DE60022099T2

DE60022099T2 - Schleifmittel und verfahren zum schleifen von glas

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Publication number: DE60022099T2
Application number: DE60022099T
Authority: DE
Inventors: N. Ashutos MUJUMDAR; J. Todd CHRISTIANSON; G. Mark SCHWABEL
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2020-10-03
Also published as: AU2000277465A1; CN101092024A; EP1276593A1; ATE302092T1; CN100343019C; DE60022099D1; US20030181144A1; KR100733948B1; JP2003534137A; WO2001083166A1; CN1452535A; EP1276593B1; KR20030001457A; US7044835B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schleifgegenstand zum Schleifen und Polieren von Glas und ein Verfahren unter Verwendung desselben.
Glasgegenstände sind weitgehend in Haushalten, Büros und Fabriken in Form von Linsen, Prismen, Spiegeln, CRT-Bildschirmen und anderen Gegenständen zu finden. Viele dieser Glasoberflächen werden mit optischen Komponenten verwendet, die es erfordern, dass die Oberfläche optisch klar ist und keine sichtbaren Mängel und/oder Fehlstellen aufweist. Falls sie vorliegen, können Mängel, Fehlstellen und sogar winzige Kratzer die optische Klarheit des Glasgegenstands hemmen. In manchen Fällen können diese Mängel, Fehlstellen und/oder winzigen Kratzer das Vermögen der richtigen Durchsicht durch das Glas hemmen. Glasoberflächen, die mit optischen Komponenten verwendet werden, müssen im Wesentlichen frei von jeglichen Mängeln, Fehlstellen und/oder Kratzern sein.
Viele Glasoberflächen sind gekrümmt oder enthalten einen damit verbundenen Radius. Diese Radien und Krümmungen werden im Allgemeinen im Glasformungsverfahren gebildet. Jedoch können in Folge des Glasformungsverfahrens Mängel wie Formlinien, raue Oberflächen, kleine Punkte und andere Fehlstellen auf der Außenfläche des Glases vorliegen. Diese Mängel und/oder Fehlstellen neigen trotz ihrer geringen Größe zum Beeinträchtigen der optischen Klarheit des Glases. Schleiffinishverfahren wurden zum Entfernen derartiger Fehlstellen und/oder Mängel weit verbreitet verwendet. Der Schleiffinishvorgang unterteilt sich typischerweise in drei Hauptprozesse: Schleifen, Läutern und Polieren.
Der Glasfinishvorgang wird typischerweise mit einer losen Schleifaufschlämmung durchgeführt. Die lose Schleifaufschlämmung weist mehrere Schleifteilchen auf, die in einem flüssigen Medium wie Wasser dispergiert sind. Bei den üblichsten Schleifteilchen, die für lose Aufschlämmungen verwendet werden, handelt es sich um Bimsstein, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Granat und dergleichen. Die lose Schleifaufschlämmung kann wahlweise andere Additive wie Dispersionsmittel, Schmiermittel, Entschäumungsmittel und dergleichen enthalten. In den meisten Fällen wird die lose Schleifaufschlämmung derart zwischen die Glasoberfläche, bei welcher ein Finishvorgang durchgeführt wird, und ein Läppkissen gepumpt, dass sich die lose Schleifaufschlämmung zwischen der Glasoberfläche und dem Läppkissen befindet. Das Läppkissen kann aus einem beliebigen Material wie Kautschuk, Schaum, Polymermaterial, Metall, Stahl und dergleichen hergestellt sein. Typischerweise drehen sich sowohl das Glaswerkstück als auch das Schleifscheibenkissen umeinander. Dieses Verfahren weist Typischerweise ein oder mehrere Schritte auf, wobei jeder Schritt ein stufenweise feineres Oberflächenfinish auf dem Glas bildet.
Grobschleifschritte vervollkommnen die gewünschte Krümmung oder den gewünschten Radius und entfernen jegliche Formgebungsmängel durch grobes Schleifen der Glasoberfläche mit einem Schleifsystem, das eine Metallknopfschleifscheibe enthält, die mit einer groben Aufschlämmung aus Aluminiumoxid oder Granat verwendet wird. Jedoch versieht das Schleifwerkzeug in diesem Grobschleifverfahren die Glasoberfläche mit derart groben Kratzern, dass die resultierende Glasoberfläche weder präzise genug noch glatt genug ist, um direkt einen optisch klaren Zustand zu polieren. Aufgabe des Schleifverfahrens ist es, große Glasmengen schnell und ziemlich genau zu entfernen, während möglichst feine Kratzmuster hinterlassen werden. Diese Kratzer werden dann typischerweise durch weitere Schritte entfernt, die allgemein als „Läutern" und „Polieren" bekannt sind, die feinere Aufschlämmungen und weichere Kissen verwenden.
Die Rauheit einer Oberfläche wird typischerweise Kratzern oder einem Kratzmuster zugeschrieben, die/das für das blanke Auge sichtbar sein können oder nicht. Ein Kratzmuster kann als Reihe von Erhebungen und Vertiefungen entlang der Oberfläche definiert sein. Rtm und Ra sind in der Schleifindustrie verwendete übliche Maße für die Rauheit, jedoch kann das exakte Messverfahren mit dem bei der Oberflächenrauheitsbewertung verwendeten Apparaturtyp variieren.
Ra ist als mittlerer Wert der Rautiefe eines arithmetischen Mittelwerts der Abweichungen des Oberflächenrauheitsprofils von einer Mittellinie auf der Oberfläche definiert. Im Allgemeinen gilt: Je niedriger der Ra-Wert, desto glatter das Finish. Messungen werden an den Punkten sowohl über als auch unter der Mittellinie auf der Oberfläche mit einer Prüflängeneinstellung durch das Messinstrument genommen. Ra und Rtm (nachstehend definiert) werden mit einer Profilometersonde gemessen, bei welcher es sich um einen Taststift mit einer Diamantspitze und einem Radius von 5 Mikrometer handelt, und die Ergebnisse in Mikrometer (μm) aufgezeichnet. Diese Abweichungsmessungen werden summiert und dann durch die Anzahl an Messungen geteilt, um einen Mittelwert zu erhalten.
Rt ist als die maximale Rautiefe definiert. Rtm ist die mittlere von über fünf aufeinander folgenden Prüflängen gemessene Rautiefe in jeder Prüflänge. Im Allgemeinen gilt: Je niedriger der Rtm-Wert, desto glatter das Finish. Eine leichte Variation in den Ra- und Rtm-Werten kann, muss aber nicht auftreten, wenn die Messung derselben Glasoberfläche mit durchgeführtem Finish von verschiedenen Marken von im Handel erhältlichen Profilometern durchgeführt wird.
Bei dem Endschritt des gesamten Finishverfahrens handelt es sich um den Polierschritt, der die glattere, optisch klare Oberfläche auf dem Glasgegenstand bildet.
In den meisten Fällen wird dieser Polierschritt mit einer losen Schleifaufschlämmung durchgeführt, da die lose Aufschlämmung typischerweise eine optisch klare Oberfläche bildet, die im Wesentlichen frei von jeglichen Mängeln, Fehlstellen und/oder winzigen Kratzern ist. Typischerweise weist die lose Schleifaufschlämmung in Wasser dispergierte Peroxidschleifteilchen auf.
Obwohl lose Schleifaufschlämmungen weit verbreitet in den Läuter- und Polierschritten verwendet werden, um ein optisch klares Oberflächenfinish auf Glasgegenständen bereitzustellen, weisen lose Schleifaufschlämmungen viele damit verbundene Nachteile auf. Diese Nachteile enthalten die Unbequemlichkeit der Handhabung des erforderlichen großen Volumens der Aufschlämmung, das erforderliche Rühren zum Verhindern des Absetzens der Schleifteilchen und zum Gewährleisten einer gleichförmigen Schleifteilchenkonzentration an der Poliergrenzfläche und die Notwendigkeit für eine zusätzliche Apparatur zur Herstellung, Handhabung und Entsorgung oder Wiedergewinnung und Rückführung der losen Schleifaufschlämmung. Zudem muss die Aufschlämmung selbst periodisch analysiert werden, um ihre Qualität und Dispersionsstabilität zu gewährleisten, was zusätzliche kostspielige Mannstunden erfordert. Des Weiteren zeigen Pumpenköpfe, Ventile, Zufuhrleitungen, Schleifläppwerkzeuge und andere mit der losen Schleifaufschlämmung in Kontakt kommende Teile der Aufschlämmungszufuhrapparatur letztendlich einen unerwünschten Verschleiß. Weiterhin sind die die Aufschlämmung verwendenden Schritte gewöhnlich sehr unsauber, da die lose Schleifaufschlämmung, bei welcher es sich um eine viskose Flüssigkeit handelt, leicht spritzt und schwierig einzudämmen ist.
Verständlicherweise wurden Versuche durchgeführt, die losen Schleifaufschlämmungsfinishschritte mit beschichteten oder fixierten Läppschleifprodukten zu ersetzen. Im Allgemeinen weist ein Läppschleifmittel einen Träger mit einer Schleifbeschichtung auf, die mehrere in einem Bindemittel dispergierte Schleifteilchen aufweist. Zum Beispiel offenbaren die US-Patentschriften Nr. 4,255,164; 4,576,612; 4,733,502 und die Europäische Patentanmeldung Nr. 650,803 verschiedene fixierte Schleifgegenstände und Polierverfahren. Andere fixierte Schleifgegenstände offenbarende Quellenangaben enthalten die US-Patentschriften Nr. 4,644,703; 4,773,920 und 5,014,468.
Jedoch ersetzten fixierte Schleifmittel lose Schleifaufschlämmungen nicht vollständig. In manchen Fällen stellen die fixierten Schleifmittel keine Oberfläche bereit, die optisch klar und im Wesentlichen frei von Mängeln, Fehlstellen oder winzigen Kratzern ist. In anderen Fällen benötigen die fixierten Schleifmittel zum Polieren des Glasgegenstands eine längere Zeit, wodurch die Verwendung einer losen Schleifaufschlämmung kosteneffizienter ist. Gleichermaßen ist die Standzeit eines fixierten Schleifmittels in manchen Fällen nicht ausreichend lang, um die höheren Kosten, die mit dem fixierten Schleifmittel im Vergleich mit losen Schleifaufschlämmungen verbunden ist, zu rechtfertigen. Folglich sind in manchen Fällen fixierte Schleifmittel wirtschaftlich nicht so erwünscht wie lose Schleifaufschlämmungen.
WO 98/39142 offenbart einen Schleifgegenstand, der einen Träger und mindestens eine dreidimensionale Schleifbeschichtung mit in einem Bindemittel dispergierten Diamantteilchen, die an der Oberfläche des Trägers gebunden sind, aufweist. Das Bindemittel weist eine gehärtete Bindemittelvorstufe auf, die ein Urethanacrylatoligomer enthält.
Gewünscht wird von der Glasindustrie ein Schleifgegenstand, der die mit einer losen Schleifaufschlämmung verbundenen Nachteile nicht aufweist, sondern eine Glasoberfläche in einer sinnvollen Zeit durch Bereitstellen einer schnellen Materialentfernung effizient und wirtschaftlich schleifen kann.
Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 definiert.
Die Ansprüche 2–20 beschreiben weitere Ausführungsformen der Erfindung.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft Schleifgegenstände zum Schleifen und Polieren von Glaswerkstücken. Der Schleifgegenstand enthält einen Träger und mindestens eine dreidimensionale Schleifbeschichtung, die Schleifagglomerate mit in einem permanenten Bindemittel, vorzugsweise einem Glasbindemittel dispergierten Diamantteilchen aufweist; wobei die Agglomerate in einem organischen Bindemittel integral an den Träger gebunden dispergiert sind. In einem bevorzugten Schleifgegenstand handelt es sich bei dem organischen Bindemittel, in welchem die Agglomerate dispergiert sind, um ein Epoxybindemittel.
Es ist bevorzugt, dass die mindestens eine dreidimensionale Schleifbeschichtung mehrere Schleifverbundteilchen enthält. Bei den mehreren Schleifverbundteilchen kann es sich um präzise geformte Verbundteilchen, unregelmäßig geformte Verbundteilchen oder präzise geformte Verbundteilchen, die einen Zylinder oder eine beliebige andere Stützform mit einem flachen oberen Teil enthalten, handeln.
Die Agglomerate im Schleifgegenstand enthalten Diamantteilchen, die mit anderen harten Schleifteilchen, bei welchen es sich nicht um Diamanten handelt, weichen anorganischen Schleifteilchen und Gemischen davon gemischt sein können. In einer Ausführungsform ist es bevorzugt, Agglomerate mit einem Gemisch aus Diamantschleifteilchen und Aluminiumoxidteilchen bereitzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Agglomerate etwa 6 bis 30 Teile Diamant, etwa 12 bis 40 Teile Aluminiumoxid und etwa 30 bis 82 Teile Glasbindemittel auf. Einzelne Schleifteilchen wie Diamantteilchen können zusammen mit den Agglomeraten im organischen Harz enthalten sein.
Die Diamantschleifteilchen liegen mit einem Gewichtsprozentanteil von etwa 15 bis 50 %, vorzugsweise etwa 30 bis 40 %, stärker bevorzugt etwa 20 bis 35 % in den Schleifverbundteilchen vor.
In einer Ausführungsform der Erfindung entfernt ein Schleifgegenstand mit Agglomeraten mit Diamantteilchen mit 50 Mikrometern mindestens 30 Mikrometer Glas pro Sekunde und hinterlässt ein mittleres Oberflächenfinish mit einem Ra von nicht mehr als etwa 0,9 Mikrometern.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung entfernt ein Schleifgegenstand mit Agglomeraten mit Diamantteilchen mit 25 Mikrometern mindestens 15 Mikrometer Glas pro Sekunde und hinterlässt ein mittleres Oberflächenfinish mit einem Ra von nicht mehr als etwa 0,65 Mikrometern.
In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung entfernt ein Schleifgegenstand mit Agglomeraten mit Diamantteilchen mit 20 Mikrometern mindestens 12 Mikrometer Glas pro Sekunde und hinterlässt ein mittleres Oberflächenfinish mit einem Ra von nicht mehr als etwa 0,5 Mikrometern.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung entfernt ein Schleifgegenstand mit Agglomeraten mit Diamantteilchen mit 15 Mikrometern mindestens 10 Mikrometer Glas pro Sekunde und hinterlässt ein mittleres Oberflächenfinish mit einem Ra von nicht mehr als etwa 0,4 Mikrometern.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung entfernt ein Schleifgegenstand mit Agglomeraten mit Diamantteilchen mit 6 Mikrometern mindestens 3 Mikrometer Glas pro Sekunde und hinterlässt ein mittleres Oberflächenfinish mit einem Ra von nicht mehr als etwa 0,2 Mikrometern.
In einigen Ausführungsformen wurde gefunden, dass die Verwendung eines Schmiermittels, wie einer Emulsion auf Ölbasis gegenüber der Verwendung von Wasser als Kühlmittel an der Schleifgrenzfläche bevorzugt ist. Die Verwendung eines Schmiermittels während des Schleifens der Glasoberfläche kann die Schnittrate erhöhen, ein feineres Finish bereitstellen, die Verschleißmenge auf dem Schleifgegenstand vermindern oder die nützliche Standzeit des Schleifgegenstands über und unter der unter Verwendung von Wasser erzielten Ergebnisse verlängern.
Das RPP-Testverfahren
Einige der hier offenbarten Testdaten wurden unter Verwendung des RPP-Testverfahrens getestet.
Das „RPP"-Verfahren verwendet eine Schleif-Polierapparatur mit variabler Geschwindigkeit des Typs „Buehler Ecomet 4", auf welcher ein Antriebskopf des Typs „Buehler Ecomet 2" montiert ist, wobei beide davon von Buehler Industries Ltd. Lake Bluff, IL, im Handel erhältlich sind. Der Test wird typischerweise unter Verwendung der folgenden Bedingungen durchgeführt: Motorgeschwindigkeitseinstellung bei 500 UpM mit einer Kraft von 60 lbs. (267 N), wodurch ein Grenzflächendruck von etwa 25,5 psi (etwa 180 kPa) auf dem Oberflächenbereich des Glastestformlings bereitgestellt wird. Der Grenzflächendruck kann zum Testen unter variierten Bedingungen erhöht oder vermindert werden.
Drei flache kreisförmige Glastestformlinge werden bereitgestellt, die einen Durchmesser von 2,54 cm (1 Zoll) und eine Dicke von etwa 1,0 cm aufweisen und unter der Markenbezeichnung „CORNING #9061", im Handel erhältlich von Corning Incorporated, Corning, NY im Handel erhältlich sind.
Das Glasmaterial wird im Antriebskopf der Schleif-Polierapparatur angeordnet. Die Aluminiumplattform mit 12 Zoll (30,5 cm) der Schleif-Polierapparatur dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn, während sich der Antriebskopf, in welchen der Glastestformling befestigt ist, im Uhrzeigersinn mit 35 UpM dreht.
Ein zu testender Schleifgegenstand wird in einen Kreis mit einem Durchmesser von 20,3 cm (8 Zoll) geschnitten und mit einem Haftklebstoff direkt auf ein Urethanträgerkissen aus tafelförmigen Rohschaum extrudiert, der eine Shore-A-Härte von etwa 65 Durometer aufweist. Das Urethanträgerkissen wird auf ein tafelförmiges offenzelliges Weichschaumkissen mit einer Dicke von etwa 30 mm extrudiert. Dieser Kissenaufbau wird auf der Aluminiumplattform der Schleif/Polierapparatur angeordnet. Leitungswasser wird mit einer Fließrate von etwa 3 Litern/Minute auf den Schleifgegenstand gesprüht, um eine Schmierung zwischen der Oberfläche des Schleifgegenstands und dem Glastestformling bereitzustellen.
Das anfängliche Oberflächenfinish auf dem Glastestformling wird mit einem Diamanttaststiftprofilometer, im Handel erhältlich unter der Markenbezeichnung „SURTRONIC 3", im Handel erhältlich von Taylor Hobson, Leicester, England, bewertet. Die anfängliche Dicke und Höhe des Glastestformlings wird ebenso aufgezeichnet.
Der Glastestformling wird unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Schleifapparatur geschliffen. Das Schleifzeitintervall der Schleifapparatur wird auf 10 Sekunden eingestellt. Jedoch kann ein Echtzeitkontakt zwischen dem Schleifgegenstand und der Glastestformlingsoberfläche größer als die eingestellte Zeit sein, da die Schleifapparatur bis zur Stabilisierung des Schleifgegenstands auf der Glastestformlingsoberfläche nicht mit der Zeitmessung beginnt. Das heißt, es kann ein geringfügiges Hüpfen oder Springen des Schleifgegenstands auf der Glasoberfläche auftreten, und die Schleifapparatur beginnt mit der Zeitmessung an dem Punkt, wenn ein Kontakt zwischen dem Schleifgegenstand und der Glasoberfläche im Wesentlichen konstant ist. Folglich beträgt ein Echtzeitschleifintervall, bei welchem es sich um den Kontakt zwischen dem Schleifgegenstand und der Glasoberfläche handelt, etwa 12 Sekunden. Nach dem Schleifen werden jeweils das endgültige Oberflächenfinish und Endgewicht oder Enddicke aufgezeichnet.
Es ist klar, dass die tatsächliche Zeit (Rate), die zum Schleifen eines tatsächlichen Glaswerkstücks auf die gewünschte Spezifizierung nötig ist, je nach einer Anzahl von Faktoren, wie der verwendeten Polierapparatur, dem Trägerkissen unter dem Schleifgegenstand, der Geschwindigkeit der Schleifdrehung, der Geschwindigkeit des zu polierenden Oberflächenbereichs, dem Kontaktdruck, der Schleifteilchengröße, der Menge an zu entfernendem Glas und dem anfänglichen Zustand der zu schleifenden Oberfläche usw. variiert. Das vorstehende RPP-Verfahren stellt einfach eine Basisleistungseigenschaft bereit, die zum Vergleichen des Gegenstands und des Verfahrens gemäß der Erfindung mit herkömmlichen Glasschleiftechniken verwendet werden kann.
Das CPP-Testverfahren
Einige der hier offenbarten Testdaten wurden unter Verwendung dieses CPP-Testverfahrens getestet.
Das CPP-Testverfahren verwendet eine maßgefertigte Drehpolierapparatur, die allgemein bei der Herstellung von CRT-Bildschirmen verwendet wird. Der Test wird unter Verwendung von tatsächlichen CRT-Bildschirmen (Diagonale etwa 43 cm (etwa 17 Zoll)) durchgeführt. Der Bildschirm wird im Bildschirmhalter angeordnet, der auf einer Platte befestigt ist, die sich entgegen dem Uhrzeigersinn mit 45 UpM dreht. Beim Anordnen im Halter zeigt die zu polierende Oberfläche des Bildschirms nach oben.
Der zu testende Schleifgegenstand weist einen Durchmesser von etwa 53,5 cm (21 Zoll) und Schleifstützen, die sich um etwa 24 cm (9,5 Zoll) von der Mitte des Schleifgegenstands erstrecken, auf. Der Mittelteil mit 7,6 cm (3 Zoll) des Schleifgegenstands weist keine Schleifstützen auf. Die Mitte weist auch ein Loch mit 3,2 cm (1,25 Zoll) auf, um das Einsetzen eines hohlen Bolzens, der den Schleifgegenstand an der Kuppel anbringt, und das Pumpen des Kühlmittels von der Mitte des Schleifgegenstands während der Polieranwendung, zu ermöglichen. Der Schleifgegenstand ist unter Verwendung eines Klettferschlussbefestigungssystems an einem Kautschukträgermaterial (Shore-A-Wert 20) angebracht. Das Trägermaterial wird dann unter Verwendung eines Haftklebstoffs an einer gekrümmten Kuppel angebracht. Zudem wird ein Mittelbolzen verwendet, um den Aufbau um den Schleifgegenstand und dem Kautschukträger fest an der Kuppel zu befestigen. Die Kuppel weist eine Rundung von 1400 mm auf, die nahe an der Rundung des im Testverfahren verwendeten CRT-Bildschirms liegt. Die Kuppel wird unter Verwendung von sechs Bolzen an der Polierapparatur befestigt, indem der Schleifgegenstand dem CRT-Bildschirm zugewandt ist. Die Kuppel ist derart positioniert, dass ihre Mitte um 75 mm versetzt zu der Mitte des Bildschirms liegt und um 3,4 Grad in Bezug auf die horizontale Position geneigt ist. Dadurch wird die beste Anpassung des Bildschirms und des Schleifgegenstands unter Erwägung der gekrümmten Natur der zu polierenden Oberfläche bereitgestellt.
Der Test wird unter Verwendung der folgenden Bedingungen durchgeführt: Bildschirmgeschwindigkeit 45 UpM in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, Schleifgegenstandsgeschwindigkeit 700 UpM im Uhrzeigersinn und Gesamtkraft 1350 lb, wodurch ein mittlerer Grenzflächendruck von 11 psi über dem Oberflächenbereich des Bildschirms bereitgestellt wird. Der Grenzflächendruck kann zum Testen unter verschiedenen Bedingungen erhöht oder gesenkt werden.
Vor Testbeginn wird das Gewicht der Oberflächenrauheit der Bildschirms aufgezeichnet. Das Oberflächenfinish (Ra, Rmax) wird unter Verwendung eines Diamanttaststiftprofilometers unter der Markenbezeichnung „PERTHOMETER" erhältlich von Mahr Corporation, aufgezeichnet. Ein Kühlmittel mit einer Fließrate von etwa 6 gal/min, (20 Litern/Minute) wird von der Mitte des Schleifgegenstands gepumpt, um eine Schmierung zwischen der Oberfläche des Schleifgegenstands und der Glasoberfläche bereitzustellen. Mit den Schleif- und der Bildschirm-Drehung mit gewünschten Geschwindigkeiten wird der Schleifgegenstand gesenkt und mit der Glasoberfläche in Kontakt gebracht. Das Schleifzeitintervall der Schleifvorrichtung ist bei 30 Sekunden eingestellt. Nach dem Schleifen werden das Oberflächenfinish und das Gesamtgewicht des Bildschirms aufgezeichnet.
Es sollte klar sein, dass die tatsächliche Zeit (Rate), die zum Schleifen eines tatsächlichen CRT-Bildschirms auf die gewünschte Spezifizierung nötig ist, je nach einer Anzahl von Faktoren wie der verwendeten Polierapparatur, dem Trägerkissen unter dem Schleifgegenstand, der Geschwindigkeit der Schleifgegenstanddrehung, der Größe der zu polierenden Oberfläche, dem Kontaktdruck, der Schleifteilchengröße, dem Typ des verwendeten Schmiermittels und den anfänglichen Bedingungen der zu schleifenden Oberfläche variiert. Das vorstehende CPP-Verfahren stellt einfach eine Basisleistungseigenschaft bereit, die zum vergleichen des Gegenstands und des Verfahrens gemäß der Erfindung mit herkömmlichen Glasschleiftechniken verwendet werden kann.
Kurze Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Graphik
1 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Schleifgegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Draufsicht des Schleifgegenstands von 1.
3 ist eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform eines Schleifgegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Draufsicht noch einer dritten Ausführungsform eines Schleifgegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform eines Schleifgegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung.
6A ist eine Seitenansicht eines Schleifverbundteilchens der vorliegenden Erfindung.
6B ist eine Draufsicht des Schleifverbundteilchens von 6A.
7 ist eine Querschnittsdarstellung eines Agglomerats gemäß der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Gegenstände und Finishverfahren, d.h. Schleifen und Polieren von Glasoberflächen mit einem Schleifgegenstand, der einen Träger und mindestens eine dreidimensionale Schleifbeschichtung, die vorzugsweise Diamant aufweist, Agglomerate, die in einem Bindemittel dispergierte Diamantteilchen oder Ceroxidteilchen aufweisen, die an eine Oberfläche des Trägers gebunden sind, aufweist. Die Schleifbeschichtung weist ein Bindemittel, das aus einem Bindemittelvorläufer gebildet ist, und mehrere Schleifteilchen oder Schleifagglomerate, vorzugsweise Diamant- oder Cerdioxidschleifteilchen oder Diamantteilchen aufweisende Agglomerate oder Kombinationen davon auf.
Die Endverwendung des Glases kann in einer Haushalts- oder kommerziellen Umgebung erfolgen und für Dekorationszwecke oder Konstruktionszwecke verwendet werden. Das Glas weist mindestens eine Oberfläche mit Finish auf. Das Glas kann relativ flach sein oder eine gewisse damit verbundene Kontur aufweisen. Diese Konturen können in Form von Krümmungen oder Eckstößen vorliegen. Beispiele für Glasoberflächen oder -werkstücke enthalten Teile von optischen Komponenten wie Linsen, Prismen, Spiegel, CRT (Katodenstrahlröhren)-Bildschirmen und dergleichen. CRT-Bildschirme sind weitgehend in Displayoberflächen zu finden, die in Vorrichtungen wie TV-Geräten, Computermonitoren und dergleichen verwendet werden. CRT-Bildschirme weisen eine Größe (wie gemessen entlang der Diagonale) im Bereich von etwa 10 cm (4 Zoll) bis etwa 100 cm (40 Zoll) oder mehr auf. CRT-Bildschirme weisen eine Außenfläche auf, die konvex ist und in welcher ein Krümmungsradius vorliegt.
In Bezug nun auf die Figuren ist eine Ausführungsform eines Schleifgegenstands 10 gemäß der Erfindung in den 1 und 2 veranschaulicht. 1 ist eine Perspektivansicht von Schleifgegenstand 10, der einen integral angeformten Träger 14 enthält, der auf einer seiner Hauptoberfläche mehrere Schleifverbundteilchen 11 trägt. Die Verbundteilchen 11 sind diamantförmig und weisen ein entferntes Ende oder eine obere Oberfläche 12 und eine Grundfläche 13 auf. Die Schleifverbundteilchen 11 weisen mehrere Schleifteilchen auf, die in einem organischen Bindemittel dispergiert sind. Bei den Schleifteilchen kann es sich um ein Gemisch aus verschiedenen Schleifmaterialien handeln. Die Verbundteilchen 11 sind entlang der Grundfläche 13 mit dem Träger 14 integral geformt. In fast allen Fällen ist der Träger 14 als Bodenfläche zwischen den Verbundteilchen 11 sichtbar. Die Verbundteilchen 11 weisen ein organisches Harz und Schleifteilchen und beliebige zusätzliche optionale Additive wie Füllstoffe, Pigmente, Kupplungsmittel usw. auf.
2 ist eine Draufsicht von Schleifgegenstand 10, die wiederum Verbundteilchen 11 mit einer oberen Oberfläche 12 auf Träger 14 zeigt. Die Verbundteilchen 11 können auf der gesamten Oberfläche von Träger 14 lokalisiert sein, oder ein Teil von Träger 14 kann, wie in 2 dargestellt, von den Verbundteilchen unbedeckt gelassen werden. Die Verbundteilchen 11 sind auf dem Träger 14 symmetrisch und geordnet abgeschieden.
Es ist bevorzugt, dass die Grundflächen 13 von benachbarten Schleifverbundteilchen durch den Träger oder die Bodenfläche 14 voneinander getrennt sind. Diese Trennung gewährt teilweise, dass das Fluidmedium zwischen den Schleifverbundteilchen frei fließt. Dieser freie Fluss des Fluidmediums neigt zum Verleihen eines Oberflächenfinish mit verbesserter Schnittrate oder verminderter Flachheit während des Glasschleifens. Der Abstand der Schleifverbundteilchen kann von etwa 0,3 Schleifverbundteilchen pro linearem Zentimeter bis etwa 100 Schleifverbundteilchen pro linearem Zentimeter, vorzugsweise etwa 0,4 bis etwa 20 Schleifverbundteilchen pro linearem Zentimeter, stärker bevorzugt etwa 0,5 bis 10 Schleifverbundteilchen pro linearem Zentimeter und noch stärker bevorzugt etwa 0,6 bis 3,0 Schleifverbundteilchen pro linearem Zentimeter variieren. In einem Aspekt des Schleifgegenstands liegen mindestens etwa 5 Verbundteilchen/cm² und vorzugsweise mindestens 100 Verbundteilchen/cm² vor. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt der Flächenabstand der Verbundteilchen im Bereich von etwa 1 bis 12.000 Verbundteilchen/cm².
Eine bevorzugte Form der Schleifverbundteilchen ist im Allgemeinen, wie in 3 dargestellt, eine zylinderförmige Säule; 3 ist eine Draufsicht von Schleifgegenstand 30 mit kreisförmigen Schleifverbundteilchen 31. Träger 34 ist zwischen den Verbundteilchen 31 ersichtlich. In 3 ist die gesamte Oberfläche von Träger 34 (ausschließlich jeglicher Grundfläche zwischen den Verbundteilchen) durch die Verbundteilchen 31 bedeckt. Es ist bevorzugt, dass die Höhe der Schleifverbundteilchen 31 über den Schleifgegenstand 30 konstant ist, jedoch ist es möglich, Schleifverbundteilchen mit variierenden Höhen vorzuweisen. Die Höhe der Verbundteilchen kann ein Wert von etwa 10 Mikrometern bis etwa 25.000 Mikrometern (2,5 cm), vorzugsweise etwa 25 bis etwa 15.000 Mikrometern, stärker bevorzugt etwa 100 bis etwa 10.000 Mikrometern und noch stärker bevorzugt etwa 1000 bis etwa 8000 Mikrometern sein. Der Durchmesser der Verbundteilchen, zumindest für ein zylinderförmiges Säulenverbundteilchen kann einen Wert von etwa 1000 bis etwa 25.000 Mikrometern (1,0 mm bis 2,5 cm), vorzugsweise 5000 bis 20.000 Mikrometern sein. Eine besonders bevorzugte Topografie enthält zylinderförmige Säulen mit einer Höhe von etwa 9500 Mikrometern (0,95 cm) mit einem Grundflächendurchmesser von etwa 15.900 Mikrometern (1,59 cm). Es liegen etwa 3200 Mikrometer zwischen den Grundflächen von benachbarten Säulen vor. Eine andere bevorzugte Topografie enthält zylinderförmige Säulen mit einer Höhe von etwa 6300 Mikrometern (0,63 cm) und einem Grundflächendurchmesser von etwa 7900 Mikrometern (0,79 cm). Es liegen etwa 2400 Mikrometer zwischen den Grundflächen von benachbarten Säulen vor.
4 ist eine Draufsicht eines keil- oder tortenstückförmigen Schleifgegenstands 40. Die Verbundteilchen 41 sind in genauen Abständen mit Bodenflächen 44 zwischen den Verbundteilchen angeordnet. Die Verbundteilchen 41 weisen keine identische Form oder Größe auf.
In einigen Anwendungen kann es erwünscht sein, ein metallgebundenes Segment in einem Schleifverbundteilchen zu beinhalten, um die Schleiffähigkeit des resultierenden Schleifgegenstands zu erhöhen. Das Segment kann z.B. galvanisiert, heißgepresst, gesintert oder durch jedes beliebige andere bekannte Verfahren hergestellt sein. Schleifteilchen, z.B. Diamantteilchen können innerhalb des Segments statistisch dispergiert oder präzise geformt sein. Die Schleifteilchen können in Schichten vorliegen oder innerhalb des Segments homogen dispergiert sein. Beispiele für metallgebundene Schleifsegmente sind in der US-Patentanmeldung Nr. 08/984,899, eingereicht am 4. Dezember 1997, gelehrt. Das Segment kann vollständig in die Seitenkanten der Schleifkomposite passen, d.h. es erstreckt sich nicht über die obere Oberfläche oder unter die Seitenwand der Verbundteilchen. Segmente, die durch Glas gebunden oder gesintert gebunden, eine Keramik oder durch eine Glaskeramik gebunden sind, können ebenso verwendet werden.
5 ist eine Draufsicht von Schleifgegenstand 50, der Schleifverbundteilchen 51 auf Träger 54 aufweist. Ein Teil der Schleifverbundteilchen 51 weist ein darin eingebettetes metallgebundenes Schleifsegment 55 auf.
Die 6A und 6B zeigen Verbundteilchen 61 in Seiten- bzw. Drauf sichten. 6A zeigt Verbundteilchen 61 mit einer Grundfläche 63, die zum Träger (nicht dargestellt) und der oberen Oberfläche 62 benachbart ist. Verbundteilchen 61 weist eine Höhe H auf. Im Allgemeinen beträgt die Höhe der Verbundteilchen etwa 10 Mikrometer bis etwa 30.000 Mikrometer (2,5 cm), vorzugsweise etwa 25 bis etwa 15.000 Mikrometer, stärker bevorzugt etwa 100 bis etwa 10.000 Mikrometer. In einigen Ausführungsformen kann es erwünscht sein, dass die Verbundteilchen 61 eine leicht spitz zulaufende Form, z.B. eine Pyramidenform oder eine Kegelform aufweisen. 6A zeigt Verbundteilchen 61 mit einem Innenwinkel α zwischen Grundfläche 63 und Seitenwand 66, der die Abschrägung der Verbundteilchen 61 definiert. Winkel α kann im Bereich von 90° (d.h. es liegt keine Abschrägung des Verbundteilchens vor) bis etwa 45° liegen. Vorzugsweise beträgt Winkel α 75 bis 89,9°, stärker bevorzugt 80 bis 89,7° und noch stärker bevorzugt 80 bis 87°. Es herrscht die Theorie vor, dass ein spitz zulaufendes Verbundteilchen den kontrollierten Zerfall des Verbundteilchens während der Verwendung und auch die Entfernung des Verbundteilchens aus dem zum Formen des Verbundteilchens verwendeten Werkzeug unterstützt. Auch ist in 6A Radius r dargestellt, bei welchem es sich um den inneren Radius der Ecke, an welcher sich die Seitenwand 66 und die obere Oberfläche 62 treffen, handelt. Es ist im Allgemeinen bevorzugt, eine leicht abgerundete oder gerundete Ecke vorzuweisen, da angenommen wird, dass eine abgerundete Ecke mit Material (d.h. Harz und Schleifteilchen) leichter gründlich zu füllen und von dem Werkzeug zu entfernen ist.
6B ist eine Draufsicht von Verbundteilchen 61. Grundfläche 63 weist einen Durchmesser D_o auf, der größer als Durchmesser D_T der oberen Oberfläche 62 ist. Für ein kreisförmiges Verbundteilchen wie 61 kann D_o etwa 1000 Mikrometer bis etwa 25.000 Mikrometer (2,5 cm) betragen. Gleichermaßen kann D_T etwa 500 Mikrometer bis etwa 50.000 Mikrometer betragen. Für jede andere Querschnittsform wie quadratisch, rechtwinkelig, dreieckig, sternenförmig usw. ist der Durchmesser des Verbundteilchens der Unterschied zwischen D_o und D_T und wird durch die Abschrägung von Verbundteilchen 61 (direkt verbunden mit Winkel a) und durch die Höhe H bestimmt.
Die Schleifverbundteilchen weisen eine wahrnehmbare Form auf und können jede geometrische Form wie würfelförmig, blockartig, zylinderförmig, prismatisch, rechtwinkelig, pyramidenförmig, pyramidenstumpfförmig, kegelförmig, kegelstumpfförmig, kreuzförmig oder säulenförmig mit einer flachen oberen Oberfläche annehmen. Eine halbkugelförmige Form ist in US-Patent Nr. 5,681,217 beschrieben. Der Schleifgegenstand kann ein Gemisch aus verschiedenen Schleifverbundteilchenformen sein. Es ist vorgesehen, dass eine Querschnittsform der Grundfläche des Verbundteilchens von der oberen Oberfläche verschieden sein kann. Zum Beispiel könnte die Grundfläche des Schleifverbundteilchens quadratisch sein, während die obere Oberfläche kreisförmig ist.
Die Grundflächen der Schleifverbundteilchen können aneinander stoßen, oder die Grundflächen von benachbarten Schleifverbundteilchen können voneinander getrennt sein. Es ist klar, dass diese Definition des Anstoßens auch eine Anordnung abdeckt, in welcher sich benachbarte Verbundteilchen ein gemeinsames Schleifbodenmaterial oder eine brückenähnliche Struktur teilen, die gegenüberliegende Seitenwände der Verbundteilchen kontaktiert oder sich dazwischen erstreckt. Das Schleifbodenmaterial ist im Allgemeinen aus derselben Schleifaufschlämmung geformt, die zum Formen der Schleifverbundteilchen verwendet wird, oder aus der Aufschlämmung geformt, die zum Formen des Trägers verwendet wird.
Die in den 1, 2 und 4 dargestellten Schleifgegenstände sind zur Verwendung mit mehreren solcher Schleifgegenstände bestimmt. Diese tortenstückförmigen oder keilförmigen Gegenstände sind im Allgemeinen derart auf einem Trägerkissen angeordnet, dass sie einen 360°-Kreis vollenden. Dieser Kreis von Schleifgegenständen wird dann zum Schleifen von Glaswerkstücken wie TV- und CRT-Bildschirmen verwendet. Alternativ dazu muss nur einer eines wie in 3 und 5 dargestellten Gegenstands auf einem Trägerkissen angeordnet sein, um das gesamte Trägerkissen zu bedecken.
Mindestens 20 % des Oberflächenbereichs des Trägers werden durch Schleifverbundteilchen bedeckt, und typischerweise werden nicht mehr als etwa 90 % des Oberflächenbereichs bedeckt. Je nach dem exakten Schleifverfahren kann das Schleifen über dem gesamten Schleifgegenstand stattfinden oder in einem Bereich konzentrierter als im Anderen sein.
A. Bindemittel
Die Bindemittel des Schleifverbundteilchens, das mehrere Agglomerate miteinander verbindet, wird aus einem Bindemittelvorläufer gebildet, bei welchem es sich um ein Harz handelt, das in einem ungehärteten oder unpolymerisierten Zustand vorliegt. Während der Herstellung des Schleifgegenstands wird der Bindemittelvorläufer derart polymerisiert oder ausgehärtet, dass ein Bindemittel gebildet wird. Der Bindemittelvorläufer kann ein kondensationsaushärtbares Harz, ein additionspolymerisierbares Harz, ein radikalisch aushärtbares Harz und/oder eine Kombinationen und Mischungen derartiger Harze sein.
Ein bevorzugter Bindemittelvorläufer ist ein Harz oder ein Harzgemisch, das durch einen radikalischen Mechanismus polymerisiert. Das Polymerisationsverfahren wird durch Aussetzen des Bindemittelvorläufers zusammen mit einem geeigneten Katalysator einer Energiequelle wie einer Wärmeenergie oder Strahlungsenergie initiiert. Beispiele für Strahlungsenergie enthalten Elektronenstrahl, Ultraviolettlicht oder sichtbares Licht.
Beispiele für radikalisch aushärtbare Harze enthalten acrylierte Urethane, acrylierte Epoxide, acrylierte Polyester, ethylenisch ungesättigte Monomere, Animoplastmonomere mit anhängigen ungesättigten Carbonylgruppen, Isocyanoratmonomere mit mindestens einer anhängigen Acrylatgruppe, Isocyanatmonomere mit mindestens einer anhängigen Acrylatgruppe und Gemische und Kombinationen davon. Der Begriff Acrylat umfasst Acrylate und Methacrylate.
Ein bevorzugter Bindemittelvorläufer enthält ein Urethanacrylatoligomer oder eine Mischung aus einem Urethanacrylatoligomer und einem ethylenisch ungesättigten Monomer. Die bevorzugten ethylenisch ungesättigten Monomere sind monofunktionelle Acrylatmonomere, difunktionelle Acrylatmonomere, trifunktionelle Acrylatmonomere oder Kombinationen davon. Das aus diesem Bindemittelvorläufer gebildete Bindemittel stellt den Schleifgegenstand mit seinen gewünschten Eigenschaften her. Insbesondere stellen diese Bindemittel ein zähes, haltbares und langlebiges Medium zum sicheren Halten der Schleifteilchen während der gesamten Standzeit des Schleifgegenstands bereit.
Die Bindemittelchemie ist insbesondere nützlich, wenn sie mit Diamantschleifteilchen verwendet wird, da Diamantschleifteilchen im Wesentlichen länger halten als die meisten herkömmlichen Schleifteilchen. Um vollen Vorteil aus der mit Diamantschleifteilchen verbundenen langen Standzeit zu ziehen, ist ein zähes und haltbares Bindemittel erwünscht. Folglich stellt die Kombination aus Urethanacrylatoligomer oder einer Mischung aus Urethanacrylatoligomer mit einem Acrylatmonomer und Diamantschleifteilchen eine Schleifbeschichtung bereit, die langlebig und haltbar ist.
Beispiele für acrylierte Urethane enthalten diejenigen, die unter den Markenbezeichnungen „PHOTOMER" (z.B. „PHOTOMER 6010"), im Handel erhältlich von Henkel Corp., Hoboken, NJ; „EBECRYL 220" (hexafunktionelles aromatisches Urethanacrylat mit einem Molekulargewicht 1000), „EBECRYL 284" (aliphatisches Urethandiacrylat mit einem Molekulargewicht von 1200, verdünnt mit 1,6-Hexandioldiacrylat), „EBECRYL 4827" (aromatisches Urethandiacrylat mit einem Molekulargewicht von 1600), „EBECRYL 4830" (aliphatisches Urethandiacrylat mit einem Molekulargewicht von 1200, verdünnt mit Tetraethylenglycoldiacrylat), „EBECRYL VL 6602" (trifunktionelles aromatisches Urethanacrylat mit einem Molekulargewicht von 1300, verdünnt mit Trimethylolpropanethoxytriacrylat) und „EBECRYL 840" (aliphatisches Urethandiacrylat mit einem Molekulargewicht von 1000), im Handel erhältlich von UCB Radcure Inc., Smyrna, GA; „SARTOMER" (z.B. „SARTOMER 9635, 9645, 9655, 963-B80, 966-A80 usw.), im Handel erhältlich von Sartomer Company, West Chester, PA; und „UVITHANE" (z.B. „UVITHANE 782"), im Handel erhältlich von Morton International, Chicago, IL.
Die ethylenisch ungesättigten Monomere oder Oligomere oder Acrylatmonomere oder -oligomere können monofunktionell, difunktionell, trifunktionell oder tetrafunktionell sein oder eine noch höhere Funktionalität aufweisen. Der Begriff Acrylat enthält sowohl Acrylate als auch Methacrylate. Ethylenisch ungesättigte Bindemittelvorläufer enthalten sowohl monomere als auch polymere Verbindungen, die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoff- und wahlweise Stickstoff- und Halogenatome enthalten. Ethylenisch ungesättigte Monomere oder Oligomere weisen vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als etwa 4000 auf und sind vorzugsweise Ester, die aus der Umsetzung von Verbindungen, enthaltend alipathische Monohydroxygruppen oder alipathische Polyhydroxygruppen, und ungesättigten Carbonsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure und dergleichen hergestellt sind. Repräsentative Beispiele für ethylenisch ungesättigte Monomere enthalten Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Styrol, Divinylbenzol, Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Vinyltoluol, Ethylenglycoldiacrylat, Polyethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glyzerintriacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Pentaerythritoltrimethacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat und Pentaerythritoltrimethacrylat. Andere ethylenisch ungesättigte Monomere oder Oligomere enthalten Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethallylester und -amide von Carbonsäuren wie Diallylphthalat, Diallyladipat und N,N-Diallyladipamid. Noch andere stickstoffhaltige Verbindungen enthalten Tris(2-acryloxyethyl)isocyanurat, 1,3,5-Tri(2-methacryloxyethyl)-s-triazin, Acrylamid, Methylacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylpiperidon und „CMD 3700", im Handel erhältlich von Radcure Specialties. Beispiele für ethylenisch ungesättigte Verdünnungsmittel oder Monomere sind in den US-Patentschriften Nr. 5,236,472 und 5,580,647 zu finden.
Im Allgemeinen hängt das Verhältnis zwischen diesen Acrylatmonomeren von dem Gewichtsprozentanteil der Diamantschleifteilchen und jeglichen optionalen Zusätzen oder Füllstoffen, die in dem endgültigen Schleifgegenstand erwünscht sind, ab. Typischerweise liegen diese Acrylatmonomere im Bereich von etwa 5 Gewichtsteilen bis etwa 95 Gewichtsteilen Urethanacrylatoligomer zu etwa 5 Gewichtsteilen bis etwa 95 Gewichtsteilen ethylenisch ungesättigtes Monomer. Zusätzliche Informationen, betreffend andere potentiell nützliche Bindemittel und Bindemittelvorläufer, sind in PCT WO 97/11484 und in der US-Patentschrift Nr. 4,773,920 zu finden.
Bei acrylierten Epoxiden handelt es sich um die Acrylatester von Epoxidharzen wie die Diacrylatester von Bisphenol-A-Epoxidharz. Beispiele für acrylierte Epoxide enthalten „CMD 3500", „CMD 3600" und „CMD 3700", alle im Handel erhältlich von Radcure Specialties, und „CN103", „CN104", „CN111", „CN112" und „CN114", alle im Handel erhältlich von Sartomer Company.
Beispiele für Polyesteracrylate enthalten „PHOTOMER 5007" und „PHOTOMER 5018", im Handel erhältlich von Henkel Corporation.
Aminoplastmonomere weisen mindestens eine anhängige alpha,beta-ungesättigte Carbonylgruppe auf. Diese ungesättigten Carbonlygruppen können acrylat-, methacrylat- oder acrylamidartige Gruppen sein. Beispiele für derartige Materialien enthalten N-(Hydroxymethyl)acrylamid, N,N-Oxydimethylenbisacrylamid, ortho- und para-acrylamidomethyliertes Phenol, acrylamidomethyliertes Phenolnovolac und Kombinationen davon. Diese Materialien sind des Weiteren in den US-Patentschriften Nr. 4,903,440 und 5,236,472 zu finden.
Isocyanurate mit mindestens einer anhängigen Acrylatgruppe und Isocyanatderivate mit mindestens einer anhängigen Acrylatgruppe sind des Weiteren in der US-Patentschrift Nr. 4,652,274 beschrieben. Das bevorzugte Isocyanuratmaterial ist ein Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat.
Abhängig davon, wie das radikalisch aushärtbare Harz ausgehärtet oder polymerisiert ist, kann der Bindemittelvorläufer des Weiteren ein Aushärtungsmittel (das auch als Katalysator oder Initiator bekannt ist), aufweisen. Wird das Aushärtungsmittel der geeigneten Energiequelle ausgesetzt, bildet es eine radikalische Quelle, die den Polymerisationsprozess startet.
Ein anderer bevorzugter Bindemittelvorläufer weist ein Epoxidharz auf. Epoxidharze weisen einen Oxiranring auf und werden durch Ringöffnungsreaktion polymerisiert. Derartige Epoxidharze enthalten monomere Epoxidharze und polymere Epoxidharze. Beispiele für bevorzugte Epoxidharze enthalten 2,2-Bis-4-(2,3-epoxypropoxy)phenylpropan, einen Diglycidylether von Bisphenol, der „EOPN 828", „EPON 1004" und „EPON 1001F", im Handel erhältlich von Shell Chemical Co., Houston, TX, und „DER 331", „DER 332" und „DER 334", im Handel erhältlich von Dow Chemical Co., Midland, MI enthält. Andere geeignete Epoxidharze enthalten cycloaliphatische Epoxide, Glycidylether von Phenolformaldehydnovolac (z.B. „DEN 431" und „DEN 428"), im Handel erhältlich von Dow Chemical Co. Beispiele für verwendbare multifunktionelle Epoxidharze sind „MY 500", „MY 510", „MY 720" und „Tactix 742", alle im Handel erhältlich von Ciba Specialty Chemicals, Brewster, NY, und „EPON HPT 1076" und „EPON 1031" von Shell. Die Mischungen von radikalisch aushärtbaren Harzen und Epoxidharzen sind des Weiteren in den US-Patentschriften Nr. 4,751,138 und 5,256,170 beschrieben.
Es ist bevorzugt, dass beliebige der Bindemittelmaterialien beim Einbringen in die Schleifteilchen im Schleifgegenstand eine hohe Wärmefestigkeit aufweisen. Insbesondere weist das ausgehärtete Bindemittel vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur (d.h. Tg) von mindestens 150 °C, vorzugsweise mindestens 160 °C auf. In einigen Ausführungsformen ist ein Tg von mindestens 175 °C erwünscht. Ein Tg so hoch wie 200 °C kann in manchen Ausführungsformen bevorzugt sein. Große Mengen an Wärme werden während des Schleifverfahrens gebildet; der Schleifgegenstand, insbesondere das Bindemittel sollten den Schleiftemperaturen mit minimalem Abbau standhalten können. Eine hohe Temperaturfestigkeit in Epoxiden ist im Allgemeinen klar; siehe z.B. in High Performance Polymers and Composites, Seite 258-318, Herausgeber Jacqueline I. Kroschwitz, 1991. Im Allgemeinen stellen multifunktionelle Epoxide eine hohe Wärmefestigkeit bereit.
B. Trägermaterialien
Träger bedienen die Funktion des Bereitstellens eines Trägers für die Schleifverbundteilchen. Der Träger sollte nach Aussetzen des Bindemittelvorläufers an Härtungsbedingungen an dem Bindemittel haften können und stark und dauerhaft sein, sodass der resultierende Schleifgegenstand langlebig ist. Des Weiteren sollte der Träger ausreichend flexibel sein, sodass sich die in dem erfinderischen Verfahren verwendeten Gegenstände auf Oberflächenkonturen, Radien und Unregelmäßigkeiten im Glas sich anpassen können.
Der Träger kann ein polymerer Film, Papier, eine vulkanisierte Faser, ein geformtes oder gegossenes Elastomer, ein behandelter Vliesträger oder ein behandeltes Gewebe sein. Beispiele für polymere Folien enthalten Polyesterfolie, Copolyesterfolie, Polyimidfolie, Polyamidfolie und dergleichen. Ein Vlies, einschließlich Papier, kann entweder mit einem duroplastischen oder thermoplastischen Material gesättigt sein, um die notwendigen Eigenschaften bereitzustellen. Beliebige der vorstehenden Trägermaterialien können des Weiteren Additive wie Füllstoffe, Fasern, Farbstoffe, Pigmente, Netzmittel, Kupplungsmittel, Weichmacher und dergleichen enthalten. Der Träger kann auch einen verstärkenden Gitterstoff oder ein verstärkendes Gewebe, z.B. ein Gewebe des Typs NOMEX^TM, erhältlich von DuPont Company, Wilmington, DE, enthalten.
In manchen Fällen ist es bevorzugt, einen integral geformten Träger, d.h. einen Träger, der direkt benachbart an die Verbundteilchen angeformt ist, statt die Verbundteilchen an einem Träger unabhängig angebracht sind, wie z.B. ein Gewebe vorzuweisen. Der Träger kann auf die Rückseite der Verbundteilchen nach dem Formen der Verbundteilchen geformt oder gegossen oder gleichzeitig mit den Verbundteilchen geformt oder gegossen sein. Der Träger kann entweder aus wärme- oder strahlungsaushärtbaren thermoplastischen oder duroplastischen Harzen geformt sein. Beispiele für typische und bevorzugte duroplastische Harze enthalten phenolische Harze, Aminoplastharze, Urethanharze, Epoxidharze, ethylenisch ungesättigte Harze, acrylierte Isocyanuratharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Isocyanuratharze, acrylierte Urethanharze, acrylierte Epoxidharze, Bismaleinharze und Gemische davon. Beispiele für bevorzugte thermoplastische Harze enthalten Polyamidharze (z.B. Nylon), Polyesterharze und Polyurethanharze (einschließlich Polyurethan-Harnstoff-Harze). Ein bevorzugtes thermoplastisches Harz ist ein Polyurethan, das von dem Reaktionsprodukt eines Polyesterpolyols oder Polyetherpolyols und eines Isocyanats abgeleitet ist. Die Trägerchemie kann identisch oder gleich der Verbundteilchenchemie sein.
C. Schleifteilchen
Die Schleifgegenstände gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten auch mehrere Schleifteilchen. Diese Schleifteilchen können als einzelne Schleifteilchen, Agglomerate von einzelnen Typen von Schleifteilchen oder eine Kombination von Schleifteilchen oder Kombinationen davon vorliegen.
Die Schleifteilchen weisen vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von etwa 0,01 Mikrometer (kleine Teilchen) bis 500 Mikrometern (große Teilchen), stärker bevorzugt etwa 0,25 Mikrometer bis etwa 500 Mikrometer, noch stärker bevorzugt etwa 3 Mikrometer bis etwa 400 Mikrometer und besonders bevorzugt etwa 5 Mikrometer bis etwa 50 Mikrometer auf. Gelegentlich sind Schleifteilchen als „Maschenzahl" oder „Qualität" angegeben, wobei beide davon allgemein bekannte Schleifteilchenbemessungsverfahren sind.
Es ist bevorzugt, dass die Schleifteilchen eine Mohs-Härte von mindestens 8, stärker bevorzugt mindestens 9 aufweisen. Beispiele für derartige Schleifteilchen enthalten kondensiertes Aluminiumoxid, keramisches Aluminiumoxid, erwärmtes behandeltes Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Diamant (natürlich und synthetisch), kubisches Bornitrid und Kombinationen davon. Weichere Schleifteilchen wie Granat, Eisenoxid, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, Mulit und Cerdioxid können ebenso verwendet werden. Das Schleifteilchen kann des Weiteren eine Oberflächenbehandlung oder -beschichtung wie eine Beschichtung aus einem Kupplungsmittel oder einem Metall oder einer Keramik aufweisen.
Ein Beispiel für ein Schleifagglomerat ist in 7 veranschaulicht. Schleifagglomerat 70 weisen einzelne Schleifteilchen 74 auf, die in einem permanenten Bindemittel 72 dispergiert sind und dadurch zusammengehalten werden. Vorzugsweise sind die Schleifteilchen 74 einzelne Diamantteilchen. Einzelne Schleifteilchen, die in Agglomeraten verwendet werden, weisen typischerweise eine Größe im Bereich von etwa 0,25 bis etwa 100 Mikrometer auf. Das permanente Bindemittel 72 kann ein Glas-, Keramik-, Metall- oder ein wie vorstehend beschriebenes organisches Bindemittel sein und liegt vorzugsweise in einem Verhältnis von etwa 1:4 bis 4:1 Schleifteilchen:Bindemittel vor. In einigen Ausführungsformen ist eine etwa gleiche Menge der Teilchen und des Bindemittels bevorzugt. Ein bevorzugtes permanentes Bindemittel ist „SP1086"-Glaspulver, im Handel erhältlich von Specialty Glass Inc., Oldsmar, FL. Das Agglomerat kann nicht schleifende oder Füllstoffteilchen enthalten. Schleifagglomerate sind des Weiteren in den US-Patentschriften Nr. 4,311,489; 4,652,275 und 4,799,939 beschrieben.
Im Allgemeinen liegt die mittlere Größe des Agglomeratteilchens, das einzelne Teilchen wie Diamantteilchen aufweist, im Bereich von etwa 20 Mikrometer bis etwa 1000 Mikrometer. Häufig beträgt, wenn die einzelnen Schleifteilchen in den Agglomeraten etwa 15 Mikrometer oder größer betragen, das gesamte Agglomerat typischerweise etwa 100 bis etwa 1000 Mikrometer, vorzugsweise etwa 100 bis etwa 400 Mikrometer und stärker bevorzugt etwa 210 bis etwa 360 Mikrometer. Weisen jedoch die einzelnen Schleifteilchen eine mittlere Größe von etwa 15 Mikrometer oder weniger auf, beträgt das gesamte Agglomerat häufig etwa 20 bis etwa 450 Mikrometer, vorzugsweise etwa 40 bis etwa 400 Mikrometer und stärker bevorzugt etwa 70 bis etwa 300 Mikrometer.
Die in den Agglomeraten verwendeten Schleifteilchen können beliebige bekannte Schleifteilchen wie diejenigen die vorstehend aufgezählt sind, sein. Des Weiteren kann ein Gemisch aus zwei oder mehreren Typen von Schleifteilchen in den Agglomeraten verwendet werden. Die Gemische von Schleifteilchen können in gleichen Verhältnissen vorliegen, können deutlich mehr eines ersten Typs an Schleifteilchen als eines anderen Typs oder eine beliebige Kombination der unterschiedlichen Schleifteilchen aufweisen. Gemischte Schleifteilchen können dieselbe Teilchengröße oder dieselbe Teilchengrößenverteilung aufweisen oder nicht.
Ein Beispiel für ein bevorzugtes Agglomerat ist ein Agglomerat mit einem Gemisch aus Diamantschleifteilchen und Aluminiumoxidschleifteilchen, die homogen im Agglomerat vorliegen. Das Gemisch aus den Schleifteilchen beträgt etwa 1:4 Diamant:Aluminiumoxid. Ein Glasbindemittel in einer Menge von etwa dem gleichen Gewicht wie die Schleifteilchen wird zum Bereitstellen der Struktur des Agglomerats verwendet.
Für das Glasschleifen ist es bevorzugt, dass der Schleifgegenstand Diamantschleifteilchen oder Diamanten enthaltende Schleifagglomerate verwendet. Bei diesen Diamantschleifteilchen kann es sich um einen natürlich oder synthetisch hergestellten Diamanten handeln, und sie können als „harzgebundene Diamanten", „Diamanten der Sägeblattqualität" oder „metallgebundene Diamanten" betrachtet werden. Die einzelnen Diamanten können eine damit verbundene blockartige Form oder alternativ dazu eine nadelartige Form aufweisen. Die einzelnen Diamantteilchen können eine Oberflächenbeschichtung wie eine Metallbeschichtung (z.B. Nickel, Aluminium, Kupfer oder dergleichen), eine anorganische Beschichtung (z.B. Siliciumdioxid) oder eine organische Beschichtung enthalten. Der Schleifgegenstand der Erfindung kann eine Mischung aus einem Diamanten mit anderen Schleifteilchen enthalten. Für das Glaspolieren ist es bevorzugt, dass der Schleifgegenstand Cerdioxidschleifteilchen verwendet.
Die dreidimensionale Schleifbeschichtung, d.h. die Schleifverbundteilchen können ein Gewicht von etwa 0,1 Teile Schleifteilchen bis etwa 99 Teile Schleifteilchen und einen Teil Bindemittel bis 99,9 Teile Bindemittel aufweisen, wobei der Begriff „Bindemittel" beliebige Füllstoffe und/oder andere Additive, die von den Schleifteilchen verschieden sind, enthalten. Werden Agglomerate von einzelnen Schleifteilchen in der Schleifbeschichtung verwendet, kann entweder die Menge der einzelnen Schleifteilchen oder die Menge der Agglomerate offenbart sein.
Die bevorzugte Menge an Schleifteilchen in der Schleifbeschichtung hängt von der gesamten Schleifgegenstandskonstruktion und dem Verfahren, in welchen sie verwendet wird, ab. Wird z.B. die Schleifkonstruktion in einer Leitungswasser während des Verfahrens verwendenden Glaspolieranwendung verwendet, beträgt ein nützlicher Bereich von Diamantschleifteilchen 1 bis 3 Gew.-% Diamanten in der Schleifverbundteilchenbeschichtung; wenn Agglomerate mit 50 % Diamantteilchen verwendet werden, würde dies einem Agglomeratbereich von etwa 2 bis 6 % in der Schleifbeschichtung entsprechen. Enthält der Schleifgegenstand Cerdioxidteilchen als erstes Schleifmittel in den Schleifverbundteilchen, liegen die Cerdioxidteilchen vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 95 Gew.-% und stärker bevorzugt 10 bis 95 Gew.-% vor, wobei der Ausgleich das Bindemittel ist.
In einer Ausführungsform, in welcher ein Schmiermittel wie eine Mineralölemulsion verwendet wird, weist die Schleifbeschichtung vorzugsweise etwa 1 bis 50 Gewichtsteile Schleifteilchen und etwa 50 bis 99 Gewichtsteile Bindemittel und noch stärker bevorzugt etwa 5 bis 40 Gewichtsteile Schleifteilchen und etwa 60 bis 95 Gewichtsteile Bindemittel auf; werden Agglomerate mit 50 Gew.-% Schleifteilchen verwendet, würde dies einem bevorzugten Agglomeratbereich von 2 bis 100 Teilen, stärker bevorzugt 10 bis 80 Teilen Agglomeraten entsprechen.
In einer anderen Ausführungsform weist die Schleifbeschichtung vorzugsweise etwa 15 bis 50 Teile Schleifteilchen, stärker bevorzugt 30 bis 40 Teile Schleifteilchen, noch stärker bevorzugt etwa 20 bis 35 Schleifteilchen und am meisten bevorzugt etwa 30 bis 35 Teile auf; werden Agglomerate mit 50 Gew.-% Schleifteilchen verwendet, würde dies Agglomeratbereichen von 30 bis 100 Teilen, 60 bis 80 Teilen, 40 bis 70 Teilen und 60 bis 70 Teilen Agglomeraten in der Schleifbeschichtung entsprechen.
Es wird angenommen, dass eine Schleifbeschichtung, welche nur Agglomerate ohne ein anderes Bindemittel als dasjenige, das die Agglomerate miteinander verbindet, aufweist, möglich ist. In einer derartigen Ausführungsform würde die Schleifbeschichtung durch das in den Agglomeraten verwendete Bindemittel zusammengehalten werden. Eine derartige Schleifbeschichtung kann durch Erwärmen der Agglomerate auf eine das Bindemittel erweichende Temperatur hergestellt werden, um zu gewährten, dass es leicht fließt und mehrere Agglomerate miteinander verbindet, ohne die Struktur der Agglomerate zu verlieren. Wird z.B. ein Glasbindemittel in den Agglomeraten verwendet, würden die Agglomerate auf eine Temperatur erwärmt werden, die ausreichend ist, damit das Glasbindemittel erweicht und die benachbarten Agglomerate miteinander verbindet. Nach dem Abkühlen würden die Agglomerate eine Schleifbeschichtung bilden.
Ein Beispiel für eine bevorzugte Schleifbeschichtung enthält sowohl Agglomerate als auch einzelne Diamantschleifteilchen, die in dem organischen Bindemittelharz dispergiert sind. Die Agglomerate weisen ein Verhältnis von 1:4:5 von Diamantteilchen:Aluminiumoxditeilchen:Glasbindemittel auf. Die Agglomerate belegen etwa 66 Gew.-% der gesamten Schleifbeschichtung, wobei zusätzliche 5 % der Schleifbeschichtung von einzelnen Diamantteilchen belegt sind und der Rest der Beschichtung organisches Bindemittel ist.
Ein Beispiel für eine bevorzugte Schleifbeschichtung zur Verwendung in Kombination mit „K-40"-Schmiermittel, im Handel erhältlich von LOH Optical, ist eine Beschichtung, die 66 % Agglomerate und 34 % Bindemittel aufweist, wobei es sich bei den Agglomeraten und 50 Diamantteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 25 Mikrometern und 50 % Glasbindemittel handelt.
Verfahren zur Herstellung von Schleifagglomeraten
Diamantagglomerate können durch Vermischen eines vorläufigen Bindemittels, eines permanenten Bindemittels (z.B. Glas, Keramik, Metall) und der einzelnen Schleifteilchen mit einer ausreichenden Menge eines Lösungsmittels zum Benetzen der Inhaltsstoffe unter Herstellung einer formbaren Paste hergestellt werden. Beliebige Porenbildner, entweder vorläufig (z.B. opfernd) oder permanent können der Paste zugesetzt werden. Ist jedoch das permanente Bindemittel ein organisches Bindemittel, ist kein vorläufiges Bindemittel erforderlich. Die formbare Paste wird in eine geeignete Form angeordnet, getrocknet, und die gehärteten Agglomerate werden entfernt. Die Agglomerate können unter Verwendung eines Klassifizierungsmittel wie eines Siebs in einzelne Agglomerate getrennt werden und entweder in Luft, inerter Atmosphäre oder reduzierender Atmosphäre unter Herstellung der endgültigen getrockneten Agglomerate entlassen werden. Im Falle eines organischen permanenten Bindemittels werden die Teilchen nicht entlassen, sondern in einer Weise behandelt, in welcher das organische Bindemittel ausgehärtet wird.
Ein Verfahren zur Herstellung von Schleifagglomeraten verwendet ein Fertigungswerkzeug oder eine Fertigungsform, das/die mehrere Hohlräume enthält. Diese Hohlräume weisen im Wesentlichen die umgekehrte Form der gewünschten Schleifverbundteilchen auf und sind für die Erzeugung der Form und Anordnung der Schleifverbundteilchen verantwortlich. Diese Hohlräume können jede beliebige geometrische Form wie zylinderförmig, kuppelförmig, pyramidal, rechtwinklig, kegelstumpfartig pyramidal, prismatisch, kubisch, kegelförmig, kegelstumpfförmig oder jede beliebige Form, bei welcher die obere Oberfläche einen Querschnitt aufweist, der dreieckig, quadratisch, kreisförmig, rechtwinklig, hexagonal, oktagonal oder dergleichen ist, aufweisen.
Die Schleifaufschlämmung kann durch jede beliebige herkömmliche Technik wie Schmelzbeschichtung, Vakuumschmelzbeschichtung, Sprühen, Walzenbeschichtung, Transferbeschichtung, Rakelbeschichtung und dergleichen in die Hohlräume der Form aufgetragen werden. Weist die Form Hohlräume auf, die flache obere Bereiche oder relativ gerade Seitenwände aufweisen, ist es bevorzugt, ein Vakuumsystem während der Beschichtung zu verwenden, um einen Lufteinschluss zu minimieren.
Die Form kann ein Riemen, eine Lage, ein kontinuierliches Lagengebilde oder Netz, eine Beschichtungswalze wie eine Gravurwalze, eine auf einer Beschichtungswalze angebrachte Hülse oder eine Matrize sein und aus Metall, einschließlich einer nickelplattierten Oberfläche, Metalllegierungen, Keramik oder Kunststoff zusammengesetzt sein. Weitere Informationen über Fertigungswerkzeuge, deren Herstellung, der Materialien, usw. sind in den US-Patentschriften Nr. 5,152,917 und 5,435,816 beschrieben.
Beinhaltet die Schleifaufschlämmung eine duroplastische Bindemittelvorstufe, wird die Bindemittelvorstufe im Allgemeinen durch anfängliche Aussetzung einer Energiequelle ausgehärtet oder polymerisiert. Strahlungsenergie ist eine bevorzugte Energiequelle. Die Strahlungsenergiequellen enthalten Elektronenstrahl, Ultraviolett oder sichtbares Licht.
Andere Details über die Verwendung eines Fertigungswerkzeugs zur Herstellung von Schleifagglomeraten sind des Weiteren in der US-Patentschrift Nr. 5,152,917, in welcher der beschichtete Schleifgegenstand, der hergestellt wird, eine Umkehrreplikation des Fertigungswerkzeug ist, und in US-Patentschrift Nr. 5,435,816 beschrieben.
D. Additive
Die Schleifagglomerate, Schleifbeschichtung und die Träger dieser Erfindung können Additive wie Schleifteilchenoberflächenmodifikationsadditive, Kupplungsmittel, Füllstoffe, Streckmittel, Fasern, Porenbildner, antistatische Mittel, Aushärtungsmittel, Suspensionsmittel, Photosensibilisatoren, Schmiermittel, Netzmittel, oberflächenaktive Mittel, Pigmente, Farbstoffe, UV-Stabilisatoren und Antioxidationsmittel aufweisen. Die Mengen dieser Materialien sind derart ausgewählt, dass die gewünschten Eigenschaften bereitgestellt werden.
Ein Kupplungsmittel kann eine Assoziationsbrücke in dem Bindemittel und in den Schleifteilchen und beliebigen Füllstoffteilchen bereitstellen. Beispiele für Kupplungsmittel enthalten Silane, Titanate und Zirkoaluminate. Das Kupplungsmittel kann direkt der Bindemittelvorstufe zugesetzt werden, wobei es sich hierbei um 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 25 Gew.-% Kupplungsmittel handeln kann. Alternativ dazu kann das Kupplungsmittel typischerweise mit etwa 0 bis 3 Gew.-% Kupplungsmittel auf der Basis des Gewichts der Teilchen und des Kupplungsmittels auf die Oberfläche von beliebigen Teilchen aufgebracht werden. Beispiele für im Handel erhältliche Kupplungsmittel enthalten „A174" und „A1230", im Handel erhältlich von OSi Specialties, Danbury, CT. Noch ein anderes Beispiel für ein im Handel erhältliches Kupplungsmittel ist ein Isopropyltriisosteroyltitanat, im Handel erhältlich von Kenrich Petrochemicals, Bayonne, NJ, unter der Markenbezeichnung „KR-TTS".
Die Schleifagglomerate oder die Schleifbeschichtung können des Weiteren wahlweise Füllstoffteilchen aufweisen. Füllstoffe weisen im Allgemeinen eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 0,1 bis 50 Mikrometern, typischerweise 1 bis 30 Mikrometer auf. Beispiele für nützliche Füllstoffe dieser Erfindung enthalten Metallcarbonate (wie Calciumcarbonat-Kalk, Calcit, Mergel, Travertin, Marmor und Kalkstein; Calciummagnesiumcarbonat, Natriumcarbonat und Magnesiumcarbonat), Siliciumdioxid (wie Quarz, Glasperlen, Glasbläschen und Glasfasern), Silicate (wie Talkum, Tone, Montmorillonit; Feldspat, Glimmer, Calciumsilicat, Calciummetasilicat, Natriumaluminosilicat, Natriumsilicat, Lithiumsilicat und wässriges und wasserfreies Kaliumsilicat), Metallsulfate (wie Calciumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumsulfat), Gips, Vermikulith, Holzmehl, Aluminiumtrihydrat, Ruß, Metalloxide (wie Calciumoxid-Kalk; Aluminiumoxid; Zinnoxid, z.B. Zinn-2-oxid; Titandioxid) und Metallsulfite (wie Calciumsulfit), thermoplastische Teilchen (wie Polycarbonat, Polyetherimid, Polyester, Polyethylen, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Polypropylen, Acetalpolymere Polyurethane, Nylonteilchen) und duroplastische Teilchen (wie Phenolbläschen, Phenolperlen, Polyurethanschaumteilchen) und dergleichen. Bei dem Füllstoff kann es sich auch um ein Salz wie ein Halogenidsalz handeln. Beispiele für Halogenidsalze enthalten Natriumchlorid, Kaliumkryolith, Natriumkryolith, Ammoniumchlorid, Kaliumtetrafluorborat, Natriumtetrafluorborat, Siliciumfluoride, Kaliumchlorid und Magnesiumchlorid. Beispiele für Metallfüllstoffe enthalten Zinn, Blei, Bismut, Cobalt, Antimon, Cadmium, Eisen, Titan. Andere diverse Füllstoffe enthalten Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit und Metallsulfide.
Entweder die Agglomerate oder die Schleifbeschichtung oder beide können Füllstoffe oder andere Materialien, bei welchen es sich um Porenbildner handelt, enthalten. Poren können für Konstruktionen erwünscht sein, in welchen eine schneller Agglomerat- oder Beschichtungszerfall erwünscht ist. Beispiele für Porenbildner enthalten organische Materialien, die geopfert werden; z.B. können organische Materialien verwendet werden, um Volumen im Agglomerat oder in der Schleifbeschichtung zu belegen, und dann z.B. durch Wegbrennen oder Lösen entfernt werden. Beispiele für Opferporenbildner sind Styrolkugeln und Dextrinpulver. Poren können auch durch permanente Porenbildner wie Glas- oder Aluminiumoxidhohlperlen oder -bläschen oder durch geschäumte anorganische Materialien gebildet werden.
Ein Beispiel für ein Suspensionsmittel ist ein amorphes Siliciumdioxidteilchen mit einem Oberflächenbereich von weniger als 150 Quadratmetern/Gramm, im Handel von DeGussa Corp., Ridgefield Park, NJ unter der Markenbezeichnung „OX-50" erhältlich. Die Zugabe des Suspensionsmittels kann die Gesamtviskosität der Schleifaufschlämmung vermindern. Die Verwendung von Suspensionsmitteln ist des Weiteren in der US-Patentschrift Nr. 5,368,619 beschrieben.
Es kann in einigen Ausführungsformen erwünscht sein, eine Schleifaufschlämmung zu bilden, die ein kontrollierbares Absetzen der Schleifteilchen aufweist. Beispielsweise kann es möglich sein, eine Schleifaufschlämmung mit Diamantschleifteilchen zu bilden, die darin homogen vermischt sind. Nach dem Gießen oder Formen der Verbundteilchen und dem Binden der Aufschlämmung an einer Träger können sich die Diamantteilchen derart mit einer kontrollierten Geschwindigkeit absetzen, dass das organische Harz im Laufe der Zeit zu dem Punkt ausgehärtet wird, an welchem die Diamantteilchen sich nicht mehr absetzen, die Diamantteilchen von dem Träger entfernt werden und nur noch in dem Verbundteilchen lokalisiert sind.
Die Bindemittelvorstufe kann des Weiteren ein Aushärtungsmittel umfassen. Ein Aushärtungsmittel ist ein Material, das die Initiierung und Vollendung des Polymerisations- oder Vernetzungsprozesses derart unterstützt, dass der Bindemittelvorläufer zu einem Bindemittel umgewandelt wird. Der Begriff Aushärtungsmittel umfasst Initiatoren, Photoinitiatoren, Katalysatoren und Aktivatoren. Die Menge und der Typ des Aushärtungsmittels hängen größtenteils von der Chemie des Bindemittelvorläufers ab.
Die Polymerisation eines ethylenisch ungesättigten Monomers oder Oligomers oder von ethylenisch ungesättigten Monomeren oder Oligomeren findet durch einen radikalischen Mechanismus statt. Ist die Energiequelle ein Elektronenstrahl oder eine ionisierende Strahlungsquelle (Gamma oder Röntgen), werden Radikale gebildet, die die Polymerisation initiieren. Es liegt jedoch im Umfang dieser Erfindung, Initiatoren sogar dann zu verwenden, wenn der Bindemittelvorläufer einem Elektronenstrahl ausgesetzt wird. Ist die Energiequelle Wärme, Ultraviolettlicht oder sichtbares Licht, kann es nötig sein, dass zum Bilden von Radikalen ein Initiator vorliegt. Beispiele für durch Aussetzung an Ultraviolettlicht oder Wärme Radikale bildende Initiatoren (d.h. Photoinitiatoren) enthalten organische Peroxide, Azoverbindungen, Chinone, Nitrosoverbindungen, Acylhalogenide, Hydrazone, Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Imidazole, Chlortriazine, Benzoin, Benzoinalkylethern, Diketone, Phenone und Gemische davon, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Ein Beispiel für einen im Handel erhältlichen Photoinitiator, der durch Aussetzung an Ultraviolettlicht Radikale bildet, enthält diejenigen mit der Markenbezeichnung „IRGACURE 651" und „IRGACURE 184", im Handel erhältlich von Ciba Geigy Company, Hawthorne, NJ, und „DAROCUR 1173", im Handel erhältlich von Merck & Company, Incorporated, Rahway, NJ. Beispiele für Initiatoren, die durch Aussetzung an sichtbares Licht Radikale bilden, sind in der US-Patentschrift Nr. 4,735,632 zu finden. Ein anderer Photoinitiator, der durch Aussetzung an sichtbares Licht Radikale bildet, weist die Markenbezeichnung „IRGACURE 369", im Handel erhältlich von Ciba Geigy Company, auf.
Typischerweise wird der Initiator in Mengen im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 4 Gew.-% auf der Basis des Gewichts des Bindemittelvorläufers verwendet. Zudem ist es bevorzugt, den Initiator in dem Bindemittelvorläufer vor der Zugabe jeglichen teilchenförmigen Materials wie der Schleifteilchen und/oder Füllstoffteilchen zu dispergieren, vorzugsweise gleichförmig zu dispergieren.
Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass der Bindemittelvorläufer Strahlungsenergie, vorzugsweise ultraviolettem Licht oder sichtbarem Licht ausgesetzt wird. In einigen Fällen absorbieren bestimmte Schleifteilchen und/oder bestimmte Additive ultraviolettes und sichtbares Licht, wodurch es schwierig wird, den Bindemittelvorläufer sauber auszuhärten. Dieses Phänomen tritt insbesondere mit Cerdioxid-Schleifteilchen und Siliciumcarbid-Schleifteilchen auf. Es wurde ganz unerwartet gefunden, dass die Verwendung von phosphathaltigen Photoinitiatoren, insbesondere acylphosphinoxidhaltigen Photoinitiatoren dieses Problem zu bewältigen scheint.
Ein Beispiel für einen derartigen Photoinitiator ist 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, im Handel erhältlich von RASF Corporation, Charlotte, NC unter der Markenbezeichnung „LUCIRIN TPO". Andere Beispiele für im Handel erhältliche Acylphosphinoxide enthalten diejenigen mit der Markenbezeichnung „DAROCUR 4263" und „DAROCUR 4265", beide im Handel erhältlich von Ciba Specialty Chemicals.
Wahlweise können die aushärtbaren Zusammensetzungen Photosensibilisatoren oder Photoinitiatorsysteme enthalten, die die Polymerisation entweder an Luft oder in inerter Atmosphäre wie Stickstoff beeinflussen. Diese Photosensibilisatoren oder Photoinitiatorsysteme enthalten Verbindungen mit Carbonylgruppen oder tertiären Aminogruppen und Gemischen davon. Unter den bevorzugten Verbindungen mit Carbonylgruppen befinden sich Benzophenon, Acetophenon, Benzil, Benzaldehyd, o-Chlorbenzaldehyd, Xanton, Thioxanton, 9,10-Antrachinon und andere aromatisch Ketone, die als Photosensibilisatoren wirken können. Unter den bevorzugten tertiären Aminen befinden sich Methyldiethanolamin, Ethyldiethanolamin, Triethanolamin, Phenylmethylethanolamin und Dimethylaminoethylbenzoat. Im Allgemeinen kann die Menge an Photosensibilisator oder Photoinitiatorsystem von etwa 0,01 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt von 0,25 bis 4,0 Gew.-% auf der Basis des Gewichts des Bindemittelvorläufers variieren. Beispiele für Photosensibilisatoren enthalten diejenigen, die die Markenbezeichnung „QUANTICURE ITX", „QUANTICURE QTX", „QJANTICURE PTX, „QUANTICURE EPD", alle im Handel erhältlich von Biddle Sawyer Corp., New York, NY, aufweisen.
Wird ein hochwärmefestes Epoxidharz verwendet werden, handelt es sich bei bevorzugten Aushärtungsmitteln um aromatische Amine und Anhydride. In Handel erhältliche aromatische Aminaushärtungsmittel enthalten „ETHACURE 100" und „ETHACURE 300" von Albemarle.
Verfahren zur Herstellung von Schleifgegenständen
Bei dem ersten Schritt zur Herstellung der Schleifgegenstände handelt es sich darum, die Schleifaufschlämmung herzustellen, die zu dem endgültigen Schleifgegenstand führt. Die Schleifaufschlämmung wird durch Kombinieren durch eine beliebige geeignete Technik des Bindemittelvorläufers, der Schleifteilchen oder -agglomerate und der optionalen Additive miteinander hergestellt. Beispiele für Mischtechniken enthalten Niedrigscher- und Hochschermischen, wobei Hochschermischen bevorzugt ist. Ultraschallenergie kann ebenso in Kombination mit dem Mischschritt verwendet werden, um die Viskosität der Schleifaufschlämmung zu senken. Typischerweise werden die Schleifteilchen oder -agglomerate stufenweise dem Bindemittelvorläufer zugesetzt. Es ist bevorzugt, dass die Schleifaufschlämmung ein homogenes Gemisch aus Bindemittelvorläufer, Schleifteilchen oder -agglomeraten und optionalen Additiven ist. Gegebenenfalls kann Lösungsmittel zugesetzt werden, um die Viskosität zu senken. Die Menge an Luftbläschen in der Schleifaufschlämmung kann durch Vakuumziehen entweder während oder nach dem Mischschritt minimiert werden. In manchen Fällen ist es bevorzugt, die Schleifaufschlämmung im Allgemeinen in dem Bereich von etwa 30 bis 100 °C zu erwärmen, um die Viskosität zu senken.
Der Schleifgegenstand kann je nach der gewünschten Konfiguration zum Glasschleifen in jede beliebige gewünschte Gestalt oder Form umgewandelt werden. Diese Umwandlung kann durch Schlitzen, Stanzen oder jedes beliebige geeignete Mittel erzielt werden.
Es ist bevorzugt, dass die Schleifteilchen der vorliegenden Erfindung einen integral angeformten Träger aufweisen, d.h., dass die Schleifverbundteilchen direkt an einen Harzträger gebunden sind, der auf die Verbundteilchen gegossen oder geformt wird, wenn sie noch in den Hohlräumen der Form vorliegen. Vorzugsweise wird der Träger vor dem vollständigen Aushärten des organischen Harzes der Schleifverbundteilchen angeformt, um eine bessere Haftung zwischen den Verbundteilchen und dem Träger zu gewähren. Es kann erwünscht sein, vor dem Gießen des Trägers eine Grundierung oder einen Haftbeschleuniger auf die Oberfläche der Verbundteilchen zu beinhalten, um eine saubere Haftung des Trägers gewährleisten.
In einer Ausführungsform weist der Träger eine Dicke von etwa 1 mm bis 2 cm, stärker bevorzugt etwa 0,25 cm bis 1 cm auf. Die resultierenden Schleifteilchen sollten elastisch und nachgiebig sein, um zu gewähren, dass sie sich an jegliches Trägerkissen, das eine Krümmung oder einen damit verbundenen Radius aufweist, anpassen können. In manchen Fällen kann es erwünscht sein, den Träger mit einer vorgeformten Krümmung zu formen .
Der Träger kann aus demselben Harz wie die Verbundteilchen gegossen oder geformt werden oder aus einem unterschiedlichen Material gegossen werden. Beispiele für besonders nützliche Trägerharze enthalten Urethane, Polyharnstoffe, Epoxide, Acrylate und acrylierte Urethane. Es ist bevorzugt, dass der Träger keine Schleifteilchen darin enthält, da diese Teilchen im Allgemeinen nicht für Schleifzwecke verwendet werden. Jedoch können Füllstoffe, Fasern und andere Additive in den Träger eingebracht werden. Fasern können in den Trägern eingebracht sein, um die Haftung zwischen dem Träger und den Schleifverbundteilchen zu erhöhen. Beispiele für in den Trägern der Erfindung nützliche Fasern, enthalten diejenigen, die aus Silicaten, Metallen, Glas, Kohlenstoff, Keramik und anderen Materialien hergestellt sind. Bevorzugte Fasern zur Verwendung in den Trägern sind Calciumsilicatfaser, Stahlfaser, Glasfaser, Kohlenstofffaser, Keramikfaser und organische Fasern mit hohem Modul.
In bestimmten Anwendungen kann es erwünscht sein, einen haltbaren und reißfesteren Träger vorzuweisen, der durch den Einschluss eines Gitterstoffmaterials oder dergleichen in den geformten Träger erzielt werden kann. Während des Formens des Trägers ist es möglich, einen Gitterstoff oder ein anderes Material auf die Hohlräume, die schon mit dem Harz gefüllt (jedoch nicht ausgehärtet) sind, und dann eine andere Schicht des Harzes auf den Gitterstoff aufzubringen; oder es ist möglich, einen Gitterstoff oder ein anderes Material auf den ungehärteten geformten Träger aufzubringen. Vorzugsweise ist jeder beliebige Gitterstoff oder zusätzliches Trägermaterial ausreichend porös, um zu gewähren, dass das Harz das Material durchdringt und einhüllt.
Nützliche Gitterstoffmaterialien sind im Allgemeinen leichtgewichtige, offenzellige grobe Stoffe. Geeignete Materialien enthalten Metall- oder Drahtmaschen, Stoffe wie Baumwolle, Polyester, Rayon, Glasstoff oder andere Verstärkungsmaterialien wie Fasern. Der Gitterstoff oder das Verstärkungsmaterial kann vorbehandelt sein, um die Haftung des Harzes an dem Gitterstoff zu erhöhen.
Ausrüstung und Verfahren zum Schleifen von CRT-Bildschirmen
Eine besonders bevorzugte Poliervorrichtung ist eine maßgefertigte Drehpoliervorrichtung, die allgemein in kommerziellen Herstellungsvorgängen von CRT-Bildschirmen verwendet wird. Dieselbe Poliervorrichtung wird für das CPP-Testverfahren verwendet. Die Poliervorrichtung weist eine einstellbare Haltevorrichtung auf, die CRT-Bildschirme mit Diagonalen von 35 bis 53 cm (14 bis 21 Zoll) halten kann. Vier Ecken der Haltevorrichtung müssen derart genau eingestellt werden, dass die Mitte des Bildschirms mit der Mittelachse der Apparatur übereinstimmt. Die Haltevorrichtung sitzt auf einer flachen Platte, die sich in Richtung im Uhrzeigersinn oder in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn bis auf eine Geschwindigkeit von 1000 UpM drehen kann. Wird ein CRT-Bildschirm in der Haltevorrichtung angeordnet, zeigt die zu polierende Oberfläche nach oben.
Ein zu testender Schleifgegenstand wird auf eine Befestigung, genannt Läppkopf oder Kuppel angebracht. Die Krümmung der Kuppel ist derart ausgewählt, dass sie eng mit der Krümmung der zu schleifenden Oberfläche übereinstimmt. Für flache CRT-Bildschirme wird eine flache Kuppel verwendet. Zusätzlich zu der flachen Kuppel ist die Maschine mit Kuppeln mit Krümmungen von 700 bis 1800 mm ausgerüstet. Dies gewährt das Schleifen von Bildschirmen von verschiedenen Größen und Krümmungen.
Der zu testende Schleifgegenstand kann einen Durchmesser so groß wie etwa 48 cm (19 Zoll) aufweisen, und der Durchmesser des Trägermaterials kann bis zu etwa 56 cm (22 Zoll) betragen. Der Gegenstand weist einen Mittelbereich von etwa 7,6 cm (3 Zoll) auf, in welchem keine Schleifverbundteilchen vorliegen. Die Mitte weist auch ein Loch mit 3,2 cm (1,25 Zoll) auf, um zu gewähren, dass ein hohler Bolzen eingesetzt werden kann, der den Schleifgegenstand an der Kuppel anbringt, und das Kühlmittel während der Polieranwendung zur Mitte des Schleifgegenstands gepumpt wird.
Typischerweise ist der Schleifgegenstand an ein Trägerkissen gebunden das aus Polyurethanschaum, Kautschukmaterial, einem Elastomer, einem Schaum auf Kautschukbasis oder einem beliebigen anderen geeigneten anpassungsfähigen Material hergestellt ist. Die Härte und/oder die Komprimierbarkeit des Trägerkissenmaterials sind derart ausgewählt, dass die gewünschten Schleifeigenschaften (Schnittrate, der Standzeit des Schleifgegenstandsprodukts und Glaswerkstückoberflächenfinish) bereitgestellt werden.
Das Trägerkissen kann eine kontinuierliche und relativ flache Oberfläche oder eine diskontinuierliche Oberfläche aus einer Reihe an erhöhten und vertieften Teilen, an welchen der Schleifgegenstand befestigt ist, aufweisen. Im Falle einer diskontinuierlichen Oberfläche kann der Schleifgegenstand nur an den erhöhten Teilen befestigt werden. Die diskontinuierliche Oberfläche in Trägerkissen ist derart ausgewählt, dass der gewünschte Fluidfluss des Wassers und die gewünschten Schleifeigenschaften (Schnittrate, Standzeit des Schleifgegenstandsprodukts und Glaswerkstückoberflächenfinish) bereitgestellt werden. Das Trägerkissen kann jede beliebige Form wie kreisförmig, rechtwinklig, quadratisch, oval und dergleichen aufweisen.
Der Schleifgegenstand kann durch einen Haftklebstoff, eine Klettferschlussbefestigung, eine mechanische Befestigung (die ein Ringmontagesystem entlang dem Umfang des Kissens enthalten kann), eine magnetische Befestigung oder einen permanenten Klebstoff an dem Trägerkissen befestigt werden. Die Befestigung sollte den Schleifgegenstand an den Trägerkissen sicher befestigen und den Härten des Glasschleifens (nasse Umgebung, Wärmeerzeugung und Drücke) standhalten.
Wird ein Befestigungssystem vom Klettverschlusstyp zum Befestigen des Schleifgegenstands am Trägerkissen verwendet, kann das Schlingengewebe auf der Rückseite des Schleifmittels mit Haken auf dem Trägerkissen vorliegen oder das System kann umgedreht werden, wobei die Haken auf der Rückseite des Schleifmittels und die Schlingen auf dem Trägerkissen vorliegen. Befestigungssysteme vom Klettverschlusstyp sind des Weiteren in den US-Patentschriften Nr. 4,609,581; 5,254,194 und 5,505,747 und in der PCT WO 95/19242 beschrieben.
Die Kraft, die den Kontakt zwischen der Glasoberfläche und dem Schleifgegenstand herstellt, wird im Allgemeinen entweder durch ein hydraulisches oder ein pneumatisches System bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen ist ein hydraulisches System gegenüber einem pneumatischen System bevorzugt, da das hydraulische System den Enddruck in einem kürzeren Zeitraum als ein pneumatisches System erzielen kann; dies senkt die Schleifzeit, die zum Erzielen der fertigen Glasoberfläche nötig ist. In einigen Ausführungsformen ist ein pneumatisches System gegenüber hydraulischen Systemen bevorzugt, da das pneumatische System mehr „Spiel" oder „Vergebung" im System aufweist. Die Luft im pneumatischen System ist leichter zu komprimieren als das Fluid in einem hydraulischen System; die Kompression kann ein Polster bereitstellen, das zwischen der Glasoberfläche und dem Schleifgegenstand einen weicheren Kontakt bereitstellt.
Es ist bevorzugt, dass das Glas in Gegenwart einer allgemein als Kühlmittel bezeichneten Flüssigkeit geschliffen wird. Die Flüssigkeit hemmt den Wärmeaufbau während des Schleifens und entfernt den Schleifstaub von der Schleifgrenzfläche. „Schleifstaub" ist der Begriff, der zum Beschreiben der tatsächlichen von dem Schleifgegenstand abgeriebenen Glasdebris verwendet wird. In einigen Fällen kann der Glasschleifstaub die Oberfläche des zu schleifenden Glases beschädigen. Folglich ist es erwünscht, den Schleifstaub von der Grenzfläche zu entfernen.
In einigen Fällen ist es bevorzugt, das Glas in Gegenwart einer als „Schmiermittel" bezeichneten Flüssigkeit zu schleifen. Geeignete Schmiermittel schließen Lösungen auf Wasserbasis von einem oder mehreren der folgenden Verbindungen ein: Amine, Mineralöl, Kerosin, Lösungsbenzin, Pinienöl, wasserlösliche Emulsionen von Ölen, Polyethylenimin, Ethylenglycol, Propylenglycol, Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Aminborat, Borsäure, Amincarboxylat, Indole, Thioaminsalz, Amide, Hexahydro-1,3,5-triethyltriazin, Carbonsäuren, Natrium-2-mercaptobenzothiazol, Isopropanolamin, Triethylendiamintetraessigsäure, Propylenglycolmethylether, Benzotriazol, Natrium-2-pyridinthiol-1-oxid und Hexylenglycol. Schmiermittel können auch Korrosionshemmstoffe, Pilzhemmstoffe, Stabilisatoren, oberflächenaktive Mittel und/oder Emulgatoren enthalten.
Beispiele für im Handel erhältliche Schmiermittel, die mit den Schleifgegenständen der Erfindung verwendet werden können, wenn Glasoberflächen geschliffen werden, enthalten: „BUFF-O-MINT", im Handel erhältlich von Ameratron Products; „CHALLENGE 300HT" und „605 HT", im Handel erhältlich von Intersurface Dynamics; „CIMTECH GL2015", „CIMTECH CX-417" und „CIMTECH 100", im Handel erhältlich von Cincinnatic Milacron; „DIAMOND KOOL" und „HEAVY DUTY", im Handel erhältlich von Rhodes; „K-40", im Handel erhältlich von LOH Optical; „QUAKER 101", im Handel erhältlich von Quaker State; „SYNTILO 9930" und „SAFETY-COOL 130", im Handel erhältlich von Castrol Industrial; „TRIM HM" und „TRIM VHP E320", im Handel erhältlich von Master Chemical; „LONG LIFE 20/20", im Handel erhältlich von NCH Corp.; „BLASECUT 883", im Handel erhältlich von Blase Swisslube; „ICF-31NF", im Handel erhältlich von Du Bois; „SPECTRA-COOL", im Handel erhältlich von Salem; „CHEMCOOL 9016" von Brent America; „SURCOOL K-11", im Handel erhältlich von Texan Ntal; „AFT-G", im Handel erhältlich von Noritake; und „RUSTLICK", im Handel erhältlich von Devoon.
Die Verwendung eines Schmiermittels während des Glasschleifens kann die Schnittrate erhöhen, ein feineres Finish bereitstellen, die Verschleißmenge auf dem Schleifgegenstand vermindern oder die nützliche Standzeit des Schleifgegenstands verglichen mit der Verwendung von Wasser verlängern. In einer Ausführungsform erhöht die Verwendung eines Schmiermittels das G-Verhältnis des Gegenstands. Das „G-Verhältnis" ist definiert als die Menge (Masse) an entferntem Werkstück in Bezug auf die Menge (Masse) an Gegenstand, der während des Verfahrens verloren geht.
Wie angegeben bewegen sich das Glas oder der Schleifgegenstand oder beides während des Schleifschritts. Die Bewegung kann drehend, statistisch, linear oder in verschiedenen Kombinationen erfolgen. Eine Drehbewegung kann durch Anbringen einer Schleifscheibe auf einem Drehwerkzeug gebildet werden. Eine statistische kreisförmige Bewegung kann durch ein statistisches kreisförmiges Werkzeug gebildet werden, und eine lineare Bewegung kann durch einen kontinuierlichen Schleifriemen gebildet werden. Die Glasoberfläche und der Schleifgegenstand können in derselben Richtung oder in entgegen gesetzten Richtungen drehen. Die betriebenen UpM können je nach eingesetztem Schleifgegenstand im Bereich von etwa 4000 UpM liegen. Die relative Bewegung zwischen Glas und Schleifgegenstand kann auch von den Ausmaßen des Glases abhängen. Ist das Glas relativ groß, kann es bevorzugt sein, den Schleifgegenstand während des Schleifens zu bewegen, während das Glas stationär gehalten wird.
Die hier beschriebenen Schleifgegenstände entfernen bei Verwendung zum Schleifen von Glasoberflächen wie CRT-Bildschirmen große Materialmengen und stellen dennoch glatte Oberflächen in relativ kurzen Zeiträumen bereit. Während des Schleifens wird der Schleifgegenstand vorzugsweise mit einem Druck von etwa 0,1 kg/cm² bis etwa 2 kg/cm², stärker bevorzugt etwa 0,25 bis 1,25 kg/cm² und noch stärker bevorzugt etwa 0,4 bis 0,85 kg/cm² gegen die Glasoberfläche gezwängt. Ist diese Kraft zu hoch, kann der Schleifgegenstand die Kratzertiefe nicht verfeinern, sondern eher die Kratzertiefe erhöhen. Auch kann der Schleifgegenstand übermäßig verschleißen. Ist die Kraft zu niedrig, kann der Schleifgegenstand ausreichendes Glasmaterial nicht effizient entfernen.
Beispiele
Die folgenden nicht beschränkenden Beispiele veranschaulichen weiter die Erfindung. Alle Teile, Prozentanteile, Verhältnisse und dergleichen sind, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen. Die folgenden Materialabkürzungen werden innerhalb der Beispiele verwendet.

ADI: Polytetramethylglycol/Toluoldiisocyanatpräpo lymer, im Handel erhältlich von Uniroyal Chemical Co., Charlotte, NC, unter der Markenbezeichnung „ADIPRENE L-100";
AER: amorpher Quarzstaubfüllstoff, im Handel erhältlich von Cabot Corporation, Tuscola, IL, unter der Markenbezeichnung „CAB-O-SIL M5";
AMI: aromatisches Amin (Dimethylthiotoluoldiamin), im Handel erhältlich von Albemarle Corporation, Baton Rouge, LA, unter der Markenbezeichnung „ETHACURE 300";
APS: anionisches oberflächenaktives Mittel aus Polyester, im Handel erhältlich von ICI Americas, Inc., Wilmington, DE, unter der Markenbezeichnung "FP4" und „PS4";
A-1100: Silangammaaminopropyltriethoxysilan, im Handel erhältlich von OSi Specialties, Danbury, CT;
BD: Polyvinylbutyralharz, als vorläufiges Bindemittel für Diamantteilchen verwendet, im Handel erhältlich von Monsanto, Springfield, MA, unter der Markenbezeichnung „BUTVAR DISPERSION";
CaCO3: Calciumcarbonatfüllstoff, im Handel erhältlich von ECC International, unter der Markenbezeichnung „Microwhite";
CERIA: Ceroxid, im Handel erhältlich von Rhone- Poulenc, Shelton, CT, unter der Markenbezeichnung „POLISHING OPALINE";
CMSK: behandelter Calciummetasilicatfüllstoff, im Handel erhältlich von NYCO, Willsboro, NY, unter der Markenbezeichnung „WOLLASTOCOAT 400";
DEX: Dextrin, als vorläufiges Bindemittel für Diamantteilchen verwendet, im Handel erhältlich von A.E. Staley Manufacturing Company, Decatur, IL, unter der Markenbezeichnung „Stadex 230";
DIA: Industriediamantteilchen, im Handel erhältlich von General Electric, Worthington, OH, unter der Markenbezeichnung „RVG", „Type W";
DIA2: Industriediamantteilchen (verschiedene Größen), im Handel erhältlich von Beta Products, Inc., Anaheim Hills, CA, unter der Markenbezeichnung „Metal Bond";
EPO: Epoxidharz, im Handel erhältlich von Shell Chemical Co., Houston, TX, unter der Markenbezeichnung „EPON 828";
ETH: aromatisches Amin (Diethyltoluoldiamin), im Handel erhältlich von Albemarle Corporation, Baton Rouge, LA, unter der Markenbezeichnung „ETHACURE 100";
GLP: Glaspulver mit einer Teilchengröße von etwa 325 Maschen, im Handel erhältlich von Specialty Glass, Inc., Oldsmar, FL, unter der Produktnummer „SP 1086";
Graphit: Graphitpulver, im Handel erhältlich von Southwestern Graphite Company, ein Bereich von Dixon Ticonderoga Company, Bumet, TX, unter der Markenbezeichnung „Grade No. 200-09 Graphite Powder";
KBF4: Kaliumfluorborat, im Handel erhältlich von Atotech USA, Inc., Rock Hill, SC, dann auf weniger als 78 Mikron pulverisiert;
K-SS: anhydriertes Kaliumsilicat, im Handel erhältlich von PQ Corporation, Valley Forge, PA, unter der Markenbezeichnung „KASOLV SS";
K-16: hydriertes Kaliumsilicat, im Handel erhältlich von PQ Corporation, Valley Forge, PA, unter der Markenbezeichnung „KASOLV 16";
Moly: Molybdändisulfid, im Handel erhältlich von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI;
RIO: rote Eisenoxidpigmentteilchen;
RNH DIA: Industriediamantteilchen (in verschiedenen Größen), im Handel erhältlich von American Boarts Crushing Company Inc., Boca Raton, FL, Typ RB und des Weiteren zur gewünschten Teilchengröße klassifiziert und unter Verwendung eines Multisizers von Coulter. gemessen;
SIL: oberflächenaktives Mittel, im Handel erhältlich von OSi Specialties, Inc., unter der Markenbezeichnung „SILWET L-7604";
SR339: 2-Phenoxyethylacrylat, im Handel erhältlich von Sartomer Company, Exton, PA, unter der Markenbezeichnung „SR339";
TFS: Trifluorpropylmethylsiloxanantischäumungs mittel, im Handel erhältlich von Dow Corning Company, Midland, MI, unter der Markenbezeichnung „7";
URE: Polytetramethylenglycol/Toluoldiisocyanatpro polymer, im Handel erhältlich von Uniroyal Chemical Co., Charlotte, NC, unter der Markenbezeichnung „ADIPRENE L-167";
VAZO: 1,1'-Azobis(cyclohexanoncarbonitril), 98 %, im Handel erhältlich von Aldrich Chemical Company, Inc., Milwaukee, WI; und
W-G: Calciumsilicatfasern, im Handel erhältlich von NYCO Minerals, Inc., Willsboro, NY, unter der Markenbezeichnung „NY AD G Special".

Fertigungswerkzeug
Ein Fertigungswerkzeug wurde durch Bohren eines Musters aus spitz zulaufenden Löchern in eine 25,0 mm dicke Lage eines Polytetrafluorethylens (PTFE) der TEFLON^TM-Marke hergestellt. Das erhaltene polymere Fertigungswerkzeug wies zylinderförmige Säulenhohlräume auf. Die Höhe jeder Säule betrug etwa 6300 Mikrometer und der Durchmesser betrug etwa 7900 Mikrometer. Es lagen etwa 2400 Mikrometer zwischen den Grundflächen von benachbarten Säulen vor.
Testverfahren I: Beispiele 1–2
Das Testverfahren verwendete eine Schleifvorrichtung mit variabler Geschwindigkeit des Typs „BUEHLER ECOMET 4", auf welcher ein Antriebskopf des Typs „BUEHLER ECOMET 2" angebracht war, wobei beide davon im Handel von Buehler Industries, Ltd. erhältlich sind. Der Test wurde unter Verwendung der folgenden Bedingungen durchgeführt: Motorgeschwindigkeitseinstellung bei 500 UpM mit einem konstanten Glas/Schleifgegenstandgrenzflächendruck von entweder 25,5 psi (etwa 180 kPa) oder 15 psi (etwa 106 kPa) über dem Oberflächenbereich des Glastestformlings.
Drei flache kreisförmige Glastestformlinge wurden bereitgestellt, die einen Durchmesser von 2,54 cm (1 Zoll) und eine Dicke von etwa 1,0 cm aufwiesen und im Handel unter der Markenbezeichnung „CORNING #9061", im Handel erhältlich von Corning Incorporated, erhältlich sind. Das Glasmaterial wurde in dem Antriebskopf der Schleifvorrichtung angeordnet. Die Aluminiumplattform mit 30,5 cm (12 Zoll) der Schleifvorrichtung drehte sich entgegen dem Uhrzeigersinn, während sich der Antriebskopf, in welchem der Glastestformling befestigt war, im Uhrzeigersinn mit 35 UpM drehte.
Ein Schleifgegenstand wurde auf einen Kreis mit einem Durchmesser von etwa 20 cm (8 Zoll) gestanzt und mit einem Haftklebstoff direkt auf ein Urethanträgerkissen, das eine Shore-A-Härte von etwa 90 Durometer aufwies, geklebt. Das Urethanträgerkissen wurde auf ein offenzelliges Weichschaumkissen mit einer aus einer Lage des Weichschaums ausgeschnittenen Dicke von etwa 30 mm angebracht. Dieser Kissenaufbau wurde auf der Aluminiumplattform der Schleifvorrichtung angeordnet. Leitungswasser wurde mit einer Fließrate von etwa 3 Litern/Minute auf den Schleifgegenstand gesprüht, um eine Schmierung zwischen der Oberfläche des Schleifgegenstands und dem Glastestformling bereitzustellen.
Der Glastestformling wurde unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Schleifvorrichtung geschliffen. Das Polierzeitintervall der Schleifvorrichtung wurde auf 10 Sekunden eingestellt. Jedoch wurde gefunden, dass der Echtzeitkontakt zwischen dem Schleifgegenstand und der Glastestformlingoberfläche größer als die eingestellte Zeit war, da die Schleifvorrichtung mit der Zeitmessung nicht begann, bis der Schleifgegenstand auf der Glastestformlingoberfläche stabilisiert war. Das heißt, etwas Hüpfen oder Springen des Schleifgegenstands auf der Glasoberfläche wurde beobachtet, und die Schleifvorrichtung begann mit der Zeitmessung an dem Punkt, an welchem der Kontakt zwischen dem Schleifgegenstand und der Schleifoberfläche im Wesentlichen konstant war. Folglich betrug der Echtzeitschleifintervall, d.h. der Kontakt zwischen dem Schleifgegenstand und der Glasoberfläche etwa 12 Sekunden, wenn das Schleifzeitintervall auf 10 Sekunden eingestellt war.
Nach zehnsekündigem Schleifen wurden das Oberflächenfinish und die Dicke des Glases aufgezeichnet. Das Glas wurde dann für eine Dauer von 3 Minuten geschliffen, wonach die Dicke erneut gemessen wurde. Die Dicke war der Ausgangspunkt für den nächsten zehnsekündigen Schleiftest.
Beispiel 1
Für Beispiel 1 wurde die PTFE-Form der TEFLON^TM-Marke mit der gemäß der Formulierung in Tabelle 1 hergestellten Schleifaufschlämmung gefüllt. Teil A und Teil B wurden hergestellt, auf 80 °C erwärmt und dann durch eine Mischspitze in die Hohlräume der Form abgegeben.
Die gefüllten Säulenhohlräume wurden dann auf eine Tiefe von etwa 6,4 mm mit der in Tabelle 2 dargestellten Trägerformulierung durch Abgeben von Teil A und Teil B durch eine andere Mischspitze bedeckt. Die die Form umgebenden Wände behielten die gewünschte Dicke für den Träger bei. Eine Aluminiumdeckplatte wurde während des Aushärtungszyklus auf dem oberen Teil des Trägerharzes angeordnet, um eine konstante, gleichförmige Dicke zu gewährleisten. Der gesamte Schleifgegenstand wurde dann bei 165 °C für eine Dauer von 15 Stunden ausgehärtet.
Nach der Aushärtung wurde die Probe von der Form entfernt und geschnitten, um einen Kreis mit einem Durchmesser von 20 cm zum Testen bereitzustellen. Schleiftests wurden wie vorstehend beschrieben durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 gibt 17 Schleifmessungen an, die bei zwei Grenzflächendrücken, 25,5 psi (175,8 kPa) und 15 psi (105,5 kPa), im Verlauf von 72 Minuten aufgezeichnet wurden. Jede angegebene Messung ist die Menge an Glasmaterial, das in einer etwa zwölfsekündigen Schleifdauer (Maschineneinstellung auf 10 Sekunden, jedoch etwa zwölfsekündige tatsächliche Schleifzeit, wie vorher beschrieben) entfernt wurde.
Ra und Rz wurden am Ende jedes Datenpunkts gemessen. Der Mittelwert des Oberflächenfinish nach allen zwölfsekündigen Messungen war Ra = 1,2 Mikrometer, Rz = 8,0 Mikrometer.
Tabelle 1: Schleifaufschlämmungsformulierung
Tabelle 2: Trägerformulierungen
Tabelle 3 Schleifdaten
Beispiel 2
Beispiel 2 wurde wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer dass die Schleifaufschlämmungsformulierung in Tabelle 4 und die Trägerformulierung in Tabelle 5 angegeben ist. Beispiel 2 wurde wie vorstehend beschrieben getestet, und die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben. Tabelle 6 gibt 14 Schleifmessungen an, die bei zwei Grenzflächendrücken, 25,5 psi (175,8 kPa) und 15 psi (105,5 kPa), im Laufe von 117 Minuten aufgezeichnet wurden. Jede angegebene Messung ist die Menge an Glasmaterial das in einer etwa zwölfsekündigen Schleifdauer (Maschineneinstellung auf 10 Sekunden, jedoch etwa zwölfsekündige tatsächliche Schleifzeit, wie vorher beschrieben) entfernt wurde.
Ra und Rz wurden am Ende jedes Datenpunkts gemessen. Der Mittelwert des Oberflächenfinish nach allen zwölfsekündigen Messungen war Ra = 0,8 Mikrometer, Rz = 5,8 Mikrometer.
Tabelle 4: Schleifaufschlämmungsformulierung
Tabelle 5: Trägerformulierungen
Tabelle 6 Schleifdaten
A. Herstellungsverfahren der Diamantagglomeratproben
Die Inhaltsstoffe jeder Diamantagglomeratprobe sind in nachstehender Tabelle 7 aufgelistet.
Tabelle 7 Diamantagglomeratproben 1–4
Alle Inhaltsstoffe jeder Agglomeratprobe wurden kombiniert und in einem Kunststoffbecher mit der Hand mit einem Spatel unter Bildung einer Diamantdispersion gemischt. Die Diamantdispersion wurde dann in ein Kunststoffwerkzeug mit statistischem Muster mit 9 mil mit gummibonbonförmigen Hohlräumen oder ein kegelstumpfförmiges pyramidales Kunststoffwerkzeug mit einer flachen Oberfläche von 14 mil mit einem flexiblen Kunststoffspatel unter Bildung der Agglomerate aufgestrichen. Das Verfahren der Herstellung des Kunststoffwerkzeugs ist in der US-Patentschrift Nr. 5,152,917 (Pieper et al.) beschrieben. Die geformten Agglomeratproben wurden dann in der Form bei Raumtemperatur über Nacht getrocknet. Die geformten Agglomeratproben wurden aus der Form unter Verwendung eines Ultraschallhorns entfernt. Die Agglomeratproben wurden dann unter Verwendung eines Siebs mit 70 Maschen (für 9 mil) oder eines Siebs mit 40 Maschen (für 14 mil) gesiegt, um sie von einander zu trennen. Nach der Trennung lag die Größe der Agglomerate im Bereich von etwa 175 bis etwa 250 Mikrometer (für 9 mil) und etwa 350 bis 400 Mikrometer (für 14 mil).
Die gesiebten Agglomeratproben wurden in einer Aluminiumoxidbrennkapsel angeordnet und an Luft durch die folgenden Zyklen gefeuert:
Raumtemperatur auf 400 °C mit 2,0 °C/Minute;
Halten bei 400 °C für eine Dauer von 1 Stunde;
400 °C bis 720 °C mit 2,0 °C/Minute;
Halten bei 720 °C für eine Dauer von 1 Stunde und
720 °C bis Raumtemperatur bei 2,0 °C/Minute.
Die Agglomerate wurden dann unter Verwendung eines Siebs mit 70 Maschen wie vorstehend beschrieben gesiegt.
Die gefeuerten Agglomeratproben wurden dann mit einer Silanlösung derart behandelt, dass die Agglomerate mit einer besseren Haftung an dem Epoxidharzsystem versehen wurden. Die Silanlösung wurde durch Mischen von 1,0 g A-1100-Silan und 99,0 g Wasser hergestellt.
Die Agglomeratproben wurden mit der Silanlösung benetzt und der Überschuss abgegossen. Die mit Silanlösung behandelten Agglomeratproben wurden dann in einen Ofen bei 90 °C gegeben und für eine Dauer von 30 Minuten getrocknet. Die getrockneten Agglomeratproben wurden wie vorstehend beschrieben unter Verwendung eines Siebs mit 70 Maschen gesiebt.
B. Herstellungsverfahren der Beispiele 3–6 und Vergleichsbeispiele A–D
Für die Beispiele 3–6 und Vergleichsbeispiele A–D wurde die PTFE-Form von Beispiel 1 mit der Schleifaufschlämmung, die gemäß den Formulierungen von Tabelle 8 hergestellt waren, gefüllt. Teil A und Teil B wurden getrennt in Kunststoffbechern mit einem Hochschermixer gemischt, getrennt in einem Vakuumofen zur Entfernung von Luftblasen gegeben, dann zusammen in einem Volumenverhältnis von 2:1 in Mischpatronen gefüllt, zwei Teile A pro ein Teil B. Dann wurde die erhaltene Schleifaufschlämmung durch eine automatische Mischspitze in die Hohlräume der Form abgegeben.
Die gefüllten Säulenhohlräume wurden dann auf eine Tiefe von etwa 6,4 mm (1/4 Zoll) mit den Trägerformulierungen von Tabelle 9 bedeckt. Die Komponenten von Teil B wurden in einen Kunststoffbecher mit einem Hochschermixer unter Entfernung von Luftbläschen durch Anordnen der Probe in einem Vakuumofen und dann durch Mischen von Teil A bis Teil B mit einem Niedrigschermixer derart, dass ein Bläscheneinschluss minimiert wurde, gemischt. Die die Form umgebenden Wände behielten die gewünschte Dicke für den Träger bei. Eine Aluminiumabdeckplatte wurde während des Aushärtungszyklus auf dem oberen Teil des Trägerharzes angeordnet, um eine Gleichförmige Dicke zu gewährleisten. Die Form wurde eng eingeklemmt, und man ließ bei Raumtemperatur für eine Dauer von 1 bis 2 Stunden und dann in einen Ofen für eine Dauer von 4 Stunden bei 165 °C aushärten. Die Form wurde aus dem Ofen entfernt und geöffnet. Die geformten Schleifproben wurden aus der Form entnommen und auf einer Platte mit 30,48 cm (12 Zoll) für eine Buehler-Läppvorrichtung angebracht.
Die geformten Schleifproben wiesen einen Träger mit einem Durchmesser von 30,48 cm (12 Zoll) und Schleifsäulen mit einem Durchmesser von 1,59 cm (5/8 Zoll) auf. Die Schleifsäulen wurden an den Träger derart gebunden, dass der kreisförmige Bereich, der die Mitte bedeckte (15,24 cm (6 Zoll)), keine Schleifsäulen aufwies.
Testverfahren II: Beispiele 3–6
Testverfahren II war dasselbe wie Testverfahren I, außer Folgendes:
Der Schleifgegenstand wurde auf einen Kreis mit einem Durchmesser von etwa 30,45 cm (12 Zoll) gestanzt und mit einem Haftklebstoff direkt auf ein 12,5 mm dickes Neoprenträgerkissen, das eine Shore-A-Härte von etwa 60 Durometer aufwies, geklebt. Diese Kissenanordnung wurde auf die Aluminiumplattform der Schleifvorrichtung angeordnet.
Ein anfängliches Oberflächenfinish auf dem Glastestformling wurde mit einem Diamantteststiftprofilometer, im Handel erhältlich unter der Markenbezeichnung „PERTHOMETER", im Handel erhältlich von Mahr Corp., bewertet. Das anfängliche Gewicht des Glastestformlings wurde ebenso aufgezeichnet.
Der Glastestformling wurde für eine Dauer von 12 Sekunden bis mehreren Minuten geschliffen. Alle Daten wurden normalisiert und als mittleres Glasmaterial, das innerhalb von zwölfsekündigem Polieren entfernt wurde, angegeben.
Nach dem Mahlen wurden das endgültige Oberflächenfinish und das endgültige Gewicht aufgezeichnet. Die Änderung im Gewicht des Glastestformlings gegenüber der Schleifzeit ist als Gramm entferntes Glasmaterial dargestellt. Die Schnittrate (entferntes Glasmaterial in Gramm), Ra und Rmax-Werte wurden aufgezeichnet.
Die in Tabelle 10 aufgelisteten Schleiftestergebnisse von Beispiel 3 zeigen, dass Schleifgegenstände, die Diamantagglomerate enthalten, übereinstimmende Materialentfernungsraten mit verschiedenen Drücken bereitstellen.
Die in Tabelle 11 aufgelisteten Schleiftestergebnisse von Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel D zeigen, dass die Materialentfernungsraten für Schleifgegenstände, die Diamantagglomerate enthalten, deutlich höher als die Materialentfernungsraten für Schleifgegenstände mit einzelnen Diamantteilchen derselben Größe sind.
Die in Tabelle 12 aufgelisteten Schleiftestergebnisse von Vergleichsbeispiel C und Beispiel 4 zeigen, dass die Materialentfernungsraten der Schleifgegenstände mit Diamantagglomeraten, deutlich höher diejenigen der Schleifgegenstände mit einzelnen Diamantteilchen von größerer Größe sind.
Tabelle 10: Schleifdaten und Bedingungen für Beispiel 3
Tabelle 11: Materialentfernungsraten fürVergleichsbeispiel D und Beispiel 6
Tabelle 12: Schleifdaten von Vergleichsbeispiel C undBeispiel 4
Die Oberflächenglattheitsdaten (Ra und Rmax) von Vergleichsbeispiel B und Beispiel 5 sind nachstehend in Tabelle 13 aufgelistet. Diese Daten zeigen drei Vorteile dieser Erfindung. Erstens zeigen die Ra-Daten, dass das durch Schleifgegenstände mit Diamantagglomeraten bereitgestellte Oberflächenfinish feiner ist als dasjenige von Schleifgegenständen mit einzelnen Diamantteilchen mit ähnlichen Materialentfernungsraten. Zweitens zeigen die Ra- und Rmax-Daten, dass das Oberflächenfinish mit höherer relativer Geschwindigkeit für Beispiel 5 mit Diamantagglomeraten verbessert wird, wohingegen es für Vergleichsbeispiel B mit einzelnen Diamantteilchen nicht verbessert wird. Schließlich zeigen die Rmax-Daten, dass die Kratzertiefe mit Beispiel 5 mit Diamantagglomeraten kleiner als diejenige von Vergleichsbeispiel B mit einzelnen Diamantteilchen mit ähnlichen Materialentfernungsraten ist.
Tabelle 13: Oberflächenglattheit von Vergleichsbeispiel B und Beispiel 5
Die Oberflächenglattheitsdaten (Ra und Rmax) von Vergleichsbeispiel A und Beispiel 4 sind in Tabelle 14 aufgelistet. Diese Daten zeigen drei Vorteile dieser Erfindung. Erstens zeigen die Ra-Daten, dass das durch Schleifgegenstände mit Diamantagglomeraten bereitgestellte Oberflächenfinish feiner ist als dasjenige von Schleifgegenständen mit einzelnen Diamantteilchen mit ähnlichen Materialentfernungsraten.
Zweitens zeigen die Ra- und Rmax-Daten, dass das Oberflächenfinish mit höherer relativer Geschwindigkeit für Schleifgegenstände mit Diamantagglomeraten verbessert wird, wohingegen es für Schleifgegenstände mit einzelnen Diamantteilchen nicht verbessert wird. Schließlich zeigen die Rmax-Daten, dass die Kratzertiefe mit Schleifgegenständen mit Diamantagglomeraten kleiner als diejenige von Schleifgegenständen mit einzelnen Diamantteilchen mit ähnlichen Materialentfernungsraten ist.
Tabelle 14: Oberflächenglattheit von Vergleichsbeispiel A und Beispiel 4
Testverfahren III: Beispiele 7–11
Eine kleine Fläche (etwa 17,78 cm × 17,78 cm) eines CRT-Bildschirms wurde zuwest mit einer Aluminiumoxidscheibe mit 5 Mikron (268XA Trizact^TM-Film-PSA-Scheiben, A5MIC, im Handel erhältlich von 3M, St. Paul, MN) unter Verwendung einer Handschmirgelschleifmaschine (im Handel erhältlich von Flex, Modell LW 603VR, 1000–2800 UpM, 1500 W) aufgeraut. Die Schmirgelschleifmaschine wurde mit 2400 UpM betrieben, und Wasser wurde durch ein Loch in der Mitte der Schmirgelschleifmaschine zugeführt. Ein getesteter Schleifgegenstand wurde auf die Schmirgelschleifmaschine montiert. Die vorher aufgeraute Fläche des CRT-Bildschirms wurde für eine Dauer von 30 Sekunden mit 2400 UpM poliert. Der Abbau der Säule wurde visuell durch die Menge von loser Ceroxidaufschlämmung, die während des Polierens erzeugt wurde, bestimmt. Die Bewertung des Abbautests lautet 1 bis 5, wobei 1 ein „geringer Abbau" und 5 ein „übermäßiger Abbau" ist. Die optimale Bewertung ist 3 mit „mäßigem Abbau". Ein überschüssiger Abbau der Schleifsäulen stellte eine gute Polierleistung bereit, verkürzte jedoch die Standzeit des Polierkissens. Ein unausreichender Abbau der Schleifsäulen lieferte eine lange Standzeit, stellte jedoch eine schlechte Polierleistung bereit.
Die Haftung der Säulen des Trägers ist sehr wichtig. Ist die Säule-an-Träger-Haftung niedrig, können die Säulen sich von dem Träger während des Polierens ablösen. Die Ergebnisse des Haftungstests werden durch Messen des Prozentanteils an Säulen, die von dem Träger nach dem Polieren abgelöst wurden, gemessen.
Herstellungsverfahren der Beispiele 7–11
Ein Fertigungswerkzeug wurde durch Bohren eines Musters von spitz zulaufenden Löchern in eine 25,0 mm dicke Lage von Polytetrafluorethylen (PTFE) der TEFLON^TM-Marke hergestellt. Das erhaltene Polymerfertigungswerkzeug enthielt Hohlräume, bei welchen es sich um zylinderförmige Säulen mit einer Höhe von etwa 4 mm und einem Durchmesser von etwa 4,8 mm handelte. Es lagen etwa 2,4 mm zwischen den Grundflächen und den benachbarten Säulen vor.
In den Beispielen 7–11 wurde die Form mit der gemäß den Formulierungen in Tabelle 15 hergestellten Schleifaufschlämmungen gefüllt. Die Inhaltsstoffe wurden in einen Kunststoffbecher mit einem Hochschermixer gemischt, in einen Vakuumofen zum Entfernen von Luftbläschen gegeben, dann in eine Kartusche gefüllt. Die erhaltene Schleifaufschlämmung wurde durch eine automatische Mischspitze in die Hohlräume der Form abgegeben.
Die Träger wurden hergestellt, indem die Komponenten von Teil B gemäß Tabelle 16 in einen Kunststoffbecher mit einem Hochschermixer gemischt, Luftbläschen durch Geben der Proben in einen Vakuumofen entfernt und dann Teil A mit Teil B mit einem Niedrigschermixer derart gemischt wurden, dass ein Bläscheneinschluss minimiert wurde. Die gefüllten Säulenhohlräume wurden dann auf eine Tiefe von etwa 6,4 mm durch Abgeben der Formulierung durch eine Automischspitze bedeckt. Die die Form umgebenden Wände behielten die gewünschte Dicke für den Träger bei. Eine Aluminiumdeckplatte wurde während des Aushärtungszyklus zum Gewährleisten von konstanter gleichförmiger Dicke auf den oberen Teil des Trägerharzes gegeben. Die Form wurde eng eingeklemmt und man ließ sie bei Raumtemperatur für eine Dauer von 1 bis 2 Stunden aushärten, und sie wurde dann für eine Dauer von 4 Stunden bei 165 °C in einen Ofen gegeben. Die Form wurde aus dem Ofen entfernt und geöffnet.
Tabelle 15: Formulierungen (Gewichtanteile) der Schleifaufschlämmung von Beispiel 7–11
Tabelle 16: Trägerformulierungen (Gewichtsanteile) für Beispiele 7–11
Die Ergebnisse des Haftungstests sind in Tabelle 17 gezeigt.
Tabelle 17: Der Abbau- und die Haftungstestergebnisse der Beispiele 7–11
Herstellungsverfahren der Beispiele 12–14
Für die Beispiele 12–14 wurde die PTFE-Form der Beispiele 7–11 mit der gemäß den Formulierungen in Tabelle 18 hergestellten Schleifaufschlämmungen gefüllt. Die Inhaltsstoffe wurden in einen Kunststoffbecher mit einem Hochschermixer gemischt, in einen Vakuumofen zum Entfernen von Luftbläschen gegeben, dann in eine Patrone gefüllt. Dann wurde die erhaltene Schleifaufschlämmung durch eine automatische Mischspitze in die Hohlräume der Form abgegeben.
Die gefüllten Säulenhohlräume wurden dann auf eine Tiefe von etwa 4,0 mm mit der Trägerformulierung in Tabelle 19 durch Abgeben der Formulierung durch eine Automischspitze bedeckt. Die Trägerformulierung wurde durch Mischen der Komponenten von Teil A und B in einem Kunststoffbecher mit einem Hochschermixer und Entfernen von Luftbläschen durch Setzen der Proben in einen Vakuumofen zum Minimieren von Bläscheneinschluss hergestellt. Die die Form umgebenden Wände behielten die gewünschte Dicke für den Träger bei. Eine Aluminiumdeckplatte wurde während des Aushärtungszyklus zum Gewährleisten von konstanter gleichförmiger Dicke auf den oberen Teil des Trägerharzes gesetzt. Die Form wurde eng eingeklemmt und man ließ sie bei Raumtemperatur für eine Dauer von 1 bis 2 Stunden aushärten, und sie wurde dann für eine Dauer von 4 Stunden bei 165 °C in einen Ofen gegeben. Die Form wurde aus dem Ofen entfernt und geöffnet.
Die geformten Schleifproben wiesen einen Träger mit einem Durchmesser von 20,3 cm (8 Zoll) und einer Dicke von 4 mm und Schleifsäulen mit einem Durchmesser von 4,8 mm (3/16 Zoll) und einer Höhe von 4,0 mm auf.
Tabelle 18: Formulierungen (Gewichtsanteile) der Schleifsäulen von Beispiel 12–14
Tabelle 19: Trägerformulierungen der Beispiele 12–14
Testverfahren IV: Beispiele 12–14
Das Testverfahren verwendete eine Poliervorrichtung des Typs Buehler ECOMET 3, im Handel erhältlich von Buehler Industries, Ltd. Die Beispiele 12–14 wurden in der Buehler-Apparatur bei 8,49 psi (58,5 kPa) und einer Plattengeschwindigkeit von 500 UpM mit einer sandgestrahlten Scheibe mit 3 Zoll (7,62 cm) eines üblichen Fensterglases zum Bilden eines gleichförmigen und flachen Oberflächenfinishs konditioniert.
Eine CRT-Glasscheibe mit 2 Zoll (5,08 cm) (im Handel erhältlich von Philips) wurde mit einer Glasreparaturscheibe mit 8 Zoll (20,32 cm) der A10-Klasse (im Handel erhältlich von 3M unter der Markenbezeichnung 3M 268XA Trizact) auf der Buehler-Apparatur für eine Dauer von etwa 30 Sekunden bei etwa 1,23 psi (8,48 kPa) und 500 UpM voraufgeraut. Dadurch wurde ein gleichförmiges Vorleistungsfinish mit einem Ra von etwa 0,07 Mikrometer gebildet.
Dann wurde die voraufgeraute CRT-Glasscheibe zum Testen eines Beispiels der Buehler-Apparatur bei 19,1 psi (131,7 kPa) und einer Plattengeschwindigkeit von 500 UpM verwendet. Der Wasserfluss wurde bei 660 cm³/Minute eingestellt. Die Messungen des Oberflächenfinish wurden alle 15 Sekunden durchgeführt und bis zu 45 Sekunden durch ein Diamantteststiftprofilometer, im Handel erhältlich unter der Markenbezeichnung Perthometer von Mahr Corp., wiederholt.
Die Oberflächenfinishdaten der Beispiele 12–14 sind in Tabelle 20 zusammengefasst. Die Daten zeigen, dass Beispiel 13 und Beispiel 14 mit Graphit bzw. Molybdändisulfid die Oberflächenrauheit von 0,070 Mikrometer auf 0,009 Mikrometer innerhalb von 15 Sekunden reduzieren, wohingegen die Kontrolle (Beispiele 12 ohne Graphit oder Molybdändisulfid) 45 Sekunden dazu brauchte.
Tabelle 20: Oberflächenfinishdaten (μm in Ra) der Beispiele 12–14
Beispiele 15–20 und Vergleichsbeispiele E–H
Für die Beispiele 15–20 und Vergleichsbeispiele E–H wurde die PTFE-Form mit der gemäß den Formulierungen in Tabelle 21 hergestellten Schleifaufschlämmungen gefüllt. Teil A und Teil B wurden getrennt in Kunststoffbechern mit einem Hochschermixer gemischt und dann miteinender vermischt. Teil C, bei welchem es sich um die gemäß den Formulierungen in Tabelle 23 hergestellten Agglomerate handelte, wurde dem A:B-Gemisch zugesetzt. Die resultierende Schleifaufschlämmung wurde in die Hohlräume der Form gegossen.
Jedes der Vergleichsbeispiele E–H wurde aus derselben Formulierung hergestellt, die 2,8 % Diamantagglomerate enthielt, außer dass unterschiedlich große Diamanten in den Agglomeraten verwendet wurden. Für Vergleichsbeispiel E wurde Agglomeratcharge 5 verwendet; für Vergleichsbeispiel F wurde Agglomeratcharge 6 verwendet; für Vergleichsbeispiel G wurde Agglomeratcharge 7 verwendet, und für Vergleichsbeispiel H wurde Agglomeratcharge 8 verwendet. Die Agglomeratchargen wurden wie nach Tabelle 23 hergestellt.
Für den Träger wurden die Komponenten von Teil B in einem Kunststoffbecher mit einem Hochschermixer gemischt und dann Teil A mit Teil B mit einem Niedrigschermixer derart gemischt, dass ein Bläscheneinschluss minimiert wurde. Die gefüllten Säulenhohlräume wurden auf eine Tiefe von etwa 6,4 mm (1/4 Zoll) mit der in Tabelle 22 dargestellten Trägerformulierung gefüllt. Die Wände, die die Form umgaben, behielten die gewünschte Dicke für den Träger bei. Eine Aluminiumdeckplatte wurde während des Aushärtungszyklus zum Gewährleisten von konstanter gleichförmiger Dicke auf den oberen Teil des Trägerharzes gesetzt. Die Form wurde eng eingeklemmt, und man ließ sie bei Raumtemperatur für eine Dauer von 1 bis 2 Stunden und dann in einen Ofen für eine Dauer von 4 Stunden bei 165 °C aushärten. Die Form wurde aus dem Ofen entfernt und geöffnet. Der geformte Schleifgegenstand wurde aus der Form entnommen.
Der geformte Schleifgegenstand wies einen Träger mit einem Durchmesser von 55,88 cm (22 Zoll) und Schleifsäulen mit einem Durchmesser von 1,59 cm (5/8 Zoll) auf. Die Schleifsäulen wurden an den Träger derart gebunden, dass die kreisförmige Fläche, die die Mitte bedeckte (7,62 cm (3 Zoll)), keine Schleifsäulen aufwies. Ein Loch mit 1, 25 Zoll (3, 18 cm) wurde in die Mitte der Scheibe geschnitten, um zu gewähren, dass ein hohler Bolzen eingesetzt werden konnte, der den Schleifgegenstand an der Kuppel der Drehpoliervorrichtung anbrachte, und zum Gewähren dessen, dass das Kühlmittel in die Mitte des Schleifgegenstandes während des Poliervorgangs gepumpt wurde. Der Schleifgegenstand wurde dann unter Verwendung des vorher beschriebenen CPP-Testverfahrens getestet.
Tabelle 21: Formulierungen (Gewichtsanteile) für Schleifaufschlämmung
Tabelle 22: Trägerformulierung
Herstellungsverfahren für die Diamantagglomeratchargen
Alle in Tabelle 23 aufgelisteten Inhaltsstoffe jeder Agglomeratcharge wurden kombiniert und in einem Kunststoffbecher mit der Hand mit einem Spatel gemischt, um eine Diamantdispersion zu bilden.
Tabelle 23: Formulierungen der Diamantagglomeratchargen 5–8
Die Diamantdispersion wurde entweder in einen flachen oberen Teil mit 14 mil (355 μm) oder ein Kunststoffwerkzeug mit statistischen Muster mit 9 mil (225 μm), die jeweils quadratwellenförmige oder gummibonbonförmige Hohlräume aufwiesen, unter Verwendung eines flexiblen Kunststoffspatels aufgetragen. Das Verfahren zur Herstellung des Fertigungswerkzeugs ist in der US-Patentschrift Nr. 5,152,917 (Pieper et al.) beschrieben. Die geformten Agglomerate wurden in der Form bei Raumtemperatur über Nacht getrocknet und unter Verwendung eines Ultraschallhorns aus der Form entfernt. Die Agglomerate wurden gesiebt, um sie von einander zu trennen. Nach der Trennung lag die Größe der Agglomerate im Bereich von etwa 175 bis etwa 250 Mikrometer. Die gesiebten Agglomerate wurden in einen Aluminiumoxidbrennkapsel gegeben und an Luft unter Verwendung des folgenden Zyklusses gefeuert:
Raumtemperatur auf 400 °C mit 1,5 °C/Minute;
Halten bei 400 °C für eine Dauer von 2 Stunden;
400 °C bis 720 °C mit 1,5 °C/Minute;
Halten bei 720 °C für eine Dauer von 1 Stunde und
720 °C auf Raumtemperatur mit 2,0 °C/Minute.
Die gefeuerten Agglomerate wurden dann unter Verwendung eines Siebs mit 70 Maschen für statistische 9 mil und für die flache Oberseite mit 14 mil mit 40 Maschen gesiebt. Die Agglomerate wurden mit einer Silanlösung beschichtet, die durch Mischen von 1,0 Gramm A-1100 und 99,0 Gramm Leitungswasser hergestellt war, um eine erhöhte Haftung des Epoxidharzes bereitzustellen. Die Agglomerate wurden mit der Silanlösung benetzt, und der Überschuss abgegossen. Die behandelten Agglomerate wurden dann bei 90 °C für eine Dauer von 30 Minuten in einen Ofen gegeben und erneut gesiebt.
Testverfahren V: Beispiele 15–20 und Vergleichsbeispiele E–H
Beispiele 15–20 und Vergleichsbeispiele E–H wurden auf der Drehpoliervorrichtung unter Verwendung des vorher beschriebenen CPP-Testverfahrens getestet. Der Probenschleifgegenstand wurde auf eine Kuppel mit einer Krümmung mit 1400 mm montiert. Der Schleifgegenstand und ein Trägerkissen wurden an der Kuppel mit einem Klettverschlusssystem angebracht. Die getesteten CRT-Bildschirme wiesen eine Diagonale von 43 cm (17 Zoll) auf .
Der Schleifgegenstand und der CRT-Bildschirm wurden in gegensätzlichen Richtungen mit einem Grenzflächendruck von etwa 0,4 kg/cm² bis 2 kg/cm² gedreht. Die bevorzugte Geschwindigkeit betrug 700 UpM für den Schleifgegenstand und 45 UpM für den Bildschirm. Ein Schmiermittel („K-40" von LOH Optical Machinery, Milwaukee/Germantowm, WI) wurde mit Leitungswasser unter Bildung einer 4%igen Lösung gemischt; diese Schmiermittellösung wurde durch die Mitte des Schleifgegenstands mit 20 Litern/Minute (6 gal/Minute) gepumpt.
Tabelle 24: Testergebnisse unter Verwendung von Wasser und Schmiermittel als Kühlmittel (bei einem Testdruck von 0,81 kg/cm²)
Tabelle 25: Testergebnisse vergleichend G-Verhältnisse von Wasser und Schmiermittel als Kühlmittel

W = Wasser
L = 4-gew.-%iges KOH

Die Tabellen 24 und 25 zeigen, wie das Schmiermittel die Leistungsfähigkeit des Schleifgegenstands, falls es als Kühlmittel statt Wasser verwendet wird, verbessern kann. Das Schmiermittel kann die Leistungsfähigkeit des Schleifgegenstands auf zwei Wegen verbessern. Wie aus Tabelle 24 ersichtlich, verbessert die Gegenwart des Schmiermittels die Materialentfernungsrate für jedes der Beispiele bis zu 50 %. In Tabelle 25 unter Verwendung eines Schmiermittels statt Wasser wurde das G-Verhältnis durch einen Faktor von zwei verbessert.
Tabelle 26: Testergebnisse der Vergleichsbeispiele E–H und der Beispiele 17–20.
Tabelle 27: Testergebnisse des Vergleichsbeispiels F und der Beispiele 15,16 und 18.
Die Tabellen 26 und 27 zeigen zwei Vorteile der Erfindung. Wie aus den Daten von Tabelle 26 ersichtlich, wurde durch Erhöhen der Agglomeratkonzentration und folglich der Diamantkonzentration die Materialentfernungsrate um mehr als 100 % erhöht. Dies gilt für alle Diamantgrößen. Zweitens wurde, wie aus den Daten in Tabelle 27 ersichtlich, durch eine Erhöhung der Agglomeratkonzentration und der Diamantkonzentration die Verschleißrate deutlich reduziert. Das G-Verhältnis für Beispiel 18 erhöhte sich von 16 auf 1500 durch Erhöhung der Agglomeratkonzentration von 2,89 Gew.-% auf 60 Gew.-%.
Beispiele 17–26
Die Beispiele 17–20 mit Diamantagglomeraten sind vorstehend beschrieben. Die Beispiele 21 bis 26 mit Agglomeraten mit Diamant- und Aluminiumoxidteilchen sind nachstehend beschrieben.
Tabelle 28: Formulierungen (Gewichtsteile) für Schleifaufschlämmung für Beispiel 21–26
Die Beispiele 21–26 wurden wie für die Beispiele 15–20 hergestellt, außer dass die Inhaltsstoffe von Tabelle 28 verwendet wurden; dieselbe Trägeformulierung wie Tabelle 22 wurde verwendet. Die Aluminiumoxidteilchen in jedem Beispiel wiesen eine leicht kleinere durchschnittliche Teilchengröße als die Diamantteilchen auf.
Jedes der Beispiele 21–26 wurde für dieselbe Formulierung hergestellt, die 60 % Agglomerate enthielt, außer dass verschieden große Diamanten in den Agglomeraten verwendet wurden. Für die Beispiele 21 wurde Agglomeratcharge 9 verwendet; für Beispiel 22 wurde Agglomeratcharge 10 verwendet; für Beispiel 23 wurde Agglomeratcharge 11 verwendet, und für Beispiel 24 wurde Agglomeratcharge 12 verwendet; für Beispiel 25 wurde Agglomeratcharge 13 verwendet und für Beispiel 26 wurde Agglomeratcharge 14 verwendet. Die Agglomeratchargen wurden wie nach Tabelle 29 hergestellt.
Tabelle 29: Formulierungen für Diamantagglomeratchargen 9–14
Tabelle 30: Konstruktion von Vergleichsbeispiele E–H und Beispiele 17–24
Verschiedene Beispiele wurden auf der Drehpoliervorrichtung unter Verwendung des CPP-Testverfahrens getestet.
Tabelle 31: Testergebnisse unter Verwendung von Al₂O₃ und Diamant in Agglomeraten verglichen mit Diamant
Tabelle 31 zeigt einen Vorteil der Gegenwart eines anderen Schleifteilchens im Agglomerat zusätzlich zu den Diamantteilchen. Beispiele 21–24 verwendeten Aluminiumoxid zusätzlich zu den Diamantagglomeraten, wie in Tabelle 30 beschrieben. Wie in Tabelle 31 ersichtlich, war die Materialentfernungsrate für Schleifteilchen unter Verwendung von Aluminiumoxid in Agglomeraten um 10–75 % höher als die Materialentfernungsrate von Schleifteilchen unter Verwendung derselben Agglomeratkonzentration, welche kein Aluminiumoxid in den Agglomeraten verwendete. Dies gilt für alle Diamantgrößen.
Die Beispiele 21–26 wurden gemäß dem CPP-Testverfahren getestet. Der Test wurde entweder mit Wasser oder 4 gew.-%igem K-40-Schmiermittel als Kühlmittel und bei verschiedenen Drücken durchgeführt. Die Fließrate für das Schmiermittel betrug 20 Liter/Minute (6 gal/Minute). Die Ergebnisse sind in den Tabellen 32–34 bereitgestellt.
Tabelle 32: Materialentfernungsraten (g/30 Sekunden) für Beispiele 21–25 getestet mit LOH-Schmiermittel bei verschiedenen Schleifdrücken
Tabelle 33: G-Verhältnisse

W = Wasser
L = 4-gew.-%iges K-40

Tabelle 34: Oberflächenfinish für die Beispiele 21–25
Die Beispiele 23 und 26 mit Diamantteilchen mit 20 und 45 Mikrometer wurden auf der Drehpoliervorrichtung gemäß dem vorstehend beschriebenen CPP-Testverfahren mit einem Grenzflächendruck, der sowohl durch eine pneumatische Last als auch eine hydraulische Last bereitgestellt wurde, getestet. Die pneumatischen Last- und hydraulischen Lastsysteme können entfernt und falls gewünscht ersetzt werden.
Tabelle 35: Materialentfernungsraten (g/30 Sek.) unter pneumatischen und hydraulischen Lasten
Die Daten in Tabelle 35 zeigen Vorteile der Verwendung eines pneumatischen Systems für das Anwenden von Last auf den Schleifgegenstand verglichen mit einer hydraulischen Last. Die Materialentfernungsrate unter Verwendung einer pneumatischen Last ist um 25–50 % höher als die Materialentfernungsrate unter einer hydraulischen Last. Des Weiteren war der Verschleiß des Schleifgegenstands unter Verwendung einer pneumatischen Last statt einer hydraulischen Last deutlich verbessert.
Verschiedene Modifikationen und Abweichungen dieser Erfindung sind dem Fachmann ohne Verlassen des Umfangs dieser Erfindung, die durch die anhängigen Ansprüche definiert ist, klar und es sollte klar sein, dass die Erfindung nicht übermäßig auf die veranschaulichten hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt ist.

Claims

Schleifgegenstand (10) zum Schleifen von Glas, wobei der Gegenstand durch mehrere Schleifverbundteilchen (11), die durch ein organisches Harz an einen Träger (14) angeformt sind, und mehrere einzelne im organischen Harz dispergierte Diamantteilchen gekennzeichnet ist, wobei die Verbundteilchen Agglomerate (70) mit einzelnen in einem permanenten Bindemittel (72) dispergierten Diamantteilchen (74) aufweisen, wobei (a) die einzelnen Diamantteilchen in einer Menge von etwa 15 bis 50 Gewichtsteilen vorliegen und (b) eine Kombination aus dem organischen Harz und dem permanenten Bindemittel (72) in einer Menge von etwa 50 bis 85 Gewichtsteilen vorliegt.
Schleifgegenstand nach Anspruch 1, wobei die einzelnen Diamantteilchen (74) in einer Menge von etwa 20 bis 35 Gewichtsteilen vorliegen und die Kombination aus dem organischen Harz und dem permanenten Bindemittel in einer Menge von 65 bis 80 Gewichtsteilen vorliegt.
Schleifgegenstand nach Anspruch 1, wobei das permanente Bindemittel (72) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glas, Keramik, Metall und organischen Materialien.
Schleifgegenstand nach Anspruch 1, wobei das organische Harz ein Epoxidharz aufweist.
Schleifgegenstand nach Anspruch 4, wobei das Epoxidharz ein Tg von mindestens etwa 150 °C aufweist.
Schleifgegenstand nach Anspruch 5, wobei das Epoxidharz ein Tg von mindestens etwa 175 °C aufweist.
Schleifgegenstand nach Anspruch 1, wobei der Träger (14) ein Urethanharz aufweist.
Schleifgegenstand nach Anspruch 1, wobei die Agglomerate (70) ferner im permanenten Bindemittel (72) dispergierte Aluminiumoxidteilchen aufweisen.
Schleifgegenstand nach Anspruch 8, wobei die einzelnen Diamantteilchen (74) mit einer Menge von etwa 6 bis 30 Teilen vorliegen, die Aluminiumoxidteilchen mit einer Menge von etwa 12 bis 40 Teilen vorliegen und das permanente Bindemittel (72) mit einer Menge von etwa 30 bis 82 Teilen vorliegt.
Verfahren zum Schleifen einer Oberfläche eines CRT-Glasbildschirms, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Schleifen der Oberfläche des CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Schleifens der Oberfläche des CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche Folgendes aufweist: (a) Verwenden eines Schleifgegenstands (10), der Agglomerate (70) mit Diamantteilchen (74) mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 50 Mikrometer aufweist; (b) Entfernen von mindestens 20 Mikrometer Glas pro Sekunde; und (c) Erhalten eines mittleren Oberflächenfinishs von nicht mehr als etwa 0,9 Ra.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Schleifens der Oberfläche des CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche Folgendes aufweist: (a) Verwenden eines Schleifgegenstands (10), der Agglomerate (70) mit Diamantteilchen (74) mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 25 Mikrometer aufweist; (b) Entfernen von mindestens 12 Mikrometer Glas pro Sekunde; und (c) Erhalten eines mittleren Oberflächenfinishs von nicht mehr als etwa 0,65 Ra.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Schleifens der Oberfläche des CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche Folgendes aufweist: (a) Verwenden eines Schleifgegenstands (10), der Agglomerate (70) mit Diamantteilchen (74) mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 20 Mikrometer aufweist; (b) Entfernen von mindestens 10 Mikrometer Glas pro Sekunde; und (c) Erhalten eines mittleren Oberflächenfinishs von nicht mehr als etwa 0,5 Ra.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Schleifens der Oberfläche des CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche Folgendes aufweist: (a) Verwenden eines Schleifgegenstands (10), der Agglomerate (70) mit Diamantteilchen (74) mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 15 Mikrometer aufweist; (b) Entfernen von mindestens 8 Mikrometer Glas pro Sekunde; und (c) Erhalten eines mittleren Oberflächenfinishs von nicht mehr als etwa 0,4 Ra.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Schleifens der Oberfläche des CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche Folgendes aufweist: (a) Verwenden eines Schleifgegenstands (10), der Agglomerate (70) mit Diamantteilchen (74) mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 6 Mikrometer aufweist; (b) Entfernen von mindestens 3 Mikrometer Glas pro Sekunde; und (c) Erhalten eines mittleren Oberflächenfinishs von nicht mehr als etwa 0,2 Ra.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Schleifens der Oberfläche eines CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche Folgendes aufweist: (a) Schleifen der Oberfläche des CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche in Gegenwart eines Kühlmittels.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Schleifens der Oberfläche eines CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche in Gegenwart eines Kühlmittels Folgendes aufweist: (a) Schleifen der Oberfläche des CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche in Gegenwart eines Schmiermittels.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Schleifens der Oberfläche eines CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche in Gegenwart eines Schmiermittels Folgendes aufweist: (a) Schleifen der Oberfläche des CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche in Gegenwart eines ein Mineralöl umfassenden Schmiermittels.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Schleifens der Oberfläche eines CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche Folgendes aufweist: (a) Schleifen der Oberfläche des CRT-Bildschirms unter Verwendung einer Schleifmaschine mit einem pneumatischen Druck.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Schleifens der Oberfläche eines CRT-Bildschirms mit einem Schleifgegenstand (10) zum Entfernen von Material von der Oberfläche des CRT-Bildschirms und Bereitstellen einer akzeptablen Oberfläche Folgendes aufweist: (a) Schleifen der Oberfläche des CRT-Bildschirms unter Verwendung einer Schleifmaschine mit einem pneumatischen Drucksystem.