DE69712922T2

DE69712922T2 - Verfahren zum auslbilden eines hochpräzisen, flexiblen schleifelements

Info

Publication number: DE69712922T2
Application number: DE69712922T
Authority: DE
Inventors: Sandro Giovanni G. Ferronato
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2017-02-19
Also published as: EP0961671A1; US6372112B1; WO1998035789A1; EP0961671B1; AU1677097A; ES2176672T3; DE69712922D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Ausbildung flexibler Schleifelemente. Solche Elemente, die die Form von kreisförmigen Kissen für Schleifscheiben oder von schleifenförmigen Bändern annehmen können, werden im allgemeinen durch Auftragen von Metall auf ein Substrat unter Anwesenheit von Schleifpartikeln hergestellt. Diese Schleifpartikel werden in den Metallablagerungen eingebettet und sorgen für die Schleifwirkung des Schleifelements. Die Metallablagerungen, die die Schleifpartikel unterstützen, werden üblicherweise auf ein Substrat geklebt, um eine feste Bindung zu schaffen. Diese Bindung sollte fest genug sein, um den hohen Abnutzungs- und Reibkräften standzuhalten, die während des Schleifens auftreten.
Aus dem Stand der Technik sind mehrere Verfahren zur Herstellung solcher Schleifelemente bekannt. Gemäß GB-A-1375571 wird eine Folie in einem Unterlagenmaterial eingebettet, wobei nur isolierte Bereiche auf der Seite der Folie freigelassen werden. Anschließend wird ein Metall zusammen mit den eingebetteten Schleifpartikeln auf diesen isolierten Bereichen mittels eines Plattierungsprozesses aufgetragen.
Dieses Verfahren des Standes der Technik hat den Nachteil, daß aufgrund der Tatsache, daß die isolierten Bereiche nur auf einer Seite der Folie vorhanden sind, der Prozeß des Auftragens des Metalls sehr langsam ist. Die isolierten Bereiche sollten mittels eines Metallaktivierungsbades aktiviert werden, anschließend in einem separaten Reinigungsbad gereinigt werden und mittels Galvanisierung plattiert werden. Abgesehen vom langsamen Fortschritt dieses Verfahrens ist es wegen der Chemikalien, die in den Aktivierungs- und Reinigungsbädern verwendet werden, für die Umwelt ungünstig. Ferner ist die Qualität der Bindung zwischen den Metallablagerungen und der Folie relativ schlecht.
GB-A-1534448 lehrt ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifelements durch Ausmaskieren einer Unterlagenfolie mit einer Maske, wie z. B. einem perforierten Band, einem Kunststoff, einer Farbe, einem Photoresist-Gummi oder dergleichen, und anschließendes Auftragen eines Metalls mit Schleifpartikeln auf isolierten freiliegenden Abschnitten der Unterlagenfolie.
Außerdem ist aus EP-B-263785 ein Verfahren dieser Art bekannt. Beide Verfahren des Standes der Technik leiden unter dem Problem, daß die Metallablagerungen nicht innerhalb einer wohldefinierten Grenze ausgebildet werden können, falls die Maske auf einer Seite eines porösen Substrats aufgetragen wird. In diesen Fällen wird die nichtabgedeckte Seite des Substrats zusammen mit den isolierten freiliegenden Bereichen auf der anderen Seite plattiert. Dies führt zu einer langen Herstellungszeit und ferner zu einem weniger flexiblen Produkt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Präzisions-Schleifelements zu schaffen, das sowohl kostengünstig als auch schnell ist und eine bessere Haftung der Metallablagerungen auf dem Substrat bietet. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schleifelements, das die folgenden Schritte umfaßt:
- Schaffen eines porösen Substrats,
- Imprägnieren des Substrats mit einem elektrisch isolierenden Material,
- Behandeln einer Seite des imprägnierten Substrats, um somit Bereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften bezüglich der Wasser- oder Lösungsmittelresistenz zu schaffen,
- Waschen des imprägnierten Substrats mit Wasser oder einem Lösungsmittel, um somit die Bereiche mit relativ geringer Wasser- oder Lösungsmittelresistenz wegzuwaschen, um ein vorbereitetes Substrat mit diskreten Bereichen zu erhalten,
- Anordnen des vorbereiteten Substrats in einem Metallabscheidungsbad, und
- Abscheiden vom Metall auf den diskreten Bereichen bei Anwesenheit von Schleifpartikeln, um somit Schleifmetallablagerungen auszubilden.
Durch Imprägnieren des Substrats wird dieses vollständig und zuverlässig auf beiden Seiten abgedeckt. Dies bedeutet, daß nur in den diskreten Bereichen, von denen anschließend das Imprägniermaterial entfernt wird, das poröse Substrat zugänglich ist. Der Rest des Substrats ist völlig unzugänglich, wodurch sicherstellt ist, daß Metallablagerungen nur in den sehr wohldefinierten diskreten Bereichen stattfinden.
Wie vorher ist es immer noch möglich, offene, diskrete Bereiche nur auf einer Seite des Substrats auszubilden. Um jedoch ein gutes Anhaften zu erreichen, werden vorzugsweise offene Bereiche auf beiden Seiten des Substrats erzeugt. Für den Fall, daß die diskreten Bereiche, die so auf beiden Seiten des Substrats erhalten werden, kongruent sind, wird das Substrat vollständig in den Metallablagerungen eingebettet, was eine starke Bindung schafft.
Alternativ ist es möglich, die andere Seite des Substrats vollständig zu behandeln. In diesem Fall wird die Seite vollständig mit dem elektrischen Isoliermaterial abgedeckt.
Die obenerwähnte Behandlung, mittels der diskrete Bereiche erhalten werden, kann verschiedene Formen annehmen. Die Behandlung umfaßt vorzugsweise die folgenden Schritte:
- Imprägnieren des Substrats mit einem Kunstharz, und
- Belichten der diskreten Bereiche mit UV-Licht, um diese somit wasser- oder lösungsmittelresistent zu machen, um ein vorbereitetes Substrat auszubilden.
Die diskreten Bereiche können durch die Öffnungen auf einem Film definiert sein, der zwischen einer UV-Lichtquelle und der betreffenden Seite des Substrats angeordnet ist.
Der Schritt des Imprägnierens des Substrats kann ebenfalls auf verschiedene Weise ausgeführt werden. Gemäß einer ersten Möglichkeit wird das Substrat mittels Tauchbeschichtung imprägniert. Separate Stücke des Substratmaterials werden in einen Behälter getaucht, der ein flüssiges Beschichtungsmaterial enthält. Nach dem Entnehmen und Trocknen der Beschichtung kann das Substrat weiterbearbeitet werden. Dieses Verfahren ist insbesondere für kleine Lose geeignet.
Das poröse Substrat ist vorzugsweise elektrisch leitend, wobei die Metallablagerungen elektro-geformt werden.
Fig. 1 zeigt einen Schritt der Tauchbeschichtung eines Substrats.
Fig. 2 zeigt einen Schritt der Trocknung der imprägnierten Substrate.
Fig. 3 zeigt den Schritt der Behandlung des Substrats.
Fig. 4 zeigt den Schritt des Waschens des Substrats.
Fig. 5 zeigt den Schritt der Behandlung eines Substrats auf beiden Seiten.
Fig. 6 zeigt einen Schritt des Waschens des Substrats der Fig. 5.
Fig. 7 zeigt ein erstes flexibles Schleifelement.
Fig. 8 zeigt ein zweites flexibles Schleifelement.
Gemäß dem Verfahren von Fig. 1 wird das poröse Substrat 1 in einem Kunstharzbad 3 tauchbeschichtet. Die Dicke und die Genauigkeit der Dicke der Kunstharzbeschichtung 2 werden kontrolliert mittels Präzisions-Abstreichmessern oder Abstreichern 4. Das so erhaltene Produkt 5, das das poröse Substrat 1 umfaßt, wird wie in Fig. 2 gezeigt im Ofen getrocknet, sobald es mit der genauen und kontrollierten Menge an Kunstharz 2 gefüllt ist.
Der nächste Schritt besteht darin, auf diskreten Abschnitten 9 des Produkts 5 durch einen Film 6 mit einem spezifischen Muster 7 das im Ofen getrocknete Kunstharz mit UV-Licht 8 zu belichten, um diese belichteten Abschnitte 9 wasser- und lösungsmittelresistent zu machen: siehe Fig. 3. Die nicht belichteten Bereiche 10 werden nicht wasserresistent und werden in einem Wasserabstreiftank 11 weggewaschen (Fig. 4), der bewegt wird durch Einblasen von Luft durch ein perforiertes Rohr 12, um den Waschprozeß zu beschleunigen. Dieses Verfahren arbeitet und ist brauchbar, solange sehr dünne Substrate zwischen 25 und 100 um mit wenigstens 25% an offenen Bereichen verwendet werden. Somit wird ein vorbereitetes Substrat 14 erhalten, das offene Bereiche 13 umfaßt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, daß sie auch Schleifmittel gemäß der Erfindung auf Substraten herstellen kann, die dicker sind als 100 um oder Öffnungen von weniger als 25% aufweisen. Wie vorher erläutert worden ist, werden irgendwelche belichteten Abschnitte des Substrats unabhängig von der Maskierung plattiert, solange sie nicht vollständig durch elektrisch isolierendes Material wie z. B. Kunstharz abgedeckt sind. Dies bedeutet, daß im Fall des verwendeten porösen Substrats, das dicker ist als 100 um oder Öffnungen von weniger als 25% aufweist, das UV-Licht das Kunstharz nicht vollständig durchdringen und wasser- und lösungsmittelresistent machen kann. Das Ergebnis wäre, daß das Kunstharz an der Rückseite des Substrats weggewaschen würde, wobei diese unbedeckten Bereiche im Ablagerungsprozeß mit der Metallbindung gefüllt würden.
Um dieses Problem zu vermeiden, wird das vollständig in Kunstharz eingebettete poröse Substrat 5 von beiden Seiten mit UV-Licht 15 belichtet (siehe Fig. 5). Auf beiden Seiten kann ein Film 16 mit dem gewünschten Muster aufgetragen werden, zumindest jedoch auf einer Seite. Dieses Substrat wird anschließend von den Bereichen des nichtwasserresistenten Kunstharzes in einem Wasserabstreiftank befreit, wobei ein vorbereitetes Substrat 17 mit offenen Bereichen 18 auf nur einer Seite geschaffen wird.
Dank dieses Prozesses wird eine Genauigkeit erreicht, die bei flexiblen Superschleifelementen, die ein offenes poröses Substrat verwenden, bisher unbekannt war. Die Größe und die Mengen der Stränge, Teile oder Öffnungen sind nicht mehr relevant. Das mit UV- Licht gehärtete Kunstharz bleibt genau an der gewünschten Stelle mit der gewünschten Dicke erhalten.
Sobald das so vorbereitete flexible poröse Substrat getrocknet ist, wird die Metallbindung innerhalb der gewünschten Öffnungen elektrogeformt. Ein Elektroformungsprozeß wurde anstelle einer klassischen Galvanisierungstechnik gewählt, die bei der Füllung verwendet worden ist, da sie den Aktivierungs- und Reinigungsprozeß vermeidet, wie er im Stand der Technik erwähnt worden ist. Die Metallbindung wird direkt in und auf den Strängen, Teilen und Öffnungen des flexiblen porösen Substrats bei Anwesenheit des Schleifmittels in einem Elektroabscheidungsbad ausgebildet.
Als Ergebnis wird ein Schleifelement 20 oder 23 mit Metallablagerungen 21 bzw. 24, die Schleifpartikel 22 enthalten, erhalten. Das Schleifelement 20 mit den durchgängigen Ablagerungen 21 der Fig. 7 wird erhalten durch Ausführen des Abscheidungsprozesses auf dem vorbereiteten Substrat 14 gemäß Fig. 4. Das Schleifelement 23 der Fig. 8 wird erhalten durch Ausführen des Abscheidungsprozesses auf dem vorbereiteten Substrat 17 gemäß Fig. 6
Obwohl das hier beschriebene Verfahren sehr teuer ist, wenn es auf kleine Mengen angewendet wird, sind die Herstellungskosten unschlagbar günstig, wenn es auf einen Massenherstellungsprozeß angewendet wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schleifelements, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Schaffen eines porösen Substrats,

- Imprägnieren des Substrats mit einem elektrisch isolierenden Material,

- Behandeln einer Seite des imprägnierten Substrats, um somit Bereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften bezüglich der Wasser- oder Lösungsmittelresistenz zu schaffen,

- Waschen des imprägnierten Substrats mit Wasser oder einem Lösungsmittel, um die Bereiche mit relativ geringer Wasser- oder Lösungsmittelresistenz wegzuwaschen, um ein vorbereitetes Substrat mit diskreten Bereichen zu erhalten,

- Anordnen des vorbereiteten Substrats in einem Metallabscheidungsbad, und

- Abscheiden vom Metall auf den diskreten Bereichen bei Anwesenheit von Schleifpartikeln, um somit Schleifmetallablagerungen auszubilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem beide Seiten des Substrats behandelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die diskreten Bereiche der beiden Seiten kongruent sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die andere Seite des Substrats vollständig behandelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Imprägnieren des Substrats mit einem Kunstharz, und

- Belichten der diskreten Bereiche mit UV-Licht, um diese somit wasser- oder lösungsmittelresistent zu machen, um ein vorbereitetes Substrat auszubilden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die diskreten Bereiche durch die Öffnungen eines Films definiert sind, der zwischen einer UV-Lichtquelle und der betreffenden Seite des Substrats angeordnet ist.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Substrat mittels Tauchbeschichtung imprägniert wird.