CN102171001B - 包含包合物的磨料产品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磨料产品，其表现出对研磨工作中生成的热的优异控制效果，并且在干模式下的研磨工作中不会引起拖尾。一种磨料产品包括粘结剂和包合物，所述包合物由主体化合物以及包含在所述主体化合物中作为客体化合物的润滑剂构成。

Description

包含包合物的磨料产品
本发明涉及磨料产品，更具体地讲，涉及用于研磨或摩擦诸如金属、塑料和木材的材料的磨料产品。
背景技术
专利文献1中描述了一种磨削轮，其中磨粒以分散状态固定在混有新粘结剂体系的整个有机基质中。在此磨削轮中，常用润滑剂可被添加到粘结剂体系中。常用润滑剂的例子包括固体润滑剂，例如硬脂酸的金属盐。专利文献2中描述了一种包含磨粒的磨料制品，所述磨粒分散并粘附在整个耐污的、弹性体的、交联的聚氨酯粘结剂基质内。润滑剂等可被添加到磨料制品中。润滑剂的例子包括硬脂酸丁酯。
专利文献3中描述了一种研磨垫，其中5至60％体积的水溶性物质分散在具有35或更大的肖氏D硬度的水不溶性的热塑性聚合物中，其中水溶性物质具有0.1至500μm的平均粒径。当暴露在研磨垫表面上的颗粒水溶性物质洗提到水浆液等中时，在表面上形成小空隙并且一些水溶性物质留在其中用作填料。水溶性物质的例子包括环糊精。
专利文献4中描述了一种膨体无纺布磨料产品，包括a)具有多个有机聚合物纤维的基底、b)多个磨粒、以及c)多个胶囊，各胶囊包含润滑剂作为芯材料，其外壳由热固化树脂制成，其中磨粒和胶囊通过粘结剂粘附到纤维，并且在一个纤维与另一纤维接触的部位，粘结剂将纤维粘附在一起。胶囊通过无纺布磨料产品的使用过程中生成的摩擦热而被软化，从而释放润滑剂，因此表现出稳定的润滑性，而无需在工作过程中从外部提供润滑剂。
专利文献5和6中描述了无纺布磨料产品，其具有：由无规排列的纤维制成的无纺布；涂覆到无纺布的纤维表面上的耐热树脂层；粘附到耐热树脂层上的粘合剂；以及通过粘合剂粘附到无纺布的磨粒。这些无纺布磨料产品包含反应性无机吸热化合物，其用于在研磨工作中控制热的生成。
[专利文献1]日本专利特开昭公开No.S61-192479
[专利文献2]日本专利特开昭公开No.H2-294336
[专利文献3]日本专利特开昭公开No.2000-34416
[专利文献4]日本专利特开昭公开No.H8-108373
[专利文献5]日本专利特开昭公开No.2006-130607
[专利文献6]日本专利特开昭公开No.2007-290061
发明内容
本发明拟解决的问题
本发明的一个目的在于提供一种磨料产品，其在研磨工作中表现出优异的热生成控制效果，并且不会在干模式下的研磨工作中引起拖尾。另一目的在于提供一种磨料产品，其能够在工作过程中生成合适的香味或者去除刺鼻的气味。
拖尾指的是在研磨工作中由于构成磨料产品的有机物质降解，随后降解的物质粘附到待研磨表面上而生成污渍。具体地讲，在精细表面精修或镜面表面精修中，生成大量的热，使得易于发生拖尾。
当形成拖尾时，该部分被覆盖从而导致摩擦不足，使得表面精修不平整。从待研磨表面去除拖尾需要新的步骤，因此使得研磨工作变得复杂。
通常采用润滑剂作为防止在进行研磨时生成热的手段。润滑剂一方面减少了摩擦热的生成，另一方面用作从待研磨部分吸收热的介质。
在由于摩擦热而生成拖尾的研磨工作中，有机物质很容易燃烧，从而生成刺鼻的气味。这种刺鼻的气味对工作环境有不良影响，并且将成为工作效率降低的一个诱因。减轻刺鼻气味的不良影响的一种方式可能是使用除臭剂或芳香剂。
然而，润滑剂、除臭剂和芳香剂通常为液体，因此难以将其整合到磨料产品中。例如，如果液体润滑剂等被分散并混合在粘结树脂中，则粘合剂被塑炼，从而被削弱。因此，固定磨粒的力量减弱，使得作为磨料的研磨力和耐久性降低。
本发明的磨料产品广泛包括摩擦表面的应用中所使用的材料，其广泛用于清洁和平滑地精修制品表面的应用中。其包括由基底、粘结剂等制成的擦拭材料，并且磨料还包含磨粒。
附图说明
图1为示出典型结构类型的圆柱形研磨刷的透视图，其各具有中心孔。
图2为示出获得在制造三维无纺布磨料产品时所使用的磨料中间体的方法的示意图。
图3为示出利用磨料中间体制造三维无纺布磨料产品的方法的示意图。
解决问题的方法
本发明提供一种磨料产品，其包括粘结剂和包合物(inclusioncompound)，所述包合物由主体化合物以及包含在所述主体化合物中作为客体化合物的润滑剂构成。
特定实施例涉及所述磨料产品还包括包合物，所述包合物由主体化合物以及包含在所述主体化合物中作为客体化合物的芳香剂或除臭剂构成。
特定实施例涉及前述磨料产品中的任一种，其中所述主体化合物为环糊精。
特定实施例涉及前述磨料产品中的任一种，其中所述粘结剂包括树脂组分，并且相对于100质量份的所述树脂组分，所述包合物的含量为0.5至200质量份。
特定实施例涉及前述磨料产品中的任一种，其中所述客体化合物的分子与所述主体化合物的分子的摩尔比为0.1至3.0。
特定实施例涉及前述磨料产品中的任一种，其中所述粘结剂包括水性树脂。
特定实施例涉及前述磨料产品中的任一种，其中所述粘结剂包括溶剂型树脂。
特定实施例涉及前述磨料产品中的任一种，其中所述磨料产品为无纺布磨料产品，其具有无纺布以及粘附到所述无纺布的纤维的粘结剂。
特定实施例涉及前述磨料产品中的任一种，还包括反应性无机吸热化合物。
特定实施例涉及前述磨料产品中的任一种，还包括磨粒。
特定实施例涉及一种制备磨料产品的方法，包括：
向粘结剂中添加包合物并使其均匀分散以获得待涂敷的液体的步骤，所述包合物由主体化合物以及包含在所述主体化合物中作为客体化合物的润滑剂构成；
将所得的所述待涂敷的液体涂敷到无纺布上的步骤；以及
使所述粘结剂固化的步骤。
本发明的效果
本发明的磨料产品由于客体化合物的种类可获得各种作用和效果。例如，当客体化合物为润滑剂时，其表现出对研磨工作中生成的热的优异控制效果。因此，即使在干模式下进行精细表面精修或镜面精修时也不会生成拖尾。其可适用于研磨迄今为止难以研磨的树脂，特别是热塑性树脂和塑性树脂，因为它们不会使待研磨对象热降解。此外，当化合物为芳香剂和除臭剂时，其可生成适合于长时间工作的香味或者可长时间去除刺鼻气味。
具体实施方式
本文所使用的包合物是作为稳定的物质存在的化合物，其中客体化合物被支撑在主体化合物的晶格所限定的空间内，而未使用共价键。在此包合物中，客体化合物被划分成各分子，同时被主体化合物所包围。因此，如果主体化合物可与分散介质混溶，则即使客体化合物不能与分散介质混溶，客体化合物也可存在于分散介质中，使得其分子将保持彼此远离。当分散介质为固体材料时，客体化合物将均匀地存在于分散介质中，因此由于分散体的混合而引起的物理特性变差将减少非常多。
优选用于本发明的客体化合物不受特别的限制，只要其迄今为止难以被整合到磨料产品中并且是需要具有持续释放特性的添加剂等即可。此类添加剂通常为液体，特别是与粘结树脂具有低混溶性的液体。在特定实施例中，其为润滑剂、芳香剂、除臭剂等。
润滑剂不受特别的限制，只要其迄今为止被用作防止进行研磨时生成热的手段即可。其例子包括在室温下为固体的脂肪酸(例如，硬脂酸和肉豆蔻酸)、在室温下为液体的脂肪(例如，角鲨烯)、基于合成树脂的润滑剂(例如，硅油、烯烃聚合油、二酯油、聚亚氧烷基乙二醇和卤化烃油)、以及石油润滑剂(例如，石蜡)。在室温下为液体的润滑剂有助于瞬时起效特性，在室温下为固体的润滑剂有助于润滑效果的耐久性。因此，可组合使用液体润滑剂和固体润滑剂，这将获得长期的良好润滑效果。
芳香剂不受特别的限制，只要其迄今为止被用于在研磨工作时生成良好的香味即可。其例子包括薄荷醇试剂和香草醛试剂。
除臭剂不受特别的限制，只要其迄今为止被用于减少研磨工作时发出的刺鼻气味并去除这样的气味即可。例如，能够与引起刺鼻气味的组分发生化学反应以将其改变成无臭组分的各种类型的试剂、以及能够抑制难闻组分的银或含银化合物、聚合物凝胶等。在这种情况下，即使不包含客体化合物，空状态下的主体化合物的添加也可表现出除臭剂效果。
优选用于本发明的主体化合物为环糊精。环糊精是具有链接在一起的6至8个葡萄糖单元的环状低聚糖。6单元体、7单元体和8单元体分别被称为α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精。环糊精分子可在其环状框架内部的空间内包含客体化合物分子。关于此类环糊精，可根据客体化合物分子的尺寸选择具有适当环尺寸的环糊精。环糊精在其空间内是疏水的，因此其趋向于包含类似润滑剂的疏水分子。
环糊精在环外部具有羟基基团，因此其通常为亲水的。然而，可通过引入官能团来使其亲脂化。亲脂环糊精的具体例子包括甲基环庚直链淀粉(methylcycloheptaamylose)。在特定实施例中，亲水糊精在添加到水分散介质中之后使用，亲脂糊精在添加到溶剂型分散介质中之后使用。这是因为包合物的分散性改善。
包合物通过本领域技术人员已知的方法来制备。例如，将主体化合物溶解于溶剂中以形成溶液，将客体化合物缓慢加入此溶液中以使其匀化。然后，如果需要，去除溶剂。在形成包合物时，使主体化合物和客体化合物按一定比率反应，使得不留下未被包含的游离客体化合物。这是因为通过这样做，在形成包合物的反应之后不会留下游离的客体化合物，因此其中将添加所得包合物的固体材料将不会被塑炼从而导致强度变差。
当构成包合物的主体化合物分子与客体化合物分子的数量比为1/1时，将用于形成包合物的客体化合物分子与主体化合物分子的摩尔比为0.1至3.0，在特定实施例中为0.8至1.2，在特定实施例中为1.8至2.2。
本发明中所使用的磨料产品可以是包含粘结剂，该粘结剂包含树脂的任何磨料产品。此类磨料产品的具体例子包括无纺布磨料产品、海绵磨料产品、带涂层的磨料产品、磨削轮、以及包括与氨基甲酸乙酯泡沫粘结的磨粒的磨削轮。此类磨料产品可包含或者可不包含磨粒。
在特定实施例中，包合物被包含在粘结剂中，然后用于磨料产品。在粘结剂中相对于100质量份的树脂组分，包合物的含量为0.5至200质量份，在特定实施例中为1.5至60质量份，在特定实施例中为10至30质量份。这是因为如果包合物的含量在0.5质量份至200质量份范围内，则可保持源自客体化合物的效果(例如，充足的控制热生成的效果)以及粘结剂的强度。
尽管如上所述本发明的磨料产品的形式不受特别的限制，但是在特定实施例中，本发明的磨料产品是以无纺布用作基底的无纺布磨料产品。无纺布是由无规排列的纤维制成的膨体片形材料。无纺布仅需要是本领域技术人员熟知用作无纺布磨料产品的基底的材料。
优选的无纺布包括：由热塑性有机纤维制成的那些，所述热塑性有机纤维例如由聚酰胺(例如，由聚己内酰胺和聚己二酰己二胺制成的尼龙6和尼龙6，6)；聚烯烃(例如，聚乙烯和聚丙烯)；聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)；聚碳酸酯；等等制成的纤维。通常采用的无纺布由尼龙纤维和聚酯纤维制成。其纤维的厚度值通常大约在19至250μm直径的范围内。无纺布的厚度通常大约在2至50mm范围内。
粘结剂是将磨料产品的构成元件粘结在一起的材料。粘结剂可以是具有足够的强度从而能够在研磨操作过程中保持磨料产品的构成元件的统一的任何材料。通常，粘结剂包含树脂组分，并且如果需要，可包含添加剂作为组分。
可用作树脂组分的材料的例子包括酚树脂、脲醛树脂、紫胶、环氧树脂、异氰脲酸酯树脂、聚氨酯和皮胶。
优选用于无纺布磨料产品(本发明的磨料产品之一)的树脂组分是刚度相对高的有机树脂。例如，这样的树脂是优选的：表现出3000psi(磅/平方英寸)或更大的固化后拉伸强度，在一个实施例中为3000至11000psi；伸长率为180％或更大，在特定实施例中为180至800％；肖氏D硬度为40或更大，在特定实施例中为40至80；100％模量为1MPa或更大，在特定实施例中为10至50MPa。
如果树脂组分的拉伸强度为3000psi或更大，则粘结剂具有足够的固化后强度和刚度，并且适用于无纺布磨料产品。如果伸长率为180％或更大，则粘结剂具有足够的固化后柔软度，并且适用于无纺布磨料产品。如果肖氏D硬度为40或更大，则磨粒对在研磨处理过程中从磨料掉落具有抵抗力。如果100％模量为1MPa或更大，则粘结剂具有足够高的固化后强度和刚度，并且适用于磨料。
此类树脂的具体例子是聚氨酯树脂。聚氨酯树脂可通过使聚异氰酸酯和固化剂彼此反应来获得。可允许使用其异氰酸酯基团被封闭的聚异氰酸酯。
当聚氨酯树脂为溶剂型时，可商购的聚异氰酸酯的例子包括作为溶剂型产品，由Uniroyal Chemical Co.制造的ADIPRENE(注册商标)L-型树脂(例如，L-42、L-83、L-100、L-167、L-200、L-213、L-300、L-315)。
尽管多元醇或聚胺可用作固化剂以用于溶剂型聚异氰酸酯，优选例子包括4，4′-亚甲基双-2-氯苯胺(MOCA)和p，p′-二氨基二苯甲烷，其为在其末端用4，4′-二氨基二苯甲烷处理的酚。
可商购的水性聚氨酯树脂的例子包括可购自Asahi Denka Co.，Ltd.的ADEKA BONTIGHTER(注册商标)型树脂(例如，HUX-232、HUX-240、HUX-260、HUX-320、HUX-350、HUX-380、HUX-381、HUX-380A、HUX-386、HUX-401、HUX-670、HUX-290H、HUX-290N、HUX-394和HUX-680)。
用于水性聚氨酯树脂的固化剂的例子包括三聚氰胺型树脂(例如，由Hitachi Chemical Co.，Ltd.制造的“MELAN 5100”)。
可使用水性树脂组分。水性树脂通常处于树脂颗粒均匀地分散于水中的状态(称作乳状液或悬浮液)。未固化的树脂组分必须是水分散性的，并且其优选为热固化的。这是因为其容易通过成形获得无纺布磨料产品。优选的是树脂组分的固化温度在100至300℃范围内，特别是在100至200℃范围内。原因在于如果树脂组分的固化温度在100至300℃范围内，则能够发生充分的固化，从而磨粒不会掉落并且可保持研磨力；由于树脂组分的分解而引起的磨粒掉落将不会发生，从而可保持研磨力。
在室温环境下，未固化的树脂组分优选地即使在用手指等触碰时也不表现出粘著性。这是因为这样更易于处理通过在无纺布上涂覆粘结剂前体然后使其干燥而获得的磨料中间体。
优选的树脂组分为热固化树脂，其包含具有阴离子基团的异氰酸酯封端的聚合物、具有羟基基团的热固化丙烯酸类聚合物、以及基于三聚氰胺的交联剂，并且表现出水分散性。异氰酸酯聚合物和丙烯酸类聚合物(其为硬链段)的组合可调节树脂组分的特性以最适于将磨粒粘附到无纺布。
结果，本发明中采用的水性粘结剂所具有的将磨粒固定的强度等于或高于通过溶剂型粘结剂所获得的强度，从而防止磨粒从无纺布上掉落，并且使得无纺布能够具有适当的自我更新功能，从而总是能够用新的研磨表面来进行研磨。
具有阴离子基团的异氰酸酯封端的聚合物、具有羟基基团的热固化丙烯酸类聚合物以及基于三聚氰胺的交联剂可分别以乳状液或水分散体的形式混合。
具有阴离子基团的异氰酸酯封端的聚合物是单独的在其分子中具有阴离子基团的异氰酸酯封端的聚合物，或者是其与没有阴离子基团的异氰酸酯封端的聚合物的混合物。在特定实施例中，优选使用每100g树脂组分(在其分子中具有阴离子基团的异氰酸酯封端的聚合物和在其分子中不具有阴离子基团的异氰酸酯封端的聚合物的总计)具有0.001至0.5当量范围内的阴离子基团的聚合物，因为树脂组分具有这样好的水分散性，使得不使用乳化剂或分散剂就可获得水分散体。阴离子基团的例子包括羧基基团、砜基团及其组合。在特定实施例中，其为羧基基团。
在其分子中具有阴离子基团的异氰酸酯封端的聚合物可使用传统已知的方法来获得。以引入羧基基团的情况为例，该聚合物可这样获得：使聚异氰酸酯与作为多元醇组分的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇反应，所述多元醇组分具有包括羧基基团的二醇单元，例如2，2-二羟甲基丙酸、2，2-二羟甲基丁酸、2，2-二羟甲基戊酸等。
获得在其分子中具有阴离子基团的异氰酸酯封端的聚合物和在其分子中不具有阴离子基团的异氰酸酯封端的聚合物所使用的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇的多元醇组分有利地具有500至4000范围内的平均分子量，其中聚异氰酸酯组分不受特别的限制，其例子包括脂族聚异氰酸酯，例如四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯等；脂环族聚氰酸酯，例如1，4-亚环己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4，4′-二环己基二异氰酸酯等；以及芳香族聚异氰酸酯，例如甲苯二异氰酸酯、4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯等，其中脂族或脂环族聚异氰酸酯是优选的。
上述异氰酸酯封端的聚合物还可以是用二烷基胺、二烷基酰肼等链延长的异氰酸酯封端的聚合物，其任何一种可在能够实现水分散体的范围内根据应用随意选择。如上所述，在其分子中具有阴离子基团的聚合物的水分散体在市场上有售，其例子包括由Asahi Denka Co.，Ltd.制造的“BONTIGHTER”型聚合物。
具有羟基基团的热固化丙烯酸类聚合物优选为通过均匀分散于水中而获得的丙烯酸类聚合物乳状液。丙烯酸类聚合物具有40至100范围内的羟值。如果羟基基团小于40，则反应部位数较小，从而导致反应不充分，无法实现本发明所要实现的目标。另一方面，如果羟值超过100，则固化后粘结剂的防水性降低。丙烯酸类聚合物具有1至30范围内的酸值。如果酸值小于1，则很难获得稳定的乳状液，而如果超过30，则聚合物的亲水性增大；因此，乳状液变成高粘度，粘合剂的防水性降低。丙烯酸类聚合物具有-40至10℃范围内的玻璃化转变温度。如果玻璃化转变温度低于-40℃，则粘结剂的物理强度和耐久性将存在不足，而如果高于10℃，则粘结剂的硬度增大，并且其在低温下的柔韧性降低。
丙烯酸类聚合物乳状液由如下所述的不饱和单体制备：
1.各具有羟基基团的丙烯酸类单体的例子包括各具有羟基基团的烯属不饱和单体，例如丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸2-羟丙酯、内酯改性的丙烯酸2-羟乙酯以及内酯改性的甲基丙烯酸2-羟乙酯。
2.丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯的例子包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸月桂酯等。
3.α，β-烯属不饱和羧酸的例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、马来酸、马来酸酐、富马酸等。
4.乙烯基芳香族化合物的例子包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对氯苯乙烯、乙烯基吡啶等。
5.其他乙烯基化合物的例子包括二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三乙二醇酯、二甲基丙烯酸四乙二醇酯、二丙烯酸1，6-己二醇酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等。
不饱和单体可按照包括羟基基团的丙烯酸类单体和α，β-烯属不饱和羧酸单体(不可缺少的组分)；以及如果需要的话，丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯以及其他乙烯基化合物；等等的混合物来使用，其中各物质的种类和混合比率可根据树脂的所需物理特性来适当选择。
用于调节分子量的链转移剂的优选例子包括甲硫醇、乙硫醇、异丙硫醇、丁硫醇、戊硫醇、已硫醇、辛硫醇、癸硫醇、十一硫醇、十二硫醇、叔十二硫醇等。
本发明的丙烯酸类聚合物乳状液中所包含的共聚物的制备根据已知的方法来进行，并且可用例如溶液聚合法、乳液聚合法或悬浮聚合法来实现，其中乳液聚合法是优选的。所需丙烯酸类聚合物乳状液通常可这样获得：在存在分散稳定剂(例如，表面活性剂)的情况下并且在存在聚合引发剂(例如，用于自由基聚合的自由基引发剂，如过硫酸铵)的情况下，在特定实施例中在60至95℃范围内的反应温度下，使单体反应，在特定实施例中达4至8小时范围内的时间，然后与胺三维交联并中和。所获得的丙烯酸类聚合物乳状液中的细小颗粒的直径优选在50至200nm范围内。
这样的微乳液在市场上有售，其例子包括由Hitachi Chemical Co.，Ltd.制造的“Hitaloid type”产品No.AE8200等。
基于三聚氰胺的交联剂仅需要是已知的用作合成树脂的交联剂的基于三聚氰胺的交联剂。该交联剂可在有乳化剂或分散剂(如果需要的话)或者没有它们的情况下分散于水中。基于三聚氰胺的交联剂不受特别的限制，其例子有由Hitachi Chemical Co.，Ltd.制造的“Melan 5100”等。
粘结剂的组分的混合比例通常为：具有阴离子基团的异氰酸酯封端的聚合物100质量份；具有羟基基团的热固化丙烯酸类聚合物1至50质量份；基于三聚氰胺的交联剂0.01至20质量份。如果具有羟基基团的热固化丙烯酸类聚合物的量在上述范围内，则粘结剂固化后的柔软度将保持在适度水平，并且可获得具有优异性能的无纺布磨料产品。
本发明的磨料产品可包含反应性无机吸热化合物。该反应性无机吸热化合物是固体无机物质，该物质被允许与进行研磨工作时所生成的热发生反应，并转变为金属氧化物吸收反应过程中的热。该反应性无机吸热化合物优选具有不超过300℃的反应温度。当磨料产品为无纺布磨料产品时，尼龙6，6和聚酯可用于无纺布的纤维。原因在于聚酯纤维的耐热温度为约300℃。在特定实施例中，反应性无机吸热化合物的反应温度为100至250℃，在另一特定实施例中，其为150至230℃。
反应性无机吸热化合物的具体例子包括氢氧化铝、氢氧化钙、铝酸钙、氢氧化镁、纤维状氢氧化镁、碱式碳酸镁、硼酸锌、聚磷酸铵、片钠铝石、水滑石等。优选的反应性无机吸热化合物的例子包括氢氧化铝、铝酸钙和碱式碳酸镁。特别优选的是水滑石。
例如，相对于粘结剂的100质量份的树脂组分，反应性无机吸热化合物的含量为10至300质量份，在特定实施例中为10至200质量份，在另一特定实施例中为30至100质量份。如果反应性无机吸热化合物的用量在上述范围内，则可获得吸热功能和粘结剂强度足够的磨料产品。
本发明的磨料产品可根据应用包含磨粒。磨粒为本领域中常用的那些。可使用的磨粒通常是平均直径为1至2000μm，在特定实施例中为10至500μm，在特定实施例中为10至100μm，并且莫氏硬度为4至10Mohs，在特定实施例中为6至9Mohs的颗粒。可使用的具体例子有：浮石、黄玉、石榴石、氧化铝、金刚砂、碳化硅、氧化锆、金刚石等颗粒。所述颗粒可为不同种直径的混合物，或者不同种类的混合物。
例如，相对于粘结剂的100质量份的树脂组分，磨粒的含量可为50至1000质量份，100至500质量份。
本发明的磨料产品可根据本领域技术人员已知的方法利用包合物和粘结剂来制备。例如，包合物和(如果需要的话)诸如反应性无机吸热化合物的其他组分被加到液体树脂组分中，并充分分散以制备粘结剂的涂覆液体。液体树脂组分可为溶液或水分散体。
当磨料产品为无纺布磨料产品时，该涂覆液体被涂敷到无纺布的纤维表面上。磨粒被撒到涂敷的粘结剂上并附接到其上。然后，从粘结剂蒸发有机溶剂、水等以干燥。当热固化树脂用作树脂组分时，粘结剂被加热特定时间以使其固化。通常，粘结剂被保持在100至300℃下达10至30分钟以便于固化。需要指出的是，当使用反应性无机吸热化合物时，加热温度必须保持在使得反应性无机吸热化合物基本上不会开始反应的温度。
还允许在制备粘结剂的涂覆液体时添加磨粒，然后将粘结剂和磨粒同时涂敷到无纺布上。另外，粘结剂的干燥和热固化树脂的固化可在同一加热步骤中进行，或者在不同的加热步骤中进行。即使在粘结剂的干燥和热固化树脂的固化在不同的步骤中进行的情况下，热固化树脂也可能在干燥步骤中部分固化。
如上所述，用作基底的无纺布为膨体纤维材料并且弹性优异；因此，可确保易于变形和恢复。因此，包括多个无纺布层的层合物易于变形，并且能够在压力下相对自由地成形。在本发明的一个实施例中，通过无纺布的可成形性(shapability)的帮助来制造三维无纺布磨料产品。三维无纺布磨料产品的典型例子是具有中心孔的圆柱形研磨刷。图1是示出典型结构类型的圆柱形研磨刷的透视图，其各具有中心孔。(a)示出了层合类型的视图，(b)是翼类型，(c)为螺旋类型。
图2是示出在制造三维无纺布磨料产品时所使用的磨料中间体的制造方法的示意图。首先，从无纺布卷100拉出无纺布10。然后，用粘结剂和磨粒的混合物浸渍无纺布10。对浸渍的无纺布进行加热以将热固化树脂和磨粒固定到无纺布纤维的表面上。粘结剂的涂覆液体被喷涂到其上。
然后，在干燥炉中将有机溶剂、水等从粘结剂蒸发，以使其干燥。此干燥进行时的温度和持续时间的组合使得热固化树脂不会完全固化，使得粘结剂在室温下没有粘著性。这是因为如果在干燥步骤之后粘结剂在室温下仍保持粘著性，则将难以对所获得的磨料中间体进行处理和加工，并且因为如果在干燥步骤中之后热固化树脂完全固化，则此后将难以使磨料中间体成形。在特定实施例中，干燥步骤在100至120℃范围内的温度下进行达1至10分钟范围内的时间。在干燥步骤之后，所获得的磨料中间体20失去粘著性，从而能够被处理。因此，磨料中间体20可被卷起并以卷200的形式储存。
图3是示出利用磨料中间体制造三维无纺布磨料产品的方法的示意图。首先，从磨料中间体卷200上拉出磨料中间体20。然后，将磨料中间体20冲切成适当的形状，以获得中间体构件25。使用夹具6、7和8将多个中间体构件25一个在另一个上地叠加在一起，叠加的中间体构件25被压缩至高密度。随后，在压缩状态下加热中间体构件25，以使粘结剂前体完全固化，从而固定其形状。在特定实施例中，热固化步骤在100至200℃范围内的温度下进行达10至60分钟范围内的时间。这样，可获得具有中心孔的圆柱形研磨刷(见图1(a))。
本发明的无纺布磨料产品适用于要求精细精修而非研磨力的应用。此类应用的例子有诸如镜面精修的精细表面精修。尽管将经受镜面精修的对象不受特别的限制，但是优选为那些在使用传统磨料产品时容易生成拖尾并且释热性差的金属，例如不锈钢、铝和钛。
本发明的无纺布磨料产品还适用于研磨耐热性差的材料。此类材料的例子包括树脂，特别是热塑性树脂和塑性材料。
本发明的无纺布磨料产品的使用方法与传统无纺布磨料产品的使用方法相同。即，使无纺布磨料产品与待研磨材料的表面接触，然后在施压的同时使它们相对移动。在特定实施例中，待研磨制品表面的摩擦或研磨在干模式下进行。例如，可将无纺布磨料产品的主表面压在待研磨制品的表面上，然后使其旋转，从而进行摩擦或研磨。诸如研磨负载、研磨速度和研磨周期的研磨条件可适当地确定。
尽管将利用实例对本发明进行详细描述，但是本发明不限于这些详细描述，除非在实例中另外明确描述，术语“份”表示按重量计的份数。
实例
实例1
将14g的环糊精(由Wacker Chemie制造的“CAVAMAX W6Food”)溶解于100g的蒸馏水中。将6g的角鲨烯(由MARUHA制造)加到此溶液中，然后搅拌以在室温下匀化。所得角鲨烯-环糊精络合物溶液(角鲨烯浓度为按质量计5质量％)被称为预混物A。
将14g的环糊精(由Wacker Chemie制造的“CAVAMAX W6Food”)溶解于100g的蒸馏水中。将4g的硬脂酸(由Kao Corp.制造的“LUNAC S-98”)加到此溶液中，然后将混合物加热到80℃以使硬脂酸从固体改变为液体，以在搅拌下匀化。所得硬脂酸-环糊精络合物溶液(硬脂酸浓度为3.4质量％)被称为预混物B。
制备水滑石(由Kyowa Chemical Industry Co.，Ltd.制造的“DHT-6”)作为反应性无机吸热化合物。制造氨基甲酸乙酯树脂乳状液(由AsahiDenka Co.，Ltd.制造的“BONTIGHTER HUX-386”)作为树脂组分。此氨基甲酸乙酯树脂的性质(固化后)为5500psi的拉伸强度，500％的伸长率，45的肖氏D硬度，以及8.4MPa的100％模量。作为磨粒，制备平均粒径为14μm的氧化铝(由FUJIMI INCORPORATED制造的“WA800”)。作为无纺布，制备盘形无纺布垫(由3M制造的“Type-T”)，其由6旦尼尔聚酯制成，重量为440g/m2，厚度为10mm，直径为10cm。
将240份预混物A(溶液)、228份预混物B(溶液)、100份反应性无机吸热化合物和300份磨粒加到100份氨基甲酸乙酯树脂中，然后捏合，从而获得涂覆液体。通过喷涂系统将此涂覆液体涂敷到无纺布的两个表面上。涂覆液体的干涂覆量被调节为880g/m2。随后，将材料放入烘箱中，并在110℃下加热20分钟，以使粘结剂前体固化。从而获得无纺布研磨盘。
将所得无纺布磨料施压置于待研磨板形工件的主表面上，并旋转以进行研磨测试。SUS板(SUS304)用作所述待研磨工件。研磨条件被调节为2000g/cm2的负载，6000rpm和12000rpm的研磨速度，以及5秒的研磨时间。
完成研磨之后对研磨表面的观察表明：该表面被精修为镜面，并且没有拖尾。
实例2、3和4
以与实例1相同的方式制备研磨盘并进行研磨测试，不同的是如表1所示改变涂覆液体的组成。结果示出于表1中。
实例5
将14g的环糊精(由Wacker Chemie制造的“CAVAMAX W6Food”)溶解于100g的蒸馏水中。将4g的硬脂酸(由Kao Corp.制造的“LUNAC S-98”)加到此溶液中，然后将混合物加热到80℃，以在搅拌下匀化。将6g角鲨烯(由MARUHA制造)加到此溶液中，并在室温下搅拌以匀化。所得硬脂酸-角鲨烯-环糊精络合物溶液(硬脂酸/角鲨烯浓度为8.1质量％)被称为预混物C。
作为树脂组分，制备酚树脂(由Showa Highpolymer Co.，Ltd.制备的“Shonol BRS-300”)。此酚树脂是常见的热固化液体甲阶酚醛树脂类型。
以与实例1相同的方式制备研磨盘并进行研磨测试，不同的是如表1所示改变涂覆液体的组成。结果示出于表1中。
表1
Figure BPA00001342819500151
Figure BPA00001342819500161
*1氨基甲酸乙酯树脂乳状液(由Asahi Denka Co.，Ltd.制造的“BONTIGHTER HUX-386”)
*2酚树脂(由Showa Highpolymer Co.，Ltd.制造的“Shonol BRS-300”)
*3水滑石(由Kyowa Chemical Industry Co.，Ltd.制造的“DHT-6”)
*4使用预混物A 240份(溶液)。
*5使用预混物B 228份(溶液)。
*6使用预混物C 248份(溶液)。
*7氧化铝(由FUJIMI INCORPORATED制造的“WA800”)
表1给出的结果表明：热生成被控制，并且即使在干模式下进行精细表面精修时也没有生成拖尾。
比较例1至7
以与实例1相同的方式制备研磨盘并进行研磨测试，不同的是如表2所示改变涂覆液体的组成。结果示出于表2中。然而，在比较例1、2、5、6和7中，无法进行研磨测试，因为研磨盘的强度极低。
表2
Figure BPA00001342819500162
*1氨基甲酸脂树脂乳状液(由Asahi Denka Co.，Ltd.制造的“BONTIGHTER HUX-386”)
*2水滑石(由Kyowa Chemical Industry Co.，Ltd.制造的“DHT-6”)
*3由MARUHA Corporation制造
*4由Kao Corp.制造的“LUNAC S-98”
*5由Wacker Chemie制造的“CAVAMAX W6 Food”
*6氧化铝(由FUJIMI INCORPORATED制造的“WA800”)
[附图中的标号]
10：        无纺布
100：       无纺布卷
20：        磨料中间体
200：       磨料中间体卷
25：        中间体构件
6、7和8：   夹具

Claims (11)

1.一种磨料产品，包括粘结剂和包合物，所述包合物由主体化合物以及包含在所述主体化合物中作为客体化合物的润滑剂构成，其中所述包合物是通过使所述主体化合物和所述客体化合物按一定比率反应使得不留下未被包合的游离客体化合物而形成的。 
2.根据权利要求1所述的磨料产品，还包括这样的包合物，所述包合物由主体化合物以及包含在所述主体化合物中作为客体化合物的芳香剂或除臭剂构成。 
3.根据权利要求1或2所述的磨料产品，其中所述主体化合物为环糊精。 
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磨料产品，其中所述粘结剂包括树脂组分，并且相对于100质量份的所述树脂组分，所述包合物的含量为0.5至200质量份。 
5.根据权利要求1至4中任一项所述的磨料产品，其中所述客体化合物的分子与所述主体化合物的分子的摩尔比为0.1至3.0。 
6.根据权利要求1至5中任一项所述的磨料产品，其中所述粘结剂包括水性树脂。 
7.根据权利要求1至5中任一项所述的磨料产品，其中所述粘结剂包括溶剂型树脂。 
8.根据权利要求1至7中任一项所述的磨料产品，其中所述磨料产品为无纺布磨料产品，其具有无纺布以及粘附到所述无纺布的纤维的粘结剂。 
9.根据权利要求1至8中任一项所述的磨料产品，还包括反应性无机吸热化合物。 
10.根据权利要求1至9中任一项所述的磨料产品，还包括磨粒。 
11.一种制备磨料产品的方法，包括： 
向粘结剂中添加包合物并使其均匀分散以获得待涂敷的液体的步骤，所述包合物由主体化合物以及包含在所述主体化合物中作为客体化合物的润滑剂构成，其中所述包合物是通过使所述主体化合物和所述客体化合物按一定比率反应使得不留下未被包合的游离客体化合物而形成的； 
将所得的所述待涂敷的液体涂敷到无纺布上的步骤；以及 
使所述粘结剂固化的步骤。 
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