包含乙烯基醚官能树脂的磨料制品的制作方法

专利名称：包含乙烯基醚官能树脂的磨料制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及磨料制品，其中背衬处理剂，屏蔽性涂层即初始接合涂层(make coat)主要包含可辐射固化的乙烯基醚官能树脂。
发明的背景目前，磨料制品可用于湿研磨用途，例如研磨汽车的涂漆表面。在这些用途中，对纸背衬材料要进行处理，使材料具有耐水性。这种处理包括用胶乳饱和剂浸渍背衬材料，或用耐水涂料对材料的背面进行涂覆。在纸背衬饱和后，使用若干另外的处理步骤，使背衬具有合适的处理性能，这样生产费用就很高。
现有技术的缺点是目前的纸背衬材料都具有一固有的粗糙表面。纸背衬材料的粗糙度可能大于细磨料颗粒的粒度，结果并非所有的磨料颗粒都在一个单一的平面上，因此不能使所有的磨料颗粒在使用过程中与工件接触。用这样一种粗糙的纸背衬表面，因而难以制造具有薄的，磨料颗粒轮廓均匀的细磨料制品。
作为磨料粘合剂的环氧树脂的阳离子固化已在美国专利4,997,717中披露过，要求在最初的用光化性的光照射后，于50—200℃的温度下进行热固化。这个过程需要用一种有机金属配阳离子的离子盐作为光引发剂。
美国专利4,985,340描述了一种可用作磨料制品粘合剂的聚合物前体。该聚合物前体至少含有一种烯键不饱和单体(有时还与乙烯醚单体结合使用)和包含有机金属盐和鎓盐的固化剂结合起来使用。
美国专利5,191,101揭示了包含可阳离子聚合的材料和催化有效量的有机金属配阳离子盐(作为聚合引发剂)的可能量聚合的体系。
本发明的概述本发明的一个方面是提供包含下述顺序组分的磨料制品经耐水的，100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物的辐射固化树脂处理过的背衬材料、初始接合涂层、许多磨料颗粒、上胶涂层(size coat)。
本发明的特别好的优点是用一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物树脂对纸背衬材料进行处理或饱和。乙烯基醚树脂和纸纤维有很好的粘合性并为背衬材料提供(当固化时)良好的柔韧性，耐水性以及与各种初始接合涂层树脂的相容性。由于有了这种相容性，在界面上就不致产生脱层。
而且，对纸背衬使用乙烯基醚树脂比使用胶乳饱和剂的现有技术更经济。与丙烯酸酯相比，乙烯基醚树脂具有更少的气味，更小的毒性，并且其固化不会受到氧的抑制(故不需要在惰性气氛下进行固化)。与可阳离子固化的环氧相比，乙烯基醚固化得更牢固，为纸背衬材料提供更好的耐水性，并使其不易脆裂。
本发明的另一个方面是提供包含下述组分的磨料制品防水的背衬材料、100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物可辐射固化树脂的屏蔽性涂层、初始接合涂层、许多磨料颗粒、上胶涂层。
有利的是，固化乙烯基醚树脂的屏蔽层提供了光滑的表面，因此便于细磨料颗粒的使用。而且，当将磨料制品用于湿研磨用途时，该屏蔽层还起了隔水的作用。
在本发明的再一个方面中，初始接合涂层或胶结涂层都主要由100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物可辐射固化的树脂组成。初始接合涂层组合物和上胶涂层组合物都可进一步地包含一些添加剂，包括填料，研磨助剂，纤维，抗静电剂，润滑剂，湿润剂，表面活性剂，颜料，染料，偶合剂，增塑剂和悬浮剂。要选择好这些添加剂的加入量，以获得常用的已知性能。然而，这些添加剂的加入不应实质上影响本发明的基本特征和新颖特征。
有利的是当视特定的用途而使用乙烯基醚树脂作为初始接合和/或上胶涂层时，可获得不少益处，例如磨削量有增加(初始接合涂层)，或获得更光滑的表面光洁度(上胶涂层)。
在本申请中，所用的“单体和/或低聚物”是指可固化的液体树脂，它可为单体，低聚物及这两者的共混物，“处理过的(经处理的)”是指纸背衬材料已经吸着了可固化的乙烯基醚树脂，并经暴露于辐射源固化了树脂，“乙烯基醚树脂”是指100％固体的可幅射固化的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物的乙烯基醚树脂。较好实施例的描述本发明通过将100％固体的可辐射固化的乙烯基醚树脂受辐射辐照从而快速固化提供一种柔韧的耐水磨料制品。可将乙烯基醚树脂用作纸的饱和处理剂，获得的纸防水背衬比使用较简单制造过程的现有技术具有更好的经济效益。或者，可将乙烯基醚树脂作为一薄层施涂在预先经饱和处理的或防水的磨料纸背衬材料。这时树脂对纸背衬材料的缓慢渗透使得其与初始接合涂层连接的表面更为光滑，并且有良好的处理性能。
在本发明的一个实施例中，磨料制品包含用耐水的，100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物辐射固化树脂处理过的纸背衬材料，初始接合涂层，许多磨料颗粒、上胶涂层。
本发明另一个实施例的磨料制品中，其背衬材料经过预饱和处理或其它处理，从而用固化乙烯基醚树脂薄层变得具有耐火性。
在再一个实施例中，本发明磨料制品的制法是使用主要包含100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物可辐射固化树脂的初始接合涂层和/或上胶涂层。
其它所设想的不胜枚举的磨料制品结构实施例包括如下的磨料制品(1)其背衬材料用乙烯基醚树脂饱和处理过，用乙烯基醚树脂作屏蔽性涂层；(2)其背衬材料用乙烯基醚树脂饱和处理过，用乙烯基醚树脂作初始接合涂层；(3)其背衬材料用乙烯基醚树脂饱和处理过，用乙烯基醚树脂作上胶涂层；(4)其背衬材料用乙烯基醚树脂饱和处理过，用乙烯基醚树脂作屏蔽性涂层、初始接合涂层和上胶涂层；(5)用乙烯基醚树脂作初始接合涂层和上胶涂层。
而且，当磨料制品有多于一种的组件主要为乙烯基醚树脂时，所用的树脂可为相同或不同的乙烯基醚树脂。
可用的纸背衬材料应为具有足够孔隙度，能吸收乙烯基醚树脂饱和剂达到至少10％饱和度的多孔纸，其不胜枚举的例子包括由Mosinee Paper Co.经化学制浆过程制得的含脲甲醛湿强度添加剂的漂白78g/m2级别的纸(A重量)(#2406—A)或由Mosinee PaperCo.经化学制浆过程制得的非漂白107g/m2级别的纸(C重量)(#1842—BMF 20620—SP)。
当使用乙烯基醚树脂作为屏蔽性涂层、初始接合涂层或上胶涂层时，背衬材料可用纸、聚合物薄膜、布、纤维材幅例如纸粕棉条材幅、非织造材幅，它们的组合物或复合物或经处理后的这些物质。
可用的防水背衬材料包括经某种防水处理的任何上述基材，例如购自Kammerer GmbH的纸和本领域中技术熟练者所已知的纸。
纸背衬材料可用乙烯基醚树脂饱和处理或者涂覆一薄层乙烯基醚树脂(也称为“屏蔽性涂层”)到预先经饱和处理的或防水的背衬材料上。所用的乙烯基醚树脂为100％固体，可以辐射固化。可固化的树脂组合物包含乙烯基醚和阳离子固化剂。当使用乙烯基醚树脂作为屏蔽性涂层时，干涂层的用量一般为5—25g/m2。当使用乙烯基醚树脂对背衬材料进行饱和处理时，纸吸收饱和剂的重量为10—60％。若吸收明显低于10％，则纸的防水功能就不够有效。当饱和剂的吸收重量明显大于60％时，则在成本上又不合算。在纸上的饱和剂的吸收百分数可使用下述公式得出%SPU=(PD)-(PBW)PBW×100]]>其中％SPU为背衬材料饱和剂吸收的百分数，PD为经饱和处理的背衬材料的干重量，PBW为背衬材料的基重。基重为每单位面积纸背衬材料的干重。
乙烯基醚能快速地进行阳离子聚合。典型的阳离子固化剂为有机金属配阳离子的盐，例如披露于欧洲专利申请109,581，美国专利4,740,577，美国专利5,059,701中的那些阳离子固化剂，包括如可商品购得的IrgacureTM261(Ciba Geigy)。另一固化剂的例子为如上述美国专利4,985,340中所述的有机金属配阳离子盐和鎓盐的混合物。有用的鎓盐包括在美国专利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阳离子，还包括芳香族锍盐，尤其是三芳基取代的锍化合物，例如那些在美国专利4,256,828中所述的锍化合物。较好的辐射活化固化体系为IrgacureTM261和三芳基锍盐(可购自3M和Union Carbide的商品)的混合物。
可用于本发明的乙烯基醚，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、乙烯基异丁基醚、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—羟丁基醚。较好的乙烯基醚包括1，4—环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体脂族酯树脂、4—羟丁基乙烯基醚连同亚甲苯基二异氰酸酯一起、二乙烯基醚类，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异氰酸酯的二乙烯基醚。
当乙烯基醚树脂用作涂覆层时，可使用浸涂，辊涂，刮涂等本领域技术熟练者已知的涂覆技术将它施涂于背衬材料。
为了在涂覆后固化所涂覆的层，将涂层接受一定强度的辐射辐照一段时间，所用辐射的强度视涂层的厚度、磨料颗粒的尺寸和任选添加剂的种类和数量而异。这些固化条件，包括持续时间、辐射的波长和强度，本领域技术熟练者是不难确定的。能量源包括电子束、紫外光或可见光。
背衬材料可用通常称为“初始接合涂层”的第一粘合剂层涂覆，然后施加磨料颗粒。通常使所得的粘合剂/磨料组合物或复合物进行部分固化，将磨料颗粒粘附在背衬材料上，使得然后能施加第二粘合剂层(上胶涂层)。上胶涂层通常能进一步地增强涂层磨料产品。一旦上胶涂层固化后，所得的涂层磨料产品即可转变成各种适于不同用途的形状，例如片、辊、带和盘。上胶涂层和初始接合涂层通常是用相同材料的涂层，虽非必需。
有用的初始接合涂层组合物和上胶涂层组合物的例子，人们是知道的，包括两种类型的热固性树脂，可缩聚固化的和可加聚聚合的树脂。较好的涂层组合物前体(简称为“前体”)为可加聚聚合的树脂，由于它们在受到辐射辐照时易于固化。可加聚聚合的树脂可通过阳离子历程或自由基历程进行聚合。视所用能量源和前体的化学组成情况，有时最好采用一种固化剂、引发剂或催化剂来帮助引发聚合反应。初始接合涂层和上胶涂层的干涂层重量可视所用磨料颗粒的粒度而异，初始接合涂层一般为4g/m2—310g/m2，上胶涂层一般为12g/m2—550g/m2。
非限制性的前体的例子包括酚醛树脂(例如，来自OccidentialChemical的“Durez”和来自Ashland Chemicals的“Aerofene”)；脲甲醛树脂；蜜胺甲醛树脂；丙烯酸酯化的氨基甲酸乙酯(例如来自Morton International的“Uvithane 782”)；烯键不饱和化合物(例如，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯)；含侧链不饱和羰基的氨基塑料衍生物(例如那些在美国专利4,903,440中所述的)；含至少一个侧链丙烯酸酯基的异氰脲酸酯衍生物和含至少一个侧链丙烯酸酯基的异氰酸酯衍生物(例如那些在美国专利4,652,274中所述的)；环氧树脂(例如双酚A的二缩水甘油基醚)；以及它们的混合物和组合物。术语“丙烯酸酯”在这里指包括丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类。
采用本领域技术熟练者已知的含另外涂层也在本发明的范围内，这由该涂层的功能和目的所决定。例如，甚至当背衬材料已用乙烯基醚树脂饱和处理过，可能还要一层屏蔽性涂层，使纸背衬材料固有的有纹理的表面变得更光滑性，尤其是当使用很细磨料(细度等级为400和更细)时更需如此。可以在背衬材料的背面，即与施加磨料颗粒相反的那一面上施加背面上胶涂层，增加了背衬材料的坚实性，能防止背衬材料的磨损。下上胶涂层与饱和处理的涂层相似，不同的是它是施加在预处理的背衬上。还可加一层上上胶涂层，即施加在上胶涂层之上的涂层，目的是为了提供研磨助剂和/或作为抗负荷涂层，即起防止磨料颗粒受负荷的作用。
通常使用的磨料颗粒包括燧石，石榴石，金刚砂，碳化硅，氧化铝，陶瓷氧化铝，铝氧锆氧，这些颗粒可以是多晶的。磨料颗粒的粒度可为0.1微米(μm)—2000μm(12—2500粒级)，一般为1—500μm，较好的为1—100μm。磨料颗粒的涂覆重量视所用的粘合体系，施涂的方法和其粒度而异，一般为5.0g/m2—1,350g/m2。
下面一些非限制性的实施例将进一步地说明本发明。除了另有指出外，所有的比率都基于重量。对材料使用下述的符号。
说明A—1100氨基硅烷偶合剂(商品名为“A—1100”，购自U-nion Carbide)CHVE 1，4—环己烷二甲醇二乙烯基醚(商品名为“RAPI—CURE CHVE”，购自International SpecialtyProducts)D230 胺终止的聚丙二醇(商品名为“Jeffamine D—230”，购自Texaco Chemical Co.)DVE—3 三甘醇的二乙烯基醚(商品名为“RAPI—CUREDVE—3”，购自International SpecialtyProducts)EDR—148 胺终止的聚乙二醇(商品名为“Jeffamine EDR—148”，购自Texaco Chemical Co.)EM—1 双酚A的二缩水甘油基醚(商品名为“EPON828”，购自Shell Chemical Co.)HBVE 1，4—羟丁基乙烯基醚(商品名为“RAPI—CUREHBVE”，购自InternationalSpecialty Products)IW—33 商品名为“INTERWET 33”，购自InterstabChemicals，New Brunswick，New Jersey的一种非离子型表面活性剂MEK甲基乙基酮P5018 一种脂族四官能团聚酯丙烯酸酯低聚物(商品名为“Photomer 5018”，购自Henkel Corporation)Paper1 由Mosinee Paper Co.经化学制浆过程制得的含脲甲醛湿强度添加剂的漂白的78g/m2级别的纸(A重量)(#2406—A)Paper2 由Mosinee Paper Co.经化学制浆过程制得的非漂白的107g/m2级别的纸(C重量)(#1842—BMF 2062—SP)PEPC 碳酸丙酯的丙烯基醚(商品名为“RAPI—CUREPEPC”，购自International Specialty Products)PH—1 含70％固体的酚醛树脂RD—1 丁基缩水甘油基醚(商品名为“Araldite RD—1”，购自Ciba)RD—2 丁二醇二缩水甘油基醚(商品名为“Araldite RD—2”，购自Ciba)SL—7604 商品名为“SILWET L—7604”，购自Union Car-bide of Danbury，CT的表面活性剂UVI—6990 一种三芳基锍盐光催化剂(商品名为“CyracureUVI—6990”，购自Union Carbide)V2010 一种含二乙烯基醚官能度的液体芳香族氨基甲酸乙酯树脂(商品名为“VECTOMER 2010”，购自Allied—Signal，Inc.)V2020 一种含二乙烯基醚官能度的液体脂族氨基甲酸乙酯树脂(商品名为“VECTOMER 2020”，购自Al-lied—Signal，Inc.)V4010 一种含二乙烯基醚官能度的液体芳香族酯树脂(商品名为“VECTOMER 4010”，购自Allied—Signal，Inc.)V4030 一种含二乙烯基醚官能度的液体脂族酯树脂(商品名为“VECTOMER 4030”，购自Allied—Sig-nal，Inc.)试验过程拉伸试验将有涂层的磨料纸背衬样品切成2.5cm×17.8cm的条样。将条样放置在Sintech试验机上进行拉伸强度的试验。拉伸强度为使条样断裂所需的力的数值。磨削方向(MD)的条样取自纸背衬的磨削方向或垂直方向。横断方向(CD)的条样取自纸背衬的横断方向或水平方向的。对这两种条样，都按ASTM D1682，方法2C-T进行试验。湿式席费尔(Schiefer)试验本试验提供在湿条件下测量涂层磨料制品的磨削量(从工作件上取下的材料量)和表面光洁度(被研磨表面的相对质量)。从待试验的磨料制品上切下直径为10.2cm的圆形样品，然后用压敏粘合剂将该样品固定在经预先水浸渍处理过的支撑垫上。然后将该磨料样品放在水中漂浮，进行预润湿。之后，将支撑垫固定在按湿式试验设置的席费尔研磨试验机(购自Frazier Precision Company)的驱动板上。使用商品名为“POLYCAST”，购自Seelye Pastics，Blooming-ton，MN的丙烯酸塑料的直径为10.2cm，厚为1.3cm的圆形工件。工件在安装在研磨试验机的工件夹具上之前，先记录其初始重量至毫克数。将滴水速率设置在每分钟60(+/-6)克。在研磨试验机重量平台上放置4.5kg的负载，将已安装的磨料制品样品放下，与工件接触。令机器运行500转，然后自动停止。在每试验500转之后，擦拭工作件使之不含水分和碎片，称重。各500转试验的累积磨削量为初始重量和各次试验后重量之差。涂层磨料盘形样品经2,500次旋转或循环后，终止试验。
若要测定工件的表面光洁度，将研磨过的工件安装在购自RankTaylor—Hobson，Leicester，England的“Rank Surtronic 3”轮廓仪的样品夹具上，测量其表面轮廓。每次实验时记录Rtm，它是5个取样长度上最大的峰至谷高的平均。Ra为以微时计的擦伤大小的算术平均值。努氏硬度压痕试验有机/聚合物涂层的压痕硬度的测定披露于ASTM D 1474—85(方法A)中。将约0.38mm的涂层施加在一刚性表面上，最好的是玻璃显微镜载片上。随后，通过一能量源使涂层干燥和/或固化。该测定方法是用一个具有特定面角的锥形金刚石将100克负载施加在涂层表面上，然后将所得永久压痕的长度测量值转变成努氏硬度值(KHN)。是使用型号为200的Tukon硬度实验机进行了测量，它购自Wilson Instruments。对于饱和处理层，其KHN可小于10。初始接合涂层的可接受的KHN值为7—14，上胶涂层的可接受的KHN值至少为15。折皱试验将10cm×15cm的磨料样品在水中先浸渍1小时。然后将样品折皱成一紧密的球状，其正面(即有磨料颗粒的一面)在内。然后将样品弄平，检查是否有下述缺陷(1)表面裂缝-在初始接合涂层和背衬材料之间磨料粘合区产生裂缝，沿折痕可能有磨料颗粒的掉损；(2)脱层—磨料颗粒从纸背衬材料上剥离或脱离；(3)纸的破坏—在纸背衬材料上有撕破，裂缝或穿洞现象。HBVE与甲苯二异氰酸酯的反应将1升三颈圆底烧瓶、干空气进口管、机械搅拌器和加液漏斗都在氮气气氛下放于烘箱内干燥并进行了安装。然后，在烧瓶中加入232.3g(2.0mol)的HBVE。在加液漏斗中装入174.2g(1.0mol)甲苯二异氰酸酯(购自Aldrich Chemical的80％2，4异构体和20％2，6异构体)，将其缓慢滴加到在65℃油浴中加热的搅拌的烧瓶内容物中。这种滴加需时2小时。滴加完毕后，将油浴温度升至75℃保持1小时，在75℃，该1小时之前测量样品的红外光谱，表明异氰酸酯的吸收很少。将热产品倒入品脱瓶中，标记为TDI—VE。HBVE与异佛尔酮二异氰酸酯的反应在装有干管，机械搅拌器和滴液漏斗的经烘箱干燥过的1升三颈烧瓶中，加入232.3g(2.0mol)HBVE和1.0g二丁基锡二月硅酸酯催化剂。在加液漏斗中加入异佛尔酮二异氰酸酯(222.3g，1.0mol，Aldrich Chemical Co.)，将其滴加入用油浴保温在70℃的反应混合物中。完全的滴加需时90分钟以上，其后再继续搅拌和70℃保温2小时。红外光谱显示，不存在异氰酸酯的吸收。将热产品倒入品脱瓶中，标记为IP—VE。纸的饱和处理剂(PS)的制备对比实施例CPSA和实施例PSB—PSD先将乙烯基醚低聚物加热至100℃，然后称重装入一玻璃瓶中。对其再加入单体，充分混合。该混合物加热至100℃，保温约15分钟。冷却至约60—70℃之后，将光引发剂加入此树脂中并混合之。
在这些实施例中所述的纸使用不锈钢上辊和硬橡胶下辊进行辊涂饱和浸渍之。辊涂机用速度为6.1m/min，轧点压力为250kPa，获得了均匀的饱和浸渍。经此饱和处理的纸背衬，其充分固化是通过将其每面以19.0m/min的速度接受120watt/cm Fusion Systems紫外射线灯的辐射共计8次来实现的。然后再在120℃进行热固化30分钟以确保固化的完全。
表1总结了用于纸饱和处理实施例的树脂配方(CPSA和PSB—PSD)。试验了不同的乙烯基醚化学物质(低聚物和单体反应稀释剂)，使得经饱和处理的纸具有不同的最终性能。PSB和PSD所含的乙烯基醚组分在完全固化时比较软和柔韧。PSC所含的快速固化乙烯基醚组分能形成硬度刚性均更高的交联基体。CPSA为对比用的只含环氧的配方。
测量了干拉伸强度和湿拉伸强度，用以确定这些纸饱和处理剂的效果。表2列举了用表1中四种树脂分别进行饱和处理的两种不同的纸在磨削方向和横断方向的拉伸结果。只要经用紫外光和热能量充分固化，加入纸1的环氧饱和剂(CPSA)能给出相当好的干和湿的拉伸强度。然而，这种纸太脆，由于它在非常低的伸长百分数就会急剧地破裂(见表2的栏5)。当在研磨方向上测量时，用这种树脂浸渍的粘合更差的纸(纸2)，其湿拉伸强度仅为3.1kg，说明这种树脂性能不佳。对于各种纸背衬，PSB和PSC所用的乙烯基醚树脂都提供了优异的拉伸强度并且没有脆性。对于纸1，PSC在研磨方向的湿拉伸强度与环氧配方(CPSA)的相当(13.9kg与14.2kg)，但对于纸2，则明显地较优(6.5kg与3.1)。另外，乙烯基醚树脂饱和处理的纸，其伸长百分数明显地高得多，尤其是在横断方向上。
使用乙烯基醚树脂饱和剂的优点，在湿的折皱试验中的性能进一步得到了证明。当评价乙烯基醚饱和处理剂(PSB—PSD)时，相应磨料纸的柔韧性是适用的。但CPSA饱和处理的磨料纸在折皱试验中因为太脆而未能通过。
表1纸饱和处理剂的树脂配方

表2经饱和浸渍处理的纸的拉伸数据

>制造涂层磨料制品的一般步骤1使用10cm宽的口模式涂覆机在橡胶辊上，以3.7g/m2的涂覆重量将初始接合树脂涂层施加在用乙烯丙烯酸打了底的76μm(3.0mil)的聚酯薄膜上。线速度为4.6m/min。以73g/m2的涂覆重量，将P320级别的氧化铝颗粒用静电法施涂在该湿的初始接合树脂涂层上。然后立刻用一盏120watt/cm的灯对经此涂覆的磨料制品进行辐照；有一些初始接合树脂还需要在120℃下再进行热能预固化30分钟。用辊涂机以9.1m/min的线速度在172kPa的压力下施涂上胶树脂涂层其干的上胶涂层重量为38g/m2。然后在120℃进行最终的固化70分钟。制造涂层磨料制品的一般步骤2除了下述的上胶涂层和固化条件外，本步骤与步骤1相同。用不锈钢上辊和硬橡胶下辊构成的辊涂机施涂上胶树脂涂层。在690kPa的压力和0.5m/min的速度下的涂覆产生了30g/m2的干上胶涂层重量。以30.5m/min的速度在120watt/cm Fusion Systems D—灯泡下面通十二次，使此乙烯基醚结构得以固化。环氧结构的固化，需要以30.5m/min的速度在120watt/cm Fusion System D—灯泡下面通过六次，然后继以11.5℃25分钟和125℃25分钟。对比实施例C1—C4和实施例1—4初始接合涂层和上胶涂层实施例乙烯基醚树脂在涂层磨料制品中的良好效果的另一个证明，是其在P320级别结构中作为初始接合涂层和上胶涂层的使用。一种阳离子固化的环氧初始接合或上胶涂层作为对比实施例。表3总结了用于这些实施例的初始接合涂层配方(配方E，F和G)和上胶涂层配方(H和I)。表4描述了一种可热固化的酚醛/胺上胶涂层的配方。
使用了两种P320级别的涂层磨料商品作为产品性能的比较基础。对比实施例C1为Minnesota Mining and Manufacturing Com-pany的P320级别255 Production Frecut Film。在进行席费尔实验之前，用溶剂除去Frecut的上上胶涂层。对比实施例C2也是购自Minnesota Mining and Manufacturing Company的P320级别2130Q Imperial Wetordry Production Paper A Weight.
表5总结了席费尔试验的磨削量和表面光洁度数据。实施例1—2和C3用的是可辐射固化的初始接合涂层(树脂E，F和G)和可热固化的酚醛上胶涂层(树脂J)。所有这三个实施例的切割性能都是可接受的，其磨削量落在C1和C2磨削量的范围内。然而，C3需要附加的热固化步骤(120℃下30分钟)才能获得这种可接受的切削性能。另外，与两种乙烯基醚初始接合涂层(实施例1和2)相比，环氧实施例的表面光洁度(Ra和Rtm)差得很多。
在实施例3—4和C4中，初始接合涂层的树脂和上胶涂层的树脂都是可阳离子辐射固化的配方。虽然这些实施例样品的磨削量都没有商品磨料制品那么高，但它们在被研磨的工件上留下了更光滑的表面光洁度。另外，乙烯基醚结构(实施例3和4)不需要附加的热固化过程。环氧结构(C4)的研磨性能最差，而且还需要经历长时间的热固化过程(115℃下25分钟和125℃下25分钟)，这当然是个缺点。在初始接合和上胶涂层中使用阳离子固化的环氧没有好处，因为这种磨料制品如所有酚醛型结构那样需要同样长的热过程。
表6总结了在表1和3中所述可辐射固化树脂获得的努氏硬度数据。这些数据可用作指导在涂层磨料制品结构的不同部位(例如饱和处理剂，初始接合涂层或上胶涂层)中选用各种固化树脂硬度要求时的依据。
表3粘合剂涂层的树脂配方

表4上胶涂层的树脂配方

表5席费尔试验的磨削量和表面光洁度数据

表6努氏硬度

实施例5屏蔽性涂层实施例本实施例说明了使用乙烯基醚树脂作为屏蔽性涂层的用途。
制备了具有下述配方的屏蔽性涂层组合物15％(重量)PEPC，35％(重量)HBVE，50％(重量)V2020和2.5％(重量)UVI—6990。初始接合涂层配方用的是如美国专利5,178,636，第33栏，表20中所述的可溶酚醛树脂和二丙烯酸酯单体的共混物，在本发明中结合参考引用了这些描述。上胶涂层配方为表4的树脂J。背衬材料为购自Kammerer GmbH的Abrasive Paper—Waterproof，Grey 010，115g/m2，719073。
施涂的干涂层重量，屏蔽性涂层为17.0g/m2，初始接合涂层为9.0g/m2，上胶涂层为7.5g/m2。
屏蔽性涂层是用槽深为0.025mm的Meyer棒施涂在15×25cm的纸样品上的。其固化是通过将涂层以15.5m/min的速度在120watt/cm Fusoon Systems D灯泡下面经过8次实现的。初始接合涂层也可用Meyer棒施涂，以32.0m/min的速度在UV灯泡下面经过一次而部分固化。将1200级别的碳化硅颗粒(Fujimi)滴涂在初始接合涂层上，其涂覆量约为24.0g/m2的碳化硅重量。在116℃下加热30分钟，使初始接合涂层热固化。按初始接合涂层磨料制品的一般步骤2中所述的方法，辊涂上胶涂层。然后将所得磨料制品在120℃下固化70分钟。
表7席费尔试验的磨削量和表面光洁度数据

磨料制品中采用了这种乙烯基醚树脂屏蔽性涂层，磨削量得到显著的改进，而表面光洁度并不受到多大影响。
在不偏离本发明的范围和原则的条件下，对于本发明的各种改进和改变，本领域的技术熟练者是不难明白的，而且应该明白的是，本发明不应受到上述说明性实施例不恰当地限制。在此参考引用的所有出版物和专利，其引用程度就好象各个出版物和专利分别被具体指出进行参考引用时一样。
权利要求
1.一种磨料制品，它包含下述顺序的组成部分经主要含耐水的，100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物的辐射固化树脂的饱和剂处理过的背衬材料、初始接合涂层，许多磨料颗粒、上胶涂层。
2.如权利要求1所述的磨料制品，其中背衬材料为多孔的纸。
3.如权利要求1所述的磨料制品，其中背衬材料用乙烯基醚树脂饱和处理的吸收百分数范围在10—60％，其中饱和吸收百分数使用下述公式确定%SPU=(PD)-(PBW)PBW×100]]>其中％SPU为背衬材料饱和剂吸收的百分数，PD为经饱和处理的背衬材料的干重量，PBW为背衬材料的基重，基重为每单位面积背衬材料上纸背衬材料的干重。
4.如权利要求1所述的磨料制品，其中乙烯基醚单体和/或低聚物为二乙烯基醚。
5.如权利要求4所述的磨料制品，其中二乙烯基醚或者为聚醚或聚酯二醇的二乙烯基醚，或者为氨基甲酸乙酯或二异氰酸酯的二乙烯基醚。
6.如权利要求1所述的磨料制品，它还包含屏蔽性涂层。
7.如权利要求6所述的磨料制品，其中屏蔽性涂层，初始接合涂层，上胶涂层或它们的组合主要包含100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物的辐射固化的树脂。
8.如权利要求1所述的磨料制品，其中背衬材料为纸，二乙烯基醚树脂为下述诸物质的反应产物(a)1，4—环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种液体脂族酯树脂，(d)1，4—羟丁基乙烯基醚与亚甲苯基二异氰酸酯的反应产物，和(e)催化有效量的一种三芳基锍盐光催化剂，该光催化剂在受到辐射辐照时将使可阳离子聚合的组分(a)，(b)和(c)进行聚合。
9.一种磨料制品，它包含防水背衬材料、主要包含100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物的可辐射固化树脂屏蔽性涂层、初始接合涂层，许多磨料颗粒、上胶涂层。
10.如权利要求9所述的磨料制品，其中屏蔽性涂层的干涂层重量一般为5—25g/m2。
11.如权利要求9所述的磨料制品，其中乙烯基醚树脂为二乙烯基醚。
12.如权利要求11所述的磨料制品，其中二乙烯基醚或者为聚醚或聚酯二醇的二乙烯基醚，或者为氨基甲酸乙酯或二异氰酸酯的二乙烯基醚。
13.如权利要求9所述的磨料制品，其中初始接合涂层或上胶涂层或这两个涂层主要包含100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物的辐射固化的树脂。
14.一种磨料制品，它包含背衬材料、主要包含100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物的可辐射固化树脂的初始接合涂层、许多磨料颗粒、上胶涂层。
15.如权利要求14所述的磨料制品，其中乙烯基醚单体和/或低聚物为二乙烯基醚。
16.如权利要求14所述的磨料制品，其中二乙烯基醚或者为聚醚或聚酯二醇的二乙烯基醚，或者为氨基甲酸乙酯或二异氰酸酯的二乙烯基醚。
17.一种磨料制品，它包含背衬材料、初始接合涂层，许多磨料颗粒、主要包含100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物的可辐射固化树脂的上胶涂层。
18.如权利要求17所述的磨料制品，其中乙烯基醚单体和/或低聚物为二乙烯基醚。
19.如权利要求18所述的磨料制品，其中二乙烯基醚或者为聚醚或聚酯二醇的二乙烯基醚，或者为氨基甲酸乙酯，或者为二异氰酸酯的二乙烯基醚。
20.如权利要求18所述的磨料制品，其中初始接合涂层主要包含100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物的辐射固化的树脂。
全文摘要
本发明提供包含用饱和剂浸渍处理的背衬材料，屏蔽性涂层，初始接合涂层，上胶涂层中的至少一种或它们的组合的磨料制品，其中饱和处理剂和各个层都主要包含100％固体的一种或多种乙烯基醚单体和/或低聚物的辐射固化的树脂。
文档编号C08J5/14GK1127486SQ94192834
公开日1996年7月24日 申请日期1994年6月10日 优先权日1993年7月21日
发明者R·A·弗勒斯比, E·G·拉森 申请人:美国3M公司