DE69415174T2

DE69415174T2 - Schleifgegenstand

Info

Publication number: DE69415174T2
Application number: DE69415174T
Authority: DE
Inventors: Zayn Saint Paul Mn 55133-3427 Bilkadi; Thomas P. Saint Paul Mn 55133-3427 Klun
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-12-16
Filing date: 1994-10-24
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JPH09506557A; BR9408298A; EP0734309B1; CA2178743A1; US5391210A; EP0734309A1; KR960706390A; AU8124294A; WO1995016547A1; DE69415174D1; AU675891B2

Description

Diese Erfindung betrifft einen Schleifgegenstand, insbesondere einen Schleifgegenstand, der ein Verbund-Bindemittel umfaßt.
Schleifgegenstände umfassen typischerweise eine Vielzahl von Schleifmittelteilchen sowie ein Bindemittel. Auf dem Markt gibt es viele verschiedene Arten von Schleifgegenständen. Diese umfassen: (1) beschichtete Schleifgegenstände, in welchen das Bindemittel die Schleifmittelteilchen an ein Unterlagenmaterial bindet (z. B. "Sandpapier"); (2) überdeckende beschichtete Schleifgegenstände, in welchen die Schleifmittelteilchen in einem Bindemittel dispergiert sind, wodurch ein Schleifmittelverbund erzeugt wird, der anschließend an einer Unterlage gebunden wird, um einen Schleifgegenstand zu erzeugen; (3) gebundene Schleifgegenstände, in welchen das Bindemittel die Teilchen verbindet, wodurch eine Masse mit Gestalt, z. B. eine Schleifscheibe, erzeugt wird; und (4) Schleifgegenstände aus Faservlies, in welchen das Bindemittel die Schleifmittelteilchen in einem faserigen Vliessubstrat bindet. In all diesen Schleifgegenständen gibt es eine Schleifmitteloberfläche, welche mit einem zu schleifenden Werkstück in Kontakt kommt.
Das Bindemittel im Schleifgegenstand wird typischerweise durch Härten einer flüssigen Bindemittelvorstufe erzeugt. Die flüssige Bindemittelvorstufe schließt ein Harz oder einen Klebstoff ein. Während der hers Während der Herstellung des Schleifgegenstands wird die flüssige Bindemittelvorstufe einer Energiequelle ausgesetzt, was unmittelbar zur Polymerisation oder zum Vernetzen des Harzes oder Polymers führt, wodurch das feste Bindemittel erzeugt wird. Die Energiequelle kann thermische Energie oder Strahlungsenergie, z. B. Elektronenstrahlen, ultraviolettes Licht oder sichtbares Licht bereitstellen.
Im allgemeinen besteht so wie die Härte der Schleifmittelteilchen und/oder des Bindemittels zunimmt, eine entsprechende Zunahme der Schleifgeschwindigkeit, d. h. der Geschwindigkeit, mit welcher der Schleifgegenstand Material von einem Werkstück entfernen kann. So wie die Schleifgeschwindigkeit durch Erhöhen der Härte der Schleifmittelteilchen und/oder des Bindemittels erhöht wird, kann jedoch die Qualität der Oberflächenbeschaffenheit, die dem Werkstück durch den Schleifgegenstand verliehen wird, nachteilig beeinflußt werden. Wenn die erhaltene Oberflächenbeschaffenheit unerwünscht grob ist, kann es sein, daß die Härte der Schleifmittelteilchen und/oder des Bindemittels verringert werden müssen, wodurch die vorteilhafte Schleifgeschwindigkeit verringert wird.
Die Erfindung stellt Schleifgegenstände bereit, die für eine hohe Schleifgeschwindigkeit sorgen, wobei sie dem abgeschliffenen Werkstück auch eine ausgezeichnete Oberflächenbeschaffenheit verleihen. Der erfindungsgemäße Schleifgegenstand umfaßt eine Vielzahl von Schleiflnittelteilchen, die in einem gehärteten Ceramer dispergiert sind. "Cerammer" ist eine feststehende Bezeichnung, die verwendet wird, um ein härtbares Material zu kennzeichnen, das wenigstens eine Komponente, die eine Vorstufe einer Keramik ist, und wenigstens eine Komponente, die eine Vorstufe eines Polymers ist, enthält. Das gehärtete Ceramer wird aus einer flüssigen Dispersion, umfassend eine dispergierende Flüssigkeit und nichtaggregierte kolloidale Metalloxid-Teilchen, die in der dispergierenden Flüssigkeit dispergiert sind, hergestellt, wobei die dispergierende Flüssigkeit eine radikalisch polymerisierbare Zusammensetzung umfaßt.
Das erfindungsgemäße, gehärtete Ceramer ist zur Verwendung in vielen Arten von Schleifgegenständen, einschließlich gebundenen Schleifgegenständen, überdeckende beschichtete Schleifgegenstände und Vliesschleifgegenstände, geeignet. Ferner kann die Dispersion, aus welcher das Ceramer stammt, zur Herstellung beliebiger oder aller Beschichtungsschichten, welche in diesen Schleifgegenständen verwendet werden, z. B. Bindemittelschichten, Deckschichten und dergleichen, verwendet werden.
Fig. 1 veranschaulicht als Querschnitt ein aufgetragenes Schleifmittel auf einer Unterlage aus Tuchmaterial.
Fig. 2 veranschaulicht als Querschnitt ein aufgetragenes Schleifmittel auf einer Unterlage aus Papiermaterial.
Die hier verwendete Bezeichnung "Sol" bezieht sich auf eine Ansammlung nicht aggregierter kolloidaler Teilchen, die in einem flüssigen Medium dispergiert sind.
Die hier verwendete Bezeichnung "kolloidales Metalloxidteilchen" bezieht sich auf Metalloxidteilchen, vorzugsweise mit kugelförmiger Gestalt, und mit einer mittleren Maximalabmessung von weniger als 0,1 Mikrometer.
Die hier verwendete Bezeichnung "Ceramer" bezieht sich auf eine Zusammensetzung, welche nichtaggregierte kolloidale Metalloxidteilchen umfaßt, die in einer radikalisch polymerisierbaren Zusammensetzung dispergiert sind.
Die hier verwendete Bezeichnung "freiliegende Schleifmitteloberfläche" bezieht sich auf die Oberfläche eines Schleifgegenstands, der mit einem zu schleifenden Werkstück in direkten Kontakt kommt.
Die hier verwendete Bezeichnung "gehärtet" bezieht sich auf die Polymerisation den radikalisch härtbaren Teil des Ceramers an dem Punkt, an dem das Ceramer in eine feste, nichtfließende Zusammensetzung umgewandelt wird, hier nachstehend als "Bindemittel" bezeichnet.
Der erfindungsgemäße Schleifgegenstand umfaßt eine Vielzahl von Schleifmittelkörpern und ein Bindemittel, umfassend ein gehärtetes Ceramer. Das gehärtete Ceramer wird durch Polymerisieren des/der polymerisierbaren Bestandteils oder Bestandteile eines Ceramers erzeugt. Das Ceramer ist im wesentlichen wasserfrei. Das Ceramer enthält stärker bevorzugt weniger als 5 Gewichts-% Wasser, am stärksten bevorzugt weniger als 1 Gewichts-% Wasser.
Zur Verwendung in der Erfindung geeignete kolloidale Metalloxidteilchen sind nichtaggregierte Metalloxidteilchen, die als Sole dispergiert sind und einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 5 bis etwa 1.000 Nanometern, vorzugsweise etwa 10 bis etwa 100 Nanometern, und stärker bevorzugt etwa 10 bis etwa 50 Nanometern aufweisen. Auf Grundlage von sowohl der Leichtigkeit des Dispergierens der Metalloxidteilchen in der radikalisch polymerisierbaren Zusammensetzung als auch der Oberflächenbeschaffenheit, die durch den davon stammenden Schleifgegenstand erzeugt wird, werden diese Größenbereiche bevorzugt.
Die Metalloxidsolteilchen können aus einem beliebigen Metalloxid in einer beliebigen Oxidationsstufe bestehen. Beispiele bevorzugter Metalloxide schließen Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zircondioxid, Vanadiumoxid und Titanoxid ein, wobei Siliciumdioxid am stärksten bevorzugt wird. Silicium wird im allgemeinen als ein Nichtmetall angesehen. Für die Zwecke dieser Erfindung wird Silicium jedoch als ein Metall betrachtet.
Zur Verwendung in dieser Erfindung müssen die zur Herstellung von Cerameren nützlichen kolloidalen Metalloxidteilchen als ein Sol statt als ein Pulver oder als ein Gel bereitgestellt werden. Im Solzustand sind die kolloidalen Metalloxidteilchen in einem flüssigen Medium dispergiert. Repräsentative Beispiele für flüssige Medien, die als Dispergiermittel für die kolloidalen Metalloxidteilchen geeignet sind, schließen Wasser, wäßrige Alkohollösungen, niederaliphatische Alkohole, Toluol, Ethylenglycol, Dimethylacetamid, Formamid und Kombinationen davon ein. Das bevorzugte flüssige Medium ist Wasser. Wenn die kolloidalen Metalloxidteilchen in Wasser dispergiert sind, werden die Teilchen aufgrund üblicher elektrischer Ladungen auf der Oberfläche von jedem Teilchen stabilisiert, was die Dispersion statt die Agglomeration fördern kann. Die gleichartig geladenen Teilchen stoßen sich gegenseitig ab, wodurch sie die Aggregation verhindern. Im Gegensatz hierzu agglomerieren ungeladene kolloidale Teilchen im Pulverzustand, wie in Quarzstaub oder Kieselgel, wodurch Netzwerke ausgebildet werden und stellen somit keine einheitliche Dispersion von Teilchen bereit, wenn sie mit der organischen Komponente des Ceramers vereinigt werden. Ceramere sind leicht von anderen Materialien, die eine radikalisch polymerisierbare Zusammensetzung umfassen, aber mit den agglomerierten kolloidalen Metalloxidteilchen aufgefüllt sind, zu unterscheiden. Wenn die kolloidalen Metalloxidteilchen in einem Ceramer aus einem Sol stammen, kann das Ceramer selbst bei Beladungen mit kolloidalen Metalloxidteilchen, die 50 Gewichts% übersteigen, eine frei-fließende Flüssigkeit bleiben. Andererseits ergeben sich benetzte Pulver, wenn die kolloidalen Metalloxidteilchen, die aus einem Sol stammen, durch den gleichen Gewichtsanteil an agglomerierten kolloidalen Metalloxidteilchen ersetzt werden.
Unter den Cerameren besitzen diejenigen mit nichtaggregierten Metalloxidteilchen, welche mit Haftvermittlern funktionalisiert sind, gegenüber Cerameren mit nichtaggregierten Metalloxidteilchen, die nicht mit Haftvermittlern funktionalisiert sind, Vorteile bei der Verarbeitung. Die Ceramere mit kolloidalen Metalloxidteilchen, die mit Haftvermittlern funktionalisiert sind, können mit mehr Schleifmittelverschleißkörnern gefüllt werden als diejenigen Ceramere mit nichtfunktionalisierten kolloidalen Metalloxidteilchen, und stellen immer noch auftragbare oder verarbeitbare Gemische bereit. Das Ausmaß der Funktionalisierung der kolloidalen Metalloxidteilchen, das dafür erforderlich ist, daß Gemische, umfassend Keramik und Schleifmittelverschleißkörner, auftragbar bleiben, hängt in hohem Maße von der Konzentration an kolloidalen Metalloxidteilchen, der Beschaffenheit der radikalisch polymerisierbaren Zusammensetzung und der Art des Haftvermittlers ab. Im allgemeinen kann die Konzentration an kolloidalen Metalloxidteilchen im Ceramer bei bis zu 70 Gewichts% liegen, wobei die bevorzugte Konzentration im Bereich von etwa 15% bis etwa 60 Gewichts-% liegt.
Die zur Herstellung von Cerameren nützlichen Sole können durch auf dem Fachgebiet bekannte Verfahren hergestellt werden. Kolloidale Kieselgele, die als Sole in wäßrigen Lösungen dispergiert sind, sind auch unter Handelsnamen, wie "LUDOX" (E. I. DuPont de Nemours and Co., Inc. Wilmington, DE), "NYACOL" (Nyacol Co., Ashland, MA) und "NALCO" (Nalco Chemical Co., Oak Brook, IL) im Handel erhältlich. Nichtwäßrige Kieselgelsole (auch Organo-Kieselgelsole genannt) sind unter solchen Handelsnamen, wie "NALCO 1057" (ein Kieselgelsol in 2-Propoxyethanol, Nalco Chemical Co., Oak Brook, IL) und "MA-ST", "IP-ST" und "EG-ST" (Nissan Chemical Industries, Tokyo, Japan) im Handel erhältlich. Ebenso sind Sole anderer Oxide im Handel erhältlich, z. B. "NALCO ISJ-614"- und "NALCO ISJ-613"-Aluminiumoxidsole und "NYACOL 10/50"-Zirconoxidsol.
Haftvermittler können mit dem Ceramer oder dem Metalloxidsol vermischt werden, um die Dispergierbarkeit der Metalloxidteilchen in der radikalisch polymerisierbaren Zusammensetzung zu verbessern. Die bevorzugten Haftvermittler sind hydrolysierbare Silanverbindungen. Beispiele für in dieser Erfindung geeignete Silanhaftvermittler schließen Acryloxyalkyltrimethoxysilan, Methacryloxyalkyltrimethoxysilan, Phenyltrichlorsilan, Phenyltrimethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, Propyltriethoxysilan und Gemische davon ein.
Die radikalisch polymerisierbare Zusammensetzung des Ceramers ist im wesentlichen wasserfrei. Die bevorzugte radikalisch polymerisierbare Zusammensetzung umfaßt ethylenisch ungesättigte Monomere. Besonders bevorzugte Monomere besitzen die Formel:
in der R¹ für einen Vertreter, ausgewählt aus Wasserstoff, Halogen und Niederalkylrest, vorzugsweise mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, stärker bevorzugt für Wasserstoff oder Methyl steht; X für einen Vertreter steht, ausgewählt aus Sauerstoff und -NR&sub2;; wobei R² ein Wasserstoff oder Niederalkylrest, vorzugsweise mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet; R³ für einen mehrwertigen organischen Rest mit einem Molekulargewicht von 14 bis 1.000 und einer Wertigkeit von m+n steht; m eine ganze Zahl bedeutet, welche im Ester oder Amid die Anzahl der Acryl- oder Methacrylgruppen oder beides kennzeichnet, und vorzugsweise 1 bis 9, stärker bevorzugt 2 bis 5 beträgt, und wenn ein Gemisch aus Acryl- oder Methacryl- Verbindungen verwendet wird, vorzugsweise einen mittleren Wert von 1,05 bis 5 besitzt; n eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 5 bedeutet; und Y für einen Vertreter steht, ausgewählt aus Wasserstoffatom, Niederalkylresten und protischen funktionalen Resten, vorzugsweise ausgewählt aus -OH, -COOH, -CONHR&sub2;, -COONH&sub4;, -SH, -NHR, - NHCOOR&sup4;, -SO&sub3;H, -SO&sub3;NH&sub4;, -PO(OH)&sub2;, -PO(ONH&sub4;)&sub2; und Oxazolidon, wobei R&sup4; für Wasserstoff oder einen Niederalkylrest vorzugsweise mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht. Der mehrwertige organische Rest R³ kann cyclisch oder linear, aliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch sein, und enthält Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoffatome und gegebenenfalls Stickstoffatome.
Beispiele für monoethylenisch ungesättigte Monomere, die bei der Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bevorzugt werden, schließen Acryl- und Methacrylsäure, die Methyl-, Ethyl- und Propylester der Acrylsäure oder Methacrylsäure, wie Methylmethacrylat; und monoethylenisch ungesättigte Amide, wie Acrylamid, Methacrylamid, N,N- Dimethylacrylamid und dergleichen, ein.
Beispiele für polyethylenisch ungesättigte Monomere, die bei der Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bevorzugt werden, schließen Acrylsäure- und Methacrylsäureester mehrwertiger Alkohole ein. Weitere polyethylenisch ungesättigte Monomere, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eingesetzt werden können, sind Diallylphthalat, 1,4-(Dicrotonyloxy)butan, Acrylate und Methacrylate. Weitere ethylenisch ungesättigte Monomere schließen Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethallylester und -amide von Carbonsäuren, Tris(2-acryloxyethyl)isocyanurat und 1,3,5-Tris(2-methylacryloxyethyl)- triazin, ein.
Beispiele für Harze, die durch einen Radikalmechanismus polymerisiert werden können, schließen acrylierte Urethane, acrylierte Epoxide, Aminoplastderivate mit ungesättigten Carbonylgruppen in den Seitenketten, Isocyanuratderivate mit wenigstens einem Acrylatrest in der Seitenkette, Isocyanatderivate mit wenigstens einem Acrylatrest in der Seitenkette, von acrylierten Epoxiden verschiedene Epoxyharze, von acrylierten Urethanen verschiedene ethylenisch ungesättigte Verbindungen, acrylierte Epoxide, acrylierte Isocyanate oder acrylierte Isocyanurate und Gemische und Kombinationen davon, ein. Die hier verwendete Bezeichnung "Acrylat" beeinhaltet Acrylate und Methacrylate.
Die flüssige radikalisch polymerisierbare Zusammensetzung kann auch ein polyethylenisch ungesättigtes Oligomer sein, wie eine acrylierte Urethan- oder eine acrylierte Epoxyverbindung. Acrylierte Urethane sind Diacrylatester von mit Isocyanat verlängerten Polyestern oder Polyethern mit Hydroxyendgruppen. Beispiele für im Handel erhältliche acrylierte Urethane schießen "UVITHANE 782", erhältlich von Morton Chemical, und "CMD 6600", "CMD 8400" und "CMD 8805", erhältlich von UCB Radcure Specialties, ein.
Acrylierte Epoxide sind Diacrylatester von Epoxyharzen, wie die Diacrylatester von Bisphenol A Epoxyharz. Beispiele für im Handel erhältliche acrylierte Epoxide schließen "CMD 3500", "CMD 3600" und "CMD 3700", erhältlich von UCB Radcure Specialties, ein.
Die Aminoplastharze besitzen wenigstens eine α-,β-ungesättigte Carbonylgruppe je Molekül oder Oligomer in der Seitenkette. Diese Materialien werden in den US-Patenten-Nrn. 4,903,440 und 5,236,472 weiter beschrieben.
Isocyanuratderivate mit wenigstens einem Acrylatrest in der Seitenkette und Isocyanatderivate mit wenigstens einem Acrylatrest in der Seitenkette werden in US-Patent- Nr. 4,652,274 weiter beschrieben. Das bevorzugte Isocyanurat-Material ist ein Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat.
Ethylenisch ungesättigte Harze schließen sowohl monomere als auch polymere Verbindungen, die Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoffatome und gegebenenfalls Stickstoffatome und die Halogenatome enthalten, ein. Im allgemeinen sind Sauerstoff oder Stickstoffatome oder beide in den Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und Harnstoffgruppen vorhanden. Ethylenisch ungesättigte Verbindungen besitzen vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als etwa 4.000 und sind vorzugsweise Ester, die durch die Umsetzung von Verbindungen, die aliphatische Monohydroxygruppen oder aliphatischen Polyhydroxygruppen enthalten, mit ungesättigten Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure und dergleichen, hergestellt wurden. Repräsentative Beispiele für ethylenisch ungesättigte Harze schließen Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Styrol, Divinylbenzol, Vinyltoluol, Ethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerthyittriacrylat, Pentaerythrittrimethacrylat, Pentaerythrittetraacrylat und Pentaerythrittetramethacrylat ein. Weitere ethylenisch ungesättigte Harze schließen Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethallylester und -amide von Carbonsäuren ein, wie Diallylphthalat, Diallyladipat und N,N-Diallyladipamid. Noch weitere stickstoffhaltige Verbindungen schließen Tris(2-acryloxyethyl)isocyanurat, 1,3,5-Tris(2-methyacryloxyethyl)-s-triazin, Acrylamid, Methylacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylpiperidon ein.
Während der Herstellung des Schleifgegenstands wird das Ceramer einer Energiequelle ausgesetzt, um dessen Polymerisation zu starten. Wenn das Ceramer gehärtet ist (d. h. polymerisiert), ist es in ein festes, nichtfließendes Bindemittel umgewandelt. Die Energiequelle kann eine Quelle thermischer Energie oder von Strahlungsenergie, wie Elektronenstrahlen, ultraviolettes Licht oder sichtbares Licht, sein. Die Menge an erforderlicher Energie hängt von der chemischen Beschaffenheit der reaktiven Reste im Ceramer ab, ebenso von der Dicke und Dichte der Ceramerbeschichtung. Bei thermischer Energie ist eine Ofentemperatur von etwa 50ºC bis etwa 250ºC und eine Dauer von etwa 15 Minuten bis etwa 16 Stunden ausreichend. Bestrahlen mit Elektronenstrahlen, die auch als Ionisierende Strahlung bekannt ist, kann mit einem Energiegehalt von etwa 0,1 bis etwa 10 Mrad, vorzugsweise bei einem Energiegehalt von etwa 1 bis etwa 10 Mrad angewandt werden.
Die Polymerisation der/des bevorzugten ethylenisch ungesättigten Monomer(en) oder Oligomer(en) geschieht über einen Radikalmechanismus. Wenn die Energiequelle ein Elektronenstrahl ist, erzeugt der Elektronenstrahl Radikale, welche die Polymerisation initiieren. Wenn die Energiequelle Hitze, ultraviolettes Licht oder sichtbares Licht ist, kann es sein, daß ein Starter oder Härter vorhanden sein muß, um Radikale zu erzeugen. Beispiele für Starter, die beim Einwirken von ultraviolettem Licht oder Hitze Radikale erzeugen, schließen organisch Peroxide, Azo-Verbindungen, Chinone, Nitroso-Verbindungen, Acylhalogenide, Hydrazone, Mercapto-Verbindungen, Pyrylium-Verbindungen, Imidazole, Chlortriazine, Benzoin, Benzoinalkylether, Diketone, Phenone und Gemische davon ein, sind aber nicht auf diese begrenzt. Beispiele für Starter, die beim Einwirken von sichtbarem Licht Radikale erzeugen, finden sich in US-Patent-Nr. 4,735,632. Der Starter wird bezogen auf das Gewicht des Ceramers typischerweise in Mengen im Bereich von 0,1 bis 10 Gewichts-%, vorzugsweise 2 bis 4 Gewichts-%, eingesetzt. Ein weiterer Photostarter, der bei Einwirken von sichtbarem Licht Radikale erzeugt, besitzt den Handelsnamen "IRGACURE 369", im Handel von Ciba Geigy Company erhältlich.
Das Ceramer oder die härtbaren Zusammensetzungen können gegebenenfalls Photosensibilisatoren oder Photostartersysteme enthalten, welche die Polymerisation entweder an Luft oder in einer inerten Atmosphäre, wie Stickstoff, beeinflussen. Diese Photosensibilisatoren oder Photostartersysteme schließen Verbindungen mit Carbonylgruppen oder tertiären Aminoresten und Gemische davon ein. Unter den bevorzugten Verbindungen mit Carbonylgruppen befinden sich Benzophenon, Acetophenon, Diphenyldiketon, Benzaldehyd, o-Chlorbenzaldehyd, Xanthon, Thioxanthon, 9,10-Anthrachinon und weitere aromatische Ketone, die als Photosensibilisatoren wirken können. Unter den bevorzugten tertiären Aminen befinden sich Methyldiethanolamin, Ethyldiethanolamin, Triethanolamin, Phenylmethylethanolamin und Dimethylaminoethylbenzoat. Die Menge an Photosensitibilisator oder Photo startersystem kann bezogen auf das Gewicht des Ceramers im allgemeinen von etwa 0,01 bis 10 Gewichts%, stärker bevorzugt von 0,25 bis 4,0 Gewichts-%, schwanken. Wenn die Menge kleiner als 0,01 Gewichts% ist, kann die Polymerisationsgeschwindigkeit extrem niedrig sein. Wenn der Photosensibilisator oder das Photostartersystem im Überschuß von 5 Gewichts-% eingesetzt wird, ist keine dementsprechend verbesserte Wirkung zu erwarten Das allgemeine Verfahren zur Herstellung des Ceramers umfaßt die Schritte:
(a) Bereitstellen eines Metalloxidsols in einer inerten Flüssigkeit, wie Wasser,
(b) Dispergieren einer Zusammensetzung einer radikalisch polymerisierbaren Flüssigkeit in das Metalloxidsol, und
(c) Entfernen einer hinreichenden Menge der inerten Flüssigkeit, vorzugsweise durch Destillation, so daß das entstandene Ceramer im wesentlichen frei von inerter Flüssigkeit ist.
Gegebenenfalls kann eine ausreichende Menge an oberflächenmodifizierenden Mittel (Haftvermittler) zum Ceramer gegeben werden, um die Dispergierbarkeit der Metalloxidteilchen zu verbessern.
Erfindungsgemäße Schleifgegenstände schließen Schleifmittelverschleißkörner, z. B. Schleifmittelverschleißkörner mit einer mittleren Teilchengröße von wenigstens etwa 0,1 Mikrometer ein. Die Zugabe von Schleifmittelteilchen mit größeren Größen kann die Schleifgeschwindigkeit erhöhen.
Bevorzugte Schleifmittelteilchen besitzen eine mittlere Teilchengröße zwischen etwa 1 bis 1.300 Mikrometer und eine Härte nach Mohs von wenigstens etwa 8, stärker bevorzugt von mehr als 9. Beispiele geeigneter Materialien für Schleifmittelteilchen schließen geschmolzenes Aluminiumoxid, keramisches Aluminiumoxid, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid-Zirconoxid, Diamant, Ceroxid, kubisches Bornitrid, Granat und Kombinationen davon ein. Die Bezeichnung "Schleifmittelteilchen" beinhaltet auch einen Vielzahl einzelner Schleifmittelteilchen, die miteinander verbunden sind, wodurch ein Agglomerat erzeugt wird. Agglomerate werden in den US-Patenten-Nrn. 4,311,489; 4,652,275 und 4,799,939 weiter beschrieben.
Das erfindungsgemäße Ceramer kann in beschichteten Schleifgegenständen, gebundenen Schleifgegenständen, überdeckenden beschichteten Schleifgegenständen sowie in Schleifgegenständen aus Vliesen verwendet werden.
Schleifgegenstände, welche das vorstehend erläuterte Ceramer, den Schleifmittelverbund, den Spezialklebstoff oder die Deckschicht enthalten, können ferner auf dem Fachgebiet bekannte optionale Additive, wie Füllstoffe (einschließlich Schleifhilfsstoffe), Fasern, Schmiermittel, Antistatika, Netzmittel, oberflächenwirksame Substanzen, Pigment, Farbstoffe, Haftvermittler, Weichmacher und Suspendiermittel, umfassen.
Beschichtete Schleifmittel, die mit den hier beschriebenen Cerameren hergestellt werden können, sind in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht. Wie in Fig. 1 veranschaulicht, ist das im allgemeinen mit 10 gekennzeichnete beschichtete Schleifmittel durch ein Tuch unterlegt. Das Tuch 12 wurde mit einer optionalen Deckschicht 14 auf der Rückseite und mit einer optionalen Leimvorbeschichtung 16 behandelt. Über der Leimvorbeschichtung kommt ein Spezialklebstoff 18 zu liegen, in dem Schleifmittelteilchen 20, wie Siliciumcarbid oder Aluminiumoxid, eingebettet werden. Eine Deckschicht 22 wurde über der Bindemittelschicht 18 und den Schleifmittelteilchen 20 angebracht. Es besteht keine klare Abgrenzungslinie zwischen der Deckschicht auf der Rückseite und der Leimvorbeschichtung, die im Inneren der Tuchunterlage, die so gut wie möglich mit den Harzen dieser Beschichtungen gesättigt ist, zusammenkommen.
In Fig. 2 wird ein im allgemeinen mit 30 gekennzeichnetes beschichtetes Schleifmittel, das auf einer Papierunterlage 32 erzeugt wird, veranschaulicht. Die Papierunterlage wird mit einer Deckschicht 34 auf der Rückseite und einer Leimvorbeschichtung 36 behandelt. Die Leimvorbeschichtung wird mit einem Spezialklebstoff 38, in dem Schleifmittelteilchen 40 eingebettet werden, überdeckt. Die Schleifmittelteilchen 40 und der Spezialklebstoff 38 werden mit einer Deckschicht 42 überdeckt, die dabei hilft, die Schleifmittelteilchen 40 während des Gebrauchs auf der Unterlage zu halten und kann ferner Schleifhilfsmittel enthalten.
Geeignete Unterlagen für beschichtete Schleifgegenstände oder für überdeckende beschichtete Schleifgegenstände schließen polymeren Film, grundierten polymeren Film, Tuch, Papier, vulkanisierte Faser, Vliessubstrate, behandelte Vliessubstrate und Kombinationen davon ein. Das Tuch oder Vliessubstrat besteht vorzugsweise aus Glas, Polyester, Polyamid, Kunstseide, Baumwolle oder Kombinationen davon. Geeignete Materialien für polymere Filme schließen Polyester, Polyamid, Polyethylen und Polypropylen ein.
Das Ceramer kann eingesetzt werden, um eine oder mehrere der Beschichtungen, die bei der Herstellung beschichteter Schleifgegenstände oder überdeckender beschichteter Schleifgegenstände herkömmlicherweise verwendet werden, herzustellen. Die Ceramer kann beispielsweise verwendet werden als der Spezialklebstoff, d. h. die Klebstoffbeschichtung, welche die Schleifmittelteilchen an der Unterlage befestigt, die Deckschicht, d. h. die Klebstoffbeschichtung, welche über den Schleifmittelteilchen zu liegen kommt und diese verstärkt, die Superdeckschicht, d. h. die Beschichtung, welche über der Deckschicht zu liegen kommt, oder zur Unterlagenbehandlung oder -beschichtung, z. B. als eine Imprägniermittelbeschichtung, welche das Unterlagenmaterial sättigt, oder als eine Oberflächenbeschichtung, die auf der Rückseite der Unterlage, gegenüber den Schleifmittelteilchen vorhanden ist. Das Ceramer muß nicht für alle Beschichtungslagen eingesetzt werden. Herkömmliche Bindemittel können für eine oder mehrere der Beschichtungslagen verwendet werden. Das präzise Verhältnis von kolloidalen Metalloxidteilchen zu organischem Material in einer Beschichtung eines beschichteten Schleifgegenstands ist eine Frage der Auswahl. Die Beschichtung sollte eine hinreichende Menge an kolloidalen Metalloxidteilchen enthalten, um die jeweilige gewünschte Wirkung zu erhalten. Eine Konzentration an kolloidalem Metalloxid von nur etwa 15 Gewichts-% des Bindemittels hat sich als nützlich erwiesen, und es wird angenommen, daß Konzentrationen an kolloidalem Metalloxid von unter 15 Gewichts-% des Bindemittels, z. B. 5% bis 15%, auch eine gewisse Verbesserung aufweisen könnte. Die Menge an kolloidalen Metalloxidteilchen muß jedoch nicht so groß sein, daß nachteilige Wirkungen damit verbunden sind. Derartige nachteilige Wirkungen schließen Shwierigkeiten hinsichtlich Beschichtbarkeit, schwerwiegend verringerten Schliff und übermäßig unebene Oberflächenbeschaffenheit ein.
In einem gebundenen Schleifgegenstand bindet das gehärtete Ceramer die Schleifmittelteilchen in eine Masse mit Gestalt, z. B. eine Schleifscheibe. In einem bevorzugten Herstellungsverfahren wird das Ceramer mit den Schleifmittelteilchen vermischt und das entstandene Gemisch wird in eine Gußform gefüllt. Die Gußform wird anschließend erwärmt, falls erwünscht unter Druck, um das Ceramer zu härten. Schließlich wird der gebundene Schleifgegenstand aus der Gußform entfernt.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstands beinhaltet die folgenden Schritte. Zuerst wird eine Imprägnierbeschichtungsvorstufe mittels einer herkömmlichen Technik, wie Tauchbeschichtung oder Walzenbeschichtung, auf die Unterlage aufgetragen. Nach dem Auftragen der Imprägnierbeschichtung können Vorstufen der Deckschicht auf der Rückseite oder Leimvorbeschichtungsvorstufen mittels einer beliebigen bekannten Technik, wie Walzenbeschichtung, Schmelzbeschichtung oder Rakelstreichbeschichtung, aufgetragen werden. Die Spezialklebstoffvorstufe wird mittels einer beliebigen bekannten Technik, wie Sprühbeschichten, Walzenbeschichtung, Schmelzbeschichtung oder Rakelstreichbeschichtung, über die optionale Leimvorbeschichtung aufgetragen. Die Schleifmittelteilchen werden in die Spezialklebstoffvorstufe geschleudert, bevor die Spezialklebstoffvorstufe getrocknet oder teilweise ausgehärtet ist. Die Schleifmittelteilchen werden anschließend typischerweise mittels eines elektrostatischen Beschichtungsverfahrens geschleudert. Anschließend wird die Deckschichtvorstufe mittels einer beliebigen Technik über die Schleifmittelteilchen aufgetragen. Schließlich wird die Superdeckschichtvorstufe mittels einer beliebigen Technik über der Deckschicht aufgetragen.
Die Vorstufen der Imprägnierbeschichtung, der Deckschicht auf der Rückseite, der Leimvorbeschichtung, des Spezialklebstoffs, der Deckschicht und der Superdeckschicht werden wenigstens entweder hinreichend so getrocknet oder teilweise so gehärtet, daß die Beschichtung vor der Auftragung der nachfolgenden Beschichtung berührtrocken ist. Jede dieser Beschichtungen ist vorzugsweise wenigstens teilweise gehärtet und kann im wesentlichen vollständig gehärtet sein bevor die nächste Beschichtung aufgetragen wird. Falls erforderlich, können die anderen teilweise gehärteten Beschichtungen nach dem Auftragen der letzen Beschichtung weiter gehärtet werden. Die verschiedenen Beschichtungen sollten hinreichend so polymerisiert oder so gehärtet sein, daß sie in Schleifvorgängen nützlich sind.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines überdeckenden beschichteten Schleifgegenstands beinhaltet die folgenden Schritte. Zuerst wird das Ceramer mit Schleifmittelteilchen gemischt, um ein Gemisch, das nachstehend als eine Schleifmittelaufschlämmung bezeichnet wird, zu erzeugen. Es wird allgemein bevorzugt, daß die Schleifmittelteilchen im Ceramer durchweg einheitlich dispergiert sind. Nach der Herstellung der Schleifmittelaufschlämmung wird diese mittels eines herkömmlichen Verfahrens, wie Sprühbeschichtung, Walzenbeschichtung, Schmelzbeschichtung oder Rakelstreichbeschichtung, auf die Vorderseite einer Unterlage aufgetragen. Als nächstes wird die Schleifmittelaufschlämmung einer Energiequelle ausgesetzt, um das Ceramer zu härten, d. h., zu polymerisieren.
Weitere Verfahren zur Herstellung eines überdeckenden beschichteten Schleifgegenstands werden im US-Patent-Nr. 5,152,917 und in WO-A-94/15752 beschrieben. Gemäß einer Ausführungsform dieser Verfahren wird die Schleifmittelaufschlämmung zuerst in die Hohlräume eines Herstellungswerkzeugs eingeführt, und anschließend wird eine Unterlage mit dem Herstellungswerkzeug so in Kontakt gebracht, daß die Schleifmittelaufschlämmung eine Oberfläche der Unterlage anfeuchtet. Während die Schleifmittelaufschlämmung in den Hohlräumen vorhanden ist, wird sie einer Energiequelle ausgesetzt, um die Bindemittelvorstufe zu härten. Dieses Härten führt dazu, daß die Bindemittelvorstufe in ein starres Bindemittel umgewandelt und ein Schleifgegenstand erzeugt wird. In einer weiteren Ausführungsform wird die Schleifmittelaufschlämmung auf die Oberfläche einer Unterlage aufgetragen, die anschließend so mit dem Herstellungswerkzeug in Kontakt gebracht wird, daß die Aufschlämmung in die Hohlräume eindringt. Die restlichen Schritte sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform. Es wird bevorzugt, die Bindemittelvorstufe durch Einwirken von Strahlungsenergie, am stärksten bevorzugt von ultraviolettem oder sichtbarem Licht, zu härten. Wenn die Unterlage transparent ist, kann das ultraviolette oder sichtbare Licht durch die Unterlage in die Schleifmittelaufschlämmung eindringen. Wenn das Herstellungswerkzeug transparent ist, kann ultraviolettes oder sichtbares Licht durch das Herstellungswerkzeug durchgeleitet werden.
Ein durch das vorstehend beschriebene Verfahren hergestellter überdeckender beschichteter Schleifgegenstand weist eine gemusterte Oberfläche auf. Diese gemusterte Oberfläche umfaßt Schleifmittelverbünde mit präzise Gestalt, die an der Unterlage gebunden sind. Jeder Schleifmittelverbund mit präziser Gestalt umfaßt eine Vielzahl von Schleifmittelverschleißkörnern und ein Bindemittel. Jeder Schleifmittelverbund mit präziser Gestalt besitzt eine deutliche und wahrnehmbare planare Grenze.
Die erfindungsgemäßen Schleifgegenstände sollen zum Abschleifen der Oberfläche eines Werkstücks verwendet werden. Die beschichteten, überdeckenden und. Vliesschleifgegenstände können in Bahnenmaterialien, Riemen, Scheiben, Walzen, Kegel oder weitere gewünschte Gestalten umgewandelt werden. Das Werkstück kann aus einem beliebigen festen Material, z. B. Metall und Metallegierungen, Glas, Kunststoff, lackierten Oberflächen, Keramiken, Holz, holzartigen Materialien und anorganischen Materialien, wie Marmor und Stein, gefertigt sein. Die abzuschleifende Oberfläche kann verhältnismäßig unstrukturiert oder konturenreich sein. Techniken zur Verwendung von Schleifgegenständen sind auf dem Fachgebiet bekannt.
Die folgenden nichtbegrenzenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung weiter.
Sofern nichts anderes angegeben ist, beziehen sich in den Beispielen alle Teile, Prozentangaben, Verhältnisse usw. auf das Gewicht. Die folgenden Abkürzungen und Handelsnamen werden durchgehend verwendet:
MTMS Methyltrimethoxysilan
NVP N-Vinylpyrrolidon
CSP1 eine wäßrige Dispersion (34% Feststoffe) aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, unter dem Handelsnamen "1034A" im Handel von Nalco Chemical Co. erhältlich
CSP2 eine wäßrige Dispersion (40% Feststoffe) aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, unter dem Handelsnamen "2327A" im Handel von Nalco Chemical Co. erhältlich
TMSPMA 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat, unter dem Handelsnamen "Z6030" im Handel von Dow Corning erhältlich
TATHEIC Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat
PH&sub1; 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, unter dem Handelsnamen "IRGACURE 651" im Handel von Ciba Geigy Company erhältlich
TMPTA Trimethylolpropantriacrylat
F#X braune geschmolzene Aluminiumoxid-Schleifmittelverschleißkörner, erhältlich von Treibacher
ALFSX wärmebehandelte braune geschmolzene Aluminiumoxid-Schleifmittelverschleißkörner, erhältlich von Treibacher
PH&sub2; 2-B enzyl-2-(dimethylamino)-1- {4-(4-morpholinyl)phenyl} -1-butanon, unter dem Handelsnamen "IRGACURE 3 69" im Handel von Ciba Geigy Company erhältlich
EMAB Ethyldimethylaminobenzoat
ASP amorphe Siliciumdioxidteilchen mit einer mittleren Oberfläche von 50 m²/Gramm, unter dem Handelsnamen "OX-50" im Handel von Degussa Corp, Ridgefield Park, NJ erhältlich
WAO weiße geschmolzene Aluminiumoxid-Schleifmittelverschleißkörner
Die folgenden Herstellungverfahren (I - XIV) beschreiben wie die in den Beispielen eingesetzten Ceramere hergestellt wurden.

HERSTELLUNG I

Die folgenden Materialien wurden in einen 22 Liter-Rundkolben eingefüllt: CSP1 (6.000 g), Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) (1.000 g) und TMSPMA (504 g). Der Kolben wurde anschließend auf einen Bucchi R¹ 52 Rotationsverdampfer gestellt, wobei die Badtemperatur auf 55ºC eingestellt wurde. Ein gekühltes Gemisch aus 50% deionisiertem Wasser/50 Frostschutzmittel (Texaco) wurde wiederholt durch die Kühlwendeln zirkuliert. Bei einem verminderten Druck von ungefähr 3,3 kPa (25 Torr) wurden die flüchtigen Bestandteile solange entfernt, bis sich die Destillationsgeschwindigkeit auf weniger als 5 Tropfen je Minute (ungefähr 3 Stunden) verringerte. Das entstandene Material wurde mit CER1 gekennzeichnet.

HERSTELLUNG II

Herstellung I wurde wiederholt, ausgenommen, daß an Stelle von Hydroxyethylmethacrylat Hydroxyethylacrylat (HEA) verwendet wurde. Das entstandene Material wurde mit CER2 gekennzeichnet.

HERSTELLUNG III

Die folgenden Materialien wurden in einen 22 Liter-Rundkolben eingefüllt: CSP2 (5.080 g), N,N-Dimethylacrylamid (NhIDMA) (2.040 g), TMSPMA (504 g) und Isopropylalkohol (IPA) (2.000 g). Der Kolben wurde anschließend auf einen Bucchi 8152 Rotationsverdampfer gestellt, wobei die Badtemperatur auf 55ºC eingestellt wurde. Ein gekühltes Gemisch aus 50 % deionisiertem Wasser/50% Frostschutzmittel (Texaco) wurde wiederholt durch die Kühlwendeln zirkuliert. Bei einem verminderten Druck von ungefähr 167 kPa (125 Ton) wurden die flüchtigen Bestandteile solange entfernt, bis sich die Destillationsgeschwindigkeit auf weniger als S Tropfen je Minute (ungefähr 3 Stunden) verringerte. Ein milchiges Gemisch wurde erzeugt. Zum Gemisch wurde Isopropylalkohol (2.000 g) gegeben. Als die Destillation bei diesem Druck aufhörte wurde der Druck auf 3,3 kPa (25 Torr) verringert. Das Abziehverfahren wurde fortgesetzt, bis die Reaktionsprodukte ihre Farbe von weißlich nach transparent und klar änderten. Das entstandene Material wurde mit CER3 gekennzeichnet.

HERSTELLUNG IV

In einen Einliter-Rundkolben wurden die folgenden Materialien gegeben: CSP1 (150 g), analysenreiner Isopropylalkohol (150 g), TMSPMA (12,6 g) und Glycerindimethacrylat (119 g). Der Kolben wurde an einen Bucchl 8152 Rotationsverdampfer angeschlossen und unter Vakuum wurden in einem Temperaturbereich von 50 bis 60ºC alle flüchtigen Bestandteile entfernt, wodurch ein klares Gel erzeugt wurde. Das Gel wurde zweimal in Isopropylalkohol (60 g) redispergiert, anschließend wurde der Alkohol unter Vakuum bei einer Temperatur von 55ºC entfernt. Nach dem zweiten Entfernen des Alkohols blieb der Rest aus kristallinem klarem Ceramer mit einem grünlichen Farbton zurück. Der Siliciumdioxidgehalt betrug 30 Gewichts-%, und das entstandene Material wurde mit CER4 gekennzeichnet.

HERSTELLUNG V

In einen 10-Literkolben wurden die folgenden Materialien gegeben: CSP2 (625 g) und NVP (250 g). Wasser wurde bei einer Temperatur von 55ºC und einem Druck von 0,12 kPa (0,9 Torr) mittels eines Rotationsverdampfers entfernt. Die entwässerte, klare Flüssigkeit wog 519 g. Zur entwässerten, klaren Flüssigkeit wurden CSP2 (625 g) und NVP (250 g) gegeben, und der Entwässerungsschritt wurde wiederholt, wodurch 987 g entwässertes, klares Ceramer erhalten wurde, das 50 Gewichts% dispergierte Siliciumdioxidteilchen und 50 Gewichts- NVP umfaßte. Dieses Ceramer wurde mit CER5 gekennzeichnet.

HERSTELLUNG VI

In einen 10-Literkolben wurden die folgenden Materialien gegeben: CSP2 (1.275 g) und NNDMA (510 g). Vom Gemisch wurde Wasser bei einer Temperatur von 55ºC und einem Druck von 13,3 kPa (100 Torr) mittels eines Rotationsverdampfers entfernt. Nachdem etwa 300 g Wasser entfernt worden waren, wurden etwa 1000 g analysenreiner Isopropylalkohol zum Gemisch gegeben, das anschließend auf ein Gewicht von 1.013,2 g eingeengt wurde. Anschließend wurde NNDMA (6,8 g) zugegeben, um das Gesamtgewicht des Gemischs auf 1.020 g einzustellen. Das entstandene klare flüssige Ceramer wurde mit CER6 gekennzeichnet.

HERSTELLUNG VII

Herstellung V wurde wiederholt, ausgenommen daß CSP2 (1.470,6 g) und HEA (500 5 g) bei einer Temperatur von 55ºC und einem Druck von 0,12 kPa (0,9 Torr) auf ein Gewicht von 1.003 g eingeengt wurden. Das entstandene klare flüssige Ceramer wurde mit CER7 gekennzeichnet.

HERSTELLUNG VIII

In einen 10-Literkolben wurden die folgenden Inhaltsstoffe eingefüllt: CSP2 (1.000 g), NNDMA (400 g) und TMSPMA (49,6 g). Das Gemisch wurde auf einen an einer Vakuumpumpe angeschlossenen Bucchl 8152 Rotationsverdampfer gegeben, und die flüchtigen Bestandteile wurden bei einer Badtemperatur von 55ºC und einem Druck von etwa 10,0 kPa (75 Torr) entfernt, wobei die Kopftemperatur von 26ºC auf 30ºC anstieg. Nachdem das Verdampfen beendet war, wurde der Kolben und sein Inhalt gewogen und NNDMA (18,6 g) wurde zugegeben, um das verbliebene Gesamtgewicht auf 849,6 g (was das erwartete theoretische Gewicht des restlichen Ceramers ist) einzustellen. Das entstandene klare flüssige Ceramer wurde mit CER8 gekennzeichnet. Es war mit CER3 vergleichbar, ausgenommen, daß es nur 50% so viel TMSPA je Einheitsgewicht CSP2 aufwies, wie es bei CER3 auftrat.

HERSTELLUNG IX

In einer zu der bei Herstellung VIII ähnlichen Vorgehensweise wurden CSP2 (1.000 g), NNDMA (400 g) und TMSPMA (24,8 g) verarbeitet, um 822 g eines klaren, flüssigen Ceramers herzustellen, das mit CER9 gekennzeichnet wurde. CER9 war ähnlich wie CER3, ausgenommen, daß es 25% so viel TMSPMA je Einheitsgewicht CSP2 enthielt, wie es CER3 aufwies.

HERSTELLUNG X

In einer zu der bei Herstellung VIII ähnlichen Vorgehensweise wurden CSP2 (1.000 g), NNDMA (400 g), TMSPMA (248 g) und MTMS (13,6 g) verarbeitet, um ein klares, flüssiges Ceramer bereitzustellen, das mit CER10 gekennzeichnet wurde.

HERSTELLUNG XI

In einer zu der bei Herstellung VIII ähnlichen Vorgehensweise wurden CSP2 (1.000 g), NNDMA (400 g) und MTMS (54,5 g) verarbeitet, um ein klares, flüssiges Ceramer bereitzustellen, die mit CER1 l gekennzeichnet wurde.

HERSTELLUNG XII

In einem 10-Literkolben wurden TATHEIL (400 g) (Sartomer Co., West Chester, PA) in NNDMA (400 g) (Jarchem Ind., Newark, NJ) gelöst. Zu dieser Lösung wurden TMSPMA (200 g) und CSP2 (2015 g) gegeben. Der Kolben wurde anschließend an einen Bucchi R-152 Rotationsverdampfer (Brinkmann Inst. Inc. Westbury, NY) angeschlossenen, und Wasser bei einer Temperatur von 55ºC unter einem Druck von 0,12 kPa (0,9 Ton). Die entstandene entwässerte, klare, flüssige Keramik wurde als CER12 gekennzeichnet.

HERSTELLUNG XIII

In einen 10-Literkolben wurden TMPTA (408 g), NNDMA (408 g), TMSPMA (200 g), und CSP2 (2030 g) eingefüllt. Der Kolben wurde an einen Bucchi R-152 Rotationsverdampfer angeschlossenen, und Wasser unter Vakuum bei einer Temperatur von 55ºC entfernt. Das entstandene entwässerte, klare, flüssige Ceramer wurde mit CER13 gekennzeichnet.

HERSTELLUNG XIV

In einen 10-Literkolben wurden Pentaerythrittriacrylat (PETA) (408 g) (Sartomer Co.), NNDMA (408 g), TMSPMA (200 g) und CSP2 (2032 g) eingefüllt. Der Kolben wurde an einen R-152 Rotationsverdampfer angeschlossenen, und Wasser unter Vakuum bei einer Temperatur von 55ºC entfernt. Die entstandene klare, flüssige Ceramer wurde mit CER14 gekennzeichnet.

HERSTELLUNG XV

In einen 10-Literkolben wurden Pentaerythrittriacrylat (PETA) (1.079 g), TMSPMA (100 g), HEA (403 g) und CSP2 (2015 g) eingefüllt. Der Kolben wurde an einen R-152 Rotationsverdampfer angeschlossenen, und Wasser unter Vakuum bei einer Temperatur von 5 S ºC entfernt. Das entstandene klare, flüssige Ceramer wurde mit CER1 5 gekennzeichnet.

Allgemeines Verfahren I zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstands

Der Spezialklebstoff wurde mit einem Schmelzbeschichter auf eine Unterlage aufgetragen. Unmittelbar nach dem Beschichtungsschritt wurden Schleifmittelverschleißkörner elektrostatisch in den Spezialklebstoff geschleudert. Der entstandene Aufbau wurde mit einer Geschwindigkeit von 4, 5 Metern/Minute einer Ultraviolettlampe von Fusion Systems ausgesetzt, die einen "D"-Kolben enthielt, welcher bei 118 Watt/cm (300 Watt/Zoll) arbeitete. Als nächstes wurde mit einen Walzenbeschichter eine Deckschicht aufgetragen. Anschließend wurde die Deckschicht mit einer Geschwindigkeit von 6,1 Metern/Minute zwei Ultraviolettlampen ausgesetzt, die einen "D"-Kolben enthielten, welcher bei 118 Watt/cm (300 Watt/Zoll) arbeitete.

Allgemeines Verfahren II zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstands

Die Vorgehensweise aus US-Patent-Nr. 5,152,917 wurde angewandt. Ein Gemisch, umfassend die Vorstufe zur Herstellung eines Bindemittels und Schleifmittelverschleißkörner, wurde auf ein undurchsichtiges Herstellungswerkzeug mit Vertiefungen von pyramidaler Gestalt so beschichtet, daß das Gemisch die Vertiefungen im Werkzeug ausfüllte. Die Grundflächen der Pyramiden wurden aneinandergefügt und jede Grundfläche besaß die ungefähren Abmessungen von 360 Mikrometer (zwei Seiten) und 400 Mikrometer (eine Seite). Die ungefähre Tiefe der Vertiefung von pyramidaler Gestalt betrug 180 Mikrometer.
Als nächstes wurde ein aus Polyesterfilm (130 Mikrometer dick) bestehendes Substrat mittels einer Walze gegen das Herstellungswerkzeug gepreßt, wodurch das Gemisch die Vorderseite des Polyesterfilms benetzte. Die Vorderseite des Polyesterfilms war mit einem Ethylenacrylsäureprimer beschichtet worden. Anschließend wurde ultraviolettes Licht durch den Polyesterfilm und in das Gemisch übertragen, um die Polymerisation der Bindemittelvorstufe zu beginnen. Die Ultraviolett-Lichtquelle umfaßte zwei 118 Watt/cm (300 Watt/Zoll)Aetek "H"-Kolben, eine mit einer hohen Einstellung und die andere mit einer mittleren Einstellung. Die Geschwindigkeit der Bewegung des Substrats betrug 2,7 Meter/Minute. Durch das Licht wurde das Gemisch in einen Schleifmittelverbund umgewandelt, wobei der Schleifmittelverbund am Polyesterfilmsubstrat haftet. Als nächstes wurde der Aufbau Polyesterfilm/Schleifmittelverbund vom Herstellungswerkzeug getrennt, um den beschichteten Schleifgegenstand herzustellen.

Allgemeines Verfahren III zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstands

Diese Vorgehensweise entsprach derjenigen aus dem allgemeinen Verfahren 11 zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstands, mit den folgenden Unterschieden: (1) das Herstellungswerkzeug auf welches das Gemisch der Vorstufe für das Bindemittel und die Schleifmittelverschleißkörner beschichtet wurde, war für ultraviolettes Licht transparent, wobei das Werkzeug entweder aus Polypropylen oder aus einem Polypropylen/Polyethylen-Copolymer bestand, (2) die Unterlage war eine 300 Mikrometer dicke Kunstseidenunterlage der Gewichtsklasse J (erhältlich von Milliken Co.), die mit einem Phenolharz zur Leimvorbeschichtung vorbeschichtet war, (3) es wurde ein 600 Watt "V"-Kolben von Fusion Systems eingesetzt und die Bahngeschwindigkeiten variierten von 9,14 bis 27,4 m/Min., (4) das ultraviolette Licht wurde durch das transparente Werkzeug in das Gemisch übertragen.

Untersuchungsverfahren I

Der beschichtete Schleifgegenstand wurde in ein Endlosband (7,6 cm auf 335 cm) umgewandelt und auf einem Oberflächenschleifgerät mit konstanter Last untersucht. Ein vorgewogenes 1018 Werkstück aus Flußstahl mit ungefähr 2,5 cm auf 5 cm auf 18 cm wurde in eine Halterung eingebaut. Das Werkstück wurde mit seiner Fläche (2,5 cm auf 18 cm) vertikal so angeordnet, daß es einem gezackten Gummikontaktrad (mit 36 cm Durchmesser und einer Härte von 85 Shore), welches das Schleifmittelband trug, gegenübersteht. Das Werkstück wurde anschließend entlang einer Wegstrecke von 18 cm mit einer Geschwindigkeit von 20 Zyklen je Minute vertikal hin- und herbewegt, während ein federbelasteter Kolben unter einer Last von 4,5 kg das Werkstück gegen das Band drückte. Das Band wurde mit etwa 2050 Meter je Minute betrieben. Nachdem eine Minute Schleifdauer vergangen war, wurde die Anordnung der Werkstückhalterung entfernt und erneut gewogen. Die Menge an entferntem Bestand wurde durch Subtrahieren des Gewichts nach dem Abschleifschritt vom ursprünglichen Gewicht berechnet. Ein neues vorgewogenes Werkstück und eine Halterung wurden auf der Apparatur angeordnet. Der Endpunkt der Untersuchung lag bei 20 Minuten Abschleifen. Darüberhinaus wurde die Oberflächenbeschaffenheit (Ra) nach anfänglichem Abschleifen nach 1 Minute, nach 10 Minuten und nach 20 Minuten gemessen. Ra ist das arithmetische Mittel der Schrammengröße in Mikrometer (Mikrozoll). Eine weitere Messung, die manchesmal auch zum gleichen Zeitpunkt durchgeführt wurde, war der Peakwert, welcher die größte Schrammentiefe in Mikrometer (Mikrozoll) darstellt.

Untersuchungsverfahren II

Das Untersuchungsverfahren 11 entsprach dem Untersuchungsverfahren I, aber mit den folgenden Unterschieden: (1) Der Endpunkt des Abschleifens lag entweder dort, wo die entfernte Menge während des letzten Ein-Minuten-Zyklus weniger als ein Drittel der im ersten Zyklus entfernten Menge betrug oder dort wo das Werkstück glänzend wurde, (2) der Ra- Wert und die Peak-Ablesungen wurden nur nach jedem der ersten vier Zyklen aufgenommen und das Mittel dieser Ablesungen wurde erfaßt.

Untersuchungsverfahren III

Der beschichtete Schleifgegenstand aus jedem Beispiel wurde in eine Scheibe umgewandelt (12,7 cm Durchmesser) und mittels eines Haftklebers auf einer Zusatzunterlage aus Schaum befestigt. Die beschichtete Anordnung der Schleifscheibe/Zusatzunterlage wurde auf einem Untersuchungsgerät nach Schiefer installiert, und die beschichtete Schleifscheibe wurde benutzt, um ein aus Celluloseacetatbutyratpolymer gefertigtes Werkstück abzuschleifen. Die Beladung betrug 4,5 kg. Jede Untersuchung wurde unter fließendem Wasser mit einer Fließgeschwindigkeit von 60 g Wasser je Minute durchgeführt. Der Endpunkt der Untersuchung lag bei 500 Umdrehungen oder Zyklen der beschichteten Schleifscheibe. Die Menge an entferntem Celluloseacetatbutyratpolymer und die Oberflächenbeschaffenheit (Ra) des Werkstücks aus Celluloseacetatbutyratpolymer wurden am Ende der Untersuchung gemessen. Der Peak war der Unterschied in den höchsten zu den niedrigsten Punkten im Schrammenmuster in Mikrometern (Mikrozoll).

Untersuchungsverfahren IV

Das Untersuchungsverfahren IV war im wesentlichen das gleiche wie das Untersuchungsverfahren III, ausgenommen, daß das Werkstück aus Polymethylmethacrylat gefertigt war.

Untersuchungsverfahren V

Das Untersuchungsverfahren V war im wesentlichen das gleiche wie das Untersuchungsverfahren III, ausgenommen, daß das Abschleifen ohne fließendes Wasser durchgeführt wurde.

Untersuchungsverfahren VI

Das Untersuchungsverfahren VI war im wesentlichen das gleiche wie das Untersuchungsverfahren IV, ausgenommen, daß das Abschleifen ohne fließendes Wasser durchgeführt wurde.

Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele A bis F

Die beschichteten Schleifgegenstände aus den Beispielen 1-4 und Vergleichsbeispielen A bis E wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren I hergestellt. Das Verfahren zur Herstellung des beschichteten Schleifgegenstands aus Vergleichsbeispiel F wird nachstehend beschrieben.
Die Zusammensetzung der Vorstufe des Spezialklebstoffs und der Deckschicht für jedes Beispiel ist in Tabelle 1 angegeben. Die Vorstufen aus den Beispielen 1, 2, 3 und 4 enthielten zwei Arten radikalisch polymerisierbarer Monomerer in einem Verhältnis von 1 : 1. Ebenso enthielten die Vorstufen aus den Vergleichsbeispielen A, B, C und D zwei Arten radikalisch polymerisierbarer Monomerer in einem Verhältnis von 1 : 1. Beispielsweise enthielt das Ceramer von CER2 in Tabelle 1 28,2% HEA, was 176 g HEA entsprach, und das restliche Material von CER2 bestand aus Siliciumdioxidteilchen, die mit dem Haftvermittler behandelt wurden. Somit wurden 176 g TATHEIL für die Vorstufe aus Beispiel 1 eingesetzt, um das Gewichtsverhältnis von HEA/TATHEIC gleich zu halten, d. h. bei 1 : 1. Die Zusammensetzung aus Vergleichsbeispiel A unterschied sich von derjenigen aus Beispiel 1 lediglich darin, daß sie nicht die Siliciumdioxidkomponente aus Beispiel 1 enthielt. Diese beschichteten Schleifgegenstände wurden gemäß dem Untersuchungsverfahren I untersucht und die Untersuchungsergebnisse sind in den Tabellen 3 und 4 angegeben. Tabelle 1
* CER1 enthält 28,2% HEMA
** CER2 enthält 28,8% HEA Die Vorstufenzubereitungen für die Spezialklebstoff und Deckschichten der Beispiele 1 bis 4 wurden mit Isopropanol auf 90% Feststoffe verdünnt und die Vorstufenzubereitungen für die Bindemittel- und Deckschichten des Vergleichsbeispiels E wurde mit Isopropanol auf 95% Feststoffe verdünnt.
Die Unterlage für diesen Satz an Beispielen war ein Polyesterfilm (76 Mikrometer dick), der mit einem Ethylen-Acrylsäure-Copolymer grundiert worden war. Die Schleifmittelverschleißkörner waren von der Güteklasse P120 F#X. Der Spezialklebstoff aus jedem Beispiel enthielt 35% Calciumcarbonat-Füllstoff und 65% Bindemittelvorstufe. Die Deckschicht aus jedem Beispiel enthielt 50% Calciumcarbonat-Füllstoff und 50 Bindemittelvorstufe. Die Beschichtungsgewichte des Spezialklebstoff, der Schleifmittelverschleißkörnerbeschichtung und Deckschicht in Gramm/Quadratmeter sind in Tabelle 2 angegeben. Nachdem die beschichteten Schleifgegenstände hergestellt worden waren, wurden die Proben 45 Minuten auf eine Temperatur von 104ºC erhitzt, um den Ethylen-Acrylsäure- Copolymerprimer zu aktivieren. Tabelle 2

Vergleichsbeispiel F

Auf eine Polyesterfilmunterlage (76 Mikrometer dick), die mit einem Ethylen- Acrylsäure-Copolymer grundiert worden war, wurde mittels eines Schmelzbeschichters eine Spezialklebstoffvorstufe aufgetragen. Die Beschichtungslösung für die Spezialklebstoffvorstufe enthielt 25 Teile Polyvinylalkohol ("ELVANOL 51-OS", E. I. DuPont de Nemours), 75 Teile Resol-Phenolharz und 0,65 Teile Netzmittel ("INTERWET 33", Interstab Chemical). Die Beschichtungslösung der Vorstufe für den Spezialklebstoff war vor der Beschichtung auf 84% Feststoff verdünnt worden. In die Spezialklebstoffvorstufe wurden elektrostatisch F#X Schleifmittelverschleißkörner der Güteklasse P180 geschleudert. Der entstandene Aufbau wurde eine Stunde bei einer Temperatur von 90ºC erhitzt. Anschließend wurde eine Deckschichtvorstufe, bestehend aus 25 Teilen Calciumcarbonat und 75 Teilen Resol- Phenolharz (74% Feststoff in Wasser) aufgetragen. Der entstandene Aufbau wurde eine Stunde auf eine Temperatur von 90ºC, 10 Stunden auf eine Temperatur von 100ºC und 45 Minuten auf eine Temperatur von 120ºC erhitzt. Tabelle 3 Tabelle 4 Ra in Mikrometer (Mikrozoll) bei einer gegebenen Schleifdauer (Minuten)
Tabelle 3 zeigt, daß die Schleifgegenstände aus den Beispielen 1, 2 und 3 die Schleif gegenstände aus den Vergleichsbeispielen A, B beziehungsweise C übertrafen, und daß die Schleifgegenstände aus den Beispielen 1, 2 und 3 den Schleifgegenstand aus Vergleichsbeispiel E übertrafen. Tabelle 4 zeigt, daß die durch die Gegenstände der Beispiele 1-4 verliehenen Oberflächenbeschaffenheiten mit denjenigen vergleichbar waren, die durch die Gegenstände aus den Vergleichsbeispielen A - F verliehen wurden.

Beispiele 5-9 und Vergleichsbeispiele G bis L

Die Schleifgegenstände für diesen Satz an Beispielen wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren III zur Herstellung eines beschichteten Schleifgegenstands durchgeführt. Die Zusammensetzung für die Vorstufe des Bindemittels für jedes Beispiel ist in Tabelle 5 angegeben. Die Werte in Tabelle 5 stehen für Gewichtsteile. Tabelle 5
Zu jeweils 100 Teile Vorstufe für das Bindemittel wurde ein Teil Photostarter PH&sub2; zugegeben. Die Vorstufe für das Bindemittel und PH&sub2; umfaßte 29 Teile der Zubereitung für jedes Beispiel. Weitere Bestandteile einer jeden Zubereitung enthielt 69 Teile WAO (40 Mikrometer), 1 Teil TMSPMA und 1 Teil ASP, ausgenommen die Zubereitungen der Beispiele 7, 8 und 9, die 2 Teile ASP enthielten.
Zur Herstellung der Zubereitungen wurden alle Inhaltsstoffe 10 Minuten mit einem Mischer mit geringer Scherkraft vermischt. Während des Härtens betrug die Bahnengeschwindigkeit 9,14 m/min. ausgenommen Beispiel 8 und Vergleichsbeispiel K, in welchen die Bahnengeschwindigkeit 18,28 m/Min. betrug und Beispiel 9, in welchem die Bahnengeschwindigkeit 27,4 m/Min. betrug. Der Schleifgegenstand in Vergleichsbeispiel L aus Tabelle 5 war 3M Grade P320,"THREE-M-ITE Resinbond Cloth", Gewichtsklasse JE, im Handel von Minnesota Mining and Manufacturing Company erhältlich. Die Bahnen wurden geschnitten, um Bänder zu erzeugen, diese Bänder wurden nach deren Herstellung 12 Stunden auf eine Temperatur von 104ºC (220ºF) erhitzt. Die in Tabelle 6 aufgeführten Ergebnisse, die durch Untersuchungsverfahren 11 gewonnen wurden, stellen für alle Proben das Mittel aus 2 Bändern dar, ausgenommen Vergleichsbeispiel L, bei dem lediglich ein Band verwendet wurde. Tabelle 6
*Alle Schleifmittelzusammensetzungen umfassen 69 Teile WAO, 1 Teil TMSPMA, 29 Teile ungehärtetes Bindemittel.
Die Bindemittelvorstufe in Vergleichsbeispiel 6 härtete nicht.
Aus den Daten von Tabelle 6 ist ersichtlich, daß die Schliffe bei den Schleifgegenständen aus den Beispielen 6 und 7 (die Ceramere einsetzten) den Schliffen der Schleifgegenstände aus den Vergleichsbeispielen H beziehungsweise I (die keine Ceramere einsetzten) überlegen waren. Die Bindemittelvorstufe aus Beispiel 5 härtete bei Einwirken von ultraviolettem und sichtbaren Licht, während die entsprechende Bindemittelvorstufe aus Vergleichsbeispiel 6 unter den gleichen Bedingungen nicht gehärtet werden konnte. Die Beispiele 7, 8 und 9 zeigen, daß die Verarbeitungsgeschwindigkeit den Schliff oder die Oberflächenbeschaffenheit nicht nachteilig beeinflußt. Darüberhinaus zeigten die Schleifgegenstände aus den Beispielen 7 und 8 einen größeren Gesamtschliff als es die Schleifgegenstände der entsprechenden Vergleichsbeispiele J und K taten, die beide ein durch Strahlung härtbares Bindemittel verwendeten. Vom Schleifgegenstand aus Vergleichsbeispiel L wäre zu erwarten gewesen, daß er mehr abschleift als der Gegenstand aus einem beliebigen anderen Beispiel in diesem Satz, weil er ein gröberes Mineral enthielt (P320 ALFSX bei Vergleichsbeispiel L im Vergleich mit 40 u WAO bei den anderen Beispielen).

Beispiele 10-16 und Vergleichsbeispiele M und N

Diese Beispiele zeigen die Wirkung der Art und Menge an bei der Herstellung des Ceramers verwendetem Haftvermittler auf das Leistungsvermögen des gehärteten Ceramer/Schleifmittelkörnchen-Verbunds in einem Schleifgegenstand. Die Zusammensetzung des Cerameres ist in Tabelle 7 aufgeführt. Die Werte in Tabelle 7 sind in Gewichtsteilen angegeben.
Zu jeweils 100 Teilen Ceramer, wie in Tabelle 7 angegeben, wurde 1 Teil PH2 gegeben. Bei jedem Beispiel ergaben das Harz und PH2 zusammengenommen 29 Teile der Zubereitung. Weitere Bestandteile jeder Zubereitung schließen 69 Teile braunes Aluminiumoxid (P320 ALFSX), 1 bis 2 Teile ASP und 1 Teil TMSPMA ein. In Tabelle 8 ist das Verhältnis dieser vier Bestandteile für jedes Beispiel angegeben. Tabelle 8 gibt auch die Daten des Schliffs und der Oberflächenbeschaffenheit der Gegenstände der Beispiele 10-16 und der Vergleichsbeispiele M und N an. Die Schleifgegenstände aus den Beispielen 10-16 und des Vergleichsbeispiels M wurden gemäß des allgemeinen Verfahrens III zur Herstellung des beschichteten Schleifgegenstands hergestellt, wobei die Bahnengeschwindigkeit 15 m/Min. betrug. Der Schleifgegenstand aus Vergleichsbeispiel N war ein 3M Grade P320 "THREE-M-ITE Resinbond Cloth", Gewichtsklasse JE. Die Gegenstände wurden gemäß Untersuchungsverfahren II untersucht. Tabelle 7 Tabelle 8
¹a = Gewichtsteile P320 ALFSX
b = Gewichtsteile ASP
c = Gewichtsteile Harz plus Photostarter
d = Gewichtsteile TMSPMA.
Die Daten aus Tabelle 8 zeigen, daß wenn CER8 (Beispiel 10) oder CER9 (Beispiele 11, 12) mit dem Haftvermittler TMSPMA in der Bindemittelvorstufe verwendet wird, das Leistungsvermögen des Schleifgegenstands besser ist als dasjenige des Schleifgegenstands aus Vergleichsbeispiel N. Wenn als das Ceramer CER10 zusammen mit sowohl TMSPMA als auch MTMS (Beispiele 13, 14) verwendet wird, oder wenn als das Ceramer CER11 zusammen mit Haftvermittler MTMS (Beispiele 15, 16) verwendet wird, ist das Leistungsvermögen des Schleifgegenstands besser als dasjenige des Schleifgegenstands aus Vergleichsbeispiel N und vergleichbar mit demjenigen des Schleifgegenstands aus Vergleichsbeispiel M. Es sollte angemerkt werden, daß die unter Verwendung von Cerameren als Vorstufen für Bindemittel für Schleifgegenstände erhaltenen Ergebnisse ohne irgendeinen Versuch der Optimierung der Beschichtbarkeit der Zubereitungen erzielt wurden, und daß die zur Herstellung des Schleifgegenstands aus Vergleichsbeispiel M eingesetzte Zubereitung von weitaus besserer Beschichtungsqualität ist als eine beliebige der zur Herstellung der Schleif gegenstände aus den Beispielen 10-16 verwendeten Zubereitungen.

Beispiele 17-24 und Vergleichsbeispiele O und P

Diese Beispiele zeigen die Wirkung einer Erhöhung der Siliciumdioxid-Konzentration und einer Abnahme der Konzentration an monofunktionalem Acrylatmonomer (z. B. N,N- Dimethylacrylamid oder Hydroxyethylacrylat) auf das Leistungsvermögen des gehärteten Keramik/Schleifmittelkörnchen-Verbunds in einem Schleifgegenstand.
Zu jeweils 100 Teilen der in Tabelle 9 gezeigten Ceramer-enthaltenden Zusammensetzungen wurde 1 Teil PH&sub2; gegeben. Bei jedem Beispiel macht die Zusammensetzung, welche PH&sub2; enthält, 29 Teile der Zubereitung aus, ausgenommen die in Tabelle 9 angemerkten (Beispiele 20 und 24). Weitere Bestandteile jeder Zubereitung waren 69 Teile P320 ALFSX braunes Aluminiumoxid, 1 Teil ASP und 1 Teil TMSPMA. Vergleichsbeispiel O enthielt kein Ceramer. Das Vergleichsbeispiel P war ein 3M Grade P320 "THREE-M-ITE Resinbond Cloth", Gewichtsklasse JE. Die Beispiele 17-24 und das Vergleichsbeispiel O wurden gemäß des allgemeinen Verfahrens III zur Herstellung des Schleifgegenstands hergestellt. Die Geschwindigkeit beim Härten betrug 15 m/Min. Die Gegenstände wurden gemäß Untersuchungsverfahren 11 untersucht. Die Ergebnisse gebenmit Ausnahme der angemerkten das Mittel aus drei Bändern wider. Die Werte in Tabelle 9 sind in Gewichtsteilen angegeben. Tabelle 9
¹PETA (25 g) zugegeben, um die Viskosität zu verringern
²PETA (10 g) zugegeben, um die Viskosität zu verringern
Die Daten in Tabelle 10 zeigen, daß alle Schleifgegenstände, die gehärtetes Ceramer enthalten, das herkömmliche P320 Band (Vergleichsbeispiel P) übertrafen, und die Gegenstände aus den Beispielen 19-21 den Gegenstand, der das durch Strahlung gehärtete Standardsystem (Vergleichsbeispiel O) enthält, übertrafen. Darüberhinaus waren die Viskositäten der Ceramere in allen Beispielen außer Beispiel 23 groß genug, um Zubereitungen bereitzustellen, welche das Mineral ohne Ablagerung trugen, was einen wichtigen Verfahrensgesichtspunkt darstellt. Tabelle 10

Beispiel 25 und Vergleichsbeispiele Q und R

Die Schleifgegenstände aus Beispiel 25 und Vergleichsbeispiel Q wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren 11 zur Herstellung der Schleifgegenstände hergestellt. Die Zubereitung für Beispiel 25 wurde durch Mischen folgender Materialien mit einem luftangetriebenen 5 Rührer hergestellt: CER4 (100 Teile), PH1 (2 Teile) und WAO mit einer mittleren Teilchengröße von 40 Mikrometer (200 Teile). Die Zubereitung für Vergleichsbeispiel Q bestand aus WAO mit einer mittleren Teilchengröße von 40 Mikrometer (200 Teile), TMPTA (50 Teile), TATHEIC (50 Teile) und PH1 (1 Teil). Darüberhinaus wurde das Härten für sowohl Beispiel 25 als auch Vergleichsbeispiel Q durch Belichten mit einer Ultraviolettlampe mit 118 Watt/cm (300 Watt/Zoll) bei einer Geschwindigkeit von 2,7 m/Min. bewirkt. Die Ultraviolettlampe war eine "AETEX"-Lampe mit einem H-Kolben.
Der Schleifgegenstand aus Vergleichsbeispiel R war 3M Grade 600 "WETORDRY Production Paper", der Gewichtsklasse A, im Handel von Minnesota Mining and Manufacturing Co. (St. Paul, MN) erhältlich.
Die Schleifgegenstände wurden gemäß Untersuchungsverfahren III bis VI untersucht. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 11 und 12 angegeben. Tabelle 11 Tabelle 12
Beispiele 26, 27 und 28
Die Ceramere CER5, CER6 und CER7 wurden alle ohne Zugabe von Haftvermittlern hergestellt. Als CER6, eine freifließende Flüssigkeit, mit dem gleichen Gewicht an PETA verdünnt wurde, bildete sich ein hartes klumpiges Gel. Dieses Gel konnte zur Herstellung eines Ceramer/Schleifmittelkörnchen-Verbunds (Beispiel 27) nicht weiter verarbeitet werden. Im Gegensatz hierzu konnte CER3, das sich von CER6 lediglich darin unterschied, daß es TMSPMA-Haftvermittler aufwies, mit PETA ohne Gelbildung gemischt werden. Diese Eigenschaft wurde in Beispiel 7 veranschaulicht.
Als CER5 und CER7, beide waren freifließende Flüssigkeiten, jeweils getrennt voneinander mit gleichen Mengen PETA gemisht wurden, waren die entstandenen Gemische für kurze Zeit flüssig, wandelten sich später aber in leichte Fette um. Daher war es notwendig, Schleifmittelkörnchen, die Zubereitungen aus CER5 und CER7 enthalten, unmittelbar nachdem diese mit PETA vermischt wurden herzustellen.
Als 29 Teile frisch vermischtes Ceramer, bestehend aus 50 Teilen CER5 oder CER7, 50 Teilen PETA und 1 Teil PH&sub2;, mit 1 Teil ASP und anschließend mit 69 Teilen WAO mit 40 Mikrometer gemischt wurden, wurden die Zusammensetzungen zu schwer zu bearbeitenden Aufschlämmungen, und durchtränkte die Schleifmittelverschleißkörner tatsächlich nicht, nachdem lediglich etwa die Hälfte der WAO mit 40 Mikrometer (Beispiele 26 und 28) zugegeben wurden.
Demgemäß ist ersichtlich, daß Funktionalisieren der Oberfläche der Siliciumdioxid- Teilchen der Ceramere mit Haftvermittlern (1) den Cerameren ermöglicht freifließend zu bleiben, wenn durch Strahlung härtbare Monomere, wie PETA, zugegeben werden, und (2) dem Gemisch, welches sowohl Ceramer als auch durch Strahlung härtbares Monomer enthält, ermöglicht, die Schleifmittelverschleißkörner leichter zu durchtränken, wodurch ein auftragbares Gemisch aus Ceramer/Schleifmittelkörnchen/Monomer bereitgestellt wird.

Vergleichsbeispiel S

Dieses Beispiel bewertet ein vernetzbares organisches Bindemittel, das mit agglomeriertem kolloidalem Siliciumdioxid, welches nicht mit einem Haftvermittler behandelt wurde, gefüllt ist.
Ein Gemisch, das 50 Teile NNDMA und 50 Teile einer hydrophilen agglomerierten Form von kolloidalem Siliciumdioxid ("CABOSIL M-5", erhältlich von Cabot Laborstories) enthält, wurde hergestellt. Das agglomerierte Siliciumdioxid besaß eine Oberfläche von etwa 200 m²/g, was einzelnen agglomerierten Teilchen mit 150 nm Durchmesser entspricht. Das entstandene Gemisch war ein freifließendes Pulver. Ein entsprechendes Ceramer, CER3, welche die gleiche Menge an Siliciumdioxid enthielt, war eine freifließende Flüssigkeit. Die Zugabe von 50 Teilen PETA zum Gemisch aus NNDMA/agglomeriertem Siliciumdioxid stellte weiterhin ein Pulver bereit, das für die Bereitstellung einer auftragbaren Zubereitung ungeeignet war, wenn es mit Schleifmittelverschleißkörnern und 1 Teil TMSPMA (Vergleichsbeispiel S) vermischt wurde.
Im Gegensatz hierzu kann ein Gemisch, das 29 Teile eines CER3/PETA-Ceramers (CER3/PETA. hergestellt aus 30,8 Teilen Siliciumdioxid-Sol-Teilchen mit 20 nm Durchmesser, 30,8 Teilen NNDMA, 30,8 Teilen PETA und 7,6 Teilen TMSPMA), ein (1) Teil TMSPMA, 69 Teile WAO und ein (1) Teil ASP enthält, eine auftragbare Zubereitung bereitstellen, die beim Härten gemäß dem allgemeinen Verfahren 11 einen Schleifgegenstand bereitstellt.

Vergleichsbeispiel T

Dieses Beispiel bewertet ein vernetzbares organisches Bindemittel, das mit agglomeriertem kolloidalem Siliciumdioxid, welches mit einem Haftvermittler behandelt worden war, gefüllt ist.
Ein Gemisch, das 50 Teile NNDMA und 50 Teile Siliciumdioxidpulver ("AEROSIL 5 8972", erhältlich von Degussa Co.) enthält, wurde hergestellt. Die Oberfläche des Siliciumdioxids war mit MTMS-Haftvermittler behandelt worden. Die Oberfläche des behandelten Siliciumdioxids betrug etwa 110 m²/g, und die Siliciumdioxid-Teilchen besaßen einen mittleren Durchmesser von 16 nm. Das entstandene Gemisch war ein freifließendes Pulver. Als 50 Teile PETA und 1 Teil TMSPMA zugegeben wurden blieb das Gemisch aus NNDMA/behandeltem Siliciumdioxid/PETA weiterhin ein freifließendes Pulver (Vergleichsbeispiel T).
Im Gegensatz hierzu kann ein Gemisch, das 29 Teile eines vernetzbaren Ceramers aus CER11/PETA aus Beispiel 15, 1 Teil TMSPMA, 69 Teile WAO und 2 Teile ASP enthält, eine auftragbare Zubereitung bereitstellen, die beim Härten gemäß dem allgemeinen Verfahren II einen Schleifgegenstand bereitstellt.

Beispiele 29-37 und Vergleichsbeispiele U und V

Zu jeweils 100 Teilen der in Tabelle 13 gezeigten Zusammensetzungen wurde ein Teil PH2 gegeben. Bei jedem Beispiel machten die Zusammensetzungen, die PH2, Ceramer und PETA enthielten, 29 Teile der Zubereitung aus. Ebenso macht bei Vergleichsbeispiel U die Zusammensetzung, die TATHEIC/TMPTA enthielt, 29 Teile der Zubereitung aus. Weitere Bestandteile jeder Zubereitung waren 69 Teile P320 ALFSX braunes Aluminiumoxid, 1 Teil ASP und 1 Teil TMSPMA. Vergleichsbeispiel V setzte ein P320 ALFSX VE SA4 201E "THREE-M-ITE Resinbond Cloth", Gewichtsklasse JE, ein. Die Beispiele 29-37 und Vergleichsbeispiel U wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren III zur Herstellung des Schleifgegenstands hergestellt. Die Härtegeschwindigkeit betrug 15 m/Min. Die Gegenstände wurden gemäß Untersuchungsverfahren 11 untersucht. Die Ergebnisse geben das Mittel von zwei Bändern wider. Die Zubereitungen aus den Beispielen 30 und 31 und aus den Beispielen 34 und 35 wurden getrennt voneinander hergestellt und getrennt voneinander aufgetragen, um die Reproduzierbarkeit der erhaltenen Ergebnisse zu bestimmen. Die Werte in Tabelle 13 sind in Gewichtsteilen angegeben.
Die Daten in Tabelle 14 zeigen, daß alle Zubereitungen, die Keramik enthalten, Vergleichsbeispiel U hinsichtlich Gesamtschliff übertrafen und daß die meisten der Zubereitungen, die Ceramer enthalten, ausgenommen Beispiel 33, Vergleichsbeispiel V hinsichtlich Gesamtschliff übertrafen. Die beiden Sätze wiederholter Zubereitungen, Beispiele 30 und 31 und Beispiele 34 und 35, zeigen eine gute Reproduzierbarkeit. Bei den Beispielen 29 - 33, in welchen Ceramer CER15 eingesetzt wurde, gab es hinsichtlich Gesamtschliff einen Abfall von 168,4 g auf 124,3 g als sich das Verhältnis Ceramer/PETA von 50 : 50 (Beispiel 32) auf 33,3 : 66,7 (Beispiel 33) verringerte. Bei den Beispielen 34-37, in denen CER2 eingesetzt wurde, gab es hinsichtlich Schliff keinen Abfall, während das Verhältnis Ceramer/PETA im Bereich von 66,7 : 33,3 bis 33,3 : 66,7 lag. Tabelle 13 Tabelle 14

Claims

1. Schleifgegenstand (10, 30) umfassend eine Vielzahl von Schleifmittelverschleißkörnern (20, 40) und ein Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein gehärtetes Ceramer umfaßt, das ein härtbares Material darstellt, das wenigstens einen Bestandteil, welcher eine Vorstufe einer Keramik ist, und wenigstens einen Bestandteil, der eine Vorstufe eines Polymers ist, enthält.

2. Schleifgegenstand nach Anspruch 1, wobei das Ceramer nichtaggregierte kolloidale Metalloxidteilchen enthält, die in einer radikalisch polymerisierbaren Zusammensetzung dispergiert sind.

3. Schleifgegenstand nach Anspruch 2, wobei die polymerisierbare Zusammensetzung einen Vertreter umfaßt, ausgewählt aus acrylierten Urethanen, acrylierten Epoxiden, Aminoplastderivaten mit ungesättigten Carbonylgruppen in der Seitenkette, Isocyanuratderivaten mit wenigstens einer Acrylatgruppe in der Seitenkette, Isocyanatderivaten mit wenigstens einer Acrylatgruppe in der Seitenkette, von acrylierten Epoxiden verschiedenen Epoxyharzen, von acrylierten Urethanen verschiedenen ethylenisch ungesättigten Verbindungen, acrylierten Epoxiden, acrylierten Isocyanaten und acrylierten Isocyanuraten und Gemischen und Kombinationen davon.

4. Schleifgegenstand nach Anspruch 1, wobei der Gegenstand ausgewählt ist aus gebundenen Schleifgegenständen, beschichteten Schleifgegenständen und Schleifgegenständen aus Faservlies.

5. Schleifgegenstand nach Anspruch 1, wobei der Schleifgegenstand (10, 30) ein beschichteter Schleifgegenstand ist, umfassend:

(a) eine Unterlage (12, 32);

(b) Schleifmittelverschleißkörner (20, 40);

(c) einen Spezialklebstoff (18, 38), welcher die Schleifmittelverschleißkörner auf der Unterlage (12, 32) befestigt; und

(d) eine Deckschicht (22, 42), welche über den Schleifmittelverschleißkörnern (20, 40) und dem Spezialkleber (18, 38) liegt;

wobei wenigstens eine der Spezialklebstoff oder Deckschichten das gehärtete Ceramer umfaßt.

6. Schleifgegenstand nach Anspruch 1, wobei der Schleifgegenstand (10, 30) ein beschichteter Schleifgegenstand ist, umfassend eine Unterlage (12, 32), welche auf wenigstens einer ihrer Hauptoberflächen eine Schicht trägt, umfassend eine Vielzahl von Schleifmittelverschleißkörnern (20, 40) und ein Bindemittel, umfassend das gehärtete Ceramer.

7. Schleifgegenstand nach Anspruch 6, wobei das Ceramer nichtaggregierte kolloidale Metalloxidteilchen umfaßt, die in einer radikalisch polymerisierbaren Zusammensetzung dispergiert sind.