DE69515520T2

DE69515520T2 - Anpassungsfaehiger gegenstand fuer die oberflaechen-nachbearbeitung und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE69515520T2
Application number: DE69515520T
Authority: DE
Inventors: Beth Donovan; J. Pleggenkuhle
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1995-01-06
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2015-11-18
Also published as: AU689682B2; BR9510134A; JP3801203B2; KR19980701243A; WO1996021058A1; DE69515520D1; MX9704749A; CA2208086A1; AU4240696A; EP0801694A1; JPH10511749A; US5573844A; EP0801694B1

Description

Diese Erfindung betrifft einen anpassungsfähigen Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung, umfassend ein gewebeverstärktes dreidimensionales Vlies, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gegenstands.
Anpassungsfähige, nichtgewebte, dreidimensionale, faserartige Gegenstände für die Oberflächen-Nachbearbeitung sind dafür bekannt, daß sie sowohl Korrosion, Oberflächenfehler, Grate und dergleichen entfernen als auch auf verschiedenen Gegenständen aus beispielsweise Aluminium, Messing, Kupfer, Stahl und Holz wünschenswerte Oberflächenbeschaffenheiten verleihen. Solche Gegenstände schließen Scheiben, Endlosbänder und Matten, die entsprechend den Lehren aus United States Letters Patent Nr. 2,958,593 von Hoover et al. hergestellt wurden, ein. Derartige nichtgewebte Gegenstände für die Oberflächen-Nachbearbeitung waren nicht völlig befriedigend, weil sie an scharfen Kanten eingerissen werden können oder gereckt werden und brechen, wenn sie in Form von Endlosbändern vorliegen. Es ist daher erwünscht, Gegenstände für die Oberflächen-Nachbearbeitung, umfassend nicht- gewebte Anteile, zu entwickeln, die fest sind und gegenüber Recken und Einreißen während der Verwendung beständig sind.
Bemühungen, nichtgewebte Produkte für die Oberflächen-Nachbearbeitung zu verstärken, schlossen ein Nadelheften des dreidimensionalen Vlieses, Befestigen des Vlieses an einer gewebten Trägerschicht oder einer Kombination davon. Die entstehenden Gegenstände waren jedoch, wengleich sie weitverbreitet eingesetzt werden, hinsichtlich einiger Anwendungen weniger als zufriedenstellend. Nadelheften des Vlieses ergibt beispielsweise verdichtete Bereiche, die Schleifmittel-Bindemittel-Beschichtungen in höheren Beladungen als andere Bereiche innerhalb des Vlieses aufnehmen. Diese verdichteten Bereiche erzeugen härtere, stärker aggresive, schleifende Oberflächen, welche das Werkstück in den nachfolgenden Anwendungen der Oberflächen-Nachbearbeitung verkratzen können. Zudem mangelt es gewebten Trägerschichten oftmals an ausreichender Anpassungsfähigkeit, um sich den Konturen auf vielen Oberflächen anzupassen, wodurch sich "Kantenschnitte" ergeben, bei denen die Kante des sich bewegenden Bands aggressiv in die konturierten Bereiche des Werkstücks hineinschneidet. Nachbearbeitungsvorgänge, wie beispielsweise die abschließende Oberflächenbehandlung von feinen Möbeln, Musikinstrumenten oder Hochleistungsgegenständen, wie Ski, sind beispielhaft für Oberflächen-Nachbearbeitungsvorgänge, die verbesserte Gegenstände für die Oberflächen-Nachbearbeitung erfordern. Demgemäß besteht ein Bedarf an einem nichtgewebten Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung, der gegenüber Einreißen, Recken und/oder Brechen während der Verwendung beständig ist, und gleichzeitig für die Verwendung auf konturierten Oberflächen flexibel und anpassungsfähig ist. Vorzugsweise schließt das Vlies in einem derartigen Gegenstand keine verdichteten schleifenden Bereiche ein.
Bei weiteren Bemühungen, geeignete nichtgewebte Gegenstände für die Oberflächen- Nachbearbeitung bereitzustellen, wurde ein Stoff mit offenen Maschen verwendet, um das Vlies zu verstärken. Häufig wird das Vlies nadelgeheftet, und die genadelten Fasern des Vlieses ragen durch den Stoff hindurch. Derartige reckfeste, nichtgewebte Bänder für die Oberflächen-Nachbearbeitung zeigen Verbesserungen hinsichtlich der Einreißfestigkeit und bei einigen Verwendungen auf konturierten Oberflächen, wo das Band gegen das Werkstück durch ein Kontaktrad getragen wird. In Anwendungen, wo eine stationäre Trägerplatte gegen das Band gedrängt wird, erzeugt jedoch übermäßige Reibung zwischen der Trägerplatte und den nichtgewebten genadelten Fasern, die aus dem gewebten Stoff herausragen, wesentlich Wärme, was die Trägerplatte während des Betriebs abschleifen kann. Darüberhinaus kann die Rauheit der nichtschleifenden Oberfläche von solchen Bändern die Ausübung eines einheitlichen Drucks durch die Trägerplatte verhindern, und dadurch kann glattes Laufen des Bands über das Werkstück verhindert werden. Daher besteht ein Bedarf an einem Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung, der zur Verwendung auf konturierten Oberflächen geeignet ist, und der unter Verwendung einer stationären Trägerplatte betrieben werden kann, wodurch für einen gleichmäßigen Oberflächenzustand auf dem Werkstück gesorgt wird und ohne übermäßigen Abrieb der Trägerplatte. Es ist wünschenswert, einen Gegenstand mit einer Trägerschicht bereitzustellen, die eine glatte Oberfläche mit einem geringen Reibungswiderstand liefert und bei dem das Vlies keine verdichteten Bereiche aufweist.
Die Erfindung stellt anpassungsfähige nichtgewebte Gegenstände für die Oberflächen- Nachbearbeitung sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Gegenstände bereit. Die erfindungsgemäßen Gegenstände schließen ein Schleif und Polierbänder, -matten, -scheiben und dergleichen, die eine Oberfläche mit einem geringen Reibungswiderstand einschließen, die für Bandanwendungen geeignet ist, wo eine Trägerplatte den Gegenstand gegen ein Werkstück drängt.
Unter einem Gesichstpunkt der Erfindung wird ein Gegenstand für die Oberflächen- Nachbearbeitung bereitgestellt, umfassend ein dreidimensionales offenes Faservlies mit wenigstens einer Hauptoberfläche, wobei die Fasern an den gemeinsamen Kontaktpunkten miteinander verbunden sind; ein reckfestes, poröses Verstärkungsgewebe mit einer ersten und zweiten Hauptoberfläche, wobei die erste Hauptoberfläche des Gewebes sich auf und entlang der einen Hauptoberfläche des Vlieses befindet; eine Schicht, umfassend ein flexibles Polymer, das die zweite Hauptoberfläche des Gewebes überzieht und dieselben Ausmaße wie diese Hauptoberfläche aufweist, wobei die Schicht eine exponierte Oberfläche mit einem geringen Rei bungswiderstand besitzt sowie Anteile aufweist, die durch das Verstärkungsgewebe durchreichen, und die Fasern entlang der ersten Hauptoberfläche des Vlieses einkapseln.
Bei der Beschreibung der Einzelheiten der Erfindung ist klar, daß bestimmte Begriffe die spezifischen, hier nachstehend angegebenen Bedeutungen besitzen. "Härtbare, beschichtungsfähige Zusammensetzung" oder "beschichtungsfähige Zusammensetzung" steht für eine viskose Zusammensetzung, die ein Polymer oder Bestandteile, die reagieren, wodurch ein Polymer erzeugt wird, umfaßt, und die zu einer festen Polymerschicht aushärtet, die bei Normalbedingungen ebenso wie bei den Betriebsbedingungen für den Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung fest bleibt. "Oberfläche mit einem geringem Reibungswiderstand" steht für eine Polymeroberfläche bei einem Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung, die, wenn eine Trägerplatte gegen die Oberfläche gedrängt wird, einen geringeren Reibungskoeffizienten liefert als der gleiche Typ von Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung ohne eine solche Polymeroberfläche. "Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung" steht für einen beliebigen Gegenstand, wie ein Endlosband, eine Scheibe, eine Matte oder einen vergleichbaren Gegenstand, umfassend ein dreidimensionales Faservlies, das für schleifende Vorgänge oder Nachbearbeitungsvorgänge von Holz, Metall, Kunststoff oder anderen Oberflächen nützlich ist. "Reckwert" steht für das Ausmaß, in dem ein Gewebe in einer Richtung gereckt wird, wenn es einer Spannung je linearem Meter der Breite von 17.500 Newton ausgesetzt ist. Der Reckwert wird berechnet als:
[(gereckte Messung - Anfangsmessung)/(Anfangsmessung)]·100.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der vorstehenden Gegenstände für die Oberflächenbehandlung bereitgestellt, umfassend Positionieren eines porösen, reckfesten Verstärkungsgewebes mit einer ersten und zweiten Hauptoberfläche, anliegend an eine Hauptoberfläche eines dreidimensionalen offenen Faservlieses, so daß die erste Hauptoberfläche des Gewebes die eine Hauptoberfläche des Vlieses im wesentlichen bedeckt; Auftragen einer beschichtungsfähigen Zusammensetzung, so daß ein Anteil der Zusammensetzung durch das Gewebe durchreicht, wodurch Fasern entlang der einen Hauptoberfläche des Vlieses, die der ersten Hauptoberfläche des Gewebes benachbart ist, berührt und eingekapselt werden, wobei eine exponierte Oberfläche erzeugt wird, welche dieselben Ausmaße wie die zweite Hauptoberfläche des Gewebes besitzt; und Härten der beschichtungsfähigen Zusammensetzung, um den Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung bereitzustellen.
Vorzugsweise ist das Vlies nicht nadelgeheftet. Das bevorzugte Verstärkungsgewebe ist ein gewebtes, reckfestes Material, umfassend schlichte, gewirkte Gewebe mit Öffnungen zwischen den Kett- und Schußfäden von wenigstens etwa 0,10 mm². Im allgemeinen umfaßt das Verstärkungsgewebe ein gewebtes Material mit ausreichend großen Öffnungen darin, damit Aneile der Polymerschicht hindurchreichen und mit den Fasern entlang einer Hauptoberfläche des Vlieses diskrete Bindungsanteile erzeugen können. Die tatsächlichen Abmessungen der Öffnungen können in Abhängigkeit vom verwendeten Polymertyp und der Temperatur, bei der er auf das Gewebe aufgetragen wird, variiert werden.
Das bevorzugte Polymer ist ein schmelzextrudierbares thermoplastisches Material. Das am stärksten bevorzugte Polymer ist Nylon 6. Das Polymer wird als eine härtbare, beschichtungsfähige Zusammensetzung und typischerweise als ein geschmolzenes Polymer aufgetragen. Unter Ausübung von Druck wird die beschichtungsfähige Zusammensetzung durch die Öffnungen im Gewebe gezwängt, wodurch Fasern entlang einer Hauptoberfläche des Vlieses eingekapselt werden, während auch eine exponierte Oberflächenbeschichtung mit einem geringen Reibungswiderstand über der äußeren Oberfläche des Gewebes erzeugt wird, welche dieselben Ausmaße wie die äußere Oberfläche des Gewebes besitzt. Diese Oberfläche kann je nach Erfordernissen planar sein, kleine Vertiefungen aufweisen oder in anderer Weise texturiert sein.
Fachleute werden Einzelheiten der vorliegenden Erfindung bei der weiteren Betrachtung der restlichen Offenbarung, einschließlich der Zeichnungen, der ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und der beiliegenden Patentansprüche besser verstehen.
Bei der Beschreibung der Strukturen von bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird auf verschiedene Zeichnungen Bezug genommen, wobei:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bands für die Oberflächen-Nachbearbeitung ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Scheibe für die Oberflächen-Nachbearbeitung ist;
Fig. 3 ein vergrößerter Querschnitt eines Segments entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 des Bands für die Oberflächen-Nachbearbeitung aus Fig. 1 ist; und
Fig. 4 ein schematisches Diagramm ist, das ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Gegenstands für die Oberflächen-Nachbearbeitung veranschaulicht.
Ein anpassungsfähiger Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung wird in einer beliebigen von verschiedenen Formen bereitgestellt, wie Endlosbänder, Scheiben, Matten und dergleichen. Die erfindungsgemäßen Gegenstände umfassen ein Vlies für die Oberflächen- Nachbearbeitung, das durch eine Polymerbeschichtung sicher an einem reckfesten Verstärkungsgewebe befestigt ist, die eine Oberfläche mit einem geringen Reibungswiderstand liefert, die zur Anwendung auf einer Trägerplatte geeignet ist. Anteile der Polymerbeschichtung reichen durch die Gewebeschicht hindurch, wodurch mit Fasern des Vlieses diskrete Bindungsbereiche erzeugt werden, und dadurch werden das Polymer, das Gewebe und das Vlies in einem einheitlichen Gegenstand für die Nachbearbeitung verbunden. Bei der Diskussion der Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsformen wird auf die verschiedenen Figuren Bezug genommen, wobei auf strukturelle Merkmale unter Verwendung von Bezugsnummern verwiesen wird und wobei gleiche Bezugsnummern gleiche Strukturen angeben.
Allgemein gesagt, wird in den Figuren der erfindungsgemäße Gegenstand für die Ober flächen-Nachbearbeitung in Form eines Endlosbands 10 (Fig. 1) gezeigt. Ein dreidimensionales Vlies 12 und ein gewebtes, reckfestes Verstärkungsgewebe 14 sind Bestandteile des Bands 10. Das Vlies 12 schließt eine innere oder erste Hauptoberfläche 12a und eine äußere oder zweite Hauptoberfläche 12b ein, wobei die zweite Oberfläche 12b die Arbeitsoberfläche des Bands 10 ist (siehe Fig. 3). Das Verstärkungsgewebe 14 umfaßt vorzugsweise ein gewebtes Material mit einer Vielzahl von Öffnungen hindurch (allgemein mit 15 angezeigt). Das Gewebe 14 wird gegen die erste Oberfläche 12a der nichtgewebten Schicht 12 aufgetragen. Eine flexible Polymerschicht 16 erstreckt sich über und besitzt dieselben Ausmaße wie eine Hauptoberfläche des Gewebes 14, wodurch eine exponierte Oberfläche 17a erzeugt wird und eine Antriebsoberfläche des Bands 10 bereitgestellt wird, die bei der Verwendung über Antriebsrollen läuft und dazwischen von einer Trägerplatte einer Maschine für die Oberflächen-Nachbearbeitung getragen wird (nicht gezeigt). Die exponierte Oberfläche 17a ist vorzugsweise eine Oberfläche mit einem geringen Reibungswiderstand, wodurch zwischen dieser und der Oberfläche der Trägerplatte ein Wärmestau vermieden wird. Die Anteile 17b (Fig. 3) der Polymerschicht 16 reichen durch Öffnungen des Gewebes 14 hindurch, wodurch mit den Fasern 11 entlang der ersten Hauptoberfläche 12a der nichtgewebten Schicht 12 diskrete Bindungsbereiche erzeugt werden.
Die erfindungsgemäßen Gegenstände können auch in Form von Scheiben, wie die in Fig. 2 gezeigte Scheibe 18, bereitgestellt werden. Scheibe 18 kann eine zentrale Öffnung 20 einschließen, um die Montage zu erleichtern. Ausgenommen ihrer umgewandelten äußeren Gestalt ist die innere Struktur der Scheibe 18 identisch mit derjenigen des Bands 10 in Fig. 1, einschließlich der nichtgewebten Schicht 12, dem gewebten Material 14 und dem Polymermaterial 16, wie vorstehend beschrieben. Erfindungsgemäße Gegenstände für die Oberflächen- Nachbearbeitung umfassen auch Matten für die Oberflächen-Nachbearbeitung (nicht gezeigt) mit dem vorstehend beschriebenen Merkmal, die in eine beliebige einer Vielzahl von Gestalten, z. B. rechtwinkelig, quadratisch, kreisförmig, oval usw., geschnitten oder umgewandelt werden können. Alle derartigen Gegenstände für die Oberflächen-Nachbearbeitung mit den beschriebenen Merkmalen sind als im Umfang der vorliegenden Erfindung zu verstehen.
Weitere Einzelheiten der Bestandteile der erfindungsgemäßen Gegenstände für die Oberflächen-Nachbearbeitung werden nachstehend angegeben.

Das Vlies

Das Vlies umfaßt ein offenes, niederdichtes, faserartiges Vlies, das aus geeigneten synthetischen Fasern, wie Nylon, Polyester und dergleichen, besteht. Das Vlies kann vorzugsweise Temperaturen, bei denen Imprägnierharze und Klebstoffbindemittel gehärtet werden, ohne Verschlechterung standhalten. Die Fasern des Vlieses sind vorzugsweise gedehnt und gekräuselt, aber können auch Endlosfasern sein, die beispielsweise durch ein Spun-bondverfahren, wie demjenigen, das in United States Letters Patent Nr. 4,227,350 von Fitzer be schrieben wird, erzeugt wurden. Fasern, die bei der Verwendung im Vlies zufriedenstellend sind, sind zwischen etwa 20 und etwa 100 mm und vorzugsweise zwischen etwa 40 und etwa 65 mm lang und besitzen ein Denier im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 500 und vorzugsweise etwa 15 bis etwa 100. Es wird in Betracht gezogen, daß Fasern mit gemischtem Denier bei der Herstellung eines nichtgewebten Anteils 12 eingesetzt werden können, um eine gewünschte Oberflächenbeschaffenheit zu erlangen. Die Verwendung größerer Fasern wird auch erwogen, um den Einschluß größerer Schleifpartikel in den erfindungsgemäßen Gegenständen zu gestatten. Fachleuten ist klar, daß die Erfindung nicht durch die Art der verwendeten Fasern oder durch deren jeweilige Länge, Denier und dergleichen begrenzt ist.
Das Vlies wird einfach auf einer "Rando webber"-Maschine (im Handel von Rando Machine Company, New York erhältlich) erzeugt oder kann durch andere herkömmliche Kardierverfahren erzeugt werden. Wenn ein nichtgewebtes Material vom spun-bond-Typ verwendet wird, können die Filamente einen wesentlich größeren Durchmesser besitzen, beispielsweise bis zu 2 mm oder mehr. Die Verwendung von Fasern mit größerem Durchmesser gestattet den Einsatz größerer Schleifpartikel im fertigen Gegenstand. Nützliche Vliese besitzen vorzugsweise ein Gewicht je Einheitsfläche von wenigstens etwa 100 g/m² und stärker bevorzugt etwa 250 g/m². Geringere Fasermengen im Vlies liefern Gegenstände mit etwas kürzeren industriellen Gebrauchsdauern. Die vorstehenden Fasergewichte liefern typischerweise ein Vlies, das vor dem Nadeln oder Imprägnieren eine Dicke von etwa 6 bis etwa 75 mm und vorzugsweise etwa 25 mm besitzt. Im Handel erhältliche Vliese, die für die Verwendung in der Erfindung geeignet sind, schließen diejenigen ein, welche in den nachstehenden Beispielen angegeben werden.
Das Vlies 12 kann gegebenenfalls durch Nadelheften weiter verstärkt und verfestigt werden, eine Behandlung, die das Vlies mechanisch verfestigt, indem Nadeln mit Widerhaken hindurchgestoßen werden. Während dieser Behandlung nehmen die Nadeln, wenn sie durch das Vlies dringen, die Fasern des Vlieses mit sich, so daß, nachdem die Nadel zurückgezogen wurde, einzelne Ansammlungen von Faserndes Vlieses in Richtung der Dicke des Vlieses ausgerichtet sind. Das Ausmaß oder der Grad des Nadelheftens kann die Anwendung von etwa 8 bis etwa 20 Nadeldurchdringungen je Quadratzentimeter der Vliesoberfläche einschließen, wenn 15 · 18 · 25 · 3,5 RB, F20 6-32-5.5B/3B/2E/L90-Nadeln (im Handel von Foster Needle Company, Manitowoc, Wisconsin erhältlich) verwendet werden. Das Nadelheften wird leicht durch Verwendung eines herkömmlichen Nadel-Webstuhls bewerkstelligt, der im Handel beispielsweise von Dilo, Inc., Charlotte, North Carolina erhältlich ist.
Nachfolgend auf den optionalen Schritt des Nadelheftens wird das Vlies in Abhängigkeit von der erforderlichen Aggressivität des fertigen Gegenstands entweder mit einer Harz- Schleifmittel-Aufschlämmung oder einem Harzbindemittel (z. B. ohne Schleifpartikel) imprägniert. Das Vlies wird mit der Harz-Schleifmittel-Aufschlämmung oder dem Harzbindemittel gründlich gesättigt, wobei ein beliebiges einer Zahl von herkömmlichen Auftragungsverfahren angewandt wird, wie beispielsweise Sprühbeschichten, Tauchbeschichten oder Rollenbeschichten mittels eines Zwei-Rollenbeschichtungsgeräts. Die bevorzugten Harze zur Verwendung beim Beschichten des Vlieses sind diejenigen, welche beim Härten verhältnismäßig hart werden und die für eine feste Bindung der Faserelemente aneinander sorgen. Typische Beispiele für Harze, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, schließen ein Phenolharze, Aminoplastharze mit α,β-ungesättigten Carbonylseitengruppen, Urethanharze, Epoxyharze, ethylenisch ungesättigte Harze, acrylierte Isocyanuratharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Isocyanuratharze, acrylierte Urethanharze, acrylierte Epoxyharze, Bismaleinimidharze, fluormodifizierte Epoxyharze sowie Kombinationen hiervon. Katalysatoren und/oder Härter können der Bindemittelvorstufe hinzugefügt werden, um die Polymerisation zu starten und/oder zu beseitigen. Vorzugsweise sind die in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Bindemittel Phenolharze, wie Resol- und Novolakharze, die in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3. Aufl., John Wiley and Sons, 1981, New York, Bd. 17, S. 384-399, beschrieben werden, welche durch die Bezugnahme hier eingeschlossen sind. Resolphenolharze bestehen aus einem basischen Katalysator und einem molaren Überschuß an Formaldehyd, wobei das Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol typischerweise zwischen etwa 1,0 : 1,0 und 3,0 : 1,0 liegt. Novolakharze werden unter sauren Katalyse und mit einem Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol von weniger als 1,0 : 1,0 hergestellt. Im Handel erhältliche Phenolharze, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen diejenigen ein, welche unter den Handelsbezeichnungen "Durez" und "Varcum" von Occidental Chemicals Corporation (N Tonawanda, New York) erhältlich, "Resinox" von Monsanto Corporation erhältlich; und "Arofene" sowie "Arotap" beide von Ashland Chemical Company erhältlich, bekannt sind.
Die erste und/oder die zweite Oberfläche 12a bzw. 12b des Vlieses 12 werden mit dem vorstehend erwähnten Harzbindemittel beschichtet, das auch optionale Schleifpartikel enthalten kann. Schleifpartikel können auch in einem separaten Schritt nach dem Auftragen des Harzbindemittels auf das Vlies 12 aufgebracht werden. Schleifpartikel, die hier zur Verwendung geeignet sind, besitzen vorzugsweise eine Körnung von 24 oder feiner, wie diejenigen, welche üblicherweise für Nachbearbeitungsvorgänge verwendet werden. Geeignete Schleifpartikel schließen Aluminiumoxid, einschließlich keramisches Aluminiumoxid, hitzebehandeltes Aluminiumoxid und weiß-geschmolzenes Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid- Zirkoniumoxid, Diamant, Ceroxid, kubisches Bornitrid, Granat, Flintstein, Korund und Kombinationen der vorstehenden ein. Zusätzlich können Schleifmittelagglomerate eingesetzt werden, wie diejenigen, welche in United States Letters Patent Nrn. 4,652,275 und 4,799,939 beschrieben werden, deren Offenbarungen durch die Bezugnahme hier eingeschlossen sind.
Mit schleifenden Mineralien beschichtete Bänder, die bei der Verwendung zur Nachbearbeitung von Gegenständen zufriedenstellend sind, sollten typischerweise eine nichtgewebte Oberfläche mit einem gemessenen Shore A (HA)-Wert, gemäß dem ASTM Testverfahren D2240-86, von etwa weniger als 10 bis etwa 85 besitzen, wie mit einem "A" Instrumentenfuß mit 5 mm Durchmesser gemessen. Obwohl ein HA-Wert von weniger als 10 als außerhalb des Bereichs der ASTM D2240 angesehen wird, wurden auf den weicheren Gegenständen der vorliegenden Erfindung Meßwerte von etwa 5 gemessen. Eine niedrigere Durometer-Messung führt typischerweise zu einem Band, das beispielsweise leicht durch scharfe Ecken der Werkstücke eingerissen und zerrissen wird. Gegenstände mit höheren Durometer-Messungen sind übermäßig dicht und sind häufig mit Schleifmittelstücken beladen. Wenn der Gegenstand bei Polieranwendungen eingesetzt werden soll, enthält das Vlies 12 üblicherweise keine Schleifpartikel, sondern kann weniger schleifende Mineralien, wie beispielsweise Talkum, einschließen.

Das Verstärkungsgewebe

Das Verstärkungsgewebe 14 ist vorzugsweise ein gewebtes, reckfestes Gewebe mit einem niedrigen Reckwert, wenn es in entgegengesetzte Richtungen gezogen wird. Ein Reckwert von weniger als etwa 20% wird bevorzugt, und ein Wert von weniger als etwa 15% wird stärker bevorzugt. Geeignete Materialien für die Verwendung als das Verstärkungsgewebe in den erfindungsgemäßen Gegenständen schließen ohne Begrenzung thermoverfestigte Gewebe, gestrickte Gewebe, nähgewirkte Gewebe und dergleichen ein. Fachleute werden erkennen, daß die Erfindung nicht auf die Auswahl eines bestimmten Verstärkungsgewebes gegenüber den anderen zu begrenzen ist, und es ist in Betracht zu ziehen, daß die Erfindung einen beliebigen Material-Typ, der ansonsten die wie vorstehend ausgeführten notwendigen Eigenschaften besitzt, einschließt.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Entwicklung ist die Verwendung eines Verstärkungsgewebes, umfassend ein gewebtes Material mit ausreichend großen Öffnungen darin, wodurch es Anteilen der Polymerschicht möglich wird, hindurchzureichen, wodurch mit den Fasern des Vlieses 12 entlang der ersten Hauptoberfläche 12a diskrete Bindungsanteile 17b erzeugt werden. Die tatsächlichen Abmessungen der Öffnungen können in Abhängigkeit vom verwendeten Polymertyp und der Temperatur, bei der er auf das Gewebe aufgetragen wird, variiert werden. Wenn Nylon 6 eingesetzt wird, umfaßt das Verstärkungsgewebe vorzugsweise schlichte, gewirkte Gewebe mit Öffnungen zwischen den Kett- und Schußfäden von etwa 0,10 mm². Ein schlichtes, gewirktes Gewebe mit 16 Kettfäden und 16 Schußfäden je Zoll (z. B. 16 · 16) aus Nylon 6,6-Fäden mit 840 Denier und einem Gewebegewicht von 149 g/m² (4,4 oz./yd²) wird bei der Verwendung mit einem Nylon 6-Polymer am stärksten bevorzugt. Ein solches Material ist im Handel von Highland Industries, Greensboro, North Carolina erhältlich.
Weitere Materialien können eingesetzt werden, wie diejenigen, welche aus Polyester, Baumwolle, Tierhaar, anderen Polyamiden und dergleichen bestehen. Vorzugsweise ist wenigstens eine Schicht des gewebten, reckfesten Verstärkungsgewebes 14 in den erfindungsgemä ßen Gegenständen 10 und 12 eingeschlossen. Zusätzliche Gewebeschichten (nicht gezeigt) können zusätzlich zur ersten gewebten Gewebeschicht 14 eingesetzt werden, wodurch für zusätzliche Formbeständigkeit gesorgt wird, solange die Öffnungen in den gewebten Geweben wenigstens teilweise so ausgerichtet sind, daß die Extrusion des Polymers durch die zwei Gewebeschichten und in die nichtgewebte Schicht 12 nicht wesentlich behindert wird. Wenn zwei oder mehr Gewebeschichten eingeschlossen sind, sind sie im fertigen Gegenstand vorzugsweise zueinander benachbart angeordnet.

Die Polymerschicht

Die Polymerschicht 16 kapselt das gewebte, reckfeste Verstärkungsgewebe 14 ein. Vorzugsweise wird das Polymer als härtbare, beschichtungsfähige Zusammensetzung in Form einer viskosen Flüssigkeit und typischerweise in geschmolzenem Zustand aufgetragen. Durch die Anwendung von Druck wird die beschichtungsfähige Zusammensetzung durch die Öffnungen des Verstärkungsgewebes 14 und in das Vlies 12 extrudiert. Auf diese Weise fließt das geschmolzene Polymer um die Fasern und kapselt diese entlang der ersten Hauptoberfläche 12a des Vlieses 12 ein. Das Polymer wird dann auf bekannte Weise gehärtet, wodurch eine verstärkende, dicke, kontinuierliche Polymerschicht 16 erzeugt wird, die eine äußere Oberfläche des Gegenstands bildet. Vorzugsweise wird das Polymer ohne wesentliche Durchdringung des restlichen Vlieses 12 aufgetragen und gehärtet.
Die gehärtete Polymerschicht 16 umfaßt eine flexible Oberfläche mit einem geringen Reibungswiderstand 17a, welche dieselben Ausmaße besitzen, wie das Verstärkungsgewebe und die Anteile 17b, welche durch das Gewebe 14 reichen und an die Fasern des Vlieses 12 gebunden sind. Die Rückseite mit einem geringem Reibungswiderstand 17a des fertigen Gegenstands kann planar sein, ohne Vorsprünge oder Vertiefungen darin. In einer anderen Ausführungsform kann die Oberfläche 17a kleine Vertiefungen aufweisen oder in anderer Weise texturiert sein, um den Gegenstand für eine bestimmte Endanwendung anzupassen. Gegebenenfalls können auf der Oberfläche 17a Aufdrucke angebracht werden.
Die Polymerschicht 16 wird aus einer beschichtungsfähigen Zusammensetzung erzeugt, die auf das Vlies 12 und das Gewebe 14 aufgetragen wird. Die beschichtungsfähige Zusammensetzung kann flüssige reaktive Bestandteile oder ein thermoplastisches Polymermaterial umfassen, das beispielsweise durch Hitze ausreichend verflüssigt und gehärtet wurde, wodurch die Polymerschicht 16 erzeugt wird, wie hier vorstehend beschrieben. Bevorzugt werden diejenigen Polymere, welche in situ hart werden, wie durch Härten, und bei Zimmertemperatur fest bleiben. Härten der Zusammensetzung kann in bekannter Weise durchgeführt werden, wie Erhitzen in einem Ofen, Bestrahlen mit ultraviolettem Licht, Verwendung von Peroxiden und dergleichen. In einer anderen Ausführungsform können auch thermoplastische Polymere eingesetzt werden, die sich bei Zimmertemperatur verfestigen.
Die Polymerschicht kann innerhalb eines ziemlich weiten Bereichs von Härtewerten lie gen. Vorzugsweise schwankt die Härte von etwa Shore 50A bis etwa Shore 80D und stärker bevorzugt von etwa Shore 90A bis etwa Shore 70D. Es ist jedoch klar, daß Gegenstände, die Polymerschichten mit Härtewerten außerhalb dieser Bereiche besitzen, zur Verwendung in bestimmten Anwendungen geeignet sein können, und die Erfindung ist nicht so auszulegen, daß sie auf die vorstehenden Härtebereiche begrenzt ist. Materialien, die weicher als etwa Shore 90A sind, können in bestimmten Anwendungen übermäßigen Reibungswiderstand herbeiführen und sich thermisch abbauen, wie in den Anwendungen, welche beispielsweise die Verwendung einer stationären Trägerplatte erfordern. Diese weicheren Materialien können jedoch in Bänderanwendungen eingesetzt werden, welche nicht die Verwendung einer stationären Trägerplatte erfordern, wie auf einem Backstand, wo eine begrenzte relative Bewegung zwischen der Rückseite des Gegenstands für die Oberflächen-Nachbearbeitung und den eingesetzten Antriebsmitteln auftritt. Materialien, die härter als etwa Shore 70D sind, können übermäßig steif sein und sind daher im allgemeinen für die Verwendung bei der Erzeugung von Endlosbändern ungeeignet. Solche Gegenstände können jedoch beispielsweise bei einigen Anwendungen für Scheiben für die Oberflächen-Nachbearbeitung nützlich sein.
Die Dicke der Polymerschicht liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,175 mm und etwa 1,75 mm und stärker bevorzugt zwischen etwa 0,250 mm und etwa 1,0 mm. Polymerschichten, die weniger als etwa 0,250 mm sind, mangelt es im allgemeinen an struktureller Integrität und Beständigkeit. Schichten, die dicker als etwa 1,00 mm sind, können für die Verwendung in Endlosbändern unerwünscht steif sein, aber können für wenigstens einige Anwendungen, die Scheiben oder Matten einschließen, geeignet sein. Im allgemeinen machen Dicken, die größer als etwa 1,75 mm sind, den Gegenstand für die meisten Anwendungen zu steif.
Bei der Auswahl des Polymers für die Herstellung der Schicht 16 wird die Endverwendung des fertigen Gegenstands berücksichtigt, wodurch die erforderliche Flexibilität des Gegenstands und seine Anpassungsfähigkeit an die Oberfläche des Werkstücks möglich wird. Eine zusätzliche Erwägung bei der Erzeugung von Endlosbändern ist die Fähigkeit, des Polymers eine Oberfläche mit einem geringen Reibungswiderstand bereitzustellen, die einem bedeutenden Wärmestau standhalten kann, der beispielsweise durch die Anwendung einer stationären Trägerplatte verursacht wird. Ein Gegenstand, der ohne die Fähigkeit, der während der Verwendung erzeugten Hitze standzuhalten, hergestellt wurde, wird eine verkürzte Nutzungsdauer erfahren und kann eine Sicherheitsgefahr darstellen.
Vorzugsweise ist das in den erfindungsgemäßen Gegenständen eingesetzte Polymer ein schmelzextrudiertes Polymer, das kompatible Füllstoffe, Pigmente, Verstärkungsfasern, Antioxidantien, Schmiermittel und dergleichen einschließen kann. Für die Verwendung in der Erfindung geeignete schmelzextrudierbare Polymere schließen ein thermoplastische Kunststoffe, wie Nylon, Polyester, Polypropylen, Polyethylen-Vinylacetat-Copolymere, Acryl-Butadien- Styrol-Copolymere und dergleichen. Thermoplastische Elastomere, wie Ionomere, Polyester, Polyurethane, Polyamidether und dergleichen, sind ebenfalls geeignete schmelzextrudierbare Polymere. Die Polymerschicht kann aus der Polymerisation flüssiger Reaktanten in der vorstehend beschriebenen beschichtungsfähigen Zusammensetzung erzeugt werden, und nützliche reaktive Polymersysteme schließen thermisch oder durch Strahlung gehärtete Urethan-, Polyester- und Epoxyharze ein. Ein Beispiel eines zur Verwendung in der Erfindung nützlichen flüssigen Reaktionssystems ist die zweiteilige Laminatklebstoffzusammensetzung, die in Beispiel 1 von United States Letters Patent Nr. 4,331,453 beschrieben wird, die hier durch die Bezugnahme eingeschlossen ist. Das am stärksten bevorzugte Polymer ist Nylon 6, wie dasjenige, welches im Handel unter der Handelsbezeichnung "Ultramid" von BASF Corporation; Parsippany, New Jersey erhältlich ist.
In Endlosbändern besitzt das Polymer bevorzugt eine Schmelztemperatur von mehr als etwa 115ºC, gemessen durch Differentialscanningkalorimetrie (DSC) gemäß dem in ASTM 537-86 beschriebenen Verfahren. Stärker bevorzugt werden diejenigen Polymere mit einer Schmelztemperatur oberhalb von etwa 150ºC, insbesondere wenn sie in Endlosbändern, die hohen Werkstückdrücken ausgesetzt werden, verwendet werden. Materialien mit Schmelztemperaturen unterhalb von 115ºC können vorzeitig versagen, insbesondere in Bandanwendungen, bei denen eine Trägerplatte mit hohem Druck gegen das Polymer gedrängt wird.

Herstellungsverfahren

In Fig. 4 ist ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gegenstände schematisch veranschaulicht und wird nun beschrieben. Ein Vlies 122 wird von einer Zuführrolle zugeführt. Das Vlies 122 kann zuvor nadelgeheftet, beschichtet und gehärtet worden sein, wie hier beschrieben. Ein Verstärkungsgewebe 126 wird von der Zuführrolle 128 zu einem gegenrotierenden Spaltrollenpaar 130 (Laminierrolle) und 132 (Gießrolle) zugeführt, wobei das Vlies 122 und das Gewebe 126 verbunden werden, wodurch ein Laminat erzeugt wird. Ein Extrudiergerät 134, das mit einer Foliendüse ausgerüstet ist, ist so positioniert, daß eine Lage einer beschichtungsfähigen Zusammensetzung 136 in den Spalt eingebracht wird, so daß die Zusammensetzung auf der äußersten Oberfläche der laminierten Textilie aus Faservlies 126 aufgetragen wird.
Die aufeinanderfolgenden Schichten des Gewebes 126, der beschichtungsfähigen Zusammensetzung 136 und des Vlieses 122 werden zwischen den Rollen 130 und 132 durchgeleitet, welche die Zusammensetzung 136 unter Ausübung von Druck auf den gegenüberliegenden Seiten der vorstehend erwähnten Schichten formen. Die beschichtungsfähige Zusammensetzung 136 wird dabei durch die Poren oder Öffnungen der laminierten Textilie aus Faservlies 126 gezwängt und gleichzeitig über der äußersten Oberfläche der laminierten Textilie aus Faservlies 126 geglättet. Die rotierende Rolle 130 kann mit einer entfernbaren Oberflächenhülse (nicht gezeigt) ausgerüstet sein, oder sie kann verchromt oder texturiert sein. Beide Rollen 130 und 132 werden mit Wasser auf eine Temperatur gekühlt, die ausreicht, um die Zusammensetzung 136, wie sie zwischen den Rollen 130 und 132 durchläuft, zu härten. Wenn die Zusammensetzung 136 Nylon 6 ist, beträgt die Temperatur des Walzwerkzeugs typischerweise etwa 16ºC. Wenn ein texturierter oder matter Oberflächenzustand für die Polymerschicht erwünscht ist, ist die Rolle 132 mit einem texturierten Material beschichtet oder mit einer Hülse ausgerüstet, die dazu geeignet ist, den gewünschten Oberflächenzustand zu verleihen.
Auf diese Weise wird eine endlose Lage 140 des Materials für die Oberflächen-Nachbearbeitung erzeugt, umfassend das Vlies 122 und die laminierte Textilie aus Faservlies 126, die durch eine gehärtete Polymerschicht miteinander verbunden sind. Die so erzeugte Polymerschicht umfaßt eine glatte Oberfläche mit einem geringen Reibungswiderstand, welche dieselben Ausmaße wie das Verstärkungsgewebe und die Anteile, welche durch das Gewebe reichen, besitzt, wodurch diskrete Bindungsbereiche erzeugt werden, welche Fasern im Vlies 122 einkapseln. Eine Rolle 138 führt die endlose Lage 140 des Materials für die Oberflächen- Nachbearbeitung zu einer Aufnahmerolle 142, von der das Material 140 nachfolgend geschnitten werden kann, wodurch Scheiben, Matten, Endlosbänder und dergleichen erzeugt werden.
Es ist klar, daß das vorstehende Verfahren abgeändert werden kann, und die Erfindung ist nicht so auszulegen, daß sie auf die vorstehend beschriebenen spezifischen Schritte begrenzt ist. Das Endlosmaterial 140 kann von den Spaltrollen 130 und 132 direkt zu einer Schneidestation (nicht gezeigt) geleitet werden, wo die Lage 140 zu den fertigen Gegenständen geschnitten wird. Ebenso wird in Betracht gezogen, daß die Foliendüse 134 so positioniert sein kann, daß die beschichtungsfähige Zusammensetzung 136 zwischen das Vlies 122 und die laminierte Textilie aus Faservlies 126 aufgetragen wird. In einer solchen Ausführungsform reicht der Druck der Spaltrollen 130 und 132 aus, um das geschmolzene Polymer durch die Seite des Gewebes 126 zu zwängen, die dem Vlies 122 benachbart ist, wobei zuerst die nichtgewebten Fasern mit der Zusammensetzung 136 beschichtet werden, und die Zusammensetzung durch die Öffnungen im Gewebe gezwängt wird, wodurch die glatte endlose exponierte Oberfläche mit einem geringen Reibungswiderstand des Gegenstands erzeugt wird, wie vorstehend erläutert. Weitere Abänderungen des beschriebenen Verfahrens können vorgenommen werden, wobei im betrachteten Umfang der Erfindung verblieben wird.
Die erfindungsgemäßen Merkmale der Gegenstände für die Oberflächen-Nachbearbeitung sowie die hier beschriebenen Herstellungsverfahren werden in den folgenden Beispielen ausführlich dargelegt. Alle Beispiele sollen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sein und diese in keiner Weise begrenzen.

Beispiele

Handelsbezeichungen

Auf bestimmte Inhaltsstoffe wird in den folgenden Beispielen durch ihre Handelsbezeichnungen verwiesen, von denen klar sein sollte, daß sie die nachstehend aufgeführten Bedeutungen haben.
"Ultramid" ist eine Handelsbezeichnung für ein Nylon 6-Polymer, das im Handel von BASF Corporation, Parsippany, New Jersey erhältlich ist.
"Scotch-Brite" ist eine Handelsbezeichnung für eine Klasse von nichtgewebten Materialien, die im Handel von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota erhältlich ist.
"High Strength A-VFN" steht für ein nichtgewebtes Material auf Stapelbasis, einschließlich Aluminiumoxid-Schleifpartikeln (220 bis 320 Grit-Äquivalente), das in verschiedenen Weiten und Längen unter der vorstehenden Handelsbezeichnung "Scotch-Brite" von Minnesota Mining and Manufacturing Company erhältlich ist. Dieses Material umfaßt ein nicht nadelgeheftetes Vlies aus Nylonfasern mit 13,5 Denier, das mit einem Polyurethanbindemittel rollenbeschichtet wurde, über das eine Aufschlämmung aus Phenolharz/Aluminiumoxid aufgetragen und gehärtet wurde. Das Gewicht des fertigen Vlieses für dieses Material liegt bei etwa 774 g/m².
"Clean and Finish" ist eine Handelsbezeichnung für ein "Scotch-Brite"-Vlies, das typischerweise in Polieranwendungen eingesetzt wird und von Minnesota Mining and Manufacturing Company erhältlich ist. Die hier verwendeten Vliese "Type T" waren nadelgeheftete Vliese aus Polyesterfaser mit 6 Denier, die mit einer Zusammensetzung aus Polyurethan/Talkum beschichtet und gehärtet wurden. Das Gewicht des fertigen Vlieses für dieses Material liegt bei etwa 523 g/m².
"Hi-Pro" ist eine Handelsbezeichnung für ein nichtgewebtes Material auf Endlosfasern- Basis, das im Handel von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota erhältlich ist. Dieses Material ist ein nicht nadelgeheftetes Vlies aus Nylonfasern (10 mil Dicke). Die Fasern des Vlieses sind mit einem Urethanharz beschichtet, und Schleifpartikel (Aluminiumoxid) werden vor dem Härten auf das Urethan aufgebracht. Das Gewicht des fertigen Vlieses liegt bei etwa 1423 g/m².
"Adiprene BL-16" ist eine Handelsbezeichnung für ein blockiertes polyfunktionales Isocyanatpolymer von Uniroyal Chemical Company, Inc., Middlebury, Connecticut.
"MAG 280" ist eine Handelsbezeichnung für ein Schleifmittelprodukt, das im Handel von Hermes Abrasives, Ltd., Deutschland erhältlich ist. Das Produkt wurde in den Vergleichsuntersuchungen als Kontrolle eingesetzt und umfaßt ein Vlies, das an einer Trägerschicht aus Stoff befestigt war. Aluminiumoxid ist am Vlies befestigt.

Extrusionsbedingungen

Der Einschneckenextruder "Johnson Spartan" Modell 70, erhalten von Johnson Plastics Machinery Company, wurde bei der Extrusion der Polymerschichten in bestimmten Beispielen, wie angegeben, eingesetzt. Der Extruder war ein 6,35 cm (2,5 Zoll) Einschneckenextruder, der mit einer 0,61 m (24 Zoll) flexiblen Lippen-Foliendüse ausgerüstet war, wobei der Lippenabstand auf 0,50 mm (0,020 Zoll) eingestellt war. Der Extruder hatte entlang des Zylinders fünf Zonen mit Temperatursteuerung, die so eingestellt wurden, daß sich Temperaturen in den fünf Zonen von 212, 240, 245, 250 und 255ºC ergaben, beginnend bei der Zuführzone hin zur Ausstoßzone des Zylinders. Ebenso hatte die Foliendüse entlang ihrer Breite fünf Temperaturzonen, die alle so eingestellt wurden, daß sich eine gleichmäßige Temperatur von 250ºC ergab. Der Extruder wurde mit 21 U/min betrieben, wodurch sich ein Stromverbrauch von 28 Ampere und ein Zylinderdruck von 77,5 kg/cm² (1100 psi) ergab.

Beispiel 1

Ein Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung wurde hergestellt, der drei unterscheidbare Schichten hatte, umfassend ein Vlies eines Schleifmittels auf Basis einer Endlosfaser ("Hi-Pro"; Minnesota Mining and Manufacturing Company); ein Verstärkungsgewebe, bestehend aus 16 · 16 eines schlichten, gewirkten, laminierten Textilstoffs aus Faservlies eines Nylon 6,6-Fadens mit 840 Denier und einem Gewicht von etwa 149 g/m² (Highland Industries, Spartanburg, South Carolina); sowie eine Polymerschicht aus Nylon 6-Polymer ("Ultramid" BASF Corporation). Das Nylon 6-Polymer wurde als eine geschmolzene Folie eingeführt, die mit einem Einschneckenextruder hergestellt wurde, der so eingestellt war, daß sich eine Polymerschmelztemperatur von 265ºC ergab. Die Düsenlippe war 5,1 cm (2 Zoll) oberhalb des gegenrotierenden Spaltrollenpaars positioniert. Die erste Rolle war eine verchromte Gießrolle mit 20,3 cm (8 Zoll) Durchmesser. Die zweite Rolle (Laminierrolle) hatte den gleichen Durchmesser wie die erste und war mit einer Hülse zur Rollenummantelung mit glatter Oberfläche und Polytetrafluorethylenbeschichtung ausgerüstet (unter der Handelsbezeichnung "Edlon HST-2" von Edlon Roll Coverings, Avondale, Pennsylvania erhältlich). Beide Rollen wurden durch zirkulierendes gekühltes Wasser wassergekühlt, wodurch auf jeder Rolle für eine Oberflächentemperatur von 16ºC gesorgt wurde. Die beschichtungsfähige Zusammensetzung war eine geschmolzene Polymerfolie, die auf die Rückseite der laminierten Textilie aus Faservlies, die dem Vlies gegenüber lag, genau oberhalb des Spalts aufgetragen wurde, wodurch ein Polymerfoliengewicht von etwa 504 g/m² und eine geschmolzene Schicht von etwa 0,51 mm Dicke bereitgestellt wurde. Die Rollen wurden mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 1,3 m je Minute betrieben. Die drei Schichten wurden durch die beiden Rollen mit einem Druck von etwa 5,98 kg/cm² (85 psi) zusammengepreßt, und das Polymer wurde durch die gekühlte Gießrolle abgekühlt und gehärtet, wodurch ein fertiger Gegenstand bereitgestellt wurde.

Beispiel 2

Ein Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, ausgenommen, daß die geschmolzene Polymerschicht etwa 0,89 mm dick war. Die erhöhte Dicke des Polymers wurde erreicht, indem die Geschwindigkeit der verchromten Gießrolle von einer Oberflächengeschwindigkeit von 1,3 m je Minute auf 0,65 m je Minute verlangsamt wurde, wodurch sich eine dickere geschmolzene Schicht vor dem Zusammenpressen der Schichten zwischen den Rollen auf der Trägerschicht der laminierten Textilie aus Faservlies anhäufen konnte.
Eine Prüfung der Gegenstände aus den vorstehenden Beispielen 1 und 2 wurde durch visuelles Betrachten sowie den Versuch, die Schichten manuell auseinanderzulösen, durchgeführt. Jegliches adhäsives Aufspalten wurde als unannehmbar angesehen. Das Verstärkungsgewebe und die Polymerschicht des Gegenstands aus Beispiel 1 wurden von Hand teilweise auseinandergezogen, wodurch angezeigt wird, daß die dünnere Polymerschicht in diesem Gegenstand eine unangemessene Bindung lieferte. Der Gegenstand aus Beispiel 2 jedoch mit seiner dickeren Polymerschicht konnte nicht auseinandergezogen werden und wurde daher als für die Verwendung in Anwendungen zur Oberflächen-Nachbearbeitung annehmbar angesehen.

Beispiel 3

Ein Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung wurde hergestellt, umfassend ein Vlies ("Scotch-Brite" High Strength A-VFN, Minnesota Mining and Manufacturing Company) und ein Verstärkungsgewebe, bestehend aus einer 16 · 16 laminierten Textilie aus Faservlies aus Nylon (wie in Beispiel 1). Die beiden Schichten wurden aufeinandergestapelt, und eine Schicht aus Nylon 6 ("Ultramid" BASF Corporation) wurde auf die Seite des Stapels mit der laminierten Textilie aus Faservlies durch Extrusion wie in Beispiel 1 aufgetragen. Der Extruder wurde so eingestellt, daß sich eine Polymerschmelztemperatur von 260ºC ergab. Die verchromte Gießrolle rotierte mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 1,2 m/min. wobei sich die entstehende geschmolzene Polymerschicht auf der laminierten Textilie aus Faservlies in einer Dicke von etwa 0,55 mm abschied. Die drei Schichten wurden verfestigt, indem sie mit 0,11 bis 0,32 kg/cm² (1,6 bis 4,6 psi) zwischen den beiden Spaltrollen hindurchgeleitet wurden. Der entstandene Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung wurde visuell geprüft und manuelles Aufspalten der Schichten wurde versucht. Der Gegenstand wurde als gut verbunden und flexibel eingestuft und hatte eine glatte, ebene Polymeroberfläche.

Beispiel 4

Ein weiterer Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung wurde entsprechend der Vorgehensweise von Beispiel 3 hergestellt, ausgenommen, daß die verchromte Gießrolle durch eine texturierte Rolle (Plasmabeschichtung #915, 0,006" dick, 225 ± 50 rms, Härte 58 Rc, im Handel von Plasma Coatings, Inc., Waterbury, Connecticut erhältlich) ersetzt wurde, wodurch eine äußere Oberfläche der Polymerschicht mit einem matten Oberflächenzustand geschaffen wurde. Die Prüfung des fertigen Gegenstands bestätigte, daß er gut verbunden und flexibel war.

Beispiel 5

Ein Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung wurde hergestellt, indem zuerst 72,2 g eines blockierten polyfunktionalen Isocyanatpolymers ("Adiprene BL-16" Uniroyal Chemical Company, Inc.) mit 31,2 g einer 35%igen Lösung von Methylendianilin (MDA) (von BASF Corporation, Deutschland erhältlich) in 2-Ethoxyethanolacetat ("Arcosol PM Acetate" von Arco Chemical, Houston, Texas) gemischt wurden. Eine Folie mit 0,08 mm (0,003 Zoll) aus Polyethylenterephthalat (PET) wurde mit einer 3%igen Lösung von Poly- (vinylalkohol) (PVA) in Isopropanol (im Handel unter der Handelsbezeichnung "Partall" Nr. 10 von Worum Chemical Co., St. Paul, Minnesota erhältlich) durch Aufstreichen einer gleichmäßigen Beschichtung der Lösung auf die Folie mit einem Malpinsel beschichtet. Die PVA- Lösung diente als Trennmittel. Die Lösung konnte auf der Folie über Nacht bei Normalbedingungen trocknen. Ungefähr die Hälfte eines Gemischs aus Polyisocyanat/Polyamin wurde auf die beschichtete Folie gegossen und auf ihrer Oberfläche verteilt. Ein Schnittstück mit 16 · 16 aus laminiertem Textilstoff aus Faservlies aus Nylon 6,6 wurde von Hand in das Polymergemisch gedrückt. Das Polymergemisch extrudierte unter Ausübung einer moderaten Kraft leicht durch die Öffnungen in der laminierten Textilie aus Faservlies. Ein Schnittstück aus Vliesmaterial ("Scotch-Brite" High Strength A-VFN, Minnesota Mining and Manufacturing Company) wurde auf die laminierte Textilie aus Faservlies aufgetragen, und der Kompositgegenstand wurde 45 Minuten in einem Konvektionsofen bei 121ºC gehärtet. Nach dem Abkühlen unter Normalbedingungen wurde der Kompositgegenstand von der PET-Folie entfernt und durch visuelles Betrachten sowie den Versuch, die Schichten des fertigen Gegenstands manuell auseinanderzulösen, geprüft. Die Polymerschicht hatte alle Schichten im Gegenstand erfolgreich verbunden, und der Gegenstand wurde als ein nützlicher Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung beurteilt.

Beispiel 6

Ein weiterer Gegenstand wurde wie in Beispiel 5 hergestellt, ausgenommen, daß zwei Schichten aus laminiertem Textilstoff aus Faservlies vor der Zugabe der nichtgewebten Schicht auf der Polymerfolie plaziert wurden. Der entstandene Gegenstand war gut verbunden und wurde als für Anwendungen für die Oberflächen-Nachbearbeitung geeignet beurteilt.

Beispiel 7

Ein weiterer Gegenstand wurde entsprechend Beispiel 5 hergestellt, ausgenommen, daß ein zweiteiliges ungesättigtes Polyestergießharz anstelle des Gemischs aus Polyisocyanat/Polyamin eingesetzt wurde. Das Polymerharz war im Handel unter der Handelsbezeichnung "Castin Craft Clear Liquid Casting Resin and Catalyst" von ETI, Fields Landing, California erhältlich. Das Polymer wurde unter Normalbedingungen gehärtet. Eine Prüfung des entstandenen Gegenstands zeigte an, daß er gut verbunden und für Anwendungen für die Oberflächen-Nächbearbeitung geeignet war.

Kontrollbeispiel A

Ein Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung wurde wie in Beispiel 3 hergestellt, ausgenommen, daß das gewebte, reckfeste Verstärkungsmaterial weggelassen wurde. Der entstandene Gegenstand wurde als Kontrolle in der nachstehenden Vergleichsuntersuchung eingesetzt.

Reißuntersuchung

Eine Vergleichsuntersuchung wurde für den erfindungsgemäßen Gegenstand aus Beispiel 3 und Kontrollbeispiel A durchgeführt. Prüfkörper mit 6,35 27,9 cm (2,5 11 Zoll) wurden aus den Gegenständen der vorstehenden Beispiele ausgeschnitten. Die Prüfkörper wurden dann entsprechend der Standard-Reißuntersuchung nach Elmendorf mit einem 6400 g Pendel, wie in ASTM Test Method D-1424 beschrieben, auf die Reißfestigkeit hin untersucht.
Die Werte sind in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung Reißfestigkeit (Pond)

Kontrolle A (in Querrichtung) > 6400¹
Kontrolle A (in Maschinenrichtung) > 6400
Beispiel 3 (in Querrichtung) kein Reißen
Beispiel 3 (in Maschinenrichtung) kein Reißen
¹gibt an, daß die Probe bei einer Kraft riß, die jenseits der Grenzen der Untersuchungsapparatur lag.
Die vorstehenden Werte zeigen an, daß die erfindungsgemäße Probe größere Reißfestigkeit als die Kontrolle aufwies, wodurch die zusätzliche Festigkeit gezeigt wird, die sich bei den erfindungsgemäßen Gegenständen durch den Einschluß eines porösen Verstärkungsgewebes kombiniert mit einer Polymerschicht, umfassend eine flexible Oberfläche mit einem geringen Reibungswiderstand und Anteile, welche durch das Gewebe reichen und die Fasern des Vlieses einkapseln, ergibt.

Reckuntersuchung

Zum Vergleich des erfindungsgemäßen Gegenstands von Beispiel 3 und von Kontrollbeispiel A wurde eine Reckuntersuchung durchgeführt. Zwei Prüfkörper wurden hergestellt, einer für das Beispiel und einer für Kontrolle A, die jeweils etwa 2,5 · 17,8 cm (17 Zoll) maßen. Jeder der Prüfkörper wurde in einem Sintech Tensile Tester (von MTS Systems, Minneapolis, Minnesota erhältlich) montiert. Das Anfangsmaß betrug 12,7 cm (5 Zoll), und eine Kraftmeßdose mit einer Vollskala von 90,7 kg (200 pound) wurde eingesetzt. Die Geschwindigkeit der Kopfplatte wurde auf eine Separation mit 1 Zoll je Minute eingestellt. Die Prüfkörper wurden gezogen, bis eine Last von 45,4 kg (100 pounds) erreicht war. Sowohl absolute als auch relative Dehnungen wurden gemessen, und die Ergebnisse dieser Messungen sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
¹Die Prüfkörper brachen bei einer Last von 38,6 kg (85 lb).
Die Ergebnisse in Tabelle 2 bestätigen, daß durch die erfindungsgemäßen Gegenstände geringe Reckwerte erhalten werden. Der Gegenstand zur Kontrolle erfuhr wesentliche Dehnung und Recken vor dem Bruch bei der Last von lediglich 38,6 kg (85 pounds). Der erfindungsgemäße Gegenstand aus Beispiel 3 wies weniger Dehnung und Recken auf und konnte leicht 45,4 kg (100 pounds) Last ohne Brechen standhalten.

Reibungsuntersuchung

Für die erfindungsgemäßen Gegenstände aus den Beispielen 3 und 4 sowie für eine Kontrolle ("MAG 280" von Hermes Abrasives, Ltd., Deutschland) wurde eine Bestimmung des statischen und des kinetischen Reibungskoeffizienten durchgeführt. Die Kontrolle (nachstehend "Kontrollbeispiel B") umfaßte ein synthetisches Vlies, das mit Aluminiumoxid- Schleifmittel beschichtet und an einer Trägerschicht aus Stoff befestigt war. Prüfkörper, die 11,4 · 11,4 cm (4,5 · 4,5 Zoll) maßen, wurden aus den Gegenständen der Beispiele 3 und 4 sowie aus Kontrollbeispiel B ausgeschnitten. Das Untersuchungsverfahren ASTM 1894-90 "Static and Kinetic Coeiicients of Friction of Plastic Film and Sheeting" wurde befolgt. Die vergleichenden Werte sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3
Die in Tabelle 3 angegebenen Ergebnisse zeigen für die erfindungsgemäßen Gegenstände einen erwünschten niedrigeren Reibungskoeffizienten, verglichen mit der Kontrolle, der eine Polymerträgerschicht fehlt. Der Gegenstand aus Beispiel 4 ergab Untersuchungswerte, die geringfügig höher waren als diejenigen des Gegenstands aus Beispiel 3, wodurch veranschaulicht wird, daß ein matter Oberflächenzustand auf der Polymerschicht, wie derjenigen in Beispiel 4, in den Bandanwendungen, welche die Verwendung einer Trägerplatte erfordern, eine stärkere Reibung erfährt. Die Reibungskoeffizienten für Beispiel 4 sind jedoch immer noch geringer als diejenigen für Kontrolle B, und sie sind annehmbar.

Beispiel 8

Ein Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung wurde hergestellt, umfassend ein Vlies mit einer Dicke von etwa 9 mm (0,35 Zoll) ("Scotch-Brite" "Clean and Finish"-Rolle, Type T, Minnesota Mining and Manufacturing Company) und ein Verstärkungsgewebe, bestehend aus einer 16 · 16 laminierten Textilie aus Faservlies aus Nylon (wie in Beispiel 1). Die beiden Schichten wurden aufeinandergestapelt, und eine Schicht aus Nylon 6 ("Ultramid" BASF Corporation) wurde auf die Seite des Stapels mit der laminierten Textilie aus Faservlies durch Extrusion wie in Beispiel 1 aufgetragen. Der Extruder wurde so eingestellt war, daß sich eine Polymerschmelztemperatur von 260ºC ergab. Die Gießrolle rotierte mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 1,2 m/min. wobei sich eine Schicht des geschmolzenen Polymers mit einer Dicke von etwa 0,55 mm ergab. Die drei Schichten wurden verfestigt, indem sie zwischen den gegenrotierenden Spaltrollen hindurchgeleitet wurden, wobei Drücke von zwischen 0,11 und 0,32 kg/cm² (1,6 und 4,6 psi) ausgeübt wurden. Die verchromte Gießrolle wurde durch eine texturierte Rolle (Plasmabeschichtung #915, 0,006" dick, 225 ± 50 rms, Härte 58 Rc, im Handel von Plasma Coatings, Inc., Waterbury, Connecticut erhältlich) ersetzt, wodurch die Polymerschicht mit einem matten Oberflächenzustand versehen wurde. Der resultierende Kompositgegenstands war gut verbunden und flexibel. Der Gegenstand wurde zu einem Streifen, der 12,7 cm · 6,55 m (5 Zoll 258 Zoll) maß, geschnitten und wurde durch herkömmliches Stoßspleißen zu einem Endlosband verarbeitet.
Das Band aus Beispiel 8 wurde in einer Polieranwendung gegenüber einem im Handel erhältlichen nichtgewebten Bandprodukt für die Oberflächen-Nachbearbeitung ("Scotch- Brite" FB-Band zur Oberflächenkonditionierung, Type T, von Minnesota Mining and Manufacturing Company, nachstehend "Kontrollbeispiel C") vergleichend untersucht. Die Kontrolle C umfaßte ein Vlies, das in eine Trägerschicht der laminierten Textilie aus Faservlies nadelgeheftet worden war. Die Fasern des Vlieses wurden mit einer nicht schleifenden Polyurethanbeschichtung beschichtet. Eine Nylon 6-Schicht bedeckte die Rückseite der laminierten Textilie aus Faservlies und kapselte die genadelten Fasern ein, die aus der laminierten Textilie aus Faservlies herausragten. Das Polymer lieferte eine glatte Oberfläche für die Anwendung an einer Trägerplatte. Das Band aus Beispiel 8 wurde auf einer Hub-Holzschleifmaschine montiert, die angetriebene und mitlaufende Kontakträder, einen Trägertisch sowie eine von Hand bediente Trägerplatte hatte, die verwendet wird, um das Band gegen das Werkstück zu drängen. Eine Standard-Polierverbindung wurde auf die Arbeitsoberfläche des Bands aufgetragen, und mittels der Trägerplatte wurde das rotierende Band für eine Dauer von etwa zwei Minuten gegen eine Oberfläche eines hölzernen Klaviergehäuse gedrängt, das mit einer Lackdeckschicht oberflächenbehandelt war. Das behandelte Holz wurde dann auf Kratzer hin inspiziert. Die Kontrolle C wurde in gleicher Weise untersucht.
Eine visuelle Prüfung und der Vergleich der Oberflächen, die mit den vorstehenden Bändern poliert worden waren, offenbarte tiefe Kratzer in der Oberfläche, die mit der nadelgehefteten Kontrolle C behandelt worden war. Das Band aus Beispiel 8 lieferte jedoch eine nachbearbeitete Oberfläche ohne störende Kratzer im Lack.

Claims

1. Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung gekennzeichnet durch:

ein dreidimensionales offenes Faservlies mit mindestens einer Hauptoberfläche, wobei die Fasern an den gemeinsamen Kontaktpunkten miteinander verbunden sind,

ein reckfestes, poröses Verstärkungsgewebe mit einer ersten und zweiten Hauptoberfläche, wobei die erste Hauptoberfläche des Gewebes sich auf und entlang der einen Hauptoberfläche des Vlieses befindet;

eine Schicht, umfassend ein flexibles Polymer, das die zweite Hauptoberfläche des Gewebes überzieht und die selben Ausmaße wie diese Hauptoberfläche aufweist, wobei die Schicht eine exponierte Oberfläche mit einem geringen Reibungswiderstand besitzt sowie Anteile aufweist, die durch das Verstärkungsgewebe, durchreichen, und die Fasern entlang der ersten Hauptoberfläche des Vlieses einkapseln.

2. Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung gemäß Anspruch 1, wobei die Fasern des Vlieses an den gemeinsamen Kontaktpunkten mit einem Klebstoffbindemittel verbunden sind, umfassend einen wärmehärtbaren Klebstoff auf Harzbasis, ausgewählt aus Phenolharzen, Aminoplastharzen mit α,β-ungesättigten Carbonylseitengruppen, Urethanharzen, Epoxyharzen, ethylenisch ungesättigten Harzen, acrylierten Isocyanuratharzen, Harnstoff-Formaldehydharzen, Isocyanuratharzen, acrylierten Urethanharzen, acrylierten Epoxyharzen, Bismaleimidharzen, fluormodifizierten Epoxyharzen sowie Kombinationen hiervon.

3. Gegenstand für die Oberflächen-Nachbearbeitung gemäß Anspruch 2, wobei das Bindemittel zusätzlich Schleifpartikel umfaßt, ausgewählt aus Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, Diamant, Ceroxid, kubischem Bornitrid, Granat und Kombinationen hiervon.

4. Gegenstand zur Oberflächen-Nachbearbeitung gemäß Anspruch 1, wobei das Gewebe ein Material ausgewählt aus gewebtem Gewebe, thermoverfestigtem Gewebe, gestricktem Gewebe und nähgewirktem Gewebe ist und wobei das Gewebe eine Vielzahl von Öffnungen von ungefähr 0,10 mm² aufweist.

5. Gegenstand zur Oberflächen-Nachbearbeitung gemäß Anspruch 4, wobei das gewebte Material Nylon-6,6 Fäden umfaßt und 16 Kettenfäden und 16 Schußfäden pro Zoll besitzt, wobei die Fäden ein Denier von ungefähr 840 Denier besitzen und wobei das Gewebe ein Gewicht von ungefähr 149 g/m² hat.

6. Gegenstand zur Oberflächen-Nachbearbeitung gemäß Anspruch 1, wobei das Polymer ein schmelzextrudierbares thermoplastisches Material ist ausgewählt aus Polyamid, Polyester, Polypropylen, Polyethylen/Vinylacetat-Copolymer, Acryl-Butadien-Styrol-Copolymer, Ionomer, Polyurethan, Polyamidether sowie Kombinationen hiervon und wobei das Polymer eine Härte von ungefähr Shore 50 A bis ungefähr Shore 80 D und eine Dicke zwischen ungefähr 0,175 mm und ungefähr 1,75 mm aufweist.

7. Gegenstand zur Oberflächen-Nachbearbeitung gemäß Anspruch 1, wobei das Polymer ein gehärtetes Harz ausgewählt aus Polyurethan, Polyester, Epoxyharz und Kombinationen hiervon ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes zur Oberflächen-Nachbearbeitung gekennzeichnet durch:

Positionieren eines porösen reckfesten Verstärkungsgewebes mit einer ersten und zweiten Hauptoberfläche anliegend an einer Hauptoberfläche eines dreidimensionalen, offenen Faservlieses, so daß die erste Hauptoberfläche des Gewebes die erste Hauptoberfläche des Vlieses im wesentlichen bedeckt;

Auftragung einer beschichtungsfähigen Zusammensetzung, so daß ein Teil der Zusammensetzung durch das Gewebe durchreicht und Fasern entlang der ersten Hauptoberfläche des Vlieses anliegend an der ersten Hauptoberfläche des Gewebes berührt und einkapselt, wobei eine Beschichtung mit einer exponierten Oberfläche auf der zweiten Hauptoberfläche des Gewebes gebildet wird, wobei die Beschichtung dieselben Ausmaße aufweist wie die Oberfläche des Gewebes; und

Härtung der beschichtungsfähigen Zusammensetzung, um den Gegenstand zur Oberflächen-Nachbearbeitung bereitzustellen.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das Auftragen weiterhin umfaßt: Aufbringen der Zusammensetzung auf der zweiten Hauptoberfläche des Gewebes und Zwängen eines Teils der Zusammensetzung durch das Gewebe, um Fasern entlang der ersten Hauptoberfläche des Vlieses einzukapseln, während gleichzeitig der Rest der Zusammensetzung auf der zweiten Hauptoberfläche des Gewebes geglättet wird, um die exponierte Oberfläche zu bilden; und wobei das Zwängen und das Glätten erzielt werden durch Anordnung des Vlieses, des Gewebes und der Zusammensetzung in aufeinanderfolgenden Lagen und Durchleiten dieser Lagen durch gegenrotierende Rollen, wobei mindestens eine der Rollen eine Oberfläche besitzt, die so geartet ist, daß der Rest der Zusammensetzung geglättet wird, und die Rollen die Zusammensetzung durch das Gewebe zwängen.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das Auftragen umfaßt:

Aufbringung der Zusammensetzung zwischen der ersten Hauptoberfläche des Gewebes und der ersten Hauptoberfläche des Vlieses, um die Fasern entlang der ersten Hauptoberfläche des Vlieses einzukapseln, während gleichzeitig ein Teil der Zusammensetzung durch das Gewebe zu der zweiten Hauptoberfläche des Gewebes gezwängt wird und wobei die Zusammensetzung auf der zweiten Hauptoberfläche geglättet wird, um die exponierte Oberfläche zu bilden, und wobei das Zwängen und das Glätten erzielt werden durch Anordnen des Vlieses, des Gewebes und der Zusammensetzung in aufeinanderfolgenden Lagen und Durchleiten der Lagen durch gegenrotierende Rollen, wobei mindestens eine der Rollen eine Oberfläche aufweist, die so geartet ist, daß der Rest der Zusammensetzung geglättet wird, und wobei die Rollen Druck auf die Lagen ausüben, um die Zusammensetzung durch das Gewebe zu zwängen und um den Rest auf der zweiten Hauptoberfläche zu glätten.