专利名称：弹性体发泡磨石材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及金属、不锈钢、钛合金、玻璃、矿物、石材、陶瓷、塑料等的研磨，计算机的人工操作台用基板、印刷电路基板或层压板、透镜、精密机械构件表面、光纤维端面以及金属板涂饰面等精密切削用以及抛光作业用(下面称作抛光)的磨石材料。特别是涉及作为优选的加工研磨用的理想的研磨磨石材料及其制造方法。
现有技术一般情况下，磨石是以酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、NBR或氯丁二烯橡胶等橡胶系树脂、聚乙烯醇树脂等作为粘接剂，往里混合磨石粒料以及，根据需要，再混入填料、发泡剂、增粘剂、着色颜料等，加以搅拌，成型，使其固化而制造的。
磨石结构是由磨石粒料、粘接材料(粘合剂)、气孔(气泡)3要素构成的，通过这3要素的组合，可以决定其性能及用途。
即，在粗研磨的场合，采用粘合力强的酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂等粘合固定大颗粒磨石粒料，采用这种含有适度气孔的磨石已成为可能，现已广泛采用。
但是，在表面粗糙度小的精密研磨及抛光，即所谓加工研磨的场合，现状是无法提供充分满足要求的磨石。
即，采用对小粒磨石粒料有强粘合力的酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂等进行粘合固定，提供一种里面含有气孔的磨石，然而，该磨石，其粘合剂是玻璃状物质，即使成为含有气泡的泡沫体，也不呈现橡胶弹性，非常脆，研磨时简单地被破坏，不呈现磨石的功能。因此，在这些体系中，把所用的粒子制得更细、粒度分布更窄，使其分散在粘合剂中，把该分散液涂布在纸、布或无纺布上使其固化，供作磨石。
然而，当这些磨石用于精密研磨及抛光时，由于作为基材的粘合材料过硬(玻璃状物质)，磨石粒料的粒径大小难免要直接影响加工物的表面粗糙度。因此，难以进行无凹凸的均匀研磨。然而，采用这些磨石体系，要准备多种不同粒径的磨石粒料，从粗到细依次使用，所以，要花费长的处理时间。另外，一般使用磨石时由于引起孔的堵塞，产生孔堵塞使研磨力降低，磨石面要用粗磨石进行更新研磨面的作业(修正)。而且上述使用的磨石粒料的粒径较细，粒度分布窄，它分散在酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂等的粘合剂中，用这分散液涂布纸、布或无纺布而固化所得的磨石，引起孔的堵塞，如不进行修整是不经济的，这是缺点。就是说，在纸或布中涂布磨石，因磨石粒料的涂层薄，要进行修正，修正时全部磨石粒料都要进行而不是某一部分。另外，在无纺布中涂布磨石的情况下，修正时，如无纺布不另另散散，面不保持一定则磨石的功能丧失。
另一方面，有人提出把小粒磨石粒料用氯丁二烯(クロロプン)、氯丁橡胶等橡胶系粘合材料加以固定，使其发泡的磨石。
然而，橡胶系粘合剂，使其发泡并必要时使其软化(低硬度化)。为此，研磨面发生弯曲(不规则的状态)，或研磨力变得非常小。另外，由此而花长时间于研磨作业。
还有，由于磨石粒料的固定力减弱，具有磨石的消耗度激烈等的多种缺点。
另外，也有人提出用聚乙烯醇树脂固定磨石粒料的磨石体系。然而，该体系，树脂的强度弱，磨石粒料的固定度弱。另外，因该体系的吸水性大，而使研磨力弱，且效果易受湿度的影响，而具有研磨性不稳定，研磨需要长时间等的，诸多缺点。
另一方面，为了弥补这些缺点，有人提出采用聚氨酯树脂作为粘合剂(基材)的泡沫体。该泡沫体，由于把磨石粒料牢固地固定，可以任意含有气泡，所以，可以期待它适于精密磨削。然而，聚氨酯树脂的硬度及强度大，若是泡沫体，则该泡沫体变脆，失去作为磨石的功能。另一方面，以聚氨酯橡胶弹性体作为基材的泡沫体，过于柔软，或发生弯曲，缺乏研磨性，这是其更大的缺点。还有，聚氨酯树脂，由于软化点低(140°～150°)，当用于干式研磨时，研磨热引起粘合剂熔融，造成研磨面污染及研磨力的急剧下降等，这是缺点。因此，现在限于在湿式研磨法中部分使用。
因此，作为改进该耐热性的方法，有人提出采用引入碳化二亚胺基的聚氨酯树脂(特开昭53-107794号)或引入异氰酸酯基及噁哒啉(オキサドリン)结构的聚氨酯树脂作为粘合剂的方法。然而，这些还不能说，聚氨酯树脂的尿烷键一部分被这些耐热键取代，是对聚氨酯树脂整体进行改性，没有达到干式研磨法所需的耐热性等物理性质。另外，反之，若该耐热键更高，该聚氨酯树脂失去橡胶弹性，变得极脆，无法得到具有目的的韧性的弹性体。
另外，有人提出使作为粘合剂的聚脲树脂在搅拌时卷入空气而混入，进行加热·加压成型，制得磨石材料的方法(特开平11-291175号)。
然而，该磨石材料的空气气泡的含量极少，聚脲树脂有非常高的硬度，不具有弯曲性及弹性的材料，磨石粒料直接影响研磨面。因此，粗研磨是可能的，然而，对磨石的研磨面达到初始柔软感的精密磨削或抛光研磨无法实现。
然而，目前对精密研磨及有效抛光的，作为主要的实用方法是把此前使用的固体磨石粒料分散在煤油或磨削油等中的分散液而涂布在研磨面上，在其上使无纺布旋转或往返运动的方法。
当然，由于该法不使磨石粒料固定，所以，研磨力极低，不得不需要极长的处理时间，这就是使用该法的现状。
即，在精密磨削及抛光(研磨)时，使用具有粘合力的粘合剂材料，牢固固定原来粒径小的磨石粒料，并可使其任意含有气泡，缓和磨石粒料的粒度对研磨面的直接影响，即，使在研磨面可以达到柔和接触，可以达到凹凸更少的均匀研磨，而且，具有耐磨削等激烈的运动作用的强韧性及橡胶弹性，此外，不仅湿式研磨(一边用水冷却一边进行研磨的方法)，而且干式研磨，即可耐受研磨面发生的研磨热(也包括摩擦热)的具有耐热性(高软化点)的磨石，然而，目前无法提供满足这些性能的磨石。
本发明解决的课题本发明的目的是提供一种，对精密研磨及抛光有效的磨石，即牢固地固定磨石粒料，硬质，具有韧性和适度的橡胶弹性，并且，具有耐磨耗性和耐热性，对难以经受磨石粒料径大小及粒度分布之差的具有优异的精密研磨性及抛光效果，即具有加工研磨性的弹性体发泡磨石材料及其制造方法。
用于解决本课题的办法本发明人从上述观点进行悉心探讨的结果发现，在以聚脲树脂作为粘合剂的磨石中，对由聚异氰酸酯构成的主剂成分，使用含有特定的芳香族二胺混合物的固化剂成分，可以解决上述课题，完成本发明。
按照本发明，提供下列发明(1)上述磨石材料，其特征是，由聚异氰酸酯构成的主剂成分和由芳香族二胺类、发泡剂、整泡剂及固化催化剂构成的组合物，在磨石粒料存在下，使其发泡固化，从而形成研磨用及/或抛光用聚脲系弹性体发泡磨石材料，上述二胺类是单独的芳香族二胺低聚物或与芳香族二胺化合物的混合物。
(2)上述(1)项所述的磨石材料，其中，所述芳香族二胺低聚物是以式(1)表示的二胺低聚物。 (式中R是n价的平均分子量大于200的聚亚烷基多醇、聚亚烷基醚多醇或聚亚烷基酯多醇的残基，n是2或3。但，该聚亚烷基中也可含不饱和键)。
(3)(1)或(2)项所述的磨石材料中，所述芳香族二胺化合物，是选自4，4′-亚甲基双(2-氯苯胺)、4，4′-亚甲基双(2，3-二氯苯胺)、4，4′-亚甲基双(2，5-二氯苯胺)、4，4′-亚甲基双(3-氯-2，5-二乙基苯胺)、三亚甲基二醇双(4-氨基苯甲酸酯)、4-氯-3，5-二氨基苯甲酸异丁酯、3，5-二甲基硫代-2，4-甲苯二胺、3，5-二甲基硫代-2，6-甲苯二胺、4，4′-亚甲基双(邻氨基苯甲酸甲酯)、1，2-双(2-氨基苯基硫代)乙烷中的至少1种芳香族二胺化合物。
(4)(1)～(3)项中任何一项所述的磨石材料，其中，芳香族二胺类中的所述芳香族二胺化合物的含量比例为50％(质量)以下。
(5)(1)～(4)项的任何一项所述的磨石材料，其中，用上述发泡剂中的聚脲弹性体的发泡倍数为1.2～35倍，磨石材料密度在0.03～1.2的范围内。
(6)(1)～(5)项的任何1项所述的磨石材料中，由聚异氰酸酯的主要成分和固化剂成分的总计量中除去固化催化剂、发泡剂及整泡剂构成的发泡剂成分的树脂成分中，上述磨石粒料含量小于70％(质量)。
(7)(1)～(6)项的任何1项所述的磨石材料中，其中所述磨石粒料是精细粒子。
(8)(1)～(7)项任何1项所述的磨石材料，其用于精密研磨及/或抛光。
(9)(1)～(8)项任何1项所述的精密研磨用及/或抛光用聚脲系弹性体发泡磨石材料制造方法，其特征是，把芳香族二胺类、发泡剂、整泡剂和固化催化剂进行混合，再添加磨石粒料，混合、分散，配制固化剂成分，于室温下，将其与聚异氰酸酯构成的主剂成分进行混合，加热，使其反应。
(10)用聚脲树脂固定磨料，使发泡，制成弹性体磨石材料。
附图的简单说明附
图1为本发明实施例9中得到的磨石材料断面的显微镜照片。圆形黑孔状部分为气泡，而其他部分为固化体，固化体中的许多小白点为磨石的微粒。
本发明实施方案在本发明中，作为主剂成分的聚异氰酸酯，已知的均可使用，例如甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、MDI聚合物、聚亚苯基聚异氰酸酯(粗MDI)、碳化二亚胺改性的MDI、碳化二亚胺改性的MDI聚合物、环己烷二异氰酸酯(CHDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、3，3′-二甲基-4，4-二苯基二异氰酸酯(TODI)、苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯(PPDI)以及它们的混合物、六亚甲基二异氰酸酯的二聚体(尿丁酮(ウレチジオン)结合体)、三聚体(异氰酸酯结合体)或它们的混合物等，可单独使用或组合使用。另外，聚异氰酸酯的一部分与聚醚、聚酯或聚丁二烯聚醇反应的预聚化的产物也可使用。
作为本发明固化剂成分的芳香族二胺类中，以式(1)表示的芳香族二胺低聚物，一般是使多元醇和对硝基安息香酸氯化物反应，然后，使硝基还原的合成方法，或者，使多元醇和氨基安息香酸烷基酯反应的方法来合成的。
作为该反应中使用的多元醇，可以举出，聚四亚甲基醚二醇、聚亚丙基醚二醇、环氧丙烷和环氧乙烷共聚物的乙二醇等，聚醚多醇；另外，聚亚乙基己二酸酯多醇、聚亚丁基己二酸酯多醇、ε-己内酯、γ-丁内酯衍生的内酯系聚酯多醇、3-甲基戊二醇和己二酸反应得到的己二酸酯系多醇等聚酯多醇；还有，聚丁二烯系多醇等聚亚烷基多醇。
这些芳香族二胺低聚物的端基，一般是氨基，然而，根据情况，也可含有羟基，或者，两个端基的一部分作为羟基残留的也可以使用。另外，根据情况，主链的一部分也可以含有酰胺基。该芳香族二胺低聚物，可从市场购得的，作为多元醇，例如，作为以聚四亚甲基醚乙二醇(PTMEG)作为原料的芳香族二胺低聚物由エアプロダクトアンド化学社购得的バ-サンクP-250(多元醇分子量250)、ハサリンク P-650(多元醇分子量650)、バ-サンク P-1000(多元醇分子量1000)，另外，还可以举出，作为イハラケミカル工业社制造的商品エラスマ-1000(多元醇分子量1000)，将其改性至纸熔点的ポレア SL-100A(多元醇分子量1000)(均为商品)，另外，作为多元醇以聚酯多醇作为原料的イハラケミカル工业社制造的，エラスマ-1000ES(多元醇分子量1000，商品名)其改性至低熔点的エラスマ1000SL(多元醇分子量1000)(商品名)。这些芳香族二胺低聚物，可以使用1种，也可以2种以上组合使用。
在本发明的固化剂成分芳香族二胺类中，上述芳香族二胺低聚物中可混合使用的芳香族二胺化合物，可以举出4，4′-亚甲基双(2-氯苯胺)4，4′-亚甲基双(2，3-二氯苯胺)4，4′-亚甲基双(2，5-二氯苯胺)4，4′-亚甲基双(3-氯-2，5-二亚乙基苯胺)4，4′-亚甲基双(邻氨基苯甲酸甲酯)三亚甲基二醇双(4-氨基苯甲酸酯)4-氯-3，5-二氨基-苯甲酸异丁酯3，5-二甲基硫代-2，4-甲苯二胺3，5-二甲基硫代-2，6-甲苯二胺1，2-双(2-氨基苯基硫代)乙烷等。这些化合物可以使用1种，也可以2种以上组合使用。
另外，这些芳香族二胺化合物，在芳香族二胺类中其用量小于50％(质量)，优选的是5～50％(质量)。通过芳香胺二胺化合物的组合使用，使其发泡固化所得到的磨石材料的耐热性提高。另外，通过组合用，可以提高发泡倍数，但泡沫体核心的弹性不下降，显示出研磨效果，并且，泡沫的偏差不大，可得到一定的研磨及抛光效果。而且，可以防止制品成型后的收缩，可稳定地进行生产。当芳香族二胺化合物过多时，可以使用的时间非常短，生产性不好。
在本发明中，异氰酸酯主剂成分和含有芳香族二胺类的固化剂成分的异氰酸酯基与氨基的摩尔比(NCO/NH2)，可在0.8～1.5的范围内使用。该摩尔比小于0.8时，固化的磨石材料(聚脲树脂)的软化点下降，耐热性降低，是不理想的。
另外，当摩尔比大于1.5时，所得到的聚脲树脂的橡胶弹性缺乏，硬而脆，作为弹性体磨石材料是不理想的。
因此，更优选的摩尔比范围为0.9～1.4。
作为本发明的发泡剂，例如，也可以使用HCFC-141b(CH3Cl2F)、HFC-245fa(CF3CH2CHF2)、HFC-134a(CH2FCF3)、HFC-365mfc(CF3CH2CF2CH3)、正戊烷、环戊烷、水等，可用1种也可2种以上组合使用。作为用量，除磨石粒料外，在固化剂成分中在30％(质量)以下时是适当的。还有，发泡倍数为1.2～35倍，优选的是5～30倍，更优选的是8～25倍。
另外，发泡得到的磨石材料密度在0.03～1.2的范围内，优选的是在0.05～1.10范围内。
密度小于0.3时，对研磨面的接触压力过弱，精密研磨力下降。而密度大于1.2时，对磨石研磨面的柔软感难以达到，精密研磨困难，可进行粗研磨。
本发明中形成的发泡体的气泡，通常是隔离的，也可以是连续的气泡。
另外，作为固化剂成分中的整泡剂，例如，可以使用硅酮类整泡剂，例如，可以举出，日本ユニカ-社制造的SZ-1605、SZ-1923、SZ-1932、SZ-1680、L-5302、L-5340、以及东レダウコ-ニングシリコ-ン社制造的SF-2908、SH 190、SH 192、ゴ-ルドシユミット社制造的TEQOSTAB-8433、B-8465(均为商品)等。
另外，对其用量未作特别限定，然而，除磨料以外，其用量占固化剂成分中的6％(质量)以内是合适的。
另外，上述整泡剂和消泡剂可一起使用，气囊(形成气泡作为树脂部分)粗的泡沫磨石，作为提高研磨性方法是有效的，这时可使用消泡剂，一般使用时没有特别限制，例如作为硅酮类消泡剂可使用バイエル社制的バイシロン V(商品名)作为消泡剂的乙烯聚合物可使用楠本化成社制的P420(商品名)。
作为固化剂成分中的固化催化剂，作为胺系催化剂，例如，可以举出三乙二胺及其溶于乙二醇溶剂中的溶液，例如三共エアプロダク社制造的DABCO 1027、DABCO 1028、DABCO 33LV(以上均为商品名)、N，N，N’，N’-四甲基-1，6-己二胺、N，N-二甲基环己胺、(N，N-二甲氨基乙基)醚等，而作为有机酸盐，可以举出醋酸钾盐、草酸甲盐等，而且，作为有机金属催化剂，可以举出二丁基锡月桂酸酯、辛酸锡等，对此未作特别限定。
它们可以单独使用1种，也可以2种以上组合使用。其用量，除磨石粒料以外的硬化剂成分中，达到5％(质量)以内是合适的。
作为本发明磨石材料的磨石粒料，可以举出白刚铝石(WA)、刚铝石(A)等氧化铝系磨料、绿色金刚砂(GC)、金刚砂(C)等碳化硅系磨料、金刚石、立方晶系氮化硼(CBN)等超级磨料构成的磨石粒料；氧化铬、氧化锡、氧化铈、氧化铁、氧化锆等粒子构成的磨石粒料，可以用其中的1种，也可以组合使用2种或以上。
作为磨石粒料的粒度，根据磨石的用途和研磨目的，可以用各种筛号大小的粒度，而未作特别限定，然而，通常为120～10000目(用泰勒筛)，在粗研磨的场合，用120～220目，而在加工研磨的场合，用240～8000目。在任何一种情况下，发泡固化体中的气泡直径在50μm～5mm范围内，而磨石粒料的颗粒比其更细，优选的是1.2～57μm，更优选的是3～35μm。
另外，磨石粒料的用量，除发泡剂量外的固化剂成分和主剂成分的总量中，通常在70％(质量)以下，优选的是3～70％(质量)，特别优选的是20～70％(质量)，可根据用途选择浓度。当用量过少时，研磨效果及抛光效果降低，当用量过多时，整个磨石硬而脆，磨石的研磨面自生作用降低，精密加工困难，是不理想的。而且，制造时的混合粘度升高，易于混合不均匀，是不理想的。另外，在磨石粒料的粒径大时，需添加沉降防止剂，反之，在粒径小时，添加粘度降低剂后再进行使用。
另外，作为自润滑剂的氟树脂粉、聚乙烯粉，在固化剂成分中的添加量为10％(质量)以下。
另外，作为磨擦调整剂，也可以添加橡胶粉末、槚如粉、硫酸钡、石墨、三硫化锑、云母、氧化锆、硅石、碳酸铝钙、碳酸镁等。
在本发明的磨石材料中，还可以添加，作为无机填料的氧化铬、氧化钛、三氧化二铁、氧化铁、石墨等颜料；碳酸钙、冰晶石、氟化钙；受阻胺类、受阻酚类、苯并噻唑类等稳定剂、色分解防止剂、分散剂、沉降防止剂、增粘度剂等添加剂。
另外，作为纤维类物质，也可以配合1种或2种以上的聚酯纤维、聚酰胺纤维、羊毛、棉花等天然纤维。配合的纤维，一般长度为0.1～5mm左右，直径0.5mm左右的是优选的。
本发明的磨石材料，是以上述聚异氰酸酯的主剂成分和，芳香族二胺类、发泡剂、整泡剂及固化催化剂构成的成分和磨石粒料所构成的混合物，使其发泡、固化而得到的。更具体地说，是以聚异氰酸酯构成的主剂成分和芳香族二胺类、发泡剂、整泡剂、催化剂及磨石粒料构成的固化剂成分，于10～40℃左右的室温下混合数秒种，注入在30～80℃的范围内预热过的模具内，在该温度下固化15～30分钟，脱模。然而，再于80～170℃的范围内的温度下进行后固化，然后降至室温，得到固化成型的磨石材料。另外，也可以用自动混合注型机进行制造。
在本发明的磨石材料作为具体的磨石使用时，把该发泡固化成型体切割成0.5～5mm的板状，把两面带或扣带安装在侧面上，固定在电动喷砂机或研磨机等圆盘上，用作精密研磨用或抛光用，即加工研磨用。
另外，本发明的弹性体发泡磨石材料，是把通过圆筒型模成型的研磨用辊、安装在轴上成型的带轴磨石、切成长尺寸的片状弹性体发泡磨石，用两面带或粘合剂粘贴在布等上，或者，整体成型为带状磨石，或其它必要的使用形式，或适于研磨方法的磨石材料。
而且，片状聚脲发泡体或弹性体发泡磨石的面上用聚脲粘合材料，环氧粘合材料以及橡胶粘合材料涂层所要求的磨石粒料作为磨石材料是适用。
另外，固体磨石粒料和研磨油可组合使用，或把固体磨石粒料分散在煤油或研磨油等中制成分散液而组合使用也可。
这样得到的聚脲弹性体发泡磨石材料，不仅用于湿式研磨，也可用于干式研磨，对精密研磨及抛光效果好。
还有，对聚异氰酸酯的主剂成分及芳香族二胺类等其他成分所构成的固化剂成分，可使用下列一些成分(1)聚异氰酸酯成分·143L液态MDI[三菱化学社制]NCO含量为29.0％·PAPI-135粗MDI[三菱化学社制]NCO含量为31.0％(2)固化剂成分(芳香族二胺低聚物)·エラスマ-1000聚(四氢呋喃(テトラメチレンオキシド))-二-对氨基苯甲酸酯[イハラケミカル工业社制]，胺值92.6 KOH mg/g·エラスマ-1000ES聚酯类二-对氨基苯甲酸酯[ィハラケミカル工业社制]胺值95.0 KOH mg/g·ポレア ES-100A聚醚类低熔点化芳香族二胺低聚物[ィハラケミカル工业社制]胺值92.6 KOH mg/g(芳香族二胺化合物)·MOCA4，4′-亚甲基双(2-氯苯胺)[イハラケミカル工业社制]胺值420 KOH mg/g·CUA-4三甲二醇双(4-氨基苯甲酸酯)[エアプロダクトアンド·ケミカルス·インコポレテツト社制]胺值357 KOH mg/g·TCDAM4，4′-亚甲基双(2，3-二氯苯胺)[イハラケミカル工业社制]胺值334 KOH mg/g·エタキユア-3003，5-二甲基硫代-2，4-甲苯二胺和3，5-二甲基硫代-2，6-甲苯二胺以混合比8∶2的混合物[エチルコ-ポレ-ション社制]胺值524 KOH mg/g·1，4-BD1，4-丁二醇[和光纯药社制]·DABCO-33LV三乙二胺溶液(催化剂)[三共エアプロダクツ社制]，含量33％，溶剂二丙二醇·DABCO K-15辛酸钾(催化剂)[三共エアプロダクツ社制]
·TOYOCAT-ETN，N-二甲氨基乙醚(催化剂)[东ソ-社制]·SZ-1932硅酮类整泡剂[日本ユニカ-社制]·HCFC-141b1，1-二氯-1-氟乙烷(发泡剂)[センラル硝子社制](以下间称141b)·磨石粒料绿色金刚砂(GC)[フジミイコ-ポレ-テッド]GC 400(400目)、GC-600(600目)、GC-1000(1000目)、GC-3000(3000目)，金刚砂(C)[フジミイコ-ポレ-テツド]C-8000(8000目)。
(2)在芳香族二胺低聚物エラスマ-1000或エラスマ-1000 SE中，称量表1中所示的各种芳香族二胺化合物，加温至100～130℃，使该芳香族二胺化合物完全溶解，冷却至室温。
然后，依次称量催化剂DABCO-33LV、DABCO K-15、整泡剂SZ-1932、发泡剂141b，充分混合。往里称量磨石粒料GC 400，再度充分混合，将其作为固化剂成分。
往里添加作为聚异氰酸酯的143L或PAPI-135主剂成分，使其快速均匀混合，预热至75℃，将其注入上部开口模内(内径100mm，高200mm)，于该相同温度下固化15分钟。然后，脱模，于设定在140～160℃的恒温槽内使固化3小时后，冷却至室温，固化成型，制得磨石材料。
(3)另一方面关于反应性，用另一方法把上述固化剂成分和主剂成分混合，注入室温下的箱内(100mm×100mm×200mm)，测定液体乳化时间作为(a)成乳时间(秒)，测定发泡的泡沫体表面层拉不成丝的时间作为(b)胶凝时间(秒)。
(4)对所得到的磨石体物理性质按下列方法进行测定。
①密度测量磨石材料的体积和重量，求出。
②硬度把磨石材料的表皮层切成平面，用アスカ硬度计C型测定。
③熔融温度用别的方法把除发泡剂外的固化剂成分和主剂成分加以混合，用表2所示的相同条件成型，制得无泡沫片成形体。将其切成厚2mm、宽5mm、长5cm的试片，以升温速度10℃/min、用频率10Hz的粘弹性谱仪进行测定，把在高温区贮存弹性率(E′)急剧下降的温度作为熔融温度。
④弯曲试验用切断机把磨石材料切成1.5mm厚，把得到研磨片弯成二折(180℃)，测定此时的片是否断裂。未断裂的样品评价为“OK”。
⑤发泡倍率把上述熔融温度测定用的制品密度，除以各种弹性体发泡成型磨石材料的密度，所得到的值作为发泡倍率。
⑥研磨性把磨石材料切成1.5mm厚的片料，作为研磨片。在该研磨片的面上贴上两面带，安装在电动喷砂机上，用速度控制器调整到7000rpm的铁制角棒(厚度1.6mm，纵向60mm×横向30mm，长度0.91m)，使保持转数5000rpm，压接研磨面，继续研磨作业20分钟。
然后，按照以下项目观察研磨面。
·耐久性观察树脂等在研磨部分附着等异常现象，未发现的为良好。
·树脂引起的污染在因研磨热引起粘合树脂熔化的场合，树脂附着在研磨表面上。
·光泽对抛光效果进行观察。
⑦研磨范围把各种砂纸(#400、#600、#1000、#2000)切成100mm，把两面带贴在里面，将其安装在电动喷砂机上，使铁制角棒分别以5000rpm旋转，进行压接，研磨约3分钟。把各种研磨片，依得到的研磨面表面粗糙度强度、光泽少的次序，从1到5级加以排列，将其和被检测研磨片的研磨性进行比较，以数值表示。
砂纸 #400 #600 #1000 #2000大于#2000评价等级 1 2 3 4 5*大于#2000的，表面粗糙度小，光泽优良往该预聚体100g中添加发泡剂141b 30g、磨石粒料GC-400 121g，作为主剂成分。
(2)其次，把1.4-BD(分子量90)19.1g、水0.3g、TOYOCAT-ET 0.6g、DABCO-33LV 0.1g、SZ-1932 0.7g加以混合，以其作为固化剂成分。
(3)往该固化剂成分中添加先前准备的主剂成分，快速均匀加以混合，与实施例1同样进行成型操作。
然而，由于混合时粘度过底，搅拌时磨石粒料不能均匀分散，无法得到磨石粒料均匀分散的氨酯发泡体。通过手动搅拌，不断搅拌直至开始发泡，立即注入箱内。但是，急剧发泡的泡沫体由于激烈收缩而被破坏，无法得到泡沫体，无法得到制品。
由表2可见，从本发明的各种聚脲弹性体发泡磨石材料得到的磨石(实施例1～6)，可用短时间且简单的方法进行成型，其性能是具有高水平的耐热性，显示优良的精密研磨性及抛光效果。特别是，与芳香族二胺化合物组合使用的发泡倍率高的实施例1～5，呈现优良的精密研磨性和抛光效果。
另外，从表3可见，即使使用任何粒径的磨石粒料(实施例7～10)，由于具有高弹性发泡体，与研磨面柔和接触，与相同粒径的砂纸研磨性进行比较，研磨粗糙度小，显示达到更精细的研磨及抛光效果适于更精密的研磨。另外，由于研磨范围大，研磨工序缩短，即大幅度缩短处理时间。
从表4可见，由本发明的磨石材料制成的磨石，即使其发泡倍率加大到9～26倍，仍显示大致相同的研磨效果及抛光效果。另外，即使磨料含量少，仍可得到优良的精密研磨效果及抛光效果。
此时，把注入箱内的混合液变成白色混浊液的时间(从混合开始至变白色混浊的时间)作为成乳时间，在发泡成长时，用于指接触上层，把表层不能拉出丝的时间(从混合开始至不能拉出丝的时间)作为胶凝时间进行测定。
经过15分钟后，从箱内取出制品，放入恒温槽内，于规定的时间进行后固化。还有，磨石粒料的添加量，相当于树脂成分的60％(质量)。
15分钟后，将其脱模，于设定在100℃的恒温槽内放置3小时，使固化后得到成形制品。其后的处理及物理性质试验，与实施例13同样进行。还有，磨石粒料的添加量相当于树脂成分的60％(质量)。比较例3往称量的50g芳香族二胺低聚物的エラスマ-1000中添加称量的MOCA 34.2g，加热至110℃，MOCA完全溶解，制成均匀溶液，冷却至80℃，于恒温槽内保温。往里称量添加预热至80℃的GC-1000 134g，充分混合，再于80℃的恒温槽内保温。往里计量添加整泡剂SZ-1932 7.2g和143L51.9g，用带叶片的溶解器一边混入空气的同时搅拌20秒钟。
然而，在混合过程中引起凝胶化，不能注入模中。
这样，把1432L 51.9g添加至含有按上述同样操作调整过的含有整泡剂及磨石粒料，设定在80℃的固化剂溶液225.4g中，用带叶片的溶解器混合8秒钟使含有气泡，注入加热至100℃的模内(100mm×100mm×3mm的成形体用模)，固化15分钟。然后，脱模，于160℃固化3小时后，冷却至室温，得到磨石材料。
比较例3，是采用聚脲作为粘合剂，含有少量混入空气的气泡，密度大，高硬度，不具有挠性胶粒(ビリテイ)的磨石材料。该磨石材料，其研磨性评价等级低，显示粗的研磨性，不具有本申请发明的精密研磨性能。
对上述实施例15、16，比较例2、3的弯曲特性及研磨性，按下列所述方法进行试验、评价。还有，密度和硬度，用上述方法进行测定。
(1)弯曲试验按JIS K7312标准进行。试片系从制品上切制成宽25mm、长150mm、厚2mm的平板，把无凹口的试片，于23℃，以300次/分钟循环进行，夹具的运动距离57mm，测定弯曲次数。
(2)研磨性把得到的制品切成3mm厚的薄片，作为研磨片。在该研磨片的侧面粘贴两面带，安装在电动喷砂机上，用速度控制器，调整至7000rpm，压接铁制角材(厚度1.6mm、纵向60mm×横向30mm，棱边端R10，长度0.91m)的平坦部分、棱边端部，使转数保持在5000rpm，继续研磨作业5分钟。
然后，按下列项目观察研磨面及研磨片。
·研磨范围和上述(4)中的⑦的方法相同。
·光泽对抛光效果进行观察·破碎性把研磨片以铁制角材的平坦部位及棱边端进行研磨，对研磨片的耐久性加以评价。
·实用性把研磨片无破碎性的作为有实用性，把有破碎性的作为无实用性。
在表6中，当实施例15、16和比较例2进行比较时，动态性能，即弯曲特性优良的实施例15、16的研磨片，可以确认研磨性、抛光效果及其耐久性的优良，以本发明的韧性聚脲弹性体硬质泡沫作为研磨材料是优异的。
表1
表2
1)未得到制品，无法测定。
表3
1)GC绿公金刚石 C金刚石表4
表5
表6
※ 数秒钟，研磨材料破坏，消失。
※※研磨性的评价等级低，不适用于精密研磨。
发明效果本发明的聚脲弹性体泡沫磨石材料，是由聚异氰酸酯的主剂成分和至少2种特定的芳香族二胺、发泡剂、整泡体、固化催化剂、磨石粒料构成的固化剂成分，于室温加以混合，使加热、反应、发泡固化而制成的，其制造时间短。另外，本发明的弹性体泡沫磨石材料，例如，其弯曲特性等弯曲性也优良。
另外，把该磨石材料切成规定的形状而形成的磨石，其耐磨耗性、耐热性优良，不仅可用于湿式研磨，而且也可用于干式研磨，具有精密研磨效果和抛光效果二种性能均优异的精加工研磨性能。
权利要求
1.一种磨石材料，其特征是，由以聚异氰酸酯构成的主剂成分和由芳香族二胺类、发泡剂、整泡剂及固化催化剂所构成的组合物，在磨石粒料存在下使其发泡固化，制成的研磨用及/或抛光用聚脲系弹性体泡沫磨石材料，上述芳香族二胺类是单独的芳香族二胺低聚物或与芳香族二胺化合物的混合物。
2.权利要求1所述的磨石材料，其中，上述芳香族二胺低聚物是以式(1)表示的二胺低聚物， 式中R表示n价的平均分子量200以上的聚亚烷基多醇、聚亚烷基醚多醇或聚亚烷基酯多醇的残基，n表示2或3，但在该聚亚烷基中也可含有不饱和键。
3.权利要求1或2所述的磨石材料，其中，上述芳香族二胺化合物是选自4，4′-亚甲基双(2-氯苯胺)、4，4′-亚甲基双(2，3-二氯苯胺)、4，4′-亚甲基双(2，5-二氯苯胺)、4，4′-亚甲基双(3-氯-2，5-二乙基苯胺)、三甲二醇双(4-氨基苯甲酸酯)、4-氯-3，5-二氨基苯甲酸异丁酯、3，5-二甲基硫代-2，4-甲苯二胺、3，5-二甲基硫代-2，6-甲苯二胺、4，4′-亚甲基双(邻氨基苯甲酸甲酯)、1，2-双(2-氨基苯基硫代)乙烷中的至少1种芳香族二胺化合物。
4.权利要求1～3中任何1项所述的磨石材料，其中，芳香族二胺类中的所述芳香族二胺化合物的含量比例为50％(质量)以下。
5.权利要求1～4中任何1项所述的磨石材料，其中，用上述发泡剂的聚脲弹性体的发泡倍率为1.2～35倍，磨石材料密度为0.03～1.2范围。
6.权利要求1～5中任何1项所述的磨石材料，其中，上述磨石粒料是由聚异氰酸酯主剂成分和固化剂成分的总量中除去固化催化剂、发泡剂及整泡剂所构成的发泡剂成分后的树脂成分中含有70％(质量)。
7.权利要求1～6中任何1项所述的磨石材料，其中，所述磨石粒料是精细微粒。
8.权利要求1～7中任何1项所述的磨石材料，可用于精密研磨及/或抛光。
9.权利要求1～8中任何1项所述的用于精密研磨及/或抛光的聚脲类弹性体泡沫磨石材料制造方法，其特征是，把芳香族二胺类、发泡剂、整泡剂、固化催化剂加以混合，再添加磨石粒料，混合、分散而配制成固化剂成分，将其和聚异氰酸酯构成的主剂成分于室温下进行混合，加热，使其反应。
10.一种弹性体磨石材料，其用聚脲树脂固定磨石粒料，使其发泡。
全文摘要
本发明提供一种弹性体泡沫磨石材料及其制造方法,该材料把磨石粒料牢固固定,硬而韧性并有适度的橡胶弹性,并且具有耐磨耗性和耐热性,具有优异的精密研磨性及抛光效果。上述磨石材料是由以聚异氰酸酯构成的主剂成分和芳香族二胺类、发泡剂、整泡剂及固化催化剂所构成的组合物在磨石粒料存在下,使其发泡固化,制成研磨用及/或抛光用聚脲类弹性体泡沫磨石材料,上述芳香族二胺类是单独的芳香族二胺低聚物或和芳香族二胺化合物的混合物。
文档编号C09K3/14GK1374331SQ0210715
公开日2002年10月16日 申请日期2002年3月12日 优先权日2001年3月13日
发明者小柳津善二郎 申请人:小柳津善二郎