DE112015003830T5

DE112015003830T5 - Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage mit gebündelten Strukturen aus Schleifpartikeln und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE112015003830T5
Application number: DE112015003830.2T
Authority: DE
Inventors: John T. Boden; Scott R. Culler; Steven J. Keipert
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2017-05-04
Also published as: US20170225299A1; CN106794570B; US20200078904A1; US10493596B2; US11707816B2; WO2016028683A1; CN106794570A

Abstract

Das Verfahren bezieht allgemein die Schritte des Füllens der Vertiefungen in einem Herstellungswerkzeug jeweils mit einem einzelnen Schleifpartikel ein. In Einklang bringen des gefüllten Herstellungswerkzeugs und eines harzbeschichteten Trägers zum Übertragen der Schleifpartikel auf den harzbeschichteten Träger. Übertragen der Schleifpartikel aus den Vertiefungen auf den harzbeschichteten Träger und Entfernen des Herstellungswerkzeugs aus der mit dem harzbeschichteten Träger in Einklang gebrachten Stellung. Danach wird die Harzschicht gehärtet, eine Deckschicht aufgetragen und gehärtet, und der beschichtete Schleifgegenstand wird durch eine geeignete Umwandlungsvorrichtung zu einem Blatt, Scheibe oder einer Riemenform umgewandelt.

Description

TECHNISCHES FACHGEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft in breitem Sinne Schleifpartikel und Verfahren zu deren Verwendung zur Herstellung verschiedener Schleifgegenstände.
HINTERGRUND
Schleifgegenstände mit Schleifmittel auf Unterlage werden herkömmlich entweder durch Tropfbeschichtung oder elektrostatische Beschichtung der Schleifpartikel auf einen harzbeschichteten Träger beschichtet. Von den zwei Verfahren wurde elektrostatische Beschichtung häufig bevorzugt, da sie einen gewissen Grad der Orientierungssteuerung für Körner mit einem anderen Längenverhältnis als eins bereitstellt. Im Allgemeinen ist die Positionierung und Orientierung der Schleifpartikel und ihrer Schneidstellen beim Festlegen der Schleifleistung wichtig.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Orientierung von Schleifpartikeln in Bezug auf die Schneidrichtung bei einem Schleifgegenstand ist wichtig. Der Schneidwirkungsgrad und der Mechanismus des Bruchs des Schleifpartikels variiert mit der Orientierung des Schleifpartikels. Mit dreieckig geformten Schleifpartikeln ist für verbesserten Schnitt und Zerfall im Allgemeinen bevorzugt, dass die relative Bewegung von Schleifgegenstand und/oder Arbeitsstück derart ist, dass die Ecke des Dreiecks statt der Fläche des Dreiecks in der Bewegung des Schneidens präsentiert wird. Wenn die dreieckige Fläche in der Schneidrichtung präsentiert wird, bricht häufig das Dreieck nahe der Basis und aus der Schleifebene, woraus sich kein weiterer Abrieb durch das betreffende dreieckig geformte Schleifpartikel ergibt.
Der Abstand der Schleifpartikel in einem Schleifgegenstand kann ebenfalls entscheidend sein. Herkömmliche Verfahren, wie Tropfbeschichtung und elektrostatische Abscheidung, stellen eine statistische Verteilung von Abstand bereit und eine diskontinuierliche statistische Klumpenbildung ergibt sich häufig, wenn zwei oder drei geformte Schleifpartikel so enden, dass sich einander nahe den Spitzen oder oberen Oberflächen der geformten Schleifpartikel berühren, wobei die geformten Schleifpartikel in einem statistischen Winkel zueinander abgeschieden sind. Ein Klumpen ähnelt grob einer Pyramide, die durch zwei geformte Schleifpartikel, die aneinander lehnen, gebildet wird. Eine statistische Klumpenbildung kann zu schlechter Schneidleistung durch schlechte Anordnung der geformten Schleifpartikel in Bezug auf die gewünschte relative Bewegung führen, eine lokale Vergrößerung des Verschleißes macht in diesen Regionen flach, wenn das Schleifmittel verwendet wird, und zur Unmöglichkeit der geformten Schleifpartikel in dem Klumpen während der Verwendung durch gegenseitige mechanische Verstärkung geeignet zu brechen und zu zerfallen. Das bewirkt eine Kornabstumpfung und Ebenenverschleiß, häufig abgedeckt mit Metall aus dem Werkstück, woraus sich ein unerwünschter Wärmeaufbau verglichen mit Schleifgegenständen mit Schleifmitteln auf Unterlage mit genauer festgelegten Mustern und Abstand für die geformten Schleifpartikel ergibt.
Angesichts des Vorstehenden wäre erwünscht, über alternative Verfahren und Vorrichtungen zu verfügen, die zur Positionierung und Orientierung von Schleifpartikeln (insbesondere geformten Schleifpartikeln) in unmittelbarer Nähe zueinander geeignet sind, während die Probleme der Klumpenbildung bei elektrostatischen und Tropfbeschichtungsverfahren vermieden werden.
Die anhängigen PCT Patentanmeldungen Nr. PCT/US2014/069726, PCT/US2014/071855 und PCT/US2014/069680 offenbaren ein Verfahren zur Herstellung von Schleifgegenständen. eine Vorrichtung zur Herstellung von Schleifgegenständen und ein Herstellungswerkzeug für ein Positionierungssystem von Schleifpartikeln und sind hier durch Bezugnahme eingeschlossen. Ein Herstellungswerkzeug mit einer Vielzahl von Vertiefungen, die so dimensioniert sind, ein einzelnes geformtes Schleifpartikel zu halten, wird zum genauen Positionieren, einer Rotationsorientierung und des Übertragens der geformten Schleifpartikel auf einen beschichteten Träger bereitgestellt, wobei eine technisierte Schleifschicht gebildet wird, in der der X-Y Abstand und die Rotationsorientierung des größten Teils, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% jedes geformten Schleifpartikels in der Schleifschicht vorbestimmt und für eine bestimmte Schleifanwendung gesteuert werden kann.
Der Erfinder hat jetzt festgelegt, dass, wenn die Dicke des geformten Schleifpartikels auf weniger als die Hälfte der Breite der Vertiefungsöffnung bei dem Herstellungswerkzeug verringert wird, unerwartet festgestellt wurde, dass das ermöglichte, dass zwei, drei oder sogar vier oder mehr geformte Schleifpartikel jede Vertiefung in dem Herstellungswerkzeug füllen, die auf gleiche Weise wie das vorher verwendete einzelne große Schleifpartikel orientiert sind. Unter bestimmten Schleifbedingungen ergaben zwei oder mehr geformte Schleifpartikel in unmittelbarer Nähe und in der gleichen Kreisorientierung bessere Schleifergebnisse als ein einzelnes geformtes Schleifpartikel mit gleicher Gesamtdicke und vermied die vorstehend erörterten Probleme mit statistischer Klumpenbildung. Daher wird ein Herstellungswerkzeug mit einer Vielzahl von Vertiefungen, die so dimensioniert sind, dass sie mindestens zwei Schleifpartikel halten, für eine genaue Positionierung, Rotationsorientierung und ein Übertragen der geformten Schleifpartikel auf einem beschichteten Träger bereitgestellt, wobei eine technisierte Schleifschicht mit gebündelten Schleifstrukturen bereitgestellt wird, wobei der X-Y Abstand und die Rotationsorientierung von mindestens 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% jedes geformten Schleifpartikels in der Schleifschicht vorbestimmt und für eine bestimmte Schleifanwendung eingestellt werden kann.
Bei gleichseitigen dreieckigen Platten für die geformten Schleifpartikel können in einer Ausführungsform die Oberflächen der geformten Schleifpartikel parallel zueinander sein und in unmittelbarer Nähe, wobei die Oberflächen voneinander weniger als die Dicke der Partikel entfernt sind oder sich berühren. Die geformten Schleifpartikel sind zweifach, dreifach oder mehrfach gebündelt (multiplexed), innerhalb jeder Vertiefung zu Schichten der einzelnen geformten Schleifpartikel, die eine größere gebündelte Schleifstruktur bilden. Diese gebündelten Schleifstrukturen (multiplexed abrasive structures) werden dann aus den Vertiefungen des Herstellungswerkzeugs auf einen beschichteten Träger übertragen, so dass ein festgelegtes Muster der gebündelten Schleifstrukturen in der Schleifschicht gebildet wird, wobei jede gebündelte Schleifstruktur durch einen vorbestimmten Abstand in der X und Y Richtung von den benachbarten gebündelten Strukturen getrennt ist und eine festgelegte Rotationsorientierung um die Z-Achse aufweist.
In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage, umfassend: einen Träger und eine Schleifschicht, welche mittels Bindemittelschicht auf dem Träger haftet; wobei die Schleifschicht umfasst; eine gemusterte Schleifschicht von gebündelten Schleifstrukturen, wobei die gebündelten Schleifstrukturen zwei oder mehr geformte Schleifpartikel in unmittelbarer Nähe zueinander umfassen; und wobei jede gebündelte Schleifstruktur durch einen vorbestimmten Abstand von benachbarten gebündelten Schleifstrukturen getrennt ist, wodurch die gemusterte Schleifschicht gebildet wird.
In einer anderen Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer gemusterten Schleifschicht auf einem harzbeschichteten Träger, umfassend die Schritte: des Bereitstellens eines Herstellungswerkzeugs mit einer ausgebenden Oberfläche mit Vertiefungen, die durch einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt sind; des Füllens von mindestens 30% der Vertiefungen in der ausgehenden Oberfläche mit zwei oder mehr geformten Schleifpartikeln in einer einzelnen Vertiefung, wodurch eine gebündelte Schleifstruktur, umfassend zwei oder mehr geformte Schleifpartikel in unmittelbarer Nähe zueinander, gebildet wird; des in Einklang Bringens eines harzbeschichteten Trägers mit der ausgebenden Oberfläche, wobei die Harzschicht der ausgebenden Oberfläche gegenüber liegt; des Übertragens der geformten Schleifpartikel in den Vertiefungen an den harzbeschichteten Träger und des Anbindens der geformten Schleifpartikel an die Harzschicht; und des Entfernens des Herstellungswerkzeugs, um die gebündelten Schleifstrukturen in der gemusterten Schleifschicht auf dem harzbeschichteten Träger freizulegen.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „genau geformt” in Bezug auf die Schleifpartikel oder Vertiefungen in einem Trägerteil jeweils auf Schleifpartikel oder Vertiefungen mit dreidimensionalen Formen, die durch Seiten mit relativ glatter Oberfläche definiert sind, die durch genau definierte scharfe Kanten mit eindeutigen Kantenlängen mit eindeutigen Endpunkten, die durch die Schnitte der verschiedenen Seiten definiert sind, gebunden und verbunden sind.
Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff „entfernbar und vollständig angeordnet in” in Bezug auf eine Vertiefung, dass das Schleifpartikel aus der Vertiefung durch die Schwerkraft allein entfernbar ist, obwohl in der Praxis andere Kräfte verwendet werden können (z. B. Luftdruck, Vakuum oder mechanischer Schlag oder Vibration).
Wie hier verwendet bedeutet der Begriff „vorbestimmt”, dass das verwendete Herstellungswerkzeug eine Vielzahl von Vertiefungen aufweist, die durch einen bekannten Abstand in den X- und Y-Richtungen auf der ausgebenden Oberfläche voneinander getrennt sind, und die Rotationsorientierung der Vertiefungsöffnung um die Z-Achse, die sich senkrecht zur ausgebenden Oberfläche erstreckt, gewählt wird und bekannt ist. Der Abstand und die Rotationsorientierung von jeder Vertiefung bildet ein Vertiefungsmuster in der ausgebenden Oberfläche. Wenn das Herstellungswerkzeug mit den geformten Schleifpartikeln gefüllt und auf einen beschichteten Träger zum Bilden einer Schleifschicht übertragen wird, geben die geformten Schleifpartikel im Wesentlichen in der Schleifschicht das Vertiefungsmuster des Werkzeugs wieder. Eine perfekte Wiedergabe ist nicht erforderlich, da einige Vertiefungen nicht mit den geformten Schleifpartikeln gefüllt sein können, entweder absichtlich oder unabsichtlich, und die Abstände oder Orientierung als Ergebnis des Verfahrens der Übertragung der geformten Schleifpartikeln aus den Vertiefungen und auf den beschichten Träger in geringem Maße verschieden sein können.
Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff „gebündelte Schleifstruktur” (multiplexed abrasive structure) zwei oder mehr geformte Schleifpartikel in unmittelbarer Nähe zueinander und wobei die Rotationsorientierung um eine Z-Achse, die sich aus der gemusterten Schleifschicht erstreckt, für jedes geformte Schleifpartikel in der gebündelten Schleifstruktur im Wesentlichen die gleiche ist. In einigen Ausführungsformen bedeutet unmittelbare Nähe, dass der Abstand zwischen jedem geformten Schleifpartikel in der gebündelten Schleifstruktur geringer als die Breite der geformten Schleifpartikel ist, weniger als ¾, ½ oder ¼ der Breite der geformten Schleifpartikel in der gebündelten Schleifstruktur ist oder so ist, dass jedes geformte Schleifpartikel in der gebündelten Schleifstruktur das benachbarte geformte Schleifpartikel berührt. In einigen Ausführungsformen bedeutet im Wesentlichen die gleiche Rotationsorientierung, dass jedes geformte Schleifpartikel in der gebündelten Schleifstruktur eine Rotationsorientierung innerhalb ±30 Grad, ±20 Grad, ±10 Grad oder ±5 Grad aufweist.
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden weiter nach Erwägen der detaillierten Beschreibung sowie der anhängenden Patentansprüchen verstanden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines Schleifgegenstands mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2A ist eine schematische perspektivische Ansicht eines beispielhaften Herstellungswerkzeugs 200 gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2B ist eine vergrößerte Ansicht des in 2A eingekreisten Bereichs.
2C ist eine vergrößerte Ansicht eines geformten Schleifpartikels
3A ist eine vergrößerte schematische Draufsicht eines beispielhaften Vertiefungsdesigns 320, das zur Verwendung als Vertiefungen 220 in einem Herstellungswerkzeug 200 geeignet ist
3B ist eine Querschnittansicht von 3A, aufgenommen entlang der Ebene 3B-3B
3C ist eine Querschnittansicht von 3A, aufgenommen entlang der Ebene 3C-3C
4A ist eine vergrößerte schematische Draufsicht eines beispielhaften Vertiefungsdesigns 420, das zur Verwendung als Vertiefungen 220 in einem Herstellungswerkzeug 200 geeignet ist
4B ist eine schematische Querschnittansicht von 4A, aufgenommen entlang der Ebene 4B-4B
4C ist eine schematische Querschnittansicht von 4A, aufgenommen entlang der Ebene 4C-4C
5A sind geformte Schleifpartikel mit einem 3:1 Längenverhältnis in einem Herstellungswerkzeug
5B ist die Schleifoberfläche eines Schleifgegenstands mit Schleifmittel auf Unterlage, hergestellt mit dem Werkzeug in 5A (Beispiel 1)
6A sind geformte Schleifpartikel mit einem 5:1 Längenverhältnis in einem Herstellungswerkzeug
6B ist die Schleifoberfläche eines Schleifgegenstands mit Schleifmittel auf Unterlage, hergestellt mit dem Werkzeug in 6A (Beispiel 3)
7A sind geformte Schleifpartikel mit einem 6:1 Längenverhältnis in einem Herstellungswerkzeug
7B ist die Schleifoberfläche eines Schleifgegenstands mit Schleifmittel auf Unterlage, hergestellt mit dem Werkzeug in 7A (Beispiel 6)
8 ist eine graphische Darstellung von Gesamtabschliff gg. Längenverhältnis für die Beispiele 1, 3 und 6
9 ist eine Auftragung von Abschliff gg. Zyklus für die Ergebnisse für die Beispiele 9–12
10A ist eine Zeichnung eines Schleifgegenstands mit Schleifmittel auf Unterlage, hergestellt mit dem Herstellungswerkzeug von 2A mit zweifachen Schleifstrukturen
10B ist eine Zeichnung einer Oberfläche eines Schleifgegenstands mit Schleifmittel auf Unterlage mit zweifachen Schleifstrukturen.
Die wiederholte Verwendung der Bezugszeichen in der Beschreibung und den Zeichnungen ist zur Darstellung der gleichen oder analogen Merkmale oder Elemente der Offenbarung gedacht. Es sollte erkennbar sein, dass zahlreiche andere Abwandlungen und Ausführungsformen vom Fachmann ausgedacht werden können, die im Bereich und Sinn der Prinzipien der Offenbarung liegen. Die Zeichnungen könnten nicht maßstabsgetreu gezeichnet sein.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Herstellungsvorrichtung für Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage
Jetzt in Bezug auf 1 und 2 schließt eine Herstellungsvorrichtung 90 für einen Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß der vorliegenden Offenbarung Schleifpartikel 92 ein, die sich entfernbar in Vertiefungen 220 eines Herstellungswerkzeugs 200 mit einem ersten Bahnweg 99, der das Herstellungswerkzeug so durch die Herstellungsvorrichtung für den Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage leitet, dass sie einen Teil des Außenumfangs einer Übertragungswalze 122 für Schleifpartikel einhüllt. Die Vorrichtung schließt typischerweise zum Beispiel eine Abwickelvorrichtung 100, ein Abgabesystem für die Bindemittelschicht 102 und eine Auftragungsvorrichtung für die Bindemittelschicht 104 ein. Diese Bestandteile wickeln einen Träger 106 ab, geben ein Harz für die Bindemittelschicht 108 über das Abgabesystem Tür die Bindemittelschicht 102 an die Auftragungsvorrichtung für die Bindemittelschicht 104 ab und tragen das Harz für die Bindemittelschicht auf eine erste Hauptfläche 112 des Trägers auf. Danach wird der harzbeschichtete Träger 114 mit einer Mitläuferrolle 116 zum Aufbringen der Schleifpartikel 92 auf die erste Hauptoberfläche 112, die mit dem Bindemittelschichtharz 108 beschichtet ist, positioniert. Ein zweiter Bahnweg 132 für den harzbeschichteten Träger 114 leitet den harzbeschichteten Träger durch die Herstellungsvorrichtung für den Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage, so dass er einen Teil des äußeren Umfangs der Übertragungswalze für Schleifpartikel 122 umhüllt, wobei sich die Harzschicht gegenüberliegend zur ausgebenden Oberfläche des Herstellungswerkzeugs befindet, das zwischen dem harzbeschichteten Träger 114 und dem Außenumfang der Übertragungswalze für Schleifpartikel 122 angeordnet ist. Geeignete Abwickelvorrichtungen, Abgabesysteme für die Bindemittelschicht. Bindemittelschichtharze. Beschichtungsvorrichtungen und Träger sind dem Fachmann bekannt. Das Abgabesystem für die Bindemittelschicht 102 kann eine einfache Wanne oder ein Reservoir, das das Harz für die Bindemittelschicht enthält, oder ein Pumpsystem mit einem Lagertank und einer Abgabeleitung zum Übertragen des Bindemittelschichtharzes an den erforderlichen Ort sein. Der Träger 106 kann ein Stoff, Papier, Film, Vlies, Gitterstoff oder ein anderer Bahnenträger sein. Die Auftragungsvorrichtung für die Bindemittelschicht kann zum Beispiel eine Beschichtungsvorrichtung, eine Walzenbeschichtungsvorrichtung, ein Sprühsystem oder eine Rakelbeschichtungsvorrichtung sein. In einer anderen Ausführungsform kann ein vorbeschichteter Träger mit Beschichtung durch die Mitläuferwalze 116 zum Auftragen der Schleifpartikel auf die erste Hauptoberfläche positioniert werden.
Wie später beschrieben, umfasst das Herstellungswerkzeug 200 eine Vielzahl von Vertiefungen 220 mit einer komplementären Form zu dem gewünschten darin zu enthaltenden Schleifpartikel. Eine Zufuhrvorrichtung für Schleifpartikel 118 führt mindestens einen Teil der Schleifpartikel zum Herstellungswerkzeug zu. Vorzugsweise führt die Zufuhrvorrichtung für Schleifpartikel 118 einen Überschuss an Schleifpartikeln zu, so dass mehr Schleifpartikel pro Längeneinheit des Herstellungswerkzeugs in der Maschinenrichtung als vorhandene Vertiefungen vorhanden sind. Die Zufuhr eines Überschusses an Schleifpartikeln unterstützt, dass sichergestellt wird, dass alle Vertiefungen in dem Herstellungswerkzeug schließlich mit einem Schleifpartikel gefüllt sind. Da die tragende Fläche und der Abstand der Schleifpartikel häufig in dem Herstellungswerkzeug für die bestimmte Schleifanwendung entworfen werden, ist erwünscht, dass nicht zu viele nicht gefüllte Vertiefungen vorhanden sind. Die Zufuhrvorrichtung für Schleifpartikel 118 hat typischerweise die gleiche Breite wie das Herstellungswerkzeug und führt die Schleifpartikel entlang der gesamten Breite des Herstellungswerkzeugs zu. Die Zufuhrvorrichtung für Schleifpartikel 118 kann zum Beispiel eine Vibrationszufuhrvorrichtung, ein Trichter, eine Schüttrinne, ein Silo, eine Tropfbeschichtungsvorrichtung oder eine Schneckenbeschichtungsvorrichtung sein.
Gegebenenfalls wird ein Füllunterstützungsteil 120 nach der Zufuhrvorrichtung für Schleifpartikel 118 zum Bewegen der Schleifpartikel auf der Oberfläche des Herstellungswerkzeugs 200 und zum Unterstützen der Orientierung oder des Gleitens der Schleifpartikel in die Vertiefungen 220 bereitgestellt. Das Füllunterstützungsteil 120 kann zum Beispiel ein Streichmesser, eine Filzwischvorrichtung, eine Bürste mit einer Vielzahl an Borsten, ein Vibrationssystem, eine Blasvorrichtung oder ein Luftschaber, ein Vakuumbehälter 125 oder Kombinationen davon sein. Das Füllunterstützungsteil bewegt, überträgt, saugt oder rührt die Schleifpartikel auf der ausgebenden Oberfläche 212 (oben oder obere Oberfläche des Herstellungswerkzeugs 200 in 1), um mehr Schleifpartikel in die Vertiefungen zu bewegen. Ohne das Füllunterstützungsteil fallen im Allgemeinen mindestens einige der Schleifpartikel, die auf die ausgebende Oberfläche 212 gefallen sind, direkt in eine Vertiefung und es ist keine weitere Bewegung erforderlich, aber andere benötigen gewisse zusätzliche Bewegung, um in eine Vertiefung gelenkt zu werden. Gegebenenfalls kann das Füllunterstützungsteil 120 lateral quer zur Maschinenrichtung oszillierten oder anders eine relative Bewegung, wie kreisförmig oder oval zur Oberfläche des Herstellungswerkzeugs 200 unter Verwendung eines geeigneten Antriebs aufweist, um ein vollständiges Füllen jeder Vertiefung 220 in dem Herstellungswerkzeug mit einem Schleifpartikel zu unterstützen. Typischerweise können, wenn eine Bürste als das Füllunterstützungsteil verwendet wird, die Borsten einen Teil der ausgebenden Oberfläche von 2–4 inch (5,0–10,2 cm) in der Länge in der Maschinenrichtung, vorzugsweise entlang der gesamten oder fast gesamten Breite der ausgebenden Oberfläche, abdecken und leicht auf oder kurz über der ausgebenden Oberfläche ruhen und können mäßige Biegsamkeit aufweisen. Ein Vakuumbehälter 125, wenn als Füllunterstützungsteil verwendet, wird häufig in Verbindung mit einem Herstellungswerkzeug mit Vertiefungen verwendet, die sich vollständig durch das gesamte Herstellungswerkzeug erstrecken; jedoch kann auch ein Herstellungswerkzeug mit einer festen Rückseitenoberfläche von Vorteil sein, da es abflacht und das Herstellungswerkzeug ebener zum verbesserten Füllen der Vertiefungen zieht. Der Vakuumbehälter 125 befindet sich nahe der Zufuhrvorrichtung für Schleifpartikel 118 und kann sich vor oder nach der Zufuhrvorrichtung für Schleifpartikel befinden oder einen beliebigen Teil eines Bahnenbereichs zwischen einem Paar von Mitläuferwalzen 116 in dem Abschnitt zum Füllen mit Schleifpartikel und Entfernen des Überschusses der Vorrichtung umfassen, der allgemein bei 140 veranschaulicht wird. In einer anderen Ausführungsform kann das Herstellungswerkzeug stattdessen oder zusätzlich zu dem Vakuumbehälter 125 durch einen Schuh oder eine Platte getragen oder geschoben werden, um zu unterstützen, dass es in diesem Abschnitt der Vorrichtung eben gehalten wird. Bei Ausführungsformen, bei denen das Schleifpartikel vollständig in der Vertiefung des Herstellungswerkzeugs enthalten ist, was heißen soll, dass sich der größte Teil (z. B. 80, 90 oder 95 Prozent) des Schleifpartikels in den Vertiefungen nicht über die ausgebende Oberfläche des Herstellungswerkzeugs ausdehnt, ist es einfacher für das Füllunterstützungsteil, die Schleifpartikel um die ausgebende Vorrichtung des Herstellungswerkzeugs ohne Entfernen eines einzelnen Schleifpartikels, das bereits in einer einzelnen Vertiefung enthalten ist, zu bewegen.
Gegebenenfalls bewegen sich die Vertiefungen 220 zu einer höheren Erhebung und können gegebenenfalls eine höhere Erhebung als den Auslass der Zufuhrvorrichtung für Schleifpartikel zum Ausgeben von Schleifpartikeln auf der ausgebenden Oberfläche des Herstellungswerkzeugs erreichen, wenn sich das Herstellungswerkzeug in der Maschinenrichtung fortbewegt. Wenn das Herstellungswerkzeug ein endloses Band ist, kann das Band eine positive Neigung zum Erreichen einer höheren Erhebung aufweisen, wenn es sich nach der Zufuhrvorrichtung für Schleifpartikel 118 bewegt. Wenn das Herstellungswerkzeug eine Walze ist, kann die Zufuhrvorrichtung für Schleifpartikel 118 so positioniert werden, dass sie die Schleifpartikel auf die Walze vor dem oberen Todpunkt des Außenumfangs der Walze aufbringt, wie zwischen 270 Grad bis 350 Grad auf der Ebene der Walze, wobei der obere Todpunkt bei 0 Grad ist, wenn man im Uhrzeigersinn um die Walze vorgeht, wobei die Walze sich beim Betrieb im Uhrzeigersinn dreht. Es wird angenommen, dass das Aufbringen der Schleifpartikel auf eine geneigte Abgabeoberfläche 212 des Herstellungswerkzeugs ein besseres Füllen der Vertiefungen ermöglichen kann. Die Schleifpartikel können die geneigte ausgebende Oberfläche 212 des Herstellungswerkzeugs hinab gleiten oder fallen, wobei die Möglichkeit verbessert wird, dass sie in eine Vertiefung fallen. Bei Ausführungsformen, bei denen das Schleifpartikel vollständig in der Vertiefung des Herstellungswerkzeugs enthalten ist, soll heißen, wenn der Hauptteil (z. B. 80, 90 oder 95 Prozent) der Schleifpartikel in den Vertiefungen sich nicht über die ausgebende Oberfläche des Herstellungswerkzeugs ausdehnt, kann die Neigung auch die Entfernung eines Überschusses an Schleifpartikeln von der ausgebenden Oberfläche des Herstellungswerkzeugs unterstützen, da überschüssige Schleifpartikel von der ausgebenden Oberfläche des Herstellungswerkzeugs zum kommenden Ende abgleiten können. Die Neigung kann zwischen null Grad bis zu einem Winkel sein, bei dem die Schleifpartikel aus den Vertiefungen zu fallen beginnen. Die bevorzugte Neigung hängt von der Form der Schleifpartikel und von der Größe der Kraft (z. B. Reibung oder Vakuum) ab, die das Schleifpartikel in der Vertiefung hält. In einigen Fällen liegt die positive Neigung in einem Bereich von +10 bis +80 Grad oder von +10 bis +60 Grad oder von +10 bis +45 Grad.
Gegebenenfalls kann ein Teil zum Entfernen von Schleifpartikeln 121 bereitgestellt werden, um ein Entfernen eines Überschusses an Schleifpartikeln von der Oberfläche des Herstellungswerkzeugs 200 zu unterstützen, nachdem der größte Teil oder alle Vertiefungen mit einem Schleifpartikel gefüllt wurden. Das Teil zum Entfernen von Schleifpartikeln kann zum Beispiel eine Luftquelle zum Blasen des Überschusses an Schleifpartikeln von der ausgebenden Oberfläche des Herstellungswerkzeugs, wie ein Luftstab, eine Luftdusche, ein Luftrakel, eine Düse mit Conadaeffekt oder eine Blasvorrichtung, sein. Eine Kontaktvorrichtung kann als das Entfernungsteil für Schleifpartikel verwendet werden, wie eine Bürste, ein Kratzer, ein Wischer oder eine. Rakelklinge. Ein Vibrator, wie ein Ultraschalltrichter, kann als Teil zum Entfernen von Schleifpartikeln verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform kann eine Vakuumquelle, wie ein Vakuumbehälter oder eine Vakuumwalze, die sich entlang eines Teils des ersten Bahnwegs nach der Zufuhrvorrichtung für Schleifpartikel 118 befindet, verwendet werden, wobei ein Herstellungswerkzeug mit Vertiefungen, sie sich vollständig durch das Herstellungswerkzeugs erstrecken, zum Halten der Schleifpartikel in den Vertiefungen verwendet werden kam. In diesem Abstand oder Abschnitt des ersten Bahnwegs kann die ausgebende Oberfläche des Herstellungswerkzeugs umgedreht werden oder kann einen großen Anstieg oder Abfall aufweisen, der sich 90 Grad nähert oder übersteigt, um den Überschuss an Schleifpartikeln unter Verwendung von Schwerkraft zu entfernen, wobei sie von der ausgebenden Oberfläche gleiten oder fallen. während die Schleifpartikel, die sich in Vertiefungen befinden, durch Vakuum zurückgehalten werden, bis die ausgebende Oberfläche wieder in eine Orientierung gebracht wird, um die Schleifpartikel in den Vertiefungen durch die Schwerkraft zu halten oder sie aus den Vertiefungen auf den harzbeschichteten Träger freigegeben werden. In Ausführungsformen, bei denen das Schleifpartikel vollständig in der Vertiefung des Herstellungswerkzeugs enthalten ist, soll heißen, in dem der größte Teil (z. B. 80, 90 oder 95 Prozent) der Schleifpartikel in den Vertiefungen sich nicht über die Abgabeoberfläche des Werkzeugs erstreckt, kann ein Entfernungsteil für Schleifpartikel 121 den Überschuss an Schleifpartikeln entlang der ausgebenden Oberfläche des Herstellungswerkzeugs und von dem Herstellungswerkzeug ohne Stören der in den Vertiefungen enthaltenen Schleifpartikel gleiten. Der entfernte Überschuss an Schleifpartikeln kann gesammelt und zur Beschickungsvorrichtung für Schleifpartikel zur Wiederverwendung zurückgeführt werden. Der Überschuss an Schleifpartikeln kann in einer anderen Ausführungsform in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Herstellungswerkzeugs nach oder zu der Beschickungsvorrichtung für Schleifpartikel bewegt werden, wo sie nicht besetzte Vertiefungen füllen können.
Nach Verlassen des Abschnitts der Vorrichtung zum Füllen und Entfernen des Überschusses von Schleifpartikeln, der allgemein mit 140 veranschaulicht ist, bewegen sich die Schleifpartikel in dem Herstellungswerkzeug 220 zu dem harzbeschichteten Träger 114. Die Erhöhung des Herstellungswerkzeugs in diesem Abschnitt ist nicht besonders wichtig. solange die Schleifpartikel in den Vertiefungen zurückgehalten werden, und das Herstellungswerkzeug könnte weiter ansteigen, abfallen oder sich horizontal bewegen. Die Wahl der Positionierung wird häufig bei einer Umrüstung einer vorhandenen Schleifherstellungsvorrichtung durch den vorhandenen Abstand in der Vorrichtung bestimmt. Eine Übertragungswalze für Schleifpartikel 122 wird bereitgestellt und das Herstellungswerkzeug 220 umwickelt häufig zumindest einen Teil des Walzenumfangs. In einigen Ausführungsformen umwickelt das Herstellungswerkzeug zwischen 30 bis 180 Grad oder zwischen 90 bis 180 Grad des Außenumfangs der Übertragungswalze für Schleifpartikel. Der harzbeschichtete Träger 114 umwickelt häufig auch mindestens einen Teil des Umfangs der Walze, so dass die Schleifpartikel in den Vertiefungen von den Vertiefungen auf den harzbeschichteten Träger übertragen werden, da beide um die Übertragungswalze für Schleifpartikel 122 laufen, wobei sich das Herstellungswerkzeug 220 zwischen dem harzbeschichteten Träger und der Außenoberfläche der Übertragungswalze für Schleifpartikel befindet, wobei die ausgebende Oberfläche des Herstellungswerkzeugs zu der harzbeschichteten ersten Hauptoberfläche des Trägers liegt und im Allgemeinen damit ausgerichtet ist. Der harzbeschichtete Träger umwickelt häufig einen in geringem Maße kleineren Teils der Übertragungswalze für Schleifpartikel als das Herstellungswerkzeug. In einigen Ausführungsformen umwickelt der harzbeschichtete Träger zwischen 40 bis 170 Grad oder zwischen 90 bis 170 Grad des Außenumfangs der Übertragungswalze für Schleifpartikel. Vorzugsweise sind die Geschwindigkeit der ausgebenden Oberfläche und die Geschwindigkeit der Harzschicht des harzbeschichteten Trägers in der Geschwindigkeit zueinander zum Beispiel innerhalb ±10 Prozent, ±5 Prozent oder ±1 Prozent übereinstimmend.
Verschiedene Verfahren können zum Übertragen der Schleifpartikel aus den Vertiefungen des Herstellungswerkzeugs auf den harzbeschichteten Träger verwendet werden. In keiner besonderen Reihenfolge sind die verschiedenen Verfahren:

1. Schwerkraftunterstützung, wobei das Herstellungswerkzeug und die ausgebende Oberfläche für einen Teil ihrer Bewegung in Maschinenrichtung umgekehrt wird und die Schleifpartikel aus den Vertiefungen unter der Schwerkraft auf den harzbeschichteten Träger fallen. Typischerweise weist bei diesem Verfahren das Herstellungswerkzeug zwei seitliche Kantenteile mit Abstandsteilen 260 (2), die sich auf der ausgebenden Oberfläche 212 befinden, und die den harzbeschichteten Träger an zwei gegenüberliegenden Kanten des Trägers, an denen das Harz nicht aufgebracht wurde, kontaktieren, auf, um die Harzschicht in geringem Maße über der ausgebenden Oberfläche des Herstellungswerkzeugs zu halten, wenn beide die Übertragungswalze für Schleifpartikel umwickeln. So besteht ein Abstand zwischen der ausgebenden Oberfläche und der oberen Oberfläche der Harzschicht auf dem harzbeschichteten Träger, um so die Übertragung irgendwelchen Harzes auf die ausgebende Oberfläche des Herstellungswerkzeugs zu vermeiden. In einer Ausführungsform weist der harzbeschichtete Träger zwei Kantenstreifen frei von Harz und einen harzbeschichteten Mittelteil auf, während die ausgebende Oberfläche zwei erhöhte Rippen aufweisen kann, die sich in der Längsrichtung des Herstellungswerkzeugs zum Kontakt mit den von Harz freien Kanten des Trägers befinden. In einer anderen Ausführungsform kann die Übertragungswalze für Schleifpartikel zwei erhöhte Rippen oder Ringe an jedem Ende der Walze und einen Mittelteil mit kleinerem Durchmesser aufweisen, wobei sich das Herstellungswerkzeug im Mittelteil mit kleinerem Durchmesser der Übertragungswalze für Schleifpartikel befindet, wenn es die Übertragungswalze für Schleifpartikel umwickelt. Die erhöhten Rippen oder Endringe auf der Übertragungswalze für Schleifpartikel heben die Harzschicht des harzbeschichteten Trägers so über die ausgehende Oberfläche, dass ein Abstand zwischen den zwei Oberflächen vorhanden ist. In einer anderen Ausführungsform können erhöhte Stellen, die auf der Oberfläche des Herstellungswerkzeugs verteilt sind, verwendet werden, um den Abstand zwischen den zwei Oberflächen zu halten.
2. Pressunterstützung, wobei jede Vertiefung in dem Herstellungswerkzeug zwei offene Enden aufweist, so dass das Schleifpartikel in der Vertiefung verbleiben kann, wobei ein Teil des Schleifpartikels aus der Rückseitenoberfläche 214 des Herstellungswerkzeugs ragt. Mit Pressunterstützung muss das Herstellungswerkzeug nicht länger umgekehrt werden, aber es kam noch umgekehrt werden. Wenn das Herstellungswerkzeug die Übertragungswalze für Schleifpartikel umwickelt, lässt sich die Außenoberfläche der Walze mit dem Schleifpartikel in jeder Vertiefung ein und drückt das Schleifpartikel aus der Vertiefung und in die Harzschicht auf dem harzbeschichteten Träger. In einigen Ausführungsformen umfasst die Außenoberfläche der Übertragungswalze für Schleifpartikel eine elastische zusammendrückbare Schicht mit einer Durometerhärte Shore A von zum Beispiel 20–70, die verwendet wird, um zusätzliche Konformität zu erhalten, wenn das Schleifpartikel in den harzbeschichteten Träger drückt. In einer anderen Ausführungsform der Pressunterstützung kann die Rückseitenoberfläche des Herstellungswerkzeugs mit einer elastischen zusammendrückbaren Schicht bedeckt sein statt oder zusätzlich zu der elastischen Außenschicht der Übertragungswalze für Schleifpartikel.
3. Vibrationsunterstützung, wobei die Übertragungswalze für Schleifpartikel oder das Herstellungswerkzeug durch eine geeignete Quelle, wie eine Ultraschallvorrichtung, vibriert, um die Schleifpartikel aus den Vertiefungen und auf den harzbeschichteten Träger zu schütteln.
4. Druckunterstützung, wobei jede Vertiefung in dem Herstellungswerkzeug zwei offene Enden oder die Rückseitenoberfläche 214 aufweist oder das gesamte Herstellungswerkzeug geeignet porös ist und die Übertragungswalze für Schleifpartikel eine Vielzahl von Öffnungen und eine interne Druckluftquelle aufweist. Mit Druckluftunterstützung muss das Herstellungswerkzeug nicht mehr umgekehrt werden, aber es kann noch umgekehrt werden. Die Übertragungswalze für Schleifpartikel kann auch bewegliche interne Teiler aufweisen, so dass die Druckluft auf ein bestimmtes Bogensegment oder einen bestimmten Umfang der Walze zugeführt werden kann, um an einer bestimmten Stelle die Schleifpartikel aus den Vertiefungen und auf den harzbeschichteten Träger zu blasen. In einigen Ausführungsformen kann die Übertragungswalze für Schleifpartikel auch mit einer internen Vakuumquelle ohne einem entsprechenden Druckbereich oder in Kombination mit dem Druckbereich typischerweise vor dem Druckbereich, wenn die Übertragungswalze für Schleifpartikel rotiert, versehen sein. Die Vakuumquelle oder der Bereich können bewegliche Teiler aufweisen, um es auf einen bestimmten Bereich oder Bogenabschnitt der Übertragungswalze für Schleifpartikel zu richten. Das Vakuum kann die Schleifpartikel fest in die Vertiefungen saugen, wenn das Herstellungswerkzeug die Übertragungswalze für Schleifpartikel umgibt, bevor die Schleifpartikel dem Druckbereich der Übertragungswalze für Schleifpartikel ausgesetzt werden. Dieser Vakuumbereich kann zum Beispiel mit einem Entfernungsteil für Schleifpartikel verwendet werden, um überschüssige Schleifpartikel von der ausgebenden Oberfläche zu entfernen oder kann einfach verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Schleifpartikel die Vertiefungen nicht verlassen, bevor sie eine bestimmte Stelle entlang des Außenumfangs der Übertragungswalze für Schleifpartikel erreichen.
5. Die verschiedenen vorstehend aufgeführten Ausführungsformen sind nicht auf eine einzelne Verwendung beschränkt und sie können wie erforderlich gemischt und angepasst werden, um effektiver die Schleifpartikel aus den Vertiefungen auf den harzbeschichteten Träger zu übertragen.

Die Übertragungswalze für Schleifpartikel 122 überträgt und positioniert jedes Schleifpartikel genau auf den harzbeschichteten Träger, wobei das Muster der Schleifpartikel und ihre bestimmte Orientierung, wie in dem Herstellungswerkzeug angeordnet, wiedergegeben werden. So kann zum ersten Mal ein Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage mit Geschwindigkeiten von zum Beispiel 5–15 Fuß/min (1,5–4,6 m/min) oder mehr hergestellt werden, wobei die genaue Stellung und/oder Kreisorientierung jedes Schleifpartikels, das in den harzbeschichteten Träger gebracht wird, genau gesteuert werden kann! Wie in den Beispielen später gezeigt, kann gegenüber dem Stand der Technik die Schleifleistung mit dem gleichen. Gewicht an Schleifpartikeln in der Schleifschicht für einen Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage signifikant verbessert werden.
Nach dem Trennen von der Übertragungswalze für Schleifpartikel 122 geht das Herstellungswerkzeug entlang des ersten Bahnwegs 99 zurück zu dem Abschnitt der Vorrichtung zum Füllen mit Schleifpartikeln und Entfernen des Überschusses, der allgemein mit 140 veranschaulicht ist, falls erforderlich, mit Unterstützung von Mitläuferwalzen 116. Ein gegebenenfalls vorhandener Reiniger des Herstellungswerkzeugs 128 kann bereitgestellt werden, um angebackene Schleifpartikel zu entfernen, die noch in den Vertiefungen verbleiben und/oder um das Harz der Bindemittelschicht 108 zu entfernen, das auf die ausgebende Oberfläche 212 übertragen wurde. Die Wahl des Reinigers des Herstellungswerkzeugs hängt von der Konfiguration des Herstellungswerkzeugs ab und kann entweder allein oder in Kombination mit zusätzlichem Luftblasen. Lösungsmittel oder Wassersprühen, Lösungsmittel oder Wasserbad, mit einem Ultraschalltrichter oder einer Mitläuferwalze, die das Herstellungswerkzeug umwickelt, sein, um eine Druckunterstützung zu verwenden, um die Schleifpartikel aus den Vertiefungen zu treiben. Danach geht das endlose Herstellungswerkzeug 220 oder der Riemen weiter zum Abschnitt des Füllens mit Schleifpartikeln und Entfernens des Überschusses 140, wobei es mit neuen Schleifpartikeln zu füllen ist.
Verschiedene Mitläuferwalzen 116 können zum Leiten des mit Schleifpartikeln beschichteten Trägers 123 mit einem vorher festgelegten, reproduzierbaren, nicht-statistischen Muster der Schleifpartikel auf der ersten Hauptoberfläche verwendet werden, die durch die Übertragungswalze für Schleifpartikel aufgetragen und auf der ersten Hauptoberfläche durch das Harz der Bindemittelschicht gehalten werden, zusammen mit dem zweiten Bahnweg 132 in einen Ofen 124 zum Härten eines Harzes der Bindemittelschicht. Gegebenenfalls kann eine zweite Beschichtungsvorrichtung für Schleifpartikel 126 bereitgestellt werden, um zusätzliche Schleifpartikel, wie eine andere Art von Schleifpartikeln oder Verdünnungsmittel, auf das Harz der Bindemittelschicht vor dem Ofen 124 aufzubringen. Die zweite Beschichtungsvorrichtung für Schleifpartikel 126 kann ein Tropfbeschichter, ein Sprühbeschichter oder ein elektrostatischer Beschichter, wie Fachleuten bekannt, sein. Danach kann der gehärtete Träger 128 mit Schleifpartikeln in eine gegebenenfalls vorhandene Schleife 130 zusammen mit dem zweiten Bahnweg vor einer weiteren Verarbeitung, wie Zugabe einer Deckschicht. Härten der Deckschicht und anderen Verarbeitungsschritten, die dem Fachmann auf dem Fachgebiet zur Herstellung von Schleifgegenständen mit Schleifmittel auf Unterlage bekannt sind, eintreten.
Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegenstands mit Schleifmittel auf Unterlage (coated abrasive article)
Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schleifgegenstands mit Schleifmittel auf Unterlage ist allgemein in 1 veranschaulicht. Das Verfahren bezieht allgemein die Schritte des Füllens mindestens eines Teils der Vertiefungen in einem Herstellungswerkzeug mit zwei oder mehr einzelnen Schleifpartikeln ein. In Einklang bringen eines gefüllten Herstellungswerkzeugs und eines harzbeschichteten Trägers zum Übertragen der Schleifpartikel auf den harzbeschichteten Träger. Übertragen der Schleifpartikel aus den Vertiefungen auf den harzbeschichteten Träger und Entfernen des Herstellungswerkzeugs von der in Einklang mit dem harzbeschichteten Träger befindlichen Stellung. Danach wird die Harzschicht gehärtet, eine Deckschicht wird aufgetragen und gehärtet, und der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage wird in ein Blatt, Scheibe oder eine Bandform mit einer geeigneten Umwandlungsvorrichtung umgewandelt.
In anderen Ausführungsformen kann ein Chargenverfahren verwendet werden, wobei eine Länge des Herstellungswerkzeugs mit den Schleifpartikeln gefüllt, mit einer Länge eines harzbeschichteten Trägers in Einklang gebracht oder positioniert werden kann, so dass die Harzschicht des Trägers der ausgebenden Oberfläche des Herstellungswerkzeugs gegenüber liegt und danach die Schleifpartikel von den Vertiefungen auf die Harzschicht übertragen werden. Das Chargenverfahren kann von Hand oder automatisiert unter Verwendung einer Robotervorrichtung durchgeführt werden.
In einer bestimmten Ausführungsform schließt ein Verfahren zur Herstellung einer gemusterten Schleifschicht auf einem harzbeschichteten Träger die folgenden Schritte ein. Es ist nicht erforderlich, alle Schritte durchzuführen oder sie in einer Reihenfolge nacheinander durchzuführen, sondern sie können in der aufgeführten Reihenfolge durchgeführt werden oder zusätzliche Schritte können dazwischen durchgeführt werden.
Ein Schritt kann Bereitstellen eines Herstellungswerkzeugs mit einer ausgebenden Oberfläche mit Vertiefungen, die durch einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt sind, sein. wobei jede Vertiefung eine Breite W aufweist. Wie in 2 zu erkennen, sind die Vertiefungen in einem vorbestimmten Abstand voneinander getrennt. Wenn die Vertiefungen nicht konisch sind, dann ist die Breite W der Abstand zwischen den vertikalen Wänden der Vertiefungen. Wenn die Vertiefungen konisch sind, dann wird die Breite W an der Vertiefungstiefe von der ausgebenden Oberfläche gemessen, gleich zu der Länge des geformten Schleifpartikels 1, wie in den 3–4 zu erkennen.
Ein anderer Schritt kann das Füllen von mindestens 30% der Vertiefungen in der ausgebenden Oberfläche mit zwei oder mehr geformten Schleifpartikeln in einer einzelnen Vertiefung sein, wodurch eine gebündelte Schleifstruktur, umfassend zwei oder mehr geformte Schleifpartikel in unmittelbarer Nähe zueinander, gebildet wird. Vorzugsweise werden mindestens 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Vertiefungen in der Oberfläche des Herstellungswerkzeugs mit mindestens zwei geformten Schleifpartikeln gefüllt. Ein anderer Schritt kann die Wahl geformter Schleifpartikel mit einer Dicke t sein, so dass mindestens zwei geformte Schleifpartikel eine Vertiefung in dem Herstellungswerkzeug einnehmen. Vorzugsweise werden mindestens 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Vertiefungen in der Oberfläche des Herstellungswerkzeugs mit mindestens zwei geformten Schleifpartikeln gefüllt. Ein anderer Schritt kann die Wahl von geformten Schleifpartikeln mit einer Dicke t und einer Länge l sein, wobei eine Tiefe der Vertiefung, gemessen von der ausgebenden Oberfläche gleich 1 ist, die Vertiefungsbreite W größer oder gleich 2t ist. Vorzugsweise werden mindestens 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Vertiefungen in der Oberfläche des Herstellungswerkzeugs mit mindestens zwei geformten Schleifpartikeln gefüllt.
Ein Schritt kann die Zufuhr eines Überschusses der geformten Schleifpartikel in die ausgebende Oberfläche sein, so dass mehr geformte Schleifpartikel als die Zahl der Vertiefungen bereitgestellt werden. Ein Überschuss der geformten Schleifpartikel, was bedeutet, dass mehr geformte Schleifpartikel pro Längeneinheit des Herstellungswerkzeugs vorhanden sind als vorhandene Vertiefungen, hilft, sicherzustellen, dass alle Vertiefungen in dem Herstellungswerkzeug schließlich mit einem oder mehreren geformten Schleifpartikeln gefüllt werden, da sich die geformten Schleifpartikel auf der ausgebenden Oberfläche anhäufen und entweder durch die Schwerkraft oder andere mechanisch angelegte Kräfte bewegt werden, wobei sie in eine Vertiefung überführt werden. Da die tragende Fläche und der Abstand zwischen den Schleifpartikeln häufig in dem Herstellungswerkzeug für die bestimmte Schleifanwendung entwickelt werden, ist es erwünscht, dass nicht zu viele nicht gefüllte Vertiefungen vorhanden sind.
Ein anderer Schritt kann Füllen der Vertiefungen in der ausgebenden Oberfläche mit geformten Schleifpartikeln sein, die in der Vertiefung angeordnet sind, wobei mindestens ein Teil der Vertiefungen zwei oder mehr geformte Schleifpartikel enthält. Es ist erwünscht, die geformten Schleifpartikel auf den harzbeschichteten Träger so zu übertragen, dass sie aufrecht stehen oder aufgerichtet aufgetragen werden. In verschiedenen Ausführungsformen enthalten mindestens 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 95 Prozent der Vertiefungen in der ausgebenden Oberfläche zwei oder mehr geformte Schleifpartikel.
Ein anderer Schritt kann Füllen mindestens einiger Vertiefungen mit einem einzelnen geformten Schleifpartikel derart umfassen, dass das Herstellungswerkzeug mindestens einige Vertiefungen gefüllt mit zwei oder mehr geformten Schleifpartikeln und mindestens einige Vertiefungen gefüllt mit nur einem einzelnen geformten Schleifpartikel aufweist. Im Allgemeinen variiert die Dicke der geformten Schleifpartikel, wobei die dünneren geformten Schleifpartikel die gebündelten Schleifstrukturen bilden, und die dickeren geformten Schleifpartikel so gewählt werden, dass nur ein Partikel in eine Vertiefung passen kann. Ein anderer Schritt kann Füllen mindestens einiger Vertiefungen mit gebrochenen Schleifpartikeln umfassen, so dass das Herstellungswerkzeug zumindest einige Vertiefungen, gefüllt mit zwei oder mehr geformten Schleifpartikeln, und mindestens einige Vertiefungen, gefüllt mit gebrochenen Schleifpartikeln, aufweist. Ein anderer Schritt kann Füllen mindestens einiger Vertiefungen mit einem einzelnen geformten Schleifpartikel, mindestens einiger mit gebrochenen Schleifpartikeln und mindestens einiger mit zwei oder mehr geformten Schleifpartikeln umfassen, so dass das Herstellungswerkzeug mindestens einige Vertiefungen, gefüllt mit zwei oder mehr geformten Schleifpartikeln, mindestens einige Vertiefungen, gefüllt mit nur einem einzelnen geformten Schleifpartikel, und mindestens einige Vertiefungen, gefüllt mit gebrochenen Schleifpartikeln, aufweist.
Ein anderer Schritt kann das Entfernen des verbleibenden Anteils des Überschusses der geformten Schleifpartikel, die nach dem Füllschritt nicht in einer Vertiefung angeordnet sind, von der ausgebenden Oberfläche sein. Wie erwähnt, werden mehr geformte Schleifpartikel als Vertiefungen zugeführt, so dass einige auf der ausgebenden Oberfläche verbleiben, nachdem jede Vertiefung gefüllt wurde. Dieser Überschuss an geformten Schleifpartikeln kann häufig. von der ausgebenden Oberfläche geblasen, gewischt oder anders entfernt werden. Zum Beispiel kann ein Vakuum oder eine andere Kraft angelegt werden, um die geformten Schleifpartikel in den Vertiefungen zu halten, und die ausgebende Oberfläche umgedreht werden, um sie von dem verbleibenden Anteil des Überschusses an geformten Schleifpartikeln zu reinigen.
Ein anderer Schritt kann in Einklang bringen des harzbeschichteten Trägers mit der ausgebenden Oberfläche sein, wobei die Harzschicht der ausgebenden Oberfläche gegenüber liegt. Verschiedene Verfahren können zum in Einklang bringen der Oberflächen oder Positionieren des harzbeschichteten Trägers und des Herstellungswerkzeugs verwendet werden, wie das in 1 gezeigte Verfahren oder von Hand oder mit Roboter jeweils unter Verwendung einzelner Längen.
Ein anderer Schritt kann das Übertragen der Schleifpartikel in den Vertiefungen auf den harzbeschichteten Träger und Anbinden der Schleifpartikel an die Harzschicht sein. Das Übertragen kann Schwerkraftunterstützung verwenden, wobei die ausgebende Oberfläche angeordnet wird, um der Schwerkraft zu ermöglichen, dass die Schleifpartikel während des Füllschritts in die Vertiefungen gleiten und nachdem die abgebende Oberfläche während des Übertragungsschritts umgekehrt wird, der Schwerkraft zu ermöglichen, dass die Schleifpartikel aus den Vertiefungen gleiten. Das Übertragen kann eine Pressunterstützung verwenden, wobei ein Kontaktteil, wie der Außenumfang der Übertragungswalze für Schleifpartikel, die optionale zusammendrückbare elastische Schicht, die an die Rückseite der Trägerschicht des Herstellungswerkzeugs angebracht ist, oder eine andere Vorrichtung, wie eine Rakelklinge oder ein Wischer in Kombination mit den Vertiefungen mit einer Öffnung in der Oberfläche gegenüberliegend zu der Öffnung in der ausgebenden Oberfläche zum Bewegen der geformten Schleifpartikel seitwärts entlang der Achse der Längsvertiefung zum Kontakt mit der Harzschicht, angebracht wird. Das Übertragen kann Druckunterstützung verwenden, die Luft in die Vertiefungen bläst; insbesondere Vertiefungen mit einer Öffnung in der Oberfläche gegenüberliegend zu der Öffnung in der ausgebenden Oberfläche, um die geformten Schleifpartikel seitwärts entlang der Längsachse der Vertiefung zu bewegen. Das Übertragen kann eine Vibrationsunterstützung durch Vibrieren des Herstellungswerkzeugs zum Schütteln der geformten Schleifpartikel aus den Vertiefungen verwenden. Diese verschiedenen Verfahren können allein oder in einer Kombination verwendet werden.
Ein anderer Schritt kann Entfernen des Herstellungswerkzeugs zum Freilegen der gemusterten Schleifschicht auf dem harzbeschichteten Träger sein. Verschiedene Entfernungs- oder Trennverfahren können verwendet werden, wie in 1 gezeigt, oder das Herstellungswerkzeug kann von Hand abgehoben werden, um es von dem harzbeschichteten Träger zu trennen. Die gemusterte Schleifschicht, die sich ergibt, ist eine Anordnung der geformten Schleifpartikel mit einem im Wesentlichen wiederholbaren Muster im Gegensatz zu einer statistischen Verteilung, gebildet durch elektrostatische Beschichtung oder Tropfbeschichtung.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen kann ein Füllunterstützungsteil wie vorstehend beschrieben die geformten Schleifpartikel entlang der ausgegebenen Oberfläche nach dem Zufuhrschritt bewegen, um die geformten Schleifpartikel in die Vertiefungen zu leiten. Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen können sich die Vertiefungen bei Fortschreiten entlang der Längsachse der Vertiefung von der ausgebenden Oberfläche nach innen verjüngen. Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen können die Vertiefungen einen Vertiefungsaußenumfang aufweisen, der die Längsachse der Vertiefung umgibt, und die geformten Schleifpartikel können einen Außenumfang des Schleifpartikels aufweisen, der die Längsachse des Partikels umgibt, und die Form des Außenumfangs der Vertiefung stimmt mit der Form des verlängerten Außenumfangs des Schleifpartikels überein. Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen können die geformten Schleifpartikel gleichseitige Dreiecke sein und die Breite des geformten Schleifpartikels entlang der Längsachse des Partikels ist nominal die gleiche. Eine nominale Breite der geformten Schleifpartikel bedeutet, dass die Breitenabmessung weniger als ±30 Prozent variiert.
Herstellungswerkzeuge und Positionierungssysteme für Schleifpartikel
Positionierungssysteme für Schleifpartikel gemäß der vorliegenden Offenbarung schließen Schleifpartikel ein, die entfernbar in den geformten Vertiefungen eines Herstellungswerkzeugs positioniert sind.
Jetzt in Bezug auf 2 umfasst ein veranschaulichendes Herstellungswerkzeug 200 ein Trägerteil 210 mit ausgebenden und rückseitigen Oberflächen 212, 214. Die ausgebende Oberfläche 212 umfasst Vertiefungen 220, die sich in ein Trägerteil 210 von den Vertiefungsöffnungen 230 zu der ausgebenden Oberfläche 212 erstrecken. Eine gegebenenfalls vorhandene zusammendrückbare elastische Schicht 240 ist an der Rückseite 214 sichergestellt. Vertiefungen 220 sind in einer Anordnung 250 angeordnet, die gegebenenfalls mit einer primären Achse 252 mit einem Versatzwinkel α relativ zu einer Längsachse 202 (entspricht der Maschinenrichtung in dem Fall oder eines Bands oder einer Walze) des Herstellungswerkzeugs 200 angeordnet sein kann.
Typischerweise sind die Öffnungen der Vertiefungen an der ausgebenden Oberfläche des Trägerteils rechtwinkelig; jedoch ist das keine Bedingung. Die Länge, Breite und Tiefe der Vertiefungen in dem Trägerteil werden allgemein mindestens teilweise durch die Form und Größe der Schleifpartikel, mit denen sie zu verwenden sind, festgelegt. Zum Beispiel wenn die Schleifpartikel als gleichseitige dreieckige Platten geformt sind, dann sollten die Längen der einzelnen Vertiefungen vorzugsweise von 1,1–1,2-fach die Maximallänge einer Seite der Schleifpartikel aufweisen, wobei die Breiten der einzelnen Vertiefungen vorzugsweise 2.0–5.0-fach die Dicke der Schleifpartikel aufweisen, und die jeweiligen Tiefen der Vertiefungen sollten vorzugsweise 1,0 bis 1,2-fach von der Basis zur Höhe der Spitze der Schleifpartikel sein, wenn zwei oder mehr Schleifpartikel in jeder der Vertiefungen enthalten sein sollen.
In einer anderen Ausführungsform, zum Beispiel wenn die Schleifpartikel als gleichseitige dreieckige Platten geformt sind, und die Schleifpartikel aus den Vertiefungen ragen sollen, dann sollten die Längen der einzelnen Vertiefungen weniger als die einer Kante der Schleifpartikel betragen, und/oder die jeweiligen Tiefen der Vertiefungen sollten weniger als von der Basis zur Höhe der Spitze der Schleifpartikel betragen. Ähnlich sollte die Breite der Vertiefungen so gewählt werden, dass mindestens 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Vertiefungen mindestens zwei geformte Schleifpartikel in jeder der Vertiefungen enthalten. In einigen Ausführungsformen passen 2 bis 10 geformte Schleifpartikel in die Vertiefungen. In anderen Ausführungsformen passen 2 bis 5 geformte Schleifpartikel in die Vertiefungen. In anderen Ausführungsformen passen 2 bis 3 geformte Schleifpartikel in die Vertiefungen.
Gegebenenfalls in Längsrichtung orientierte Abstandsteile 260 befinden sind entlang den gegenüberliegenden Kanten (z. B. unter Verwendung von Haftmittel oder anderen Maßnahmen) der ausgebenden Oberfläche 212. Abwandlungen im Design der Höhe der Abstandsteile ermöglichen eine Anpassung des Abstands zwischen den Öffnungen der Vertiefungen 230 und einen Träger (z. B. ein Träger mit einer Vorstufe der Bindemittelschicht darauf), der in Kontakt mit dem Herstellungswerkzeug gebracht wird.
Falls vorhanden, können die in Längsrichtung orientierten Abstandsteile 260 jede Höhe, Breite und/oder jeden Abstand aufweisen (vorzugsweise weisen sie eine Höhe von etwa 0,1 mm bis etwa 1 mm, eine Breite von etwa 1 mm bis etwa 50 mm und einen Abstand von etwa 7 bis etwa 24 mm auf). Einzelne in Längsrichtung orientierte Abstandsteile können zum Beispiel kontinuierlich (z. B. eine Rippe) oder diskontinuierlich (z. B. eine segmentierte Rippe oder eine Reihe von Pfosten) sein. Wenn das Herstellungswerkzeug eine Bahre oder ein Band umfasst, sind die in Längsrichtung orientierten Abstandsteile typischerweise parallel zur Maschinenrichtung.
Die Funktion des Versatzwinkels α dient zur Anordnung der Schleifpartikel auf dem endgültigen Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage in einem Muster, das keine Rillen in einem Arbeitsstück bewirkt. Der Versatzwinkel α kann jeden Wert von 0 bis etwa 30 Grad aufweisen, ist aber vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 5 Grad, stärker bevorzugt 1 bis 3 Grad.
Geeignete Trägerteile können steif oder biegsam sein, sind aber vorzugsweise biegsam, um die Verwendung von normalen Vorrichtungen zur Handhabung von Bahnen, wie Walzen, zu ermöglichen. Vorzugsweise umfasst das Trägerteil Metall und/oder organisches Polymer. Solche organischen Polymere sind vorzugsweise formbar, weisen geringe Kosten auf und sind vernünftig haltbar, wenn sie in dem Abscheidungsverfahren für Schleifpartikel der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Beispiele der organischen Polymere, die wärmehärtend und/oder thermoplastisch sein können, die zur Herstellung des Trägerteils geeignet sein können, schließen ein: Polypropylen, Polyethylen, vulkanisierten Kautschuk, Polycarbonate, Polyamide, Acrylnitril-Butadien-Styrol Kunststoffe (ABS), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyimide, Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketon (PEK) und Polyoxymethylenkunststoff (POM, Acetal), Poly(ethersulfon), Poly(methylmethacrylat), Polyurethane, Polyvinylchlorid und Kombinationen davon.
Das Herstellungswerkzeug kann in Form von zum Beispiel einem endlosen Band (z. B. endloses Band 200, gezeigt in 1A), einer Platte, einer kontinuierlichen Platte oder einer Bahn, einer Beschichtungswalze, einer Hülse, befestigt auf einer Beschichtungswalze oder eines Stempels (die), sein. Wenn das Herstellungswerkzeug in Form eines Bands, einer Platte, einer Bahn oder einer Hülse ist, weist es eine kontaktierende Oberfläche und eine nicht-kontaktierende Oberfläche auf. Wenn das Herstellungswerkzeug in Form einer Walze ist, weist es nur eine kontaktierende Oberfläche auf. Die Topographie des Schleifgegenstands, der mit dem Verfahren gebildet wird, weist die Umkehrung des Musters der kontaktierenden Oberfläche des Herstellungswerkzeugs auf. Das Muster der kontaktierenden Oberfläche des Herstellungswerkzeugs ist allgemein durch eine Vielzahl von Vertiefungen oder Rücksprüngen gekennzeichnet. Die Öffnung dieser Vertiefungen kann jede Form, regelmäßig oder unregelmäßig, aufweisen, wie zum Beispiel ein Rechteck, einen Halbkreis, einen Kreis, ein Dreieck, ein Quadrat, ein Sechseck oder ein Achteck. Die Wände der Vertiefungen können vertikal oder verjüngt sein. Das mit den Vertiefungen gebildete Muster kann gemäß einem festgelegten Plan angeordnet oder statistisch sein. Vorzugsweise können die Vertiefungen zueinander angrenzend sein.
Das Trägerteil kann zum Beispiel gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt werden. Ein Masterwerkzeug wird zuerst bereitgestellt. Das Masterwerkzeug wird typischerweise aus Metall, z. B. Nickel, hergestellt. Das Masterwerkzeug kann mit jedem herkömmlichen Verfahren, wie zum Beispiel Gravieren, Wälzfräsen, Rändelung, Elektroformen, Diamantdrehen oder Laserbearbeitung, hergestellt werden. Wenn ein Muster auf der Oberfläche des Herstellungswerkzeugs erwünscht ist, sollte das Masterwerkzeug die Umkehrung des Musters für das Herstellungswerkzeug auf der Oberfläche davon aufweisen. Das thermoplastische Material kann mit dem Masterwerkzeug geprägt werden, um das Muster zu bilden. Das Prägen kann durchgeführt werden, während das thermoplastische Material in einem fließfähigen Zustand ist. Nach dem Prägen kann das thermoplastische Material gekühlt werden, um eine Verfestigung zu bewirken.
Das Trägerteil kann durch Prägen eines Musters in einen bereits gebildeten Polymerfilm, der durch Erwärmen erweicht wird, gebildet werden. In diesem Fall kann die Filmdicke geringer als die Tiefe der Vertiefung sein. Das ist zum Verbessern der Biegsamkeit der Träger mit großen Tiefen vorteilhaft.
Das Trägerteil kann auch aus einem gehärteten wärmehärtenden Harz hergestellt werden. Ein Herstellungswerkzeug, hergestellt aus wärmehärtendem Material, kann gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt werden. Ein nicht gehärtetes wärmehärtendes Harz wird auf ein Masterwerkzeug der vorstehend beschriebenen Art aufgetragen. Während das nicht gehärtete Harz sich auf der Oberfläche des Masterwerkzeugs befindet, kann es durch Erwärmen gehärtet oder polymerisiert werden, so dass sich die umgekehrte Form des Musters der Oberfläche des Masterwerkzeugs ausbildet. Dann wird das gehärtete wärmehärtende Harz von der Oberfläche des Masterwerkzeugs entfernt. Das Herstellungswerkzeug kann aus einem gehärteten strahlungshärtbaren Harz, wie zum Beispiel acrylierten Urethanoligomeren, hergestellt werden. Strahlungsgehärtete Herstellungswerkzeuge werden auf gleiche Weise wie Herstellungswerkzeuge, hergestellt aus wärmehärtenden Harzen, mit der Ausnahme hergestellt, dass die Härtung durch Aussetzen an Strahlung (z. B. ultraviolette Strahlung) durchgeführt wird.
Das Trägerteil kann jede Dicke aufweisen, sofern es ausreichende Tiefe, um die Schleifpartikel aufzunehmen, und ausreichende Biegsamkeit und Haltbarkeit zur Verwendung in den Herstellungsverfahren aufweist. Wenn das Trägerteil ein endloses Band umfasst, dann sind Dicken des Trägerteils von etwa 0,5 bis etwa 10 Millimeter typischerweise geeignet; jedoch ist das keine Bedingung.
Die Vertiefungen können jede Form aufweisen und werden typischerweise abhängig von der bestimmten Anwendung gewählt. Vorzugsweise sind mindestens ein Teil (und stärker bevorzugt der größte Teil oder sogar alle) der Vertiefungen geformt (z. B. einzeln absichtlich bearbeitet, um eine bestimmte Form und Größe aufzuweisen) und sind stärker bevorzugt genau geformt. In einigen Ausführungsformen weisen die Vertiefungen glatte Wände und scharfe Winkel, gebildet mit einem Formverfahren, auf und weisen eine umgekehrte Oberflächentopographie zu der eines Masterwerkzeugs auf (z. B. eine mit Diamant gefräste Masterwerkzeug-Metallwalze), in Kontakt mit dem sie gebildet wurden. Die Vertiefungen können geschlossen sein (d. h. weisen einen geschlossenen Boden auf).
Vorzugsweise verjüngt sich mindestens ein Teil der Seitenwände nach innen von ihrer jeweiligen Vertiefungsöffnung an der ausgebenden Oberfläche des Trägerteils mit zunehmender Tiefe der Vertiefung oder der Vertiefungsöffnung an der Rückseite. Stärker bevorzugt verjüngen sich alle Seitenwände nach innen von der Öffnung der ausgebenden Oberfläche des Trägerteils mit zunehmender Tiefe der Vertiefung (z. B. mit zunehmendem Abstand von der ausgebenden Oberfläche).
In einigen Ausführungsformen umfassen mindestens einige der Vertiefungen erste, zweite, dritte und vierte Seitenwände. In solchen Ausführungsformen können die ersten, zweiten, dritten und vierten Seitenwände aufeinanderfolgend und angrenzend sein.
In einigen Ausführungsformen, bei denen die Vertiefungen keine Bodenfläche aufweisen, aber sich nicht durch das Trägerteil zur Rückseite erstrecken, können sich die erste und dritte Wand an einer Linie schneiden, während die zweite und vierte Seitenwand nicht miteinander in Kontakt sind.
In einer Ausführungsform ist eine Vertiefung dieser Art in 3A–3C gezeigt. Jetzt in Bezug auf 3A–3C weist eine veranschaulichende Vertiefung 320 in einem Trägerteil 310 eine Länge 301 und eine Breite der ausgebenden Oberfläche 302 (siehe 3A) und Tiefe 303 (siehe 3B) auf. Die Vertiefung 320 umfasst vier Seitenwände 311a, 311b, 313a, 313b. Die Seitenwände 311a, 311b erstrecken sich von den Öffnungen 330 an der ausgebenden Oberfläche 312 des Trägerteils 310 und neigen sich in einem Neigungswinkel β mit zunehmender Tiefe nach innen, bis sie sich an der Linie 318 treffen (siehe 3B). Ähnlich neigen sich die Seitenwände 313a, 313b in einem Neigungswinkel γ mit zunehmender Tiefe nach innen, bis sie die Linie 318 kontaktieren (siehe 3A und 3C).
Die Neigungswinkel β und γ hängen typischerweise von den bestimmten Schleifpartikeln ab, die zur Verwendung mit dem Herstellungswerkzeug gewählt werden, vorzugsweise entsprechen sie der Form der Schleifpartikel. In dieser Ausführungsform kann der Neigungswinkel β jeden Winkel größer als 0 und weniger als 90 Grad aufweisen. In einigen Ausführungsformen weist der Neigungswinkel β einen Wert im Bereich von 40 bis 80 Grad, vorzugsweise 50 bis 70 Grad und stärker bevorzugt 55 bis 65 Grad, auf. Der Neigungswinkel hängt ähnlich typischerweise von dem allgemein Gewählten ab. In dieser Ausführungsform kann der Neigungswinkel γ jeden Winkel im Bereich von 0 bis 30 Grad aufweisen. In einigen Ausführungsformen weist der Neigungswinkel γ einen Wert im Bereich von 5 bis 20 Grad, vorzugsweise 5 bis 15 Grad und stärker bevorzugt 8 bis 12 Grad auf.
In einigen Ausführungsformen sind die Vertiefungen an sowohl der ausgebenden als auch der rückseitigen Oberfläche offen. In einigen dieser Ausführungsformen sind die erste und dritte Seitenwand nicht miteinander in Kontakt und die zweite und vierte Seitenwand sind nicht miteinander in Kontakt.
4A–4B zeigt eine alternative Vertiefung 420 ähnlicher Art. Jetzt in Bezug auf die 4A–4C weist eine beispielhafte Vertiefung 420 in einen Trägerteil 410 eine Länge 401 und eine Breite der ausgebenden Oberfläche 402 (siehe 4A) und Tiefe 403 (siehe 4B) auf. Die Vertiefung 420 umfasst vier Schrägkanten (460a, 460b, 462a, 462b), die die ausgebende Oberfläche 412 des Trägerteils 410 und vier jeweiligen Seitenwände 411a, 411b, 413a, 413b kontaktieren. Die Schrägkanten 460a, 460b, 462a, 462b neigen sich jeweils mit einem Neigungswinkel δ (siehe 4B) nach innen und helfen, die Schleifpartikel 420 in die Vertiefung zu leiten. Die Seitenwände 411a, 411b erstrecken sich von den Schrägkanten (460a, 460b) und neigen sich mit einem Neigungswinkel ε mit zunehmender Tiefe nach innen, bis sie sich an der Linie 418 treffen (siehe 4B). Die Seitenwände 413a, 413b neigen sich ähnlich nach innen mit einem Neigungswinkel ζ mit zunehmender Tiefe, bis sie die Linie 418 kontaktieren (siehe 4B und 4C).
Der Neigungswinkel δ hängt typischerweise von den bestimmten Schleifpartikeln ausgewählt zur Verwendung mit dem Herstellungswerkzeug ab, entspricht vorzugsweise der Form der Schleifpartikel. Bei dieser Ausführungsform kann der Neigungswinkel δ jeden Winkel größer als 0 und weniger als 90 Grad aufweisen. Vorzugsweise weist der Neigungswinkel δ einen Wert im Bereich von 20 bis 80 Grad, vorzugsweise 30 bis 60 Grad und stärker bevorzugt 35 bis 55 Grad auf.
Der Neigungswinkel ε hängt typischerweise von den bestimmten Schleifpartikeln ausgewählt zur Verwendung mit dem Herstellungswerkzeug ab. In dieser Ausführungsform kann der Neigungswinkel ε jeden Winkel größer als 0 und weniger als 90 Grad aufweisen. In einigen Ausführungsformen weist der Neigungswinkel ε einen Wert im Bereich von 40 bis 80 Grad, vorzugsweise 50 bis 70 Grad und stärker bevorzugt 55 bis 65 Grad auf.
Der Neigungswinkel ζ hängt ähnlich typischerweise von den bestimmten Schleifpartikeln ausgewählt zur Verwendung mit dem Herstellungswerkzeug ab. In dieser Ausführungsform kann der Neigungswinkel ζ jeden Winkel im Bereich von 0 bis 30 Grad aufweisen. In einigen Ausführungsformen weist der Neigungswinkel ζ einen Wert im Bereich von 5 bis 25 Grad, vorzugsweise 5 bis 20 Grad und stärker bevorzugt 10 bis 20 Grad auf.
Die Vertiefungen sind gemäß mindestens einem positioniert: ein festgelegtes Muster, wie zum Beispiel ein in Linie gebrachtes (aligned) Muster (z. B. ein Array), ein kreisförmiges Muster. ein Spiralmuster, ein unregelmäßiges aber teilweise in Linie gebrachtes Muster oder ein pseudo-statistisches Muster.
Vorzugsweise verengen sich die Längen und/oder Breiten der Vertiefungen mit zunehmender Tiefe der Vertiefung, wobei sie an den Vertiefungsöffnungen der ausgebenden Oberfläche am größten sind. Die Abmessungen der Vertiefung und/oder die Formen werden vorzugsweise zur Verwendung mit einer bestimmten Form und/oder Größe des Schleifpartikels gewählt. Die Vertiefungen können zum Beispiel eine Kombination unterschiedlicher Formen und/oder Größen umfassen. Mindestens ein Teil der Abmessungen der Vertiefung sollte ausreichend sein, mindestens zwei geformte Schleifpartikel aufzunehmen und zu orientieren, wobei die Schleifpartikel mindestens teilweise in der Vertiefung sind. Vorzugsweise sind mindestens 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 100% der Vertiefungen so dimensioniert, dass mindestens zwei oder mehr geformte Schleifpartikel in einer Vertiefung liegen, wobei der Rest der verbleibenden Vertiefungen so dimensioniert ist, dass nur ein einzelnes geformte Schleifpartikel gehalten wird. So ist es zum Beispiel möglich, dass 50% der Vertiefungen mindestens zwei geformte Schleifpartikel halten, während die anderen 50% der Vertiefungen nur ein einzelnes geformtes Schleifpartikel halten.
In einigen Ausführungsformen wird ein Großteil oder werden alle Schleifpartikel in den Vertiefungen zurückgehalten, so dass sich weniger als etwa 20 Prozent (stärker bevorzugt weniger als 10 Prozent oder sogar weniger als 5 Prozent) ihrer Länge über die Öffnungen der Vertiefungen erstrecken, in denen sie sich befinden. In einigen Ausführungsformen liegt der Großteil oder liegen alle Schleifpartikel vollständig in den Vertiefungen (d. h. sind vollständig darin enthalten) und erstrecken sich nicht über ihre jeweiligen Vertiefungsöffnungen an der ausgebenden Oberfläche des Trägerteils.
In einigen Ausführungsformen können die Vertiefungen zylindrisch oder konisch sein. Das kann besonders erwünscht sein, wenn ein gebrochenes Schleifkorn oder oktaederförmige Partikel, wie Diamanten, verwendet werden.
Die Vertiefungen umfassen mindestens eine Seitenwand und können mindestens eine Bodenfläche umfassen; jedoch ist vorzugsweise die gesamte Vertiefungsform durch die Seitenwände und irgendwelche Öffnungen an den ausgebenden und rückseitigen Oberflächen definiert. In einigen bevorzugten Ausführungsformen umfassen die Vertiefungen mindestens 3, mindestens 4, mindestens 5, mindestens 6, mindestens 7, mindestens 8 Seitenwände.
Die Seitenwände sind vorzugsweise glatt, obwohl das keine Bedingung ist. Die Seitenwände können zum Beispiel eben, gekrümmt eben (z. B. konkav oder konvex), konisch oder kegelstumpfförmig sein.
In einigen Ausführungsformen umfassen mindestens einige der Vertiefungen erste, zweite, dritte und vierte Seitenwände. In solchen Ausführungsformen können die erste, zweite, dritte und vierte Seitenwand aufeinanderfolgend und angrenzend sein.
In Ausführungsformen, bei denen die Vertiefungen keine Bodenfläche aufweisen, aber sich nicht durch das Trägerteil zur Rückseite erstrecken, können sich die erste und dritte Wand an einer Linie schneiden, während die zweite und vierte Seitenwand nicht miteinander in Kontakt sind.
In einigen Ausführungsformen sind die Vertiefungen an sowohl der ersten als auch der rückseitigen Oberfläche offen. In einigen dieser Ausführungsformen sind die erste und dritte Wand nicht miteinander in Kontakt und die zweite und vierte Seitenwand sind nicht miteinander in Kontakt.
Vorzugsweise sind mindestens einige der Seitenwände von ihrer jeweiligen Vertiefungsöffnung an der ausgebenden Oberfläche des Trägerteils mit zunehmender Tiefe der Vertiefung oder der Öffnung der Vertiefung an der Rückseite nach innen geneigt. Stärker bevorzugt sind alle Seitenwände von der Öffnung an der ausgebenden Oberfläche des Trägerteils mit zunehmender Tiefe der Vertiefung (d. h. mit zunehmenden Abstand von der ausgebenden Oberfläche) nach innen geneigt.
In einigen Ausführungsformen sind mindestens eine, mindestens zwei, mindestens 3 oder sogar mindestens 4 der Seitenwände konvex.
In einigen Ausführungsformen können mindestens einige der Vertiefungen eine oder mehrere Schrägkanten umfassen, die sich zwischen der ausgebenden Oberfläche und irgendeiner oder allen Seitenwänden befinden. Die Schrägkanten können die Anordnung der Schleifpartikel in den Vertiefungen erleichtern.
Um eine Ansammlung des Bindemittelvorstufenharzes auf der ausgebenden Oberfläche des Trägerteils zu vermeiden, werden mindestens zwei in Längsrichtung orientierte (d. h. im Wesentlichen parallel zu der Maschinenrichtung des verwendeten Trägerteils/Herstellungswerkzeugs) erhöhte Abstandsteile vorzugsweise auf dem Träger befestigt oder integral mit ihm gebildet. Vorzugsweise sind mindestens zwei der Abstandsteile benachbart zu den Seitenkanten entlang der Länge des Herstellungswerkzeugs angebracht. Beispiele geeigneter Abstandsteile, die integral mit dem Trägerteil gebildet werden können, schließen Pfosten und Rippen (kontinuierlich oder abschnittsweise) ein. Die Längsorientierung der Abstandsteile kann durch Orientierung einzelner verlängerter Abstandsteile, wie Rippen oder Bänder, oder durch Muster von Teilen mit Stand mit geringer Seitenerhöhung, wie zum Beispiel einer isolierten Reihe oder anderen Muster von Pfosten oder erhöhten Merkmalen, erreicht werden.
Der Entwurf und die Herstellung von Trägerteilen und Masterwerkzeug, das bei ihrer Herstellung zu verwenden ist, ist zum Beispiel in den U.S. Pat. Nr. 5,152,917 (Pieper et al.); 5,435,816 (Spurgeon et al.); 5,672,097 (Hoopman et al.); 5,936,991 (Hoopman et al.); 5,975,987 (Hoopman et al.); und 6,129,540 (Hoopman et al.) zu finden.
Zum Bilden eines Positionierungssystems für Schleifpartikel werden Schleifpartikel in mindestens einige Vertiefungen eines Trägerteils wie vorstehend beschrieben eingebracht.
Die Schleifpartikel können in die Vertiefungen des Trägerteils unter Verwendung jedes geeigneten Verfahrens abgelegt werden. Beispiele schließen Fallen der Schleifpartikel auf das Trägerteil, während es mit der abgebenden Oberfläche nach oben gerichtet orientiert ist, und dann ausreichend Bewegen der Partikel, um zu bewirken, dass sie in die Vertiefungen fallen, ein. Beispiele geeigneter Bewegungsverfahren können Bürsten, Blasen, Vibrieren, Anlegen eines Vakuums (für Trägerteile mit Vertiefungen mit Öffnungen an der rückseitigen Oberfläche) und Kombinationen davon einschließen.
Bei einer typischen Verwendung sind die Schleifpartikel entfernbar in mindestens einem Teil, vorzugsweise mindestens 50, 60, 70, 80, 90 Prozent oder sogar 100 Prozent der Vertiefungen in dem Herstellungswerkzeug angeordnet. Vorzugsweise sind die Schleifpartikel entfernbar und vollständig in mindestens einem Teil der Vertiefungen angeordnet, stärker bevorzugt sind die Schleifpartikel entfernbar und vollständig in mindestens 80 Prozent der Vertiefungen angeordnet. In einigen Ausführungsformen ragen die Schleifpartikel aus den Vertiefungen oder liegen vollständig in ihnen oder eine Kombination davon.
Die Schleifpartikel weisen ausreichende Härte und Oberflächenrauheit auf, um als Schleifpartikel in Schleifverfahren zu dienen. Vorzugsweise weisen die Schleifpartikel eine Mohs-Härte von mindestens 4, mindestens 5, mindestens 6, mindestens 7 oder sogar mindestens 8 auf. Beispiele der Schleifpartikel schließen gebrochene geformte Schleifpartikel (z. B. geformte keramische Schleifpartikel oder geformte Verbundschleifpartikel) und Kombinationen davon ein.
Beispiele geeigneter Schleifpartikel schließen ein: geschmolzenes Aluminiumoxid; wärmebehandeltes Aluminiumoxid; weißes geschmolzenes Aluminiumoxid; keramische Aluminiumoxidsubstanzen, wie die im Handel unter der Handelsbezeichnung 3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN von 3M Company, St. Paul, MN erhältlichen; braunes Aluminiumoxid; blaues Aluminiumoxid; Siliciumcarbid (einschließlich grünes Siliciumcarbid); Titandiborid; Borcarbid; Wolframcarbid; Granat; Titancarbid; Diamant; kubisches Bornitrid; Granat; geschmolzenes Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid; Eisenoxid; Chromoxid, Zirkoniumdioxid; Titandoxid; Zinnoxid; Quarz; Feldspat; Flintstein; kleinkörnigen Korund; von Sol-Gel abgeleitete Schleifpartikel (z. B. einschließlich geformte und gebrochene Formen); und Kombinationen davon ein. Weitere Beispiele schließen geformte Schleifverbundstoffe der Schleifpartikel in einer Bindemittelmatrix, wie die im U.S.-Pat. Nr. 5,152,917 (Pieper et al.) beschriebenen ein. Viele solche Schleifpartikel, Agglomerate und Verbundstoffe sind auf dem Fachgebiet bekannt.
Beispiele der von Sol-Gel abgeleiteten Schleifpartikel und Verfahren zu ihrer Herstellung sind in den U.S. Pat. Nr. 4,314,827 (Leitheiser et al.); 4,623,364 (Cottringer et al.); 4,744,802 (Schwabel), 4,770,067 (Monroe et al.); und 4,881,951 (Monroe et al.) zu finden. Es wird auch in Erwägung gezogen, dass die Schleifpartikel Schleifagglomerate umfassen können, wie zum Beispiel die in den U.S. Pat. Nr. 4,652,275 (Bloecher et al.) oder 4,799,939 (Bloecher et al.) beschriebenen. In einigen Ausführungsformen können die Schleifpartikel mit einem Kupplungsmittel (z. B. einem Organosilankupplungsmittel) oder einer anderen physikalischen Behandlung (z. B. Eisenoxid oder Titandioxid) oberflächenbehandelt werden, um die Haftung der Schleifpartikel an das Bindemittel zu verbessern. Die Schleifpartikel können vor Kombinieren mit dem Bindemittel behandelt werden, oder sie können in situ oberflächenbehandelt werden, indem ein Kupplungsmittel in dem Bindemittel eingeschlossen ist.
Vorzugsweise umfassen die Schleifpartikel keramische Schleifpartikel, wie zum Beispiel von Sol-Gel abgeleitete polykristalline alpha-Aluminiumoxidteilchen. Die Schleifpartikel können gebrochen oder geformt oder eine Kombination davon sein.
Geformte keramische Schleifpartikel, bestehend aus Kristalliten von alpha-Aluminiumoxid, Magnesium-Aluminiumoxid-Spinell und hexagonalem Seltenerdaluminat, können unter Verwendung von Sol-Gel Vorstufen-alpha-Aluminiumoxidteilchen gemäß den Verfahren beschrieben zum Beispiel in U.S. Pat. Nr. 5,213,591 (Celikkaya et al.) und U.S. veröff. Pat. Anm. Nr. 2009/0165394 A1 (Culler et al.) und 2009/0169816 A (Erickson et al.) hergestellt werden.
Die geformten keramischen Schleifpartikel auf alpha-Aluminiumoxidbasis können gemäß allgemein bekannten Mehrschrittverfahren hergestellt werden. Kurz zusammengefasst umfasst das Verfahren die Schritte des Herstellens entweder einer angeimpften oder nicht angeimpften Dispersion einer Sol-Gel alpha-Aluminiumoxidvorstufe, die in alpha-Aluminiumoxid umgewandelt werden kann; Füllen von einer oder mehreren Formvertiefungen mit der gewünschten Außenform des geformten Schleifpartikels mit dem Sol-Gel, Trocknen des Sol-Gels zum Bilden der geformten keramischen Vorstufen-Schleifpartikel; Entfernen der geformten keramischen Vorstufen-Schleifpartikel aus den Formvertiefungen; Kalzinieren der geformten keramischen Vorstufen-Schleifpartikel, zum Bilden von kalzinierten geformten keramischen Vorstufen-Schleifpartikel, und dann Sintern der kalzinierten geformten keramischen Vorstufen-Schleifpartikel zum Bilden der geformten keramischen Schleifpartikel. Weitere Einzelheiten, die Verfahren zur Herstellung der von Sol-Gel abgeleiteten Schleifpartikel betreffen, sind zum Beispiel in den U.S. Pat. Nr. 4,314,827 (Leitheiser); 5,152,917 (Pieper et al.); 5,435,816 (Spurgeon et al.); 5,672,097 (Hoopman et al.); 5,946,991 (Hoopman et al.); 5,975,987 (Hoopman et al.); und 6,129,540 (Hoopman et al.); und in der U.S. veröff. Pat. Anm. Nr. 2009/0165394 A1 (Culler et al.) zu finden.
Obwohl es keine besondere Einschränkung bezüglich der Form der geformten keramischen Schleifpartikel gibt, werden die Schleifpartikel vorzugsweise zu einer festgelegten Form durch Formen der Vorstufenpartikel, umfassend ein keramisches Vorstufenmaterial (z. B. ein Böhmit Sol-Gel) unter Verwendung einer Form, gefolgt von Sintern, gebildet. Die geformten keramischen Schleifpartikel können zum Beispiel als Säulen, Pyramiden, abgestumpfte Pyramiden (z. B. abgestumpfte dreieckige Pyramiden) und/oder einige andere regelmäßige oder unregelmäßige Polygone geformt werden. Die Schleifpartikel können eine einzelne Art von Schleifpartikeln oder ein Schleifaggregat, gebildet durch zwei oder mehrere Arten von Schleifmitteln oder ein Schleifmittelgemisch von zwei oder mehreren Arten von Schleifmitteln, einschließen. In einigen Ausführungsformen sind die geformten keramischen Schleifpartikel insofern genau geformt, dass die einzelnen geformten keramischen Schleifpartikel eine Form aufweisen, die im Wesentlichen die Form des Teils der Vertiefung einer Form oder eines Herstellungswerkzeugs ist, in der die Partikelvorstufe vor dem gegebenenfalls durchgeführten Kalzinieren und Sintern getrocknet wurde.
Geformte keramische Schleifpartikel, die in der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, können typischerweise unter Verwendung von Werkzeugen (d. h. Formen), geschnitten unter Verwendung einer Präzisionsmaschine, die höhere Definition der Merkmale als andere Herstellungsalternativen, wie Stempeln oder Stanzen, bereitstellt, hergestellt werden. Typischerweise weisen die Vertiefungen in der Werkzeugoberfläche ebene Flächen auf, die sich entlang scharfer Kanten treffen, und bilden die Seiten und Spitze einer abgestumpften Pyramide. Die erhaltenen geformten keramischen Schleifpartikel weise eine jeweilige nominale mittlere Form auf, die der Form der Vertiefungen (z. B. abgestumpfte Pyramide) in der Werkzeugoberfläche entspricht; jedoch können Abweichungen (z. B. statistische Abweichungen) von der nominalen mittleren Form während der Herstellung auftreten, und geformte keramische Schleifpartikel, die solche Abweichungen zeigen, sind in der Definition der geformten keramischen Schleifpartikel wie hier verwendet eingeschlossen.
In einigen Ausführungsformen sind die Basis und die Spitze der geformten keramischen Schleifpartikel im Wesentlichen parallel, woraus sich prismatische oder abgestumpfte pyramidale Formen ergeben, obwohl das keine Anforderung ist. In einigen Ausführungsformen weisen die Seiten einer abgestumpften trigonalen Pyramide gleiche Abmessungen auf und bilden Diederwinkel mit der Basis von etwa 82 Grad. Jedoch ist zu erkennen, dass andere Diederwinkel (einschließlich 90 Grad) ebenfalls verwendet werden können. Zum Beispiel kann der Diederwinkel zwischen der Basis und jeder der Seiten unabhängig von 45 bis 90 Grad, typischerweise 70 bis 90 Grad und typischer 75 bis 85 Grad, betragen.
Wie hier in Bezug auf die geformten keramischen Schleifpartikel verwendet, bezieht sich der Begriff „Länge” auf die maximale Abmessung eines geformten Schleifpartikels. „Breite” bezieht sich auf die maximale Abmessung des geformten Schleifpartikels, die senkrecht zur Länge ist. Die Begriffe „Dicke” oder „Höhe” beziehen sich auf die Abmessung des geformten Schleifpartikels, die senkrecht zur Länge und Breite ist.
Vorzugsweise umfassen die keramischen Schleifpartikel geformte keramische Schleifpartikel. Beispiele der von Sol-Gel abgeleiteten geformten alpha-Aluminiumoxid (z. B. keramischen) Schleifpartikel sind in den U.S. Pat. Nr. 5,201,916 (Berg); 5,366,523 (Rowenhorst (RE 35,570)); und 5,984,988 (Berg) zu finden. Das U.S. Pat. Nr. 8,034,137 (Erickson et al.) beschreibt Aluminiumoxid-Schleifpartikel, die zu einer bestimmten Form geformt wurden, dann gebrochen wurden, um Scherben zu bilden, die einen Teil ihrer ursprünglichen Formmerkmale beibehalten. In einigen Ausführungsformen sind die von Sol-Gel abgeleiteten geformten alpha-Aluminiumoxidteilchen genau geformt (d. h. die Teilchen weisen Formen auf, die zumindest teilweise durch die Formen der Vertiefungen in einem Herstellungswerkzeug, das zu ihrer Herstellung verwendet wird, festgelegt werden. Einzelheiten, die solche Schleifpartikel und Verfahren zu ihrer Herstellung betreffen, sind zum Bespiel in U.S. Pat. Nr. 8,142,531 (Adefris et al.); 8,142,891 (Culler et al.); und 8,142,532 (Erickson et al.); und in U.S. Pat. Anm. Veröff. Nr. 2012/0227333 (Adefris et al.); 2013/0040537 (Schwabel et al.); und 2013/0125477 (Adefris) zu finden.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen umfassen die Schleifpartikel geformte keramische Schleifpartikel (z. B. geformte von Sol-Gel abgeleitete polykristalline alpha-Aluminumoxidteilchen), die allgemein dreieckig-geformt sind (z. B. ein dreieckiges Prisma oder eine abgestumpfte dreiseitige Pyramide).
Geformte keramische Schleifpartikel werden typischerweise so gewählt, dass sie eine Breite in einem Bereich von 0,1 Mikron bis 3500 Mikron, typischer 100 Mikron bis 3000 Mikron und noch typischer 100 Mikron bis 2600 Mikron, aufweisen, obwohl andere Längen auch verwendet werden können.
Geformte keramische Schleifpartikel werden typischerweise so gewählt, dass sie eine Dicke im Bereich von 0,1 Mikron bis 1600 Mikron, typischer 1 Mikron bis 1200 Mikron, aufweisen. obwohl andere Dicken verwendet werden können.
In einigen Ausführungsformen können die geformten keramischen Schleifpartikel ein Längenverhältnis (Länge zu Dicke) von mindestens 2, 3, 4, 5, 6 oder mehr aufweisen.
Oberflächenbeschichtungen auf den geformten keramischen Schleifpartikeln können zum Verbessern der Haftung zwischen den geformten keramischen Schleifpartikeln und einem Bindemittel in Schleifgegenständen verwendet werden oder können zum Unterstützen der elektrostatischen Abscheidung der geformten keramischen Schleifpartikel verwendet werden. In einer Ausführungsform können Oberflächenbeschichtungen, wie im U.S. Pat. Nr. 5,352,254 (Celikkaya) in einer Menge von 0,1 bis 2 Prozent Oberflächenbeschichtung zu dem Gewicht des geformten Schleifpartikels verwendet werden. Solche Oberflächenbeschichtungen sind in den U.S. Pat. Nr. 5,213,591 (Celikkaya et al.); 5,011,508 (Wald et al.); 1,910,444 (Nicholson); 3,041,156 (Rowse et al.); 5,009,675 (Kunz et al.); 5,085,671 (Martin et al.); 4,997,461 (Markhoff-Matheny et al.); und 5,042,991 (Kunz et al.) zu finden. Zusätzlich kann die Oberflächenbeschichtung ein Abdecken (capping) des geformten Schleifpartikels verhindern. Abdecken ist der Begriff, das Phänomen zu beschreiben, bei dem Metallpartikel aus dem Arbeitsstück, das abgerieben wird, an die Spitzen der geformten keramischen Schleifpartikel geschweißt werden. Oberflächenbeschichtungen zum Erfüllen der vorstehenden Funktionen sind dem Fachmann bekannt.
Die Schleifpartikel können unabhängig gemäß der in der Schleifindustrie anerkannten festgelegten Nennklasse klassiert werden. Beispiele der in der Schleifindustrie anerkannten Klassierungsstandards schließen die von ANSI (American National Standards Institute), FEPA (Federation of European Procedures of Abrasives) und JIS (Japanese Industrial Standard) veröffentlichten ein. Die Bezeichnungen des ANSI Grads (d. h. festgelegte Nennklassen) schließen zum Beispiel ein: ANSI 4, ANSI 6, ANSI 8, ANSI 16, ANSI 24, ANSI 36, ANSI 46, ANSI 54, ANSI 60, ANSI 70, ANSI 80, ANSI 90, ANSI 100, ANSI 120. ANSI 150, ANSI 180, ANSI 220, ANSI 240, ANSI 280, ANSI 320, ANSI 360, ANSI 400 und ANSI 600. FEPA Gradbezeichnungen schließen F4, F5, F6, F7, F8, F10, F12, F14, F16, F20, F22, F24, F30, F36, F40, F46, F54, F60, F70, F80, F90, F100, F120, F150, F180, F220, F230, F240, F280, F320, F360, F400, F500, F600, F800, F1000, F1200, F1500 und F2000 ein. JIS Gradbezeichnungen schließen JIS8, JIS12, JIS16, JIS24, JIS36, JIS46, JIS54, JIS60, JIS80, JIS100, JIS150, JIS180, JIS220, JIS240, JIS280, JIS320, JIS360, JI5400, JIS600, JIS800, JIS1000, JIS1500, JIS2500, JIS4000, JIS6000, JIS8000 und JIS10.000 ein.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der mittlere Durchmesser der Schleifpartikel in einem Bereich von 260 bis 1400 Mikron gemäß den FEPA Graden F60 bis F24 liegen.
In einer anderen Ausführungsform können die Schleifpartikel gemäß einem nominalen Siebgrad unter Verwendung von USA Standardtestsieben in Übereinstimmung mit ASTM E-11 „Standard Specification for Wire Cloth and Sieves for Testing Purposes” klassiert werden. ASTM E-11 legt die Anforderungen für das Design und den Aufbau von Testsieben unter Verwendung eines Mediums von gewobenem Drahtstoff, befestigt in einem Rahmen zum Klassieren der Substanzen, gemäß einer festgelegten Partikelgröße fest. Eine typische Bezeichnung kann als –18 +20 dargestellt werden, was bedeutet, dass die Schleifpartikel durch ein Testsieb gehen, das die ASTM E-11 Spezifikationen für ein Sieb Nummer 18 erfüllt, und auf einem Testsieb zurückgehalten werden, das die ASTM E-11 Spezifikationen für ein Sieb Nummer 20 erfüllt. In einer Ausführungsform weisen die Schleifpartikel eine solche Teilchengröße auf, dass der größte Teil der Partikel durch ein Testsieb mit 18 mesh geht und auf einem Testsieb mit 20, 25, 30, 35, 40, 45 oder 50 mesh zurückgehalten werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen können die Schleifpartikel einen nominalen Siebgrad von: –18+20, –20/+25, –25+30, –30+35, –35+40, 5–40+45, –45+50, –50+60, –60+70, –70/+80, –80+100, –100+120, –120+140, –140+170, –170+200, –200+230, –230+270, –270+325, –325+400, –400+450, –450+500 oder –500+635 aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann eine kundenspezifische Mesh-Größe, wie –90+100, verwendet werden.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage (coated abrasive article)
In Bezug auf 10A und 10B umfasst ein Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage 540 einen Träger 542 mit einer ersten Schicht aus Bindemittel, nachstehend als die Bindemittelschicht 544 bezeichnet, aufgetragen über eine erste Hauptoberfläche 541 des Trägers 542. Angebracht oder teilweise eingebettet in die Bindemittelschicht 544 ist eine Vielzahl von geformten Schleifpartikeln 92, die eine gemusterte Schleifschicht 546 bilden. Die gemusterte Schleifschicht 546 umfasst eine Vielzahl von gebündelten Schleifstrukturen (multiplexed abrasive structures) 548. Jede der gebündelten Schleifstrukturen umfasst zwei oder mehr geformte Schleifpartikel 92 auf, die in unmittelbarer Nähe zueinander sind und im Wesentlichen die gleiche Rotationsorientierung um die Z-Achse aufweisen. Wie zu erkennen, befinden sich die gebündelten Schleifstrukturen in einem festgelegten Abstand in den X und Y Richtungen von benachbarten gebündelten Schleifstrukturen, die die gemusterte Schleifschicht bilden.
Über die geformten Schleifpartikel 92 kann eine zweite Schicht von Bindemittel, nachstehend als Deckschicht 550 bezeichnet, aufgetragen werden. Der Zweck der Bindemittelschicht 544 ist, die geformten Schleifpartikel 92 auf dem Träger 542 zu sichern, und der Zweck der Deckschicht 550 ist die Verstärkung der geformten Schleifpartikel 92.
Die Bindemittelschicht 544 und die Deckschicht 550 umfassen einen harzartigen Klebstoff. Der harzartige Klebstoff der Bindemittelschicht 544 kann der gleiche wie oder verschieden zu dem der Deckschicht 550 sein. Beispiele der harzartigen Klebstoffe, die für diese Beschichtungen geeignet sind, schließen phenolische Harze, Epoxyharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Acrylatharze, Aminoplastharze, Melaminharze, acrylierte Epoxyharze, Urethanharze und Kombinationen davon ein. Zusätzlich zu dem harzartigen Klebstoff können die Bindemittelschicht 44 oder Deckschicht 46 oder beide Beschichtungen weiter Zusätze umfassen, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, wie zum Beispiel Füllstoffe, Schleifhilfsmittel, Benetzungsmittel, oberflächenaktive Mittel, Farbstoffe, Pigmente, Kupplungsmittel, Haftverbesserer und Kombinationen davon. Beispiele der Füllstoffe schließen Calciumcarbonat, Siliciumdioxid, Talk, Ton, Caliummetasilicat, Dolomit, Aluminiumsulfat und Kombinationen davon ein.
Ein Schleifhilfsmittel kann auf den Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage aufgetragen werden. Ein Schleifhilfsmittel ist als teilchenförmiges Material definiert, dessen Zugabe eine signifikante Wirkung auf die chemischen und physikalischen Verfahren des Abriebs hat, woraus sich verbesserte Leistung ergibt. Schleifhilfsmittel schließen eine breite Reihe von verschiedenen Materialien ein und können anorganisch oder organisch sein. Beispiele der chemischen Gruppen der Schleifhilfsmittel schließen Wachse, organische Halogenidverbindungen, Halogenidsalze und Metalle und ihre Legierungen ein. Die organischen Halogenidverbindungen werden typischerweise während des Schleifens aufgespalten und setzen eine Halogensäure oder eine gasförmige Halogenidverbindung frei. Beispiele solcher Substanzen schließen chlorierte Wachse, wie Tetrachlornaphthalin, Pentachlornaphthalin; und Polyvinylchlorid ein. Beispiele der Halogenidsalze schließen Natriumchlorid, Kaliumkryolith, Natriumkryolith, Ammoniumkryolith, Kaliumtetrafluorborat, Natriumtetrafluorborat, Siliciumfluoride, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid ein. Beispiele der Metalle schließen Zinn, Blei, Bismut, Cobalt, Antimon, Cadmium, Eisen und Titan ein. Andere Schleifhilfsmittel schließen Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit und metallische Sulfide ein. Ebenfalls im Bereich dieser Erfindung ist die Verwendung einer Kombination unterschiedlicher Schleifhilfsmittel; in einigen Fällen können diese eine synergistische Wirkung ergeben. In einer Ausführungsform war das Schleifhilfsmittel Kryolith oder Kaliumtetrafluorborat. Die Menge solcher Zusätze kann eingestellt werden, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Ebenfalls im Bereich dieser Erfindung ist die Verwendung einer Überschicht (supersize coating). Die Überschicht enthält typischerweise ein Bindemittel und ein Schleifhilfsmittel. Die Bindemittel können aus solchen Materialien, wie phenolischen Harzen, Acrylatharzen, Epoxyharzen, Harnstoff-Formaldehyd Harzen, Melaminharzen, Urethanharzen und Kombinationen davon gebildet werden.
Die gebündelten Schleifstrukturen 548 oder andere Schleifpartikel, die das Muster in der gemusterten Schleifschicht 546 bilden, können parallele kurvenförmige Linien, parallele gerade Linien, sich schneidende gekrümmte Linien, sich schneidende lineare Linien, konzentrische Kreise, Spiralen oder Kombinationen davon umfassen. Die gemusterte Schleifschicht kann gebündelte Schleifstrukturen, gebündelte Schleifstrukturen in Kombination mit einzelnen geformten Schleifpartikeln, gebündelte Schleifstrukturen in Kombination mit gebrochenen Schleifpartikeln oder gebündelte Schleifstrukturen in Kombination mit einzelnen geformten Schleifpartikeln und gebrochenen Schleifpartikeln umfassen.
BEISPIELE
Wenn nicht anders angegeben sind alle Teile, Prozentsätze, Verhältnisse usw. in den Beispielen und der Rest der Beschreibung auf das Gewicht bezogen.

Um die Wirkungen dieser Erfindung zu zeigen, wurden gleichseitige dreieckig geformte Schleifpartikel (2) mit drei unterschiedlichen Dicken herstellt und werden durch das Längenverhältnis der Formseitenlänge: Formdicke der Vertiefungen bezeichnet, in denen sie geformt wurden. Die Längenverhältnisse der Vertiefungen waren 3:1, 5:1 und 6:1. Werkzeug und Teilchenabmessungen sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1

Längen-Verhältnis	Seitenlänge Werkzeugvertiefung, mm	Tiefe Werkzeugvertiefung, mm	SAP Seitenlänge, mm	SAP Dicke, mm	FIG. Nr.
3:1	2,8	0,93	1,49	0,442	5A
5:1	2,8	0,56	1,49	0,265	6A
6:1	2,8	0,47	1,49	0,221	7A

Schleifscheiben: Beispiele 3–8 und Kontrollen 1 und 2
Geformte Schleifpartikel (SAP) wurden gemäß der Offenbarung vom U.S. Patent Nr. 8,142,531 hergestellt. Die geformten Schleifpartikel wurden durch Formen von Aluminiumoxid-Sol-Gel in gleichseitigen dreieckig-geformten Polypropylenformvertiefungen mit einer Seitenlänge von 0,110 inch (2,8 mm) und einer Formtiefe wie in Tabelle 1 beschrieben hergestellt. Nach Trocknen und Brennen ähnelten die geformten Schleifpartikel 1A im U.S. Patent Nr. 8,142,531 , außer dass die Entformungsschräge α etwa 98 Grad war. Die gebrannten geformten Schleifpartikel wiesen etwa 1,49 mm (Seitenlänge) x die in Tabelle 1 beschriebene Dicke auf und würden durch ein Sieb mit 20-mesh gehen.
Ein Polypropylenübertragungswerkzeug wurde bereitgestellt, das vertikal orientierte dreieckige Öffnungen aufwies, wie in 1a, 1b, 1c und 1d gezeigt, wobei s 1,875 mm betrug und t 0,785 mm betrug und d 1,889 mm betrug. Die Vertiefungen wiesen eine Seitenwandneigung von 8 Grad auf, und die Vertiefungsbreite am Boden der Vertiefung betrug 0,328 mm.
Ein Quadrat des Übertragungswerkzeugs mit ausreichender Größe, um eine Scheibe mit 7 inch herzustellen, wurde an einer hölzernen Platte befestigt, um es flach zu halten. Die Menge der geformten Schleifpartikel wie in Tabelle 2 beschrieben wurde auf die Oberfläche des Übertragungswerkzeugs aufgetragen, und das Übertragungswerkzeug wurde von Seite zu Seite vibriert. Die Vertiefungen des Übertragungswerkzeugs waren bald mit den geformten Schleifpartikeln gefüllt, die mit der Spitze nach unten und der Basis nach oben gehalten und in der Richtung der langen Abmessung der Vertiefungen orientiert waren. Zusätzliche geformte Schleifpartikel wurden auf diese Weise aufgebracht, bis mehr als 95 Prozent der Öffnungen geformte Schleifpartikel enthielten. Der Überschuss an Körner, die nicht in den Vertiefungen enthalten waren, wurde mit einer Bürste entfernt. Die 5A, 6A und 7A zeigen das Werkzeug, gefüllt mit SAP mit unterschiedlichem Längenverhältnis.
Ein Bindemittelharz wurde durch Mischen von 49 Teilen Resol-Phenolharz (basenkatalysiertes Kondensat von 1,5:1 bis 2,1:1 Molverhältnis von Phenol:Formaldehyd), 41 Teilen Caliumcarbonat (HUBERCARB, Huber Engineered Materials, Quincy, IL) und 10 Teilen Wasser hergestellt. Die Menge des Bindemittelharzes wie in Tabelle 2 beschrieben wurde dann über eine Bürste auf ein 7 inch (17,8 cm) Durchmesser × 0,83 mm dickes vulkanisiertes Fasergewebe (DYMOS VULCANIZED FIBRE, DYNOS GmbH, Troisdorf, Germany) mit einem 0,875 in (2,22 mm) Mittelloch aufgetragen.
Das mit geformten Schleifpartikeln gefüllte Übertragungswerkzeug wurde auf eine flache Oberfläche gelegt, wobei das Schleifkorn nach oben zeigte. Die mit Bindemittelharz beschichtete Faserscheibe wurde mit einem Übertragungsband auf einer flachen Platte befestigt. Die Anordnung der Faserscheibe wurde über das gefüllte Übertragungswerkzeug gelegt und in Kontakt gebracht. Die Anordnung wurde stationär gehalten und umgedreht.
Unter stationärem Halten der Anordnung wurde das Übertragungswerkzeug geneigt, wobei die geformten Schleifpartikel freigesetzt wurden. Das jetzt im Wesentlichen von Korn freie Übertragungswerkzeug wurde vertikal von der Faserscheibe abgehoben. Das ergab, dass die geformten Schleifpartikel auf das Bindemittelharz mit ihren Spitzen nach oben übertragen wurden, während zum größten Teil die Rotationsorientierung in z-Richtung beibehalten wurde, die durch die Öffnungen des Übertragungswerkzeugs hergestellt wurden. Das Gewicht und die Identifizierung der geformten Schleifpartikel, die auf die Scheibe übertragen wurden, waren für jedes Beispiel wie in Tabelle 2 beschrieben. Das Bindemittelharz wurde thermisch gehärtet (70 Grad für 45 Minuten, gefolgt von 90°C für 45 Minuten, gefolgt von 105°C für 3 Stunden). Die Scheibe wurde dann mit einem herkömmlichen Kryolith-enthaltenden Phenoldeckharz in einer in Tabelle 2 beschriebenen Menge beschichtet und gehärtet (70 Grad für 45 Minuten, gefolgt von 90°C für 45 Minuten, gefolgt von 16 Stunden bei 105°C).
Man ließ die fertig gestellten beschichteten Schleifscheiben bei Umgebungsluftfeuchtigkeit für eine Woche, gefolgt von 2 Tagen bei 50% relativer Luftfeuchtigkeit, äquilibrieren. Die 5B, 6B und 7B zeigen die Schleifpartikel mit Schleifmittel auf Unterlage, hergestellt mit geformten Schleifpartikeln mit unterschiedlichem Längenverhältnis.
Vergleichsbeispiele A bis I
Die Vergleichsbeispiele A bis I wurden gleich zu den Beispielen 1–8 hergestellt, außer dass die geformten Schleifpartikel durch elektrostatische Beschichtung aufgebracht wurden und daher statistische Orientierung und Einstellung aufwiesen.
Testschleifverfahren
Die Schleifleistung von verschiedenen Scheiben wurde durch Schleifen von 1045 kaltgewalztem Stahl unter Verwendung des folgenden Verfahrens beurteilt. Schleifscheiben mit sieben inch (17,8 cm) Durchmesser zur Beurteilung wurden an einem Rotationsschleifer, versehen mit einem 7 inch (17,8 cm) Scheibenbelag-Flächenplatte (051144-80514 rotgerippt, erhalten von 3M Company. St. Paul, Minnesota) angebracht. Der Schleifer wurde dann aktiviert und gegen eine Endfläche eines 0,75 × 0,75 in (1,9 × 1,9 cm) vorher abgewogenen 1045 kaltgewalzten Stahlstabs unter einer Last von 12 lb (5,4 kg) gedrückt. Die erhaltene Rotationsgeschwindigkeit des Schleifers unter dieser Last und gegen dieses Werkstück betrug 5000 UpM. Das Werkstück wurde unter diesen Bedingungen mit 12 Sekunden-Schleifintervallen (Durchgänge) abgerieben. Nach jedem 12 Sekunden Intervall ließ man das Werkstück auf Raumtemperatur abkühlen und wog es, um den Abschliff des Schleifverfahrens zu bestimmen. Die Testergebnisse wurden in Tabelle 2 als anfänglicher Abschliff für jedes Interwall und den entfernten Gesamtabschliff angegeben. Der Testendpunkt wurde bestimmt, wenn der Abschliff auf 15 g pro Zyklus zurückging. Falls gewünscht, kann die Untersuchung unter Verwendung einer geeigneten Vorrichtung automatisiert werden.
Ergebnisse
Tabelle 2 zeigt die mittlere Zahl der geformten Schleifpartikel pro Werkzeugvertiefung und die Schleifergebnisse. Die Schleifergebnisse sind in 8 gezeigt. Wie zu erkennen, übertrafen die Ergebnisse, wenn das Längenverhältnis des SAP größer als 3:1 war, was bedeutet, dass mindestens einige der Vertiefungen in dem Herstellungswerkzeug mindestens zwei Partikel enthielten, jene, die mit elektrostatischer Beschichtung erreichbar waren, was die ausgezeichnete Abschleifeigenschaft veranschaulicht. Bei dem 5:1 Längenverhältnis betrug die mittlere Zahl der SAP pro Vertiefung 1,4. Bei dem 6:1 Längenverhältnis betrug die mittlere Zahl der SAP pro Vertiefung 1,8. Bei beiden Beispielen wurde eine Verteilung der Füllung der Vertiefung beobachtet, wobei die Zahl der SAP in einer bestimmten Vertiefung 0, 1, 2 und für das 6:1 Korn 3 oder mehr betrug.
TABELLE 2
Die Prozentsätze der Vertiefungen mit zwei oder mehr Schleifpartikeln, bestimmt durch den Gewichtsprozentsatz, wobei die kleine Zahl an vorhandenen Vertiefungen ohne Schleifpartikel nach Füllen des Werkzeugs ignoriert wurde.
Beispiele 9–12 Schleifband
Beispiel 9 (3:1)
Nicht behandelter Polyesterstoff mit einem Gewicht von 300–400 g pro Quadratmeter (g/m²), erhalten unter der Handelsbezeichnung POWERSTRAIT von Milliken & Company, Spartanburg, SC, wurde mit einer Zusammensetzung, bestehend auf 75 Teilen EPON 828 Epoxyharz (Bisphenol A Diglycidylether, von Resolution Performance Products, Houston, TX), 10 Teilen Trimethylolpropyltriacrylat (erhalten aus SR351 von Cytex Industrial Inc., Woodland Park, NJ), 8 Teilen Dicyandiamid-Härtungsmittel (erhalten als DICYANEX 1400B von Air Products and Chemicals, Allentown, PA), 5 Teilen Novolakharz (erhalten als RUTAPHEN 8656 von Momentive Specialty Chemicals Inc., Columbus, OH), 1 Teil 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon (erhalten als IRGACURE 651 Photoinitiator von BASF Corp., Florham Park, NJ) und 0,75 Teilen 2-Propylimidazol (erhalten als ACTIRON NXJ-60 LIQUID von Synthron, Morganton, NC) mit einer Grunddeckschicht versehen. Ein 10,16 cm × 114,3 cm Streifen dieses Trägers wurde auf eine 15,2 cm × 121,9 cm × 1,9 cm dicke laminierte Teilchenplatte geklebt. Der Stoffträger wurde mit 183 g/m² eines phenolischen Bindemittelharzes, bestehend aus 52 Teilen Resol-Phenolharz (erhalten als GP 8339 R-23155B von Georgia Pacific Chemicals, Atlanta, GA), 45 Teilen Calciummetasilicat (erhalten als WOLLASTOCOAT von NYCO Company, Willsboro, NY) und 2,5 Teilen Wasser unter Verwendung eines Spachtelmessers beschichtet, um die rückseitige Webbindung zu füllen und das überschüssige Harz zu entfernen.
Die SAP (870 g/m²) (geformte Schleifpartikel, hergestellt gemäß der Offenbarung vom U.S. Pat. Nr. 8,142,531 (Adefris et al.) mit nominal gleichen Seitenlängen und einer Dicke wie in Tabelle 1 beschrieben für ein Korn mit 3:1 Längenverhälnis und einem Seitenwandwinkel von 98 Grad) wurden in ein 6,35 × 10,16 cm Herstellungswerkzeug mit vertikal orientierten dreieckigen Öffnungen (2,0 mm × 0,93 mm × 1,47 mm tief mit einer 5,0 Grad Neigung der Seitenwand (3), wobei ihre langen Abmessungen 5,0 Grad weg von paralleler Richtung in der Längsrichtung des Trägers in Einklang gebracht waren, unter Verwendung von Vibration und einer Bürste zum Entfernen des Überschusses an Mineral gefüllt. Elf solche Werkzeuge wurden langes Ende zu langem Ende in eine Reihe gelegt, und auf einer zweiten 15,2 cm × 121,9 cm × 1,9 cm dicken Partikelplatte befestigt, um sicherzustellen, dass mindestens ein 111 cm Streifen von Schleifbeschichtung gebildet wurde. Ein Loch mit 1,0 cm Durchmesser wurde durch die Dicke beim Mittelpunkt der 15,2 cm Abmessung und etwa 2,54 cm von jedem Ende der beiden der laminierten Partikelplatten gebohrt. Eine Basis wurde konstruiert, die vertikale Stifte mit 0,95 cm Durchmesser an jedem Ende aufwies, um die Löcher in den Partikelplatten aufzunehmen und dabei die Anbringung des ersten Füllwerkzeugs für Schleifpartikel (offene Seite nach oben), gefolgt von dem mit Bindemittelharzbeschichteten Träger (beschichtete Seite nach unten) in Einklang zu bringen. Mehrere Federklammern wurden an die Partikelplatten angebracht, um den Aufbau zusammen zu halten. Die zusammen geklammerte Anordnung wurde von den Stiften entfernt, umgedreht (Träger jetzt beschichtete Seite oben und Werkzeug offene Seite unten) und wieder unter Verwendung der Stifte auf die Basis gelegt, um das in Einklang bringen aufrecht zu halten. Die Rückseite der laminierten Partikelplatte wurde wiederholt leicht mit einem Hammer geschlagen, um 870 g/m² der Schleifpartikel auf den harzbeschichteten Träger zu übertragen. Die Federklammern wurden entfernt, und die obere Platte vorsichtig von den Stiften entfernt, so dass das übertragene Mineral nicht an seiner Seite umgestoßen wurde.
Das Band wurde entfernt, und der mit Klebstoff beschichtete Träger und es wurde in einen Ofen bei 90°C für 1,5 Stunden gelegt, um das Bindemittelharz teilweise zu härten. Ein Deckschichtharz (756 g/m²), bestehend aus 29,42 Teilen Resol-Phenolharz (erhalten als GP 8339 R-23155B von Georgia Pacific Chemicals, Atlanta, GA), 18,12 Teilen Wasser, 50,65 Teilen Kryolith (erhalten als RTN Kryolith von TR International Trading Co., Houston, TX), 59 Teile braunes Aluminiumoxid vom Grad 40 FRPL (erhalten von Treibacher Schleifmittel AG, Villach, Österreich) und 1,81 Teile eines grenzflächenaktiven Mittels (erhalten als EMULON A von BASF Corp., Mount Olive, NJ) wurde aufgestrichen, und der beschichtete Streifen wurde bei 90°C 1 Stunde in einen Ofen gegeben, gefolgt von und 8 Stunden Härten bei 102°C. Eine Überschicht wurde über die Decksschicht aufgebracht. Die Überschicht wurde als eine Lösung mit 72% Feststoffen in Wasser aufgetragen. Die Überschichtbeschichtung umfasste 17 Teile Epoxyharz CMD35201 (HiTEK Polymers, Jeffersontown, Kentucky), 76 Teile Kaliumtetrafluorborat Schleifhilfsmittel, 2 Teile rotes Eisenoxid KR3097 (Harcros Pigments, Inc, E. Saint Lous, Illinois) und 2 Teile einer 25 gew.-%igen Lösung von 2-Ethyl-4-methylimidazol in Wasser (EMI-24 von Air Products and Chemicals, Allentown. Pennsylvania). Die Überschicht wurde mit einem Nassbeschichtungsgewicht von etwa 500 g/m² aufgetragen. Der erhaltene Aufbau wurde zuerst 30 Minuten bei 90°C gehärtet, gefolgt von endgültiger Härtung für 1 Stunde bei 108°C. Nach Härten wurde der Streifen des beschichteten Schleifmittels unter Verwendung herkömmlicher Klebestoßverfahren in ein Band umgewandelt.
Beispiel 10
Beispiel 15 war eine Wiederholung von Beispiel 14, außer dass das Mineralgewicht 910 g/m² betrug.
Beispiel 11
Beispiel 16 wurde gleich zu Beispiel 14 hergestellt, außer dass das Längenverhältnis der Schleifpartikel 6:1 betrug, sie Abmessungen wie in Tabelle 1 beschrieben aufwiesen und das Beschichtungsgewicht 740 g/m² betrug.
Beispiel 12
Beispiel 17 war eine Wiederholung von Beispiel 16 mit einem Mineralbeschichtungsgewicht von 760 g/m².
Schleifbandtest
Der Schleifbandtest wurde zum Beurteilen der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Schleifbänder verwendet. Die Testbänder wiesen eine Abmessung von 10,16 cm × 91,44 cm auf. Das Arbeitsstück war ein 304 Edelstahlstab, der gegen das Schleifband entlang seinem 1,9 cm × 1,9 cm Ende gehalten wurde. Ein 70 Durometer Shore A, gezacktes (1:1 Erhebung zu Senke Verhältnis) Kautschukkontaktrad mit 20,3 cm Durchmesser wurde verwendet. Das Band wurde mit 5500 SFM (28 m/s) betrieben. Das Werkstück wurde gegen den Mittelteil des Bandes mit einem Gemisch normaler Kräfte von 10 bis 15 Pfund (4,53 bis 6,8 kg) gedrückt. Der Test bestand aus Messen des Gewichtsverlusts des Werkstücks nach 15 Sekunden Schleifen (1 Zyklus) und Messen der Oberflächentemperatur des Werkstücks mit einem optischen Pyrometer. Das Werkstück wurde dann abgekühlt und wieder getestet. Der Test wurde nach 60 Testzyklen beendet. Der Abschliff in Gramm wurde nach jedem Zyklus aufgezeichnet.
Ergebnisse

Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben, wobei „Temp. WSt.” die Temperatur des Werkstücks bedeutet. Sie sind auch graphisch in 9 aufgetragen. Wie in 9 zu erkennen, wiesen die Beispiele 11 und 12, hergestellt aus SAP mit einem Längenverhältnis von 6:1, so dass mehr als ein SAP in eine Vertiefung bei dem Werkzeug passt, wie in 7A gezeigt (etwa 80% der Vertiefungen mit zwei oder mehr SAP gefüllt), ausgezeichnete Schleifergebnisse auf, verglichen mit den Beispielen 9 und 10, hergestellt aus SAP mit einem Längenverhältnis von 3:1, so dass nur ein SAP in eine Vertiefung in dem Werkstück passen konnte, wie in 5A gezeigt. TABELLE 3

	Bsp. 9		Bsp. 10		Bsp. 11		Bsp. 12
Zyklus	Ab schliff, g	Temp. WSt., °C	Ab schliff, g	Temp. WSt., °C	Ab schliff, g	Temp. WSt., °C	Ab schliff, g	Temp. WSt., °C
1	32,15	41,6	33,14	40,6	37,69	34,8	38,05	35,5
2	31,20	46,2	32,00	43,7	37,73	37,7	38,53	37,2
3	30,97	47,9	31,34	45,2	37,98	37,9	37,95	38,8
4	30,11	48,8	29,79	53,8	37,51	38,7	36,62	40,3
5	29,61	51,2	29,28	56,7	36,56	41,3	35,41	41,6
6	28,43	51,7	27,92	55,7	35,96	40,3	34,15	43,2
7	27,70	56,1	27,05	58,9	34,97	42,2	33,42	48,2
8	26,64	56,4	25,02	55,0	33,96	43,2	32,58	49,4
9	25,43	58,7	23,54	58,6	33,19	46,0	31,20	52,2
10	24,14	57,5	22,58	59,1	31,67	45,8	30,08	45,9
11	22,74	61,1	21,36	61,2	31,22	49,0	28,94	48,6
12	21,60	63,1	20,06	67,0	30,15	50,1	27,82	52,5
13	21,11	65,6	18,69	66,8	29,08	50,9	27,04	54,2
14	19,39	65,0	17,53	69,7	27,96	52,6	25,93	55,7
15	18,43	68,6	16,97	71,2	27,03	54,3	24,90	59,3
16	17,56	70,1	16,22	71,3	26,34	55,6	23,81	61,0
17	16,70	72,3	15,55	73,1	24,96	58,6	22,35	63,3
18	15,56	72,4	14,45	71,5	24,17	58,8	21,61	64,8
19	14,91	72,4	13,40	77,1	23,44	60,9	20,81	67,1
20	14,19	77,1	12,88	76,8	22,37	65,1	19,44	70,2
12	13,52	77,7	12,20	79,7	21,42	64,5	18,46	70,7
22	12,40	78,5	11,34	82,1	20,29	65,4	17,31	72,1
23	12,01	78,4	10,63	83,3	19,48	68,7	17,02	73,9
24	11,33	84,1	10,45	83,7	18,74	71,1	16,25	73,6
25	10,67	86,6	10,28	84,0	17,85	70,5	15,24	77,6
26	10,20	84,4	10,09	84,8	16,65	73,6	14,42	75,7
27	9,78	88,8	9,75	87,8	16,06	75,8	14,10	77,6
28	9,50	93,1	9,21	89,3	15,22	75,1	13,73	78,6
29	9,29	92,1	8,73	89,9	14,39	78,3	13,15	80,8
30	9,28	94,8	8,50	93,2	14,20	78,4	12,47	80,9
31	9,15	97,3	8,59	94,4	13,28	79,6	11,73	81,9
32	8,62	95,7	8,33	91,9	12,75	79,7	11,41	86,7
33	8,28	96,6	8,21	95,4	12,38	82,0	11,31	85,0
34	7,77	96,8	7,99	98,3	11,40	83,4	10,85	84,4
35	7,52	100,8	7,77	97,3	11,17	87,2	10,44	87,1
36	7,57	97,8	7,30	100,2	10,81	85,2	10,11	88,0
37	7,43	106,8	7,09	102,6	11,03	87,1	10,11	93,2
38	7,21	108,3	7,00	101,4	10,45	87,1	9,92	91,8
39	6,91	108,2	6,96	106,0	10,13	87,3	9,35	92,9
40	6,79	111,1	6,84	108,2	9,71	89,3	9,05	94,8
41	6,71	110,4	6,62	104,7	9,52	88,1	8,90	92,4
42	6,56	107,6	6,54	97,1	9,30	90,8	8,91	94,4
43	6,40	112,9	6,49	102,3	9,00	93,3	8,63	94,6
44	6,31	114,4	6,40	109,5	8,70	96,4	8,51	97,1
45	6,18	107,2	6,38	105,1	8,72	95,6	8,30	95,9
46	6,19	110,2	6,18	108,1	8,63	96,1	8,11	89,5
47	6,01	112,3	6,12	110,9	8,32	98,9	8,08	91,2
48	5,93	114,3	5,89	108,8	8,14	98,7	8,03	94,1
49	5,77	113,4	5,78	110,2	8,02	104,0	8,02	93,4
50	5,62	116,6	5,74	108,4	7,73	98,0	8,01	93,6
51	5,49	118,7	5,57	113,4	7,37	100,4	7,80	95,1
52	5,38	122,0	5,58	112,3	7,23	107,8	7,57	97,6
53	5,22	119,8	5,59	113,9	7,08	105,6	7,33	98,6
54	5,17	124,8	5,41	108,5	6,91	105,3	6,95	100,7
55	5,22	125,7	5,34	114,5	6,87	108,4	6,93	101,6
56	5,11	123,2	5,32	116,9	6,84	105,0	6,85	99,8
57	4,93	122,4	5,30	111,9	6,88	104,2	6,95	102,1
58	4,97	119,0	5,22	111,9	6,95	106,2	6,81	101,4
59	4,90	122,4	4,97	114,3	6,93	109,2	6,72	104,5
60	4,86	125,1			6,76	109,1	6,50	100,4

Alle zitierten Bezugnahmen, Patente oder Patentanmeldungen in der vorstehenden Anmeldung für die Patentschrift sind hier in ihrer Gesamtheit oder einem festgelegten Teil davon in übereinstimmender Weise durch Bezugnahme eingeschlossen. Bei Nichtübereinstimmungen oder Widersprüchen zwischen Teilen der eingeschlossenen Bezugnahmen und dieser Anmeldung sollte die Information in der vorstehenden Beschreibung regeln. Die vorstehende Beschreibung, die aufgeführt ist, um den Fachmann die praktische Durchführung der beanspruchten Offenbarung zu ermöglichen, ist nicht als Einschränkung des Bereichs der Offenbarung aufzufassen, die durch die Patentansprüche und allen Äquivalenten dazu definiert ist.

Claims

Ein Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage, umfassend: einen Träger und eine Schleifschicht, welche mittels Bindemittelschicht auf dem Träger haftet; wobei die Schleifschicht umfasst: eine gemusterte Schleifschicht von gebündelten Schleifstrukturen, wobei die gebündelten Schleifstrukturen zwei oder mehr geformte Schleifpartikel in unmittelbarer Nähe zueinander umfassen; und wobei jede gebündelte Schleifstruktur durch einen vorbestimmten Abstand von benachbarten gebündelten Schleifstrukturen getrennt ist, wodurch die gemusterte Schleifschicht gebildet wird.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach Anspruch 1, wobei die gebündelten Strukturen 2 bis 10 geformte Schleifpartikel umfassen.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach Anspruch 1, wobei die gebündelten Strukturen 2 bis 5 geformte Schleifpartikel umfassen.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach den Ansprüchen 1–3, wobei die geformten Schleifpartikel dreieckig geformte Schleifpartikel umfassen, wobei jedes ein Paar von gegenüberliegenden Seitenflächen hat und das Paar von gegenüberliegenden Seitenflächen auf jedem der geformten Schleifpartikel in der gebündelten Schleifstruktur zueinander parallel sind.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach Anspruch 4, wobei die gemusterte Schleifschicht parallele Linien der gebündelten Schleifstrukturen umfasst.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach den Ansprüchen 1–3, wobei die gemusterte Schleifschicht parallele Linien der gebündelten Schleifstrukturen umfasst.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach Anspruch 4, wobei die gemusterte Schleifschicht eine Vielzahl von konzentrischen Kreisen der gebündelten Schleifstrukturen umfasst.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach den Ansprüchen 1–3, wobei die gemusterte Schleifschicht eine Vielzahl von konzentrischen Kreisen der gebündelten Schleifstrukturen umfasst.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach Anspruch 4, wobei die gemusterte Schleifschicht ein Spiralmuster der gebündelten Schleifstrukturen umfasst.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach den Ansprüchen 1–3, wobei die gemusterte Schleifschicht ein Spiralmuster der gebündelten Schleifstrukturen umfasst.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach den Ansprüchen 1–3, wobei die gemusterte Schleifschicht die gebündelten Schleifstrukturen in Kombination mit einzelnen geformten Schleifpartikeln umfasst.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach den Ansprüchen 1–3, wobei die gemusterte Schleifschicht die gebündelten Schleifstrukturen in Kombination mit gebrochenen Schleifpartikeln umfasst.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach Anspruch 13, wobei die gemusterte Schleifschicht die gebündelten Schleifstrukturen in Kombination mit einzelnen geformten Schleifpartikeln und gebrochenen Schleifpartikeln umfasst.
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage nach den Ansprüchen 1–3 eine Rotationsorientierung jedes geformten Schleifpartikels in der gebündelten Schleifstruktur um eine Z Achse ausgehend von der bemusterten Schleifschicht ist innerhalb ±30 Grad und der Abstand zwischen jedem geformten Schleifpartikel in der gebündelten Schleifstruktur ist weniger als die Breite der geformten Schleifpartikel.
Ein Verfahren zur Herstellung einer gemusterten Schleifschicht auf einem Harzbeschichteten Träger, umfassend die Schritte: des Bereitstellens eines Herstellungswerkzeugs mit einer ausgebenden Oberfläche mit Vertiefungen, die durch vorbestimmtem Abstand voneinander getrennt sind; des Füllens von mindestens 30% der Vertiefungen in der ausgebenden Oberfläche mit zwei oder mehr geformten Schleifpartikeln in einer einzelnen Vertiefung, wodurch eine gebündelte Schleifstruktur umfassend zwei oder mehr geformte Schleifpartikel in unmittelbarer Nähe zueinander gebildet wird; des in Einklang Bringens eines Harz-beschichteten Trägers mit der ausgebenden Oberfläche, wobei die Harzschicht der ausgebenden Oberfläche gegenüber liegt; des Übertragens der geformten Schleifpartikel in den Vertiefungen an den Harzbeschichteten Träger und des Anbindens der geformten Schleifpartikel an die Harzschicht; und des Entfernens des Herstellungswerkzeugs, um die gebündelten Schleifstrukturen in der gemusterten Schleifschicht auf dem Harz-beschichteten Träger freizulegen.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Vertiefungen Reihen von parallelen Linien umfassen.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Vertiefungen eine rechteckige Anordnung umfassen, wobei jede Vertiefung nominal durch den gleichen Abstand in sowohl der X Richtung als auch der Y Richtung getrennt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Vertiefungen eine rechteckige Anordnung umfassen, wobei jede Vertiefung in der X Richtung und der Y Richtung durch einen Abstand getrennt ist und der Abstand in X und Y Richtung verschieden ist.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Vertiefungen ein Muster konzentrischer Kreise umfassen.
Das Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend das Auswählen geformter Schleifpartikel mit einer Dicke t und einer Länge l, so dass bei einem Herstellungswerkzeug die Tiefe der Vertiefung gemessen von der ausgebenden Oberfläche 1 ist und die Vertiefung eine Vertiefungsbreite von mehr als 2t hat.
Das Verfahren nach Anspruch 20, wobei die geformten Schleifpartikel dreieckig geformte Schleifpartikel umfassen, von denen jedes ein Paar von gegenüberliegenden Seitenflächen aufweist.
Das Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, umfassend das Füllen von mindestens 50% der Vertiefungen in der ausgebenden Oberfläche mit zwei oder mehr geformten Schleifpartikeln.
Das Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, umfassend das Füllen von mindestens 80% der Vertiefungen in der ausgebenden Oberfläche mit zwei oder mehr geformten Schleifpartikeln.
Das Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Füllen von mindestens einigen der Vertiefungen mit einem einzelnen geformten Schleifpartikel.
Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 24, weiterhin umfassend das Füllen von mindestens einigen der Vertiefungen mit gebrochenen Schleifpartikeln.