Die Erfindung betrifft beschichtete Schleifmittel mit einer strukturierten Oberfläche, die bei Verwendung einen angenehmen Duft freisetzt.
Beschreibung[de]
Die vorliegende Erfindung betrifft beschichtete Schleifmittel und insbesondere beschichtete
Schleifmittel mit einer bearbeiteten Schleiffläche (sog. "engineered abrasives"), welche eine
Vielzahl von individuellen Strukturen aufweist, wobei das Schleifmittel ein gehärtetes
Bindemittel enthält, in welchem Schleifpartikel dispergiert sind. Diese Strukturen können z. B.
durch Formen, Prägen oder Ablage in gemusterter Form erzeugt werden.
Jede dieser Arten zur Strukturerzeugung ergibt jedoch eine Struktur mit den Vorteilen eines
offenen, beschichteten Schleifmittels mit getrennten Schleifpunkten, Platz für den erzeugten
Schleifabfall (Abrieb), der aus der unmittelbaren Umgebung des Schleifbereichs entfernt
werden muß, und ein feines Finish, das von der Verwendung relativ feiner Schleifpartikel
herrührt.
Strukturierte Schleifmittel sind beschichtete Schleifmittel, bei denen die Schleiffläche in
Gestalt von sich wiederholenden Formen (Strukturen) vorliegt, wobei die strukturierten
Schleifmittel in einem gehärteten Bindemittel dispergierte Schleifpartikel enthalten, welches
auf einem Trägermaterial angeordnet ist. Im allgemeinen hängt die Wirkungsweise dieser
Produkte von den Konturen der sich wiederholenden Formen ab, welche häufig die Gestalt
von Strukturen aufweisen, die mit dem Abstand von der Trägerebene in ihrer Ausdehnung
kleiner werden. Die Formen können die Gestalt von parallelen Stegen, Pyramiden mit
quadratischer oder dreieckiger Grundfläche oder irgendwelche abgerundeten Strukturen
annehmen. Derartige beschichtete Schleifmittel sind beispielsweise in den Patenten
US-A-5,014,468, US-A-5, 152,917, US-A-5,454,844, US-A-5,489,235, US-A-5,672,097,
US-A-5,681,217, US-A- 5,833,724, US-A-5,840,088 und US-A-5,863,306 beschrieben. Innerhalb
dieser Abwandlungen ist es möglich, die Größe, den Abstand, die Wiederholungshäufigkeit
und ähnliches dieser Strukturen zu variieren, ebenso wie die Materialien, aus denen diese
Strukturen aufgebaut sind.
Die Schleifstrukturen, welche solche strukturierten Schleifoberflächen aufweisen, werden
üblicherweise unter Verwendung von Bindemitteln hergestellt, die durch Strahlung härtbare
Harze sind und die weitere Zusatzstoffe, wie Füllmittel, Weichmacher und Schleifhilfsmittel,
enthalten können. Viele davon können unangenehme Gerüche produzieren, wenn die
strukturierte Oberfläche zum Abschleifen eines Substrats eingesetzt und als Nebenprodukt
Wärme erzeugt wird. Dies trifft besonders auf "wasserfeste" ("water-proof") Produkte zu, die
für Anwendungen vorgesehen sind, bei denen Wasser entweder um Schleifabfall
wegzuschwemmen oder als Kühlmittel verwendet wird.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein strukturiertes Schleifmittel zur
Verfügung zu stellen, bei welchem diese unangenehmen Gerüche nicht entstehen. Diese
Aufgabe löst die Erfindung durch das strukturierte Schleifmittel gemäß des unabhängigen
Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, den Beispielen und der Zeichnung.
Insbesondere wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem die unangenehmen Gerüche
neutralisiert werden und die Erfahrung der Verwendung des strukturierten Schleifmittels
gleichzeitig eine zufriedenstellende Erfahrung sowohl unter technischen als auch
olfaktorischen Gesichtspunkten ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein strukturiertes Schleifmittel zur Verfügung, das einen
Träger und, darauf aufgebracht, mindestens eine ein Schleifmittel enthaltende Schicht
aufweist, die strukturiert ist, um eine Vielzahl von individuellen, zusammengesetzten
Schleifstrukturen zu ergeben, wobei das strukturierte Schleifmittel eine Zusammensetzung
einschließlich eines Zusatzstoffs (Additivs) mit einem angenehmen Geruch enthält. Während
es klar ist, daß "angenehm" oftmals eine Angelegenheit subjektiver Beurteilung ist, soll im
Zusammenhang mit dem Gegenstand der vorliegenden Anmeldung dieses Wort sich auf
Gerüche beziehen, die allgemein als angenehm empfunden werden, wie z. B. Blüten-,
Moschus- oder Zitrusdüfte. Es sollte jedoch ebenfalls klar sein, daß, beispielsweise als Teil
einer Werbekampagne oder um lokalen Vorlieben zu entsprechen was "angenehm" bedeuten
soll, auch andere Düfte, wie Bier, Zigarrenrauch oder frisch gemähtes Gras, eingesetzt werden
können.
Der Duftstoff kann dem Träger zugesetzt werden, wenn dieser, wie ein Papier oder ein
Gewebematerial, aufnahmefähig ist. Es ist jedoch besonders bevorzugt, daß der Duftstoff als
ein Bestandteil in eine Aufschlämmung aus Schleifmittel und einer Bindemittelvorstufe
eingebracht wird, wobei aus der Aufschlämmung die einzelnen zusammengesetzten
Schleifmittelstrukturen gebildet werden, welche die strukturierte Schleiffläche ergeben.
Alternativ dazu kann der Duftstoff als Bestandteil einer Schicht eingesetzt werden, welche auf
die Oberfläche der Aufschlämmung aus Schleifmittel und Bindemittel aufgebracht wird,
bevor oder nachdem die einzelnen zusammengesetzten Strukturen gebildet werden.
Der Duftstoff kann als Flüssigkeit zugesetzt werden, was aber das Problem mit sich bringt,
daß die Flüssigkeit während der Herstellung des strukturierten Schleifmittels dazu tendiert,
verloren zu gehen anstatt während des Einsatzes freigesetzt zu werden. Es ist daher besonders
bevorzugt den Duftstoff absorbiert an einem porösen Pulverträger oder in einer Membran
verkapselt einzusetzen, die unter Schleifbedingungen zerreißen. Die Membran kann
beispielsweise Glas, Kunststoff oder ein Keramikmaterial sein. Das Material an sich ist
weniger wichtig als die Fähigkeit erst dann zu zerreißen, wenn das strukturierte Schleifmittel
verwendet wird und nicht bereits während des Herstellungsprozesses.
Die Menge an hinzugefügtem Duftstoff sollte 5 Gew.-% jeder Schicht nicht überschreiten,
welcher der Duftstoff zugesetzt wird. Vorzugsweise beträgt die Menge zwischen 1 und
3 Gew.-% an Duftstoff. Das angegebene Gewicht schließt das Gewicht jeden Trägers oder
Verkapselungsmittels, welche den Duftstoff begleiten, mit ein. Der Grund hierfür ist, daß das
zugesetzte Material normalerweise nur minimal zur Schleifleistung des Produkts beiträgt und
sogar die Schleifleistung bis zu solch einem Ausmaß negativ beeinflussen kann, daß es
Schleifmaterial aus der Formulierung entfernt. Es daher insbesondere bevorzugt, den
Duftstoff absorbiert an einer porösen Form eines Schleifhilfsmittels, wie Kaliumfluorborat
oder Kryolith, einzubringen. Es ist beispielsweise bekannt, Schleifhilfsmittel in Form von
Agglomeraten des pulverisierten Schleifhilfsmittels zuzusetzen, die von einem Bindemittel
lose zusammengehalten werden. Absorbieren des Duftstoffs in ein solches Agglomerat ergibt
einen agglomerierten Zusatzstoff mit der Doppelfunktion, die Effektivität des Schleifens zu
unterstützen und gleichzeitig den angenehmen Duft freizusetzen. Ebenso kann der Träger ein
Agglomerat sein oder eine andere poröse Form eines anderen hilfreichen Zusatzstoffes.
Fig. 1 ist ein Säulendiagramm, in dem die Daten aus den Beispielen 1 bis 4 präsentiert
werden.
Die Erfindung erweist sich als besonders nützlich, wenn die strukturierte Schleiffläche eine
Beschichtung eines funktionellen Pulvers enthält, welches separat auf die Oberfläche
aufgebracht und gebunden oder auf die mittels UV-Strahlung härtbare Mischung aus
Bindemittel und Schleifmittel, aus welcher die Kompositen vor der Aushärtung des
Bindemittels gebildet werden, aufgebracht wird, so daß das Pulver in der Oberflächenschicht
des Komposits angereichert wird, wie in der US-A-5,833,724 beschrieben. Zusammen mit
solch einem funktionellen Pulver zugesetzter Duftstoff ist eine besonders bevorzugte Option.
Der Begriff "funktionelles Pulver" wird dazu benutzt, ein fein zerteiltes Material zu
bezeichnen, das die Schleifeigenschaften des strukturierten Schleifmittels, auf welches es
aufgebracht wird, modifiziert. Dies können so einfache Eigenschaften sein wie die, daß das
strukturierte Schleifmittel aggressiver schleift oder die Bildung von Schleifabfall oder
statische Aufladung der Oberfläche vermindert. Einige funktionelle Pulver können darüber
hinaus auch als Freigabemittel oder Barriere zwischen der Harzformulierung und einem
Prägewerkzeug dienen, wodurch Probleme des Festklebens vermindert und eine verbesserte
Freigabe ermöglicht werden. Unter den Begriff "funktionelles Pulver" fallen beispielsweise
feine Schleifkörner, Schleifhilfsmittel, Anti-Statik-Zusätze, Gleitmittelpulver und ähnliches.
Die einzelnen Teilchen des Pulvers haben üblicherweise eine durchschnittliche Partikelgröße
(D50) von weniger als 250 Mikrometern, wie beispielsweise von 1 bis 150 Mikrometern und
besonders bevorzugt von 10 bis 100 Mikrometern. Pulver mit adsorbierten Duftstoffen
werden im allgemeinen in dem selben Größenbereich verwendet. Es ist insbesondere
bevorzugt, daß der Duftstoff an ein funktionelles Pulver adsorbiert wird, welches auch noch
eine andere Eigenschaft aufweist, beispielsweise zumindest eine der vorgenannten
Eigenschaften.
Der Duftstoff kann auch als ein Bestandteil einer obersten Überzugsschicht (top size coat) zur
Verfügung gestellt werden, welche eine ein gehärtetes Bindemittel enthaltende Schicht ist, die
über dem funktionellen Pulver angeordnet ist um zu helfen, die Teilchen des Pulvers während
des Schleifens in Position zu halten. Wie der Name andeutet, ist dies die oberste Schicht des
beschichteten Schleifmittels und damit die Schicht, die als erstes mit einem Werkstück in
Kontakt kommt, wenn das beschichtete Schleifmittel verwendet wird. Die oberste
Überzugsschicht kann neben dem Duftstoff auch noch andere Bestandteile enthalten, wie
besser schleifende Teilchen, ein Füllmittel oder ein Pigment, um die physikalischen
Eigenschaften und/oder das Erscheinungsbild der Oberfläche zu modifizieren. Das
Bindemittel z. B. kann ein wärmehärtbarer Kunststoff oder ein durch Strahlung härtbares Harz
sein. Beispiele für solche Kunststoffe bzw. Harze sind Phenol/Formaldehyd-Harze,
Harnstoff/Formaldehyd-Harze, Epoxidharze, (Meth)acrylatpolymere und -copolymere,
Urethan-(Meth)acrylat-Harze, Polyester/(Meth)acrylat-Harze, Epoxid-(Meth)acrylat-Harze
und andere auf dem Fachgebiet für solche Einsatzzwecke bekannte Kunststoffe und Harze.
Eine solche oberste Überzugsschicht ist vorzugsweise mit der Schicht, auf welche sie
aufgebracht wird, kompatibel. Dies ist bevorzugt um sicherzustellen, daß die gehärtete oberste
Überzugsschicht unter Schleifbedingungen nicht von der unmittelbar darunter liegenden
Schicht abblättert. Beispielsweise können Kompositen, bei denen das gehärtete Bindemittel
ein durch Strahlung härtbares Bindemittel auf Acrylatbasis ist, mit einer obersten Schicht
überzogen werden, die ebenfalls ein Acrylatharz, ein Epoxidharz oder ein Phenolharz ist.
Der Duftstoff kann auch in den Bindemittelharzbestandteil bzw.
Bindemittelkunststoffbestandteil der Formulierung aus härtbarem Bindemittel und
Schleifmittel eingebracht werden, aus welcher die Schleifstrukturen gebildet werden.
Beispiele für solche Kunststoffe bzw. Harze sind, wie oben bereits genannt,
Phenol/Formaldehyd-Harze, Harnstoff/Formaldehyd-Harze, Epoxidharze,
(Meth)acrylatpolymere und -copolymere, Urethan-(Meth)acrylat-Harze,
Polyester/(Meth)acrylat-Harze, Epoxid-(Meth)acrylat-Harze und andere auf dem Fachgebiet
für solche Einsatzzwecke bekannten Kunststoffe und Harze.
Die Bildung der Oberfläche des strukturierten Schleifmittels kann durch jede auf dem
Fachgebiet bekannte Technik erreicht werden, bei welcher eine aus Schleifmittel und einer
Bindemittelvorstufe zusammengesetzte Aufschlämmung gehärtet wird, während diese mit
einem Träger und einem Herstellungswerkzeug in Kontakt steht, so daß diese mit einer
Oberfläche an dem Träger anhaftet und mit der anderen Oberfläche die genaue Form der
inneren Oberfläche des Herstellungswerkzeugs annimmt. Ein solches Verfahren ist
beispielsweise in den Patenten US-A-5,152,917, US-A-5,304,223, US-A-5,378,251 und
US-A-5,437,254 beschrieben, auf die hiermit in ihrer Gesamtheit ausdrücklich Bezug genommen
wird. Alternative Formgebungsverfahren, einschließlich Tiefdruckbeschichtung, sind in den
Patenten US-A-5,014,468 und US-A-4,773,920 beschrieben, auf die ebenfalls in dieser
Anmeldung in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher beschrieben, welche nur zu
Zwecken der Erläuterung dienen und nicht als notwendige Einschränkungen der Erfindung
anzusehen sind.
Beispiele 1 bis 4
In diesen Beispielen wird die Wirksamkeit bzw. Leistungsfähigkeit von erfindungsgemäßen
Produkten, bei denen der Duftstoff auf zwei unterschiedliche Weisen zugesetzt wurde,
gegenüber einem Standardmaterial mit identischem Aufbau, aber ohne Duftstoffzusatz
hergestellt, untersucht.
Bei der ersten Art des Zusetzens wurde der Duftstoff zusammen mit dem Bindemittel und den
Schleifkörnern, aus welchen die strukturierte Schleifoberfläche durch eine Prägetechnik
erzeugt wurde, eingesetzt. Bei einer zweiten Art des Zusetzens wurde der Duftstoffzusatz in
ein funktionelles Pulver eingebracht, das vor dem Prägen zur Ausbildung der strukturierten
Oberfläche auf die Oberfläche der Formulierung aus härtbarem Bindemittel und
Schleifmittelpartikeln aufgebracht wurde. In Bezug auf alle andern Merkmale waren die
Strukturen und die Bildung des strukturierten Schleifmittels identisch.
Das Schleifmittel war in jedem Fall Aluminiumoxid (FEPA grade P320 Korn), welches unter
Verwendung des in dem Patent US-A-5,863,306 beschriebenen und beanspruchten
Verfahrens in ein strukturiertes Schleifmittel eingearbeitet wurde. Der Duftstoff wurde als
Lösung eines Citrusdufts in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel zugesetzt. Diese
Lösung wurde an einem anorganischen, inerten Pulver bis zu einer Beladung von 50 Gew.-%
adsorbiert. Dieses Pulver wurde dann in einer Menge von 0 bzw. 3 Gew.-% in die
Schleifmittel und härtbares Bindemittel enthaltende Aufschlämmung eingearbeitet, aus
welcher die Schleifstrukturen durch ein Prägeverfahren erzeugt wurden. Das Pulver wurde
auch in einer Menge von 1 und 5 Gew.-% in ein funktionelles Pulver eingebracht, welches
Schleifkörner und ein Schleithilfsmittel enthielt undl vor dem Prägen auf die Aufschlämmung
aufgebracht wurde.
Dadurch ergab sich folgendes Testschema:
Aus dem hergestellten strukturierten Schleifmittel wurden in jedem Fall Schleifbänder mit
einer Breite von 5,08 cm (2 inches) und einer Länge von 335,3 cm (132 inches) gebildet.
Diese Bänder wurden dann auf einer Bader-Schleifmaschine ("Bader grinder") bei einer
Geschwindigkeit von 1600 m/min (5200 Fuß/min) und einem angewendeten Druck von
103410 N/m2 (15 psi) eingesetzt, um Werkstücke aus rostfreiem 304er Stahl ("304 stainless
steel") und C1018 Kohlenstoffstahl ("C1018 carbon steel") zu schleifen. Die Gesamtmenge
an Metallabrieb nach 150 Sekunden Schleifzeit wurde bestimmt und die Ergebnisse sind in
dem Säulendiagramm von Fig. 1 gezeigt.
Dieses Diagramm zeigt auch die Wirkungsweise des gleichen Bandes ohne Zusatz des
Duftstoffpulvers. Während die Schleifleistung in einigen Fällen (insbesondere wenn der
Zusatzstoff der Aufschlämmung zugegeben wurde) etwas geringer war in Bezug auf den
tatsächlichen Metallabtrag, zeigt das Diagramm nicht den Gesichtsausdruck der Benutzer,
welcher eine eindeutige Bevorzugung der Bänder erkennen ließ, welche beim Einsatz den
Citrusduft freisetzten.
Anspruch[de]
1. Strukturiertes Schleifmittel mit einem Träger und, darauf aufgebracht, mindestens
einer schleifmittelhaltigen Schicht, die derart bearbeitet ist, daß eine Vielzahl von
individuellen Strukturen zur Verfügung gestellt wird, wobei das strukturierte
Schleifmittel einen Zusatzstoff enthält, der einen angenehmen Duftstoff enthält.
2. Strukturiertes Schleifmittel nach Anspruch 1, wobei der Duftstoff in der
schleifmittelhaltigen Schicht enthalten ist.
3. Strukturiertes Schleifmittel nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Duftstoff in einer
Schicht enthalten ist, welche über der schleifmittelhaltigen Schicht liegt.
4. Strukturiertes Schleifmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Träger ein absorbierendes Material ist und der Duftstoff an dem Träger adsorbiert ist.
5. Strukturiertes Schleifmittel nach Anspruch 4, wobei der Duftstoff auf den Träger
gesprüht ist.
6. Strukturiertes Schleifmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Duftstoff in einer Formulierung enthalten ist, in welcher der Duftstoff eine Menge von
1 bis 5 Gew.-% der Formulierung ausmacht.
7. Strukturiertes Schleifmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Zusatzstoff dem strukturierten Schleifmittel in Form eines Pulvers zugesetzt ist,
welches den Duftstoff daran absorbiert enthält.
8. Strukturiertes Schleifmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Duftstoff dem strukturierten Schleifmittel in Form von Tropfen zugesetzt ist, die in
einem Behältnis verkapselt sind, das unter Schleifbedingungen zerreißt.