3,605,349 (Anthon) beschrieben.
Befestigungssystem
Der Schleifgegenstand der Erfindung kann an einer Auflagestruktur befestigt werden, die üblicherweise als eine Auflagepolster bezeichnet wird. Der Schleifgegenstand kann mittels eines integralen mechanischen Befestigungssystems wie zum Beispiel eines Haken-und-Schlaufe-Befestigungssystems befestigt werden.
Das Befestigungssystem muss eine ausreichende Adhäsionskraft besitzen, um das aufbeschichtete Schleifmittel während des Gebrauchs an einem Auflagepolster zu halten.
Die Rückseite des geformten Trägers enthält einen integralen Teil eines mechanischen Befestigungssystems, der ein abgeflachtes oder abgerundetes Stiel-Teil oder ein Haken-Teil ist. Diese Haken oder abgeflachten oder abgerundeten Stiele erzeugen dann die Eingriffnahme zwischen dem beschichteten Schleifgegenstand und einem Auflagepolster, das ein Schlaufengewebe enthält.
Testablauf
Es wurde der folgende Testablauf verwendet, um Harzzusammensetzungen und beschichtete Schleifgegenstände der vorliegenden Erfindung zu beurteilen.
Nassschiefertest
Schleifbeschichtungen wurden auf einen bahnartigen Träger laminiert, der abgeflachte Eingreifvorsprünge trug (bei der Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) unter der Handelsbezeichnung HOOKIT^TM II Backing zu beziehen), und zu 10,16 cm (4 Inch) durchmessenden Scheiben verarbeitet. Das Auflagepolster wurde auf der angetriebenen Platte eines Schiefer-Abriebtesters befestigt (bei der Frazier Precision Company, Gaithersburg, Maryland, zu beziehen), der für den Nasstest lotrecht ausgerichtet worden war. Scheibenförmige Werkstücke aus Acrylkunststoff mit 10,16 cm (4 Inch) Außendurchmesser und einer Dicke von 1,27 cm (0,5 Inch), die unter der Handelsbezeichnung "POLYCAST"-Acrylkunststoff erhältlich sind, wurden bei der Firma Sielye Plastics (Bloomington, Minnesota) bezogen. Die Wasserströmungsrate wurde auf 60 Gramm pro Minute eingestellt. Ein Gewicht von 454 Gramm (ein Pound) wurde auf die Gewichtsplattform des Abriebtesters gelegt; das montierte Schleifprüfstück wurde auf das Werkstück herabgesenkt; und die Maschine wurde eingeschaltet. Die Maschine wurde auf 90 Zyklen in 30-Zyklus-Intervallen eingestellt. Die Werte für die Oberflächenbeschaffenheit, R_z, wurden an vier Positionen auf dem Werkstück für jedes 30-Zyklus-Intervall gemessen. Jedes Prüfstück durchlief den Test in dreifacher Ausführung.
Paneeltest
15,2 cm (6 Inch) durchmessende kreisrunde Prüfstücke wurden aus dem Schleiftestmaterial geschnitten und an einem Feinschleifgerät DYNABRADE, Modell 56964, befestigt (bei der Dynabrade Co., Clarence, New York, zu beziehen). Es wurden Abriebtests über eine Dauer von insgesamt einer Minute in 10-, 20- und 30-Sekunden-Intervallen über drei benachbarte Sektionen des Testpaneels hinweg mit einem Luftdruck von 344 kPa (50 psi) durchgeführt. Bei den Testpaneelen handelte es sich um kaltgewalzte Stahlpaneele, die mit einer schwarzen Basisschicht und einer Klarlackdeckschicht beschichtet waren (Elektrobeschichtung: ED5000; Grundierung: 764-204; Basisschicht: 542AB921; Klarlackdeckschicht: RK8010A) (bei der ACT Laboratories, Inc., Hillsdale, Michigan, bezogen). Die Werte der Oberflächenbeschaffenheit, R_z, wurden an fünf Punkten auf jeder Testpaneelsektion gemessen. Jedes Prüfstück durchlief den Test in dreifacher Ausführung.
Oberflächenbeschaffenheit
R_z ist die durchschnittliche individuelle Rauigkeitstiefe eines Messabschnitts, wobei eine individuelle Rauigkeitstiefe die vertikale Distanz zwischen dem höchsten Punkt und dem tiefsten Punkt ist.
Die Oberflächenbeschaffenheit von Werkstücken, die durch den Nassschiefertest und den Paneeltest abgeschliffen wurden, wurden unter Verwendung eines Profilometers gemessen, das unter der Handelsbezeichnung "PERTHOMETER MODEL M4P" bei der Marh Corporation, Cincinnati, Ohio, zu beziehen ist.
Beispiele
In den Beispielen werden die folgenden Abkürzungen verwendet. Alle Teile, Prozente und Verhältnisse in den Beispielen sind, sofern nicht anders angegeben, Gewichtsteile, Gewichtsprozente bzw. Gewichtsverhältnisse:

AMOX:: Di-t-amyloxalat
CHDM:: Cyclohexandimethanol, zu beziehen bei der Eastman Chemical Company, Kingsport, Connecticut
COM:: η-[Xylene(vermischte Isomere)]-η-cyclopentadienyliron(II)-hexafluorantimonat
CYRACURE 6110:: eine cycloaliphatisches Epoxidharz, Handelsbezeichnung "CYRACURE 6110", zu beziehen bei der Union Carbide Corp., Hahnville, Louisiana
EPON 828:: ein Bisphenol-A-Epoxidharz, Handelsbezeichnung "EPON 828", mit einem Epoxidäquivalenzgewicht von 185–192, zu beziehen bei der Firma Shell Chemical, Houston, Texas
EPON 1001F:: ein Epoxidharz auf Bisphenol-A-Epichlorhydrin-Basis, Handelsbezeichnung "EPON 1001F", mit einem Epoxidäquivalenzgewicht von 525–550, zu beziehen bei der Firma Shell Chemical, Houston, Texas
DAROCUR 1173:: 2-Hydroxy-2-methylpropiophenon, Handelsbezeichnung DAROCUR 1173, zu beziehen bei der Firma Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, New York
IRGACURE 651:: 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenyl-1-ethanon, Handelsbezeichnung "IRGACURE 651", zu beziehen bei der Ciba Geigy Company, Ardsley, New York
MINEX-3:: wasserfreies Natrium-Kalium-Alumino-Silikat, Handelsbezeichnung "MINEX-3", zu beziehen bei der Firma L. V. Lomas, Ltd., Brampton, Ontario, Kanada
P320 FRPL:: Aluminiumoxid der Sorte P320, Handelsbezeichnung "ALUDOR FRPL", zu beziehen bei Treibacher Chemische Werke AG, Villach, Österreich
P400 FRPL:: Aluminiumoxid der Sorte P400, Handelsbezeichnung "ALUDOR FRPL", zu beziehen bei Treibacher Chemische Werke AG, Villach, Österreich
S-1227:: ein Polyester mit hohem Molekulargewicht mit der Handelsbezeichnung "DYNAPOL S-1227", zu beziehen bei der Firma Creanova, Piscataway, New Jersey
TMPTA:: Trimethylolpropantriacrylat, erhältlich unter der Handelsbezeichnung "SR351" von der Sartomer Co., Exton, Pennsylvania
UVI-6974:: Triarylsulfoniumhexafluorantimonat, 50% in Propylencarbonat, zu beziehen bei der Union Carbide Corp., Hahnville, Louisiana
CN973J75:: Urethan-Acrylatharz von Sartomer, Inc., Exton, Pennsylvania
F80:: aufschäumbare Polymer-Mikrokugeln, Handelsbezeichnung "MICROPEARL F80-SD1", zu beziehen bei der Pierce-Stevens Corp., Buffalo, New York
SR339:: 2-Phenoxyethylacrylat von der Sartomer, Inc., Exton, Pennsylvania
PD9000:: anionisches Polyester-Dispergierhilfsmittel, Handelsbezeichnung "ZEPHRYM PD 9000", zu beziehen bei der Firma Uniqema, Wilmington, Delaware
A-174:: γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Handelsbezeichnung "SILQUEST A-174", erhältlich bei der Crompton Corp., Friendly, West Virginia
TPO-L:: Phosphinoxid, Handelsbezeichnung "LUCIRIN TPO-L", zu beziehen bei der Firma BASF Chemicals, Ludwigshafen, Deutschland
GC2500:: grünes Siliziumcarbidmineral, Sorte JIS2500, zu beziehen bei der Fujimi Corp. Elmhurst, Illinois

Beispiel 1 (gleichzeitige Herstellung von geformten Strukturelementen und mechanischen Befestigungselementen)
Ein geformter Träger wurde unter Verwendung eines Prozesses und einer Vorrichtung gebildet, wie sie in 1 veranschaulicht sind. Das gemusterte Silikonband (15) enthielt Stielbildungslöcher. Die Löcher maßen 0,0406 cm (0,016 Inch) im Durchmesser und waren 0,1778 cm (0,070 Inch) tief, mit einem Abstand quer zur Bahn von 0,1410 cm (0,0555 Inch) und einem Abstand in Maschinenrichtung von 0,13759 cm (0,05417 Inch). Die Löcher quer zur Bahn waren um 0,0706 cm (0,0278 Inch) von jeder benachbarten Reihe von Löchern quer zur Bahn versetzt. Die Bandtemperatur betrug 65,6°C (150°F). In die obere Stahlwalze (14) war ein mikrorepliziertes Muster eingeprägt, das mit der gegenüberliegenden Seite der Stielbahn in Kontakt kam. Die gemusterte Walze wurde auf 18,3°C (65°F) temperaturgesteuert.
Eine 35,6–40,6 cm (14–16 Inch) breite schmelzflüssige Bahn aus Polypropylen, unter der Handelsbezeichnung "SRD7587" von der Dow Chemical Co., Midland, Michigan, erhältlich, wurde bei 248,9°C (480°F) aus einer Doppelverteilerbahndüse extrudiert, aber nur aus einem einzelnen Verteilerkopf durch einen 3,81 cm (1,5 Inch) messenden Einschneckenextruder (10) (von der Johnson Plastic Machinery Co., Chippewa Falls, Wisconsin) mit einem L/D von 29/1 und einer Betriebsdrehzahl von 61 U/min gespeist. Der Johnson-Extruder hatte ein Temperaturprofil im Bereich von 225°C (400°F) an der Zufuhrzone bis 248,9°C (480°F) an der Auslasszone, wobei die Adaptertemperaturen bei 248,9°C (480°F) lagen. Die Schnecke des Johnson-Extruders war von einer Ein-Gang-Allzweckkonstruktion. Die Düsentemperatur betrug 248,9°C (480°F). Das schmelzflüssige Polypropylen wurde in den Quetschspalt zwischen der gemusterten Stahlwalze 14 und dem Silikonband 15, das mit 8,2 Meter (27 Feet) pro Minute gedreht wurde, eingeleitet. Der Quetschdruck betrug 137,9 kPa (20 psi). Das schmelzflüssige Polymer wurde durch die auf 18,3°C (65°F) gekühlten Oberflächen der gemusterten Walze verfestigt, und die durch das Band hergestellte Stielbahn mit der gemusterten gegenüberliegenden Seite wurde auf eine TEFLON^TM-beschichtete Rolle abgelöst. Das auf diese Weise hergestellte Substrat war etwa 0,254 mm (10 mil) dick und hatte erhöhte und vertiefte Bereiche auf einer Fläche sowie eine gegenüberliegende Fläche, die 0,75 mm (30 mil) große Stängel mit jeweils einem Durchmesser in der Größenordnung von 0,4 mm (17 mil) trug.
Wie in 1 gezeigt, wurde der geformte Träger durch eine Kappenbildungsstation geleitet, die durch einen Satz von drei 25,4 cm (10 Inch) durchmessenden Walzen (25, 26 und 27) gebildet wurde, die dergestalt hintereinander angeordnet waren, dass Quetschspalte in der Größenordnung von 0,5 mm (20–25 mil) zwischen benachbarten Walzen vorhanden waren, wobei die äußeren Walzen des Satzes auf 150°C (300°F) erwärmt wurden und die innere Walze auf 10°C (50°F) gekühlt wurde, wobei die Bahn mit einer Geschwindigkeit von 8,2 Meter pro Minute bewegt wurde, um am Ende jedes Stängels eine 0,76 mm (30 mil) durchmessende Kappe mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,1 mm (4 mil) zu bilden. Der auf diese Weise bearbeitete geformte Träger wurde auf eine Aufnahmerolle 30 aufgewickelt, um weiterverarbeitet zu werden, einschließlich einer Korona-Grundierung der Oberfläche, auf der die Schleifbeschichtung aufgetragen werden sollte.
Ein Aufbauharz wurde folgendermaßen hergestellt: EPON 1001F-Pellets (25%) und DYNAPOL S-1227-Pellets (28%) wurden mit einer Vormischung compoundiert. Die Vormischung enthält Folgendes: EPON 828-Harz (34,5%), IRGACURE 651 (1%), CHDM (2,8%), TMPTA (7,5%), AMOX (0,6%) und COM (0,6%). Die Materialien (EPON 1001F, DYNAPOL S1227 und die Vormischung) wurden in einem Doppelschneckenextruder miteinander vermengt.
Das Aufbauharz wurde bei 105°C und mit einer Rate von 20 g/m² auf die Oberfläche der geformten Strukturen des geformten Trägers extrusionsbeschichtet, der wie oben in Beispiel 1 beschrieben hergestellt und teilweise gehärtete wurde, indem er einmal durch eine UV-Bestrahlungseinrichtung (Handelsbezeichnung "EPIQ 6000", zu beziehen bei der Fusion Systems Corp., Rockville, Maryland) mit einer FUSION V-Lampe bei 0,1-0,5 J/cm² und mit 36 m/min geführt wurde. Dann wurde Aluminiumoxid P400 FRPL elektrostatisch mit 45 g/m² aufgebracht und weiter bei einer Temperatur im Bereich von 77–122°C gehärtet.
Eine Deckbeschichtung wurde folgendermaßen hergestellt: Es wurden TMPTA (22,8%) und CYRACURE 6110 (22,8%), EPON 828 (30,4%), UVI-6974 (3%), DAROCUR 1173 (1,0%) und MINEX-3 (20%) hinzugegeben. Die Deckbeschichtung wurde mit 24 g/m² mittels einer Walze aufbeschichtet und gehärtet, indem sie mit 36 m/min durch die UV-Bestrahlungseinrichtung mit einer FUSION D-Lampe bei 0,1–0,5 J/cm² geführt und dann bei einer Temperatur im Bereich von 110–120°C thermisch gehärtet wurde.
Beispiel 2
Unter Verwendung eines 48 cm × 48 cm messenden Edelstahl-Masterwerkzeugs wurde gemäß US 5,435,816 (Spurgeon und Mitarbeiter) ein mikrorepliziertes Polypropylen-Werkzeug hergestellt, auf dem sich das spiegelbildliche dreidimensionale Muster der gewünschten Strukturelemente des geformten Trägers und der geformten Schleifverbundstrukturelemente, die unten beschrieben werden, befand. Dieses Master-Werkzeug wurde mittels eines Maskierungs- und chemischen Ätzprozesses hergestellt. Mit Hilfe dieses Master-Werkzeugs wurde ein bildverkehrtes Polypropylen-Werkzeug mittels des folgenden Prozesses hergestellt: In einer auf 135°C erwärmten Presse wurde ein metallisches Master-Werkzeug auf der Bodenplatte angeordnet. Auf das Werkzeug wurde eine 0,8 mm dicke Bahn aus Polypropylen gelegt, gefolgt von einer 3 mm dicken Aluminiumplatte. Der Verbund wurde mit 618 kPa (90 psi) 3 Minuten lang gepresst und dann heruntergenommen. Das Spiegelbild des Master-Werkzeugs wurde in die Polypropylen-Bahn hineingeformt. Diese geformte Polypropylen-Bahn wurde anschließend als die Werkzeugform verwendet, um die nicht-schleifenden geformten Strukturen auf dem Träger herzustellen.
Vormischung Nr. 1: 60,8 Teile CN973J75, 36,4 Teile SR339 und 2,8 Teile TPO-L wurden unter Verwendung eines Mischers, der unter der Handelsbezeichnung DISPERSATOR bei der Premier Mill Corp., Reading, Pennsylvania, erhältlich ist, bei Raumtemperatur miteinander vermengt, bis sich die Luftblasen aufgelöst hatten.
Schlämme Nr. 1: 3,4 Teile vorgeschäumtes F80 wurden dann zu 96,6 Teilen der Vormischung Nr. 1 gegeben und unter Verwendung des DISPERSATOR-Mischers zu einer homogenen Schlämme Nr. 1 verarbeitet. F80-Mikrokugeln wurden bei 160°C 60 Minuten lang vor der Verwendung vorgeschäumt.
Die Schlämme Nr. 1 wurde dann mit der Hand auf ein mikrorepliziertes Werkzeug verteilt, das quadratische Pfeiler in einer Gruppierung, wie in 9 gezeigt, aufwies, die 1,3 mm × 1,3 mm maßen und 0,356 mm tief waren und eine tragende Fläche von 22% aufwiesen, wie in Tabelle 2 beschrieben. Das mit der Schlämme gefüllte Werkzeug wurde dann mit der Vorderseite nach unten auf die glatte Seite des koronabehandelten 3M HOOKIT^TM II-Trägers laminiert, indem es mit 26 cm/min und einem Quetschdruck von 275 kPa (40 psi) durch einen Satz Gummiquetschwalzen geführt wurde. Die Schlämme wurde dann gehärtet, indem sie zweimal durch eine UV-Bestrahlungseinrichtung (zu beziehen bei der American Ultraviolet Company, Murray Hill, New Jersey), in der sich zwei V-Lampen hintereinander befanden, die mit 157,5 Watt/cm (400 W/Inch) betrieben wurden, mit einer Bahngeschwindigkeit von 914 cm/min hindurchgeführt wurde. Das Werkzeug wurde dann entfernt, und es war eine große dreidimensionale gehärtete Polymerschaumstoffstruktur mit dem Spiegelbild des Werkzeugs entstanden.
Vormischung Nr. 2: 33,6 Teile SR339 wurden von Hand mit 50,6 Teilen TMPTA vermischt, wozu 8 Teile PD 9000 gegeben wurden. Das Ganze wurde bis zur Auflösung bei 60°C gehalten. Die Lösung wurde auf Raumtemperatur gekühlt. Dazu wurden 2,8 Teile TPO-L und 5 Teile A-174 gegeben, und das Gemisch wurde bis zur Homogenität gerührt.
Schlämme Nr. 2: 61,5 Teile GC2500 wurden in 38,5 Teile der Vormischung Nr. 2 unter Verwendung des Dispersator-Mischers eingearbeitet, um die homogene Schlämme Nr. 2 herzustellen.
Die Schmirgelschlämme wurde dann von Hand auf ein mikrorepliziertes Polypropylen-Werkzeug verteilt, wie in den 6 und 7 gezeigt, wobei: s = 55 μm; t 250 μm; w = 99,53°; x = 54,84 μm, y = 55 μm; z = 53,00°. Das mit der Schmirgelschlämme gefüllte Werkzeug wurde dann mit der Vorderseite nach unten auf die durch den 3M HOOKIT^TM II-Träger getragene große dreidimensionale beschichtete Struktur laminiert, indem es mit 26 cm/min und einem Quetschdruck von 275 kPa (40 psi) durch einen Satz Gummiquetschwalzen geführt wurde. Die Schlämme wurde dann gehärtet, indem sie zweimal durch die UV-Bestrahlungseinrichtung, in der sich zwei V-Lampen hintereinander befanden, die mit 157,5 Watt/cm (400 W/Inch) betrieben wurden, mit einer Bahngeschwindigkeit von 914 cm/min hindurchgeführt wurde. Beim ersten Durchgang wurde eine Quarzplatte von 6 mm über das Laminat gelegt, um den Druck auf dem Laminat beizubehalten. Das Werkzeug wurde dann von dem Träger getrennt, und es war eine gehärtete dreidimensionale Schleifbeschichtung auf einer dreidimensionalen Schaumstoffstruktur entstanden.
Beispiel 3
Es wurde eine dreidimensionale Schleifbeschichtung auf einer dreidimensionalen Schaumstoffstruktur hergestellt, wie in Beispiel 2 umrissen, wobei die Schlämme Nr. 1 auf ein mikrorepliziertes Werkzeug mit quadratischen Pfeilern in einer Gruppierung, wie in 9 gezeigt, aufgetragen wurde, die 10 mm × 10 mm maß und 0,533 mm tief war und eine tragende Fläche von 90% aufwies, wie in Tabelle 3 beschrieben. Das Werkzeug wurde gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Prozess hergestellt.
Vergleichsprobe
Eine beschichtete Schleifmittel-Schaumstoffscheibe, Sorte P3000, bei der 3M Company, St. Paul, Minnesota, unter der Handelsbezeichnung 4435A TRIZACT HOOKIT^TM II zu beziehen.
Abriebtests

Die Ergebnisse des Nassschiefertests sind in Tabelle 1 angeführt. Tabelle 1 – Nassschiefertest

Beispiel	R_z – ursprünglich μm (μ-Inch)	R_z bei 30 Zyklen (μ-Inch)	R_z bei 60 Zyklen (μ-Inch)	R_z bei 90 Zyklen (μ-Inch)
Vergleichsprobe	70,3 (1,79)	30,0 (0,76)	27,9 (0,71)	27,5 (0,70)
2	65,8 (1,67)	30,1 (0,77)	23,0 (0,58)	19,9 (0,51)
3	67,4 (1,71)	32,1 (0,82)	20,0 (0,51)	21,0 (0,53)

Tabelle 2, die in Verbindung mit 9 zu lesen ist, gibt die Werkzeugabmessungen für die Beispiele 2 und 3 wieder. Tabelle 2

Beispiel Werkzeugabmessungen (mm) Tragende Fläche (%) Referenzfigur

2 a = 1,3, b = 1,5, Höhe = 0,356 22 9

3 a = 10,0, b = 0,5, Höhe = 0,533 90 9
Beispiel 4
Die Schlämme Nr. 1 wurde dann von Hand auf ein mikrorepliziertes Werkzeug mit quadratischen Pfeilern verteilt, die 2,6 mm × 2,6 mm maßen und 0,533 mm tief waren und eine tragende Fläche von 42% aufwiesen. Das mit der Schlämme gefüllte Werkzeug wurde dann mit der Vorderseite nach unten auf die glatte Seite des koronabehandelten 3M HOOKIT^TM II-Trägers laminiert, indem es mit 26 cm/min und einem Quetschdruck von 275 kPa (40 psi) durch einen Satz Gummiquetschwalzen geführt wurde. Die Schlämme wurde dann gehärtet, indem sie zweimal durch eine UV-Bestrahlungseinrichtung (zu beziehen bei der American Ultraviolet Company, Murray Hill, New Jersey), in der sich zwei V-Lampen hintereinander befanden, die mit 157,5 Watt/cm (400 W/Inch) betrieben wurden, mit einer Bahngeschwindigkeit von 914 cm/min hindurchgeführt wurde. Das Werkzeug wurde dann entfernt, und es war eine große dreidimensionale gehärtete Polymerschaumstoffstruktur mit dem Spiegelbild des Werkzeugs entstanden.
Ein Aufbauharz wurde folgendermaßen hergestellt: EPON 1001F-Pellets (25%) und DYNAPOL S-1227-Pellets (28%) wurden mit einer Vormischung compoundiert. Die Vormischung enthält Folgendes: EPON 828-Harz (34,5%), IRGACURE 651 (1%), CHDM (2,8%), TMPTA (7,5%), AMOX (0,6%) und COM (0,6%). Die Materialien (EPON 1001F, DYNAPOL S1227 und die Vormischung) wurden in einem Doppelschneckenextruder miteinander vermengt.
Die Aufbauharz wurde bei 105°C und mit einer Rate von 20 g/m² auf die Oberfläche der geformten Trägerstrukturen extrusionsbeschichtet und teilweise gehärtet, indem es einmal durch eine UV-Bestrahlungseinrichtung (Handelsbezeichnung "EPIQ 6000, zu beziehen bei der Fusion Systems Corp., Rockville, Maryland) mit einer Fusion V-Lampe bei 0,1–0,5 J/cm² und 30 m/min hindurchgeführt wurde. Aluminiumoxid P320 FRPL wurde dann elektrostatisch mit 70 g/m² aufgebracht und bei einer Temperatur im Bereich von 77–122°C weiter gehärtet.
Eine Deckbeschichtung wurde folgendermaßen hergestellt: Es wurden TMPTA (22,8%) und CYRACURE 6110 (22,8%), EPON 828 (30,4%), UVI-6974 (3%), DAROCUR 1173 (1,0%) und MINEX-3 (20%) hinzugegeben. Die Deckbeschichtung wurde mit 31 g/m² mittels einer Walze aufbeschichtet und gehärtet, indem sie mit 30 m/min durch die UV-Bestrahlungseinrichtung mit einer FUSION D-Lampe bei 0,1–0,5 J/cm² geführt und dann bei einer Temperatur im Bereich von 110–120°C thermisch gehärtet wurde. 10 zeigt eine Fotomikrografie der Oberseite des mittels Beispiel 4 hergestellten Schleifgegenstandes.
Beispiel 5
Ein Substrat wurde unter Verwendung eines Prozesses und einer Vorrichtung gebildet, wie sie in 11 veranschaulicht sind. Ein Silikonband 337 mit einer Kontaktoberfläche, die ein Muster aus kuppelartigen Strukturelementen 332 aufwies, wurde um ein Walzenwerk 333, 334, 335 bzw. 338, das zwei Quetschwalzen, 333 bzw. 334, enthielt, und unter der Gießwalze 336 herum gewickelt. 12 zeigt die Beabstandung der Strukturelemente des Musters. Wie in 12 gezeigt, betrug der Basisdurchmesser, d, der Kuppel 7,4 mm, und die Höhe (in 12 nicht benannt) betrug 1,3 mm. Jede Kuppel wurde in einem Abstand, a', angeordnet, der 10,5 mm voneinander (Mittelpunkt zu Mittelpunkt) sowohl in der Richtung quer zur Bahn als auch in der Richtung entlang der Bahn betrug. Die Gießwalze 336 wurde mit einem Silikonband umwickelt, das Stielbildungslöcher enthielt. Die Löcher maßen 0,0406 cm (0,016 Inch) im Durchmesser und waren 0,1778 cm (0,070 Inch) tief. Ihr Abstand quer zur Bahn betrug 0,1410 cm (0,0555 Inch), und ihr Abstand in Maschinenrichtung betrug 0,13759 cm (0,05417 Inch). Die Löcher quer zur Bahn waren um 0,0706 cm (0,0278 Inch) von jeder benachbarten Reihe von Löchern quer zur Bahn versetzt. Die Gießwalzentemperatur und die Bandtemperatur betrugen beide 21,1°C (70°F).
Eine schmelzflüssige Bahn aus Polypropylen (SRD7587 von der Dow Chemical Company, Midland, Michigan) wurde mit 248,9°C (480°F) aus einer 0,356 m (14 Inch) breiten EBR-Filmdüse (331) (zu beziehen bei der Cloeren, Inc., Orange, Texas) extrudiert, die aus einem 0,064 m (2,5 Inch) durchmessenden Einschraubenextruder 330, Modell DS-25 (zu beziehen bei der Davis Standard Corporation, Pawcatuck, Connecticut) mit einem L/D-Verhältnis von 24/1 und einer Betriebsdrehzahl von 15 U/min gespeist wurde. Der Extruder hatte ein Temperaturprofil im Bereich von 187,7°C (370°F) an der Zufuhrzone bis 248,9°C (480°F) an der Auslasszone, und die Adaptertemperaturen betrugen 248,9°C (480°F). Die Düsentemperatur betrug 248,9°C (480°F). Das schmelzflüssige Polypropylen wurde in den Spalt zwischen der Gießwalze 336, um die herum das Stielbildungsband verlief, und der kuppelgemusterten Beschichtungsoberfläche 332 des Bandes 337 gegeben, das sich mit 1,2 Meter (4 Feet) pro Minute drehte. Der Quetschdruck betrug 103,4 kPa (15 psi). Die Bandspannung betrug 172,4 kPa (25 psi). Das auf diese Weise hergestellte entstandene Trägersubstrat 340 hatte eine Basisdicke im Bereich von 0,228 mm (9 mil) bis 0,279 mm (11 mil). Die erste Oberfläche 341 wies ein Kuppelstrukturmuster auf, wobei jede Kuppel 342 einen Basisdurchmesser von 7,4 mm und eine Höhe von 1,3 mm aufwies. Die zweite Oberfläche 343 hatte mehrere 0,889 mm (35 mil) große Stängel 344 mit jeweils einem Durchmesser in der Größenordnung von 0,4 mm (17 mil). 13 zeigt eine Fotomikrografie des entstandenen Trägers. Das auf diese Weise verarbeitete Substrat wurde auf eine (nicht gezeigte) Aufnahmerolle zur Weiterverarbeitung zum Ausbilden des mechanischen Befestigungsmittels und Aufbringen einer Schleifbeschichtung aufgerollt.
Die vorliegende Erfindung wurde nun anhand mehrerer ihrer Ausführungsformen beschrieben. Die vorangegangene detaillierte Beschreibung und die obigen Beispiele dienten lediglich der besseren Klarheit und einem besseren Verstehen. Es dürfen keine unnötigen Einschränkungen daraus abgeleitet werden. Dem Fachmann ist klar, dass viele Änderungen an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung, der durch die angehängten Ansprüche definiert wird, abzuweichen.

Claims

Träger für einen Schleifgegenstand, umfassend ein bahnenartiges Polymersubstrat mit einer ersten Hauptoberfläche, die ein Muster aus nicht-schleifenden erhöhten Bereichen und vertieften Bereichen aufweist, und einer gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche, die mehrere geformte Eingreifelemente aufweist, bei welchen es sich um einen Teil eines zweiteiligen mechanischen Eingreifsystems handelt, dadurch gekennzeichnet, dass die geformten Eingreifelemente filamentartige Stiele mit abgerundeten oder abgeflachten Distalenden umfassen, die in die zweite Hauptoberfläche integriert geformt sind, oder dass die geformten Eingreifelemente Hakenelemente umfassen, die in die zweite Hauptoberfläche integriert geformt sind.
Träger nach Anspruch 1, wobei das Muster auf der ersten Hauptoberfläche ein gleichförmiges Muster ist.
Schleifgegenstand, aufweisend: a. einen Träger nach Anspruch 1 oder 2; und b. eine Schleifbeschichtung über mindestens den erhöhten Bereichen.
Schleifgegenstand nach Anspruch 3, wobei die Schleifbeschichtung Schleifpartikel und ein Bindemittel umfasst.
Schleifgegenstand nach Anspruch 4, wobei die Schleifbeschichtung eine geformte Schleifoberfläche aufweist, die erhöhte und vertiefte Bereiche umfasst.
Schleifgegenstand nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Schleifbeschichtung eine Bindemittelaufbaubeschichtung umfasst, in welche mindestens ein Teil von jedem Schleifpartikel eingebettet ist, und wahlweise ferner eine Deckbeschichtung über der Aufbaubeschichtung und den Schleifpartikeln aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Trägers für einen Schleifgegenstand, wobei das Verfahren umfasst: a. Extrudieren von geschmolzenem Polymermaterial zum Bilden einer Bahn mit einer ersten Hauptoberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche; b. Inkontaktbringen der ersten Hauptoberfläche der geschmolzenen Bahn mit einem ersten Werkzeug mit einer Kontaktfläche, die ein Muster von nicht-schleifenden erhöhten Bereichen und vertieften Bereichen aufweist, zum Bilden eines entsprechenden Musters aus vertieften Bereichen und erhöhten Bereichen in der ersten Hauptoberfläche; c. Inkontaktbringen der zweiten Hauptoberfläche des geschmolzenen Bahnenmaterials mit einem zweiten Werkzeug mit einer Kontaktfläche, die darin mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus geformten Eingreifelementen und Vorläufern von geformten Eingreifelementen, die einen Teil eines zweiteiligen mechanischen Eingreifsystems bilden, bilden kann; wobei die geformten Eingreifelemente filamentartige Stiele mit abgerundeten oder abgeflachten Distalenden umfassen, die in die zweite Hauptoberfläche integriert geformt sind, oder dass die geformten Eingreifelemente Hakenelemente umfassen, die in die zweite Hauptoberfläche integriert geformt sind; und d. Verfestigen der geschmolzenen Bahn zum Bereitstellen des Trägers.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Schritte (b) und (c) gleichzeitig durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Polymerbahn eine coextrudierte Polymerbahn ist, die mindestens zwei unterschiedliche Polymermaterialien umfasst, wobei jedes davon in einer Schicht in der Polymerbahn umfasst ist.
Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegen stands, wobei das Verfahren umfasst: a. Herstellung eines Trägers für den Schleifgegenstand nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9; und b. Bereitstellen einer Schleifbeschichtung über mindestens den erhöhten Bereichen der ersten Hauptoberfläche.