DE19637287A1 - Umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von Mikro-Schleifmitteln mit Schleifmittelzusammensetzung - Google Patents
Umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von Mikro-Schleifmitteln mit SchleifmittelzusammensetzungInfo
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- B24D11/001—Manufacture of flexible abrasive materials
- B24D11/005—Making abrasive webs
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Description
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren von Mikro-Schleifmitteln zur Feinstbearbei
tung technischer Oberflächen (Superfinish).
Im Handwerk und in der Industrie werden an die Oberflächen von beschichteten (z. B. lac
kierten-) und unbeschichteten Bauteilen (Präzisionsteile wie z. B. Nockenwellen höchste
Anforderungen gestellt. Bekannt und am Markt erhältlich sind zu diesem Zweck hergestellte
Mikro-Schleifmittel, sogenannte Superfinishings, bekannt unter den Begriffen "Imperial
Lapping Film" (ILF) bzw. "Imperial Microfinishing Film" (IMFF).
Diese Schleifmittelsysteme sind folgendermaßen aufgebaut: Als Unterlage dienen Poly
esterfolien in Dicken von 12,5 bis 76 µm, abhängig vom Anwendungsfall. Als Schleifkornar
ten werden Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Chromoxid oder auch Diamant in abgestuften
Korngrößen von 0,3 bis 60 µm eingesetzt. Zur Verankerung des Schleifkorns auf der Unter
lage wird ein synthetisches Harzsystem verwendet, das Endprodukt ist wasserfest und wi
dersteht gebräuchlichen Ölen bzw. anderen Schleifhilfsmitteln.
Im Gegensatz zur Herstellung der groben Schleifmitteln (Bild 1; Bild 2) wird die Beschich
tung der Feinschleifmittel (Korngrößen von 0,3- 60 µm) oft in einem Arbeitsgang durch
"aufschlemmen" durchgeführt (Bild 3), wobei die vorab erstellte Mischung von Bindemittel
und Schleifkorn in üblichen Beschichtungsaggregaten (Walzenauftragsaggregat, Schlitz
gießer, o. ä.) aufgetragen und anschließend in Hangtrocknern getrocknet wird. Damit die
Schleifkörner nach dem Trocknen aus der Bindemitteloberfläche herausragen, um ihrer
Aufgabe gerecht zu werden, werden dem Bindemittel üblicherweise organische Lösemittel
zugesetzt, deren Verdunstung in der Trockenzone das erwünschte Absinken des Bindemit
telpegels unter das Niveau der Schleifkörner ermöglicht.
G. Anselment,
The abrasive finishing touch,
Metal Forming Band 24 (1990) Heft 10, S. 21-29
H.-A. Broecklin; A. Quambusch, Neue Perspektiven zur Erzielung feinster Oberflächengütern unter Einsatz von Mikro- Schleifmitteln, Oberfläche, Surface, Band 31 (1990), Heft 11, S. 42-44
N. Fecht, Neue Wege beim Feinschleifen, JOT Journal für Oberflächentechnik, Band 34 (1994), Heft 8, S. 50-52
J. Campbell, The shifting sands of time, European Surface Treatment (1993), Heft Spring 1993, S. 50-51.
H.-A. Broecklin; A. Quambusch, Neue Perspektiven zur Erzielung feinster Oberflächengütern unter Einsatz von Mikro- Schleifmitteln, Oberfläche, Surface, Band 31 (1990), Heft 11, S. 42-44
N. Fecht, Neue Wege beim Feinschleifen, JOT Journal für Oberflächentechnik, Band 34 (1994), Heft 8, S. 50-52
J. Campbell, The shifting sands of time, European Surface Treatment (1993), Heft Spring 1993, S. 50-51.
Die Herstellung grober, gestreuter Schleifmittel (Korngröße < 60 µm) mit mehrschichtigem
Bindemittelauftrag und anschließender Elektronenstrahlhärtung ist bereits aus der
Patentliteratur bekannt:
Auslegeschrift DE 22 47 103 B2
Europäisches Patent 0 261 098 B1.
Auslegeschrift DE 22 47 103 B2
Europäisches Patent 0 261 098 B1.
Die Baulänge einer herkömmlichen Anlage zur Schleifmittelherstellung ist etwa um den
Faktor 10 größer als bei einer Anlage mit Strahlenhärtung.
Erst die Zusetzung organischer Lösemittel zum Bindemittel und die bereits beschriebene
energie- und somit kostenintensive Austrocknung des Lösemittels nach dem Beschich
tungsvorgang bewirkt das Absinken des Bindemittelpegels, ein Herausragen von Schleif
körnern aus der Bindemitteloberfläche und damit die Funktionalität als Schleifmittel. Au
ßerdem ist eine Nachverbrennung der Emissionen nötig.
Diesem unumgänglichen Vorgang zu Folge sind auch keine Bemühungen bekannt gewor
den, die Strahlenpolymerisation (ES- und UV-Härtung) trotz ihrer unbestrittenen ökologi
schen Vorteile (Lösemittelfreiheit = Emissionsfreiheit) bei der Herstellung geschlemmter
Schleifmittel einzusetzen:
Da hier die Trocken- gleich der Naßschichtdicke, wäre bei einem Bindemittelsystem ohne Lösemittelzusatz, ragen nur wenige bzw. gar keine Schleifkörner über die Bindemittel schicht hinaus und eine Funktion als Schleifmittel wäre nicht gegeben.
Da hier die Trocken- gleich der Naßschichtdicke, wäre bei einem Bindemittelsystem ohne Lösemittelzusatz, ragen nur wenige bzw. gar keine Schleifkörner über die Bindemittel schicht hinaus und eine Funktion als Schleifmittel wäre nicht gegeben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von Mikro-
Schleifmitteln für die Feinstbearbeitung von technischen Oberflächen zu schaffen, wobei
hier überraschenderweise gefunden wurde, daß man die emissionsfreie Strahlenhärtung
durchaus zur Herstellung von Feinschleifmitteln nutzen kann, wenn man wasserlösliche
bzw. in Wasser emulgierbare strahlenhärtbare Substanzen als Bindemittel verwendet und
somit die vorab dargestellten Probleme sehr umweltfreundlich zu lösen sind.
Die Aufgabe wurde also mit Hilfe der Strahlenpolymerisation mittels UV-Strahlung gelöst:
Ein flexibeles Kunststoffträgermaterial (0,125-1,25 mm) wird mit einem Hochleistungs schleifmittel der Partikelgröße 0,05-100 µm beschichtet, wobei die Schleifkorn-Bindemit telschicht in einem Arbeitsgang aufgebracht wird (aufschlemmen). Als in das Bindemittel einzuarbeitendes Pigment treten je nach Anwendungsfall auf: Aluminiumoxid (Korund), Siliciumcarbid, kubisches Bornitrid sowie Diamant.
Ein flexibeles Kunststoffträgermaterial (0,125-1,25 mm) wird mit einem Hochleistungs schleifmittel der Partikelgröße 0,05-100 µm beschichtet, wobei die Schleifkorn-Bindemit telschicht in einem Arbeitsgang aufgebracht wird (aufschlemmen). Als in das Bindemittel einzuarbeitendes Pigment treten je nach Anwendungsfall auf: Aluminiumoxid (Korund), Siliciumcarbid, kubisches Bornitrid sowie Diamant.
Die so aufgebrachte Beschichtung wird mittels energiereicher Strahlung, vorzugsweise UV-
Strahlung gehärtet.
Im Gegensatz zu konventionellen Verfahren der Schleifmittelherstellung mit aufschlemmen
oder mehrschichtigem Binderauftrag, Kornstreuung mit elektrostatischen Verfahren und
thermischer Trocknung in Hangtrocknern erfolgt hier nach einer Corona-Vorbehandlung
der Unterlage das Aufbringen der Schleifkorn-Bindemittelschicht, Austrocknung von Was
ser sowie die Härtung im UV-Kanal in horizontaler Anordnung bei vergleichsweise hohen
Bandgeschwindigkeiten.
Als Bindemittel zur Erzielung der produktspezifischen Oberflächentopografie
(Tortengußeffekt), sichtbar im Rasterelektronenmikroskop, erwiesen sich im Gegensatz zum
o. g. Stand der Technik alle wasseremulgierbaren oder wasserlöslichen, strahlenhärtbaren
Substanzen als vorteilhaft, obwohl aus der Literatur die eher schlechte Haftung dieser Bin
demitteltypen auf Polyesterunterlagen bekannt ist. Dieses Problem läßt sich aber durch die
geziehlte Auswahl der Folienunterlage sowie durch eine Corona-Behandlung vor der Be
schichtung lösen.
Das in der Beschichtung enthaltene Wasser muß allerdings vor der eigentlichen UV-Här
tung vollständig ausgetrocknet werden.
Weitere Emissionen in Form von entweichenden Lösemitteln treten bei diesem Verfahren
der Lacktrocknung nicht auf.
Die wesentlichen Anforderungen an die Beschichtung wie gleichmäßige Kornverteilung,
hohe Haftung, Wasserbeständigkeit und Beständigkeit gegen die üblichen Schleifhilfsmittel
werden alle erfüllt.
Unterlage: Polyesterfolie 75 µm dick (Nennmaß)
Pigment: Aluminiumoxid Körnung 3 µm
Bindemittel: 95 Gew.-Anteile wasseremulgierbarer Lack 15 Gew.-Anteile Photoinitiator.
Pigment: Aluminiumoxid Körnung 3 µm
Bindemittel: 95 Gew.-Anteile wasseremulgierbarer Lack 15 Gew.-Anteile Photoinitiator.
36,5 Gew.-Anteile Bindemittel
52,0 Gew.-Anteile Pigment
11,5 Gew.-Anteile dest. Wasser zum Einstellen der Viskosität für Rakelauftrag.
52,0 Gew.-Anteile Pigment
11,5 Gew.-Anteile dest. Wasser zum Einstellen der Viskosität für Rakelauftrag.
- - Lackformulierung ansetzen,d. h. Pigment im Bindemittel dispergieren
- - (Der Lack ist bei Raumtemperatur verarbeitbar)
- - Polyesterfolie coronisieren
- - Folie beschichten, d. h. aufschlemmen, Naßschichtdicke 12 µm
- - aus der Formulierung Wasser bei 50°C austrocknen,
- - im UV-Kanal aushärten
- - Trockenschichtdicke 10 µm.
Das Absinken des Bindemittelpegels bzw. die Oberflächentopografie läßt sich ausschließ
lich im Rasterelektronenmikroskop beurteilen.
Zur Funktionalitätsprüfung des Schleifmittels bietet sich der Einsatz eines Taber-Abrasers
an: Zwei Reibrollen werden mit der erstellten Folie versehen. Dann wird ein Exponat mit
bekannten Oberflächenrauhigkeitskennwerten mit einer vorgegebene Anzahl Umdrehungen
bei vorgegebenem Anpreßdruck der Reibrollen beaufschlagt. Anschließend wird die Ände
rung der Oberflächenrauhigkeit mit einem Tast-Schnittgerät ermittelt.
Es wurde gefunden, daß man die emissionsfreie Strahlenhärtung, vorzugsweise die wirt
schaftlich günstigere UV-Härtung, durchaus zur Herstellung von Feinschleifmitteln nutzen
kann, wenn man wasserlösliche bzw. in Wasser emulgierbare strahlenhärtbare Substanzen
als Bindemittel verwendet und somit die vorab dargestellten Probleme sehr umweltfreund
lich zu lösen sind.
Emissionen in Form von entweichenden organischen Lösemitteln treten bei diesem Verfah
ren nicht auf, es erfolgt lediglich die Austrocknung von Wasser aus der Beschichtung vor
der Härtung im UV-Kanal des in horizontaler Anordnung ablaufenden Verfahrens.
Im Gegensatz zum konventionellen Verfahren, wo die Lösemittel in Hangtrocknern sehr
langsam ausdiffundieren, läßt sich das entwickelte Verfahren bei relativ hohen Bandge
schwindigkeiten betreiben.
Claims (6)
1. Mikro-Schleifmittel, bei welchem auf ein Kunststoff-Trägermaterial das Schleifkorn in
einem vorzugsweise UV-Strahlen härtbaren Bindemittel gebunden ist.
2. Mikro-Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel
wasserlösliche bzw. wasseremulgierbare Substanzen verwendet werden.
3. Mikro-Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität der
Pigment-Bindemittelschicht zum Auftragen auf die Unterlage mit Wasser eingestellt wer
den kann. 4. Mikro-Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkorn-
Bindemittel-Schicht in einem Arbeitsgang aufgebracht wird.
5. Mikro-Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyester-
Unterlage zur Verbesserung der Haftung eine Corona-Vorbehandlung erfährt.
6. Mikro-Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schleifpigmente
auf die jeweilige Anwendung abgestimmt sowohl Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, kubisches
Bornitrid als auch Diamant in den technischen Abstufungen zwischen 0,05 und 100 µm
Verwendung finden können, wobei die Bindemittelzusammensetzung der Korngröße an
gepaßt werden muß.
7. Mikro-Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fertige Be
schichtung beständig ist gegen Wasser, Lösemittel bzw. andere Schleifhilfsmittel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19637287A DE19637287A1 (de) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von Mikro-Schleifmitteln mit Schleifmittelzusammensetzung |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19637287A DE19637287A1 (de) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von Mikro-Schleifmitteln mit Schleifmittelzusammensetzung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=7805507
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DE19637287A Withdrawn DE19637287A1 (de) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von Mikro-Schleifmitteln mit Schleifmittelzusammensetzung |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE19637287A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101497181B (zh) * | 2008-02-01 | 2011-03-16 | 郭仁和 | 砂纸涂复印刷多用复合机 |
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