JPH0796624B2 - 被覆研磨材 - Google Patents

被覆研磨材

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JPH0796624B2
JPH0796624B2 JP61179808A JP17980886A JPH0796624B2 JP H0796624 B2 JPH0796624 B2 JP H0796624B2 JP 61179808 A JP61179808 A JP 61179808A JP 17980886 A JP17980886 A JP 17980886A JP H0796624 B2 JPH0796624 B2 JP H0796624B2
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    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
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Description

【発明の詳細な説明】 技術の背景 本発明は、研磨材粒体を基材シートの上に保持しかつ支
持する樹脂結合剤を有する被覆研磨材製品に関する。
被覆研磨材は一般に、接着剤が研磨材粒体の被覆をその
上に保持しかつ支持する柔軟な基材からなる。基材は
紙、布、フイルム、バルカンフアイバーなど、またはこ
れらの材料の一つ以上の組合せであつてよい。研磨材粒
体はフリント、ざくろ石、酸化アルミニウム、アルミナ
−ジルコニア、ダイアモンド、炭化ケイ素などから形成
されるものでよい。現在汎用の結合剤はフエノール樹
脂、にかわ、およびワニスである。フエノール樹脂には
フエノール−アルデヒド型のものが含まれる。フエノー
ル樹脂、にわか、およびワニス以外に、被覆研磨材製品
の製造に使用される他の既知の樹脂結合剤材料の例に含
まれるものはエポキシ樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹
脂、およびポリウレタン樹脂である。
被覆研磨材は、研磨材粒体が配置されるときシート上に
その粒の末端を固定するために使用される「メイク」塗
層と、その研磨材粒体をシートに確りと密着結合させ
る、メイク塗層の上に施される樹脂結合剤材料の「サイ
ズ」塗層を使用することがある。サイズ塗層の樹脂はメ
イク塗層と同じ材料であつてもよいし、または別の樹脂
質材料であつてもよい。
被覆研磨材の製造に際して、メイク塗層の樹脂結合剤と
研磨材粒体とがまず第一に基材に塗布され、次にサイズ
塗層の樹脂結合剤が塗布され、そして最後にその構造が
完全に硬化される。一般に、熱硬化性結合剤は優れた特
性(例えば、耐熱性)を有する被覆研磨材を提供する。
熱硬化性結合剤の例に含まれるものはフエノール樹脂、
エポキシ樹脂、およびアルキド樹脂である。しかし、ポ
リエステルまたはセルロースの基材を使用する場合には
硬化温度は約130℃に限定される。この温度では、硬化
時間が長い。長い硬化時間はフエスツーン硬化区域の使
用を必要とする。フエスツーン硬化区域の不利な点とし
て、吊下げ棒の所に欠陥を生ずること、大きなフエスツ
ーン炉中の温度変動による不均一な硬化、結合剤の垂れ
下がり、および研磨剤粒体の移動が挙げられる。さらに
フエスツーン硬化区域は大きなスペースと多量のエネル
ギーを必要とする。
被覆研磨材の製造における熱硬化工程の不利を避けるた
めに放射線硬化を使用することが提案された。米国特許
第4,047,903号は被覆研磨材の製造のためにエポキシ−
アクリル結合剤と電子線照射を開示している。米国特許
第4,345,545号、米国特許第4,457,766号および英国特許
第2,087,263A号は被覆研磨材の製造における樹脂被覆ウ
エブの電子ビーム硬化の方法を開示している。そこに開
示された電子ビーム硬化性結合剤の例にウレタン−アク
リレートとエポキシ−アクリレートが含まれる。これら
の特許に開示された結合剤は熱安定性、表面の硬さ、お
よび研削性能について熱硬化性結合剤に劣る。
発明の要約 本発明は、(1)少なくとも一つのアクリレート末端基
または側基を有するイソシアネート誘導体および少なく
とも一つのアクリレート末端基または側基を有するイソ
シアヌレート誘導体から成る群より選択される少なくと
も一つのモノマー、および(2)少なくとも一つのアク
リレート末端基または側基を有する少なくとも一つの脂
肪族または脂環式モノマーから形成される共重合体から
成る結合剤と結合して研磨材粒子または顆粒を保持する
基材から成る被覆研磨材を含む。イソシアヌレート/イ
ソシアネート群の中の好ましいモノマーは複素環構造を
有するものであり、その好ましいモノマーはアクリル酸
とメタクリル酸の混合物とトリス(ヒドロキシアルキ
ル)イソシアヌレートとの反応生成物である。その群の
好ましい脂肪族または脂環式モノマーで少なくとも一つ
のアクリレート基を有するものはトリメチロールプロパ
ントリアクリレートである。共重合体は、前記のモノマ
ーを含む混合物を慣用の電磁放射線源、好ましくはイオ
ン化放射線源、に暴露させることによつて形成されるこ
とが好ましい。
本発明の被覆研磨材の性能は、特に研削性能、硬さ、お
よび熱安定性に関して、熱硬化性フエノール樹脂により
形成された被覆研磨材のそれに等しいかまたはまさつて
いる。本発明の被覆研磨材は従来既知の放射線硬化性被
覆研磨材より改良された性能、特に熱安定性、表面硬
度、および研削性能に関して、改良された性能を示し
た。
詳細な説明 本発明の被覆研磨材製品を形成するための従来慣用の成
分は当業界において一般に使用されているものから選択
されるであろう。前記のように、基材は紙、布、バルカ
ンフアイバー、ポリマーフイルムまたはこの用途のため
に知られているすべてその他の基材から形成される。研
磨材粒体は被覆研磨材の形成に使用されるすべて従来の
等級のものであつてよく、フリント、ざくろ石、酸化ア
ルミニウム、アルミナ:ジルコニア、ダイアモンドおよ
び炭化ケイ素など、またはそれらの混合物であつてよ
い。研磨材粒体のシート上の頻度もまた従来慣用の通り
であろう。研磨材粒体は、特定の被覆研磨材製品の要求
に応じて、配向されることもあるし、また配向なしに基
材に塗布されることもある。
本発明の被覆研磨材製品はまた当業界に公知のような改
変を含むこともあり得る。例えば、基材の研磨材の無い
側に感圧粘着剤のような裏面塗層を施すこともあり、ま
た各種のスーパーサイズ(例えば、ステアリン酸亜鉛)
を摩耗荷重その他を避けるために塗布することもある。
本発明の被覆研磨材用の結合剤は2部類から選択される
コモノマーの共重合により形成された共重合体から成
る。その反応混合物はそれぞれの部類からの少なくとも
一つのコモノマーを含まなくてはならない。第1の部類
のモノマーに属するものは少なくとも一つのアクリレー
ト末端基または側基を有するイソシアヌレート誘導体ま
たはイソシアネート誘導体である。ここにおいて使用さ
れる場合に「アクリレート」にはアクリレートおよびメ
タクリレートの両者が含まれる。第2の部類の脂肪族ま
たは脂環式モノマーに属するものはアクリル酸エステル
である。これらのモノマーは少なくとも一つのアクリレ
ート末端基または側基を含有しなければならない。
イソシアヌレートのモノマーは次の構造によつて表わさ
れる。
上式中、各Rは同一または異なることができ、かつ少な
くとも一つのアクリレートまたはメタクリレートの末端
基を含む基を表わす。好ましくは、Rは下記の式を表わ
す。
上式中、 R1は、例えば、1〜20個の炭素原子、好ましくは1〜1
0個の炭素原子、を有する2価のアルキレン基を表わ
し、 R2は−Hまたは−CH3を表わし、 R3は−Hまたは−CH3を表わし、 R4は水素、アルキル基(例えば、1〜20個の炭素原子
を有する)、アリールアルキル基(例えば、6〜26個の
炭素原子を有する)を表わし、 R5は水素、アルキル基(例えば、1〜20個の炭素原子
を有する)、アリールアルキル基(例えば、6〜26個の
炭素原子を有する)を表わし、 R6は、例えば、1〜20個の炭素原子、好ましくは1〜1
0個の炭素原子、を有する2価のアルキレン基を表わ
し、 R7は共有結合または、例えば、1〜20個の炭素原子、
好ましくは1〜10個の炭素原子、を有する2価のアルキ
レン基を表わし、 aは1から3までの整数を表わし、 bは0または1を表わし、 cは0または1を表わし、そして a+b+c=3である。
1、R6、R7によつて表わされる部分は直鎖、枝分
れ、または環状であることができる。
本発明に適するイソシアヌレートモノマーは米国特許第
3,932,401号、第4,145,544号、第4,288,586号、第4,32
4,879号、第4,485,226号に記載された方法に従つて製造
することができる。これらの方法はすべて引用によりこ
こに取り入れられる。
非環式イソシアネート誘導体のモノマーは次の構造によ
り表わさすことができる。
上式中、 Aは、例えば、1〜20個の炭素原子、好ましくは1〜10
個の炭素原子、を有する2価のアルキレン基を表わし、 R8は同一または異なることができ、かつ次式を表わ
す。
上式中、a、b、c、R2、R3、R4、R5、R6、R7
前記に定義された通りである。
Aは直鎖、枝分れ鎖、または十分長ければ、環状である
ことができる。出発原料の入手の可能性の故にAは好ま
しくは −CH2-C(CH3)2-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2− である。
複素環構造のモノマーは、それから形成されるポリマー
が比較的耐久性の、特に高温度研削条件の下で、良いた
めに好まれる。
少なくとも一つのアクリレート末端基または側基を有す
る好ましい脂肪族または脂環式モノマーは次の構造によ
り表わすことができる。
上式中、各R9は同一または異なることができ、かつR9
はHまたは を表わし、 R10は、1〜10個の炭素原子を有するアルキル基を表わ
し、 R11はHまたは−CH3を表わし、 R12はHまたは−CH3を表わし、 R13は共有結合または少なくとも一つのR9がHでなけ
れば、例えば、1〜20個の炭素原子を有する2価のアル
キレン基を表わす。
13により表わされる部分は直鎖、枝分れ、または環状
であることができる。もし環状であるならば、その環は
5また6個の環原子を含むことができる。
本発明に適当な式IIIのアクリレートモノマーに含まれ
るものは単官能または多官能のアクリル酸、メタクリル
酸、またはクロトン酸のエステル(例えば、これらの酸
のメチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシルまたは
ヒドロキシアルキルエステル)、および芳香族モノマー
(例えば、ビニルトルエン、スチレン、ジビニルベンゼ
ンおよびアリルエステル)である。本発明に適当なアク
リル酸エステルモノマーは市場で入手できる。
モノマーIまたはIIのモノマーIIIに対する割合は約1:3
から約3:1までの範囲にあることができ、そして好まし
くは約1.5:1から約1:1.5までの範囲にある。
共重合可能なモノマー自身が希釈剤として働くので、非
反応性溶媒の汚染効果を与えることなしに被覆用樹脂の
粘度を調節することができる。
結合剤を製造するための組成物を調製するために、モノ
マーを充填材、触媒およびその他の添加物と共に、まず
適当な容器の中で混合する。かくして形成された混合物
を次にその上に塗層が作られる表面(例えば、メイク塗
層には基材、サイズ塗層には研磨材鉱物の層)に塗布す
る。
本発明の結合剤を形成する際に有用な共重合体は好まし
くは形成されてから電磁放射線、さらに詳細にはイオン
化放射線、例えば、0.1〜10メガラド、好ましくは1〜1
0メガラド、のエネルギーを有する電子ビーム放射線、
により硬化される。使用される放射線の量は共重合体を
製造するために使用されるモノマーに望まれる硬化度に
関係する。典型的な電子放射線量は300m/分までの加工
速度を可能ならしめるものである。一定水準の放射線に
よる硬化速度は組成物の厚さ並びに密度と性質に従つて
変動する。本発明の結合剤を硬化させるために適するイ
オン化放射線のその他の線源に含まれるものはガンマー
放射線およびX線である。紫外線もまた本発明の結合剤
の共重合体を形成してから硬化させるために使用するこ
とができる。さらに、結合剤が放射線により硬化された
後に、放射線に暴露される間に粗粒の影にあるような共
重合体を完全に硬化させるために熱エネルギーにより後
硬化を行なうことができる。あるいはその代りに、共重
合体を形成してから熱エネルギーにより硬化させること
もできる。熱エネルギーが使用される場合には、後硬化
のためにもまた第1次硬化のためにも、モノマーを含む
組成物中に熱硬化触媒を含むことが望ましい。従来慣用
の過酸化物硬化触媒(例えば、過酸化ベンゾイル)を、
熱硬化が利用されるときに、使用することができる。
メイク塗層とサイズ塗層は同時にまたは別々に硬化させ
ることができる。硬化は空気中で行うことができるが、
窒素雰囲気内で行われることが好ましい。別々に硬化さ
せる場合に、メイク塗層は空気中で硬化される。それは
サイズ塗層を塗るときにメイク塗層の表面を完全には硬
化させておかないで、サイズ塗層の硬化により両塗層間
に結合を生じさせることが一般に望まれるからである。
メイク塗層もサイズ塗層も、通常適当な触媒の添加によ
り、熱硬化することができる。しかし、望まれる加工上
の利点を維持するためにメイク塗層とサイズ塗層の両方
共に放射線硬化性であることが好ましい。
メイク塗層とサイズ塗層の両方共に本発明の結合剤から
作られることは必要でない。もしサイズ塗層が本発明の
結合剤から成る場合には、メイク塗層は慣用の結合剤材
料、例えば、フエノール樹脂、にかわ、ワニス、エポキ
シ樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、ポリウレタン樹
脂、から形成されることができる。もしメイク塗層が本
発明の結合剤から成る場合には、サイズ塗層は慣用の結
合剤材料から形成されることができる。もち論、メイク
塗層とサイズ塗層の両方共に本発明の結合剤より形成さ
れることもできる。
メイク塗層とサイズ塗層を施すよりもむしろ、単独の結
合剤塗層が使用されることもまた予期される。しかし、
メイク塗層とサイズ塗層の両方共に使用されることが好
ましい。
本発明による被覆研磨材の特性と性能は、フエノール樹
脂から成る結合剤を有する被覆研磨材のそれらに同等か
またはまさつている。本発明の結合剤のバーコル硬度、
熱安定性、結合の強さ、および研削条件下の耐久性のよ
うな特性は、フエノール樹脂から成る結合剤によつて示
されるそれらの特性に匹敵するかまたはまさつている。
本発明の研磨材製品の硬化した樹脂は、高速研削によつ
てもたらされる結合剤の劣化に対して優れた耐熱性を与
える。本発明の樹脂質結合剤を使用する被覆研磨材製品
は水冷却を受けることができる。
その上、本発明の結合剤は溶媒を必要としないので、従
つて溶媒除去の必要および汚染排除の問題を無くする。
次の実施例において、次のような略語が使用される。
AA− アクリル酸 TMPTA− トリメチロールプロパントリアクリレート TATHEIC− トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレー
トトリアクリレート NVP− N−ビニル−2−ピロリドン HMDI− トリス(ヘキサメチレンジイソシアネート) HMDI−T7−7個のアクリレート基を有するトリス(ヘキ
サメチレンジイソシアネート) HMDI−T9−9個のアクリレート基を有するトリス(ヘキ
サメチレンジイソシアネート) N−BUMA−N−ブチルウレタンメタクリレート TEGDMA− トリエチレングリコールジメタクリレート TMDI− 2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシ
アネート TMDI−T2−2個のアクリレート基を有する2,2,4−トリ
メチルヘキサメチレンジイソシアネート TMDI−T4−4個のアクリレート基を有する2,2,4−トリ
メチルヘキサメチレンジイソシアネート IBOA− イソボルニルアクリレート CaCO3− 炭酸カルシウム。
次の実施例は本発明の理解を助けるために提供されるも
のであつて、本発明の範囲を限定するものと解釈される
べきでない。特に示されなければすべての量は重量部で
ある。
実施例1 この例は本発明の結合剤を調製するために使用される樹
脂または共重合体の優秀な表面硬度を従来の技術の結合
剤を調製するために使用される樹脂の同じ特性と比較す
るとどうであるかを示すものである。
各試料において、結合剤は各成分を機械的攪拌機を装備
した容器入れてから、それらの成分を攪拌して均一な混
合物が得られるまで続けた。その放射線硬化性結合剤組
成物をポリエチレンテレフタレート(PET)フイルム上
に4ミルの湿潤厚さにナイフ塗布してから、次にエナー
ジー・サイエンス社(Energy Science,Inc.,Woburn,M
A)発売のモデル250エレクトロカーテン(Electrocurta
in )電子ビームにより窒素雰囲気中で200KeVで5メガ
ラツドの線量により照射した。対照のフエノール樹脂試
料を、フエノール樹脂組成物をガラストレイ中に注入し
てから、次に90℃で90分間硬化させ、そして引続き100
℃で12時間硬化させることにより調製した。
上記のようにして調製した各試料をバーコル法(ASTM D
−2583-75)により硬度につき測定した。その方法は針
の先に力をかけて、貫通荷重を観察し、そして前記の荷
重を、ガラスを貫通するために要する荷重の百分率とし
て記録することを含む。その結果を第I表に示す。同表
において試料1と2は本発明の結合剤の特性を示し、試
料3−8は従来技術の結合剤の特性を示す。試料3−5
は熱硬化されたものであり、試料6−8は放射線により
硬化された。
充填および未充填TMPTA/TATHEIC樹脂系はすべての他の
放射線硬化樹脂または熱硬化樹脂のそれを超える硬度を
示している。
実施例2 この例は本発明の放射線硬化樹脂質結合剤の熱安定性を
従来技術の熱硬化フエノール樹脂結合剤のそれと比較す
る。熱安定性は温度の関数としての重量損失(百分率)
により測定した。
各試料は実施例1において述べた手順に従つて調製され
た。試料をPETフイルムおよびトレイより取り除いてか
ら、熱重量分析(TGA)により分析した。TGA測定はパー
キン−エルマー(Perkin-Elmer)モデルTGS−2熱分析
計上で100cc/分の流速の空気雰囲気中で450℃の最高温
度まで行われた。20℃の出発温度は20℃/分の速度で増
加された。その結果を第II表に示す。同表において試料
9から11までは本発明の硬化した結合剤の特性を示し、
そして試料12から16までは従来技術の結合剤の特性を示
している。試料12-14は熱硬化され、そして試料15-16は
放射線により硬化されたものである。
本発明の充填および未充填のTMPTA/TATHEIC樹脂系はの
他の樹脂系に同等またはまさる熱安定性を有する。
実施例3 この例は本発明の被覆研磨材の研削性能試験結果を示
す。
放射線硬化性の樹脂結合剤組成物を50gのTMPTAと50gのT
ATHEICを混合することにより調製した。次に100gの石英
(イムシルImsil A−10)をこの樹脂混合物に配合し
て均一になるまで混合した。同じ組成物をメイク塗層と
サイズ塗層に使用した。メイク塗層組成物を3インチ×
132インチの標準単一綿布ベルト研磨基材にナイフ塗布
機を使用して塗り、均一なメイク塗層を作つた。研磨材
鉱物(グレード50酸化アルミニウム)を次にベルトのメ
イク塗層上に静電塗装で被覆させて均一な表面被覆を与
えた。この工程に役立つ静電塗装機はピーター・スウエ
イブ社(Peter Swabe Co.,西ドイツ)により製作されて
いる。その研磨材を積載した被覆を、第III表に示され
るように1−10メガラドの放射線で作動している250KeV
のエレクトロカーテン電子ビーム(エナージー・サイエ
ンス社製)を通過させた。その線速度と電流は均一な線
量を与えるように調節された。
サイズ塗層をロール塗布機を使用して研磨材鉱物の層の
上に塗つた。硬化はメイク塗層を硬化するために用いら
れたと同じ条件の下に完遂された。この手順に従つてメ
イク塗層とサイズ塗層の数種の組合せが作られた。かく
して調製された試料を第III表に要約して示す。
各試料はデイバイン・ブラザーズ社(Divine Brothers
Co.,Inc.,Utica,New York)により製作された単一ベル
トロボツト研削機上で試験された。各3インチ×132イ
ンチのベルトが、毎分6400平方フイート(SFPM)で駆動
されている55Aジユロメーターの14インチ直径のコンタ
クトホイール上に貼りつけられ、一方1インチ×10イン
チの往復運動する被削体がそのコンタクトホイールの軸
に平行に配置された。被削体は25ポンドの一定荷重を用
いてベルトに押し付けられた。この例および以下の他の
例において用いられる「初期切削量」という用語は、研
削の最初の1分間に研削除去される被削体の重量を意味
し、また「全切削量」は示された研削時間の間に研削除
去された被削体の重量を意味する。試験結果を第IV表に
示す。
本発明の樹脂結合剤は放射線硬化された被覆研磨材の結
合剤として好結果をもつて働いた。
実施例4 この例は実施例3と同様に本発明の被覆研磨材の研削性
能試験結果を示すものであり、主な相違は220グレード
の研磨材鉱物が使用されたことである。
放射線硬化性の樹脂結合剤組成物を50gのTMPTAと50gのT
ATHEICを配合して均一になるまで混合することにより調
製した。同じ組成物をメイク塗層とサイズ塗層に使用し
た。メイク塗層組成物を3インチ×132インチの標準単
一綿布ベルト研磨基材にナイフ塗布機を使用して塗り、
均一なメイク塗層を作つた。メイク塗層の重量は10gで
あつた。研磨材鉱物(グレード50酸化アルミニウム)を
次にベルトのメイク塗層上に静電塗装で被覆させて均一
な表面被覆を与えた。研磨材鉱物の重量は61gであつ
た。その研磨材を積載した被覆を第III表に示されるよ
うに10メガラドの放射線で作動している250KeVのエレク
トロカーテン(Electrocurtain )電子ビーム(エナー
ジー・サイエンス社製)を通過させた。その線速度と電
流は均一な線量を与えるように調節された。
試料21と記された試料を2本ロール塗布機により研磨材
鉱物を覆うに丁度十分な量のサイズ塗層で被覆させた。
硬化を電子ビーム放射線(10メガラド)を用いて完全に
行つた。
試料を実施例3と同様に試験したが、ただ相違はベルト
に対する被削体の荷重が10ポンドであつた。初期切削量
(1分間)は25gであつた。全切削量(20分間)は279g
であつた。対照として使用したフエノール樹脂は初期切
削量が12gであり、全切削量が212gであつた。本発明の
被覆研削材はフエノール樹脂を用いる被覆研磨材に対し
て研削性能においてまさつていた。
実施例5 この例は、研磨材粒体による遮蔽のため放射線に暴露さ
れない樹脂材料の硬化を確実にするために任意の熱硬化
を使用できることを示す。
研磨材鉱物によつて遮蔽される樹脂材料の完全な硬化を
確実にするため熱硬化触媒をメイク塗層組成物に添加し
た。望ましい量の触媒を一部の溶媒中に溶解した。第V
表に示される割合のモノマー、充填材、および触媒を均
一な混合物が得られるまで混合した。
その混合物、すなわちメイク塗層、を基材(それぞれの
場合にX重量の綿布)にナイフ塗布機により塗つた。次
に研磨材鉱物(酸化アルミニウム)をメイク塗層の上に
静電塗装して均一な表面被覆を与えた。かくして得られ
た塗層を次に望みの線量を与えるように作動している25
0KeVエレクトロカーテン電子ビームの下を通過させるこ
とにより照射した。次にその試料を強制通風炉中で100
℃で4時間熱により後硬化させた。
熱による後硬化をしてから試料を2本ロール塗布機によ
り研磨材鉱物を覆うに丁度十分な量のサイズ塗層で被覆
させた。各試料のサイズ塗層はメイク塗層に用いられた
組成物と同じものであつた。硬化は電子ビーム照射のみ
により完全に行われた。第VI表は研磨材試料の被覆重量
と硬化条件を示す。
各試料を実施例3の単一ベルトロボツト研削機上で試験
した。試験手順は実施例3に用いられたものと同じであ
つた。
ロボツト研削試験の結果を第VII表に示す。対照はミネ
ソタ・マイニング・アンド・マニユフアクチユアリング
・カンパニー(Minesota Mining and Manufacturing Cm
pany)により製作された標準3M フエノール樹脂のRBC-
GG研削ベルトであつた。
熱硬化と放射線硬化の組合せは、アクリレートモノマー
が放射線暴露の間に粗粒の影の中にあつたとしても重合
してかつ完全に硬化することを確実にする。完全な硬化
がなければ、個々の研磨材粒子は研削の間に損失され、
それにより切削性能を低下させることになる。
実施例6 この例は放射線硬化性結合剤のための実際の製造手順と
同様な連続被覆技術を示す。メイクおよびサイズ樹脂被
覆組成物を実施例3に述べた方法で調製したが、ただ炭
酸カルシウムもまた充填材として使用した。前記実施例
5におけるように熱硬化触媒を組成物中に含ませた。第
VIII表はメイクおよびサイズ塗層組成物に使用された成
分とその量を示す。パイロツトプラントの連続被覆ライ
ンは毎分25フイートのウエブ速度で作動するように設定
された。被覆される基材を連続的にメイク塗層をナイフ
塗布し、研磨材鉱物を静電塗装し、次に空気雰囲気中で
電子ビーム照射することにより処理した。半製品のウエ
ブに熱硬化を与えた。さらにウエブの鉱物側の上に樹脂
サイズ塗層をロール塗布してから次に窒素雰囲気中で電
子ビーム照射する連続処理を続けた。
第IX表は各試料においてどの組成物がメイク塗層に使用
されたか、そしてどの組成物がサイズ塗層に使用された
かを示す。
メイク樹脂は基材(各場合にX重量の綿布)に4ミルの
湿潤厚さでナイフ塗布した。次に研磨材鉱物を第X表に
示されるように与えられた鉱物のグレードに対して望ま
しい塗布量を与えるようにメイク塗層上に静電塗装し
た。メイク塗層を周囲空気の下に3メガラドの線量に22
5KeVで照射した。試料24-26と28-29はサイズ塗層を施す
前にオーブン中で100℃に8時間熱硬化を受けた。
サイズ塗層は第X表に従う塗布量でロール塗布機により
塗られた。
サイズ塗層は窒素雰囲気の下に3メガラドの線量に225K
eVで硬化された。
性能試験を前に実施例3で述べた試験条件に従いロボツ
ト研削機により行ったが、ただグレード80の鉱物に対す
る荷重は15ポンドであり、そしてグレード100の鉱物に
対する荷重が15ポンドであつたことが異なる。その結果
を第XI表に示す。
本発明の研磨材シートはフエノール樹脂の対照試料およ
び従来技術の製品(試料27)と同等またはそれらにまさ
る研削特性を示した。
実施例7 この例はさらに新規な結合剤樹脂の配合を示す。第XII
表に示すようなモノマーと充填材を混合することにより
放射線硬化性樹脂組成物を調製した。その樹脂組成物の
2種には熱硬化触媒を含ませた。メイク樹脂組成物を基
材(各場合にX重量の綿布)上にナイフ塗布機により4
ミルの湿潤厚さに塗つた。研磨材鉱物Al2O3(各場合に
グレード100(AY))を静電塗装によつてメイク塗層上
に被覆させた。その鉱物を被覆した樹脂を空気中で240K
eVの電子ビームにより3メガラドの線量で硬化させた。
次にサイズ樹脂組成物のロール塗布機による塗布(0.06
4g/平方インチ)とその240KeVで3メガラドの線量での
硬化を続いて行つた。試料30と32はそれぞれ100℃で4
時間の熱的後硬化を受けた。
これらの試料の性能を測定するためにロボツト研削機を
実施例3と同様に15ポンドの一定荷重で使用した。その
性能試験結果を第XIII表に示す。
本発明の研磨材シートはフエノール樹脂対照試料と同等
またはこれにまさる研削性能を示した。
実施例8 この例はフアイバーデイスク上に被覆した研磨材の性能
を示す。放射線硬化性被覆組成物を実施例6の組成物B
の条件に従つて調製した。そのメイク塗層組成物を塗料
ばけで直径7インチの30ミルのラツグパルプのバルカン
フアイバーデイスク(例えば、3M タイプCデイスク)
に塗つた。メイク塗層の全重量は4gであつた。研磨材鉱
物15gのグレード50キユビトロン(Cubitron )研磨材
(米国特許第4,314,827号参照)を静電塗装によりメイ
ク塗層に被覆させた。その被覆試料を250KeVの電子ビー
ムにより空気中で5メガラド線量で照射した。
サイズ塗層組成物を9gの重量に塗料ばけにより研磨材被
覆上に塗つた。そのサイズ塗層を250KeVの電子ビームに
より窒素中で5メガラド線量で硬化させた。それに続い
て熱的後硬化(100℃で8時間)を行つた。性能試験
は、縁と平板の試験から成る3M 標準デイスク研磨試験
により行つた。縁試験は、被削材料をデイスクの外縁に
近接して規定の角度で規定の荷重で規定の時間に置くこ
とを含む。平板試験は、被削材料をデイスクの外縁より
内例約1インチの距離に規定の角度で規定の荷重で規定
の時間に置くことを含む。縁試験は角度18°で一定荷重
(2896g)の下に8分間行なつたが、平板試験は角度7
°で一定荷重(2670g)の下に8分間行つた。被削材料
は軟鋼であつた。その結果を第XIV表に示す。
本発明の研磨材シートはフエノール樹脂対照試料と同等
またはこれにまさる切削性能を示した。
実施例9 この例は放射線硬化性樹脂結合剤から作られた湿潤条件
の下に使用できる研磨材構造を示す。メイクおよびサイ
ズ塗層組成物に使用される放射線硬化性樹脂をその成分
を機械的混合機により攪拌することにより調製した。そ
の成分と量を第XV表に示す。
メイク塗層組成物をナイフ塗布機により塗つて1ミルの
被覆厚さを与えた。研磨材鉱物(SiC、220グレード)を
静電塗装により0.081g/平方インチの被覆密度にメイク
塗層上に被覆させた。その塗層を235KeVの電子ビームに
より空気中で3メガラド線量に照射することにより硬化
させた。
サイズ塗層組成物をロール塗布機により塗つて0.029g/
平方インチの被覆重量を与えた。その塗層を200KeVの電
子ビームにより窒素雰囲気中で3メガラド線量に照射す
ることにより硬化させた。
試料を改良シーフアー(Schieffer)デイスク試験機を
使用して試験した。4インチ直径のデイスクを打抜き、
研磨性能の評価のため試験機に取りつけた。試験機は、
その上に研磨材被覆試料が貼りつけられる機械駆動の4
インチ直径の回転する鋼製支持板から成つていた。回転
する試料は、ポリメチルメタクリレート(PMMA)デイス
クの固定された表面に対して10ポンドの一定荷重で押し
つけられた。試験はPMMAデイスクの連続湿潤により毎試
験当り500回転サイクルから成つていた。第XVI表に記載
の報告された結果は試験された各試料につき4回の実験
の平均値から成つている。
実施例10 この例は本発明の結合剤の配合を従来の技術文献に記載
の結合剤の配合とを比較する。各試料のメイク塗層組成
物は基材上に4ミルの湿潤厚さにナイフ塗布した。各被
覆組成物を第XVII表に示す。
各試料において基材はX重量綿布であり、研磨材鉱物は
グレード100(AY)の酸化アルミニウムであつた。研磨
材鉱物は静電塗装により0.19g/平方インチの重量に被覆
させた。試料を研磨材鉱物側を上にして240KeVで5メガ
ラドに照射した。
各試料のサイズ塗層組成物はロール塗布機により0.064g
/平方インチの塗布量で塗つた。各試料を240KeVの電子
ビームにより窒素雰囲気中で5メガラドの線量に照射す
ることにより硬化させた。試料42のサイズ塗層組成物は
31部のセルラド(Celrad )3600エポキシアクリレー
ト、9部のIBOA、6部のTMPTA、9部のNVP、および25部
のCaCO3を含有した。試料43、44、および45のサイズ塗
層用の組成物は第XVII表に示されるようなこれらの試料
のメイク塗層の組成物と同じであつた。
サイズ塗層が硬化された後に、試料を裏側から240KeVで
5メガラドの線量に照射した。性能試験を前に実施例3
に述べたような単一ベルトロボツト切削機上で15ポンド
の荷重で行つた。性能試験の結果を第XVIII表に示す。
試料44と45の本発明の試料は従来技術の試料(試料42と
43)と同等またはこれにまさる研削性能を示している。
本発明の様々な修正および変更が本発明の範囲と精神を
逸脱することなく行い得ることは当業者に明らかなこと
であろう。また本発明はここに述べられた説明のための
態様に不当に限定されないことは理解されねばならな
い。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基材シートの少なくとも一方の大部分の表
    面上に支持されかつ第1の樹脂結合剤のメイク塗層およ
    び第2の樹脂結合剤のサイズ塗層により密着して結合さ
    れている研磨材粒体から成る被覆研磨材製品であって、
    前記第1の樹脂結合剤材料または第2の樹脂結合剤材料
    のうちの少なくとも一つが、1)少なくとも一つのアク
    リレート末端基または側基を有するイソシアヌレート誘
    導体および少なくとも一つのアクリレート末端基または
    側基を有するイソシアネート誘導体から成る群より選択
    される少なくとも一つのモノマー、および2)少なくと
    も一つのアクリレート末端基または側基を有する少なく
    とも一つの脂肪族または脂環式モノマー、から成る混合
    物より形成される共重合体を含むことを特徴とする前記
    の被覆研磨材製品。
  2. 【請求項2】少なくとも一つのアクリレート末端基また
    は側基を有するイソシアヌレートまたはイソシアネート
    誘導体モノマーの脂肪族または脂環式モノマーに対する
    比が、1:3より3:1までの範囲にある、特許請求の範囲第
    1項に記載の研磨材製品。
  3. 【請求項3】少なくとも一つのアクリレート末端基また
    は側基を有するイソシアヌレートまたはイソシアネート
    誘導体モノマーの脂肪族または脂環式モノマーに対する
    比が1:1.5より1.5:1までの範囲にある、特許請求の範囲
    第1項に記載の研磨材製品。
  4. 【請求項4】前記イソシアヌレート誘導体モノマーが一
    般式 (上式中、各Rは同一または異なりかつ少なくとも一つ
    のアクリレートまたはメタアクリレートの末端基または
    側基を含む基を表わす) によって表わされる、特許請求の範囲第1項に記載の研
    磨材製品。
  5. 【請求項5】前記Rが一般式 (上式中、 R1は2価のアルキレン基を表わし、 R2は−Hまたは−CH3を表わし、 R3は−Hまたは−CH3を表わし、 R4は−H、アルキル基、またはアリールアルキル基を
    表わし、 R5は−H、アルキル基、またはアリールアルキル基を
    表わし、 R6は2価のアルキレン基を表わし、 R7は共有結合または2価のアルキレン基を表わし、 aは1から3までの整数を表わし、 bは0または1を表わし、そして a+b+c=3である)の各基から成る群より選択され
    る、特許請求の範囲第4項に記載の研磨材製品。
  6. 【請求項6】前記イソシアネート誘導体モノマーが一般
    (上式中、 Aは2価のアルキレン基を表わし、 各R8は同一または異なることができ、かつ一般式 により表わされ、上式中 R2は−Hまたは−CH3を表わし、 R3は−Hまたは−CH3を表わし、 R4は−H、アルキル基、またはアリールアルキル基を
    表わし、 R5は−H、アルキル基、またはアリールアルキル基を
    表わし、 R6は2価のアルキレン基を表わし、 R7は共有結合または2価のアルキレン基を表わし、 aは1から3までの整数を表わし、 bは0または1を表わし、 cは0または1を表わし、そして a+b+c=3である)により表わされる、特許請求の
    範囲第1項に記載の研磨材製品。
  7. 【請求項7】前記の少なくとも一つのアクリレート基を
    有する脂肪族または脂環式モノマーが一般式 (上式中、 各R9は同一または異なることができ、かつR9は−Hま
    たは を表わし、 R10はアルキル基を表わし、 R11は−Hまたは−CH3を表わし、 R12は−Hまたは−CH3を表わし、 R13は、−Hでない前記のR9の一つにおいて、共有結
    合または2価のアルキレン基を表わす)により表され
    る、特許請求の範囲第1項に記載の研磨材製品。
  8. 【請求項8】前記研磨材粒体がフリント、ざくろ石、酸
    化アルミニウム、アルミナ:ジルコニア、ダイアモン
    ド、および炭化ケイ素から成る群より選択される、特許
    請求の範囲第1項に記載の研磨材製品。
  9. 【請求項9】前記第1の樹脂結合剤が前記の共重合体で
    あり、そして前記第2の樹脂結合剤がにかわ、ワニス、
    エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびポリウレタンから
    成る群より選択される、特許請求の範囲第1項に記載の
    研磨材製品。
  10. 【請求項10】前記第1の樹脂結合剤がにかわ、ワニ
    ス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびポリウレタン
    から成る群より選択され、そして前記第2の樹脂結合剤
    が前記の共重合体である、特許請求の範囲第1項に記載
    の研磨材製品。
  11. 【請求項11】前記基材シートが紙、フィルム、繊維、
    または織布から形成されている、特許請求の範囲第1項
    に記載の研磨材製品。
  12. 【請求項12】前記の混合物がさらに熱硬化触媒を含
    む、特許請求の範囲第1項に記載の研磨材製品。
  13. 【請求項13】1) 基材シートを用意する、 2) 前記の基材シートにメイク塗層を塗る、 3) 前記メイク塗層の上に研磨材粒体を被覆させる、 4) 前記メイク塗層を少なくとも部分的に硬化させ
    る、 5) 前記メイク塗層と前記研磨材粒体の上に前記サイ
    ズ塗層を塗る、 そして 6) 前記メイクおよびサイズ塗層を完全に硬化させ
    る、 以上の工程から成ることを特徴とする、基材シートの少
    なくとも一方の大部分の表面上に支持されかつ第1の樹
    脂結合剤のメイク塗層および第2の樹脂結合剤のサイズ
    塗層により密着して結合されている研磨材粒体から成る
    被覆研磨材製品であって、前記第1の樹脂結合剤材料ま
    たは第2の樹脂結合剤材料のうちの少なくとも一つが、
    1)少なくとも一つのアクリレート末端基または側基を
    有するイソシアヌレート誘導体および少なくとも一つの
    アクリレート末端基または側基を有するイソシアネート
    誘導体から成る群より選択される少なくとも一つのモノ
    マー、および2)少なくとも一つのアクリレート末端基
    または側基を有する少なくとも一つの脂肪族または脂環
    式モノマー、から成る混合物より形成される共重合体を
    含むことを特徴とする前記の被覆研磨材製品を製造する
    方法。
  14. 【請求項14】前記の硬化工程の少なくとも一つを電磁
    放射線により行なう、特許請求の範囲第13項に記載の方
    法。
  15. 【請求項15】前記電磁放射線が紫外線である、特許請
    求の範囲第14項に記載の方法。
  16. 【請求項16】前記電磁放射線がイオン化放射線であ
    る、特許請求の範囲第14項に記載の方法。
  17. 【請求項17】前記イオン化放射線が電子ビーム放射線
    である、特許請求の範囲第16項に記載の方法。
  18. 【請求項18】前記の硬化された被覆研磨材製品を熱エ
    ネルギーにより後硬化する工程をさらに含む、特許請求
    の範囲第13項に記載の方法。
  19. 【請求項19】基材シートの少なくとも一方の大部分の
    表面上に支持されかつ樹脂結合剤材料により密着して結
    合されている研磨材粒体から成る被覆研磨材製品であっ
    て、前記の樹脂結合剤材料が(1)少なくとも一つのア
    クリレート末端基または側基を有するイソシアヌレート
    誘導体および少なくとも一つのアクリレート末端基また
    は側基を有するイソシアネート誘導体から成る群より選
    択される少なくとも一つのモノマー、および(2)少な
    くとも一つのアクリレート末端基または側基を有する少
    なくとも一つの脂肪族または脂環式モノマー、から成る
    混合物より形成される共重合体を含むことを特徴とする
    前記の被覆研磨材製品。
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