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Die
Erfindung betrifft graphithaltige beschichtete Schleifgegenstände gemäß der Präambel von
Anspruch 1 oder 2.
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Des
Weiteren betrifft die Erfindung auch Verfahren zur Herstellung der
beschichteten Schleifgegenstände
und Verfahren zur Verwendung der Gegenstände.
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US-A-3,163,968
beschreibt ein Sandpapierschleifband, das auf der Seite eine Oberflächenbeschichtung
aufweist, die derjenigen gegenüberliegt,
die das Schleifmaterial enthält,
das ein schmierendes, haftfestes Bindemittel geringer Reibung und
pulverförmigen
amorphen Graphit umfasst.
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Viele
Schleifvorgänge
verwenden eine Platte, um Banddruck auf das Arbeitsstück auszuüben. In
vielen Fällen
führt der
mit der Platte auf das Band ausgeübte Druck zu übermäßigem Verschleiß des Bands
und der Platte sowie zu übermäßiger Wärmeerzeugung.
Höhere
Temperaturen können
die Platte, das Schleifband und letztendlich das Arbeitsstück beschädigen.
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In
einem anderen Aspekt erzeugen beschichtete Schleifgegenstände wie
Schleifbänder
häufig
elektrostatische Ladung während
der Verwendung beim Schleifen und bei der Endbearbeitung von Holz
und holzartigen Materialien. Elektrostatische Ladung wird durch
die konstante Ablösung
des Schleifprodukts von dem Arbeitsstück, den Maschinenantriebswalzen,
den Spannwalzen und dem Trägerkissen
des Schleifprodukts erzeugt. Probleme der elektrostatischen Ladung
neigen dazu, ausgeprägter
zu sein, wenn ein elektrisch isolierendes oder halb isolierendes
Arbeitsstück,
z.B. ein Holz-, Kunststoff- und
Mineralarbeitsstück
sowie mit Isoliermaterial beschichtete Arbeitsstücke geschliffen werden.
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Elektrostatische
Ladung kann z.B. die Zündung
von Holzstaubteilchen verursachen. Elektrostatische Ladung kann
auch bewirken, dass Sägespäne an verschiedenen
Oberflächen
(z.B. am beschichteten Schleifgegenstand, an der Schleifmaschine
und am elektrisch isolierenden Holzarbeitsstück) haften, wodurch es schwieriger
werden kann, die Sägespäne durch
Verwendung von herkömmlichen
Ableitungssystemen zu entfernen.
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Verschiedene
Versuche wurden unternommen, die Erzeugung von elektrostatischer
Ladung zu reduzieren und die Platten-Kompatibilität während den
Schleifvorgängen
zu verbessern (z.B. durch Aufbringen von Zusammensetzungen, die
Graphit- oder Kohlenstoffteilchen einschließen, auf die Schleifkornseite
eines Schleifgegenstandes und Aufbringen von elektrisch geladenen
Teilchen auf die Rückseite
eines beschichteten Schleifgegenstands). Zusammensetzungen wurden
auch auf die Oberfläche
der Platte aufgebracht, um den Verschleiß zu minimieren und die Wärmeleitfähigkeit
der Platte zu verbessern.
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In
einer ersten Ausführungsform
gemäß Anspruch
1 betrifft die vorliegende Erfindung einen beschichteten Schleifgegenstand,
umfassend: einen Träger,
der eine erste Hauptfläche
und eine zweite Hauptfläche, die
der ersten Hauptfläche
gegenüberliegt,
aufweist; eine erste Schicht, die auf der ersten Hauptfläche des Trägers angeordnet
ist, wobei die erste Schicht Schleifteilchen und Bindemittel umfasst;
und eine zweite Schicht, die auf einer zweiten Hauptfläche des
Trägers
angeordnet ist, wobei die zweite Schicht eine Zusammensetzung umfasst,
umfassend: Bindemittel; mindestens ca. 25 Gew.-% Graphitteilchen,
bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Zusammensetzung; wobei
die zweiten Teilchen einen mittleren Durchmesser von nicht mehr
als ca. 200 Mikrometer aufweisen.
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In
einer zweiten Ausführungsform
gemäß Anspruch
2 betrifft die Erfindung einen beschichteten Schleifgegenstand,
umfassend: einen Träger,
der eine erste Hauptfläche
und eine zweite Hauptfläche,
die der ersten Hauptfläche
gegenüberliegt,
aufweist; eine erste Schicht, die auf der ersten Hauptfläche des
Trägers angeordnet
ist, wobei die erste Schicht Schleifteilchen und Bindemittel umfasst;
und eine zweite Schicht, die auf einer zweiten Hauptfläche des
Trägers
angeordnet ist, wobei die zweite Schicht eine Zusammensetzung, umfassend:
Bindemittel, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Acryl, Acrylat, Epoxy, Melamin-Formaldehyd,
Urethan, Neopren und Kombinationen davon; und mindestens 37 Gew.-%
Graphitteilchen, bezogen auf den Gesamtgehalt der Zusammensetzung,
umfasst.
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Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung der
beschichteten Schleifgegenstände
gemäß Anspruch
11 bzw. 12 und Verfahren zum Schleifen eines Arbeitsstücks gemäß Anspruch
13 bzw. 14.
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In
der ersten Ausführungsform
umfasst die Zusammensetzung der zweiten Schicht mindestens etwa 25
Gew.-% (vorzugsweise in steigender Vorrangsordnung, mindestens etwa
30 Gew.-%, mindestens etwa 35 Gew.-%, mindestens etwa 40 Gew.-%,
mindestens etwa 45 Gew.-%, mindestens etwa 50 Gew.-%, mindestens etwa
55 Gew.-%, mindestens etwa 60 Gew.-% oder mindestens etwa 65 Gew.-%)
Graphitteilchen, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Zusammensetzung,
und weisen die zweiten Teilchen einen mittleren Durchmesser von
nicht mehr als etwa 200 Mikrometer auf (d.h., der mittlere Teilchendurchmesser
der Vielzahl an Teilchen ist nicht größer als etwa 200 Mikrometer),
wobei „Teilchengröße" das längste Maß eines
Teilchens ist. In einigen bevorzugten Ausführungsformen weisen die zweiten
Teilchen einen Teilchendurchmesser von nicht mehr als etwa 100 Mikrometer
auf. In einer bevorzugten Ausführungsform
liegen die zweiten Teilchen in der Zusammensetzung in einer Menge
von mindestens etwa 5 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der
Zusammensetzung, vor. In einigen bevorzugten Ausführungsformen
liegen die zweiten Teilchen in der Zusammensetzung in einer Menge
von mindestens etwa 10 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt
der Zusammensetzung, vor.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
sind die zweiten Teilchen ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Ruß, Eisenoxid, Siliciumdioxid,
Silicaten, Ton, Feldspat, Glimmer, Calciumsilicat, Calciummetasilicat,
Natriumaluminosilicat, Natriumsilicat, Calciumsulfat, Bariumsulfat,
Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumsulfat, Gips, Vermiculit,
Aluminiumtrihydrat, Aluminiumoxid, Titandioxid, Kryolith, Chiolith,
Metallsulfit und Mischungen derselben. In anderen bevorzugten Ausführungsformen
sind die zweiten Teilchen ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Ruß und Mischungen derselben.
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In
einer Ausführungsform
schließt
das Bindemittel ein Harz, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Acryl, Acrylat, Phenolharz, Epoxy,
Urethan, Neopren, Melamin-Formaledehyd
und Kombinationen derselben ein.
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In
der zweiten Ausführungsform
umfasst die Zusammensetzung der zweiten Schicht ein Bindemittel, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Acryl, Acrylat, Epoxy, Melamin-Formaldeyhd,
Urethan, Neopren und Kombinationen derselben und mindestens 37 Gew.-%
(vorzugsweise in steigender Vorrangsreihenfolge, mindestens etwa
40 Gew.-%, mindestens etwa 45 Gew.-%, mindestens etwa 50 Gew.-%,
mindestens etwa 55 Gew.-%, mindestens etwa 60 Gew.-% oder mindestens
etwa 65 Gew.-%) Graphitteilchen, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt
der Zusammensetzung. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt die Zusammensetzung
einen Acrybindemittelvorläufer
und mindestens 37 Gew.-% Graphitteilchen, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt
der Zusammensetzung, ein.
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In
einem anderen Aspekt ist die Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung
eines beschichteten Schleifgegenstands gekennzeichnet, und das Verfahren
schließt
das Aufbringen einer Zusammensetzung auf die Oberfläche eines
Trägers
ein, wobei die Zusammensetzung einen Bindemittelvorläufer, mindestens
etwa 25 Gew.-% Graphitteilchen, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Zusammensetzung, einschließt,
und die zweiten Teilchen einen mittleren Durchmesser von nicht mehr
als etwa 200 Mikrometer aufweisen. In einigen bevorzugten Ausführungsformen
weisen die zweiten Teilchen einen Teilchendurchmesser von nicht
mehr als 100 Mikrometer auf.
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In
einem anderen Aspekt ist die Erfindung durch ein Verfahren zu Herstellung
eines beschichteten Schleifgegenstands gekennzeichnet, wobei das
Verfahren das Aufbringen einer Zusammensetzung auf die Oberfläche eines
Trägers
einschließt,
wobei die Zusammensetzung einen Bindemittelvorläufer, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Acryl, Acrylat, Epoxy, Melamin-Formaldehyd,
Urethan, Neopren und Kombinationen derselben, und mindestens 37
Gew.-% Graphitteilchen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung,
einschließt.
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In
einem anderen Aspekt ist die Erfindung durch ein Verfahren zum Schleifen
eines Arbeitsstücks
unter Verwendung einer Apparatur, einschließend eine Platte und ein Endlosband,
gekennzeichnet, wobei das Band eine erste Hauptoberfläche und
eine zweite Hauptoberfläche,
die der ersten Hauptoberfläche
gegenüberliegt, wobei
das Band eine Schleifbeschichtung aufweist, die auf der ersten Hauptoberfläche des
Bands angeordnet ist, und eine zweite Beschichtung, die eine wie
vorstehend beschriebene Zusammensetzung einschließt und auf
der zweiten Hauptoberfläche
des Bands angeordnet ist, umfasst, wobei die zweite Beschichtung
mit der Platte in Kontakt ist, wobei das Verfahren das Schleifen
eines Arbeitsstücks
mit der Schleifoberfläche
des Bands einschließt.
Die Platte erfährt
eine Temperatur von nicht mehr als 100°C während des Schleifens.
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In
einigen bevorzugten Ausführungsformen
erfährt,
wenn eine vorstehend beschriebenen Zusammensetzung gemäß dem Plattenkompatibilitätstestverfahren
getestet wird, die Platte des Testverfahrens eine Temperatur von
nicht mehr als 100°C
(vorzugsweise nicht mehr als 90°C,
stärker
bevorzugt, nicht mehr als 85°C).
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In
einigen bevorzugten Ausführungsformen
weisen die vorstehend beschriebenen Zusammensetzungen, wenn der
Bindemittelvorläufer
zu Bindemittel umgewandelt (z.B. gehärtet) wird, einen elektrischen
Widerstand von nicht mehr als 2000 Ohm pro Quadrat, nicht mehr als
150 Ohm pro Quadrat, nicht mehr als 100 Ohm pro Quadrat oder nicht
mehr als 75 Ohm pro Quadrat auf.
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In
einigen bevorzugten Ausführungsformen
weisen die vorstehend beschriebenen Zusammensetzungen vor dem Auftragen
eine Viskosität
von nicht mehr als etwa 20.000 cPs bei einer Temperatur von 25°C, eine Viskosität von nicht
mehr als etwa 1.000 cPs bei einer Temperatur von 25°C, eine Viskosität von nicht
mehr als etwa 800 cPs bei einer Temperatur von 25°C, eine Viskosität von nicht
mehr als etwa 600 cPs bei einer Temperatur von 25°C, oder eine
Viskosität
von nicht mehr als etwa 350 cPs bei einer Temperatur von 25°C auf.
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Die
Zusammensetzungen schließen
eine relativ große
Gewichtsprozentualität
Graphitteilchen ein, sodass die mit den Zusammensetzungen beschichteten
Gegenstände
eine gute Plattenkompatibilität
und elektrische Leitfähigkeit
aufweisen. Die Zusammensetzungen weisen auch eine Viskosität auf, die
zum Aufbringen unter Ver wendung einer im Handel erhältlichen
Beschichtungsapparatur geeignet ist.
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Schleifgegenstände, die
eine Beschichtung aus der elektrisch leitenden Zusammensetzung einschließen, erzeugen
geringe bis keine elektrostatische Ladung, wenn die Beschichtung
mit der Schleifapparatur (z.B. der Platte einer Schleifmaschine)
in Kontakt gesetzt wird.
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Ferner
weisen Schleifgegenstände,
die die elektrisch leitende Beschichtung einschließen, typischerweise
eine reduzierte Neigung dazu auf, dass Staub auf der Schleifapparatur,
mit welcher sie verwendet werden, anhaftet.
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Die
Beschichtung stellt auch eine gute Plattenkompatibilität bereit,
sodass die Zunahme der Temperatur der Platte während eines Schleifvorgangs
minimiert wird.
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Andere
Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
davon und aus den Ansprüchen
ersichtlich.
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Die
Zusammensetzungen umfassen Graphitteilchen in einem Bindemittel,
wobei typischerweise die Graphitteilchen im Bindemittelmaterial
derart angeordnet sind, dass sie homogen im Bindemittel dispergiert sind.
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Vorzugsweise
liegen die Graphitteilchen in einer Menge vor, die zum Maximieren
der elektrischen Leitfähigkeit
der erhaltenen gehärteten
Zusammensetzung ausreichend ist, während eine ungehärtete Zusammensetzung
mit einer zum Auftragen geeigneten Viskosität beibehalten wird. Die Graphitteilchen
können
in einer Vielzahl von Formen, einschließlich flockenartig, amorph,
aderförmig,
faserförmig
und Kombinationen derselben vorliegen. Vorzugsweise ist das Graphit
ein flockenartiges Graphit. In einem anderen Aspekt umfasst die
Zusammensetzung vorzugsweise mindestens etwa 25 Gew.-%, stärker bevorzugt
mindestens 37 Gew.-%, sogar noch stärker bevorzugt mindestens etwa
45 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens etwa 65 Gew.-%, bezogen
auf den Gesamtfeststoffgehalt der Zusammensetzung (d.h., das Gewicht
der Zusammensetzung nach vollständiger
Aushärtung).
Typischerweise führen
zunehmende Mengen an Graphit zu erhöhter Plattenkompatibilität und/oder
elektrischer Leitfähigkeit.
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Geeignete
Graphitteilchen weisen typischerweise einen mittleren Teilchendurchmesser
von nicht mehr als etwa 200 Mikrometer, vorzugsweise nicht mehr
als etwa 100 Mikrometer, stärker
bevorzugt nicht mehr als etwa 50 Mikrometer auf. Teilchengrößen innerhalb
dieser Bereiche erlauben typischerweise höhere Graphitkonzentrationen
in der Zusammensetzung, die mit erwünschten Viskositätswerten
ausgeglichen sind. Beispiele für
nützliches
im Handel erhältliches
Graphit schließen
flockenartiges Graphit, erhältlich
z.B. unter den Markenbezeichnungen „GRADE 3264" von Asbury Graphite
Mills Inc. (Asbury, NJ) und „DIXON
1448" und „DIXON
1472" von Industrial
Lubricants, ein Unternehmenszweig von Asbury Carbon (Asbury, NJ)
ein.
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Vor
dem Aushärten
liegt das Bindemittel in Form eines Bindemittelvorläufers vor.
Der Bindemittelvorläufer
ist vorzugsweise derart ausgewählt,
dass die Menge an in der Zusammensetzung vorliegenden Graphitteilchen
optimiert wird. Der Bindemittelvorläufer liegt vor der Aushärtung vorzugsweise
in Form einer wässrigen
Dispersion vor, die eine polymerisierbare Komponente, eine vernetzbare
Komponente oder eine Kombination derselben einschließt. Beispiele
für nützliche
Bindemittelvorläufer
schließen
Acrylharze und Acrylatharze, Epoxyharze, Phenolharze, Melamin-Formaldehyd-Harze,
Urethanharze, Neoprenharze und Kombinationen und Mischungen derselben
ein. Nützliche
im Handel erhältliche
wässrige
polymerisierbare Emulsionen schließen selbst härtende Acrylemulsionen,
erhältlich
z.B. unter der Markenbe zeichnung „CARBOCURE TSR72" von BFGoodrich (Cleveland,
OH) ein.
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Die
Bindemittelvorstufe liegt vorzugsweise in der Zusammensetzung in
einer Menge von nicht mehr als etwa 90 Gew.-%, stärker bevorzugt
von etwa 15 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt
der Zusammensetzung, vor.
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Die
Zusammensetzung kann auch Teilchen (z.B. Füllstoffteilchen) zusätzlich zu
den Graphitteilchen einschließen.
Solche Teilchen sind vorzugsweise in der Bindemittelvorstufe unlöslich. Die
Natur und Menge von Füllstoffteilchen
werden derart ausgewählt,
dass eine Zusammensetzung mit einer auftragbaren Viskosität bereit
gestellt wird, während
die Menge an in der Zusammensetzung vorliegenden Graphitteilchen
optimiert wird. Die zusätzlichen
Teilchen liegen vorzugsweise in der Zusammensetzung in einer Menge
von mindestens etwa 5 Gew.-%, stärker
bevorzugt mindestens etwa 10 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt
der Zusammensetzung, vor. Die Füllstoffteilchen
weisen einen Durchmesser auf, der geringer als der Durchmesser der
Graphitteilchen ist. Nützliche
Füllstoffteilchen
können
einen mittleren Durchmesser aufweisen, der nicht größer als
der mittlere Durchmesser der Graphitteilchen, vorzugsweise nicht
größer als
etwa 100 Mikrometer, stärker
bevorzugt nicht größer als
etwa 50 Mikrometer und am meisten bevorzugt nicht größer als
etwa 25 Mikrometer ist. Der bevorzugte Durchmesser neigt dazu, höhere Graphitkonzentrationen
in den Zusammensetzungen, die mit gewünschten Viskositätswerten
ausgeglichen sind, zu erlauben.
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Ein
Beispiel für
bevorzugte Füllstoffteilchen
ist Calciumcarbonat. Geeignete Calciumcarbonatteilchen weisen typischerweise
einen mittleren Durchmesser von etwa 0,1 nm bis etwa 100 nm, stärker bevorzugt
von etwa 0,3 nm bis etwa 75 nm, am meisten von etwa 2 bis etwa 50
nm auf. Geeignete Calciumcarbonatteilchen sind im Handel z.B. unter
den Markenbezeichnungen „GEORGIA
MARBLE Nr. 10" von
Georgia Marble (Gantt's
Quarry, AL) und „MICROWHITE
25" von ECC International
(Sylacauga, AL) erhältlich.
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Calciumcarbonat
liegt vorzugsweise in der Zusammensetzung in einer Menge von nicht
mehr als etwa 30 Gew.%, stärker
bevorzugt etwa 15 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-%, am meisten bevorzugt
etwa 20 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Zusammensetzung,
vor. Calciumcarbonat in den bevorzugten Bereichen neigt dazu, höhere Graphitkonzentrationen
in den Zusammensetzungen, die mit den gewünschten Viskositätswerten
ausgeglichen sind, zu erlauben.
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Ein
anderer nützlicher
Füllstoff
ist Ruß.
Geeignete Rußteilchen
weisen typischerweise einen mittleren Durchmesser im Bereich von
etwa 10 nm bis etwa 90 nm, stärker
bevorzugt von etwa 10 nm bis etwa 60 nm, am meisten bevorzugt von
etwa 10 nm bis etwa 40 nm auf. Nützliche
Rußdispersionen
sind im Handel z.B. unter der Markenbezeichnung „KW-3729 AQUIS II" von Heubach (Fairless
Hills, PA) erhältlich.
Vorzugsweise liegt Ruß in
der Zusammensetzung in einer Menge von nicht mehr als etwa 50 Gew.-%,
vorzugsweise etwa 1 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%, stärker bevorzugt
etwa 3 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, am meisten bevorzugt etwa 5 Gew.-%,
bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Zusammensetzung, vor.
Ruß in
den bevorzugten Größen und
Mengen neigt dazu, höhere
Graphitkonzentrationen in der Zusammensetzung, die mit erwünschten
Viskositätswerten
ausgeglichen ist, zu erlauben.
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Beispiele
für andere
nützliche
Füllstoffteilchen
schließen
Eisenoxid, Siliciumdioxid (z.B. Quarz), Silicate (z.B. Talkum),
Tone, (Montmorillonit) Feldspat, Glimmer, Calciumsilicat, Calciummetasilicat,
Natriumaluminosilicat, Natriumsilicat, Metallsulfate (z.B. Calciumsulfat,
Bariumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumsulfat),
Gips, Vermiculit, Holzmehl, Aluminiumtrihydrat, Aluminiumoxid, Titandioxid,
Kryolith, Chiolith, Metallsulfite (z.B. Calciumsulfit) und Mischungen
derselben ein.
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In
bevorzugten Zusammensetzungen enthält die Zusammensetzung weniger
als 10 Gew.-% (zunehmend stärker
bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, 1 Gew.-%, 0,5 Gew.-% oder 0,1 Gew.-%),
bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Zusammensetzung, Wachse
und Fettsäuren
(z.B. aliphatische Kohlenwasserstoffe mit hohem Siedepunkt (d.h.
190°C bis
etwa 300°C),
obwohl typischerweise die Zusammensetzung im Wesentlichen frei von
Wachsen und Fettsäuren
ist. Typischerweise ist die Verwendung von Wachsen und Fettsäuren unerwünscht, da
dies dazu neigt, zum „Verschmieren" zu führen, wenn
die Zusammensetzung gegen eine Oberfläche (z.B. eine Platte) gerieben
wird.
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Die
ungehärtete
Zusammensetzung weist eine Viskosität auf, die zum Auftragen geeignet
ist. Bevorzugte ungehärtete
Zusammensetzungen weisen eine Viskosität von nicht mehr als etwa 100.000
cPs, nicht mehr als etwa 20.000 cPs, nicht mehr als etwa 10.000
cPs, vorzugsweise nicht mehr als 5.000 cPs, stärker bevorzugt nicht mehr als
1.000 cPs, am meisten bevorzugt nicht mehr als etwa 600 cPs bei
Raumtemperatur (d.h. etwa 25°C)
auf.
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Durch
Trocknen oder im Falle von härtbaren
Zusammensetzungen durch Aushärten
bildet die Zusammensetzung typischerweise eine elektrisch leitende
Beschichtung mit einem Oberflächenwiderstand
von nicht mehr als 2.000 Ohm/Quadrat, vorzugsweise nicht mehr als
200 Ohm/Quadrat, stärker
bevorzugt nicht mehr als etwa 150 Ohm/Quadrat, sogar noch stärker bevorzugt
nicht mehr als etwa 100 Ohm/Quadrat, am meisten bevorzugt nicht
mehr als etwa 75 Ohm/Quadrat. Der Oberflächenwiderstand wird gemessen,
indem die Sonden eines Ohmmeters mit einem Abstand von 1,4 cm von
der aufgetragenen ge härteten
Zusammensetzung angeordnet werden. Beispiele für nützliche im Handel erhältliche
Ohmmeter sind z.B. unter den Markenbezeichnungen „BECKMAN
INDUSTRIAL DIGITAL MULTIMETER MODEL 4410" von Beckman Industrial Corp. (Brea,
CA) und „INDUSTRIAL
DEVELOPMENT BANGOR SURFACE RESISTIVITY METER MODEL 482" von Bangor (Gwynedd,
Wales) erhältlich.
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Die
Zusammensetzung ist zur Verwendung in einer Vielzahl von Schleifgegenständen, einschließlich Bahnenmaterialien,
Walzen, Bändern
(z.B. Endlosbändern)
und Scheiben gut geeignet. Der Schleifgegenstand schließt einen
Träger
mit einer ersten Hauptoberfläche
und einer zweiten Hauptoberfläche,
die der ersten Hauptoberfläche
gegenüberliegt,
und eine Schleifschicht, die auf der ersten Hauptoberfläche des
Trägers angeordnet
ist, ein. Die gehärtete
Zusammensetzung wird auf mindestens der zweiten Hauptoberfläche des Trägers derart
angeordnet, dass die gehärtete
Zusammensetzung für
den Kontakt mit einer Platte einer Schleifapparatur verfügbar ist.
Wenn sie in Kombination mit einer Schleifapparatur verwendet wird,
die eine Platte einschließt,
erfährt
die Platte vorzugsweise einen minimalen Temperaturanstieg. Ein übermäßiges Erwärmen der
Platte kann einen zusätzlichen
Verschleiß der
Platte verursachen und die nützliche
Lebensdauer des Schleifbands vermindern. Vorzugsweise erfährt die
Platte eine Temperatur von nicht mehr als 100°C, stärker bevorzugt nicht mehr als
90°C, am
meisten bevorzugt nicht mehr als 85°C. Eine übermäßige Wärme kann ein Hinweis auf eine übermäßige Reibung
zwischen dem Schleifgegenstand und der Platte sein.
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Beispiele
für geeignete
Träger
schließen
Papier, Stoff (z.B. Gewebe und Fließstoff), Faser, polymeren Film,
Laminate und behandelte Versionen derselben ein. Der Träger kann
derart behandelt sein, dass er eine Vorversiegelung (d.h. eine Sperrbeschichtung,
die über
der Hauptoberfläche
des Trägers
liegt, auf welcher die Schleifschicht aufgebracht ist), eine Nachversiegelung (d.h.
eine Sperrschicht die über
der Hauptoberfläche des
Trägers
liegt, die gegenüber
der Hauptoberfläche,
auf welcher die Schleifschicht aufgebracht ist, liegt), ein Sättigungsmittel
(d.h. eine Sperrschicht, die auf alle freiliegenden Oberflächen des
Trägers
aufgebracht ist) oder eine Kombination derselben einschließen. Nützliche
Vorversiegelungs-, Nachversiegelungs- und Sättigungsmittelbeschichtungen
schließen
Klebstoff, Phenolharze, Latexe, Epoxyharze, Harnstoff-Formaldehyd, Urethan,
Melamin-Formaldehyd, Neoprenkautschuk, Butylacrylat, Styrol, Stärke und
Kombinationen derselben ein.
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Der
Schleifgegenstand kann z.B. hergestellt werden, indem der Träger zuerst
mit einem ersten Bindemittel beschichtet wird, was häufig als „Herstellen
einer Beschichtung" bezeichnet
wird, und die Schleifkörner dann
auf das Bindemittelmaterial aufgebracht werden. Alternativ dazu
kann der Schleifgegenstand z.B. hergestellt werden, indem eine Aufschlämmungsbeschichtung
auf den Träger
aufgebracht wird, wobei die Aufschlämmung Schleifkörner einschließt, die
im Bindemittelvorläufer
verteilt sind. In einigen Ausführungsformen sind
die Schleifkörner
orientiert und in anderen Ausführungsformen
liegen die Schleifkörner
ohne Orientierung vor. Für
Holzendbearbeitungsvorgänge
ist es häufig
bevorzugt, dass die Schleifkörner
derart elektrostatisch aufgebracht werden, dass ein die Längsachse
eines größeren Anteil
der Körner
näher senkrecht
zu der Ebene des Trägers
liegt. Die erhaltene Schleifschicht wird dann im Allgemeinen verfestigt
(z.B. teilweise gehärtet) oder
ausreichend dazu gehärtet,
dass die Schleifkörner
auf dem Trägerelement
gehalten werden.
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Beispiele
für nützliche
Bindemittelzusammensetzungen für
die Schleifschicht schließen
Phenolharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Melamin-Formaldehyd-Harz,
Acrylatharze, Urethanharze, Epoxyharze und Kombi nationen und Mischungen
derselben ein. Die Bindemittelzusammensetzung für die Schleifschicht kann auch
verschiede Zusätze,
einschließlich
z.B. Mahlhilfen, Weichmacher, Füllstoffe,
Fasern, Schmiermittel, oberflächenaktive
Mittel, Netzmittel, Farbstoffe, Pigmente, Antischaumbildner, Farbstoffe,
Kupplungsmittel, Weichmacher und Suspensionsmittel, einschließen.
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Geeignete
Schleifkörner
schließen
Oxide von Metallen wie Aluminium (z.B. fusioniertes Aluminiumoxid,
wärmebehandeltes
Aluminiumoxid und keramisches Aluminiumoxid), cokondensiertes Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid,
Ceroxid, Granat, Siliciumcarbid, Diamant, kubisches Bornitrid, Borcarbide,
Korund, Zirkoniumkorund, Spinelkorund, Rubin, Feuerstein, Schmirgel
und Mischungen derselben ein.
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Eine
zweite Schicht aus der Bindemittelzusammensetzung, häufig bezeichnet
als „Versiegelungsbeschichtung" kann auf die Schleifschicht
aufgebracht werden. Die Versiegelungsbeschichtung verstärkt weiter das
beschichtete Schleifprodukt. Geeignete Versiegelungsbeschichtungszusammensetzungen
schließen Phenolharze,
Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Melamin-Formaldehyd-Harz, Acrylatharze,
Urethanharz, Epoxyharze und Kombinationen und Mischungen derselben
ein. Die Versiegelungsbeschichtung kann auch verschiedene Zusätze, einschließlich Mahlhilfen,
Weichmacher, Füllstoffe
(z.B. Kryolith), Fasern, Schmiermittel, oberflächenaktive Mittel, Netzmittel,
Farbstoffe, Pigmente, Antischaummittel, Farbstoffe, Kupplungsmittel, Weichmacher,
Suspensionsmittel und Mischungen derselben einschließen.
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Wahlweise
kann ein zusätzlicher Überzug,
häufig
bezeichnet als „Überversiegelungsbeschichtung", der Mahlhilfen
und andere bekannte Zusätze
enthalten kann, auf die Versiegelungsbeschichtung aufgebracht werden.
Beispiele für
nützliche Überversiegelungsbeschichtungs zusammensetzungen
schließen
Metallsalze von Fettsäuren,
Harnstoff-Formaldehyd, Novolakphenolharze, Epoxyharze, Wachse und
Mineralöle
ein.
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Ausführungsformen
dieser Erfindung werden durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht,
jedoch sollten die jeweiligen Materialien und Mengen davon, die
in diesen Beispielen genannt werden, sowie andere Bedingungen und
Details diese Erfindung nicht übermäßig beschränken. Alle
Teile, Verhältnisse,
Prozentgehalte und Mengen, die in den Beispielen genannt sind, sind,
wenn nicht anders spezifiziert auf das Gewicht bezogen.
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Beispiele
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Testverfahren
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Die
in den Beispielen verwendeten Testverfahren schließen Folgendes
ein.
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Testverfahren
des elektrischen Widerstands
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Der
elektrische Widerstand einer Zusammensetzung in Ohm/Quadrat wird
gemessen, indem Sonden eines Ohmmeters des Typs „BECKMAN INDUSTRIAL DIGITAL
MULTIMETER MODEL 4410" (Beckman
Industrial Corp., Brea, CA) mit einem Abstand von 1,4 cm von einer
Schicht aus der gehärteten
Zusammensetzung (Gewicht der gehärteten
Beschichtung 0,88 Uz/yd2 (29,8 g/m2)), angeordnet auf einem Gewebepolyestersubstrat,
angeordnet werden.
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Viskosität
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Die
Viskosität
der verschiedenen Zusammensetzungen wurden unter Verwendung eines
Viskometers, erhalten unter der Markenbezeichnung „BROOKFIELD
SYCHRO-LECTRIC VISCOMETER" (Model
LTV) von Brookfield, Stoughton, MA, mit einer geeigneten Spindel
bestimmt. Für
Viskositäten
im Bereich von etwa 40–100
cPS wurde Spindel Nr. 1 mit 12 Umdrehungen pro Minute verwendet.
Für Viskositäten im Bereich
von etwa 100–900
cPS wurde Spindel Nr. 2 mit einer 30 UpM verwendet. Für Viskositäten im Bereich
von etwa 900–3.600
cPS wurde Spindel Nr. 3 mit 30 UpM von 30 verwendet. Für Viskositäten im Bereich
von etwa 3.600–10.000
cPS wurde Spindel Nr. 4 mit 60 UpM verwendet.
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Plattenkompatibilitätstestverfahren
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Der
Plattenkompatibilitätstest
wurde auf einer modifizierten Dreiradrückstandschleifmaschine des Typs
BADER (erhältlich
unter der Markenbezeichnung „BADER" von Stephen Bader
Co., Valley Falls, NY), ausgestattet mit einer Platte, die einen
2 Zoll (5,1 cm) dicken Aluminiumkopf einschloss, der mit einem graphitbeschichteten
Reibkissen des Typs Friction Fighter #450 (d.h. Plattenabdeckung)
(erhältlich
unter der Markenbezeichnung „FRICTION
FIGHTER #450" von
Process Engineering, (Crystal Lake, IL)) abgedeckt war durchgeführt. Das
Antriebsrad der rückständigen Schleifmaschine
weist einen Radius von 3 Zoll (7,6 cm) auf, und das Spannwalzenrad
weist einen Radius von 6 Zoll (15,2 cm) auf. Ein Thermoelement ist
auf der Oberfläche des
Aluminiumkopfes montiert.
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Ein
Schleifband mit 3 Zoll × 120
Zoll (7,6 cm × 30,5
cm) mit einer Probengraphitzusammensetzung, die auf einer Seite
des Bands gegenüber
der Schleifstelle aufgebracht ist, wird auf der Bader-Schleifmaschine derart
montiert, dass die Rückseite
des Bands über
den mit dem Graphitkissen bedeckten Aluminiumkopf gleitet. Das Band
wird mit einer Bandbreite 20 lbs/Zoll (17,4 kg/cm) gezogen. Das
Band wird dann für
eine Dauer von 30 Minuten über
die Graphitkissen-Platten-Konstruktion geführt. Die Temperatur hinter
dem Graphitkissen wird einmal pro Minute in Grad Celsius (°C) aufgezeichnet;
die höchste
erzielte Temperatur wird ebenso aufgezeichnet.
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Das
Gewicht des Graphitkissens wird vor und nach dem Test gemessen und
der Unterschied zwischen den zwei Messungen als die Menge des Plattenverschleißes in Gramm
(g) angegeben.
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Beispiele 1–10
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Beispiel
1, eine 50%ige Feststoffzusammensetzung wurde durch Kombinieren
von 29,5%iger wässrige
Acrylemulsion (erhalten unter der Markenbezeichnung „CARBOCURE
TSR 72" von BFGoodrich,
Cleveland, OH), 25%igem Graphitflockenpulver mit Teilchen mit 14–20 Mikrometern,
wie vom Hersteller angegeben, (erhalten unter der Markenbezeichnung „GRADE
3264" von Asbury
Graphite Mills Inc., Asbury, NJ), 0,5%iger oberflächenaktiver
ethoxylierter Ölsäure (erhalten
unter der Markenbezeichnung „EMULON
A" von BASF Corp.,
Mount Olive, NJ), 5% einer 33%igen Rußzusammensetzung (erhalten
unter der Markenbezeichnung „KW-3729,
AQUIS II" von Heucotech
Ltd. Fairless Hills, PA) und 40% Calciumcarbonat mit einer Teilchengröße von weniger
als 46 Mikrometern und einer mittleren Teilchengröße von etwa
15 Mikrometern, wie vom Hersteller angegeben, (erhalten unter der
Markenbezeichnung „GEORGIA
MARBLE NO. 10" von
Georgia Marble, Gantts' Quarry,
AL) und langsames und kontinuierliches Mischen für eine Dauer von 30 Minuten
unter Bildung einer gleichförmigen
Dispersion hergestellt.
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Beispiel
2 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 1 hergestellt, außer
dass die Zusammensetzung 45% Graphit und 20% Calciumcarbonat einschloss.
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Beispiel
3 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 1 hergestellt, außer
dass die Zusammensetzung 55% Graphit und 10% Calciumcarbonat einschloss.
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Beispiel
4 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 1 hergestellt, außer
dass die Zusammensetzung 65% Graphit und kein Calciumcarbonat einschloss.
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Beispiel
5 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 1 hergestellt, außer
dass die Zusammensetzung 50% Graphit und keinen Ruß einschloss.
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Beispiel
6 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 1 hergestellt, außer
dass die Zusammensetzung 50% Graphit, kein Calciumcarbonat und keinen
Ruß einschloss.
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Beispiel
7 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 1 hergestellt, außer
dass die Zusammensetzung 65% Graphit, kein Calciumcarbonat und keinen
Ruß einschloss.
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In
Beispiel 8 wurde eine 45%ige Feststoffzusammensetzung durch Kombinieren
von 29,5%iger wässriger
Acrylemulsion („CARBOCURE
TSR 72"), 45%igem
Graphitflockenpulver („GRADE
3264"), 0,5%iger oberflächenaktiver
ethoxylierter Ölsäure („EMULON
A"), 5% einer 33%igen
Rußzusammensetzung („KW-3729,
AQUIS II") und 20%
Calciumcarbonat mit einer Teilchengröße von weniger als 46 Mikrometern
und einer mittleren Teilchengröße von etwa
15 Mikrometern, wie vom Hersteller angegeben, (erhalten unter der Markenbezeichnung
(„GEORGIA
MARBLE NO. 10")
und langsames und kontinuierliches Mischen für eine Dauer von 30 Minuten
unter Bildung einer gleichförmigen
Dispersion hergestellt.
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In
Beispiel 9 wurde eine 55%ige Feststoffzusammensetzung durch Kombinieren
von 29,5%iger wässriger
Acrylemulsion („CARBOCURE
TSR 72"), 45%igem
Graphitflockenpulver („GRADE
3264"), 0,5%iger oberflächenaktiver
ethoxylierter Ölsäure („EMULON
A"), 5% einer 33%igen
Rußzusammensetzung („KW-3729,
AQUIS II") und 20%
Calciumcarbonat mit einer Teilchengröße von weniger als 46 Mikrometern
und einer mittleren Teilchengröße von etwa
15 Mikrometern, wie vom Hersteller angegeben, (erhalten unter der Markenbezeichnung
(„GEORGIA
MARBLE NO. 10")
und langsames und kontinuierliches Mischen für eine Dauer von 30 Minuten
unter Bildung einer gleichförmigen
Dispersion hergestellt.
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In
Beispiel 10 wurde eine 59%ige Feststoffzusammensetzung durch Kombinieren
von 29,5%iger wässriger
Acrylemulsion („CARBOCURE
TSR 72"), 45%igem
Graphitflockenpulver („GRADE
3264"), 0,5%iger oberflächenaktiver
ethoxylierter Ölsäure („EMULON
A"), 5% einer 33%igen
Rußzusammensetzung („KW-3729,
AQUIS II") und 20%
Calciumcarbonat mit einer Teilchengröße von weniger als 46 Mikrometern
und einer mittleren Teilchengröße von etwa
15 Mikrometern, wie vom Hersteller angegeben, (erhalten unter der Markenbezeichnung
(„GEORGIA
MARBLE NO. 10")
und langsames und kontinuierliches Mischen für eine Dauer von 30 Minuten
unter Bildung einer gleichförmigen
Dispersion hergestellt.
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Die
Viskosität
der Zusammensetzungen der Beispiele 1–10 wurde gemessen und ist
in Tabelle 1 angegeben. Die Zusammensetzungen der Beispiele 1–10 wurden
dann auf einen Träger
mit einem Feststoffbeschichtungsgewicht von 0,88 Uz/yd2 (29,8
g/m2) aufgetragen und gemäß dem Testverfahren
für elektrischen Widerstand
gemessen. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angegeben.
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Beispiel 11
-
In
Beispiel 11 wurde eine 50%ige Feststoffzusammensetzung durch Kombinieren
von 29,5%iger wässriger
Acrylemulsion („CARBOCURE
TSR 72"), 45%igem
Graphitflockenpulver („GRADE
3264"), 0,5%iger oberflächenaktiver
ethoxylierter Ölsäure („EMULON
A"), 5% einer 33%igen
Rußzusammensetzung („KW-3729,
AQUIS II") und 20%
Calciumcarbonat mit einer Teilchengröße von weniger als 46 Mikrometern
und einer mittleren Teilchengröße von etwa
15 Mikrometern, wie vom Hersteller angegeben, (erhalten unter der Markenbezeichnung
(„GEORGIA
MARBLE NO. 10")
und langsames und kontinuierliches Mischen für eine Dauer von 30 Minuten
unter Bildung einer gleichförmigen
Dispersion hergestellt.
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Beispiel
12 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 12 hergestellt, außer
dass es sich bei dem Bindemittel um Acryllatex (erhalten unter der
Markenbezeichnung „HYCAR
2679" von BFGGoodrich) handelte.
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Beispiel
13 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 12 hergestellt, außer
dass es sich bei dem Bindemittel um eine wässrige Acrylemulsion (erhalten
unter der Markenbezeichnung „CARBOCURE
TSR 5" von BFGoodrich)
handelte.
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Beispiel
14 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 12 hergestellt, außer
dass es sich bei dem Bindemittel um Polyurethan (erhalten unter
der Markenbezeichnung „SANCURE
825" von BFGGoodrich Specialty
Chemicals, Cleveland, OH) handelte.
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Beispiel
15 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 12 hergestellt, außer
dass es sich bei dem Bindemittel um Phenollatex (erhalten unter
der Markenbezeichnung „GP
387D51" von Georgia
Pacific Resins, Inc., Decatur, GA) handelte.
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Beispiel
16 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 12 hergestellt, außer
dass es sich bei dem Bindemittel um Epoxyharz (erhalten unter der
Markenbezeichnung „EPIREZ
3522-W60" von Shell,
Ireland, FL) handelte.
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Beispiel
17 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 12 hergestellt, außer
dass das Calciumcarbonat eine mittlere Teilchengröße von 2,5
bis 4,5 Mikrometern, wie vom Hersteller angegeben, (erhalten unter
der Markenbezeichnung „MICROWHITE" von ECC International,
Sylacauga, AL) aufwies.
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Beispiel
18 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 12 hergestellt, außer
dass das Graphit eine mittlere Teilchengröße von 5–15 Mikrometern, wie vom Hersteller
angegeben, (erhalten unter der Markenbezeichnung „DIXON
1472" von Dixon
Industrial Lubricants, a Division of Asbury Carbon, Asbury, NJ)
aufwies.
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Beispiel
19 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 12 hergestellt, außer
dass das Graphit eine mittlere Teilchengröße von 40–50 Mikrometern, wie vom Hersteller
angegeben, (erhalten unter der Markenbezeichnung „DIXON
1448" von Dixon
Industrial Lubricants) aufwies.
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Beispiel
20 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 12 hergestellt, außer
dass 5% Calciumcarbonat mit einer mittleren Teilchengröße von 2,5
bis 4,5 Mikrometern, wie vom Hersteller angegeben, („MICROWHITE") anstelle von 5%
Ruß verwendet
wurde.
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Beispiel
21 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 12 hergestellt, außer
dass 5% rotes Eisenoxid mit einer mittleren Teilchengröße von 0,35
Mikrometern, wie vom Hersteller angegeben, (erhalten unter der Markenbezeichnung „KROMA
RO-3097" von Elementis
Pigments, Inc., East St. Louis, IL) anstelle von 5% Ruß verwendet
wurde.
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Beispiel
22 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 12 hergestellt, außer
dass 5% rotes Eisenoxid mit einer mittleren Teilchengröße von 0,35
Mikrometern, wie vom Hersteller angegeben, („KROMA RO-3097") anstelle von 5%
Ruß verwendet
wurde und das Calciumcarbonat eine mittlere Teilchengröße von 2,5
bis 4,5 Mikrometern, wie vom Hersteller angegeben, („MICROWHITE") aufwies.
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Beispiel
23 wurde gemäß der Zusammensetzung
von Beispiel 12 hergestellt, außer
dass 20% Bariumsulfat mit einer mittleren Teilchengröße von 3
Mikrometern anstelle von 20% Calciumcarbonat verwendet wurden.
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Die
Viskosität
der Zusammensetzungen der Beispiele 11–23 wurde gemessen und die
Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 2 angegeben. Jede der Zusammensetzungen
der Beispiele 11–23
wurde auf einen mit mit 9,56 Uz/yd2 (324
g/m2) Nylon gefüllten Träger aus einer mit Satin behandelten
Polyesterwebkette mit einem Feststoffbeschichtungsgewicht von 0,88
Uz/yd2 (29,8 g/m2)
unter Verwendung eines 26-Schlammstabbeschichters aufgetragen und
in einem Schleifgewebebehandlungsofen bei 120°C für eine Dauer von 4 Minuten
getrocknet. Die Proben wurden dann gemäß dem Testverfahren auf elektrische
Widerstandskraft getestet.
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Die
Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 2 angegeben.
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Verschiedene
Modifikationen und Abweichungen dieser Erfindung sind dem Fachmann
ohne Verlassen des Rahmens der Ansprüche ersichtlich, und es sollte
klar sein, dass diese Erfindung nicht übermäßig auf die veranschaulichten
Ausführungsformen,
die hier dargelegt sind, beschränkt
ist. Andere Ausführungsformen liegen
innerhalb der Ansprüche.