DE69027759T2 - Schleifband und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Schleifband und Verfahren zu seiner Herstellung

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen abrasiven Film, der geeignet ist zur präzisen abrasiven Endbearbeitung von Magnetköpfen, Magnetdisks, Mikrometern, Uhren, Formstücken, verschiedenen Büroautomatisierungsgeräten, und anderen Artikeln und Materialien.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Bisher wurden die meisten abrasiven Filme hergestellt durch Verwendung einer Beschichtungsflüssigkeit mit Schleifkörnern, die aus einem Mikropulver einer anorganischen Substanz bestehen und in einem Bindemittel aus einem organischen Lösungsmittel dispergiert waren, Aufschichten der Beschichtungsflüssigkeit auf ein filmartiges Substrat und anschließendes Trocknen des Filmes durch Erhitzen, wie beispielsweise beschrieben in JP-B-53-44714 (der Ausdruck "JP-B" wie er hier verwendet wird, bedeutet eine geprüfte japanische Patentveröffentlichung). Da der nach diesem Verfahren hergestellte Film jedoch in einer unzureichenden Benetzung der abrasiven Kornbindemittellösung resultiert, ist die Schleifkorn-Dispersionsstabilität verringert. Dementsprechend kann aufgrund von Koagulation keine hochqualitative Beschichtung erhalten werden. Darüber hinaus ist es aufgrund der schlechten Lagerfähigkeit der Beschichtungsflüssigkeit notwendig, komplizierte Vorgehensweisen anzuwenden, wie beispielsweise Mischen während des Beschichtens, was manchmal zu Schwierigkeiten führt.
  • Das darüber hinaus in dem obigen Verfahren Lösungsmittel wie Toluol, Xylol, Ethylacetat und Methylethylketon für die Beschichtungsflüssigkeit verwendet werden, sind Sicherheit, geringere Umweltverschmutzung und Rohstoffeinsparung wichtige in Betracht zu ziehende Aspekte.
  • In FR-A-1295562 sind auf Stoff basierende Schleifmittel und ein Verfahren zur Herstellung der Schleifmittel offenbart. Die Zusammensetzung umfaßt ein wasserlösliches Bindemittel, Wasser, eine Verbindung, die die Verdampfung von Wasser verhindert und eine Dispersion des Schleifmittels. Die Mischung war zur Verwendung mit einem Baumwollgewebe vorgesehen und nicht als ein Film wie in der vorliegenden Erfindung.
  • EPA-0366051 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifmittelkissens. Eine aus Glykol, einem Cellulose- Bindemittel, Wasser, einem Dispergiermittel und Schleifmittelpartikeln bestehende Beschichtungszusammensetzung wird in Verbindung mit einem Polyestergewebe verwendet. Dies Schleifwirkung des Kissens wird durch Herstellung eines Gels an seiner Oberfläche erleichtert.
  • EP-A-0278703 offenbart eine ähnliche Schleifmittelzusammensetzung. In diesem Falle wird ein in einer wäßrigen Lösung eines Bindemittels dispergiertes Schleifmittelmaterial auf dünne Materialstreifen beschichtet und zur Entfernung des Wassers getrocknet.
  • Zusätzlich offenbart US-A-4576612 eine Beschichtungszusammensetzung, die ein wasserlösliches Makromolekül, ein wasserdispergierbares Makromolekül und eine wäßrige Schleifmittelaufschlämmung enthält. In diesem Falle werden sehr kleine Schleifmittelpartikel von 0,1 bis 15 µm benötigt.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Hochqualitäts-Schleifmittelfilm und ein Verfahren zur Herstellung desselben bereitgestellt, das Schleifkorn-Dispersionsstabilität aufweist und sicher hergestellt werden kann.
  • Als Ergebnis ihrer Forschungen haben die hiesigen Erfinder herausgefunden, daß durch Aufbringen einer Flüssigkeit auf mindestens eine Seite eines Filmsubstrates, die hergestellt wird durch Dispergierung des Schleifmittels in einem wäßrigen Medium, das mindestens ein Bindemittel, ausgewählt aus wasserlöslichen und wasserdispergierbaren makromolekularen Substanzen, enthält, oder die hergestellt wird durch Mischen des Schleifmittels und des Bindemittels mit einem wäßrigen Medium, die stabile Dispergierung von Schleifkörnern in einer bindemittelhaltigen Flüssigkeit ermöglicht wird.
  • Der erfindungsgemäße Gegenstand ist die Bereitstellung eines verbesserten Schleifmittelfilms, der Schleifkorn- Dispersionsstabilität und hohe Qualität aufweist. Der obige Gegenstand und weitere Gegenstände und Vorteile werden erzielt durch einen Schleifmittelfilm, umfassend ein Filmsubstrat, ausgewählt aus Polyethylenterephthalat, gestrecktem Polyethylen, Diacetatacetat, Triacetatacetat und Polycarbonat, der auf mindestens einer Seite eine abrasive Schicht aufweist, wobei diese abrasive Schicht Schleifmittelpartikel von 0,3 bis 60 µm Durchmesser, gleichmäßig dispergiert in mindestens einem Bindemittel, das eine dreidimensional vernetzte Struktur besitzt, umfaßt, worin das Bindemittel aus einem Bindemittelvorläufer aufgeschichtet wird, ausgewählt aus wasserlöslichen makromolekularen Substanzen und wasserdispergierbaren makromolekularen Substanzen, in einer solchen Menge, daß das Bindemittel in einer Menge im Bereich von 15 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Schleifmittelpartikeln, vorhanden ist, mit der Maßgabe, daß dreidimensional vernetzte Bindemittel, die sich beim Kontakt mit Wasser auflösen, ausgenommen sind.
  • Zusätzlich wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung des obigen Schleifmittelfilms bereitgestellt, der im folgenden detaillierter beschrieben wird.
    • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die Schleifmittelpartikel, die hier verwendet werden können, sind nicht sonderlich eingeschränkt, jedoch werden anorganische feine Pulver mit einem hohen Härtegrad bevorzugt. Diese schließen beispielsweise Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Chromoxide, Diamant, Eisenoxide, Siliciumnitrid, Zirkonoxid, Borsilikat und Korund ein.
  • Die hier verwendbaren Bindemittelvorläufer können solche sein, die üblicherweise in herkömmlichen Schleifmittelfilmen verwendet werden, wie beispielsweise wasserlösliche makromolekulare Bindemittelvorläufer und wasserdispergierbare makromolekulare Bindemittelvorläufer, die durch Vernetzung zu wasserunlöslichen Bindemitteln führen.
  • Beispiele für wasserlösliche makromolekulare Bindemittelvorläufer schließen solche aus natürlichen Quellen ein, wie beispielsweise Polysaccharid-Bindemittel, repräsentiert durch Stärken, Cellulose, Tannin, Lignin, Alginsäure, und Gummi arabicum und Gelatinen; verschiedene Harze wie beispielsweise Vinylacetat-, Ethylenoxid-, Acryl-, Acrylamid-, Maleinsäureanhydrid und Phthalsäureharze; und solche aus synthetischen Quellen wie beispielsweise wasserlösliche Polyester und wasserlösliche Polyamine.
  • Beispiele für wasserdispergierbare makromolekulare Bindemittelvorläufer schließen solche aus natürlichen Quellen ein, wie beispielsweise natürliche Gummis und Latex; solche aus synthetischen Gummis wie beispielsweise SBR (Styrol- Butadien-Gummi), NBR (Nitril-Butadien-Gummi) und CR (Chloropren-Gummi); und solche aus synthetischen Quellen wie beispielsweise Vinylharz (beispielsweise Acrylharze, Vinylacetatharze und Vinylchloridharze), und Urethanharze, Epoxyharze und olefinische Harze (beispielsweise Polyethylen).
  • Die verwendeten Substratfilme sind Polyethylenterephthalat, gestrecktes Polyethylen, Diacetatacetat, Triacetatacetat und Polycarbonat.
  • Wenn das Substratfilmharz eine schlechte Haftfähigkeit mit dem oben genannten wasserlöslichen makromolekularen Bindemittel oder wasserdispergierbaren makromolekularen Bindemittel aufweist, wie beispielsweise Polypropylen, so ist es bevorzugt, zur guten Haftbarkeit eine Oberflächenbehandlung anzuwenden. Beispiele solcher Oberflächenbehandlungen schließen chemische Vorgehensweisen wie Waschen und Trocknen nach einer Behandlung mit einer konzentrierten Schwefelsäure-Kaliumbichromat- Mischflüssigkeit; elektrische Vorgehensweisen wie Entladungsbehandlung und CASING-Verfahren (Bell Telephone Corp.); sowie Flammenbehandlungsmethoden, beispielsweise mittels eines Bunsenbrenners, ein.
  • Der erfindungsgemäß verwendete Substratfilm ist bevorzugterweise 25 bis 125 µm dick, weiter bevorzugt 25 bis 75 µm.
  • In dem erfindungsgemäßen abrasiven Film werden die Schleifmittelteilchen so ausgewählt, daß der Teilchendurchmesser im Bereich von 0,3 bis 60 µm liegt, bevorzugterweise 1,0 bis 16 µm. Die Menge an verwendetem Bindemittel ist im allgemeinen im Bereich von 15 bis 100 Gew.-%, bevorzugterweise 20 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Schleifmittelteilchen.
  • Der erfindungsgemäße abrasive Film wird hergestellt durch Aufbringen einer Beschichtungsflüssigkeit auf eine beliebige Seite oder beide Seiten eines Filmsubstrates, die hergestellt wird durch Dispergierung des Schleifmittels in einem wäßrigem Medium, das mindestens einen Bindemittelvorläufer enthält, der ausgewählt ist aus wasserlöslichen makromolekularen Substanzen und wasserdispergierbaren makromolekularen Substanzen; oder die hergestellt ist durch Mischen des Schleifmittels und des Bindemittels mit einem wäßrigen Medium und anschließender Trocknung der aufgeschichteten abrasiven Schicht durch Erhitzen (beispielsweise bei 100 bis 150ºC für 30 s bis 2 min). Der Erhitzungsschritt bewirkt, daß die abrasive Schicht integral mit dem Substrat laminiert wird. Darüber hinaus werden die Schleifmittelteilchen in das Bindemittel integriert.
  • Es ist auch möglich, daß eine dreidimensional vernetzte Struktur gleichzeitig durch ein Vernetzungsmittel gebildet wird, das in der oben beschriebenen Herstellungsbeschichtungsflüssigkeit vorformuliert wurde. Beispiele für geeignete Vernetzungsmittel schließen beispielsweise ein wäßriges Melaminharz, eine Isocyanat- Verbindung und eine Aziridin-Verbindung ein.
  • Falls gewünscht, können für diese Art von Bindemittelzusammensetzungen herkömmliche Zusätze Benetzungsmittel, Schaumverhinderungsmittel, Teilchengrößeregulatoren, Färbemittel, Aushärtekatalysatoren und Stabilisatoren einschließen.
  • Im allgemeinen kann Wasser als das einzige oben beschriebene wäßrige Lösungsmittel verwendet werden. In Abhängigkeit vom Typ und der Herstellung des zu verwendenden Bindemittels, der Endverwendung des abrasiven Films und ähnlichem, können bei Bedarf hydrophile Lösungsmittel und polare Lösungsmittel wie beispielsweise Alkohole, Ether, Ketone, Ester gemeinsam verwendet werden.
  • Die oben beschriebene Herstellungsbeschichtungsflüssigkeit hat im allgemeinen eine Viskosität im Bereich von 10 bis 100 000 cps, bevorzugterweise 100 bis 10 000 cps.
  • Das Verfahren zur Aufbringung der Beschichtungszubereitung auf das Substrat ist nicht sonderlich eingeschränkt. Im allgemeinen wird entweder ein Beschichtungsverfahren, in dem die Zubereitung aufgeschichtet wird, oder ein Imprägnierungsverfahren verwendet. Besonders vorteilhaft ist ein Beschichtungsverfahren wie beispielsweise ein Stabbeschichtungsverfahren, ein Klingenbeschichtungsverfahren, ein Walzenbeschichtungsverfahren, ein Stangenbeschichtungsverfahren, ein Gravurbeschichtungsverfahren, ein Kommabeschichtungsverfahren (comma coating method), ein Schleifauftragbeschichtungsverfahren oder ein Sprühbeschichtungsverfahren.
  • Das Beschichtungsverfahren ist nicht sonderlich beschränkt. Der Durchschnittsfachmann ist in der Lage, ein beliebiges Verfahren unter Berücksichtigung der Beschichtungmenge und der physikalischen Eigenschaften der Beschichtungsflüssigkeit, wie beispielsweise Feststoffgehalt und Viskosität, auszuwählen.
  • In dem erfindungsgemäßen abrasiven Film sind die Schleifmittelteilchen gleichmäßig in der Beschichtungsschicht dispergiert, die Oberfläche besitzt eine verringerte Rauheit, er besitzt gute Hafteigenschaften an einem Artikel während des Schleifvorganges, und er ist frei von unebenen Anteilen aufgrund von Koagulation. Der abrasive Film stellt aufgrund der verringerten Rauheit der Oberfläche der Artikel eine gute endbearbeitete Oberfläche bereit. Darüber hinaus kann durch eine große Abschliffmenge die Schleifbehandlung in einer kurzen Zeit vollendet werden. Da ferner wenig oder kein organisches Lösungsmittel verwendet wird, zeigt der erfindungsgemäße abrasive Film ebenso signifikante Effekte hinsichtlich der Sicherheit, der Verhinderung von Umweltverschmutzung und der Einsparung von Rohstoffen.
  • Als Ergebnis ist der erfindungsgemäße abrasive Film geeignet zur Verwendung in der präzisen abrasiven Endbearbeitung von Magnetköpfen, Magnetdisks, Mikrometern, Uhren, Formstücken, verschiedenen Büroautomatisierungsgeräten, und anderen Artikeln und Materialien.
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden nichtlimitierenden Beispiele detailliert beschrieben. Beispiel Komponenten Gew. -Teile Aluminiumoxid durchschnittliche Teilchengröße 8 µm (von Showa Denko K.K. unter dem Handelsnamen White Morundum WA-2000) Wäßrige Emulsion eines seibst-vernetztenden Acrylharzes (von Hoechst Synthetic Corp. unter dem Handelsnamen Mowinyl 747, 43 % Feststoffgehalt) Wasserlösliches Melamin (Vernetzungsmittel) (von Sumitomo Chemical Co., Ltd. unter dem Handelsnamen Sumitex Harz M-3, 80 % Feststoffgehalt) Wäßrige 20%ige NH&sub4;Cl-Lösung (Katalysator) wäßrige 5%ige Ammoniak-Lösung (pH-Regulator) Nicht-ionisches Tensid (Benetzungsmittel) Mineralöl-Formulierung (Schaumverhinderungsmittel) Wasserlösliche Polyacrylsäure (Viskositätsregulator) (Nippon Junyaku Corp. unter dem Handelsnamen Jurymer AC-10H) Wasser
  • Eine Seite eines Polyethylenfilmes von 75 µm Dicke, die zur Verbesserung der Haftfähigkeit behandelt wurde (zu beziehen von DIAFOIL Co., Ltd. und vermarktet unter dem Handelsnamen "T100 EW-08"), wurde mit einer dispergierten Mischflüssigkeit mit Schleifmittelteilchen, die die oben genannte Zusammensetzung umfasste, mittels eines Stabbeschichtungsverfahrens beschichtet. Zur Trocknung und Vernetzung des erhaltenen Materials wurde für 2 min bei 130ºC erhitzt. Es wurde ein abrasiver Film mit einer abrasiven Schicht von 12 µm Dicke, die darauf aufgeschichtet war, erhalten.
  • Die Herstellung der Beschichtungsflüssigkeit wurde durchgeführt durch Mischen von 7 Bestandteilen der oben genannten Zusammensetzung, mit Ausnahme der wäßrigen Emulsion des selbstvernetzenden Acrylharzes und des Schaumverhinderungsmittels, Dispergierung der Mischung in einem Homogenisator bei 8 000 U/min für 60 min, Zugabe der verbleibenden zwei Komponenten zu der resultierenden Flüssigkeit, sorgfältiges Mischen mittels eines Klingenmischers und anschließendes Entgasen der resultierenden Flüssigkeit im Vakuum unter Rühren. Vergleichsbeispiel Komponenten Gew. -Teile Aluminiumoxid #2000 durchschnittliche Teilchengröße 8 µm (von Showa Denko K.K. unter dem Handelsnamen White Morundum WA-2000) Gesättigtes Polyesterharz (von Unitika Ltd. unter dem Handels namen UE 3220) Toluol Methylethylketon
  • Zum Vergleich wurde eine Seite eines 75 µm dicken Polyethylen-Films mit einer dispergierten Mischflüssigkeit mit Schleifmittelteilchen, die die oben genannte Zusammensetzung umfaßte, mittels eines Stabbeschichtungsverfahrens aufgeschichtet. Anschließend erfolgte eine thermische Behandlung bei 130ºC für 2 min, wodurch ein abrasiver Film mit einer darauf aufgeschichteten 12 µm dicken abrasiven Schicht bereitgestellt.
  • Die mittlere arithmetische Rauheit (Ra) des in dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel hergestellten abrasiven Filmes wurde gemessen. Der Film wurde genau auf 25,4 mm Breite geschnitten, die Streifen wurden auf der Oberfläche von SK- Werkzeugstahl mit 500 g belastet, der mit einer Geschwindigkeit von 500 U/min rotierte, wodurch dessen zylinderische Oberfläche 7 min lang abgeschliffen wurde, während der Film mit einer Geschwindigkeit von 30 mm/min nachgeführt wurde. Die Größe des Werkzeugstahls betrug 10 x 80 mm. Die Abriebmenge wurde erhalten aus der Gewichtsabnahme des Teststückes. Die Ergebnisse sind unten in der Tabelle gezeigt.
  • Die mittlere arithmetische Rauheit des abrasiven Filmes wurde gemäß JIS (japanischer Industriestandard) B0601 unter Verwendung eines TR-100X von Kosaka Research Laboratory als Oberflächenrauheitsmesser gemessen. In diesem Falle war der Abschaltwert (cut-off value) 0,25 mm und die Meßlänge betrug 4 mm. Tabelle Film Durchschnittliche arithmetische Rauneit (Ra) des Filmes (µm) Abriebmenge (mg) Rauheit der endbearbeiteten Oberfläche Beispiel Vergleichsbeispiel

Claims (11)

1. Abrasiver Film, umfassend ein Filmsubstrat, ausgewählt aus Polyethylenterephthalat, gestrecktem Polyethylen, Diacetatacetat, Triacetatacetat und Polycarbonat, der eine abrasive Schicht auf mindestens einer Seite aufweist, worin die abrasive Schicht Schleifmittelteilchen von 0,3 bis 60 µm Durchmesser umfaßt, die gleichförmig in mindestens einem Bindemittel dispergiert sind, das eine dreidimensional vernetzte Struktur besitzt, worin das Bindemittel aus einem Bindemittelvorläufer aufbeschichtet wird, ausgewählt aus wasserlöslichen makromolekularen Substanzen und wasserdispergierbaren makromolekularen Substanzen, in einer solchen Menge, daß das Bindemittel in einer Menge im Bereich von 15 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Schleifmittelteilchen vorhanden ist, mit der Maßgabe, daß dreidimensional vernetzte Bindemittel, die sich beim Kontakt mit Wasser auflösen, ausgenommen sind.
2. Abrasiver Film gemäß Anspruch 1, worin der Bindemittelvorläufer eine wasserlösliche makromolekulare Substanz ist.
3. Abrasiver Film gemäß Anspruch 1, worin der Bindemittelvorläufer eine wasserdispergierbare makromolekulare Substanz ist.
4. Abrasiver Film gemäß Anspruch 1, worin die Schleifmittel ausgewählt sind aus Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Chromoxiden, Diamant, Eisenoxiden, Siliciumnitrid, Zirkonoxid, Borsilikat und Korund.
5. Abrasiver Film gemäß Anspruch 1, worin der Substratfilm 25 bis 125 µm dick ist.
6. Abrasiver Film gemäß Anspruch 5, worin der Substratfilm 25 bis 75 µm dick ist.
7. Abrasiver Film gemäß Anspruch 1, worin die Schleifmittelteilchen einen Durchmesser von 1,0 bis 16 µm aufweisen.
8. Abrasiver Film gemäß Anspruch 1, worin die Menge an Bindemittel im Bereich von 20 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Schleifmittelteilchen, beträgt.
9. Verfahren zur Herstellung eines abrasiven Filmes, umfassend ein Filmsubstrat, das auf mindestens einer Seite eine abrasive Schicht aufweist, worin die abrasive Schicht Schleifmittelteilchen umfaßt, die gleichmäßig in mindestens einem Bindemittel, ausgewählt aus wasserlöslichen makromolekularen Substanzen und wasserdispergierbaren makromolekularen Substanzen, dispergiert sind, das Verfahren umfaßt: Aufbringen einer Beschichtungsflüssigkeit auf mindestens eine Seite des Filmsubstrats, das ausgewählt ist aus Polyethylenterephthalat, gestrecktem Polyethylen, Diacetatacetat, Triacetatacetat und Polycarbonat, die hergestellt wird durch Dispergierung des Schleifmittels, das Teilchen mit einem Durchmesser von 0,3 bis 60 µm Durchmesser umfaßt, in einem wäßrigen Medium, das mindestens einen Bindemittelvorläufer, ausgewählt aus wasserlöslichen makromolekularen Substanzen und wasserdispergierbaren makromolekularen Substanzen, in einer Menge enthält, daß das Bindemittel in einer Menge im Bereich von 15 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Schleifmittelteilchen, vorhanden ist, oder die hergestellt ist durch Mischen des Schleifmittels und mindestens eines Bindemittelvorläufers, ausgewählt aus wasserlöslichen makromolekularen Substanzen und wasserdispergierbaren makromolekularen Substanzen, in einer Menge, daß das Bindemittel in einer Menge im Bereich von 15 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Schleifmittelteilchen, vorhanden ist, mit einem wäßrigen Medium, und anschließender Trocknung der aufbeschichteten abrasiven Schicht durch Erhitzen, wodurch das Bindemittel eine dreidimensionale vernetzte Struktur bildet, mit der Maßgabe, daß dreidimensional vernetzte Bindemittel, die sich beim Kontakt mit Wasser auflösen, ausgenommen sind.
10. Verfahren zur Herstellung des abrasiven Films gemäß Anspruch 9, worin die Beschichtungsflüssigkeit ein Vernetzungsmittel enthält.
11. Verfahren zur Herstellung des abrasiven Films gemäß Anspruch 10, worin die Vernetzungsmittel ausgewählt sind aus einem wäßrigen Melaminharz, einer Isocyanat- Verbindung und einer Aziridin-Verbindung.
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