包含乙烯基醚官能樹脂的磨料製品的製作方法

2023-06-04 05:44:21

專利名稱：包含乙烯基醚官能樹脂的磨料製品的製作方法
技術領域：
本發明涉及磨料製品，其中背襯處理劑，屏蔽性塗層即初始接合塗層(make coat)主要包含可輻射固化的乙烯基醚官能樹脂。
發明的背景目前，磨料製品可用於溼研磨用途，例如研磨汽車的塗漆表面。在這些用途中，對紙背襯材料要進行處理，使材料具有耐水性。這種處理包括用膠乳飽和劑浸漬背襯材料，或用耐水塗料對材料的背面進行塗覆。在紙背襯飽和後，使用若干另外的處理步驟，使背襯具有合適的處理性能，這樣生產費用就很高。
現有技術的缺點是目前的紙背襯材料都具有一固有的粗糙表面。紙背襯材料的粗糙度可能大於細磨料顆粒的粒度，結果並非所有的磨料顆粒都在一個單一的平面上，因此不能使所有的磨料顆粒在使用過程中與工件接觸。用這樣一種粗糙的紙背襯表面，因而難以製造具有薄的，磨料顆粒輪廓均勻的細磨料製品。
作為磨料粘合劑的環氧樹脂的陽離子固化已在美國專利4,997,717中披露過，要求在最初的用光化性的光照射後，於50—200℃的溫度下進行熱固化。這個過程需要用一種有機金屬配陽離子的離子鹽作為光引發劑。
美國專利4,985,340描述了一種可用作磨料製品粘合劑的聚合物前體。該聚合物前體至少含有一種烯鍵不飽和單體(有時還與乙烯醚單體結合使用)和包含有機金屬鹽和鎓鹽的固化劑結合起來使用。
美國專利5,191,101揭示了包含可陽離子聚合的材料和催化有效量的有機金屬配陽離子鹽(作為聚合引發劑)的可能量聚合的體系。
本發明的概述本發明的一個方面是提供包含下述順序組分的磨料製品經耐水的，100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物的輻射固化樹脂處理過的背襯材料、初始接合塗層、許多磨料顆粒、上膠塗層(size coat)。
本發明的特別好的優點是用一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物樹脂對紙背襯材料進行處理或飽和。乙烯基醚樹脂和紙纖維有很好的粘合性並為背襯材料提供(當固化時)良好的柔韌性，耐水性以及與各種初始接合塗層樹脂的相容性。由於有了這種相容性，在界面上就不致產生脫層。
而且，對紙背襯使用乙烯基醚樹脂比使用膠乳飽和劑的現有技術更經濟。與丙烯酸酯相比，乙烯基醚樹脂具有更少的氣味，更小的毒性，並且其固化不會受到氧的抑制(故不需要在惰性氣氛下進行固化)。與可陽離子固化的環氧相比，乙烯基醚固化得更牢固，為紙背襯材料提供更好的耐水性，並使其不易脆裂。
本發明的另一個方面是提供包含下述組分的磨料製品防水的背襯材料、100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物可輻射固化樹脂的屏蔽性塗層、初始接合塗層、許多磨料顆粒、上膠塗層。
有利的是，固化乙烯基醚樹脂的屏蔽層提供了光滑的表面，因此便於細磨料顆粒的使用。而且，當將磨料製品用於溼研磨用途時，該屏蔽層還起了隔水的作用。
在本發明的再一個方面中，初始接合塗層或膠結塗層都主要由100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物可輻射固化的樹脂組成。初始接合塗層組合物和上膠塗層組合物都可進一步地包含一些添加劑，包括填料，研磨助劑，纖維，抗靜電劑，潤滑劑，溼潤劑，表面活性劑，顏料，染料，偶合劑，增塑劑和懸浮劑。要選擇好這些添加劑的加入量，以獲得常用的已知性能。然而，這些添加劑的加入不應實質上影響本發明的基本特徵和新穎特徵。
有利的是當視特定的用途而使用乙烯基醚樹脂作為初始接合和/或上膠塗層時，可獲得不少益處，例如磨削量有增加(初始接合塗層)，或獲得更光滑的表面光潔度(上膠塗層)。
在本申請中，所用的「單體和/或低聚物」是指可固化的液體樹脂，它可為單體，低聚物及這兩者的共混物，「處理過的(經處理的)」是指紙背襯材料已經吸著了可固化的乙烯基醚樹脂，並經暴露於輻射源固化了樹脂，「乙烯基醚樹脂」是指100％固體的可幅射固化的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物的乙烯基醚樹脂。較好實施例的描述本發明通過將100％固體的可輻射固化的乙烯基醚樹脂受輻射輻照從而快速固化提供一種柔韌的耐水磨料製品。可將乙烯基醚樹脂用作紙的飽和處理劑，獲得的紙防水背襯比使用較簡單製造過程的現有技術具有更好的經濟效益。或者，可將乙烯基醚樹脂作為一薄層施塗在預先經飽和處理的或防水的磨料紙背襯材料。這時樹脂對紙背襯材料的緩慢滲透使得其與初始接合塗層連接的表面更為光滑，並且有良好的處理性能。
在本發明的一個實施例中，磨料製品包含用耐水的，100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物輻射固化樹脂處理過的紙背襯材料，初始接合塗層，許多磨料顆粒、上膠塗層。
本發明另一個實施例的磨料製品中，其背襯材料經過預飽和處理或其它處理，從而用固化乙烯基醚樹脂薄層變得具有耐火性。
在再一個實施例中，本發明磨料製品的製法是使用主要包含100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物可輻射固化樹脂的初始接合塗層和/或上膠塗層。
其它所設想的不勝枚舉的磨料製品結構實施例包括如下的磨料製品(1)其背襯材料用乙烯基醚樹脂飽和處理過，用乙烯基醚樹脂作屏蔽性塗層；(2)其背襯材料用乙烯基醚樹脂飽和處理過，用乙烯基醚樹脂作初始接合塗層；(3)其背襯材料用乙烯基醚樹脂飽和處理過，用乙烯基醚樹脂作上膠塗層；(4)其背襯材料用乙烯基醚樹脂飽和處理過，用乙烯基醚樹脂作屏蔽性塗層、初始接合塗層和上膠塗層；(5)用乙烯基醚樹脂作初始接合塗層和上膠塗層。
而且，當磨料製品有多於一種的組件主要為乙烯基醚樹脂時，所用的樹脂可為相同或不同的乙烯基醚樹脂。
可用的紙背襯材料應為具有足夠孔隙度，能吸收乙烯基醚樹脂飽和劑達到至少10％飽和度的多孔紙，其不勝枚舉的例子包括由Mosinee Paper Co.經化學製漿過程製得的含脲甲醛溼強度添加劑的漂白78g/m2級別的紙(A重量)(#2406—A)或由Mosinee PaperCo.經化學製漿過程製得的非漂白107g/m2級別的紙(C重量)(#1842—BMF 20620—SP)。
當使用乙烯基醚樹脂作為屏蔽性塗層、初始接合塗層或上膠塗層時，背襯材料可用紙、聚合物薄膜、布、纖維材幅例如紙粕棉條材幅、非織造材幅，它們的組合物或複合物或經處理後的這些物質。
可用的防水背襯材料包括經某種防水處理的任何上述基材，例如購自Kammerer GmbH的紙和本領域中技術熟練者所已知的紙。
紙背襯材料可用乙烯基醚樹脂飽和處理或者塗覆一薄層乙烯基醚樹脂(也稱為「屏蔽性塗層」)到預先經飽和處理的或防水的背襯材料上。所用的乙烯基醚樹脂為100％固體，可以輻射固化。可固化的樹脂組合物包含乙烯基醚和陽離子固化劑。當使用乙烯基醚樹脂作為屏蔽性塗層時，幹塗層的用量一般為5—25g/m2。當使用乙烯基醚樹脂對背襯材料進行飽和處理時，紙吸收飽和劑的重量為10—60％。若吸收明顯低於10％，則紙的防水功能就不夠有效。當飽和劑的吸收重量明顯大於60％時，則在成本上又不合算。在紙上的飽和劑的吸收百分數可使用下述公式得出%SPU=(PD)-(PBW)PBW100]]>其中％SPU為背襯材料飽和劑吸收的百分數，PD為經飽和處理的背襯材料的乾重量，PBW為背襯材料的基重。基重為每單位面積紙背襯材料的乾重。
乙烯基醚能快速地進行陽離子聚合。典型的陽離子固化劑為有機金屬配陽離子的鹽，例如披露於歐洲專利申請109,581，美國專利4,740,577，美國專利5,059,701中的那些陽離子固化劑，包括如可商品購得的IrgacureTM261(Ciba Geigy)。另一固化劑的例子為如上述美國專利4,985,340中所述的有機金屬配陽離子鹽和鎓鹽的混合物。有用的鎓鹽包括在美國專利3,565,906,3,712,920,3,759,989和3,763,187及4,256,828中所述的芳香族碘鎓陽離子，還包括芳香族鋶鹽，尤其是三芳基取代的鋶化合物，例如那些在美國專利4,256,828中所述的鋶化合物。較好的輻射活化固化體系為IrgacureTM261和三芳基鋶鹽(可購自3M和Union Carbide的商品)的混合物。
可用於本發明的乙烯基醚，包括乙烯基烷基醚例如乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基正丁基醚、乙烯基2—氯乙基醚、乙烯基異丁基醚、乙烯基2—乙己基醚，乙烯基芳基醚例如乙烯基苯基醚，取代脂族醇的乙烯基醚例如1，3—二(氧乙烯基)丁烷、乙烯基4—羥丁基醚。較好的乙烯基醚包括1，4—環己烷二甲醇二乙烯基醚、三甘醇的二乙烯基醚、碳酸丙酯的丙烯基醚、含二乙烯基醚官能度的液體脂族酯樹脂、4—羥丁基乙烯基醚連同亞甲苯基二異氰酸酯一起、二乙烯基醚類，尤其是聚醚或聚酯二醇的二乙烯基醚和氨基甲酸乙酯或二異氰酸酯的二乙烯基醚。
當乙烯基醚樹脂用作塗覆層時，可使用浸塗，輥塗，刮塗等本領域技術熟練者已知的塗覆技術將它施塗於背襯材料。
為了在塗覆後固化所塗覆的層，將塗層接受一定強度的輻射輻照一段時間，所用輻射的強度視塗層的厚度、磨料顆粒的尺寸和任選添加劑的種類和數量而異。這些固化條件，包括持續時間、輻射的波長和強度，本領域技術熟練者是不難確定的。能量源包括電子束、紫外光或可見光。
背襯材料可用通常稱為「初始接合塗層」的第一粘合劑層塗覆，然後施加磨料顆粒。通常使所得的粘合劑/磨料組合物或複合物進行部分固化，將磨料顆粒粘附在背襯材料上，使得然後能施加第二粘合劑層(上膠塗層)。上膠塗層通常能進一步地增強塗層磨料產品。一旦上膠塗層固化後，所得的塗層磨料產品即可轉變成各種適於不同用途的形狀，例如片、輥、帶和盤。上膠塗層和初始接合塗層通常是用相同材料的塗層，雖非必需。
有用的初始接合塗層組合物和上膠塗層組合物的例子，人們是知道的，包括兩種類型的熱固性樹脂，可縮聚固化的和可加聚聚合的樹脂。較好的塗層組合物前體(簡稱為「前體」)為可加聚聚合的樹脂，由於它們在受到輻射輻照時易於固化。可加聚聚合的樹脂可通過陽離子歷程或自由基歷程進行聚合。視所用能量源和前體的化學組成情況，有時最好採用一種固化劑、引發劑或催化劑來幫助引發聚合反應。初始接合塗層和上膠塗層的幹塗層重量可視所用磨料顆粒的粒度而異，初始接合塗層一般為4g/m2—310g/m2，上膠塗層一般為12g/m2—550g/m2。
非限制性的前體的例子包括酚醛樹脂(例如，來自OccidentialChemical的「Durez」和來自Ashland Chemicals的「Aerofene」)；脲甲醛樹脂；蜜胺甲醛樹脂；丙烯酸酯化的氨基甲酸乙酯(例如來自Morton International的「Uvithane 782」)；烯鍵不飽和化合物(例如，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯)；含側鏈不飽和羰基的氨基塑料衍生物(例如那些在美國專利4,903,440中所述的)；含至少一個側鏈丙烯酸酯基的異氰脲酸酯衍生物和含至少一個側鏈丙烯酸酯基的異氰酸酯衍生物(例如那些在美國專利4,652,274中所述的)；環氧樹脂(例如雙酚A的二縮水甘油基醚)；以及它們的混合物和組合物。術語「丙烯酸酯」在這裡指包括丙烯酸酯類和甲基丙烯酸酯類。
採用本領域技術熟練者已知的含另外塗層也在本發明的範圍內，這由該塗層的功能和目的所決定。例如，甚至當背襯材料已用乙烯基醚樹脂飽和處理過，可能還要一層屏蔽性塗層，使紙背襯材料固有的有紋理的表面變得更光滑性，尤其是當使用很細磨料(細度等級為400和更細)時更需如此。可以在背襯材料的背面，即與施加磨料顆粒相反的那一面上施加背面上膠塗層，增加了背襯材料的堅實性，能防止背襯材料的磨損。下上膠塗層與飽和處理的塗層相似，不同的是它是施加在預處理的背襯上。還可加一層上上膠塗層，即施加在上膠塗層之上的塗層，目的是為了提供研磨助劑和/或作為抗負荷塗層，即起防止磨料顆粒受負荷的作用。
通常使用的磨料顆粒包括燧石，石榴石，金剛砂，碳化矽，氧化鋁，陶瓷氧化鋁，鋁氧鋯氧，這些顆粒可以是多晶的。磨料顆粒的粒度可為0.1微米(μm)—2000μm(12—2500粒級)，一般為1—500μm，較好的為1—100μm。磨料顆粒的塗覆重量視所用的粘合體系，施塗的方法和其粒度而異，一般為5.0g/m2—1,350g/m2。
下面一些非限制性的實施例將進一步地說明本發明。除了另有指出外，所有的比率都基於重量。對材料使用下述的符號。
說明A—1100氨基矽烷偶合劑(商品名為「A—1100」，購自U-nion Carbide)CHVE 1，4—環己烷二甲醇二乙烯基醚(商品名為「RAPI—CURE CHVE」，購自International SpecialtyProducts)D230 胺終止的聚丙二醇(商品名為「Jeffamine D—230」，購自Texaco Chemical Co.)DVE—3 三甘醇的二乙烯基醚(商品名為「RAPI—CUREDVE—3」，購自International SpecialtyProducts)EDR—148 胺終止的聚乙二醇(商品名為「Jeffamine EDR—148」，購自Texaco Chemical Co.)EM—1 雙酚A的二縮水甘油基醚(商品名為「EPON828」，購自Shell Chemical Co.)HBVE 1，4—羥丁基乙烯基醚(商品名為「RAPI—CUREHBVE」，購自InternationalSpecialty Products)IW—33 商品名為「INTERWET 33」，購自InterstabChemicals，New Brunswick，New Jersey的一種非離子型表面活性劑MEK甲基乙基酮P5018 一種脂族四官能團聚酯丙烯酸酯低聚物(商品名為「Photomer 5018」，購自Henkel Corporation)Paper1 由Mosinee Paper Co.經化學製漿過程製得的含脲甲醛溼強度添加劑的漂白的78g/m2級別的紙(A重量)(#2406—A)Paper2 由Mosinee Paper Co.經化學製漿過程製得的非漂白的107g/m2級別的紙(C重量)(#1842—BMF 2062—SP)PEPC 碳酸丙酯的丙烯基醚(商品名為「RAPI—CUREPEPC」，購自International Specialty Products)PH—1 含70％固體的酚醛樹脂RD—1 丁基縮水甘油基醚(商品名為「Araldite RD—1」，購自Ciba)RD—2 丁二醇二縮水甘油基醚(商品名為「Araldite RD—2」，購自Ciba)SL—7604 商品名為「SILWET L—7604」，購自Union Car-bide of Danbury，CT的表面活性劑UVI—6990 一種三芳基鋶鹽光催化劑(商品名為「CyracureUVI—6990」，購自Union Carbide)V2010 一種含二乙烯基醚官能度的液體芳香族氨基甲酸乙酯樹脂(商品名為「VECTOMER 2010」，購自Allied—Signal，Inc.)V2020 一種含二乙烯基醚官能度的液體脂族氨基甲酸乙酯樹脂(商品名為「VECTOMER 2020」，購自Al-lied—Signal，Inc.)V4010 一種含二乙烯基醚官能度的液體芳香族酯樹脂(商品名為「VECTOMER 4010」，購自Allied—Signal，Inc.)V4030 一種含二乙烯基醚官能度的液體脂族酯樹脂(商品名為「VECTOMER 4030」，購自Allied—Sig-nal，Inc.)試驗過程拉伸試驗將有塗層的磨料紙背襯樣品切成2.5cm×17.8cm的條樣。將條樣放置在Sintech試驗機上進行拉伸強度的試驗。拉伸強度為使條樣斷裂所需的力的數值。磨削方向(MD)的條樣取自紙背襯的磨削方向或垂直方向。橫斷方向(CD)的條樣取自紙背襯的橫斷方向或水平方向的。對這兩種條樣，都按ASTM D1682，方法2C-T進行試驗。溼式席費爾(Schiefer)試驗本試驗提供在溼條件下測量塗層磨料製品的磨削量(從工作件上取下的材料量)和表面光潔度(被研磨表面的相對質量)。從待試驗的磨料製品上切下直徑為10.2cm的圓形樣品，然後用壓敏粘合劑將該樣品固定在經預先水浸漬處理過的支撐墊上。然後將該磨料樣品放在水中漂浮，進行預潤溼。之後，將支撐墊固定在按溼式試驗設置的席費爾研磨試驗機(購自Frazier Precision Company)的驅動板上。使用商品名為「POLYCAST」，購自Seelye Pastics，Blooming-ton，MN的丙烯酸塑料的直徑為10.2cm，厚為1.3cm的圓形工件。工件在安裝在研磨試驗機的工件夾具上之前，先記錄其初始重量至毫克數。將滴水速率設置在每分鐘60(+/-6)克。在研磨試驗機重量平臺上放置4.5kg的負載，將已安裝的磨料製品樣品放下，與工件接觸。令機器運行500轉，然後自動停止。在每試驗500轉之後，擦拭工作件使之不含水分和碎片，稱重。各500轉試驗的累積磨削量為初始重量和各次試驗後重量之差。塗層磨料盤形樣品經2,500次旋轉或循環後，終止試驗。
若要測定工件的表面光潔度，將研磨過的工件安裝在購自RankTaylor—Hobson，Leicester，England的「Rank Surtronic 3」輪廓儀的樣品夾具上，測量其表面輪廓。每次實驗時記錄Rtm，它是5個取樣長度上最大的峰至谷高的平均。Ra為以微時計的擦傷大小的算術平均值。努氏硬度壓痕試驗有機/聚合物塗層的壓痕硬度的測定披露於ASTM D 1474—85(方法A)中。將約0.38mm的塗層施加在一剛性表面上，最好的是玻璃顯微鏡載片上。隨後，通過一能量源使塗層乾燥和/或固化。該測定方法是用一個具有特定面角的錐形金剛石將100克負載施加在塗層表面上，然後將所得永久壓痕的長度測量值轉變成努氏硬度值(KHN)。是使用型號為200的Tukon硬度實驗機進行了測量，它購自Wilson Instruments。對於飽和處理層，其KHN可小於10。初始接合塗層的可接受的KHN值為7—14，上膠塗層的可接受的KHN值至少為15。折皺試驗將10cm×15cm的磨料樣品在水中先浸漬1小時。然後將樣品折皺成一緊密的球狀，其正面(即有磨料顆粒的一面)在內。然後將樣品弄平，檢查是否有下述缺陷(1)表面裂縫-在初始接合塗層和背襯材料之間磨料粘合區產生裂縫，沿摺痕可能有磨料顆粒的掉損；(2)脫層—磨料顆粒從紙背襯材料上剝離或脫離；(3)紙的破壞—在紙背襯材料上有撕破，裂縫或穿洞現象。HBVE與甲苯二異氰酸酯的反應將1升三頸圓底燒瓶、幹空氣進口管、機械攪拌器和加液漏鬥都在氮氣氣氛下放於烘箱內乾燥並進行了安裝。然後，在燒瓶中加入232.3g(2.0mol)的HBVE。在加液漏鬥中裝入174.2g(1.0mol)甲苯二異氰酸酯(購自Aldrich Chemical的80％2，4異構體和20％2，6異構體)，將其緩慢滴加到在65℃油浴中加熱的攪拌的燒瓶內容物中。這種滴加需時2小時。滴加完畢後，將油浴溫度升至75℃保持1小時，在75℃，該1小時之前測量樣品的紅外光譜，表明異氰酸酯的吸收很少。將熱產品倒入品脫瓶中，標記為TDI—VE。HBVE與異佛爾酮二異氰酸酯的反應在裝有幹管，機械攪拌器和滴液漏鬥的經烘箱乾燥過的1升三頸燒瓶中，加入232.3g(2.0mol)HBVE和1.0g二丁基錫二月矽酸酯催化劑。在加液漏鬥中加入異佛爾酮二異氰酸酯(222.3g，1.0mol，Aldrich Chemical Co.)，將其滴加入用油浴保溫在70℃的反應混合物中。完全的滴加需時90分鐘以上，其後再繼續攪拌和70℃保溫2小時。紅外光譜顯示，不存在異氰酸酯的吸收。將熱產品倒入品脫瓶中，標記為IP—VE。紙的飽和處理劑(PS)的製備對比實施例CPSA和實施例PSB—PSD先將乙烯基醚低聚物加熱至100℃，然後稱重裝入一玻璃瓶中。對其再加入單體，充分混合。該混合物加熱至100℃，保溫約15分鐘。冷卻至約60—70℃之後，將光引發劑加入此樹脂中並混合之。
在這些實施例中所述的紙使用不鏽鋼上輥和硬橡膠下輥進行輥塗飽和浸漬之。輥塗機用速度為6.1m/min，軋點壓力為250kPa，獲得了均勻的飽和浸漬。經此飽和處理的紙背襯，其充分固化是通過將其每面以19.0m/min的速度接受120watt/cm Fusion Systems紫外射線燈的輻射共計8次來實現的。然後再在120℃進行熱固化30分鐘以確保固化的完全。
表1總結了用於紙飽和處理實施例的樹脂配方(CPSA和PSB—PSD)。試驗了不同的乙烯基醚化學物質(低聚物和單體反應稀釋劑)，使得經飽和處理的紙具有不同的最終性能。PSB和PSD所含的乙烯基醚組分在完全固化時比較軟和柔韌。PSC所含的快速固化乙烯基醚組分能形成硬度剛性均更高的交聯基體。CPSA為對比用的只含環氧的配方。
測量了幹拉伸強度和溼拉伸強度，用以確定這些紙飽和處理劑的效果。表2列舉了用表1中四種樹脂分別進行飽和處理的兩種不同的紙在磨削方向和橫斷方向的拉伸結果。只要經用紫外光和熱能量充分固化，加入紙1的環氧飽和劑(CPSA)能給出相當好的幹和溼的拉伸強度。然而，這種紙太脆，由於它在非常低的伸長百分數就會急劇地破裂(見表2的欄5)。當在研磨方向上測量時，用這種樹脂浸漬的粘合更差的紙(紙2)，其溼拉伸強度僅為3.1kg，說明這種樹脂性能不佳。對於各種紙背襯，PSB和PSC所用的乙烯基醚樹脂都提供了優異的拉伸強度並且沒有脆性。對於紙1，PSC在研磨方向的溼拉伸強度與環氧配方(CPSA)的相當(13.9kg與14.2kg)，但對於紙2，則明顯地較優(6.5kg與3.1)。另外，乙烯基醚樹脂飽和處理的紙，其伸長百分數明顯地高得多，尤其是在橫斷方向上。
使用乙烯基醚樹脂飽和劑的優點，在溼的折皺試驗中的性能進一步得到了證明。當評價乙烯基醚飽和處理劑(PSB—PSD)時，相應磨料紙的柔韌性是適用的。但CPSA飽和處理的磨料紙在折皺試驗中因為太脆而未能通過。
表1紙飽和處理劑的樹脂配方

表2經飽和浸漬處理的紙的拉伸數據

>製造塗層磨料製品的一般步驟1使用10cm寬的口模式塗覆機在橡膠輥上，以3.7g/m2的塗覆重量將初始接合樹脂塗層施加在用乙烯丙烯酸打了底的76μm(3.0mil)的聚酯薄膜上。線速度為4.6m/min。以73g/m2的塗覆重量，將P320級別的氧化鋁顆粒用靜電法施塗在該溼的初始接合樹脂塗層上。然後立刻用一盞120watt/cm的燈對經此塗覆的磨料製品進行輻照；有一些初始接合樹脂還需要在120℃下再進行熱能預固化30分鐘。用輥塗機以9.1m/min的線速度在172kPa的壓力下施塗上膠樹脂塗層其幹的上膠塗層重量為38g/m2。然後在120℃進行最終的固化70分鐘。製造塗層磨料製品的一般步驟2除了下述的上膠塗層和固化條件外，本步驟與步驟1相同。用不鏽鋼上輥和硬橡膠下輥構成的輥塗機施塗上膠樹脂塗層。在690kPa的壓力和0.5m/min的速度下的塗覆產生了30g/m2的幹上膠塗層重量。以30.5m/min的速度在120watt/cm Fusion Systems D—燈泡下面通十二次，使此乙烯基醚結構得以固化。環氧結構的固化，需要以30.5m/min的速度在120watt/cm Fusion System D—燈泡下面通過六次，然後繼以11.5℃25分鐘和125℃25分鐘。對比實施例C1—C4和實施例1—4初始接合塗層和上膠塗層實施例乙烯基醚樹脂在塗層磨料製品中的良好效果的另一個證明，是其在P320級別結構中作為初始接合塗層和上膠塗層的使用。一種陽離子固化的環氧初始接合或上膠塗層作為對比實施例。表3總結了用於這些實施例的初始接合塗層配方(配方E，F和G)和上膠塗層配方(H和I)。表4描述了一種可熱固化的酚醛/胺上膠塗層的配方。
使用了兩種P320級別的塗層磨料商品作為產品性能的比較基礎。對比實施例C1為Minnesota Mining and Manufacturing Com-pany的P320級別255 Production Frecut Film。在進行席費爾實驗之前，用溶劑除去Frecut的上上膠塗層。對比實施例C2也是購自Minnesota Mining and Manufacturing Company的P320級別2130Q Imperial Wetordry Production Paper A Weight.
表5總結了席費爾試驗的磨削量和表面光潔度數據。實施例1—2和C3用的是可輻射固化的初始接合塗層(樹脂E，F和G)和可熱固化的酚醛上膠塗層(樹脂J)。所有這三個實施例的切割性能都是可接受的，其磨削量落在C1和C2磨削量的範圍內。然而，C3需要附加的熱固化步驟(120℃下30分鐘)才能獲得這種可接受的切削性能。另外，與兩種乙烯基醚初始接合塗層(實施例1和2)相比，環氧實施例的表面光潔度(Ra和Rtm)差得很多。
在實施例3—4和C4中，初始接合塗層的樹脂和上膠塗層的樹脂都是可陽離子輻射固化的配方。雖然這些實施例樣品的磨削量都沒有商品磨料製品那麼高，但它們在被研磨的工件上留下了更光滑的表面光潔度。另外，乙烯基醚結構(實施例3和4)不需要附加的熱固化過程。環氧結構(C4)的研磨性能最差，而且還需要經歷長時間的熱固化過程(115℃下25分鐘和125℃下25分鐘)，這當然是個缺點。在初始接合和上膠塗層中使用陽離子固化的環氧沒有好處，因為這種磨料製品如所有酚醛型結構那樣需要同樣長的熱過程。
表6總結了在表1和3中所述可輻射固化樹脂獲得的努氏硬度數據。這些數據可用作指導在塗層磨料製品結構的不同部位(例如飽和處理劑，初始接合塗層或上膠塗層)中選用各種固化樹脂硬度要求時的依據。
表3粘合劑塗層的樹脂配方

表4上膠塗層的樹脂配方

表5席費爾試驗的磨削量和表面光潔度數據

表6努氏硬度

實施例5屏蔽性塗層實施例本實施例說明了使用乙烯基醚樹脂作為屏蔽性塗層的用途。
製備了具有下述配方的屏蔽性塗層組合物15％(重量)PEPC，35％(重量)HBVE，50％(重量)V2020和2.5％(重量)UVI—6990。初始接合塗層配方用的是如美國專利5,178,636，第33欄，表20中所述的可溶酚醛樹脂和二丙烯酸酯單體的共混物，在本發明中結合參考引用了這些描述。上膠塗層配方為表4的樹脂J。背襯材料為購自Kammerer GmbH的Abrasive Paper—Waterproof，Grey 010，115g/m2，719073。
施塗的幹塗層重量，屏蔽性塗層為17.0g/m2，初始接合塗層為9.0g/m2，上膠塗層為7.5g/m2。
屏蔽性塗層是用槽深為0.025mm的Meyer棒施塗在15×25cm的紙樣品上的。其固化是通過將塗層以15.5m/min的速度在120watt/cm Fusoon Systems D燈泡下面經過8次實現的。初始接合塗層也可用Meyer棒施塗，以32.0m/min的速度在UV燈泡下面經過一次而部分固化。將1200級別的碳化矽顆粒(Fujimi)滴塗在初始接合塗層上，其塗覆量約為24.0g/m2的碳化矽重量。在116℃下加熱30分鐘，使初始接合塗層熱固化。按初始接合塗層磨料製品的一般步驟2中所述的方法，輥塗上膠塗層。然後將所得磨料製品在120℃下固化70分鐘。
表7席費爾試驗的磨削量和表面光潔度數據

磨料製品中採用了這種乙烯基醚樹脂屏蔽性塗層，磨削量得到顯著的改進，而表面光潔度並不受到多大影響。
在不偏離本發明的範圍和原則的條件下，對於本發明的各種改進和改變，本領域的技術熟練者是不難明白的，而且應該明白的是，本發明不應受到上述說明性實施例不恰當地限制。在此參考引用的所有出版物和專利，其引用程度就好象各個出版物和專利分別被具體指出進行參考引用時一樣。
權利要求
1.一種磨料製品，它包含下述順序的組成部分經主要含耐水的，100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物的輻射固化樹脂的飽和劑處理過的背襯材料、初始接合塗層，許多磨料顆粒、上膠塗層。
2.如權利要求1所述的磨料製品，其中背襯材料為多孔的紙。
3.如權利要求1所述的磨料製品，其中背襯材料用乙烯基醚樹脂飽和處理的吸收百分數範圍在10—60％，其中飽和吸收百分數使用下述公式確定%SPU=(PD)-(PBW)PBW100]]>其中％SPU為背襯材料飽和劑吸收的百分數，PD為經飽和處理的背襯材料的乾重量，PBW為背襯材料的基重，基重為每單位面積背襯材料上紙背襯材料的乾重。
4.如權利要求1所述的磨料製品，其中乙烯基醚單體和/或低聚物為二乙烯基醚。
5.如權利要求4所述的磨料製品，其中二乙烯基醚或者為聚醚或聚酯二醇的二乙烯基醚，或者為氨基甲酸乙酯或二異氰酸酯的二乙烯基醚。
6.如權利要求1所述的磨料製品，它還包含屏蔽性塗層。
7.如權利要求6所述的磨料製品，其中屏蔽性塗層，初始接合塗層，上膠塗層或它們的組合主要包含100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物的輻射固化的樹脂。
8.如權利要求1所述的磨料製品，其中背襯材料為紙，二乙烯基醚樹脂為下述諸物質的反應產物(a)1，4—環己烷二甲醇二乙烯基醚，(b)三甘醇的二乙烯基醚，(c)含二乙烯基醚官能度的一種液體脂族酯樹脂，(d)1，4—羥丁基乙烯基醚與亞甲苯基二異氰酸酯的反應產物，和(e)催化有效量的一種三芳基鋶鹽光催化劑，該光催化劑在受到輻射輻照時將使可陽離子聚合的組分(a)，(b)和(c)進行聚合。
9.一種磨料製品，它包含防水背襯材料、主要包含100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物的可輻射固化樹脂屏蔽性塗層、初始接合塗層，許多磨料顆粒、上膠塗層。
10.如權利要求9所述的磨料製品，其中屏蔽性塗層的幹塗層重量一般為5—25g/m2。
11.如權利要求9所述的磨料製品，其中乙烯基醚樹脂為二乙烯基醚。
12.如權利要求11所述的磨料製品，其中二乙烯基醚或者為聚醚或聚酯二醇的二乙烯基醚，或者為氨基甲酸乙酯或二異氰酸酯的二乙烯基醚。
13.如權利要求9所述的磨料製品，其中初始接合塗層或上膠塗層或這兩個塗層主要包含100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物的輻射固化的樹脂。
14.一種磨料製品，它包含背襯材料、主要包含100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物的可輻射固化樹脂的初始接合塗層、許多磨料顆粒、上膠塗層。
15.如權利要求14所述的磨料製品，其中乙烯基醚單體和/或低聚物為二乙烯基醚。
16.如權利要求14所述的磨料製品，其中二乙烯基醚或者為聚醚或聚酯二醇的二乙烯基醚，或者為氨基甲酸乙酯或二異氰酸酯的二乙烯基醚。
17.一種磨料製品，它包含背襯材料、初始接合塗層，許多磨料顆粒、主要包含100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物的可輻射固化樹脂的上膠塗層。
18.如權利要求17所述的磨料製品，其中乙烯基醚單體和/或低聚物為二乙烯基醚。
19.如權利要求18所述的磨料製品，其中二乙烯基醚或者為聚醚或聚酯二醇的二乙烯基醚，或者為氨基甲酸乙酯，或者為二異氰酸酯的二乙烯基醚。
20.如權利要求18所述的磨料製品，其中初始接合塗層主要包含100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物的輻射固化的樹脂。
全文摘要
本發明提供包含用飽和劑浸漬處理的背襯材料，屏蔽性塗層，初始接合塗層，上膠塗層中的至少一種或它們的組合的磨料製品，其中飽和處理劑和各個層都主要包含100％固體的一種或多種乙烯基醚單體和/或低聚物的輻射固化的樹脂。
文檔編號C08J5/14GK1127486SQ94192834
公開日1996年7月24日 申請日期1994年6月10日 優先權日1993年7月21日
發明者R·A·弗勒斯比, E·G·拉森 申請人:美國3M公司