ES2214583T3 - Procedimiento para preparar un abrasivo plano. - Google Patents

Abstract

UN PROCESO PARA LA FABRICACION DE UN ELEMENTO DE LIJADO PLANO, EN EL CUAL SE APORTA UNA CAPA FUNCIONAL, COMPUESTA DE UNA MEZCLA DE GRANOS DE LIJADO Y UN ADHESIVO ENDURECIBLE, SOBRE UN SOPORTE EN FORMA DE PISTA, SE CONFORMA DE TAL MANERA QUE SE UTILIZA COMO ADHESIVO, UN MATERIAL SOLUBLE O DISPERSABLE EN AGUA Y ENDURECIBLE POR POLIMERIZACION POR RADIACION.

Description

Procedimiento para preparar un abrasivo plano.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de un abrasivo plano según el preámbulo de la reivindicación 1. Un procedimiento de este tipo se desprende del documento EP-A-396150.

En su estructura básica, todos los abrasivos planos consisten en un soporte en forma de banda con una capa de ligante aplicada sobre el mismo en la cual se incrustan los granos de abrasivo, teniendo los ligantes la misión de anclar los granos de abrasivo en el soporte en forma de banda y de asegurar que no se despeguen. Es esencial que los granos de abrasivo sobresalgan suficientemente del ligante. Si los granos de abrasivo están incrustados demasiado profundos en esta capa de ligante, esto perjudica la funcionalidad del abrasivo.

Para alcanzar una efectividad abrasiva óptima del abrasivo, es necesario buscar el mayor compromiso entre, por un lado sobresale libremente de las puntas de los granos de abrasivo y, por otro, la fijación de dichos granos de abrasivo al soporte en forma de banda.

En el caso de abrasivos finos, esto se consigue ante todo por la adición de un disolvente al ligante de tal modo que, después de la aplicación de la mezcla, ésta se seca dejando el nivel del ligante por debajo del nivel de los granos de abrasivo.

Ciertamente, se ha intentado aplicar una mezcla libre de disolvente en una aplicación de una sola etapa sobre el soporte en forma de banda con curado por polimerización por irradiación, lo que sin duda conlleva ventajas medioambientales considerables dado que está libre de emisiones, aunque la efectividad abrasiva de un abrasivo producido de esta forma es bastante más baja que el nivel normal de productos preparados de forma convencional porque la densidad de la capa seca es la misma que la de la capa húmeda, con lo que sólo unos pocos granos de abrasivo sobresalen del nivel de la capa del ligante.

Del documento US-A-47 35 632 es conocido añadir pequeñas cantidades de un disolvente orgánico al ligante reticulable por irradiación, que se expulsa en el proceso de reticulación por irradiación. Sin embargo, las ventajas medioambientales proporcionadas por la polimerización por irradiación de este procedimiento de preparación se pierden por el empleo del disolvente.

Otro procedimiento se conoce por el documento US-A-5 578 343. La capa funcional consiste en este casos, sin embargo, en dos capas aplicadas por separado, en donde primero se aplica el ligante y se somete a una reticulación previa con rayos UV, mientras que el abrasivo se fija sobre la capa de ligante con una segunda capa fenólica y, a continuación, las dos capas se fusionan la una a la otra térmicamente.

Un procedimiento parecido se describe en el documento US-A-5 571 297. Este caso también tiene la desventaja de que se necesita un pos-curado térmico, lo que encarece la preparación del abrasivo, en tanto el tiempo necesario como en el consumo de energía.

Se desprende del documento US-A-5 551 960 un procedimiento en el que, en una fase de trabajo, se aplica un ligante polimerizable por irradicación y libre de disolventes junto con los granos de abrasivo sobre el soporte en forma de banda. Sin embargo, en este caso, dado que también demasiado pocos granos de abrasivo sobresalen de la superficie del ligante, la superficie se pone aspiriza por un procedimiento de aplicación de presión similar a la serigrafía en estado líquido, o se aplica el procedimiento térmico conocido de dos etapas

En este caso, para terminar el producto, son necesarios costes de inversión especialmente elevados, ya que se necesitan dos instalaciones de curado, o es necesario un segundo paso no rentable por la misma unidad de tratamiento, que reduce la productividad.

La presente invención se basa, por lo tanto, en la misión de procedimiento del género indicado, apropiado para una producción sencilla, económica y, esencialmente sin emisiones con la optimización simultánea de la superficie abrasiva con respecto a sus propiedades abrasivas.

Este cometido se soluciona a través de un procedimiento según las características de la reivindicación 1.

Se ha demostrado, sorprendentemente, que se puede aprovechar el curado por irradiación sin emisiones para la producción de, sobre todo, abrasivos finos sin que se perjudiquen las propiedades abrasivas del abrasivo ni por un encubrimiento de los granos de abrasivo por el ligante ni por la formación de sombras por detrás de los granos de abrasivo durante la fijación de los granos de abrasivo en el ligante, lo que estropea el curado del ligante. En este caso, precisamente en el curado, era de esperar que, de la mezcla por irradiación con luz ultravioleta o electrones, se manifestara la formación de una sombra por debajo de los granos de abrasivo, es decir irradiación por la luz ultravioleta o electrones no alcanzaría la zona por debajo de los granos de abrasivo porque éstos mismos absorben la radiación.

Se ha de partir del hecho de que se efectúa un curado suficiente, sea por irradiación con electrones o con radiación ultravioleta, lo que fija firmamente los granos abrasivo en el ligante.

En la mayoría de los casos, la totalidad de la mezcla usada tendrá una viscosidad aplicable ya que el agua suministrada en la forma en que se suministra el ligante no puede evaporarse.

De lo contrario, se añade agua a la mezcla antes de su aplicación para regular su viscosidad.

Al efectuar un curado del ligante con radiación ultravioleta, tal como se ha demostrado, la dispersión de los rayos ultravioletas en los granos de abrasivo es tan grande que el ligante que está a la sombra de los granos de abrasivo está lo suficiente cura, y dichos granos se fijan firmemente al soporte en forma de banda. Era imposible observar ningún grano abrasivo arrancado, incluso con un estudio microscópico.

Si se teme un efecto negativo sobre la fijación del efecto de la sombra de los granos de abrasivo, sobre todo al utilizar granos más grandes o granos de abrasivo que absorben radiación ultravioleta, se puede realizar una irradiación ultravioleta adicional desde el dorsal a través de una lámina de poliéster transparente a luz ultravioleta en adición de la irradiación ultravioleta de una cara, pasando dicha lámina a formar el soporte de forma lámina.

Un modo de proceder preferido para la preparación del abrasivo según la invención se describe a continuación a título de ejemplo.

Se prepara una dispersión a partir de un ligante, un iniciador ultravioleta, un abrasivo y agua. Como ligante se adecuan, por ejemplo, prepolímeros acrílicos solubles en agua o que se pueden diluir en agua o emulsiones de olígomeros o monómeros acrílicos no saturados tales como, por ejemplo, poliésteres y acrilatos de poliésteres no saturados y acrilatos de epoxi y uretano, como se describe, por ejemplo, en "Strahlenhärtung", Peter G. Garatt, editorial Vencentz Hannover, 1996. Otros ejemplos son acrilatos de uretano alifáticos solubles en agua un acrilato de poliéster soluble en agua.

Como iniciadores ultravioleta, se adecuan todos los iniciadores aplicables en acuosos.

Como abrasivo, se puede utilizar óxido de aluminio, silicio, cromo o hierro, nitrito de boro, carburo de silicio o diamante. Se puede usar agua para regular la viscosidad de la masa de revestimiento a preparar.

En referencia a las tradicionales y conocidas colas de piel y hueso disueltas en agua como ligante en la preparación de materiales de abrasión no a prueba de agua, se pueden usar también gelatinas reticulables por irradiación. Esto es lo contrario de las tradicionales colas de piel y hueso que, después de la reticulación por irradiación, no son tampoco solubles en agua hirviendo. El modo de proceder será explicado a través de un ejemplo específico:

Ejemplo 1 Composición

Tipo	Partes en peso
Acrilato de poliéster, diluible en agua	50
Alfa-hidroxi-cetona	3
Iniciador-ultravioleta	2
Óxido de aluminio	55

Se mezclan 50 partes en peso del acrilato de poliéster emulsionable en agua con 2 partes en peso de benzofenona y 3 partes en peso de un iniciador ultravioleta en un dispositivo mezclador (por ejemplo un recipiente agitador con hélice). En un siguiente paso de trabajo, se añaden 50 partes en peso de un abrasivo (por ejemplo óxido de aluminio con un diámetro medio de grano d = 3 \mum) y se agita. En un tercer paso de trabajo, se amasa la mezcla con el propósito de humectar íntimamente los granos de abrasivo y el ligante en una prensa de tres rodillos. En función de la geometría de los rodillos, el calor resultante de la fricción y la superficie libre de la masa, se introduce continuamente agua en cantidades pequeñas para mantener una consistencia amasable. La masa pastosa homogénea resultante se somete a una etapa de trabajo adicional en la cual se diluye con agua hasta alcanzar una viscosidad apropiada para la aplicación con el aparato de revestimiento. Por ejemplo, al utilizar una rasqueta de alambre de 50 \mum, se añade agua hasta alcanzar una viscosidad de aproximadamente 1.500 mPas, con lo que se obtiene un grosor de capa en húmedo de aproximadamente 30 \mum.

En este ejemplo según la invención, una lámina de poliéster de 80 \mum se puede utilizar como substrato o para las laminas abrasivas finas, en parte usuales en el comercio. Antes del revestimiento, se somete el substrato a un pretratamiento de corona habitual con el propósito de mejorar la adhesión.

Después de la aplicación de la capa, se calienta el agua en un secador de aire caliente hasta 90ºC durante 15 segundos. Después, se cura el ligante en un túnel de secado por UV a una potencia de 80 W/cm bajo la luz ultravioleta de una lámpara de vapor de mercurio con una longitud de onda de 250-440 nm a una velocidad de 10 m/min. Las laminas de abrasivo fino producidas de esta forma se compararon con un producto conocido en la técnica con la misma granulometría con respeto a la topología bajo un microscopio electrónico con barrido, un ensayo de rayador según DIN 53151, en un ensayo de doblamiento de 180º para determinar la fijación de la capa y su efectividad con un aparato para medir fricción. Los resultados se presentan en la siguiente tabla.

Resultados de los ensayos del Ejemplo 1

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Una lámina abrasiva fino usual en el comercio se utilizó como comparación. La profundidad de la abrasión se midió con un dispositivo mecánico de tacto. El ejemplo producido según la invención mostró un efecto de pulido algo mejor con el mismo nivel de uso con una abrasión leve.

Ejemplo 2 Composición

2

Resultados de los ensayos del Ejemplo 2

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La mezcla del ligante y abrasivo descrita en el Ejemplo 2 se produjo del mismo modo y se revistió sobre el mismo material de substrato y, a continuación, se curó como ya se ha descrito en el Ejemplo 1.

Con los dos ejemplos se pudo demostrar que se puede fabricar una lámina de abrasión fina en una aplicación de una etapa, no contaminante -ya que está libre de disolventes y ahorra de energía- y rentable, en vez del modo de producción de dos etapas tradicional, por la aplicación de un ligante diluible en agua o emulsionable en agua y reticulable por irradiación y utilizando una cantidad mínima de agua que depende de la geometría de la prensa de 3 rodillos y el calor de fricción en la que se genera junto con el abrasivo correspondiente.

En este caso no era de esperar que la adherencia de la suspensión de granos de abrasivo diluida acuosa aplicada sobre el substrato de láminas de poliéster no polares sin capacidad de absorción tuviera una adhesión satisfactoria tanto en el ensayo del rayador según DIN 53151 como en el ensayo de doblamiento de 180º.

Los sistemas de ligante descritos en los dos ejemplos representan a título de ejemplo para todos los ligantes diluibles o emulsionables en agua reticulables por irradiación. De forma ventajosa, en este caso, según el sentido de la invención, se pueden utilizar los siguientes ligantes: diacrilatos de polietilenglicol solubles en agua, oligómeros de acrilo dispersables en agua, triacrilatos alcoxilados diluibles en agua, acrilatos de uretano alifáticos diluibles en agua, triacrilatos de trimetilpropano etoxilados diluibles en agua, acrilatos de uretano aromáticos diluibles en agua, acrilatos de uretano alifáticos diluibles en agua o disperables en agua, acrilato epoxi alifáticos diluibles en agua.

Claims (8)

1. Procedimiento para la producción de un abrasivo plano, en el que se aplica sobre un soporte de forma de banda con una mezcla de granos de abrasivo y un ligante curable caracterizado porque se diluye o se dispersa en agua el ligante curable por polimerización por irradiación antes aplicar la mezcla sobre el soporte.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se añade agua a la mezcla de granos de abrasivo y ligante para ajustar la viscosidad antes de la aplicación.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se reticula el ligante de la capa funcional secada por irradiación a alta energía.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 3, caracterizado porque se utiliza irradiación ultravioleta para la reticulación.

5. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 3, caracterizado porque se utiliza radiación de electrones para la reticulación.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se prepara la mezcla en una prensa de tres rodillos o un molino de bolas con adición del ligante, los granos de abrasivo y el agua.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la radiación rica en energía puede ser desde arriba o también a través de la cara inferior, en cuyo caso se utiliza una lámina permeable a la radiación como banda de suporte.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque una gelatina reticulable por irradiación se utiliza como ligante.