DE68909273T2 - Schleiffolie mit individuell angebrachten Schleifkörnchen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schleiffolie bzw. Schleifpapier und -leinen der Art, die eine Unterlage hat, welche üblicherweise flexibel ist und in eine Bindemittelschicht eingebettete Schleifkörner trägt, und üblicherweise flexibel ist.
Beschreibung verwandter Gebiete:
• Zumindest schon 1905 wurde, wie das US-Patent 794,495 (Gorton) lehrt, festgestellt, daß ununterbrochene "Schleifflächen schnell verstopft und verschmiert werden durch den feinen Abrieb und die winzigen Teilchen, die von der schleifenden Fläche und dem Metallwerkstück (oder einem anderen Werkstück), das an die schleifende Fläche gehalten wird, abgerieben werden," und daß diese Materialien wirksamer weggeführt werden können, wenn das Schleifkorn in einem Punktmuster aufgebracht wird. Im US-Patent 1,657,784 (Bergstrom) wird ein Punktmuster erhalten, indem man auf die Unterlage ein Bindemittel aufbringt. darauf Schleifkörner oder -körnchen aufbringt und dann Teile des Bindemittels und daran haftender Schleifkörner abkratzt. Häufiger wird ein Klebstoff in einem Punktmuster aufgebracht, so daß Schleifkörner nur in diesem Muster haften. Im US-Patent 4,317,660 (Kramis u.a.) wird das Klebstoffpunktmuster erhalten, indem man den Klebstoff durch die Löcher einer Schablone aufträgt. Nach dem Anziehen einer großen Zahl von Schleifkörnern zu jedem Punkt werden die Schleifkörner mit einem Deckbinder überzogen.
• Bei Schleiffolie, die mit einem solchen Punktmuster auf den Markt gekommen ist, findet sich ein Häufchen von Schleifkörnern an jedem Punkt, und dieses Häufchen Schleifkörner wird mit dem Deckbinder überzogen. Da die Höhe jedes Häufchens mehr oder weniger statistisch ist, sind die einzelnen Häufchen und die einzelnen Körner jedes Häufchens verschieden belastet und führen daher zu ungleichmäßigem Schneiden. Der Deckbinder stört den Schneidevorgang der Schleifkörner und führt auch zu ungleichmäßigem Schneiden aufgrund von Variationen des Ausmaßes, in dem der Deckbinder die Schleifkörner bedeckt.
• Ungleichmäßiges Schneiden bei Schleiffolien des Standes der Technik ergibt sich auch aus unregelmäßiger Größe und Gestalt der Schleifkörner. Dieser Effekt wurde durch Verwendung sphärischer Körner gleicher Größe minimiert. Eine andere Art sphärischer Schleifkörner besteht aus einer großen Anzahl von Schleifkörnchen in einer anorganischen oder organischen Matrix. Wegen ihrer Einheitlichkeit erneuern sich solche zusammengesetzten Körner, wenn sie sich abnützen, was relativ gleichmäßige Schleifschneidewirkung über einen längeren Zeitraum aufrechterhält als das möglich war, wenn mit ungleichmäßigen Schleifkörnern beschichtete Schleiffolie verwendet wird. Solche zusammengesetzten Schleifkörner werden in den US-Patenten 3,916,584 (Howard u.a.), 4,112,631 (Howard) und 4,541,842 (Rostocker) geoffenbart. Das US-Patent Re 29,808 (Wagner) zeigt Hohlkugeln bestehend aus Schleifkörnern, die an der äußeren Oberfläche einer zerreibbaren Matrix gebunden sind. Wenn Fig. 1 des Wagner-Patents diese Kugeln auch gleichmäßig in einer Bindemittelschicht angeordnet zeigt, sagt das Patent, daß die Hohlkugeln "mit einem Bindemittel gemischt und in die Form des Schleifkörpers gebracht werden, wonach man das Bindemittel aushärten läßt und während der Herstellung eines Schleifbandes werden die Hohlkörper in üblicher Weise an ein Basismaterial gebunden (Spalte 6, Zeilen 43-48). Im Beispiel 1 werden fertige Schleifkörnerkugeln gleichmäßig auf eine Harzschicht auf einem Baumwollkörpermaterial gestreut.
• Selbst wenn Schleiffolien des Standes der Technik zusammengesetzte sphärische Körner gleicher Größe verwenden, neigen aufgrund von Variablen bei der Herstellung gleichzeitig hergestellte Folien dazu, andere Schnittgeschwindigkeiten aufzuweisen als jene, die zu einem anderen Zeitpunkt hergestellt wurden. Folglich war es, wenn Schleiffolien des Standes der Technik unter numerischer oder Robotersteuerung verwendet wurden, erforderlich, die Schnittgeschwindigkeit jeder Jumborolle vor der Verwendung zu testen.
• Schleiffolie wird normalerweise in großen Längen hergestellt, die für die Lagerung und den Versand zu Rollen aufgewickelt werden. Schließlich wird die Folie zu gewünschten Formen und Größen gestanzt. Beispielsweise kann sie zu Blütenformen (daisy pads) zugeschnitten werden, die für das Polieren von Linsen verwendet werden. Dabei kommt die Matrize mit den Schleifkörnern in Kontakt, was ihre Schnittkante stumpf macht und nach kurzer Zeit Nachschärfen erforderlich macht.
• Die deutsche Patentbeschreibung DE-A-2,125,912, veröffentlicht am 2. Dezember 1971, die die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1 darstellt, lehrt ein Verfahren zur Herstellung von Schleifpapier oder -leinen, wobei die Schleifkörner so angeordnet sind, daß die Schneidspitzen hauptsächlich in der gleichen Ebene liegen. Bei jedem der drei aufgezeigten Wege, diese Anordnung zu erreichen, werden die Schleifkörner elektrostatisch in den Grundbinder gebracht. Bei der ersten Methode werden die unerwünscht hohen Schleifkörner nach der elektrostatischen Beschichtung entfernt. Bei der zweiten Methode werden die Schleifkörner vor der elektrostatischen Beschichtung nach der Größe sortiert. Bei der dritten Methode werden die Schleifkörner nach der Beschichtung in den Grundbinder gestoßen, so daß die Schneidspitzen der Schleifkörner hauptsächlich in der gleichen Ebene liegen.
Anderer Stand der Technik:
• Schleifwerkzeuge werden oft durch händisches Setzen von Schleifkörnern wie Diamanten gemacht, aber solche Körner sind recht groß. Man nimmt an, daß das Setzen von Hand nie bei Schleiffolien vorgenommen wurde, die auf den Markt kamen.
• Das US-Patent 4,536,195 (Ishikawa) betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schleifsteinen, deren Schleifkörner in kontrollierter Weise verteilt werden, so daß die Belastung an jedem Korn gleich ist, was den Stein wirksamer und langlebiger macht. Bei einer ersten Variation der Methode von Ishikawa wird ein elektrisch leitendes Muster auf einer Harzträgerschicht gebildet, die dann in ein galvanisches Bad getaucht wird, das mit Metallionen vermischie Schleifkörner, die dann von dem Muster angezogen werden, enthält. Das elektrisch leitende Muster kann durch Photoätzen oder Drucktechniken hergestellt werden. Eine Anzahl der Schleifkörner tragenden Platten werden in Schichten übereinandergelegt und durch Warm- oder Heißpreßverfahren zu einem Schleifstein geformt. Eine andere Variation ist gleich wie die erste, außer daß die Folie metallisch ist und eine Oberfläche so maskiert wird, daß die Schleifkörner nur von unmaskierten Bereichen angezogen werden. Ein Beispiel für die Verteilung von Schleifkörnern auf der Oberfläche eines Schleifsteins wird in Fig. 15 gezeigt, worin die Körner in Reihen und von benachbarten Körnern gleichmäßig beabstandet angebracht sind.
Zusammenfassung der Erfindung:
• Die Erfindung bietet eine Schleiffolie bzw. ein Schleifpapier oder -leinen, das feinere Oberflächengüte bei schnelleren Schnittraten erzielen kann als das beim Stand der Technik möglich wäre. Weiters nimmt man an, daß die neue Schleiffolie eine besser vorhersagbare Schnittgeschwindigkeit bietet, was die Notwendigkeit minimiert, die Schnittgeschwindigkeit vor der Verwendung in numerisch oder robotergesteuerten Maschinen zu testen.
• Kurz gesagt hat die erfindungsgemäße Schleiffolie eine Unterlage, welche ein Bindemittel trägt, in dem Schleifkörner fest gebunden sind und im wesentlichen in einer Ebene liegen und wo ein Teil praktisch jedes Korns aus der Oberfläche der Bindemittelschicht hervorsteht. Die Schleifkörner haben einen vorbestimmten seitlichen Abstand. Die Schleifkörner sollten im wesentlichen gleiche Größe haben, d.h. die Hauptabmessung von 90 % der Körner sollte sich um weniger als 2:1 unterscheiden. Jedes der Schleifkörner sollte durch ein Sieb mit 300-um-Öffnungen gehen, weil wesentlich größere Körner nicht die feine Oberflächenbeschaffenheit ergeben, der für die Verwendungszwecke, für die die neue Schleiffolie gedacht ist, erwünscht ist.
• Die Körner sind vorzugsweise in einem vorbestimmten Muster (oder in Mustern, wenn Körner verschiedener Größen oder verschiedener Art verwendet werden) angeordnet, das ausreichend breite Zwischenräume zwischen den Körnern bietet, um den Detritus auszutragen. In einem bevorzugten Muster sind einzelne Körner gleichmäßig beabstandet und in sich längs und quer (d.h. in der X- und der Y-Richtung) erstreckenden Reihen ausgerichtet. In einem anderen bevorzugten Muster kann Schleiffolie mit in Kreisen angeordneten, gleichmäßig beabstandeten Körnern in Scheiben geschnitten werden, deren Zentrum zu den Kreisen konzentrisch ist.
• Vorzugsweise sind die Schleifkörner "equiax" und der Durchmesser im wesentlichen jedes Korns liegt innerhalb von 10 % des durchschnittlichen Durchmessers, so daß die Körner im wesentlichen gleich weit aus der Oberfläche der Bindemittelschicht hervorstehen und bei Kontakt mit einem Werkstück gleichmäßig belastet werden können, was außerordentlich gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit verleiht. Unter "equiax" versteht man, das jedes Korn ungefähr die gleiche Dicke in jeder Richtung aufweist. Man kann davon ausgehen, daß ein Korn, das equiax ist, einen Durchmesser aufweist, ob es nun sphärisch ist oder nicht.
• Die Schleifkörner können verschiedene Populationen in verschiedenen Bereichen der neuen Schleiffolie haben, um Material in verschiedenen Raten von ausgewählten Flächen eines Werkstückes zu entfernen. Bei einer Technik zur Bestimmung der Population, die erforderlich ist, um das zu erfüllen, wird der Abrieb von Schleiffolien einheitlicher Dichte untersucht, und die neue Schleiffolie ist so gemacht, daß sie erhöhte Körnerpopulation in Bereichen mit dem höchsten Abrieb aufweist. Das vorbestimmte Körnermuster kann auch so gewählt werden. daß die neue Schleiffolie in Bereichen, die gestanzt werden sollen, frei von Schleifkörnern bleibt, wodurch die Matrize viel länger scharf bleibt als das bisher möglich war. Das minimiert auch den Abfall.
• Die Erfindung betrifft auch ein neues Verfahren zur Herstellung einer Schleiffolie durch die aufeinanderfolgenden Schritte: (1) Anziehen kleiner Schleifkörner, die im wesentlichen gleich groß sind und durch ein Sieb mit 300-Mikrometer-Öffnungen gehen, nur zu Punkten in einem vorbestimmten Muster auf einem Träger, (2) Übertragen der angezogenen Körner, während des Vorwärtsbewegens einer eine klebrige Bindemittelschicht tragenden Unterlage synchron mit dem Träger, in besagte Bindemittelschicht in diesem Muster und (3) Nichtklebrigmachen des Bindemittels.
• Der Gegenstand des Anspruchs 7 unterscheidet sich von dem, der aus DE-A-2125942 bekannt ist, im Schritt 1.
• Wenn sich der Träger an der Oberfläche eines rotierenden Zylinders befindet, kann dieses Dreischrittverfahren Schleiffolien von nahezu unbegrenzter Länge produzieren, die dann für geeignete Lagerung und Versand in Rollenform aufgewickelt werden kann. In einer solchen Rolle wiederholt sich das vorbestimmte Muster der Schleifkörner viele Male. Eine solche Rolle kann in eine Vielzahl von Artikeln umgewandelt werden, wie Scheiben, Blütenformen. Bogen und Bänder.
• Wenn die Schleifkörner unregelmäßige Form haben, kann das Dreischrittverfahren dazu führen, daß die Hauptachse jedes Korns im wesentlichen in einer zur Unterlage parallelen Ebene liegt. Wenn also unregelmäßige Körner im wesentlichen die gleiche Größe haben, neigen sie dazu, im wesentlichen gleich weit aus dem Bindemittel hervorzustehen und gleichmäßig abzutragen, um gleichmäßige Oberflächen (Finishes) zu ergeben.
• Vorzugsweise wird das Bindemittel so gewählt, daß anschließend an den Schritt 2) ein weiterer Schritt des Weichmachens des Bindemittels steht, üblicherweise durch Erhitztwerden, um einen Meniskus an jedem Korn zu bilden, was die Bindung jedes Koms an der Unterlage verstärkt. Diese Vorgangsweise sollte das Überschichten der Körner überflüssig machen, wodurch die Schneidfläche jedes Korns frei von Material bleibt, das andernfalls die Schleiffunktion stören könnte. Wenn Wärme angewendet wird, um die Menisken zu bilden, kann das Ausmaß, in dem die Schleifkörner aus dem Bindemittel hervorstehen, dadurch gesteuert werden, daß man die Zeit und die Temperatur einstellt, bei denen die Menisken gebildet werden. Wenn an jedem Schleifkorn ein Meniskus gebildet werden soll, kann der in Schritt 2) angewendete Druck sehr schwach sein, gerade ausreichend, um die Körner in die Bindemittelschicht zu kleben.
• Anstelle der Bildung eines Meniskus an jedem Korn, oder zusätzlich dazu, kann über die neue Schleiffolie ein Deckbinder aufgebracht werden, um die Bindung der Schleifkörner zu verbessern. Das ist üblicherweise nicht erforderlich, außer wenn die Schleifkörner eher groß sind, z.B. von einem Sieb mit 100 pm-Öffnungen zurückgehalten werden. Wenn die Schleifkörner teuer sind. z.B. Diamant, kann ein Deckbinder wünschenswert sein um sicherzustellen, daß die Körner nicht entfernt werden und verlorengehen.
• Obwohl die individuellen Schleifkörner, die in einem vorbestimmten Muster vorliegen, im wesentlichen gleich groß sein sollten, können ausgewählte Bereiche der neuen Schleiffolie Schleifkörner einer Größe in einem vorbestimmten Muster haben, während andere Bereiche Körner einer anderen Größe in einem anderen vorbestimmten Muster haben, jeweils um eine gewünschte Schnittgeschwindigkeit und einen Finish-Grad an einem bestimmten Bereich eines Werkstückes zu erreichen. Aus dem gleichen Grund kann die neue Schleiffolie Schleifkörner zweier oder mehrerer verschiedener Arten verwenden, wobei jede Art individuell in einem vorbestimmten Muster angeordnet ist. Um eine Schleiffolie herzustellen. die zwei Größen oder zwei Arten von Schleifkörnern aufweist, werden die Schritte 1) und 2) mit einer zweiten Größe oder Art von Korn vor dem Schritt 3) wiederholt.
Detaillierte Beschreibung:
• Jedes der Schleifkörner der neuen Schleiffolie ist vorzugsweise ein equiaxer Verbund aus einer großen Anzahl von Schleifkörnchen in einer anorganischen oder organischen Bindermatrix. Beispielsweise können Schleifkörnchen mit einer mittleren Abmessung von etwa 4 um gebunden werden, um Kügelchen von praktisch identischen Durchmessern zu bilden, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 100 um. Wegen ihres einheitlichen Durchmessers kann jedes equiaxe Korn so positioniert werden, daß es im gleichen Ausmaß aus der Binderschicht herausragt. Indem man die equiaxen Körner individuell positioniert, so daß sie gleich von benachbarten Körnern beabstandet sind, tragen alle Körner die gleiche Belastung und werden daher mit im wesentlichen identischen Geschwindigkeiten abgenützt und neigen dazu, gleich wirksam zu bleiben, solange unbeschichtele Teile aus dem Binder herausragen. Folglich werden Werkstücke weiterhin gleichmäßig poliert, dies im Gegensatz zu der Neigung von Schleiffolien des Standes der Technik, nach Abnützung zu ungleichmäßigem Polieren zu führen.
• Vorzugsweise beträgt die Dicke der Binderschicht der neuen Schleiffolie 25 bis 150 um. Dicken über diesem Bereich können unwirtschaftlich sein, wohingegen Dicken unterhalb dieses Bereiches die Schleifkörner möglicherweise nicht so fest binden, wie das erwünscht ist. Wenn die Binderschicht aus Lösung oder Emulsion aufgetragen wird, kann es schwierig sein, gleichmäßige Schichten von viel mehr als 50 um zu erhalten.
• Ein Träger, der in dem oben skizzierten Dreischrittverfahren verwendet werden kann, ist eine Druckplatte, die von Toray Industries als "Toray Waterless Plate" vertrieben wird. Sie hat eine flexible Folie aus Aluminium, die eine Schicht photosensitives Material trägt, die mit einer Schicht Silicongummi bedeckt ist. Unter Lichteinwirkung durch einen Halbton-Raster bewirkt der Silicongummi einer Positiv-Platte, daß sich das photosensitive Material in Bereichen, in denen Licht einfällt, fest an den Silicongummi bindet, wonach der Silicongummi in Bereichen ohne Lichteinwirkung weggebürstet werden kann, wobei die Silicongummipunkte in einem vorbestimmten Muster zurückbleiben, das durch die Lichteinwirkung bereitgestellt wurde. Die Druckplatte wird dann auf einen Zylinder gewickelt, und der Zylinder rotiert durch ein Fließbett von Schleifkörnern. Die Körner werden nur dort auf die Druckplatte angezogen, wo der Silicongummi bleibt, und nicht an den farbaufnahmefähigen Bereichen. Bei synchroner Bewegung der Binder tragenden Unterlage mit der rotierenden Druckplatte werden die Körner von der Binderschicht aufgenommen und dann in dem Muster der Druckplatte eingebettet. Wenn die Unterlage lang ist, wiederholt sich dieses Muster viele Male.
• Wenn eine "Toray Waterless Plate" in dem skizzierten Dreischrittverfahren verwendet wird und die klebrige Binderschicht am Silicongummi der Druckplatte kleben würde, kann eine Transferwalze zwischen die Binderschicht und die Druckplatte gebracht werden. Die Oberfläche der Transferwalze sollte so gewählt werden, daß sie die Schleifkörner vom Silicongummi der Druckplatte überträgt, während sie in bezug auf den klebrigen Binder als Trennfläche fungiert.
• Für die meisten Anwendungen der neuen Folie sollte die Ausdehnung der im Schritt 1 des obigen Dreischrittverfahrens gebildeten Punkte klein genug sein, daß nur ein Schleifkorn an jeder Position angezogen wird, aber wenn jeder Punkt groß genug ist, daß ziemlich sicher ist, daß an jedem Punkt ein Korn sein wird, kann man erwarten, daß zwei oder vielleicht drei Körner nebeneinander an einigen Positionen abgelegt werden. Wenn nur ein Schleifkorn pro Punkt gewünscht wird, ist jeder Punkt vorzugsweise annähernd rund und hat einen Durchmesser im Bereich von 30 bis 90 % der mittleren Abmessung der Schleifkörner. Wenn sphärische Schleifkörner mit 80 pm Durchmesser verwendet werden, werden gute Ergebnisse mit Punkten von 62 um Durchmesser erzielt. Wenn der Durchmesser jedes Punktes im wesentlichen den Durchmesser eines Schleifkorns übersteigt, kann an jedem Punkt eine Monoschicht mehrerer Schleifkörner angezogen werden.
• Die Verwendung einer auf einen Zylinder aufgebrachten Druckplatte im oben erläuterten Dreischrittverfahren kann zu einer Fuge führen, die Diskontinuitäten im Schleifkörnermuster verursacht. Erfindungsgemäße Schleiffolie, die keine Fuge in ihrem Muster hat, kann hergestellt werden, indem nacheinander auf den Zylinder Zusammensetzungen aufgebracht werden, die eine zylindrische Druckplatte liefern, vorzugsweise einschließlich einer Silicongummischicht. Die bevorzugten Formulierungen für aufeinanderfolgendes Beschichten sind jene, die in US-PS 3,511,178 (Curtin) beschrieben werden.
• Wenn eine Fuge in dem Muster annehmbar ist, kann der Schritt 1) des genannten Dreischrittverfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schleiffolie einen Träger verwenden, der durch folgende Schritte hergestellt wird: a) Beschichten einer Seite einer Metallfolie mit Gummi und der anderen Seite mit einem Photoresist, 2) Belichten des Photoresists in einem vorbestimmten Muster, 3) Entfernen der dem Muster entsprechenden Bereiche des Photoresists und 4) Abätzen der Metallfolie in den genannten Bereichen, um den Gummi in dem vorbestimmten Muster freizulegen. Es wird auch vorgezogen, insbesondere, wenn die Schleifkörner von dem verbleibenden Photoresist angezogen würden, nach dem Ätzschritt den Schritt 5) der Entfernung des verbleibenden Photoresists anzuschließen.
• Unter den Klassen von Bindern, die in den neuen Schleiffolien verwendet werden können, sind thermoplastische Harze, wie Ethylen/Acrylsäure-Copolymere, Polyethylen und Poly(ethylmethylacrylsäure), die von E.I. duPont Company unter der Handelsbezeichnung "Surlyn" erhältlich ist. Eine andere nützliche Klasse von Bindern sind druckreaktive Acryl-Kleber, die zu einem nichtklebrigen Zustand härten. Ebenfalls nützlich sind wärmehärtbare Binder, die einen klebrigen Zustand haben, wie Epoxyharze, Phenolharze und Polyurethane.
• Die Unterlage der neuen Schleiffolie kann ein Fasermaterial sein (z.B. gewebtes oder nicht- gewebtes Material wie Papier), das mit einem gefüllten Bindermaterial gesättigt sein kann, Polymerfolie wie die, die aus orientiertem, wärmegehärtetem Polypropylen oder Poly(ethylenterephthalat) gebildet wird, die bei Bedarf mit einem Primermaterial "grundiert" werden kann, oder irgendein anderes herkömmliches Unterlagenmaterial.
• In der neuen Schleiffolie kann das Hinzufügen eines Schleifhilfsmittels über der Oberfläche der Schleifkörner zu verbessertem Schleifverhalten führen. Schleifhilfsmittel können auch zu dem Deckbinder oder als teilchenförmiges Material hinzugefügt werden. Das bevorzugte Schleifhilfsmittel ist KBF&sub4;, obgleich andere Schleifhitfsmittel auch für nützlich gehalten werden. Andere nützliche Schleifhilfsmittel sind u.a. NaCl, Schwefel, K&sub2;TiF&sub6;, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Cryolith und Kombinationen und Gemische davon. Die bevorzugte Menge an Schleifhilfsmittel liegt in der Größenordnung von 50 bis 300 g, vorzugsweise 80 bis 160 g pro Quadratmeter Schleifpapier- oder -leinenprodukt.
Die Zeichnung:
• Durch Bezugnahme auf die Zeichnung wird die Erfindung verständlicher. Fig. 1 zeigt schematisch ein Verfahren zum Drucken von Schleifkörnern auf eine Binderschicht, die von einer flexiblen Unterlage getragen wird, was die bevorzugte erfindungsgemäße Schleiffolie ergibt; Fig. 2 ist ein Elektronenmikroskopbild, das Schleifkörner zeigt. die von einer klebrig gemachten Binderschicht angezogen wurden, indem die in Fig. 1 illustrierte Vorrichtung verwendet wurde; Fig. 3 ist ein Elektronenmikroskopbild, das ein Fragment einer erfindungsgemäßen Sclileiffolie zeigt, die durch Erhitzen des Zwischenproduktes der Fig. 2 zum Zwecke der Bildung eines Bindermeniskus an jedem Korn gebildet wurde; und Fig. 4 zeigt schematisch ein Stück einer erfindungsgemäßen Schleiffolie, nachdem diese in Blütenform zugeschnitten wurde.
• In der Fig. 1 ist auf einen rotierbaren erhitzten Metallzylinder 10 eine Druckplatte 12 aufgebracht, deren äußere Oberfläche entwickelt wurde, um ungefähr runde Gummipunkte 13 zu hinterlassen. Der Zylinder rotiert durch ein Fließbett sphärischer Schleifkörner 14, die alle gleichmäßigen Durchmesser haben, der etwas größer als der Durchmesser der Gummipunkte ist.
• Nach dem Entfernen überschüssiger Körner durch Absaugen bei 15 haftet im wesentlichen ein Schleifkorn 14 an jedem der Gummipunkte 13. Mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Oberfläche des Zylinders 10 bewegt sich eine flexible Unterlage 16, die eine wärmeaktivierbare Binderschicht 18 trägt, die durch eine beheizte Druckwalze 20 gegen die Druckplatte 12 gedrückt wird. Die Wärme vom Zylinder 10 und der mit Gummi bedeckten Druckwalze 20 machen den Binder 18 klebrig, um zu ermöglichen, daß angezogene Körner 14 oberflächlich auf der Binderschicht 18 in sich in X- und Y-Richtung erstreckenden Reihen, wie in Fig. 2 gezeigt. haften. In der oberen linken Ecke der Fig. 2 sind einige Schleifkörner herausgefallen und haben kleine Krater in der Binderschicht zurückgelassen. Die Schleifkörner wurden im unteren Teil der Fig. 2 mit dem Zweifachen der Dichte des oberen Teils aufgebracht. An den meisten Stellen wurde nur ein Schleifkorn aufgebracht, aber an einigen Punkten finden sich zwei Körner nebeneinander.
• Nun wieder unter Bezugnahme auf Fig. 1: Die Körner tragende Unterlage 16 passiert eine Reihe von Infrarotlampen 22, durch welche der Binder erhitzt wird, um die Oberflächen der Schleifkörner zu benetzen, wodurch die Binderschicht fließt und einen Meniskus 23 um die Basis jedes Korns bildet, wie in dem Elektronenmikroskopbild von Fig. 3 gezeigt. Das bewirkt, daß das Schleifkorn fest an die flexible Unterlage 16 gebunden wird.
• Die resultierende erfindungsgemäße Schleiffolie 24 enthält Schleifkörner 14 individuell angebracht, um zu erlauben, daß die Schleiffolie zur in Fig. 4 gezeigten Blütenform 26 gestanzt wird. Die Schleifkörner wurden in konzentrischen Reihen angebracht, so daß ihre Dichte in den äußeren Kanten jedes Blütenblattes benachbarten Bereichen 28 das Zweifache der Dichte in den zentralen Bereichen 30 der Blüte beträgt. Die Schleiffolie, aus der die Blütenformen 26 geschnitten wurden, wurde neben der imaginären Linie 32 an der Peripherie der Blütenblätter, entlang deren die Folie 24 gestanzt werden soll, frei von Schleifkörnern gelassen, so daß die Matrize nicht mit Schleifkörnern in Kontakt kommt. Indem der Bereich 34 zwischen den Blüten formen frei von Schleifkörnern gelassen wird, werden keine Schleifkörner verschwendet.
• In den folgenden Beispielen sind alle Anteile auf das Gewicht bezogen.
Beispiel 1:
• In diesem Beispiel wurden zur Herstellung einer Schleiffolie verwendet: 1) eine Negativ-"Toray Waterless Plate", die einem Halbtonraster exponiert wurde, um ungefähr runde Punkte zu bilden, jeder mit etwa 63 um Durchmesser und in sich parallel zu den Längs- und Breitkanten der Platte erstreckend, 20 Reihen pro Zoll (7,9 pro cm) in beide Richtungen; 2) sphärische Schleifkörner, jedes 80 um im Durchmesser, aus 77 Teilen Al&sub2;O&sub3;-Körnchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 4 um in 23 Teilen einer Matrix auf Basis eines Phenolformaldehydharzes; 3) eine lange Rolle biaxial orientierte Poly(ethylenterephthalat)-Polyesterfolie mit 0,05 mm Dicke, die 0.05 mm Binderschicht aus Ethylen/Acrylsäure-Copolymer trägt.
• Die Punkte aufweisende Platte wurde auf dem Metallzylinder 10 der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung angebracht. und sphärische Schleifkörner 14 wurden durch einen mechanischen Vibrator fluidisiert und auf die Siliconpunkte 13 gebracht. Überschüssige Körner wurden durch Absaugen bei 15 entfernt. Die Binderschicht 18 wurde durch die mit Gummi bedeckte Druckwalze 20 auf etwa 70ºC erhitzt, damit sie klebrig wurde, so daß die Schleifkörner darauf transferiert wurden. wobei eine Kraft von 79 N pro cm Breite auf die Druckwalze aufgebracht wurde. Weiteres Erhitzen durch Infrarotlampen 22 brachte den Binder zur Ausbildung eines Meniskus um die Basis jedes der Körner.
• Die exponierte Seite der Polyesterfolienunterlage der resultierenden Schleiffolie wurde mit einem beidseitig wirkenden Haftklebeband laminiert, und dieser Verbund wurde zu Blütenformen mit 7,6 cm Durchmesser, in der Gestalt ähnlich denen in Fig. 4, außer daß sie sechs Blütenblätter hatten, gestanzt. Diese Stücke wurden zur zweiten Feinbearbeitung beim Polieren von Linsen verwendet, die aus Polycarbonat des im Handel von PPG unter der Handelsbezeichnung CR39 erhältlichen Typs hergestellt waren. Eine "Coburn" #506 Zylinderschleifmaschine wurde bei einer Last von 20 Pfund (89 N) unter Wasserbeifluten am Hochgeschwindigkeits-Spindel-"Setting" verwendet. Der Test wurde unter Verwendung von zwei Arten von Läppwerkzeugen durchgeführt, eines 6.25/8,25 dioptrisch und eines 2,12 dioptrisch. In beiden Fällen wurde die Menge der Linse gemessen, die nach 2 Minuten entfernt war. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle I.
Beispiele 2-6:
• Schleiffolien der Beispiele 2-6 waren wie im Beispiel 1 hergestellt worden, außer daß sie unterschiedliche Abstände der Reihen in beiden Richtungen hatten, wie in Tabelle I gezeigt. In der Tabelle I finden sich auch Ergebnisse von der Verwendung einer "Kontroll"-Blütenform, die mit den gleichen sphärischen Schleifkörnern hergestellt worden war, die aus einer Aufschlämmung auf die bei der üblichen kommerziellen Herstellung angewendete Art aufgebracht wurden, und hatte etwa 870 Körner/cm². Diese Körnerdichte wurde basierend auf umfangreicher experimenteller Arbeit für allgemeine Zwecke gewählt und war zwischen den Körnerdichten der Schleiffolien der Beispiele 3 und 4. TABELLE I in 2 min entfernte mm Linse Beisp. Reihen pro Zoll Reihen pro cm d. Linse Kontrolle
Beispiel 7:
• Eine Negativ-"Toray Waterless Plate" wurde belichtet, um Silicongummipunkte von 63 um Durchmesser in sich in X- und Y-Richtung erstreckenden Reihen in einer Dichte von 65 Reihen pro Zoll (25,6 Reihen pro cm) zu produzieren. Die Platte wurde mit den sphärischen Schleifkörnern von Beispiel 1 bedeckt, und überschüssige Körner wurden entfernt, indem die Platte umgedreht und abgeklopft wurde. Die Untersuchung der Platte zeigte, daß zumindest ein Korn an jedem der Siliconpunkte vorlag. Gegen diese Körner wurde die Binderschicht der Polyesterfolienunterlage des Beispiels 1 gelegt, und der Verbund wurde durch den Spalt eines beheizten Zwei-Walzen-Laminators bei etwa 73ºC geführt, während eine Kraft von 79 N pro cm Breite auf die Druckwalze aufgebracht wurde. Dann wurde der Verbund 10 Minuten bei 112ºC in einen Ofen gebracht, um den Binder zur Bildung eines Meniskus um die Basis jedes Korns zu bringen. was zur erfindungsgemäßen Schleiffolie führt.
Beispiele 8-11:
• Ein Rundpunkt-Litho-Kontaktraster wurde belichtet, um ein Muster von Punkten herzustellen, jeder mit 61 um Durchmesser und gleichmäßig beabstandet in sich in X- und Y-Richtung erstreckenden Reihen. Die Zahl der Punktreihen pro Distanzeinheit innerhalb eines inneren Kreises von 6,0 cm Durchmesser unterschied sich von der Zahl der Reihen zwischen diesem Kreis und einem äußeren Kreis von 15,24 cm Durchmesser. Mit anderen Worten, die Punktepopulation änderte sich an der Verbindung der beiden Kreise, wie in Fig. 2. Mehrere verschiedene Kombinationen von Populationen wurden auf diese Art hergestellt, wie in Tabelle II gezeigt.
• Eine Negativ-"Toray Waterless Plate" wurde unter Verwendung jedes Kontaktrasters belichtet und auf die übliche Art und Weise entwickelt. Die entwickelte Platte wurde auf einen Metallzylinder aufgebracht und auf die gleiche Art wie im Beispiel 1 verwendet, um sphärische Schleifkörner mit 83 um Durchmesser aus einem Fließbett zu transferieren, um Blütenformen mit 6 Blütenblättern zu schaffen, deren Zentren mit den Zentren der Kreise zusammenfielen. Die Blütenformen wurden wie im Beispiel 1 getestet, wobei die Ergebnisse in der Tabelle II mit dem gleichen "Kontrollstück" verglichen werden. TABELLE II entfernte mm Linse Beisp. Innerer Kreis Reihen/cm Äußerer Kreis Reihen/cm Linse Kontrolle
Beispiel 12:
• Ein Rundpunkt-Litho-Kontaktraster wurde belichtet, um ein lichtundurchlässiges Spiralmuster zu bilden. wobei die Standardformel X=kΦ und X=kΦ+0,317 mm verwendet wurde, ausgehend von einem Kreis mit 2.1 cm Durchmesser und sich bis zu einem Kreis von 15.2 cm Durchmesser erstreckend. Dadurch entstanden lichtundurchlässige und transparente Spiralbereiche gleicher Größe zwischen den beiden Kreisen. Dann wurde unter Verwendung des entwickelten Kontaktrasters als Maske ein Laser verwendet, um eine Negativ- "Toray Waterless Plate" durch die transparenten Bereiche der Maske zu belichten. um ein Muster von Punkten mit 63 um Durchmesser gleichmäßig beabstandet in sich in X- und Y-Richtung erstreckenden Reihen zu bilden. Es gab 100 Reihen von Siliconpunkten pro Zoll (39,4 Punkte/cm) innerhalb eines Spiralmusters auf der entwickelten Platte.
• Die entwickelte Platte wurde wie im Beispiel 7 verwendet (außer daß die Schleifkörner 83 um Durchmesser hatten), um eine erfindungsgemäße Schleiffolie zu bieten, die zu einer Scheibe zugeschnitten wurde, auf der das Spiralmuster der Schleifkörner in beabstandeten Reihen zentriert war.
Beispiel 13:
• Eine Schleiffolie wurde wie im Beispiel 7 hergestellt, außer folgenden Änderungen: a) die Schleifkörner waren Al&sub2;O&sub3;-Körnchen von unregelmäßiger Gestalt, die gesiebt worden waren, um durch 100 mesh (150 um Öffnungen) durchzugehen und auf 120 mesh (125 um Öffnungen) zurückgehalten zu werden; b) es gab 65 Reihen/Zoll (25,6 Reihen/cm) von Siliconpunkten; c) die Schleiffolie wurde, nachdem sie aus dem Ofen entfernt worden war, mit einem Deckbinder aus Phenol-Formaldehyd-Harz überzogen, das nach dem Härten in einem Ofen ein Trockengewicht von 80 g/m² hatte.
• Die Unterlage dieser Schleiffolie wurde mit einem beidseitig wirkenden Haftklebeband laminiert und dann 3-Zoll-Scheiben (7,5 cm) ausgestanzt. Jede Scheibe haftete mit ihrem Haftklebeband an einer "Coburn" Nr. 507 Zylinderschleifmaschine wobei folgende Einstellungen gewählt wurden: Spindelhub bei 7, Spindelgeschwindigkeit 100%. "Querhub" 0 und Last 30 Pfund (133 N). Das Werkstück war ein 1018 Weichstahlring mit 4.45 cm Innendurchmesser und 5,4 cm Außendurchmesser. Der Ring wurde in einer normalerweise als Flachläppen bezeichneten Arbeitsgang abgeschliffen, nachdem er auf einer Auflage montiert worden war, die seine Achse senkrecht zur Schleiffläche fixierte, wenn die Maschine die Schleiffläche in kreisförmiger Bewegung oszillierte. Der Test wurde in 1-Minuten-Zyklon durchgeführt, bei einem Geschwindigkeitsendpunkt von 0,3 g/min. Gesamtabtrag und Oberflächenbeschaffenheit am Endpunkt werden in der Tabelle III im Vergleich mit einer "Kontrolle" angeführt, welche genauso durchgeführt wurde, außer daß die Schleifkörner aus einer Aufschlämmung aufgebracht wurden, um eine Binderschicht zu bieten, die ungefähr die gleiche Masse an Körnern (d.h. etwa 0,40 g) enthielt. TABELLE III Beispiel Gesamtabtrag Kontrolle Ra=Mittenrauhwert; Rt=maximale Rauhtiefe.

Claims (9)

1. Schleiffolie (24), umfassend eine Unterlage (16), die eine Bindemittelschicht (18) mit im wesentlichen gleichmäßiger Dicke trägt in der Schleifkörner (14) im wesentlichen in einer Ebene gebunden sind und in der ein Teil praktisch jedes Korns (14) aus der Oberfläche der Bindemittelschicht (18) hervorsteht, wobei diese Schleiffolie dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schleifkörner (14), in einem vorbestimmten seitlichen Abstand zueinander liegen und im wesentlichen gleich groß sind und ein Sieb mit 300-Mikrometer-Öffnungen passieren.

2. Schleiffolie (24) wie in Anspruch 1 definiert, weiters dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen jedes Korn (14) "equiax" ist und im wesentlichen den gleichen Durchmesser hat und daß jedes Korn (14) im wesentlichen gleich weit aus dem Bindemittel (18) hervorsteht.

3. Schleiffolie (24) wie im Anspruch 1 definiert, weiters dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Körner (14) in gleichmäßig beabstandeten Reihen ausgerichtet sind.

4. Schleiffolie (24) wie im Anspruch 3 definiert, weiters dadurch gekennzeichnet, daß eine große Länge davon in Rollenform auf sich selbst aufgewickelt ist und die Körner (14) ein vorbestimmtes Muster bilden, das sich viele Male über die Länge der Folie (24) wiederholt.

5. Schleiffolie (24) wie im Anspruch 4 definiert, weiters dadurch gekennzeichnet, daß dieses vorbestimmte Muster Bereiche der Bindemittelschicht (18) in Positionen, die mit einem Werkzeug zum Schneiden der Folie (24) zu Artikeln gewünschter Formen in Kontakt kommen sollen, frei von Schleifkörnern (14) läßt, wodurch das Schneidewerkzeug vor dem Kontakt mit Schleifkörnern (14) geschützt wird.

6. Schleiffolie (24) wie im Anspruch 1 definiert, weiters dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Schleifkörner (14) von im wesentlichen gleicher, sich von jener der zuvor erwähnten Schleifkörner (14) unterscheidender Größe individuell in einem zweiten vorbestimmten Muster angeordnet sind und ein unbeschichteter Teil von praktisch jedem dieser zusätzlichen Körner (14) aus der Oberfläche der Bindemittelschicht (18) hervorsteht.

7. Verfahren zur Herstellung einer Schleiffolie (24) nach Anspruch 1 durch die aufeinanderfolgenden Schritte: (1) Anziehen kleiner Schleifkörner (14), die im wesentlichen gleich groß sind und durch ein Sieb mit 300-Mikrometer-Öffnungen gehen, nur zu Punkten (13), die in einem vorbestimmten Muster auf einem Träger (12) seitlich beabstandet sind, (2) Übertragen der angezogenen Körner (14), während des Vorwärtsbewegens einer eine klebrige Bindemittelschicht (18) tragenden Unterlage (16) synchron mit dem Träger (12), in besagte Bindemittelschicht (18) in diesem Muster und (3) Nichtklebrigmachen des Bindemittels (18).

8. Verfahren wie im Anspruch 7 definiert, weiters dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt (2) die Körner (14) in die Bindemittelschicht (18) gepreßt werden.

9. Verfahren wie im Anspruch 7 definiert, weiters dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) die zylindrische Außenseite einer rotierenden Trommel (10) bedeckt und daß im Schritt (1) die Trommel (10) durch ein Fließbett der Körner (14) rotiert.