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Title:
FLEXIBLE GRINDING MEANS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/029919
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a flexible grinding means comprising a carrier and grinding grains held on a surface thereon with an average particle size (d50) of 3 to 15 μm, wherein the ratio of the average particle size (d50) to the roughness depth (RZT) of the carrier is 1 : 1.5 to 4, the surface area ratio of the elevations to the depressions of the surface is 1 : 0.1-1.5, and the surface of the grinding means has an average roughness depth (RZS) of 10-20 μm and has a maximum roughness depth (RmaxS) of 40 μm.

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JP2003266298SHEET FOR POLISHING
Inventors:
HÖFS, Tanja Kristin (Meyer-zum-Gottesberge-Str. 6, Melle, 49324, DE)
BURSTEIN, Christian (Voßheide 26, Werther, 33824, DE)
ALFER, Peter (Leimbrocks Holz 10, Melle, 49328, DE)
Application Number:
EP2018/068237
Publication Date:
February 14, 2019
Filing Date:
July 05, 2018
Export Citation:
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Assignee:
RUD. STARCKE GMBH & CO. KG (Markt 10, Melle, 49324, DE)
International Classes:
B24D11/00; B24D11/02; B24D18/00
Foreign References:
US4974373A1990-12-04
DE102013224549A12015-06-03
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
DANTZ, Jan et al. (Am Zwinger 2, Bielefeld, 33602, DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Flexibles Schleifmittel, mit einem Träger und daran an einer Oberfläche ge- haltenen Schleifkörnern mit einer mittleren Partikelgröße d50 der Schleifkörner von 3 bis 15 μηπ,

dadurch gekennzeichnet, dass

- das Verhältnis mittleren Partikelgröße d5o zur Rautiefe RZT des Trägers 1 : 1 ,5 bis 4 beträgt,

- das Flächenverhältnis zwischen den Erhebungen und Vertiefungen der Oberfläche 1 : 0,1 - 1 ,5 beträgt,

- die Oberfläche des Schleifmittels eine mittlere Rautiefe RZs von 10- 20μηι und eine maximale Rautiefe Rmaxs von 40μηι aufweist. 2. Flexibles Schleifmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

die Oberflächenstruktur erreicht wird durch

- Prägung einer Oberfläche, d.h. Umformung einer Oberfläche mit Druck zu einem Relief,

- Übertragen von Material auf einen Träger wodurch eine Struktur gebildet wird, z.B. Prägedruck, Siebdruck, 3D- Druck,

- Mechanische Veränderung wie z.B. Ätzen, Lasern oder Schneiden.

3. Flexibles Schleifmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus einem Gewebe mit Kett- und Schussfäden besteht mit ei- ner Vertiefungen und Erhebungen aufweisenden strukturierten Oberfläche, wobei zumindest die die Schleifkörner tragende Oberfläche mit einer Appretur versehen ist.

4. Flexibles Schleifmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rautiefe Rzs 14 μηι ist.

5. Flexibles Schleifmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels eines Bindemittels an der appretierten Oberfläche gehaltenen Schleifkörner mit einer Stearatschicht zumindest teilweise überdeckt sind.

6. Flexibles Schleifmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Schleifschicht abgewandte Oberfläche zur Verbindung mit einer Schleifeinrichtung ein Klettvelours, eine selbstklebende Schicht, eine Lage aus Schaumstoff aufweist, wobei der Klettvelours und der Schaumstoff mit dem Träger verklebt ist.

7. Flexibles Schleifmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenverhältnis zwischen den Erhebungen und Vertiefungen der Oberfläche 1 : 0,2 - 0,3 beträgt.

Description:
Flexibles Schleifmittel

Die Erfindung betrifft ein flexibles Schleifmittel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Derartige Schleifmittel, die gemäß der Gattung einen flexiblen Träger aufweisen, an dem Schleifkörner mit einer sehr feinen mittleren Partikelgröße d 50 ge- halten sind, kommen insbesondere bei Feinschliffarbeiten zum Einsatz.

Beispielhaft sei hierzu das Anschleifen von Automobillacken genannt, wobei die Schleifmittel sowohl im Trocken- wie auch im Nassschliff eingesetzt werden. Typische Produkte werden nach FEPA-Standard (DIN ISO 6344-3:2017-04) mit der Körnungsbezeichnung P1500 bis P2500 versehen. Es gibt jedoch auch Produkte mit nicht normierten, feineren mittleren Partikelgrößen d 50. Beispielhaft seien hier die Produkte Matador 991 A ST5000 oder Giant 961 FOSSW ST 7000 der Firma Starcke GmbH&Co. KG genannt.

Mit dem Schleifprozess soll eine bestimmte Oberflächengüte z.B. ein Glanzeffekt erreicht werden, welche u.a. abhängig ist von der im Lack erzeugten Rau- tiefe. Dabei wird typischerweise eine Reihe von Schleifgegenständen verwendet, beginnend mit Schleifmitteln mit höheren Partikelgrößen (,grob') und darauf folgend Schleifmitteln mit geringeren Partikelgrößen (,fein'). Dies führt zu einer stufenweisen Verringerung der Kratzertiefe im geschliffenen Endprodukt. Die erzielte Kratzertiefe im Lack ist dabei von einer Vielzahl an Faktoren abhängig.

Bezüglich der Schleifpartikel wären dies u.a. die Art, die mittleren Größe d 5 o, die Form oder die Verteilung auf dem Substrat.

Daneben spielen Faktoren wie Bindungsarten und-höhe, Art und Flexibilität des Substrats, dem Vorhandensein weiterer Beschichtungen und der Art und Beschaffenheit der zu bearbeitenden Oberfläche eine wesentliche Rolle. Aus der Angabe der Kornfeinheit/mittleren Partikelgröße allein ist daher kein Rückschluss auf den letztendlich im zu schleifenden Endprodukt erzielten Rau- tiefenwert möglich. Als konventionelle Träger der bekannten flexiblen Schleifmittel mit feinen mittleren Partikelgrößen d 5 o finden Papier oder Folie mit einer glatten, ebenen und homogenen Oberfläche Verwendung.

Der Zweck dieser z.T. auch noch durch zusätzliche ausgleichende Beschich- tungen nivellierten Substrate ist es, dass auch das Endprodukt Schleifmittel eine konstante Dicke mit gleichmäßiger, nivellierter Oberfläche aufweist.

Die durch das Schleifmittel erzeugte Oberflächenrauigkeit soll dazu gleichmäßig und auspolierbar sein.

Daneben soll eine ausreichende Abtragleistung erzielt werden, die dazu führt, dass der zu bearbeitende Oberflächenfehler in ausreichendem Umfang beseitigt werden kann, ohne dass die umgebende intakte Lackstruktur tiefgehend geschädigt wird.

Zusätzlich wird eine lange und gleichmäßige Schleifdauer gewünscht. Diese wird bei einem konventionellen Träger dadurch begrenzt, dass der anfallende Schleifstaub die Räume zwischen den Schleifkörnern zügig so weit zusetzt, dass die Schleifwirkung sukzessive bis hin zum Totalausfall vermindert wird.

Bei einer zunehmenden Füllung der Zwischenräume steigt zudem die Gefahr von Kratzern an der geschliffenen Lackoberfläche, da anhaftende grobe Partikelreste nicht aus dem Schleifprozess entfernt werden. Um hier Abhilfe zu schaffen, wird im Trockenschliff die Oberseite des Schleifmittels mit einer staubabweisenden Schicht aus Stearaten versehen, welche den Schleifstaub abbindet und leichter abtransportiert. Auch hiermit kann ein Zusetzen des Schleifmittels jedoch nicht vollständig verhindert werden. Als weitere Maßnahme zur Vermeidung des Zusetzens ist ein Nassschliff bekannt, bei dem durch eine Flüssigkeit der sich beim Schleifen bildende Staub ausgespült wird, was jedoch mit einem hohen Reinigungs- und Bereitstellungsaufwand verbunden ist, der einer stets gewünschten Kostenoptimierung entge- gensteht. Außerdem werden in diesem Prozess generell höhere Rautiefen im Lack erzeugt.

Eine Staubabsaugung, die ein gelochtes Schleifmittel voraussetzt, das unter Zuhilfenahme eines daran angepassten Schleiftellers mit einer Saugeinrichtung verbunden ist, ist für den bestimmten Einsatzzweck ebenfalls ungeeignet. Dies insbesondere deshalb, weil entsprechend dimensionierte Saugöffnungen im zumeist kleinformatigen Schleifmittel vorhanden sein müssen. Überdies sind Absaugeinrichtungen nicht überall verfügbar

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schleifmittel der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass seine Verwendungsfähigkeit verbessert und seine Standzeit erhöht wird. Diese Aufgabe wird durch ein Schleifmittel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße flexibles Schleifmittel weist einen Träger und daran an einer Oberfläche gehaltene Schleifkörnern mit einer mittleren Partikelgröße d 50 der Schleifkörner von 3 bis 15 μηι auf, wobei das Verhältnis der mittleren Partikelgröße d 5 o zur Rautiefe R Z T des Trägers 1 : 1 ,5 bis 4 beträgt, das Flächenverhältnis zwischen den Erhebungen und Vertiefungen der Oberfläche 1 : 0,1 - 1 ,5 beträgt und die Oberfläche des Schleifmittels eine mittlere Rautiefe Rzs von 10- 20μηι und eine maximale Rautiefe R ma xs von 40μηι aufweist.

Dabei hat sich diese beschriebene Mikrostruktur insofern als besonders vorteilhaft erwiesen, als anfallender Schleifstaub sich in den gebildeten Zwischenräumen sammelt, ohne die Schleifleistung zu beeinträchtigen.

Durch entsprechende Maßnahmen während des Schleifprozesses, namentlich einem Abwischen der Schleiffläche zwischen den Schleifvorgängen, kann dieser Schleifstaub wiederholt aus den Vertiefungen entfernt werden, was eine deutliche Verbesserung der Standzeit des Schleifmittels zur Folge hat. Ein sol- ches Abwischen ist bei zu stark ausgeprägten Vertiefungen nicht im gewünschten Umfang effektiv.

Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante wird als Träger ein Gewebe mit Kett- und Schussfäden verwendet, auf dessen Oberfläche zumindest einseitig eine Appretur aufgebracht ist, die das Gewebe verschließt und eine verbesser- te Bindung an Schleifkörner bewirkt.

Die appretierte Oberfläche ist durch die genannten Kett- und Schussfäden und die ggf. daraus entstehenden Verbindungsknoten in Form von Vertiefungen und Erhebungen strukturiert.

Konventionelle Träger streben dagegen eine möglichst glatte, ebene Oberfläche an.

Auf diese nun strukturierte Oberfläche sind mittels eines Bindemittels Schleif- körner anhaftend aufgebracht.

Die Mikrostruktur der Trägeroberfläche in der Form von Erhebungen und Vertiefungen bleibt dabei auch im fertigen Schleifmittel erhalten. Die Mikrostruktur kann über die Unebenheit der Oberfläche näher beschrieben werden, für die die mittlere Rautiefe R z ein gebräuchliches Maß darstellt.

Zur Erfassung der Oberflächenrauigkeit dient ein Tastschnittgerät, bei dem eine Abtastnadel entlang der Oberfläche des Werkstücks gleitet. Die daraus ermit- telten Kenngrößen sind nach DIN EN ISO 4287 für Einzelmessstrecken definiert.

Bei der gemittelten Rautiefe Rz handelt es sich nun um den Mittelwert aus Ein- zelrautiefen von fünf aufeinander folgenden Einzelmessstrecken im Rauheits- profil.

Die maximale Rautiefe R ma x gibt die Differenz der tiefsten Riefe und der höchsten Spitze innerhalb dieser Gesamtmessstrecke an. Der appretierte Gewebeträger weist eine Mikrostruktur mit einer mittleren Rautiefe RZT von 10 - 20μηπ, vorzugsweise 14 μηι und einer maximalen Rautiefe RmaxT von 40μηι auf. Das fertige Schleifmittel zeigt ebenfalls eine mittlere Rautiefe R Z s von 10 - 20 μηι, vorzugsweise 14 μηι und eine maximale Rautiefe R ma xs von 40μηι.

Wie sich gezeigt hat, ist als weiteres Kriterium für eine optimale Gestaltung des Schleifmittels das Flächenverhältnis zwischen den schleifenden Bereichen, d.h. den Erhebungen, und den Vertiefungen, d.h. einem Schleifstaubreservoir in dem sich der Schleifstaub sammelt, zu beachten. Besonders günstig stellt sich dabei ein Flächenverhältnis zwischen den Erhebungen und den Vertiefungen von 1 : 0,1 bis 1 ,5, vorzugsweise 1 : 0,2 bis 0,3 dar.

Die Schleifkörner, die auf die mit einer Appretur versehene Oberfläche des den Träger bildenden Gewebes aufgebracht werden, weisen eine mittlere Partikelgröße d 5 o von 3 bis 15 μηι auf. Der Wert d 50 ist dabei als mittlere Partikelgröße nach DIN 13320 definiert.

Korngröße und Kornmenge dürfen die Struktur der zugeordneten Oberfläche des Trägers nicht einebnen. Folglich bewegen sich Größe von Schleifkörnern und Trägermikrostruktur in einem vergleichbaren Rahmen. Ein bevorzugtes Verhältnis der mittleren Partikelgröße d 5 o zur Trägerrauigkeit RZT liegt hier bei 1 : 1 ,5-4, so dass die Mikrostruktur des Trägers in der Form von Erhebungen und Vertiefungen auch im fertigen Schleifmittel erhalten bleibt.

Die hier betrachtete Rautiefe der Schleifmitteloberfläche Rzs ist dabei nicht identisch mit der auf dem zu schleifenden Werkstück erzeugten Rautiefe. Hier spielen u.a. noch weitere Faktoren wie z.B. Anpressdruck oder Oberflächenbeschaffenheit des zu schleifenden Objektes eine Rolle.

Das neue Schleifmittel ist aufgrund der flexiblen Beschaffenheit des Gewebe- trägers in der Lage, sich an eine zu schleifende Oberfläche anzuschmiegen.

Gegenüber einem konventionellen starren Träger nach dem Stand der Technik, der als Folie oder Papier vorliegt, ist der neue Träger elastischer und reversibel verformbar, so dass das Schleifmittel insgesamt flächig ausgenutzt wird, was letztlich zu einer Erhöhung der Standzeit führt.

Durch die verbesserte Adaptivität wird der Druck auf ebene Fläche gleichmäßiger verteilt, wodurch sich homogene Rautiefen ergeben, mit der Folge, dass die den zu schleifenden Bereich umgebende Lackstruktur deutlich besser erhalten bleibt. Darüber hinaus können, je nach Materialwahl, höhere Zugfestigkeiten erreicht werden als dies z.B. mit Papier möglich ist, so dass auch eine Nutzung des Schleifmittels als Bandmaterial möglich ist.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die Nutzfläche des

Schleifmittels mit einer Stearatschicht versehen sein, die den anfallenden Schleifstaub bindet. Die schleifkornhaltige Struktur wird zwar optisch zunächst nivelliert, im Schleifprozess werden die Schleifkörner in der gewünschten Wei- se jedoch wirksam.

Der Grundaufbau des Trägergewebes (z.B. Fadenzahl und Fadenfeinheit, Bindungsart) bzw. die sich daraus ergebende Mikrostruktur des Trägers, kann entsprechend der jeweiligen Anforderung, bspw. entsprechend der gewünschten Korngröße, verändert werden.

Die Fäden, aus denen der Träger hergestellt wird, können aus natürlichen Fasern, wie Baumwolle, Cellulose oder dergleichen, oder aus künstlichen Fasern, beispielsweise PES, PA oder Viskose bestehen. Entscheidend ist, dass die Oberflächenstruktur des Gewebes mit Erhebungen und Vertiefungen eine periodisch konturierte Struktur ergibt, die durch die aufgebrachte Appretur nur geringfügig abgedeckt ist, wobei die Erhebungen und Vertiefungen weiterhin auch nach einem Auftrag des mit den Schleifkörnern befrachteten Bindemittels durchgängig erhalten bleiben.

Als Bindemittel zwischen Träger und Korn können Phenolharz, Polyurethane, Acrylate, Polyester oder Epoxide verwendet werden, wobei bevorzugt phenol- harzbasierte Lacke zum Einsatz kommen. Die Bindemittelschicht kann auf verschiedenem Weg aufgebracht werden z.B. durch Tauchen oder durch Walzen- auftrag.

Das Schleifkorn besteht aus bekannten Materialien wie SiC, Aluminiumoxid, Zirkonkorund, keramischem Korn, Diamant oder Bornitrid und kann dazu eine behandelte Oberfläche aufweisen. Die Aufbringung kann auf verschiedene Weisen erfolgen, z.B. durch Tauchen oder Bestreuen.

Abschließend kann eine staubabweisende Schicht, bestehend beispielsweise aus Laurylsulfaten, Wachsen, polyfluorierten Kohlenwasserstoffen, bevorzugt jedoch aus Stearaten aufgetragen werden. Diese überlagert die Struktur, jedoch nur oberflächlich.

Im Schleifprozess wird die wesentliche Grundstruktur wieder soweit freigelegt, dass die volle Schleifwirkung erreicht wird. Das beim Schleifen entstehende Stearat/ Staub/ Korngemisch ist abwischbar, so dass die volle Funktionsfähigkeit des Schleifmittels zwischen den Schleifgängen wieder hergestellt werden kann. Entscheidend für die verbesserten Eigenschaften des neuen Schleifmittels ist, dass eine bestimmte Oberflächenstruktur mit Erhebungen und Vertiefungen in einer periodisch konturierten Struktur vorliegt, die durch nachfolgende überlagernde Schichten nur geringfügig abgedeckt wird. Eine solche Struktur kann auch in anderen Trägern aufbaubedingt enthalten sein. Zum Beispiel weisen auch Gewirke, Gestricke oder Gelege eine dreidimensional strukturierte Oberfläche auf. Auch in diesem Fall bieten die zuvor beschriebenen Größenverhältnisse eine Optimierung im Schleifprozess. Des Weiteren können strukturierte Oberflächen auch über Herstellverfahren erreicht werden:

- Prägung einer Oberfläche, d.h. Umformung einer Oberfläche mit Druck zu einem Relief

- Übertragen von Material auf einen Träger wodurch eine Struktur gebildet wird, z.B. Prägedruck, Siebdruck, 3D- Druck

- Mechanische Veränderung wie z.B. Ätzen, Lasern oder Schneiden

Zur Befestigung des Schleifmittels an einer Schleifeinrichtung kann die der Schleifseite abgewandte, sozusagen Rückseite des Schleifmittels mit entspre- chend Vorkehrungen ausgerüstet sein.

Hierzu zählen adaptive Schichten, z.B. aus mit dem Träger verklebtem Klettvelours oder selbstklebende Schichten, die vor dem Anbringen des Schleifmittels an die Schleifeinrichtung mit einem Schutzpapier abgedeckt sind.

Auch möglich sind Polsterschichten, z.B. aus Schaumstoff, die auf den Träger geklebt sind, je nach Modifikation der Schleif-einrichtung.