(19)
(11) EP 4 417 367 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
21.08.2024  Patentblatt  2024/34

(21) Anmeldenummer: 23156853.6

(22) Anmeldetag:  15.02.2023
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
B24D 11/00(2006.01)
(52) Gemeinsame Patentklassifikation (CPC) :
B24D 11/005; B24D 11/001; B24D 3/28
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA
Benannte Validierungsstaaten:
KH MA MD TN

(71) Anmelder: VSM Vereinigte Schmirgel- und Maschinen-Fabriken AG
30165 Hannover (DE)

(72) Erfinder:
  • Nolte, Jörn-Oliver
    31515 Wunstorf (DE)
  • Senning, Dennis
    30173 Hannover (DE)
  • Koch, Florian
    30163 Hannover (DE)
  • Leffers, Sören
    30165 Hannover (DE)

(74) Vertreter: Bremer, Ulrich 
Advopat Patent- und Rechtsanwälte Theaterstraße 6
30159 Hannover
30159 Hannover (DE)

   


(54) VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES STRUKTURIERTEN SCHLEIFMITTELS UND STRUKTURIERTES SCHLEIFMITTEL


(57) Strukturiertes Schleifmittel (6) sowie Verfahren zu dessen Herstellung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen einer bahnförmigen Unterlage (1), b) Bereitstellen einer Bindemittel-Korn-Mischung (15), c) Auftragen der Bindemittel-Korn-Mischung als konvexe Anhäufungen (2), z.B. Halbkugelstrukturen, durch ein Siebdruckverfahren auf die bahnförmige Unterlage als Schleifschicht (18), wobei Freiflächen (21) auf der bahnförmigen Unterlage verbleiben und d) teilweises oder vollständiges Härten der aufgetragenen Bindemittel-Korn-Mischung durch Strahlungsenergie (13), so dass das strukturierte Schleifmittel eine bahnförmige Unterlage und eine Schleifschicht aufweist, wobei die Schleifschicht ausgehärtete konvexe Anhäufungen, aus einer Bindemittel-Korn-Mischung aufweist, und wobei auf der bahnförmigen Unterlage Freiflächen zwischen den konvexen Anhäufungen verbleiben.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft ein strukturiertes Schleifmittel sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

[0002] Strukturierte Schleifmittel werden insbesondere zur Bearbeitung metallischer Werkstücke eingesetzt und sind in unterschiedlichen Körnungen verfügbar. Das Schleifmittel weist im Allgemeinen eine Unterlage, z. B. eine bahnförmige Unterlage aus einem festen oder flexiblen Material auf, auf dem eine Bindemittelschicht auf z.B. Phenolbasis und in der Bindemittelschicht aufgenommene Schleifkörner aufgetragen sind. Die Körner können aus α-Aluminiumoxid oder auch anderen Materialien ausgebildet sein.

[0003] Die Körner können zum einen gebrochene Schleifkörner sein; weiterhin sind geformte Schleifkörner bekannt, die einzeln, z. B. durch ein Sol-Gel-Verfahren, geformt, getrocknet und/oder gesintert/ kalziniert werden, und durch ihre gleichmäßige Formgebung bei geeigneter Ausrichtung einen gleichmäßigen Schleifmittel-Eingriff ermöglichen.

[0004] Aus der US 5984988 A ist beispielsweise ein Herstellungsverfahren bekannt, bei dem die Bindemittelschicht und die Körner auf die Unterlagen aufgebracht werden, indem bereits vorgefertigte Körner z. B. gravimetrisch oder elektrostatisch gestreut werden, so dass sie in der bereits aufgetragenen Bindemittelschicht aufgenommen werden. Hierdurch ist das Korn auf der Unterlage temporär fixiert. Anschließend erfolgt die Aushärtung der Bindemittelschicht. Hierbei sind z. B. thermisch initiierte, strahlungshärtende, sowie chemische Aushärtungen durch entsprechende Bindemittel bzw. Härter/ Initiatoren bekannt.

[0005] Das gravimetrische oder elektrostatische Streuen der Körner weist den Nachteil auf, dass der Produktionsprozess mehrere einzelne Schritte umfasst, was die Prozesssicherheit negativ beeinflussen kann. Auch ist die Härtung der gesamten mit Bindemittel überzogenen Oberfläche der Unterlage energieaufwändig. Die mit dem gravimetrischen oder elektrostatischen Streuen hergestellten Schleifmittel weisen den Nachteil auf, dass die Oberfläche des Schleifmittels im Mikromaßstab ungleichmäßig ist, da insbesondere die Höhe des Schleifmittels variieren kann, z.B. wenn mehrere Körner übereinander liegen.

[0006] Alternativ ist zum Beispiel aus der WO 9415752 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem eine Bindemittel-Korn-Mixtur auf ein Abformband gegeben wird, wobei das Abformband Vertiefungen enthält und im Anschluss mit einer Unterlage in Kontakt gebracht wird, so dass die auf dem Abformband oder in den Vertiefungen des Abformbandes befindliche Bindemittel-Korn-Mixtur vollflächig an der Unterlage anhaftet. Anschließend werden das Abformband und die Unterlage gemeinsam einer elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt, die das Abformband durchstrahlt und das Bindemittel aushärtet. Abschließend wird das Abformband von dem fertigen Schleifmittel abgetrennt.

[0007] Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, dass verbleibende, ausgehärtete Reste der Bindemittel-Korn-Mixtur auf dem Abformband oder in den Vertiefungen des Abformbandes verbleiben, wodurch eine Reinigung des Abformbandes erforderlich wird oder Einbußen in der Prozesskontinuität hingenommen werden müssen. Auch stellt das Abformband ein Verschleißteil dar, welches nach einer gewissen Zeit auszutauschen sein wird. Insbesondere die hochenergetische UV-Strahlung trägt zum Verspröden des Abformbandes bei. Die mit dem Abformband hergestellten Schleifmittel weisen den Nachteil auf, dass durch die vollflächig anhaftende und ausgehärtete Bindemittel-Korn-Mixtur an der Unterlage die Flexibilität des gesamten Schleifmittels beeinträchtigt wird.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist daher, ein strukturiertes Schleifmittel und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, die eine sichere, kostengünstige Herstellung und gute Schleifeigenschaften ermöglichen.

[0009] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Schleifmittels gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein strukturiertes Schleifmittel gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen an.

[0010] Das erfindungsgemäße strukturierte Schleifmittel kann insbesondere durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt werden.

[0011] Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, dass das Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Schleifmittels die folgenden Schritte aufweist:
  1. a) Bereitstellen einer bahnförmigen Unterlage,
  2. b) Bereitstellen einer Bindemittel-Korn-Mischung,
  3. c) Auftragen der Bindemittel-Korn-Mischung als konvexe Anhäufungen, z.B. Halbkugelstrukturen, durch ein Siebdruckverfahren auf die bahnförmige Unterlage als Schleifschicht, wobei Freiflächen auf der bahnförmigen Unterlage verbleiben und
  4. d) teilweises oder vollständiges Härten der aufgetragenen Bindemittel-Korn-Mischung durch Strahlungsenergie.


[0012] Die Bindemittel-Korn-Mischung sind vorzugsweise Härtungsinitiatoren wie Photoinitiatoren vom Typ I oder Typ II für eine Härtung mittels UV-Strahlungsenergie und/oder thermische peroxidbasierte Initiatoren und/oder thermische azoverbindungsbasierte Initiatoren für eine Härung mittels thermischer Strahlungsenergie.

[0013] Weiter kann die Bindemittel-Korn-Mischung Füllstoffe wie Kreide, Kryolith, Kaliumtetrafluoroborat (KBF4), Wollastonit und/oder Kaolin enthalten.

[0014] Als Additive können Pyrogene Kieselsäure zur Einstellung der Rheologie, Silanverbindungen zur Haftvermittlung zwischen Bindemittel und Schleifkorn, Entschäumer, Entlüfter, Dispergieradditive, Verlaufshilfsmittel, und/oder Farbpigmente in der Bindemittel-Korn-Mischung vorgesehen sein.

[0015] Die bahnförmige Unterlage sowie das Bindemittel und die Körner der Bindemittel-Korn-Mischung können weiter eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien enthalten, welche in den nachfolgenden Unteransprüchen näher beschrieben sind und mit den oben genannten Härtungsinitiatoren, Füllstoffen und/oder Additiven kombinierbar sind.

[0016] Das zumindest teilweises oder vollständiges Härten durch Strahlungsenergie kann hierbei durch Art von Strahlungsenergie erfolgen, beispielsweise UV-, Elektronen-, thermische Strahlungsenergie, insbesondere Infrarot Strahlung, oder durch eine Kombination verschiedener Arten von Strahlungsenergien. Das Härten mittels UV-Strahlungsenergie ist besonders bevorzugt, da eine besonders energieeffiziente und positionsgenaue Härtung der Bindemittel-Korn-Mischung ermöglicht wird.

[0017] Die mittels Siebdruckverfahrens aufgetragenen konvexen Anhäufungen weisen eine Höhe h und eine Grundfläche mit Durchmesser d auf (siehe auch Figur 3A), wobei die Grundfläche auf der der Unterlage zugewandten Seite der konvexen Anhäufungen angeordnet ist. Vorzugsweise entsprechen die konvexen Anhäufungen Halbkugelstrukturen, wobei halbkugelförmig vorliegend nicht im strengen mathematischen Sinne anzusehen ist, wobei die Höhe h dem halben Durchmesser d der Grundfläche entsprechen müsste, sondern soll lediglich die Grundform der aufgetragenen Strukturen beschreibt. Auch Strukturen, welche einer eingedrückten, abgeschnittenen oder langgezogenen Halbkugel entsprechen, so dass die Höhe h der Halbkugel ungleich dem halben Durchmesser d der Grundfläche ist, fallen, genau wie halbellipsenartige Strukturen, im Sinne dieser Patentanmeldung unter den Begriff Halbkugelstruktur. Weitere Formen, wie Würfel oder Viellecke mit einer Höhe fallen unter den Begriff konvexen Anhäufungen.

[0018] Das Auftragsverfahren wird vorzugsweise durch ein Siebdruckverfahren durchgeführt, welches eine walzenförmige Siedruckschablone aufweist (Rotationssiebdruck). Hierdurch ist ein kontinuierlicher Verfahrensablauf möglich. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung von Siedruckschablonen in anderer Form, beispielsweise durch plane Siedruckrahmen. Auch können weitere bekannte Durchdruckverfahren genutzt werden.

[0019] Die Bindemittel-Korn-Mischung weist vorzugsweise eine Viskosität auf, die derart beschaffen ist, dass diese während des Druckverfahrens eine gute Verarbeitbarkeit zeigt. Hierzu sind Viskositäten im Bereich von 1000 mPa*s bis zu 10000 mPa*s vorteilhaft, optimalerweise 3000 mPa*s bis 8000 mPa*s (bei 20°C und einer Scherrate von 100 1/s). Die Form der konvexen Anhäufungen bleibt nach dem Auftragen, mindestens jedoch bis zum teilweisen oder vollständigen Härten, weitestgehend erhalten. Es ist somit ein strukturviskoses Verhalten der Bindemittel-Korn-Mischung erforderlich.

[0020] Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass eine hohe Prozesssicherheit durch das beschriebene einstufige Verfahren möglich ist. Darüber hinaus lassen sich auf kostengünstige Weise strukturierte Schleifmittel herstellen.

[0021] Weiter ermöglicht die Form der konvexen Anhäufungen ein optimales Eindringen der Strahlungsenergie beim zumindest teilweisen oder vollständigen Härten, wodurch größere Schichtdicken der Schleifschicht durchhärtbar sind als bei einem üblichen, vollflächigen Auftrag. Besonders der Verzicht auf ein Abformband, welches einen großen Anteil der Strahlungsenergie absorbiert, ermöglicht diesen Vorteil. So kann eine kombinierte Härtung aus UV-Strahlung und zusätzlicher thermischer Energie, welche bei zu hohen Schichtdicken oder zu niedriger Strahlungsintensität nötig wird, umgangen werden.

[0022] Im Falle von Halbkugelstrukturen als konvexe Anhäufungen liegt die die Oberflächenspannung eines Körpers betreffend energetisch günstigste Form vor, so dass das Auftragen und Härten der Bindemittel-Korn-Mischung stets gleichmäßig und reproduzierbar sind.

[0023] Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass ein strukturiertes Schleifmittel, welches vorzugsweise nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, eine bahnförmige Unterlage und eine Schleifschicht aufweist, wobei die Schleifschicht ausgehärtete konvexe Anhäufungen, z.B. Halbkugelstrukturen, aus einer Bindemittel-Korn-Mischung aufweist, und wobei auf der bahnförmigen Unterlage Freiflächen zwischen den konvexen Anhäufungen verbleiben.

[0024] Sämtliche Merkmale des strukturierten Schleifmittels sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kombinierbar.

[0025] Die Bindemittel-Korn-Mischung kann hierbei die oben genannten Füllstoffe, Additive und/oder Härtungsinitiatoren aufweisen.

[0026] Die konvexen Anhäufungen weisen vorzugsweise im Wesentlichen dieselbe Höhe auf. Die Körner der Bindemittel-Korn-Mischung sind in den ausgehärteten konvexen Anhäufungen im Wesentlichen homogen verteilt.

[0027] Das erfindungsgemäße strukturierte Schleifmittel weist den Vorteil auf, dass aufgrund der konvexen Anhäufungen beim Schleifen eines Werkstücks ein homogenes Schliffbild erzeugt wird. Dies wird insbesondere ermöglicht durch im Wesentlichen gleichhohe konvexen Anhäufungen. Alternativ können jedoch auch unterschiedlichen Höhen der konvexen Anhäufungen vorgesehen sein, vorzugsweise kann die Höhe der konvexen Anhäufungen in einem Bereich von 5% bis 30% der Durchschnittshöhe verteilt sein.

[0028] Durch eine homogene Verteilung der Körner in der Bindemittel-Korn-Mischung in den ausgehärteten konvexen Anhäufungen wird darüber hinaus ein hoher Selbstschärfeeffekt erreicht, was zu einer guten Schleifleistung, insbesondere Abtrag und Beständigkeit des strukturierten Schleifmittels führt.

[0029] Die konvexen Anhäufungen weisen Grundflächen auf der der bahnförmige Unterlage zugewandten Seite auf, wobei die Grundflächen der konvexen Anhäufungen nicht die gesamte Oberfläche der bahnförmigen Unterlage bedecken. Durch die Freiflächen auf der bahnförmigen Unterlage ist eine sehr hohe Flexibilität des strukturierten Schleifmittels gegeben. Außerdem schaffen diese Freiflächen Spanräume zwischen den konvexen Anhäufungen und sorgen für einen hohen Abtrag und eine gute Wärmeabfuhr.

[0030] Weiter bieten die konvexen Anhäufungen zu Beginn eines Schleifprozesses eine "abgerundete Spitze", anders als bei anderen geometrischen Formen wie z.B. Quadern oder Rechtecken. Durch den geringen Flächenanteil, der zu Beginn des Schleifprozesses in eine Werkstoffoberfläche eingreift, wird ein erstes Aufbrechen der konvexen Anhäufungen erleichtert und der Nachschärfeprozess aktiviert. Danach ist ein gleichmäßiger Abbau des Schleifmittels bis auf den Träger möglich (siehe Fig. 3A bis 3C).

[0031] Konvexe Anhäufungen in der Form von Halbkugelstrukturen bieten im Vergleich zu anderen geometrischen Formen wie z.B. Pyramiden oder Kegeln keinen linearen Zuwachs der unmittelbar am Schleifvorgang mit einem Werkstück beteiligten Oberfläche der Schleifschicht, sondern einen Exponentiellen. Dadurch wird ein konstanterer Andruck während des gesamten Schleifprozesses für den Anwender ermöglicht. Außerdem erreicht der Anwender durch eine Halbkugelstruktur eine höhere Standzeit, da die Halbkugelstrukturen über ein höheres geometriebezogenes Schleifmittelmassevolumen als z.B. Pyramiden verfügen.

[0032] Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren vor dem Schritt des Auftragens der Bindemittel-Korn-Mischung auf die Unterlage die folgenden Schritte auf:
  1. a) Auftragen einer Primerschicht als Haftvermittler auf die bahnförmige Unterlage und
  2. b) optionales zumindest teilweises Härten der Primerschicht durch Strahlungsenergie.


[0033] Die Primerschicht besteht vorzugsweise aus UV härtbaren (Meth-)acrylaten mit oberflächenaffinen funktionellen Gruppen.

[0034] Durch eine Primerschicht kann eine bessere Anhaftung der Bindemittel-Korn-Mischung an der bahnförmigen Unterlage erfolgen, wodurch die mechanische Stabilität und Beständigkeit des hergestellten Schleifmittels steigen. Das zumindest teilweise oder ein vollständiges Härten der Primerschicht sowie die grundsätzliche Verwendung sind lediglich optional, da auf diesen Schritt auch verzichtet werden kann und die Primerschicht beim zumindest teilweisen oder vollständigen Härten der aufgetragenen Bindemittel-Korn-Mischung durch Strahlungsenergie mit ausgehärtet wird.

[0035] Eine Ausführungsform des strukturierten Schleifmittels weist eine Primerschicht als Haftvermittler zwischen der bahnförmigen Unterlage und der Schleifschicht, was die bereits beschriebene Vorteile ermöglicht.

[0036] Gemäß einer Ausführungsform wird beim Siebdruckverfahren eine Siedruckschablone verwendet,
  • die eine Wandstärke im Bereich 100 bis 1100 µm, vorzugsweise im Bereich 150 bis 900 µm aufweist, und/oder
  • die eine Anzahl von 15 bis 250, vorzugsweise 20 bis 160 Aussparungen pro Zoll aufweist, und/oder
  • die Aussparungen mit einem Durchmesser im Bereich 400 bis 6000 µm, vorzugsweise 420 bis 4000 µm aufweist, und/oder
  • die bereichsweise zufällig angeordnete Aussparungen aufweist.


[0037] Die Siedruckschablone wird vorzugsweise durch eine Rolle mit Aussparungen gebildet, an der die bahnförmige Unterlage vorbeigeführt wird, wobei die Bindemittel-Korn-Mischung ins Innere der Rolle geführt wird und mit Hilfe eines Rakels durch die Aussparungen auf die bahnförmige Unterlage gelangt. Die Aussparungen weisen hierbei vorzugsweise eine Runde Form auf, jedoch sind auch weitere Formen wie beispielsweise Quadrate, Dreiecke, Vielecke oder Polygone möglich.

[0038] Durch eine Wandstärke im Bereich 100 bis 1100 µm wird ermöglicht, dass eine je nach Größe der konvexen Anhäufungen ausreichende Schichtdicke für eine lange Lebensdauer des Schleifmittels aufgetragen werden kann. Wandstärken im Bereich von 100 bis 500 µm, vorzugsweise 150 bis 400 µm haben sich als besonders vorteilhaft für Handschliff bewährt. Wandstärken im Bereich von 400 bis 1100 µm, vorzugsweise 450 bis 900 haben sich als besonders vorteilhaft für Maschinenschliff bewährt. Im Handschliff reichen geringere Schichtdicken aus, weil mit weniger Andruck auf das Werkstück geschliffen wird als bei Maschinenschliffanwendungen. Durch den geringeren Andruck ist die Lebensdauer des Schleifmittels länger.

[0039] Außerdem können durch geringere Wandstärken der Siebdruckschablonen kleinere Anhäufungen gedruckt werden, ohne dass die Anhäufungen ineinanderfließen. Kleinere Anhäufungen erhöhen die Flexibilität des Schleifmittels, was ein Vorteil vor allem in Handschliffanwendungen ist.

[0040] Die Anzahl der Aussparungen pro Zoll gibt, zusammen mit der Größe dieser Aussparungen an, wieviel Fläche der bahnförmigen Unterlage durch Grundflächen von konvexen Anhäufungen bedeckt wird und wieviel Fläche als Freifläche verbleibt. Hierdurch wird wiederum die Flexibilität des strukturierten Schleifartikels maßgeblich beeinflusst.

[0041] Der Durchmesser der Aussparungen, die Schichtdicke der Schablone sowie die Rakelposition innerhalb der Schablone haben einen relevanten Einfluss auf die Abmessungen, insbesondere Höhe h und Durchmesser d der konvexen Anhäufungen.

[0042] Die Größe der konvexen Anhäufungen ist somit durch die Verwendung einer anderen Siedruckschablone schnell und einfach veränderbar, vorzugsweise ohne eine Änderung der Rezeptur der Bindemittel-Korn-Mischung. Der benötigte Andruck des herzustellenden strukturierten Schleifmittels während des Schleifprozesses ist von der Wahl der Größe der konvexen Anhäufungen abhängig, wobei große konvexe Anhäufungen mehr Andruck beim Schleifen als kleinere konvexe Anhäufungen erfordern. Somit ermöglicht es das Verfahren, flexibel unterschiedliche strukturierte Schleifmittel herzustellen. Hierdurch kann das herzustellende strukturierte Schleifmittel auf verschiedene Anwendung gezielt optimiert werden, vorzugsweise ohne eine Rezepturanpassung vorzunehmen.

[0043] Konvexen Anhäufungen, welche durch Siebdruckschablonen mit Aussparungen im Bereich von 250 µm bis 6000 µm, vorzugsweise 420 bis 4000 µm erzeugt werden, weisen den Vorteil auf, dass ein Schleifmittelprodukt erzeugt werden kann, welches besonders hochwertige Oberflächen erzeugen kann. Hierzu ist, beispielsweise bei konvexen Anhäufungen in der Form von Halbkugelstrukturen, nur wenig Andruck beim Schleifen notwendig. Durch die Auswahl der konvexen Anhäufungen, kann zudem die Haltbarkeit des Schleifmittels beeinflusst werde. Ein weiterer Vorteil liegt in der hohen Flexibilität des Schleifmittels, welches sich während des Schleifprozesses damit gut an das Werkstück anpassen kann.

[0044] Siebdruckschablonen mit Aussparungen im Bereich von 250 bis 1500 µm erzeugen kleine konvexe Anhäufungen für besonders flexible Schleifmittel, die im Handschliff eingesetzt werden. Aussparungen im Bereich von 1500 bis 5000 µm werden vorzugsweise im Maschinenschliff eingesetzt, bei welchem höhere Anforderung an Andruck und Haltbarkeit während des Schleifprozesses bestehen.

[0045] Durch die bereichsweise zufällig angeordneten Aussparungen auf der Siedruckschablone sind auch die konvexen Anhäufungen auf der bahnförmigen Unterlage bereichsweise zufällig angeordnet. Unter "bereichsweise zufällig angeordnet" wird insbesondere verstanden, dass die Positionen der Mittelpunkte der konvexen Anhäufungen auf der bahnförmigen Unterlage in einem Bereich keinem geordneten, sich wiederholenden Muster folgen, beispielsweise nicht in einem quadratischen Raster angeordnet sind. Die Größe des zufälligen Bereichs kann in Grenzen frei gewählt werden. Beispielsweise sollen innerhalb eines Kreises mit dem achtfachen Durchmesser des mittleren Durchmessers der konvexen Anhäufungen kein geordnetes, sich wiederholendes Muster der im Kreis befindlichen Mittelpunkte der konvexen Anhäufungen erkennbar sein, wobei die Position des Kreises frei wählbar ist. Spätestens nach einer Umdrehung der Siebdruckwalze wiederholt sich jedoch die relative Anordnung der konvexen Anhäufungen. Durch die bereichsweise zufällig angeordneten konvexen Anhäufungen wird der Vorteil erreicht, dass die die Homogenität des Schleifbilds auf einem zu bearbeitenden Werkstück weiter verbessert wird.

[0046] Bei einer Ausführungsform des strukturierten Schleifmittels weisen die angeordneten konvexen Anhäufungen Grundflächen auf der der bahnförmige Unterlage zugewandten Seite, wobei die konvexen Anhäufungen einen Durchmesser d im Bereich von 250 bis 6000 µm, vorzugsweise 420 bis 4000 µm, weiter bevorzugt 600 bis 3000 µm und eine Höhe h im Bereich von 100 bis 1300 µm, vorzugsweise 150 bis 900 µm, weiter bevorzugt 300 bis 700 µm, weiter bevorzugt 500 bis 1100 µm aufweisen, und/oder die Grundflächen 20% bis 75%, vorzugsweise 50% bis 70% der bahnförmigen Unterlage bedecken und/oder die Grundflächen einen Abstand a voneinander im Bereich von 0 bis 3500 µm, vorzugsweise 50 bis 3000 µm aufweisen und/oder die Freiflächen einen Anteil von 80% bis 25%, vorzugsweise 30% bis 50% der bahnförmigen Unterlage ausmachen.

[0047] Ein Abstand zwischen den Grundflächen der Halbkugeln von 0 µm ist während der Produktion möglich. Vorzugsweise sollen die Halbkugeln jedoch einen Abstand von mindestens 50 µm aufzeigen, um die Flexibilität des Schleifmittels sicherzustellen.

[0048] Für die Abmessungen der Halbkugelstrukturen gelten die bereits genannten Vorteile.

[0049] Das Bedecken von 20% bis 75% der bahnförmigen Unterlage durch die Grundflächen der konvexen Anhäufungen entspricht der oben beschriebenen Anzahl der Aussparungen pro Zoll und weist dieselben Vorteile auf.

[0050] Ein Anteil von 80% bis 25% Freiflächen ermöglicht es die Flexibilität des Schleifmittels sicherzustellen.

[0051] Durch einen Abstand a der Grundflächen voneinander im Bereich von 0 bis 3500 µm, vorzugsweise 50 bis 3000 µm, wird erreicht, dass keine vollflächige Bindemittelschicht auf der bahnförmigen Unterlage aufgetragen wird. Hierdurch kann die bahnförmige Unterlage zwischen den konvexen Anhäufungen ihre volle Flexibilität bewahren. Auch zu schleifende Werkstücke mit engen Radien können so problemlos bearbeitet werden. Dabei sind bei Handschliff Abstände a von 50 bis 1500 µm und beim Maschinenschliff von 500 bis 3000 µm von Vorteil. Des Weiteren trägt der Abstand a zum Abtransport von Wärme bei, da der Span schnell die Schleifzone verlassen kann. Außerdem kann dieser dabei die Oberfläche des strukturierten Schleifmittels nicht mehr beschädigen. Durch das gezielte Erzeugen der Kontaktstellen im Schleifprozess durch die Anzahl der konvexen Anhäufungen, wird zudem der Wärmeeintrag in das Werkstück direkt beeinflusst. Eine offenere Struktur trägt weniger Wärme in das Werkstück ein.

[0052] Bei einer weiteren Ausführungsform des strukturierten Schleifmittels weisen die konvexen Anhäufungen eine bereichsweise zufällige Anordnung auf der bahnförmigen Unterlage auf

[0053] Wie bereits beschrieben, wird die Homogenität des Schleifbilds auf einem zu bearbeitenden Werkstück durch eine bereichsweise zufällige Anordnung der Halbkugelstrukturen verbessert. Für den Begriff der "bereichsweise zufälligen Anordnung" gelten die obigen Ausführungen analog.

[0054] Bei einer weiteren Ausführungsform des strukturierten Schleifmittels ist jeweils mindestens eine von N in Längsrichtung L der bahnförmigen Unterlage aufeinanderfolgende konvexen Anhäufungen mindestens um eine Versatzstrecke v von größer 5% deren mittlerer Durchmesser orthogonal Q zur Längsrichtung L der bahnförmigen Unterlage versetzt, wobei sich die Versatzstrecken v der N betrachteten konvexen Anhäufungen unterscheiden und wobei N = 3, vorzugsweise N= 5 , weiter bevorzugt N größer 9 ist.

[0055] Eine Versetzung von jeweils N in Längsrichtung L der bahnförmigen Unterlage aufeinanderfolgende konvexen Anhäufungen um eine Versatzstrecke v von mindestens 5% deren mittlerer Durchmesser orthogonal Q zur Längsrichtung L der bahnförmigen Unterlage, stellt ein Kriterium für eine Zufälligkeit dar, welche ein ausreichend homogenen Schleifbilds ermöglicht. Des Weiteren kann durch die zufällige Anordnung das Ausbilden von Knicken im Vergleich zu Schleifmitteln mit gleichmäßig aufgereiten konvexen Anhäufungen im Schleifmittel verhindert werden. Dadurch wird das Erzeugen von sogenannten Rattermarken auf dem Werkstück vorgebeugt. Je größer N gewählt wird, desto größer ist der Bereich, in dem die konvexen Anhäufungen zufällig verteilt sind.

[0056] Die Längsrichtung L der bahnförmigen Unterlage entspricht der späteren Schleifrichtung des strukturierten Schleifmittels und ist durch die längste Ausdehnung der bahnförmigen Unterlage definiert. Die hierzu orthogonale Richtung Q liegt in der Ebene der bahnförmigen Unterlage und ist orthogonal, also quer zur Längsrichtung L. Die mittleren Durchmesser berechnen sich in bekannter weise durch Mittelwertbildung der Durchmesser d der betrachteten Halbkugelstrukturen analog zur FEPA Norm. Die Versatzstrecke v bestimmt sich als Abweichung der jeweiligen Mittelpunkte der konvexen Anhäufungen in Richtung Q von der Längsrichtung L. Zur weiteren Veranschaulichung der einzelnen Größen L, Q, v, d wird auf die Fig. 4 verwiesen.

[0057] Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens bzw. des strukturierten Schleifmittels weist das Bindemittel der Bindemittel-Korn-Mischung folgende Komponenten einer Gruppe auf, die gebildet wird von:
  • Polyesteracrylate,
  • Polyetheracrylate,
  • Epoxyacrylate,
  • Urethanacrylate als oligomerer Bestandteile
  • Acrylatmonomere
  • Methacrylatmonomere


[0058] Durch die Verwendung eines Acrylatbindemittels wird ein geringerer Andruck des strukturierten Schleifmittels während des Schleifprozesses ermöglicht, als dies bei herkömmlich gestreuten Schleifmitteln mit phenolbasierenden Bindemitteln der Fall wäre.

[0059] Durch die Verwendung UV-härtbarer Bindemittel wird ein besonders energieeffizientes und zielgerichtetes Härten des Bindemittels durch UV-Licht möglich.

[0060] Das Verfahren weist einen geringeren Platzbedarf der Produktionsanlage auf, als dies bei herkömmlich gestreuten Schleifmitteln mit phenolharzbasierenden Bindemitteln der Fall wäre. Darüber hinaus ist eine kürzere Produktionszeit und somit ein erhöhter Durchsatz bezogen auf die Anlagenbaugröße möglich als bei herkömmlich gestreuten Schleifmitteln mit phenolharzbasierenden Bindemitteln.

[0061] Als besonders vorteilhafte Zusammensetzung der Bindemittel-Korn-Mischung haben sich folgende Anteile ergeben:
  • Acrylatmonomer: 0%-60%, insbesondere 5%-40%
  • Acrylatoligomer: 0%-60%, insbesondere 2% bis 35%
  • Füllstoff: 0%-40%, insbesondere 8% bis 30%
  • UV-Initiator: 0,1 %-6%, insbesondere 0,3%-5%
  • Schleifkorn: 30%-75%, insbesondere 35% bis 70%


[0062] Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens bzw. des strukturierten Schleifmittels besteht die bahnförmige Unterlage aus einer Gruppe, die gebildet wird von:
  • Baumwolle,
  • Polyester,
  • Mischgewebe,
  • Papier,
  • Vulkanfiber.


[0063] Das Mischgewebe ist vorzugsweise hochflexibel, mittelflexibel, flexibel, mittelsteif, steif oder sehr steif.

[0064] Somit können eine Vielzahl gängiger bahnförmiger Unterlagen verwendet werden, wodurch das strukturierte Schleifmittel für eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten geeignet ist.

[0065] Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens bzw. des strukturierten Schleifmittels bestehen die Körner der Bindemittel-Korn-Mischung aus einer Gruppe, die gebildet wird von:
  • Normalkorund,
  • Halbedelkorund,
  • Edelkorund,
  • keramisches Aluminiumoxid,
  • Zirkonkorund,
  • Siliziumcarbid,
  • Diamant,
  • Cubisches Bornitrid,
  • Sol-Gel Aluminiumoxid
  • geformtes Sol-Gel Aluminiumoxid.


[0066] Eine entsprechende Wahl der Körner ermöglicht die Nutzung von individuell auf den Einsatz des strukturierten Schleifmittels abgestimmten Eigenschaften der Körner.

[0067] Vorzugsweise wird Halbedelkorund verwendet, da dies für eine Vielzahl von Anwendungen eine gutes Kosten Nutzenverhältnis bildet.

[0068] Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens bzw. des strukturierten Schleifmittels weisen die Körner der Bindemittel-Korn-Mischung einen mittleren Durchmesser im Bereich von 7 bis 200 µm, vorzugsweise 7 bis 125 µm auf.

[0069] Der mittlere Durchmesser der Körner bestimmt sich analog zur FEPA Norm aus den Mittelwerten der Durchmesser der betrachteten Körner.

[0070] Körner mit mittleren Durchmessern im Bereich von 7 bis 200 µm habe sich als besonders vorteilhaft erwiesen, weil dieser Korngrößenbereich die Anwendung der Oberflächenveredelung bis hin zu einer spiegelnden Oberfläche abdeckt. Das Bindemittelsystem ist in diesem Korngrößenbereich in der Lage das Schleifkorn festzuhalten und gleichzeitig eine ausreichende Selbstschärfung des Schleifmittels sicherzustellen.

[0071] Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens bzw. des strukturierten Schleifmittels liegt das Volumenverhältnis von Körnern zu Bindemittel in der Bindemittel-Korn-Mischung im Bereich von 0,4 bis 1,5, vorzugsweise im Bereich 0,5 bis 1,2.

[0072] Ein entsprechendes Volumenverhältnis hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, weil in diesem Bereich eine optimale Schleifleistung im Einklang mit einer geeigneten Verarbeitungsviskosität für das Siebdruckverfahren steht.

[0073] Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens bzw. des strukturierten Schleifmittels sind die Freiflächen untereinander verbunden und bilden eine zweidimensionale Netzstruktur.

[0074] Die zweidimensionale Netzstruktur bildet sich in der Ebene der bahnförmigen Unterlage aus und ermöglicht eine ausreichende Flexibilität des strukturierten Schleifmittels.

[0075] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen beispielhaften Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines strukturierten Schleifmittels;
Fig. 2
einen vergrößerten Ausschnitt der Vorrichtung aus Fig.1;
Fig. 3A, 3B, 3C
eine schematische Seitenansicht eines Schleifvorgangs mit einem strukturierten Schleifmittel;
Fig. 4
eine schematische Topsicht eines strukturierten Schleifmittels.


[0076] In Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines strukturierten Schleifmittels 6. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
  1. a) Bereitstellen einer bahnförmigen Unterlage 1,
  2. b) Auftragen einer Primerschicht 19 als Haftvermittler auf die bahnförmige Unterlage 1,
  3. c) zumindest teilweises Härten der Primerschicht 19 durch Strahlungsenergie.
  4. d) Bereitstellen einer Bindemittel-Korn-Mischung 15,
  5. e) Auftragen der Bindemittel-Korn-Mischung 15 als konvexe Anhäufungen 2, z.B. Halbkugelstrukturen, durch ein Siebdruckverfahren auf die bahnförmige Unterlage 1 als Schleifschicht 18, wobei Freiflächen 21 auf der bahnförmigen Unterlage 1 verbleiben,
  6. f) zumindest teilweises oder vollständiges Härten der aufgetragenen Bindemittel-Korn-Mischung 15 durch Strahlungsenergie und
  7. g) Aufrollen der bahnförmigen Unterlage 1.


[0077] Der Schritt a) erfolgt, indem die bahnförmige Unterlage 1 von einer Rolle abgewickelt wird. Die bahnförmige Unterlage 1 besteht hierbei aus Baumwolle, Polyester, Mischgewebe, Papier und/oder Vulkanfiber. Beliebige Kombinationen der zuvor genannten Bestandteile sind möglich. Über Rollen wird die bahnförmige Unterlage 1 durch die gesamte Vorrichtung geführt, wobei die Schritte a) bis g) des Verfahrens durchlaufen werden.

[0078] Schritt b) erfolgt, indem in einem Primerbehälter 8 bereitgestellter Primer 19 einem Primer Rakel 10 zugeführt wird, beispielsweise durch eine nicht dargestellte Pumpe, wobei der Primer 19 mittels des Primer Rakels 10 als Primerschicht 19 auf die bahnförmige Unterlage 1 aufgetragen wird. Die Primerschicht 19 besteht vorzugsweise aus oberflächenaffinen Acrylatverbindungen, was einen besonders guten Haftvermittler darstellt.

[0079] Anschließend erfolgt in Schritt c) mittels eines Primer Strahlers 12 das zumindest teilweises Härten der Primerschicht 19. Es ist auch möglich, zu diesem Zeitpunkt gar kein Härten der Primerschicht 19 vorzusehen. Stattdessen erfolgt das Härten der Primerschicht 19 erst in Schritt f), zusammen mit der aufgetragenen Bindemittel-Korn-Mischung 15.

[0080] Um die während der Schritte b) und c) möglicherweise entstehenden Stäube, Gase und/oder Dämpfe zu beseitigen, ist eine Absaugung 7 vorgesehen. Hierdurch können Verunreinigungen verhindert werden, sowie eine sichere Arbeitsumgebung gewährleistet werden.

[0081] Anschließend erfolgt Schritt e), wobei dieser Schritt in Figur 2 im Detail dargestellt ist. Fig. 2 zeigt den Ausschnitt der Vorrichtung aus Fig.1 in vergrößerter Darstellung, in dem die mit dem Primer 19 beschichtete bahnförmige Unterlage 1 zwischen der Siebdruckschablone 16 und der Gegendruckwalze 17 hindurchgeführt wird.

[0082] Die Bindemittel-Korn-Mischung 15 wird aus einem Mischungsbehälter 9, in dem die Bindemittel-Korn-Mischung 15 angesetzt wird, ins Innere der walzenartigen Siebdruckschablone 16 befördert, beispielsweise durch eine nicht dargestellte Pumpe oder Förderschnecke. Mittels eines an einer Rakelhalterung 14 befestigten Rakels 11, wird die Bindemittel-Korn-Mischung 15 von innen durch die walzenartigen Siebdruckschablone 16 auf die mit dem Primer 19 beschichtete bahnförmige Unterlage 1 gedrückt. Der gestrichelte Pfeil skizziert hierbei den Fluss der Bindemittel-Korn-Mischung 15 innerhalb der walzenartigen Siebdruckschablone 16. Der durchgezogene Pfeil skizziert die Drehrichtung der walzenartigen Siebdruckschablone 16, wobei die Rakelhalterung 14 derart innerhalb der walzenartigen Siebdruckschablone 16 angeordnet ist, dass diese nicht mit dreht und der Rakel 11 ortsfest ist.

[0083] Durch Aussparungen in der Siebdruckschablone 16 werden konvexe Anhäufungen 2, vorzugsweise Halbkugelstrukturen, bestehend aus der Bindemittel-Korn-Mischung 15 auf die bahnförmige Unterlage 1 aufgetragen. Die konvexe Anhäufungen 2 bilden die Schleifschicht 18 des strukturierten Schleifmittels 6. Zwischen den konvexe Anhäufungen 2 bestehen Freiflächen 21. Die Viskosität der Bindemittel-Korn-Mischung 15 ist derart gewählt, dass die Form der konvexen Anhäufungen 2 zwischen Schritt e) und f) weitestgehend erhalten bleibt.

[0084] In Schritt f) erfolgt mittels eines Strahlers 13 das zumindest teilweise oder vollständige Härten der aufgetragenen Bindemittel-Korn-Mischung 15.

[0085] Je nach Bindemittel 4 ist bereits ein teilweises Härten mittels Strahler 13 ausreichend, da ein vollständiges Härten beispielsweise durch eine anschließende thermische Behandlung erfolgt. Bevorzugt erfolgt jedoch ein vollständiges Härten der Bindemittel-Korn-Mischung 15.

[0086] Um die während des Schritts f) möglicherweise entstehenden Stäube, Gase und/oder Dämpfe zu beseitigen, ist ebenfalls eine Absaugung 7 vorgesehen. Hierdurch kann eine sichere Arbeitsumgebung gewährleistet werden.

[0087] Abschließend erfolgt in Schritt g) das Aufrollen der bahnförmigen Unterlage 1, welche nun mit einer Primerschicht 19 sowie darauf angeordneten konvexen Anhäufungen 2 aus einer Bindemittel-Korn-Mischung 15 beschichtet ist, wodurch ein strukturiertes Schleifmittel 6 bereitgestellt wird.

[0088] Nach dem Schritt f) kann die bahnförmige Unterlage 1, welche mit Primerschicht 19, konvexe Anhäufungen 2 als Schleifschicht 18 beschichtet ist, noch mit zusätzlichen Schichten überzogen werden (nicht dargestellt).

[0089] Fig. 3A bis 3C zeigen eine schematische Seitenansicht eines Schleifvorgangs mit einem strukturierten Schleifmittel 6. Die Fig. 3A bis 3C stellen dabei unterschiedlich stark verschlissene Zustände ein und desselben strukturierten Schleifmittels 6 dar, welches während des Schleifvorgangs an einem Werkstück 5 verschleißt.

[0090] Das strukturierte Schleifmittel 6 weist eine bahnförmige Unterlage 1 auf, auf der die eine Schleifschicht 13 ausbildenden konvexen Anhäufungen 2, welche vorliegend Halbkugelstrukturen entsprechen, aus einer Bindemittel-Korn-Mischung 15 angeordnet sind. Bei dem in Fig. 3A bis 3C dargestellten Beispiel des strukturierten Schleifmittels 6 ist keine Primerschicht 19 dargestellt, diese kann jedoch vorhanden sein. Die konvexe Anhäufungen 2 weisen eine Grundfläche 20 mit einem Durchmesser d auf und eine Höhe h. Die konvexen Anhäufungen 2 weisen untereinander einen Abstand von a auf.

[0091] Die Abmessungen der konvexe Anhäufungen 2 liegen für die Durchmesser d im Bereich 250 bis 6000 µm und für die Höhe h im Bereich von 100 bis 1100 µm.

[0092] Der Abstand a der Grundflächen 20 der Halbkugelstrukturen 2 liegt im Bereich von 0 bis 3500 µm.

[0093] Die konvexen Anhäufungen 2 bestehen aus einer Bindemittel-Korn-Mischung 15, welche aus Bindemittel 4 und Körnern 3 besteht.

[0094] Das Volumenverhältnis von Körnern 3 zu Bindemittel 4 liegt im Bereich von 0,4 zu 1,5, vorzugsweise im Bereich 0,5 zu 1,2.

[0095] Das Bindemittel wird durch Acrylate, Polyesteracrylate, Polyetheracrylate, Epoxyacrylate, Urethanacrylate als oligomerer Bestandteile, Acrylatmonomere, und/oder Methacrylatmonomere gebildet.

[0096] Die Körner werden durch Normalkorund, Halbedelkorund, Edelkorund, keramisches Aluminiumoxid, Zirkonkorund, Siliziumcarbid, Diamant, Cubisches Bornitrit, Sol-Gel Aluminiumoxid und/oder geformtes Sol-Gel Aluminiumoxid gebildet.

[0097] Weiter kann die Bindemittel-Korn-Mischung 15 folgende Komponenten aufweisen:
  • Härtungsinitiatoren wie Photoinitiatoren vom Typ I oder Typ II für eine Härtung mittels UV-Strahlungsenergie und/oder thermische peroxidbasierte Initiatoren und/oder thermische azoverbindungsbasierte Initiatoren für eine Härung mittels thermischer Strahlungsenergie,
  • Füllstoffe wie Kreide, Kryolith, Kaliumtetrafluoroborat (KBF4), Wollastonit und/oder Kaolin, und/oder
  • Additive wie Pyrogene Kieselsäure zur Einstellung der Rheologie, Silane zur Haftvermittlung zwischen Bindemittel und Schleifkorn, Entschäumer, Entlüfter, Verlaufshilfsmittel, und/oder Farbpigmente in der Bindemittel-Korn-Mischung.


[0098] Ein Vorteil des strukturierten Schleifmittels 6, aufweisend eine Schleifschicht 18 mit konvexen Anhäufungen 2 in der Form von Halbkugelstrukturen ist aus Fig. 3A bis 3C ersichtlich: Im Vergleich zu anderen geometrischen Formen wie z.B. Pyramiden oder Kegeln entsteht kein linearer Zuwachs der unmittelbar am Schleifvorgang mit dem Werkstück 5 beteiligten Oberfläche der Schleifschicht 18, sondern vielmehr ein exponentieller Zuwachs. Hierdurch wird ein konstanterer Andruck des strukturierten Schleifmittels 6 während des gesamten Schleifvorgangs für den Anwender ermöglicht. Außerdem erreicht der Anwender mit der Halbkugelstruktur eine höhere Standzeit des strukturierten Schleifmittels 6, da ein höheres Schleifmittelmassevolumen als z.B. bei einer Pyramide vorliegt.

[0099] Fig. 4 zeigt eine schematische Topsicht eines strukturierten Schleifmittels 6, aufweisend konvexe Anhäufungen 2 in der Form von Halbkugelstrukturen bestehend aus einer Bindemittel-Korn-Mischung 15 mit Durchmesser d.

[0100] Die konvexe Anhäufungen 2 sind aufgrund der Wahl einer Siedruckschablone 16, welche bereichsweise zufällig angeordnete Aussparungen aufweist, bereichsweise auf einer bahnförmigen Unterlage 1 angeordnet. Zwischen den konvexe Anhäufungen 2 liegen Freiflächen 21 vor, welche eine zweidimensionale Netzstruktur 22 bilden. Hierdurch wird eine hohe Flexibilität des strukturierten Schleifmittels 6 ermöglicht.

[0101] Ein Maß für die Zufälligkeit der Anordnung besteht im Versatz v der Mittelpunkte der konvexen Anhäufungen 2 in einer Richtung Q quer zur Längsrichtung L der bahnförmigen Unterlage 1. Die Längsrichtung L der bahnförmigen Unterlage 1 entspricht hierbei der späteren Schleifrichtung des strukturierten Schleifmittels 6.

[0102] Die Mittelpunkte jeweils fünf in Längsrichtung L der bahnförmigen Unterlage 1 aufeinanderfolgende Halbkugelstrukturen 2 sind um eine Versatzstrecke v von mindestens 5% deren mittlerer Durchmesser quer (auch orthogonal) Q zur Längsrichtung L der bahnförmigen Unterlage versetzt, wobei sich die Versatzstrecken v der fünf betrachteten konvexen Anhäufungen 2 unterscheiden.

[0103] Hierdurch wird die Homogenität des Schleifbilds auf einem zu bearbeitenden Werkstück verbessert.

Bezugszeichen (Teil der Beschreibung)



[0104] 
1
bahnförmige Unterlage
2
konvexe Anhäufungen
3
Korn
4
Bindemittel
5
Werkstück
6
strukturiertes Schleifmittel
7
Absaugung
8
Primerbehälter
9
Mischungsbehälter
10
Primer Rakel
11
Rakel
12
Primer Strahler
13
Strahler
14
Rakelhalterung
15
Bindemittel-Korn-Mischung
16
Drucksieb / Siebdruckschablone
17
Gegendruckwalze
18
Schleifschicht
19
Primer/ Primerschicht
20
Grundfläche der konvexen Anhäufungen
21
Freiflächen
22
Netzstruktur der Freiflächen
L
Längsrichtung der bahnförmigen Unterlage
Q
Querrichtung der bahnförmigen Unterlage
d
Durchmesser der Körner
h
Höhe der Körner
a
Abstand zwischen zwei Halbkugelstrukturen
v
Versatzstrecke der Halbkugelstrukturen in Querrichtung



Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Schleifmittels (6), aufweisend die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen einer bahnförmigen Unterlage (1),

b) Bereitstellen einer Bindemittel-Korn-Mischung (15),

c) Auftragen der Bindemittel-Korn-Mischung (15) als konvexe Anhäufungen (2) durch ein Siebdruckverfahren auf die bahnförmige Unterlage (1) als Schleifschicht (18), wobei Freiflächen (21) auf der bahnförmigen Unterlage (1) verbleiben und

d) teilweises oder vollständiges Härten der aufgetragenen Bindemittel-Korn-Mischung (15) durch Strahlungsenergie.


 
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren vor dem Schritt des Auftragens der Bindemittel-Korn-Mischung (15) die folgenden Schritte aufweist:

a) Auftragen einer Primerschicht (19) als Haftvermittler auf die bahnförmige Unterlage (1) und

b) optionales zumindest teilweises Härten der Primerschicht (19) durch Strahlungsenergie.


 
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei beim Siebdruckverfahren eine Siedruckschablone (16) verwendet wird, die eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweist:

- eine Wandstärke im Bereich 100 bis 1100 µm, vorzugsweise im Bereich 150 bis 900 µm,

- eine Anzahl von 15 bis 250, vorzugsweise 20 bis 160 Aussparungen pro Zoll;

- Aussparungen mit einem Durchmesser im Bereich 250 bis 6000 µm, vorzugsweise 420 bis 4000 µm, weiter bevorzug 600 bis 3000 µm,

- bereichsweise zufällig angeordnete Aussparungen.


 
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der mindestens eine Schritt des Härtens durch Strahlungsenergie mittels UV-, Elektronen-, und/oder thermischer Strahlungsenergie erfolgt.
 
5. Strukturiertes Schleifmittel (6), aufweisend

- eine bahnförmige Unterlage (1) und

- eine Schleifschicht (18),

dadurch gekennzeichnet,

dass die Schleifschicht (18) ausgehärtete konvexe Anhäufungen (2), aus einer Bindemittel-Korn-Mischung (15) aufweist,

wobei auf der bahnförmigen Unterlage (1) Freiflächen (21) zwischen den konvexen Anhäufungen (2) verbleiben.


 
6. Strukturiertes Schleifmittel (6) nach Anspruch 5, zusätzlich aufweisend eine Primerschicht (1) als Haftvermittler zwischen der bahnförmigen Unterlage (1) und der Schleifschicht (18).
 
7. Strukturiertes Schleifmittel (6) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die konvexen Anhäufungen (2) Grundflächen (20) auf der der bahnförmige Unterlage (1) zugewandten Seite aufweisen und

- einen Durchmesser (d) im Bereich von 250 bis 6000 µm, vorzugsweise 420 bis 4000 µm, weiter bevorzug 600 bis 3000 µm und eine Höhe (h) im Bereich von 100 bis 1300 µm, vorzugsweise 150 bis 900 µm aufweisen, und/oder

- die Grundflächen (20) 20% bis 75%, vorzugsweise 50% bis 70% der bahnförmigen Unterlage (1) bedecken und/oder

- die Grundflächen (20) einen Abstand (a) voneinander im Bereich von 0 bis 3500 µm, vorzugsweise 50 bis 3000 µm aufweisen und/oder

- die Freiflächen (21) einen Anteil von 80% bis 25%, vorzugsweise 30% bis 50% der bahnförmigen Unterlage (1) ausmachen.


 
8. Strukturiertes Schleifmittel (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die konvexen Anhäufungen (2) eine zumindest bereichsweise zufällige Anordnung auf der bahnförmigen Unterlage (1) aufweisen
 
9. Strukturiertes Schleifmittel (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,

wobei jeweils mindestens eine von N in Längsrichtung (L) der bahnförmigen Unterlage (1) aufeinanderfolgende konvexen Anhäufungen (2) mindestens um eine Versatzstrecke (v) von größer 5% deren mittlerer Durchmesser orthogonal (Q) zur Längsrichtung (L) der bahnförmigen Unterlage (1) versetzt ist,

wobei sich die Versatzstrecken (v) der N betrachteten konvexen Anhäufungen (2) unterscheiden,

wobei N = 3, vorzugsweise N= 5, weiter bevorzug N größer 9 ist.


 
10. Strukturiertes Schleifmittel (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das Bindemittel (4) der Bindemittel-Korn-Mischung (15) folgende Komponenten einer Gruppe bestehend aus:

- Polyesteracrylate,

- Polyetheracrylate,

- Epoxyacrylate,

- Urethanacrylate als oligomerer Bestandteile mit mindestens 2 Vinylgruppen,

- Acrylatmonomere mit mindestens 2 Vinylgruppen,

- Methacrylatmonomere mit mindestens 2 Vinylgruppen,

aufweist.
 
11. Strukturiertes Schleifmittel (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die bahnförmige Unterlage (1) aus einer Gruppe besteht, die gebildet wird von:

- Baumwolle,

- Polyester,

- Mischgewebe,

- Papier,

- Vulkanfiber.


 
12. Strukturiertes Schleifmittel (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei die Körner (3) der Bindemittel-Korn-Mischung (15) aus einer Gruppe bestehen, die gebildet wird von:

- Normalkorund,

- Halbedelkorund,

- Edelkorund,

- keramisches Aluminiumoxid,

- Zirkonkorund,

- Siliziumcarbid,

- Diamant,

- Cubisches Bornitrit,

- Sol-Gel Aluminiumoxid

- geformtes Sol-Gel Aluminiumoxid.


 
13. Strukturiertes Schleifmittel (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei die Körner (3) der Bindemittel-Korn-Mischung (15) einen mittleren Durchmesser (d) im Bereich von 7 bis 200 µm, vorzugsweise 7 bis 125 µm aufweisen.
 
14. Strukturiertes Schleifmittel (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei das Volumenverhältnis von Körnern (3) zu Bindemittel (4) in der Bindemittel-Korn-Mischung (15) im Bereich von 0,4 zu 1,5 liegt, vorzugsweise im Bereich 0,5 zu 1,2.
 
15. Strukturiertes Schleifmittel (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei die Freiflächen (21) untereinander verbunden sind und eine zweidimensionale Netzstruktur (22) bilden.
 




Zeichnung













Recherchenbericht









Recherchenbericht




Angeführte Verweise

IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente