Beschichtete Schleifmittel schließen diejenigen Produkte ein, die an einem Stützträger befestigte Schleifkörner aufweisen, und die verwendet werden können, um die Oberfläche eines Artikels, auf dem sie angewendet werden, abzuschleifen oder anderweitig abzutragen.

Der Stützträger eines beschichteten Schleifmittels kann starr sein, ist aber im allgemeinen biegsam und enthält üblicherweise ein Gewebe aus Material, wie Papier, Stoff, faseriges Polster, Polymerfilm, vulkanisierte Faser, oder eine Kombination solcher Materialien und ähnliches. Bei manchen Anwendungen weist der Stützträger anfangs eine Sammlung loser Fasern auf, zu welcher die Schleifkörner mit oder ohne weiteres Bindemittelmaterial hinzu gegeben werden, um ein Schleifgewebe zur Verfügung zu stellen, das überall Schleifkörner aufweist. Die lose Sammlung von Fasern und Körnern kann zusammen gepreßt werden, wenn kein Haftbindemittel vorhanden ist, oder anderweitig befestigt oder gehärtet werden, wenn ein Bindemittel vorhanden ist, um das beschichtete Schleifmittel zu bilden.

Die Schleifkörner können im allgemeinen jedes Material sein, das die Fähigkeit besitzt, das Werkstück abzuschleifen, und es umfaßt üblicherweise Sand, Flintstein, Korund, Metalloxide, wie Aluminiumoxid, Aluminium-Zirkonoxid, keramisches Aluminiumoxid, Diamant, Siliciumcarbid, Granat, Rouge, Polierrot und ähnliches. Die Körner weisen typischerweise scharfe Kanten auf, die als das Abschleifmittel wirken, aber die Qualität und die Quantität der scharfen Kanten hängt von dem Verwendungszweck ab. Die Körner können in dem Stützträger eingebettet oder mit diesem vermischt sein, aber sie sind häufiger mittels eines geeigneten Bindemittelmaterials an dem Stützträger befestigt. Die Körner können auf das Gewebe in einem bestimmten Muster aufgebracht oder mit dem Gewebe vermischt sein oder sie können zufällig verteilt sein. Üblicherweise werden sorgfältige Maßnahmen ergriffen, um sicherzustellen, daß das beschichtete Schleifmittel ein befestigtes Korn mit einer geeigneten Verteilung von Kornschneidkanten in einer Schicht oder mehreren Schichten aufweist.

Das Bindemittelmaterial ist im allgemeinen jedes geeignete Material, das fungieren kann, um die Körner an dem Stützträger zu befestigen, und die widerstandsfähig genug sind, den Abschleifprozeß unwirksam zu machen. Typische Bindemittelmaterialien schließen die Phenolharze, Hautleime, Firnisse, Epoxidharze, Acrylate, polyfunktionelle Acrylate, Harnstoff-Formaldehydharze, trifunktionelle Urethane, Polyurethanharze, Lacke, Emaile und jedes aus einer großen Vielzahl von anderen Materialien, welche die Fähigkeit aufweisen, die Körner in haftender Beziehung mit dem Stützträger zu stabilisieren, ein. [m allgemeinen wird das Bindemittelmaterial sorgfältig ausgewählt, um eine maximale Effizienz des beschichteten Schleifmittels für die ins Auge gefaßte Oberfläche zu gewährleisten. Bei der Auswahl der Bindemittelmaterialien wird dafür gesorgt, daß diese dem Erweichen oder Brennen oder beidem aufgrund von Überhitzung widerstehen können, und dennoch eine angemessene Anhaftung gewährleisten.

Die Körner können auf das Bindemittelmaterial gesprüht oder anderweitig mit dem Bindemittelmaterial beschichtet und auf oder über dem Stützträger angeordnet werden, oder der Stützträger kann mit dem Bindemittelmaterial beschichtet und die Körner danach darauf angeordnet werden. Viele alternative Formen an Stützträgern, Kornmaterialien, Bindemittelmaterialien, Mittel zur Anordnung der Körner auf dem Stützträger, Mittel zur Befestigung der Körner und ähnliches sind im Stand der Technik bekannt und werden als Abwandlungen angesehen, die als im Umfang dieser Erfindung liegend betrachtet werden.

Im allgemeinen ist bei der Herstellung eines herkömmlichen beschichteten Schleifmittels ein Träger (mit oder ohne Vorbehandlung) gegeben, eine Grundschicht eines Bindemittelharzes wird aufgetragen und, während das Harz noch klebrig ist, werden Schleifkörner über die Grundschicht aufgebracht, und das Bindemittel wird gehärtet, um die Körner am Platz zu halten. Eine Deckbinderschicht, die im wesentlichen ein Bindemittelharz und gegebenenfalls Füllstoffe, Schleifhilfsmittel und ähnliches enthält, wird dann über die Körner aufgebracht und gehärtet. Die Hauptfunktion der Deckbinderschicht ist es, die Körner am Platz zu verankern und diesen zu erlauben, ein Werkstück abzuschleifen, ohne aus der Struktur des beschichteten Schleifmittels herausgezogen zu werden, bevor deren Schleiffähigkeit ausgeschöpft worden ist. In einigen Fällen wird eine Zusatzdeckbinderschicht auf die Deckbinderschicht aufgebracht. Die Funktion dieser Schicht ist es, auf der Oberfläche des beschichteten Schleifmittels ein Additiv anzuordnen, welches eine spezielle Eigenschaft gewährleistet, wie eine erhöhte Schleiffähigkeit, Oberflächenschmierung, Anti-Statikeigenschaften oder, in diesem Fall, Anti-Zusetzeigenschaften. Die Zusatzdeckbinderschicht spielt im allgemeinen, aber nicht notwendigerweise, keine Rolle beim Festhalten der Körner am Platz auf dem beschichteten Schleifmittel.

Das Additiv kann als eine Dispersion in einem Bindemittel (das anschließend gehärtet wird) oder in einer flüssigen Dispersion, die einfach trocknet und das Additiv auf der Oberfläche zurückläßt, angewendet werden. Gemäß einer Ausführungsform enthält das Bindemittel ein thermoplastisches oder ein duroplastisches Harz. Beispielsweise kann das thermoplastische Harz Latex einschließen, und das duroplastische Harz kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Harnstoff-Formaldehyd-Harzsystemen, Phenol-Harzsystemen, Epoxid-Harzsystemen, Urethan-Harzsystemen und mittels Strahlen härtbaren Harzsystemen. Mit einigen Additiven kann die Anhaftung an der Oberfläche erreicht werden, ohne daß ein Dispersionsmedium notwendig ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Anti-Zusetzmittel, die über der Deckbinderschicht aufgebracht werden, aus der Gruppe bestehend aus Metallsilicaten, Siliciumoxiden, Metallcarbonaten und Metallsulfaten ausgewählt werden. Die Metallsilicate können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Magnesiumsilicaten, Kalium-Aluminiumsilicaten, Aluminiumsilicaten und Calciumsilicaten. Gemäß einer Ausführungsform schließen die Magnesiumsilicate Talk ein, die Kalium-Aluminiumsilicate schließen Mikas ein, die Aluminiumsilicate schließen Tone ein und die Calciumsilicate schließen Wollastonit ein. Die Siliciumoxide können ausgewählt sein aus Quarzglas, Quarzstaub und ausgefälltem, amorphem Siliciumoxid. Die Metallcarbonate können Calciumcarbonat einschließen. Die Metallsulfate können wasserhaltiges Calciumsulfat und wasserfreies Calciumsulfat einschließen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung scheint das anorganische Anti-Zusetzmittel während seines Gebrauchs feine Partikel freizusetzen, welche durch den Schleifprozeß erzeugte feine Schleifabfallpartikel beschichten, wodurch diese am Zusammenhaften gehindert werden, um lästige größere Partikel zu bilden, die auf der Oberfläche des beschichteten Schleifmittels gefangen werden (bekannt als „Zusetzung"), wodurch die Effektivität vermindert wird. Somit wird das Zusetzen des beschichteten Schleifmittels reduziert, ohne die Probleme zu verursachen, die mit der Verwendung herkömmlicher stearierter Anti-Zusetzschichten verbunden sind. Mit solchen Additiven wird eine feine Schicht von Niedrig-Energie-Material auf der geschliffenen Oberfläche verschmiert, welche nachfolgende Bemalung oder nachfolgendes Polieren der Oberfläche sehr schwierig macht, wenn diese Schicht nicht entfernt wird.

Das Anti-Zusetzmittel der vorliegenden Erfindung ist gemäß einer Ausführungsform relativ weich, es hat beispielsweise einen Mohs-Härtewert von weniger als etwa 7, und vorzugsweise von weniger als etwa 3. Gemäß einer Ausführungsform hat das Zusetzmittel einen mittleren Partikeldurchmessergrößenbereich von weniger als etwa 30 Mikrometern und vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 20 Mikrometern, da Materialien mit feineren Partikelgrößen besser zu arbeiten scheinen als Anti-Zusetzmittel.

Es wird angenommen, daß es ein Mechanismus des Anti-Zusetzmittels zur Gewährleistung einer Nicht-Beladungseigenschaft ist, Schleifabriebpartikel daran zu hindern, aneinander zu haften, wodurch das Zusetzen vermindert wird. Dieser Ansatz erzeugt während des Schleifens einen feinen Staub, während ohne das anorganische Anti-Zusetzmittel der Schleifabfall dazu neigt, Kugeln oder große Späne zu bilden, die zwischen den Kornpartikeln aufgenommen werden, welche effektives Schleifen verhindern und die Lebensdauer des beschichteten Schleifmittels reduzieren. Der Unterschied im Erscheinungsbild des Schleifabfalls, der sich beim Schleifen mit stearierten und nicht-stearierten Produkten ergibt, ist sichtbar.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Konzentration des Anti-Zusetzmittels in einer Schleifoberfläche der Zusatzdeckbinderschicht größer als etwa 10 Volumenprozent, und vorzugsweise größer als etwa 60 Volumenprozent. Dies stellt sicher, daß genügend Anti-Zusetzmittel vorhanden ist um effektiv zu sein, um den feinen Staub zu bilden, welcher den Schleifabfall am Zusammenballen hindert.

Das Anti-Zusetzmittel kann mit anderen Schleifmitteln, wie Verbundschleifmitteln (nicht gewebt) verwendet werden.

Im nachfolgenden Beispiel und den folgenden wird ein herkömmliches, beschichtetes Standard-Schleifmittel verwendet. Das Trägermaterial ist ein Papier vom A-Gewicht und die Grundschicht und die Deckbinderschicht enthalten ein Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel.

In jedem Fall sind die Schleifpartikel P320 Aluminiumoxid. Auf dieses basisbeschichtete Schleifmittel wird eine ein Anti-Zusetzadditiv enthaltende Zusatzdeckbinderschicht aufgebracht. In einem Fall wurde für Vergleichszwecke kein Additiv aufgebracht. In einem zweiten Fall wird eine Zinkstearat enthaltende Zusatzdeckbinderschicht aufgebracht und in drei anderen Fällen war die aufgebrachte Beschichtung wasserhaltiges Magnesiumsilicat (Talk) mit unterschiedlicher Partikelgröße. Die Additive wurden als Dispersion in Latex und Wasser aufgebracht.

Die beschichteten Schleifmittel wurden dann verwendet, eine Acrylplatte unter Verwendung einer Zweigang-Schleifmaschine für sechs zweiminütige Kontakte abzuschleifen. Das Schleifen wurde mit einer 12,7 cm (5 Inch) Scheibe bei einer Belastung von 4,5 kg (10 lb) durchgeführt. Die Menge des Abschliffs nach der Gesamtschleifzeit von 12 Minuten wurde aufgezeichnet, und die Schleifleistung wurde bestimmt als Prozent der Kontrolle. Die Werte der durchschnittlichen Rauhtiefe Ra (das arithmetische Mittel der Rauheit) wurden ebenfalls bestimmt. Die Ergebnisse sind in der untenstehenden Tabelle 1 angegeben, was zeigt, daß Talk genauso effektiv ist wie das üblichere Zinkstearat.

Die nachfolgenden Tabellen zeigen einen Vergleich der Schleifleistung von Supreme HT Talk mit Zinkstearat und einer Kontrolle ohne Anti-Zusetzmittel für aluminiumoxidbeschichtete Schleifmittel der Korngrößen P80, P180 und P320 (Tabelle 2, Tabelle 3 bzw. Tabelle 4). Die Ergebnisse zeigen, daß der Abrieb mit der Einverleibung des erfindungsgemäßen Anti-Zusetzmittels höher war gegenüber der Basiskontrolle, insbesondere bei feineren Korngrößen.

Ein herkömmliches, mit Aluminiumoxid der Korngröße P320 auf A-Gewichtspapier beschichtetes Standard-Schleifmittel wird verwendet. Auf dieses basisbeschichtete Schleifmittel wird eine Zusatzdeckbinderschicht, enthaltend ein Anti-Zusetzadditiv und zwar entweder amorphes Siliciumoxid, Calciumsilicat (Wollastonit), Aluminiumsilicat (Ton) oder Kalium-Aluminiumsilicat (Mika), aufgebracht. Die unten in Tabelle 5 angegebenen Schleifergebnisse zeigen, daß der Abrieb mit der Einverleibung des Anti-Beladungsmittels gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber der Basiskontrolle höher war.

Ein herkömmliches, mit Aluminiumoxid der Korngröße P320 auf A-Gewichtspapier beschichtetes Standard-Schleifmittel wird verwendet. Auf dieses basisbeschichtete Schleifmittel wird eine Zusatzdeckbinderschicht, enthaltend ein Anti-Zusetzadditiv von Calciumsulfat (wasserfrei oder wasserhaltig) aufgebracht. Die unten in Tabelle 6 angegebenen Ergebnisse zeigen, daß der Abrieb mit der Einverleibung des Anti-Zusetzmittels gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber der Basiskontrolle höher war.

Grundierte Platten wurden mit P320 Korngröße beschichteten Schleifmitteln mit einer Zusatzdeckbinderschicht wie in den Beispielen 1 bis 4 beschrieben geschliffen. Das selbe Schleifverfahren wurde mit jedem beschichteten Schleifmittel verwendet. Ein Wassertropfen wurde dann auf jeder der frisch geschliffenen Platten plaziert und ebenfalls auf einer ungeschliffenen Platte, und der Kontaktwinkel (&THgr;) wurde wie in der Figur beschrieben aufgezeichnet. Der Kontaktwinkel ist der Winkel zwischen der Oberfläche einer Flüssigkeit und der Oberfläche einer festen Ebene bei der Linie des Kontakts. Ein höherer Kontaktwinkel zeigt geringere Benetzung an. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 angegeben, was klar zeigt, daß die mit dem erfindungsgemäßen beschichteten Schleifmittel geschliffenen Platten im wesentlichen den gleichen oder einen geringeren Kontaktwinkel aufwiesen wie die Platten, die unter Verwendung eines beschichteten Schleifmittels ohne die Anti-Zusetzschicht geschliffen wurden. Das beschichtete Schleifmittel mit der herkömmlichen Zinkstearat-Anti-Zusetzschicht lagerte klar einen Rückstand mit niedriger Oberflächenenergie ab, dessen Gegenwart durch einen sehr hohen Wasserkontaktwinkel angezeigt wird. Die Konsequenz daraus ist, daß auf eine solche Oberfläche aufgetragene Farben die Oberfläche nicht leicht benetzen und dies führt zu Oberflächendefekten.

Der Wasserkontaktwinkel auf einer ungeschliffenen Platte betrug 69 Grad.

Während diese Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es für die Fachleute klar, daß verschiedene Änderungen in der Form und in Details gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der durch die angehängten Ansprüche umfaßt wird.