CN102099156A - 涂敷磨料制品及其制备方法和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涂敷磨料制品，包括织物背衬和磨料层，所述织物背衬在其上具有前胶料层，所述磨料层固定至该前胶料层并与该前胶料层接触。所述磨料层包含底胶层和磨粒。按下列组分a)至f)的总重量计，所述前胶料层包含下列组分a)至f)的反应产物：a)60至90重量％的能通过环氧氯丙烷与双酚A反应来制备的环氧树脂；b)5至25重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯；c)10重量％的酸值最大为300的芳族酸官能自由基聚合型材料；d)5至15重量％的双氰胺；e)有效量的光引发剂；和f)任选地，有效量的环氧树脂固化催化剂。本发明还公开了制备和使用所述涂敷磨料制品的方法。

Description

涂敷磨料制品及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明整体涉及磨料领域，更具体地涉及涂敷磨料制品及其制备方法和使用方法。
背景技术
通常，涂敷磨料制品具有固定至背衬的磨料层。磨料层包含磨粒和将磨粒固定至背衬的粘结剂。
一种类型的涂敷磨料制品具有由底胶层和磨粒构成的磨料层。在制备此类涂敷磨料制品时，将包含可固化制作树脂的底胶层前体施加到背衬的主表面。然后，将磨粒至少部分地嵌入可固化制作树脂中(例如，通过静电涂布)，并使可固化制作树脂至少部分地固化(即，交联)，以将磨粒粘附到背衬。通常，再将包含可固化胶料树脂的胶料层前体施加在至少部分固化的可固化制作树脂和磨粒的上方，然后使可固化胶料树脂前体固化，并可任选地进一步使可固化制作树脂固化。
某些涂敷磨料制品还具有覆盖胶料层的顶胶料层(supersize layer)。顶胶料层通常包含助磨剂和/或防填塞材料。
某些涂敷磨料制品具有一种或多种背衬处理，诸如后胶料层(backsizelayer)(即，与具有磨料层的主表面相对的背衬主表面上的涂层)、前胶料层、粘结层(即，介于磨料层和固定该磨料层的主平面之间的涂层)、浸渍剂、次胶料(subsize)处理或它们的组合。次胶料类似于浸渍剂，不同的是它施加到之前处理过的背衬。
多年来，一直将酚醛树脂用于诸如高性能树脂粘合产品的磨料制品(例如，粗粒涂敷的磨料制品)中。成本较低的酚醛树脂通常具有强粘附力和粘合强度，但其粘度易于在固化期间(例如在悬挂式烘箱固化过程中)降低，从而对磨料成品带来不利影响。例如，如果底胶层前体(在本领域中也称为“制作涂层”)中包含酚醛树脂，则这种固化期间粘度降低的情况可造成矿物取向(mineral orientation)有一定的损失，从而导致磨料性能降低。就酚醛树脂织物背衬处理而言，酚醛树脂涂层通常在干燥期间形成开口，需要对其进行反复处理以获得适当密封的背衬。该第二步骤增加了制备工艺的时间和花费。
发明内容
在一个方面，本发明提供涂敷磨料制品，它包括织物背衬和磨料层，该织物背衬在其上具有前胶料层(presize layer)，该磨料层固定至该前胶料层并与该前胶料层接触；其中磨料层包含底胶层(make layer)和磨粒；并且其中所述前胶料层包含这样的组分的反应产物，所述组分包括：
a)60至90重量％的能通过环氧氯丙烷与双酚A反应来制备的环氧树脂；
b)5至25重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯；
c)0.1至10重量％的酸值最大为300的芳族酸官能自由基聚合型材料；
d)5至15重量％的双氰胺；
e)有效量的光引发剂；和
f)任选地，有效量的环氧树脂固化催化剂；
其中各重量％是相对于组分a)至f)的总重量计算的。
在一些实施例中，涂敷磨料制品还包括覆盖底胶层和磨粒的胶料层。
在一些实施例中，底胶层包含酚醛树脂。
在另一方面，本发明提供研磨工件的方法，其包括：
提供根据本发明的涂敷磨料制品；
使磨料层与工件的表面进行摩擦接触；和
使涂敷磨料制品和工件中的至少一者相对于另一者移动，以研磨该表面的至少一部分。
在又另一方面，本发明提供制备磨料制品的方法，其包括：
将前胶料层前体施加到织物背衬，其中所述前胶料层前体包含下列组分：
a)60至90重量％的能通过环氧氯丙烷与双酚A反应来制备的环氧树脂；
b)5至25重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯；
c)0.1至10重量％的酸值最大为300的酸官能自由基聚合型材料；
d)5至15重量％的双氰胺；
e)有效量的光引发剂；和
f)任选地，有效量的环氧树脂固化催化剂；
其中各重量％是相对于组分a)至f)的总重量计算的。
至少部分地固化前胶料层前体，以提供固定至织物背衬的前胶料层，其中前胶料层基本上密封织物背衬；和
将底胶层前体设置在前胶料层上；
将磨粒嵌入底胶层前体中；以及
至少部分地固化底胶层前体。
在一些实施例中，该方法还包括将胶料层前体设置在至少部分固化的底胶层前体和磨粒上，并至少部分地固化胶料层前体。
在一些实施例中，组分包括：a)60至80重量％的能通过环氧氯丙烷与至少一种双酚A反应来制备的环氧树脂；b)5至15重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯；c)1至5重量％的酸值最大为300的酸官能自由基聚合型材料；d)5至10重量％的双氰胺；e)有效量的光引发剂；和f)任选地，有效量的环氧树脂固化催化剂。
在一些实施例中，组分包括：a)75至80重量％的能通过环氧氯丙烷与双酚A反应来制备的环氧树脂；b)10至15重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯；c)1至4重量％的酸值最大为300的酸官能自由基聚合型材料；d)5至10重量％的双氰胺；e)有效量的光引发剂；和f)任选地，有效量的环氧树脂固化催化剂。
有利地，包括根据本发明的前胶料层的涂敷磨料制品具有良好的剥离粘附力(stripback adhesion)水平，并且可在单个涂布和固化工序中有效地密封织物背衬。此外，前胶料层前体可减少广泛使用的酚醛树脂粘结剂所遇到的缺点。例如，根据本发明的前胶料层前体其粘度在悬挂式烘箱固化过程中不易降低。
本文中所用：
“酸值”是指中和1克所提及的材料的酸含量所需的氢氧化钾(即，KOH)的理论毫克数；
动词“B阶段化(B-stage)”是指转变为不会在重力作用下自发流动但会屈服于所施加压力的固化中间阶段；
“(甲基)丙烯酰基”包括丙烯酰基、甲基丙烯酰基或同时包括二者；
“聚环氧化合物”是指具有至少两个环氧基团的单体、低聚物或聚合物；
“多官能聚(甲基)丙烯酸酯”是指具有至少两个(甲基)丙烯酸酯基团的(甲基)丙烯酸酯单体、低聚物或聚合物。
附图说明
图1为根据本发明的示例性涂敷磨料制品的剖面侧视图。
具体实施方式
现参见图1，示例性涂敷磨料制品100包括织物背衬110。织物背衬110上具有前胶料层114和任选的后胶料层118。在织物背衬110足够多孔的情况下，任选的后胶料层118和前胶料层114渗入背衬中，并且在一些情况下，甚至可在背衬的多孔内部中的一些位置彼此接触。前胶料层114来源于前胶料层前体。覆盖前胶料层114的是磨料层120。如图所示，磨料层120包括嵌有磨粒140的底胶层130和任选的覆盖底胶层130和磨粒140的胶料层150。底胶层130和任选的胶料层150将磨粒140固定至前胶料层114，从而固定至织物背衬110。底胶层130和任选的胶料层150来源于相应的前体。任选的顶胶料层160覆盖任选的胶料层150。
合适的织物背衬包括(例如)本领域中已知的用于制备涂敷磨料制品的那些织物背衬。通常，织物背衬具有两个相对的主表面。背衬的厚度通常在约0.02至约5毫米的范围内，有利地在约0.05至约2.5毫米的范围内，并且更有利地在约0.1至约0.4毫米的范围内，不过也可使用在这些范围之外的厚度。示例性织物背衬包括非织造织物(例如，包括针刺、熔纺、纺粘、水刺缠结或熔喷的非织造织物)、针织物、缝编织物和织造织物；稀松布；这些材料中的两种或更多种的组合；以及它们的经处理的形式。
织物背衬可由任何已知的纤维(无论是天然纤维、合成纤维，还是天然纤维与合成纤维的共混物)制成。可用的纤维材料的例子包括包含聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺(例如，己二酰己二胺、聚己内酰胺)、聚丙烯、丙烯酸、醋酸纤维素、聚偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物的纤维或纱，石墨，聚酰亚胺，丝，棉，亚麻布，黄麻，大麻或人造丝。可用的纤维可为天然材料，或为(例如)从衣服裁剪、地毯生产、纤维制造或纺织物加工中回收的循环材料或废材料。可用的纤维可为同质的，或为双组分纤维之类的复合材料(例如，共纺的皮/芯型纤维)。这些纤维可以是拉伸的(tensilized)和卷曲的，但是也可为连续的长丝，诸如那些由挤出工艺形成的长丝。
织物背衬的厚度通常在约0.02至约5毫米的范围内，有利地在约0.05至约2.5毫米的范围内，并且更有利地在约0.1至约0.4毫米的范围内，不过也可(例如)根据预期用途使用这些范围以外的厚度。一般来讲，背衬的强度应足以抵抗研磨过程中的撕裂或其他破坏作用。背衬的厚度和光滑度也应适于(例如)根据涂敷磨料制品的预期应用或用途提供涂敷磨料制品的所需厚度和光滑度。
织物背衬可具有任何面密度；通常，该面密度在100至400克/平方米(gsm)的范围内，更通常地在200至320gsm的范围内，并且更通常地在270至320gsm的范围内。织物背衬通常具有良好的柔韧性；然而这并非必需。
为了促进粘结剂树脂与织物背衬的粘附，可通过已知的方法将背衬的一个或多个表面进行改性，这些方法包括电晕放电、紫外线曝光、电子束曝光、火焰处理和/或刮擦。
前胶料层是通过固化相应的前胶料层前体来制备。按组分a)至f)的总重量计，前胶料前体包含60至90重量％的至少一种可由环氧氯丙烷与双酚A反应制备的可固化环氧树脂。例如，按组分a)至f)的总重量计，前胶料前体可包含70至85重量％或75至80重量％的可由环氧氯丙烷与双酚A反应制备的环氧树脂(即，一种或多种环氧树脂)。通常，此类树脂的平均环氧官能度为2，不过更高和更低的官能度也是可用的。
环氧树脂可为液体或固体，但通常为液体。无论是液体还是固体，通常应对环氧树脂进行选择，使得该环氧树脂能溶解在前胶料前体中。在某些情况下，可使用加热来促进环氧树脂的溶解。
衍生自双酚A-环氧氯丙烷的环氧树脂的例子为：双酚A二缩水甘油醚(在本领域中通常称为DGEBA)和以商品名“EPON”(例如，EPONRESIN 825、EPON  RESIN 828、EPON  RESIN1001F、EPONRESIN 1002F、EPON RESIN 1004F、EPON RESIN 1007F和EPONRESIN1009F)从Hexion Specialty Chemicals(Columbus，OH)商购获得的衍生自双酚A的环氧树脂，以及由Dow Chemical Company(Midland，MI)出售、具有商品名“DER”(例如，DER 332、DER 337、DER 362和DER364)的衍生自双酚A的环氧树脂。
按组分a)至f)的总重量计，前胶料层前体还包含5至25重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯。例如，前胶料层前体可包含8至20重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯、或10至15重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯。多官能(甲基)丙烯酸酯其烯酸酯官能度至少为2，更通常地为至少3；例如，为至少3、4或甚至5，并且可为超过一种多官能(甲基)丙烯酸酯的混合物。
多种合适的多官能(甲基)丙烯酸酯可容易地从Sartomer公司(Exton，PA)和Cytec(Stamford，CT)之类的供应商处商购获得。示例性的多官能(甲基)丙烯酸酯包括：二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸己二醇酯、二(甲基)丙烯酸三甘醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三(甲基)丙烯酸甘油酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、五(甲基)丙烯酸二戊赤藓醇酯、三(甲基)丙烯酸山梨糖醇酯、六(甲基)丙烯酸山梨糖醇酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸酯化的环氧低聚物(例如，基于双酚A的环氧丙烯酸酯低聚物，诸如由Cytec以商品名EBECRYL 3500、EBECRYL 3600、EBECRYL 3720和EBECRYL 3700出售的那些产品)、脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(例如，由UCB Radcure以商品名EBECRYL 8402出售)、芳族氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物和丙烯酸酯化的聚酯(例如，由Cytec以商品名EBECRYL870出售)。另外的可用的多官能(甲基)丙烯酸酯低聚物包括丙烯酸酯化的聚醚低聚物，诸如聚乙二醇(200)二丙烯酸酯(例如由Sartomer公司以商品名SR 259出售)；和聚乙二醇(400)二丙烯酸酯(例如由Sartomer公司以商品名SR 344出售)。
按组分a)至f)的总重量计，前胶料层前体还包含0.1至10重量％、通常为1至10重量％、并且更通常为1至5重量％的酸值(每克酸官能自由基聚合型材料所需的KOH毫克数)最大为300的酸官能自由基聚合型材料。通常，酸值在10至最大300的范围内，更通常地在200至最大300的范围内。示例性材料包括由Cognis Corp.(Cincinnati，OH)以PHOTOMER4173(酸值210)、PHOTOMER 4703(酸值290)和PHOTOMER 4846(酸值10)出售的酸官能丙烯酸酯。
按组分a)至f)的总重量计，前胶料层前体还包含5至15重量％、更通常为7至13重量％、更通常为7至10重量％的双氰胺。双氰胺有助于固化前胶料前体。双氰胺具有多种商业来源，例如由Air Products and Chemicals(Allentown，PA)以AMICURE CG-1200和AMICURE CG-1400出售。
前胶料层前体还包含有效量的光引发剂，该光引发剂用于使多官能(甲基)丙烯酸酯和酸值最大为300的酸官能自由基聚合型材料发生自由基聚合(通常为B阶段化)。例如，按组分a)至f)的总重量计，前胶料层前体可包含0.1重量％、1重量％或3重量％、最多为5重量％、7重量％或甚至10重量％或以上的光引发剂。通过使前胶料层前体B阶段化，前胶料层前体在热固化(例如，在悬挂式烘箱中热固化)过程中的流动得以减少或消除。
光引发剂可为单一的光引发剂，或两种或更多种光引发剂的组合。示例性光引发剂包括苯偶姻及其衍生物，例如α-甲基苯偶姻；α-苯基苯偶姻；α-烯丙基苯偶姻；α-苄基苯偶姻；苯偶姻醚，例如苯偶酰二甲基缩酮(例如可以IRGACURE 651得自Ciba Specialty Chemicals(Tarrytown，NY))、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻正丁醚；苯乙酮及其衍生物，例如2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(例如可以DAROCUR1173得自CibaSpecialty Chemicals)和1-羟基环己基苯基酮(例如可以IRGACURE 184得自Ciba Specialty Chemicals)；2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮(例如可以IRGACURE 907得自Ciba Specialty Chemicals)；2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(例如可以IRGACURE 369得自Ciba Specialty Chemicals)。
可用的光引发剂还包括新戊偶姻乙醚、茴香偶姻乙醚；蒽醌类，例如蒽醌、2-乙基蒽醌、1-氯蒽醌、1，4-二甲基蒽醌、1-甲氧基蒽醌、苯并蒽醌卤甲基三嗪等；二苯甲酮及其衍生物；上文所述物质的碘鎓盐和锍盐；钛络合物，例如双(η5-2，4-环戊二烯-1-基)双[2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛(例如可以CGI 784DC得自Ciba Specialty Chemicals)；卤甲基硝基苯，例如4-溴甲基硝基苯等；单酰基膦和双酰基膦(例如可以IRGACURE1700、IRGACURE 1800、IRGACURE 1850和DAROCUR 4265得自CibaSpecialty Chemicals)。
按组分a)至f)的总重量计，前胶料层前体还任选地包含有效量的环氧树脂固化催化剂。环氧树脂固化催化剂是熟知的，包括咪唑，例如2-乙基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑(例如，由Air Products and Chemicals(Allentown，PA)以IMICURE EMI-2，4出售)和2-丙基咪唑(例如，由Synthron(Morganton，NC)以商品名ACTIRON NXJ-60出售)；以及路易斯酸复合物，例如三氟化硼和三氯化硼复合物，包括(例如)由CVC SpecialtyChemicals(Maple Shade，NJ)以OMICURE BC-120出售的BF3/二乙胺和BCl3/胺复合物。其他可用的环氧树脂固化催化剂包括脂族和芳族叔胺，包括(例如)二甲基丙胺、吡啶、二甲基氨基吡啶和二甲基苄胺。如果包含环氧树脂固化催化剂，则其含量按组分a)至f)的总重量计通常在0.1至2重量％的范围内，不过也可使用更高和更低的含量。
前胶料层前体还可含有多种添加剂，诸如填料、增稠剂、增韧剂、颜料、纤维、增粘剂、润滑剂、润湿剂、表面活性剂、消泡剂、染料、偶联剂、增塑剂和悬浮剂。
可用作任选的后胶料层的材料包括(例如)酚醛树脂(尤其是可熔酚醛树脂)、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸胶乳、氨基甲酸酯树脂、氨基塑料、胶料、淀粉，以及它们的组合。任选的后胶料层可含有另外的添加剂，例如填料和/或抗静电材料(例如，炭黑粒子、五氧化钒粒子)。加入抗静电材料可以降低涂敷磨料制品在对木材或仿木材料进行砂光时积聚静电的趋势。关于后胶料层的另外的细节可见于(例如)美国专利申请公开No.2005/0100739A1(Thurber等人)；No.2004/0002951A1(Kincaid等人)；和No.2005/0282029A1(Keipert等人)；和美国专利No.5,108,463(Buchanan等人)；No.5,137,542(Buchanan等人)；No.5,328,716(Buchanan)；No.5,560,753(Buchanan等人)；No.6,372,336B1(Clausen等人)；No.6,936,083B2(Thurber等人)；No.7,344,574B2(Thurber等人)；和No.7,344,575B2(Thurber等人)。
前胶料层前体通常能够通过光化辐射进行B阶段化。这具有显著的优点，因为一旦前胶料层前体进行了B阶段化，就不会在随后的热固化过程中大幅流动。这一大幅消除流动使得可以进行单程涂布和固化，同时获得密封的织物背衬，而目前采用酚醛树脂的行业方法通常需要两次或更多次涂布来获得适当密封的背衬。
将前胶料暴露在光化辐射下，然后暴露在热能下(可在施加制作涂层前体之后或更晚些时候进行)，使其固化。
光化辐射源通常是根据预期处理条件来进行选择，并且选择成能适当地活化光引发剂。示例性的可用紫外光和可见光辐射源包括汞灯、氙灯、碳弧灯、钨丝灯和日光。紫外线辐射，尤其是来自中压汞弧灯或微波驱动的H型、D型或V型汞灯(诸如可从Fusion UV Systems(Gaithersburg，MD)商购获得的那些)的紫外线辐射特别合乎需要。根据所涉及反应性组分的量和类型、能源、织物速度、与能源的距离和要固化的底胶层的厚度，光化辐射的暴露时间通常为(例如)最多为约0.01秒到1分钟或以上，从而提供(例如)每平方厘米0.1至10焦耳(J/cm2)的总能量暴露。也可使用(例如)滤光器和/或二向色反射镜来降低伴随光化辐射的热能。
可用的热能形式包括(例如)热辐射和红外线辐射。示例性的热能源包括烘箱(例如，悬挂式烘箱)、加热辊、热鼓风机、红外线灯以及它们的组合。
可通过将可固化底胶层前体涂布到背衬的主表面上来形成底胶层。底胶层前体可包含(例如)胶料、酚醛树脂、氨基塑料树脂、脲醛树脂、氨基甲酸酯树脂、可进行自由基聚合的多官能(甲基)丙烯酸酯(例如，具有α，β-不饱和侧基的氨基塑料树脂、丙烯酸酯化氨基甲酸酯、丙烯酸酯化的环氧树脂、丙烯酸酯化的异氰脲酸酯)、环氧树脂(包括双马来酰亚胺和芴改性的环氧树脂)、异氰脲酸酯树脂以及它们的组合。
使用的底胶层的面密度可取决于(例如)预期用途、磨粒类型和所制备的涂敷磨料制品的性质，但是该面密度通常在1gsm、2gsm、5gsm、10gsm、15gsm至20gsm、25gsm、100gsm、200gsm、300gsm、400gsm或甚至600gsm的范围内。可通过任何已知的用于将底胶层(例如，制作涂层)施加到背衬的涂布方法来施加底胶层，这些方法包括(例如)辊涂、挤出模头涂布、帘式涂布、刮涂、凹面涂布和喷涂。
将底胶层前体涂布在背衬上后，便(例如，通过液滴涂布和/或静电涂布)将磨粒施加到底胶层前体并嵌入其中。可将磨粒随机地或以精确的方式施加或设置到底胶层前体上。
示例性的可用的磨粒包括熔融氧化铝基材料，诸如氧化铝、陶瓷氧化铝(其可包含一种或多种金属氧化物改性剂和/或促结晶剂或成核剂)，以及热处理过的氧化铝、碳化硅、共熔融氧化铝-氧化锆、金刚石、二氧化铈、二硼化钛、立方氮化硼、碳化硼、石榴石、燧石、金刚砂、溶胶凝胶衍生的磨粒和它们的共混物。陶瓷磨粒的例子包括以下专利中描述的那些：美国专利No.4,314,827(Leitheiser等人)；No.4,518,397(Leitheiser等人)；No.4,623,364(Cottringer等人)；No.4,744,802(Schwabel)；No.4,770,671(Monroe等人)；No.4,881,951(Wood等人)；No.5,011,508(Wald等人)；No.5,090,968(Pellow)；No.5,139,978(Wood)；No.5,201,916(Berg等人)；No.5,227,104(Bauer)；No.5,366,523(Rowenhorst等人)；No.5,429,647(Larmie)；No.5,498,269(Larmie)；和No.5,551,963(Larmie)。磨粒的形式可为(例如)单粒子、团聚物、磨料复合粒子，以及它们的混合物。
示例性的团聚物描述于(例如)美国专利No.4,652,275(Bloecher等人)和No.4,799,939(Bloecher等人)。本发明还涵盖使用描述于(例如)美国专利No.5,078,753(Broberg等人)的稀释剂可侵蚀的团聚颗粒。磨料复合粒子包括在粘结剂中的磨粒。
示例性的磨料复合粒子描述于(例如)美国专利No.5,549,962(Holmes等人)中。
磨粒的涂布重量可取决于(例如)具体所需的涂敷磨料制品、施加磨粒的方法和磨粒的粒度，但是其范围通常为1至2000gsm。
磨粒的粒度通常在0.1至约5000微米、更通常地在约1至约2000微米、更通常地在约5至约1500微米、更通常地在约100至约1500微米的范围内，不过也可使用其他粒度。
通常将磨粒选择成符合磨料行业所公认的标称等级，例如，美国国家标准学会(ANSI)的标准、欧洲研磨产品制造商联合会(FEPA)的标准和日本工业标准(JIS)的标准。示例性的ANSI等级标号(即，规定的标称等级)包括：ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 40、ANSI 50、ANSI 60、ANSI 80、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400和ANSI 600。示例性的FEPA等级标号包括：P8、P12、P16、P24、P36、P40、P50、P60、P80、P100、P120、P180、P220、P320、P400、P500、P600、P800、P1000和P1200。示例性的JIS等级标号包括：JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS 180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000和JIS10,000。
一旦磨粒嵌入底胶层前体中，就至少部分地固化以在(例如)施加任选的胶料层前体过程中保持矿物的取向。通常，这涉及使底胶层前体B阶段化，但也可根据需要采用更进一步的固化。可根据所选底胶层前体的性质，例如使用加热和/或光照和/或使用固化剂来实现B阶段化。
任选地，胶料层前体可施加在至少部分固化的底胶层前体和磨粒的上方。胶料层前体可包含(例如)胶料、酚醛树脂、氨基塑料树脂、脲醛树脂、氨基甲酸酯树脂、可进行自由基聚合的多官能(甲基)丙烯酸酯(例如，具有α，β-不饱和侧基的氨基塑料树脂、丙烯酸酯化氨基甲酸酯、丙烯酸酯化的环氧树脂、丙烯酸酯化的异氰脲酸酯)、环氧树脂(包括双马来酰亚胺和芴改性的环氧树脂)、异氰脲酸酯树脂以及它们的混合物。可通过任何已知的用于将胶料层施加到背衬的涂布方法来施加胶料层前体，这些方法包括(例如)辊涂、挤出模头涂布、帘式涂布、刮涂、凹面涂布和喷涂。胶料层的面密度也将必定地根据预期用途、磨粒类型和所制备的涂敷磨料制品的性质而变化，但是该面密度通常在1gsm或5gsm至300gsm、400gsm或甚至500gsm或以上的范围内。
一旦施加了胶料层前体，就将胶料层前体和任选地将至少部分固化的底胶层前体进行充分固化，以提供可用的涂敷磨料制品。通常，该固化步骤涉及热能，但这并非必需。可用的热能形式包括(例如)热辐射和红外线辐射。示例性的热能源包括烘箱(例如，悬挂式烘箱)、加热辊、热鼓风机、红外线灯以及它们的组合。
除其他组分外，底胶层前体和胶料层前体还可含有任选的添加剂，以(例如)修改性能和/或外观。示例性的添加剂包括助磨剂、填料、增塑剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、偶联剂、纤维、润滑剂、触变性材料、抗静电剂、悬浮剂和/或染料。
助磨剂可以为有机的或无机的，示例性助磨剂包括：卤化有机化合物，例如氯化蜡状的四氯萘、五氯萘和聚氯乙烯；卤化物盐，例如氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾、氯化镁；以及金属及其合金，例如锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛；等等。其他助磨剂的例子包括硫、有机硫化合物、石墨和金属硫化物。可使用不同助磨剂的组合。
示例性抗静电剂包括导电材料，诸如五氧化钒(例如，分散在磺化聚酯)、湿润剂、在粘结剂中的炭黑和/或石墨。
可用于本发明的填料的例子包括二氧化硅，诸如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维；硅酸盐，诸如滑石、粘土、(蒙脱石)长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、硅铝酸钠、硅酸钠；金属硫酸盐，诸如硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸铝钠、硫酸铝；石膏；蛭石；木粉；三水合铝；炭黑；氧化铝；二氧化钛；冰晶石；锥冰晶石；以及金属亚硫酸盐，诸如亚硫酸钙。
任选地，可将顶胶料层施加到任选的胶料层的至少一部分。如果存在顶胶料层，则其通常包含助磨剂和/或防填塞材料。任选的顶胶料层可有助于防止或减少磨屑(从工件上研磨下来的材料)在磨粒之间的积聚，这一积聚会显著降低涂敷磨料制品的切割能力。可用的顶胶料层通常包含助磨剂(例如，四氟硼酸钾)、脂肪酸的金属盐(例如，硬脂酸锌或硬脂酸钙)、磷酸酯的盐(例如，二十二烷基磷酸酯钾)、磷酸酯、脲醛树脂、矿物油、交联硅烷、交联有机硅和/或含氟化合物。可用的超胶料材料另外描述于(例如)美国专利No.5,556,437(Lee等人)中。通常，掺入到涂敷磨料产品中的助磨剂的量为约50至约400gsm，更通常地为约80至约300gsm。超胶料可含有粘结剂，例如那些用于制备胶料层或底胶层的粘结剂，但它不必具有任何粘结剂。
在某些情况下，可能有利的是将任选的附连界面固定到任选的后胶料层上或固定到涂敷磨料制品的与磨料层相对的侧面上，使得所得的涂敷磨料制品可固定到支撑垫(back up pad)。
本发明的磨料制品安装组件的磨料附连界面可由非连续层的粘合剂、片状材料或它们的组合构成。片状材料可包括(例如)两部分机械接合系统的环部分或钩部分。在其他实施例中，磨料附连界面包含压敏粘结剂层，该压敏粘结剂层带有任选的隔离衬片以在处理过程中保护该压敏粘结剂层。
在一些实施例中，本发明的磨料制品安装组件的磨料附连界面包含非织造的、织造的或编织的环材料。适用于环磨料附连界面的材料不仅包括织造材料，也包括非织造材料。织造的和编织的磨料附连界面材料可具有被包括在其织物结构中的成环细丝或纱线，以形成直立的供与钩接合的环。非织造环附连界面材料可具有由联锁的纤维形成的环。在一些非织造环附连界面材料中，环是通过将纱线缝合穿过非织造网以形成直立的环来形成的。
可将根据本发明的涂敷磨料制品转变成(例如)束带、条带、卷、盘(包括打孔的盘)和/或片材。对于束带应用，可以使用已知的用于形成拼接束带的方法将磨料片材的两个自由端接合在一起。也可按照(例如)美国专利No.5,573,619(Benedict等人)中所述形成无接头的束带。
根据本发明的涂敷磨料制品可用于研磨工件。一种此类方法包括使涂敷磨料制品的磨料层的至少一部分与工件表面的至少一部分摩擦接触，并将涂敷磨料制品或工件的至少一者相对于另一者移动以研磨该表面的至少一部分。工件材料的例子包括金属、金属合金、异金属合金、陶瓷、玻璃、木材、仿木材料、复合材料、涂漆表面、塑料、增强塑料、石材和/或它们的组合。工件可为平坦的，或具有形状或轮廓。示例性工件包括金属部件、塑料部件、颗粒板、凸轮轴、曲柄轴、家具和涡轮叶片。
根据本发明的涂敷磨料制品可手动使用和/或与机器联合使用。进行研磨时，通常使涂敷磨料制品和工件中的至少一者相对于另一者移动或两者均相对彼此移动。研磨可在湿润或干燥条件下进行。用于润湿研磨的示例性液体包括水、含有常规防锈化合物的水、润滑剂、油、肥皂和切削液。液体还可包含去沫剂、脱脂剂和/或类似物。
本发明的目标和优点可进一步由以下非限制性实例来说明，但是这些实例中所叙述的具体物质及其用量以及其他条件和细节不应被解释为是对本发明的不当限制。
实例
除非另外指明，否则在实例和说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比率等都是以重量计。在以下实例中使用下列缩写：
缩写表
Figure BPA00001294514200141
前胶料前体1(CTR1)的制备
向广口瓶中装入75份EP1(可通过环氧氯丙烷与双酚A反应制备的环氧树脂)和1份PI1(光引发剂)，并将该广口瓶置于烘箱中于55℃下放置30分钟。移出广口瓶，并将10份PFA1(多官能(甲基)丙烯酸酯)、1份PA1(酸官能自由基聚合型材料)和8份DICY(双氰胺)装入广口瓶中并混合。最后，将0.75份CUR1(固化剂)加入广口瓶中，并在即将涂布前胶料前体之前进行混合。
前胶料前体2(CTR2)的制备
向广口瓶中装入75份EP1和1份PI1，并将该广口瓶置于烘箱中于55℃下放置30分钟。移出广口瓶，并将10份PFA1、3份PA1和8份DICY装入广口瓶中并混合。最后，将0.75份CUR1加入广口瓶中，并在即将涂布前胶料前体之前进行混合。
前胶料前体3(CTR3)的制备
向广口瓶中装入75份EP1和1份PI1，并将该广口瓶置于烘箱中于55℃下放置30分钟。移出广口瓶，并将10份PFA1、5份PA1和8份DICY装入广口瓶中并混合。最后，将0.75份CUR1加入广口瓶中，并在即将涂布前胶料前体之前进行混合。
前胶料前体4(CTR4)的制备
向广口瓶中装入75份EP1和1份PI1，并将该广口瓶置于烘箱中于55℃下放置30分钟。移出广口瓶，并将10份PFA1、10份PA1和8份DICY装入广口瓶中并混合。最后，将0.75份CUR1加入广口瓶中，并在即将涂布前胶料前体之前进行混合。
比较用的前胶料前体A(CTRC1)的制备
向广口瓶中装入75份EP1和1份PI1，并将该广口瓶置于烘箱中于55℃下放置30分钟。移出广口瓶，并向其中装入10份PFA1和15份PA1。该混合物不均匀。然后，将8份DICY装入广口瓶中并混合，得到不均匀的混合物。最后，将0.75份CUR1加入广口瓶中，并在即将涂布比较用的前胶料前体之前进行混合。
比较用的预涂面漆前体B(CTCR2)的制备
向广口瓶中装入75份EP1和1份PI1，并将该广口瓶置于烘箱中于55℃下放置30分钟。移出广口瓶，并将10份PFA1和8份DICY装入广口瓶中并混合。最后，将0.75份CUR1加入广口瓶中，并在即将涂布前胶料前体之前进行混合。
后胶料前体1(BSR1)
将CaCO3(450份)、15份氧化铁和285份苯酚甲醛树脂(苯酚与甲醛的比率为1.5-2.1/1)在20℃下机械搅拌至均匀(用1重量％至5重量％的氢氧化钾催化)，然后用水将该混合物稀释至1000份。
制作树脂前体1(MR1)
将CaCO3(442份)和285份苯酚甲醛树脂(苯酚与甲醛的比率为1.5-2.1/1)在20℃下机械搅拌至均匀(用1重量％至5重量％的氢氧化钾催化)，然后用水将该混合物稀释至1000份。
经处理的织物背衬的制备
准备10.2cm宽的涂布刀(可获自Gardco(Pompano Beach，FL))以供使用。将刀片设置至76微米的最小间隙，以允许15.2cm宽的布背衬从刀片下方通过。重量为300-400克/平方米(gsm)的未经处理的聚酯织造布可获自Milliken&Company(Spartanburg，SC)。将聚酯布放在设置为76微米的涂布刀下方，然后通过用手拉引涂布刀下方的聚酯布来将前胶料组合物施加到聚酯布，从而在聚酯布上形成前胶料涂层。通过用紫外(UV)灯(118瓦特/厘米，D型灯泡，可获自Fusion UV Systems(Gaithersburg，MD))以约5米/分钟的线速度进行照射，使所得的前胶料前体进行B阶段化。然后将经B阶段化的前体前胶料层在烘箱中在160℃下加热10分钟。所得的前胶料的重量为约127.5gsm。采用相同的刮涂方法，用后胶料前体BSR1组合物对所得的经前胶料处理的织物背衬进行处理。所得的后胶料的重量为约111.5gsm。通过将经处理的布背衬置于烘箱中在90℃下放置10分钟并在105℃下放置15分钟来使后胶料前体固化。
表1
Figure BPA00001294514200161
Figure BPA00001294514200171
比较例A至C和实例1至4
对于表1中的经处理的背衬(即比较用的经处理的背衬A至C和经处理的背衬1至4)，使用上述的“经处理的背衬的制备”中的刮涂工序，将制作树脂前体1分别涂布到这些经处理的背衬的涂布了前胶料层的一侧上。然后，将等级为36的氧化铝矿物(可以商品名ALODUR从TreibacherGmbH(Treibach，Germany)商购获得)滴涂到底胶层前体中，以形成封闭的涂层。将磨料涂布的材料在90℃下固化60分钟并在105℃下固化10小时，从而形成涂敷磨料，分别标示为比较例A至C和实例1至4。
剥离粘附力测试
将待测试的涂敷磨料制品转变为8厘米(cm)宽×25cm长的料片。用聚酰胺热熔粘合剂(以JET MELT ADHESIVE PG3779得自3M公司(St.Paul，MN))涂布木板(17.8cm×7.6cm×0.6cm厚)的二分之一长度。在涂敷磨料制品的带有磨粒的一侧，用聚酰胺热熔粘合剂(以商品名JET MELTADHESIVE PG3779得自3M公司)涂布整个宽度，但仅涂布长度的前15cm。将涂敷磨料制品的带有磨粒的一侧附接到木板的含有层合粘合剂的一侧，使得磨料制品的不带有层合粘合剂的那10cm从木板突出。施加压力，使得木板和磨料制品紧密粘合。在测试前，将所得的粘合层合物冷却至室温并保持至少1小时。然后，沿着直线在制品的两侧上切割该粘合层合物，使得粘合层合物的宽度减小至5.1cm。将所得经修整的粘合层合物水平安装在附接到张力试验机(以商品名SINTECH 6W得自MTS SystemsCorp.(Eden Prairie，MN))的上部夹紧装置的夹具中，并将涂敷磨料制品的突出部分中的大约1厘米安装到该机器的下部夹紧装置中，使得夹紧装置之间的距离为12.7cm。该机器以0.05厘米/秒的速率将夹紧装置分开，并以90度的角度将磨料制品拉离该木板，使得磨料制品的一部分与木板分离。分离发生在磨料制品的层与层(即，底胶层和经处理的背衬)之间。通过该机器测量分离所需的力。需要的力越大，则制作涂层、前胶料涂层和背衬之间的粘附性越好。结果报告于表2(见下)中。
表2
Figure BPA00001294514200181
应当理解，虽然上述涂敷磨料不具有胶料层，但是胶料层对测量底胶层-前胶料层处理的背衬的粘附力并非必需。例如，鉴于胶料涂层不接触前胶料层，因此胶料层并非必需。在实际实施根据本发明的涂敷磨料制品时，胶料层将覆盖底胶层和磨粒。
一般而言，剥离粘附力测试中的29磅/英寸(51N/cm)的粘附值表示在重载型布背衬涂敷磨料产品中可用的足够粘附力。对于某些应用，可期望较高的粘附力。
本文所提及的所有专利和出版物据此全文以引用方式并入本文。在不背离本发明的范围和精神的条件下，本领域的技术人员可对本发明进行各种修改和更改，并且应该理解，本发明不会不当地限于本文给出的示例性实施例。

Claims (11)

1.一种涂敷磨料制品，包括织物背衬和磨料层，所述织物背衬在其上具有前胶料层，所述磨料层固定至该前胶料层并与该前胶料层接触；其中所述磨料层包含底胶层和磨粒；并且其中所述前胶料层包含这样的组分的反应产物，所述组分包括：
a)60重量％至90重量％的能够通过环氧氯丙烷与双酚A反应来制备的环氧树脂；
b)5重量％至25重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯；
c)0.1重量％至10重量％的酸值最大为300的芳族酸官能自由基聚合型材料；
d)5重量％至15重量％的双氰胺；
e)有效量的光引发剂；和
f)任选地，有效量的环氧树脂固化催化剂；
其中各重量％是相对于组分a)至f)的总重量计算的。
2.根据权利要求1所述的涂敷磨料制品，还包括覆盖所述底胶层和磨粒的胶料层。
3.根据权利要求1所述的涂敷磨料制品，其中所述组分包括：
a)60重量％至80重量％的能够通过环氧氯丙烷与双酚A反应来制备的环氧树脂；
b)5重量％至15重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯；
c)1重量％至5重量％的酸值最大为300的芳族酸官能自由基聚合型材料；
d)5重量％至10重量％的双氰胺；
e)有效量的光引发剂；和
f)任选地，有效量的环氧树脂固化催化剂。
4.根据权利要求1所述的涂敷磨料制品，其中所述组分包括：
a)75重量％至80重量％的能够通过环氧氯丙烷与双酚A反应来制备的环氧树脂；
b)10重量％至15重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯；
c)1重量％至4重量％的酸值最大为300的酸官能自由基聚合型材料；
d)5重量％至10重量％的双氰胺；
e)有效量的光引发剂；和
f)任选地，有效量的环氧树脂固化催化剂。
5.根据权利要求1所述的涂敷磨料制品，其中所述底胶层包含酚醛树脂。
6.一种研磨工件的方法，包括：
提供根据权利要求1所述的涂敷磨料制品；
使所述磨料层与所述工件的表面进行摩擦接触；以及
使所述涂敷磨料制品和所述工件中的至少一者相对于另一者移动，以研磨所述表面的至少一部分。
7.一种制备磨料制品的方法，包括：
将前胶料层前体施加到织物背衬，其中所述前胶料层前体包含下列组分a)至f)：
a)60重量％至90重量％的能够通过环氧氯丙烷与双酚A反应来制备的环氧树脂；
b)5重量％至25重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯；
c)0.1重量％至10重量％的酸值最大为300的酸官能自由基聚合型材料；
d)5重量％至15重量％的双氰胺；
e)有效量的光引发剂；和
f)任选地，有效量的环氧树脂固化催化剂；
其中各重量％是相对于组分a)至f)的总重量计算的；
至少部分地固化所述前胶料层前体，以提供固定至所述织物背衬的前胶料层，其中所述前胶料层基本上密封所述织物背衬；并且
将底胶层前体设置在所述前胶料层上；
将磨粒嵌入所述底胶层前体中；以及
至少部分地固化所述底胶层前体。
8.根据权利要求7所述的方法，其中至少部分地固化所述前胶料层前体包括使所述前胶料层前体B阶段化。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括：
将胶料层前体设置在所述至少部分固化的底胶层前体和所述磨粒上；以及
至少部分地固化所述胶料层前体。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述组分包括：
a)60重量％至80重量％的能够通过环氧氯丙烷与双酚A反应来制备的环氧树脂；
b)5重量％至15重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯；
c)1重量％至5重量％的酸值最大为300的酸官能自由基聚合型材料；
d)5重量％至10重量％的双氰胺；
e)有效量的光引发剂；和
f)任选地，有效量的环氧树脂固化催化剂。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述组分包括：
a)75重量％至80重量％的能够通过环氧氯丙烷与双酚A反应来制备的环氧树脂；
b)10重量％至15重量％的多官能(甲基)丙烯酸酯；
c)1重量％至4重量％的酸值最大为300的酸官能自由基聚合型材料；
d)5重量％至10重量％的双氰胺；
e)有效量的光引发剂；和
f)任选地，有效量的环氧树脂固化催化剂。
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