Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung beschichteter Schleifmittel und insbesondere die Herstellung von waschbaren Materialien, das heißt solchen, die durch einfaches Abspritzen der Oberfläche von Spänen, die sich während des Schleifens auf der Oberfläche ansammeln, gereinigt werden können.

Der mit dem Ansammeln von Spänen verbundenen Probleme ist man sich seit vielen Jahren bewusst, insbesondere im Bereich des Holzschleifens. Das liegt an der relativen Weichheit des Holzes, die eine sehr viel längere Lebensdauer der Schleifgegenstände ermöglicht, als es der Fall wäre beim Metallschleifen. Darüber hinaus hat die Entwicklung von Schleifkörnern mit verbesserter Leistungsfähigkeit das Problem der Ansammlung von Spänen verstärkt.

Es ist bekannt, dass bestimmte Zusätze, mit denen die Oberfläche eines beschichteten Schleifmittels beschichtet ist, zu einer Verringerung der Ansammlung von Spänen führen. Es wurde vorgeschlagen, verschiedene Polysiloxane, metallische Stearate und Wachse zu verwenden, wobei alle wirksam sind. Das US-Patent 5,213,589 lehrt die Verwendung eines vernetzten Polysiloxans auf zumindest einem Teil der obersten Oberfläche, um die Haftung an einer sich damit in Kontakt befindenden PSA-Schicht zu verhindern. Sie funktionieren jedoch durch Übertragen einer hydrophoben Eigenschaft auf eine üblicherweise hydrophile Oberfläche und mit fortschreitendem Schleifen löst sich diese Beschichtung relativ leicht von der Oberfläche, was zu einer signifikant reduzierten Wirksamkeit führt.

US-A-5,213,589 beschreibt ein beschichtetes Schleifmittel umfassend ein Substrat, eine Kleberbeschichtung, eine Schicht aus Schleifpartikeln, eine Schlichtebeschichtung und optional eine Überschlichtebeschichtung, wobei die zuletzt aufgebrachte Schicht ein vernetztes Siloxan umfasst.

Es wurde nun gefunden, dass bei Verwendung eines geeigneten Zusatzes die Beständigkeit der hydrophoben Beschichtung der Lebensdauer des beschichteten Schleifmittelproduktes angeglichen werden kann oder diese übertreffen kann.

Die vorliegende Erfindung stellt ein beschichtetes Schleifmittel umfassend ein Substrat, eine Kleberbeschichtung, eine Schicht aus Schleifpartikeln, die durch die Kleberbeschichtung auf dem Substrat haften, eine Schlichtebeschichtung, die über der Schicht aus Schleifpartikeln aufgebracht ist, und optional eine weitere Überschlichtebeschichtung, die über der Schlichtebeschichtung aufgebracht ist, bereit, wobei die zuletzt aufgebrachte Schicht einen Harzbinder und einen an den Harzbinder gebundenen, funktionalisierten (wie unten definiert) Polysiloxanzusatz umfasst.

Da eine Bindung zwischen dem Polysiloxan und dem Harz besteht, kann das Polysiloxan nicht leicht von der Oberfläche gelöst werden und bleibt auch nach längerem Schleifen wirksam. Die Bindung kann eine chemische Kovalenzbindung oder eine Wasserstoffbindung sein. Da bei typischen Beschichtungen viele solcher Bindungen zwischen der Beschichtung und dem Binder bestehen, wird das Polysiloxan immobilisiert und während des Gebrauches vor einer Migration oder einem Abwischen geschützt.

Die Bindung wird durch Reaktion funktioneller Gruppen des Polysiloxans mit funktionellen Gruppen des Binders gebildet. Bei der praktischen Anwendung der Erfindung müssen der Binder und die funktionellen Gruppen des Polysiloxans sorgsam ausgewählt werden und zusammenpassen. Wenn z. B. der Harzbinder ein Phenolharz, ein Epoxidharz oder ein Harnstoff/Formaldehydharz ist, ist die Anzahl an verfügbaren Hydroxylgruppen groß. In dem Fall können die entsprechenden funktionellen Gruppen des Polysiloxans z. B. Carbonsäure-, Hydroxyl-, Amin-, Mercapto-, Epoxy- oder Wasserstoff-Gruppen sein.

Wenn das Harz ein ungesättigtes Polyester- oder Acrylat-(co)polymer umfasst (einschließlich acrylierte und methacrylierte Harze), kann die bevorzugte funktionelle Gruppe auf dem Polysiloxan (Meth)acrylat- oder Vinylgruppen umfassen.

Das funktionalisierte Polysiloxan kann zusammen mit dem Harz, an das es gebunden wird, in der Schlichtebeschichtung enthalten sein. In diesem Fall stellt die geringere Oberflächenenergie des Polysiloxans sicher, dass das Polysiloxan an die Oberflächenschichten migriert, wo es am wirkungsvollsten zu den gewünschten Charakteristika der beschichteten Schleifmittelprodukte führt.

Alternativ kann das funktionalisierte Polysiloxan in einem geeigneten Dispersionsmedium auf der Oberfläche der obersten Schicht, welche eine Schlichte- oder Überschlichtebeschichtung sein kann, aufgebracht werden. Selbstverständlich ist die Zahl der beteiligten Gruppen auf der Oberfläche der obersten Schicht am größten, bevor das Härten der Schicht beendet ist. Wenn das funktionalisierte Polysiloxan auf der obersten Schicht zugegeben wird, erfolgt dies bevorzugt bevor das Aushärten der Schicht im wesentlichen vervollständigt ist. Bei den meisten Duroplasten, wie z. B. Phenolharzen, ist jedoch die Menge verbleibender reaktiver Gruppen auf der Oberfläche der vollständig ausgehärteten Harzschicht oftmals ausreichend, um eine angemessene Bindung mit den funktionellen Gruppen des Polysiloxans sicherzustellen.

Polysiloxane haben folgende Grundstruktur:

wobei jedes R gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoff oder eine Kohlenwasserstoffgruppe, wie etwa Methyl, Ethyl, t-Butyl, Phenyl und ähnliche sein kann und "n" eine ganze Zahl ≥1 ist. Die üblichsten Polysiloxane sind die, in denen zumindest die Mehrzahl der R-Gruppen Methyl- oder Niederalkylgruppen sind.

Dies können Homopolymere sein, wenn die R-Gruppen in allen "n"-Wiederholungseinheiten gleich sind. Das soll aber nicht heißen, dass innerhalb der Wiederholungseinheiten und der endständigen Einheiten die durch "R" wiedergegebene Einheit immer dieselbe sein muss.

Alternativ können die Polysiloxane mit folgender Formel durch Copolymerisation erhalten werden:

wobei n und m gleiche oder verschiedene ganze Zahlen sind und R in den "n"-Wiederholungseinheiten verschieden ist von dem R in den "m"-Wiederholungseinheiten.

Eine weitere alternative Struktur ist die sogenannte "T"-Struktur:

wobei jedes n gleich oder verschieden sein kann und eine ganze Zahl 1 ist.

In den funktionalisierten Polysiloxanen, die in vorliegender Erfindung verwendet werden, wird mindestens eine Gruppe R in den obengenannten Formeln durch eine funktionelle Gruppe ersetzt, die mit einer Gruppe der Harzstruktur reagieren kann. Da die Gegenwart einer Vielzahl solcher Gruppen die Möglichkeit erhöht, solche Bindungen zu bilden, sind bevorzugt mehrere solche Gruppen funktionalisiert. Insbesondere sind Copolymerstrukturen bevorzugt, in denen jede Wiederholungseinheit von mindestens den Comonomeren mindestens eine funktionalisierte Gruppe umfasst.

Typische nützliche funktionalisierte Gruppen umfassen Amino-, Methacrylat-, Acrylat-, Mercapto-, Carbonsäure-, Vinyl-, Epoxy- und Hydrid-Gruppen.

Während die Natur der reaktiven Funktionalität durch die co-reaktiven Funktionalitäten in dem Harz bestimmt sind, können sie durch irgendeine verbindende Gruppe an die Siloxanpolymerhauptkette gebunden werden. Z. B. ist in einem kommerziell funktionalisierten Polysiloxan, vertrieben von BYK Chemie USA unter dem Handelsnamen BYK-370, das Polysiloxan ein Copolymer folgender Formel:

wobei R&sub2; eine CpH2p+1-Gruppe mit "p" von 5 bis 8 ist, R&sub1; eine Polyestergruppe mit einer endständigen Hydroxylgruppe mit folgender Formel:

-CH&sub2;-[O-CO.R&sub3;.CO-O-R&sub3;]q-OH

ist wobei R&sub3; eine Niederalkylgruppe und q eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist, und alle anderen Gruppen "R" Methylgruppen sind. Es wurde gefunden, dass dieses Polysiloxan besonders wirksam bei der Bildung von Bindungen mit Phenolharzen ist. Andere reaktive Polysiloxane sind kommerziell erhältlich, einschließlich der als PS-510, PS-805 und PS-820 bezeichneten Huls-Produkte.

Das Einführen der funktionalisierten Gruppen kann auch durch geeignete Wahl von Siloxanen oder kettenabrechenden Agenzien erfolgen, die ihrerseits die gewünschte funktionalisierte Gruppe enthalten können oder alternativ eine andere Gruppe, die leicht in die gewünschte Gruppe überführt werden kann, ohne die Polysiloxaneigenschaften nachteilig zu beeinflussen.

Die Wahl der Werte von "n" und/oder "m" in bevorzugten Polysiloxanen führt zu einem Produkt mit einer Viskosität von 20-25 N·sec&supmin;¹/m² (20.000-25.000 cps).

Die Menge des verwendeten Polysiloxans liegt üblicherweise im Bereich von 0,5 bis 20%, bevorzugt im Bereich von 1 bis 10% und am bevorzugtesten im Bereich von 2 bis 5% des Gewichts des Harzes in der Schicht, an die das Polysiloxan gebunden ist. Wenn das Polysiloxan der Formulierung der obersten Schicht zugegeben wird, wird die Menge des der Formulierung zugegebenen Polysiloxans auf der Basis des Feststoffgewichts des Harzes in der Formulierung berechnet.

Die Erfindung wird nun des weiteren unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele, die lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht den Umfang der Erfindung begrenzen sollen, beschrieben.

Ein Baumwollgewebesubstratmaterial wurde mit 6,5 Pfund/Ries (91,9 g/m²) an 180er Korn geschmolzenem Aluminiumoxidschleifkorn unter Verwendung einer herkömmlichen Phenolharzkleberbeschichtungsformulierung beschichtet. Es wurde dann mit einer herkömmlichen Phenolharzschlichtebeschichtung, der ein funktionalisiertes Polysiloxan (BYK-370) zugegeben wurde, behandelt und das Härten der Schlichtebeschichtung vervollständigt.

Es wurden verschiedene Bögen mit unterschiedlichen Mengen an BYK-370 hergestellt. Diese Bögen wurden dann in Scheiben geschnitten, die in einem Schieffer-Testverfahren auf Ahornholz bewertet wurden, um ihre Waschbarkeit nach dem Schleifen zu bestimmen. Das Schleifen wurde solange fortgeführt, bis die Oberfläche als mit Holzschleifabfall angefüllt angesehen wurde. Die Ergebnisse erscheinen in der nachstehenden Tabelle.

Obiges macht deutlich, dass das Polysiloxan an die Oberfläche der Schlichtebeschichtung migrierte, die dort auch nach dem Schleifen verblieb. Die Hydrophobität der Oberfläche wurde beurteilt, indem Wasser auf die Scheibe gegossen wurde und bestimmt wurde, ob sich das Wasser zu Tröpfchen zusammenzieht oder die Oberfläche benetzt. Auch wenn die Oberfläche mit 0,5% Polysiloxan nicht als hydrophob beurteilt wurde, konnte die Oberfläche von Holzschleifrückständen sauber gewaschen werden. Oberhalb dieses Levels wurde die Oberfläche nicht mit Wasser benetzt und die Rückstände konnten leicht entfernt werden.

Dieselben Scheiben wurden einem einfachen Test unterzogen, um die Oberflächenenergie der modifizierten Oberfläche zu zeigen. Jede wurde unter Verwendung einer Sprühfarbendose besprüht. Die Farbe haftete in gewissem Ausmaß an der unmodifizierten Oberfläche, konnte aber sehr leicht von der behandelten Oberfläche entfernt werden. Das zeigt die geringe Oberflächenenergie und den oleophoben Charakter der modifizierten Oberflächen.