CN1035306A - 用于涂覆制品的改良树脂体系及其方法 - Google Patents

用于涂覆制品的改良树脂体系及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1035306A
CN1035306A CN88109282A CN88109282A CN1035306A CN 1035306 A CN1035306 A CN 1035306A CN 88109282 A CN88109282 A CN 88109282A CN 88109282 A CN88109282 A CN 88109282A CN 1035306 A CN1035306 A CN 1035306A
Authority
CN
China
Prior art keywords
filler
coupling agent
resin
bonding system
egative film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN88109282A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1026566C (zh
Inventor
卡洛林·G·德华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Co
Original Assignee
Minnesota Mining and Manufacturing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22454273&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN1035306(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Minnesota Mining and Manufacturing Co filed Critical Minnesota Mining and Manufacturing Co
Publication of CN1035306A publication Critical patent/CN1035306A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1026566C publication Critical patent/CN1026566C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/34Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
    • B24D3/342Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties incorporated in the bonding agent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/007Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent between different parts of an abrasive tool
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24355Continuous and nonuniform or irregular surface on layer or component [e.g., roofing, etc.]
    • Y10T428/24372Particulate matter
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/20Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
    • Y10T442/2041Two or more non-extruded coatings or impregnations
    • Y10T442/2098At least two coatings or impregnations of different chemical composition
    • Y10T442/2107At least one coating or impregnation contains particulate material
    • Y10T442/2115At least one coating or impregnation functions to fix pigments or particles on the surface of a coating or impregnation

Abstract

提供具有底片/粘结体系/磨料组合结构形成涂覆磨料所用的改良树脂/填料组合物,同时也描述了做出这种改良的方法。一般说来,改良是由在树脂/填料组合物中加入偶联剂使树脂和填料进行行粘结。最好种类的偶联剂包括:硅烷、钛酸盐和铝酸锆。采用本发明的方法所产生的改良效果是:树脂/填料混合物的粘度、填料在树脂的悬浮液的稳定性和根据本发明的方法所制出制品性能的改良,特别是改良了制品接触到水遭受破坏,或在潮湿环境下使用/或在贮存时的抗水性。

Description

本发明涉及用于磨料制品特别是涂覆磨料制品的改良粘结体系。更特别的是本发明涉及使用包括偶联剂在内的用作粘结体系中填充树脂粘结剂的改良。
涂覆的磨料或磨料制品,砂纸就是一种普通的例子,其组成是:底片,磨粒和把磨粒粘结到底片的粘结体系。对于典型的涂覆磨料制品来说,底片涂上第一层粘结剂,一般称为“打底层”,然后再加上磨粒。由于粘结剂/磨粒的结合或组合所产生的粘结力然后就固化(即凝固)足以使磨粒保留在底片上,这样就能涂上第二层粘结剂,一般称为“上胶”。此上胶进一步加强了涂覆磨料制品。此上胶一经固化(凝固),所产生的涂覆磨料制品能够制成适用于各种用途的各种实用的形式,例如片材、辊子、带和盘。一般说,上胶和打底层,虽然它们並不需要应含有相同粘结剂或相类似粘结剂组合物,但也可以是相同的粘结剂。用溶剂来稀释到实用的粘度则可以是不同。
底片,对于典型涂覆磨料制品来说,典型的是纸,聚合膜、布、纤维织品例如硫化棉纤维织品、无纺布、它们的结合或组合或这些的处理变形体。一般使用的磨粒包括:火石、石榴石、金刚砂、碳化硅、氧化铝、陶瓷氧化铝、氧化铝氧化锆或复合磨粒。传统的粘结体系典型的含有胶质的或树脂的粘结剂和任意包括填料,普通粘结剂的例子是:皮胶、酚醛树脂、尿素-甲醛树脂、密胺-甲醛树脂、环氧树脂、漆类、丙烯酸酯树脂或其混合物。
填料,典型的是分散有树脂的无机粒材。填料的加入廉价地增加了树脂的体积,故降低了成本。此外,填料经常用来固化树脂:更硬,更高耐热性,和/或在凝固时减少体积的收缩。后者是很重要的,因为在凝固时由于收缩在制品上会引起相当大的应力。在某种情况下,颜料也采用填料。典型的填料是小颗粒和与磨料相比是比较软,因此在应用上本身不会引起有大的磨损。
一般是填料含有对于研磨表面是基本上是惰性或不反应的物料,研磨表面在应用上是用磨料制品所作用的表面,有时偶尔也使用活性(即反应)的填料。这些填料在使用时与研磨表面以有益的方式相互作用。
美国专利US-2,322,156公开了使用浸有胶质的和树脂粘结剂的填料,来改良其硬度、耐热性、水敏感性和降低其总成本。该专利提供典型的填料是:惰性的、比较非吸收的、非纤维的、硬的、重的、无弹性的和不变形的材料。
美国专利US-2,534,805公开了使用填充有惰性的、比较非吸收的、非纤维的填料的一种层压粘结剂。根据此专利此改良粘结剂是用来层压两个底片的。加入填料到粘结剂中明显地降低了此改良粘结剂由于湿度的变化所引起的膨胀或收缩率。
美国专利US-2,873,181指出使用了硅灰石即硅酸钙用于胶质或合成树脂的涂覆磨料中作为填料。
用作磨料制品的磨料涂覆(即磨料/粘结剂组合粘结成底片)典型的是相当薄的,经常是单层磨粒。典型的商业制品的厚度通常是0.01-2.0毫米的范围。故此,即使是在粘结体系上相当小、局部的损坏,能容易导致底片部分的暴露,这样会使在使用上产品完全失效。应当注意的是涂覆磨料制品一般是在相当高压力和温度下使用的,例如在涂覆磨料带和研磨表面之间的啮合点上,产生的压力和/或产生热的应力会使底片上磨料的粘结树脂遭受破坏,从而也破坏了制品。
涂覆磨料例如砂纸与砂轮有重要不同,例如,典型的砂轮是由相对深或厚(主体)结构的磨粒或粒子通过粘结剂粘结在一起所形成的轮子。在粘结剂的整体上小小的破坏相对来说是小问题,因为仅仅是最外层的磨料在起作用,即是较小的和仍然有效的磨层可以暴露。涂覆磨料制品一般与砂轮相比具有相当高的粘结剂对磨料的体积比,所以有更大的可能把应力传进到粘结剂上去。
很多涂覆磨料制品是在高温度环境中使用和存放的,或者浸在水下或水洗下使用,或其本身在使用之间被淋洗,几乎所有通用的树脂粘结剂对水都很敏感。在相对较湿的条件下,一般所用的传统粘结体系基本上是作用很弱的。因此,在某些情况下,涂覆磨料制品可能失效,这是因为水而使粘结体系的作用大大减弱,使它不再粘住底片上的磨粒或粒子。
在过去,企图改良涂覆磨料制品上粘结体系的性能一般都集中在改良磨料和粘结剂之间的相互作用上。即人们一般都相信,在树脂和矿物之间的化学粘结力是不可能获得优良的抗水性,这已成为问题。本发明涉及采用独特技术来改良涂覆磨料制品和/或其制造方法,是通过采用偶联剂来改良树脂-填料间的界面从而改良粘结体系的。
本发明特别涉及可用于涂覆磨料或类似物的粘结体系的改良。根据本发明,粘结体系包括包括填料分散或悬浮于树脂或粘结物质的改良,它是通过改良填料粒子与树脂聚合物之间粘结性能或聚集性能而得以改良的。根据本发明改良的结果产生了如下中任何一种或全部的效果,现叙述其优选方式:
1.降低树脂/填料分散溶液的粘性。此分散溶液是当制备涂覆磨料制品的过程中,典型的是作为涂料,例如对制品用作打底层或上胶,降低粘性一般对应用是方便的。
2.增加了填料在树脂中的悬浮性,即降低悬浮或分散的填料在存放或制造磨料制品的过程中从树脂/填料分散液中沉淀出来的可能性。
3.由于提高了使用寿命而改良了制品的性能,例如通过降低对水的敏感性或总的观察到提高了粘结体系的强度和完整性。
根据本发明上述三种“改良”是通过在树脂/填料悬浮液或混合物中采用偶联剂来改良树脂/填料之间的作用是非常有效的。即是,根据本发明的改良不是直接通过粘结剂/磨料界面的改良而是通过树脂/填料之间的作用来改良的,一般是优先于与磨料之间的作用。这将会从下述详细情况得到很好的理解。
在上述有关类型的改良,一般是在树脂/填料悬浮液中含有硅烷-、钛酸盐-、或铝酸锆-偶联剂所致。其次偶联剂的作用是表现在改良了树脂/填料之间的作用。在许多情况下,其结果是:降低悬浮液的粘性,改良了在悬浮液内填料的稳定性、和/或改良了强度和/或在总产品中粘结体系对水的敏感性。正如以下所说明的,根据本发明,可以使用各种硅烷-、钛酸盐-、铝酸锆-偶联剂。並不是所有的偶联剂在所提到的全部三个方面都有改良,一般是每个至少在一个方面有若干改良。
在美国专利US-3,041,156和US-3,098,730中已提到通用的硅烷偶联剂。在这些参考专利中,报告采用硅烷偶联剂来改良粘结剂/磨料之间的作用,特别是在砂轮或类似物中。在美国专利US-2,838,181中提到在砂轮和涂覆磨料中偶联剂用来改良粘结剂/磨料之间的作用。在英国专利GB-1,334,920中同样也提到在砂轮中采用硅烷偶联剂与填料的应用。
一般说来,根据本发明,偶联剂是通过两种方法中的一种加到粘结体系去的:或是通过预处理,即填料加入粘结剂之前先将填料进行处理,或在加入填料前,加入时或之后就地的将偶联剂混合在粘合剂中。仅占填料重量0.1%的偶联剂就可明显地改良粘结体系,这可从详细叙述中加以理解。
有必要在这里公开本发明的实施例,然而应当理解,所公开的实施例仅仅是本发明的示范性实例,它可以用各种形式来实施。因此,在此所公开的特殊化学品、组合物和详细描述的工艺不应成为限制,而应该是权利要求的基础和指导本领域的技术人员在实质上选用任一适当详细的方式或方案灵活地使用本发明的有代表性的基础。
粘结剂
根据本发明,一般的涂覆磨料制品是包括底片、粘结剂和磨料。如先所述,典型的是为了提供对于磨料有较薄的粘结面,以便可下一步工序,故把粘结剂对底片先进行打底层。打底层/磨料组合物经固化后,当进行以后工序时能提供对磨材有足够的粘结力。最后,粘结剂的上胶,和/或最后涂覆结果产品是覆盖有底片/粘结剂/磨料组合物。最后的步骤是全部固化或凝固,结果就产生出本发明有意义的磨料制品。磨料和粘结体系组合物的典型厚度约为0.01-2.0毫米。
本发明最佳实施例的粘结剂一般包括有偶联剂、粘结剂和填料的混合物分散液或悬浮液,这些组分如下:
偶联剂
偶联剂典型的是通过二个不同的反应功能团而起作用的。一个是有机功能团和一个无机功能团。当涂覆磨料粘结体系(即粘结剂/填料混合物)是用偶联剂改性的,偶联剂的有机功能团就变为粘结聚合物而粘结到或连接到或结合到粘结剂/树脂基体上去。而无机功能团部分则产生粘结或结合到分散的无机填料中去。这样,偶联剂就在有机树脂的粘结剂和无机填料之间(粘结剂/填料界面)充当桥梁作用。在各种体系中产生了下列的结果:
1.改良了分散填料在树脂中的稳定性,即填料在加工时很少从树脂/填料分散液中沉淀出来。
2.降低了树脂/填料的粘性,和/或
3.改良了最终产品的性能,即寿命,对水不敏感性等。
在这里,术语“偶联剂”是意味着包括偶联剂的混合物,和术语“树脂”,“粘结剂”或其变体将理解为包括着有关的混合物。这就是根据本发明中用于粘结体系中的树脂和/或偶联剂可以包括着混合物。此外,术语“填料”是指有关的混合物。
在这里有三种特别重要类型的偶联剂:硅烷、钛酸盐和铝酸锆。硅烷是容易得到和研究最广泛的。可用的硅烷偶联剂其对应通式为:X3SiR1Y,其中
R1是烷基
Y是有机功能团,和
X是可水解的基团。
硅烷偶联剂在美国专利US-3,079,361中进行过讨论。有机功能团(Y)是指当固化时能够与树脂粘结剂进行反应的任何基团,或是能与树脂粘结剂有足够相溶性形成键缔合的基团。可用的有机功能团Y包括:氨基-、环氧基-、乙烯基-、异丁烯氧基-、巯基-、脲基-和异丁烯酸酯-基团。硅烷偶联剂的实例在“硅烷偶联剂”(Plueddmann著、Plemum出版,纽约,1982年)一书中已有所叙述。根据本发明氨基硅烷一般是用作改良粘结体系的较好偶联剂。
在可水解基团(X)和无机填料之间的键合或缔合的准确性质还不能完全了解,和对于各种填料也可能是不同的。对于含硅石的填料,在理论上认为通过偶联剂可水解基团与无机填料表面的羟基进行反应而证实Si-O-Si键的存在。这可以理解为对于本发明相互之间缔合作用的特性并不严格要求,任何理论或相互作用的任何形式也不对本发明进行限制。应当指出,相互间缔合作用的性质将倾向于影响性能和加工。
硅烷中可水解基团可以是任何可水解的基团。术语“可水解基团”和其变体是指,例如通过硅-卤素的键合、硅-氧的键合、硅-氮的键合或硅-硫的键合连结到硅的任何部分。可水解硅烷的具体实例是那些其中X是:卤素,例如氯,溴或碘;-OR,其中R是单价烃或单价卤化烃基如甲基-、乙基-、十八基-、乙烯基-、烯丙基-、己烯基-、环己基-、环戊基-、苯基-、甲苯基-、二甲苯基-、苄基-、氯乙基-、三氟丙基-、氯苯基-、溴环己基-、碘萘基-、或氯乙烯基团;-OR,其中R是羟烃基例如β-羟乙基-、β-羟丙基-、ω-羟十八基、对位羟苯基-、羟环己基-、或β-γ二羟丙基-;-OR,其中R是醚化烃或具有通式为OR2(OR22OW的卤烃基,其中R2是烃或卤烃和W是烃或H,例如那些从聚乙二醇或聚丙二醇和其单烃醚衍生出来的基团,和其中Z是例如1,2,5,8,或10的整数或那些从卤化乙二醇衍生出来的如氯丙二醇;或氨基,其中的氮是连结到硅的,例如,二甲基氨基-、甲基氨基-化合物;和含有磺化基的含有Si-S键,例如-SH或-SR化合物,其中R是单价有机基如甲基-、乙基-、或氯丁基等。
並不要求在X3SiR1Y化合物上所有基团X要一样,此外,还可采用偶联剂混合物。此硅烷可以是单体物,这样的硅烷其中所有基团X是单价的基;或此硅烷可以是聚合物,则此硅烷其中至少一个基团X是多价的基。故此,例如此硅烷可以形成硅氨烷的形式,其中的硅是通过氮原子进行连接的,和每个硅具有一个β-(乙烯基苯基)乙基团进行连接。此硅烷也可以是聚硅硫烷,其中硅是通过硫原子进行连结的和每个硅具有一个β-(乙烯基苯基)乙基基团进行连接。
根据本发明,当硅烷偶合剂应用于树脂/填料体系(即粘结体系)中,一般所有三方面都有所改良:在树脂中分散填料的稳定性、降低了树脂/填料的粘性和最终磨料制品的强度和性能,特别是降低对水敏感性较明显。这样,硅烷偶联剂一般是既改良了最终产品的性能又改良了产品的制造方法。
根据本发明,第二种可用的偶联剂包括钛酸盐,其通式如下所述:
(RO)m-Ti-(OXR1Y)n
一般是(RO)基团将用偶合到填料上去,和(OXR1Y)基团则偶合到有机树脂中去。对于典型的应用是:R是烃基或以惰性取代基取代的烃基,例如卤素、氧、硫和亚磷。较佳的R是C1-到C10-的烃基,较佳的烷基或链烯基,和最佳的R是一个C1到C4的烷基例如甲基或异丙基;X是有机粘合剂基团和选自它当树脂粘结剂固化后,能变为聚合物网络的一个固定部分,例如,X较佳是二价磷酸基、焦磷酸基或磺酰基;R1是选自能与热塑性树脂或热固性树脂相溶的热塑性功能团。典型的R1包括具有提供范德瓦耳缠结的长碳链。较佳的R1是烃基或用惰性取代基取代的烃基,如上述的惰性取代基,例如C1到C100的链烯基;Y是热固性功能团,是选自当树脂粘结剂聚合后能转变为聚合物网络的一个固定部分。典型的Y含有异丁烯酸酯或胺和m+n≤7。较佳的m是1和n是5。同样应注意到R,R1,Y和X在同样的钛酸盐偶联剂中代表着不同的基。上述偶联剂可以在R或R1基团的未端与反应基如丙烯酸酯,异丁烯酸酯或乙烯基反应而中止。
可用的钛酸盐偶联剂与美国专利US-4,473,671所述是一致的,上述具体例子包括:异丙基三异硬脂基钛酸酯、异丙基三(十二烷基-十四烷基)钛酸酯、异丙基异硬脂基二异乙烯基钛酸酯、异丙基三(十二烷基-苯磺酸基)钛酸酯、异丙基异硬脂基二丙烯基钛酸酯、异丙基三(二异辛基-磷酸基)三(二辛基焦磷酸基)钛酸酯和异丙基三丙烯酰基钛酸酯。
根据本发明,当钛酸酯用于树脂/填料体系时,一般可观察到在树脂/填料混合物或分散液中填料的稳定性的改良,同样也可从下面所述详细例子中观察到在粘性方面也得到改良是可以理解的。
根据本发明可用的第三种偶联剂包括具有通式〔Al2(OR1O)aAbBc〕x〔OC(R2)O〕y〔ZrAdBe〕z的铝酸锆。
此化合物在美国专利US-4,539,048已有所讨这里将加以参考。一般说来,〔Al2(OR1O)aAbBc〕基团是螯合铝部分,〔OC(R2)O〕基团是有机功能配位体,和(ZrAdBe)基团是氧氯化锆部分。典型的是此有机功能配位体是以络合和是以化学键连接到螯合铝部分和锆部分。
对于铝部分,
A和B较佳是分别为羟基或卤素,a,b和c最佳是2a+b+c=6的数值,(OR1O)是α、β或α,γ乙二醇基,其中R1是烷基-、链烯基-、或具有1到6个碳原子最好具有2-3碳原子的炔基,或(OR1O)是残留的α-羟基羧酸,如通式的
OCH(R3)COOH
其中R3是H或具有1到4个碳原子的烷基;R3较佳是-H或-CH3
对于有机功能团部分,-OC(R2)O-,中每个R2最好是:具有2到18个碳原子和较佳是具有2到6个碳原子的烷基-、烯基-、炔基-、或芳烷基羧酸;具有2到18个碳原子和最佳是2到6个碳原子的二元羧酸;具有2到6个碳原子,最佳是其中有双羧基是末端的二元酸;具有2到18个碳原子和最好是2到6个碳原子巯基功能的羧酸;具有从2到18个碳原子和较佳是2到6个碳原子的环氧功能的羧酸;或具有2到18和最佳为2到6个碳原子二元酸酐。
大量的各种-OC(R2)O-阴离子配位体是已知和可用的,具有二元阴离子的例子是:草酸的、丙二酸的、琥珀酸的、戊炔二酸的、乙二酸的、酒石酸的、衣康酸的、马来酸的、富马酸的、邻苯二酸的和间苯二酸的阴离子。具体的氨基功能的羧酸酯阴离子的例子包括:甘氨酸、丙氨酸、β-丙氨酸、缬氨酸、白氨酸、异白氨酸、苯基丙氨酸、酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、脯氨酸、羟基脯氨酸和天冬氨酸和戊二酸的阴离子,具体有用的单元羧酸部分包括下述羧酸的阴离子:醋酸的、丙酸的、丁酸的、戊酸的、己酸的、庚酸的、辛酸的、十二酸的、十四酸的、棕榈酸的、硬脂酸的、异硬脂酸的、丙烯酸的、2-甲基丙烯酸的、丁烯酸的、己烯酸的、苯甲酸的和肉桂酸的阴离子。
对于氧氯化锆部分较好是:
A和B是羟基或卤素;d和e是d+e=4的数值;络合铝部分对氧氯化锆部分的摩尔比从约1.5到10;有机功能配位体对总金属的摩尔比从约0.05到2,和较佳的约0.1到0.5;和X、Y、和Z每种至少是1。
参阅美国专利US-4,539,048,在理论已阐明,铝锆金属有机试剂的反应是由铝和锆金属中心的侧羟基或其他基团与在无机粒子表面的羟基进行反应和/或表面吸收水分子。有机功能部分是选自当固化时能与树脂粘结剂进行反应,或至少与树脂粘结剂能相溶而相互作用进行缔结。有机功部分当树脂粘结剂进行聚合时一般是变为树脂基体的固定部分。
根据本发明用铝酸锆改良的树脂/填料混合物一般显示出:降低粘性、增加填料在分散液或悬浮液的稳定性,和改良研磨性能,这在下面所述的例子中加以说明。
粘结剂/填料混合物中的粘结剂成分
树脂粘结剂可以是任何能满足涂覆磨料要求性能的树脂。这种树脂的例子,典型所用的是:酚醛类的、尿素-甲醛、密胺-甲醛、环氧类、丙烯酸酯类、尿烷类、聚异氰酸酯类、聚酯类或其混合物或结合物。
粘结剂/填料混合物中的填料组分
在本发明中有用的无机填料包括:普通矿物填料,硅的无机化合物,和金属氧化物,例如锌、铝、铁、铜或钛的氧化物。这些填料的例子包括:石英和硅石的其他形成物,例如硅胶、毛玻璃、玻璃丝、玻璃球和玻璃珠或其结合物。其他填料包括:金属硅酸钙、硅酸铝、白云石、二氧化钛、硅藻土、砂子、石棉、云母、三水合铝、刚玉、白土、氧化铁、长石、滑石、屋顶颗粒、碳酸钙或其结合物,本发明中最佳的填料是金属硅酸钙,也已知的灰硅石。
填料的大小,是用其平均直径来衡量的,根据本发明所用的粘结剂/填料混合物,其范围从半微米直至90微米。较佳的范围是约2到28微米。填料粒子小于2微米一般是不能用于涂覆磨料粘结体系。因为这样小的粒子,当分散于粘结剂时是要求定量地来产生好的,填充均匀的粘结体系,不能够产生出容易可涂的粘结剂或当在涂覆操作时特别是当上胶操作时有合适流动性的粘结剂。
如前所述,使用偶合剂的优点,对于填料和树脂粘结剂之间的粘粘或相互之间的作用,一般可产生更低粘性的粘结体系,当然要维持一适当的涂覆粘度,小颗粒填料例如2到5微米是可以使用的,如果不用偶合剂,要用含有2到5微米大小的填料来涂覆粘结体系一般是困难的。
当使用较重或较粘的粘结体系时,而且当要涂覆的是相当粗糙的磨料-涂覆磨料时,可使用大粒子的填料。可以这样理解,填料颗粒的直径应当小于被涂覆磨料的直径,通常是小于磨粒直径的1/4。一般不建议采用大部分大小相同的粒子,而最好是采用各种大小不一的粒子,这样使小粒子在固化的粘结体系中能够填充在填料大粒子之间的空隙,粒度大小分布越宽,填料粒子在固化粘结体系中的填充就越好,结果,在粘结体系中当粒度范围大时,一般可使用高百分比的填料。
用于粘结体系中填料的范围可有很大的变化,一般是取决于涂覆磨料的最终应用和磨料的大小。典型的是在粘结体系中的填充量可以从1%体积到65%体积。而较好的范围对于大多数的应用来说是约粘结体系中30到60%体积。
一般说来填料百分比的下限,就是填料与偶联剂和树脂粘合剂相配合的最小量,使制得粘结体系对于涂覆磨料制品应具有足够的硬度、耐热性、耐湿和满足要求的强度。填料百分比的上限,就是填料与偶联剂和树脂粘合剂相配合的最大量,使得在涂覆操作特别是在上胶操作时能产生容易可涂性的粘结剂或具有适宜流动性的粘结剂。在使用细粒度的磨料(磨粒)时,要求采用低粘度型的粘结体系,使得粘结剂能在小颗粒磨粒之间流动。即要求更细的填料颗粒,使粘结剂不仅仅用在磨粒的顶部。在使用粗粒磨料时则容许采用高粘度的粘度体系,因为磨粒太大所致。一般说来,对于精细级磨料制品的粘结体系最好采用填料的百分比要比粗糙级制品低些。
无机填料的形状影响到粘结体系的粘度和物理性能。例如,立方形的或球形的填料粒子是与纤维状填料一样並不增加粘结体系的粘度。立方形的或球形的填料粒子同样也能更紧密地填充粘结体,故降低了粘度,然而纤维填料能提高其物理强度,即比球形填料来说粘结体系的抗张强度高。
填料的类型、大小、用量、填料的形状都对粘结体系的涂覆粘度有重要作用。本发明的优点,就是增加偶联剂,一般具有降低涂覆粘度的趋势,这是因为它在树脂粘结剂和无机填料之间能起架桥作用。这种在粘度上的降低,使得在选用填料的类型、大小、用量和形状或其组合上比粘结体系没有任何偶联剂时有更多的选择余地。然而填料的类型、大小、用量和形状的组合应当平衡,以便产生一种容易涂覆和在涂覆操作时有适宜流动性的粘结体系。
改良的粘结剂/填料混合物的制备,包括其中的偶联剂。
加入偶联剂到粘结体系的最佳方法是进行预处理,即是首先用偶联剂来处理填料,然后把处理过的填料加到树脂粘结剂中去形成一粘结体系。在预处理的过程中,加入适当的溶剂到偶联剂中去形成较低粘度的溶液。将此溶液采用混合、喷雾、沉渍、雾化或刷涂的方法施用到无机填料上去。在操作上或后处理时通常是加热进行的以除去溶剂和其他挥发性物质。
加入偶联剂到粘结体系上去的另一方法是通过就地处理法。对于此种方法是当偶联剂在混入粘结剂前,混入时或之后把填料加入树脂粘结剂中去。根据这种方法,偶联剂是先于粘结体系涂覆到底片,如打底层或上胶而加到粘结体系中的。
根据本发明,对于典型的商业性生产,可以在制品上使用各种底片,如聚脂底片,而以硫化棉纤维底片较优。
根据本发明,偶联剂可用来改良树脂/填料混合物的打底层或上胶,或此两项。最好是包括打底层和上层这两项,而且一般是使用同样的树脂/填料混合物。
加到粘结体系中偶联剂的量可以是相当少的,一般说来,仅仅占填料重量0.1%的偶联剂就可观察到产生了对涂覆磨料上所用粘结体系的改良,和甚至更少的量也可使用。偶联剂的最佳范围约为填料重量的0.1%到1%,虽然超过此范围的量也可用。
上述的粘结体系,是采用偶联剂来改性的,它可以适用于各种用途上,例如,涂覆磨材底片的处理和作为立体无纺磨料的粘结体系。
下述实例将进一步说明本发明
实例
实例1和2说明了用含有偶联剂改性填料的磨料粘结体系与仅仅含有填料的磨料粘结体系在湿磨条件下的性能差异。一般是改良的树脂/填料组合物(即含有偶联剂)的磨料制品与没有改良磨料制品相比在产生使用上的改良,可认为钢的磨去量至少增加约5%。
实例1
所用涂覆磨料的底片是一种重量为Y的,以4对1编织的纺织聚酯布。此底片用饱和的胶乳/酚醛树脂浸渍,然后放在烘箱使其此树脂部分硫化。其次,将胶乳/酚醛树脂和碳酸钙溶液涂在底片的背邊,並同样加热来部分硫化此树脂。最后,将胶乳/酚醛树脂涂在此布的邊或前邊並加热来部分硫化此树脂。此底片就处理完毕並准备进行打底层。
准备打底层的涂覆粘结体系是由66%体积的可溶酚醛树脂,34%体积的硅酸钙和1%填料重量的氨基硅烷偶联剂所组成。硅酸钙是从NYCO公司所得商品名为NYADR400的灰硅石。氨基硅烷是从美国联合碳公司获得,商品名为A1100,它是r-氨基丙基三乙氧硅烷。氨基硅烷是在混合粘结体系时加到酚醛树脂中去的。一种水对乙二醇-乙醚的比率为90/10的溶剂,即C2H5O(CH22OH,加到粘结体系中形成含固量为84%的打底层溶液。乙二醇-乙醚/水是本报告中全部实例中所用的溶剂。这种打底涂层溶液是以平均湿重为196克/平方米涂到底片上。此后立即加上规格为50的氧化铝氧化锆矿物,其平均量是600克/平方米。底片/矿物组合物先在烘箱中于88℃下先硫化90分钟,然后就以平均湿重为270克/平方米进行上胶涂覆。上胶的粘结体系除所用的是78%含固量的溶液外,其他与打底层用的粘结体系是相同的。在上胶后,涂覆磨料于88℃下进行90分钟的预固化並然后于100℃下最后固化10小时。此涂覆磨材加以弯曲並贴在一个14英寸(36厘米)的金属轮的园周上。此磨片的有效切割面积为2.54×109厘米。由这些磨片磨削的工件是1018钢,1.27厘米宽×36厘米长×7.6厘米高。磨削沿着1.27厘米×36厘米面引导。金属轮的转速为1500rpm或每分钟1674表面米。移动工件的工作台的速度是20米/分。轮子向下进给增量是0.0040厘米/工件每过一次。所用工艺是传统的平面磨削,其中的工件在回转磨削轮的正下方往复运动,磨轮在工件每过一次增加一向下进给,除有特别说明外,这工艺用于所有报告的实例,磨削是浸在水下进行的,切削数据列于下表1。
实例2
除了粘结体系是含有66%体积的可溶酚醛树脂和34%体积的硅酸钙外,实例2的制备和试验与实例1相同的方式进行。硅酸钙与实例1相同,在此例中,粘结体系不加入偶联剂
表Ⅰ
用氨基硅烷改性的硅酸钙与不用处理过的硅酸钙进行比较
例子 切削性能,磨去1018钢的量(cm3
1.(用偶联剂)    158
2.(不用偶联剂)    114
从这些数据可以看出,当使用偶联剂加入树脂/填料的分散液中用于磨料粘结,即偶联剂作为树脂/填料混合物的一部分时,在湿磨的条件下,性能增加39%。
实例3和实例4是在干磨条件下,把粘结体系中含有偶联剂改性的填料所制成的磨料制品片与粘结体系中仅有填料的磨料制品片进行比较。
实例3
除了使用不同的粘结体系外,实例3的涂覆磨料片是用与实例1同样的方式制做的。用于打底和上胶的粘结体是由66%体积的可溶酚醛树脂和34%体积的氨基硅烷处理的硅酸钙填料所组成。该填料是从NYCO公司得到的。商品名称:325WollastokupR10014。为了获得所需要的涂覆粘度,打底的粘结体系是稀释到含固量为84%,而上胶的粘结体稀释到含固量为78%。由此片磨削的工件是1018钢,1.27厘米宽×36厘米长×7.6厘米高。金属轮的速度是每分钟1500转或每分1674表面米。移动工件的工作台速度是24米/分。轮向下进给增量是0.005cm/工件每过一次。此磨片的切削数据报告在表Ⅱ中。
实例4
除了填料没有偶联剂处理之外,实例4的涂覆磨料片是用实例3同样的方式制作的。填料是从NYCO公司获得的。商品名称:NYADR325硅灰石实例4的试验是在与实例3同样条件下进行的。
表Ⅱ.在干磨条件下,硅烷处理过的填料与未处理的填料相比较
实例    磨削性能,磨掉1018钢
的量(cm3
3.(氨基硅烷处理过的填料)    227
4.(未处理的填料)    228
在干磨条件下,在氨基硅烷处理过的填料的磨片和未处理的填料的磨片之间在性能上基本无差别。然而可以观察到在树脂/填料混合物中粘度和悬浮液则有所改良。
实例5、6、7和8是在不同的相对湿度条件下贮存之后对磨削性能的比较。
实例5
一种粘结剂是用66%体积的可溶酚醛树脂和34%体积的氨基硅烷处理的石英填料来制备的。填料是从Illinois矿物公司获得,是1240H石英。打底用粘结体系稀释到含固量为84%的溶液,且以平均湿重为196克/平方米施加到实例1中所述的底片上。此后立即以平均600克/平方米的重量施加规格为50的氧化铝氧化锆矿物质。此制品放在烘箱中于88℃下预固化90分钟。接着以平均湿重270克/平方米的重量上胶。上胶的粘结体系除使用含固量为78%外是和打底用的粘结体系相同。在胶料涂覆之后,涂覆磨料材料在88℃下接受90分钟的予固化,然后在100℃下最后固化10小时。涂覆磨料材料被弯曲並且附着到金属轮的园周上。磨片的有效切削面积是2.54cm×109cm。被这磨片磨削的工件是1018钢,1.27厘米宽×36厘米长×5.1厘米高。金属轮的速度每分钟1500转或每分1674表面米。移动工件的工作台速度是24米/分。轮向下进给的增量是0.0053cm/工件每过一次磨片是在试验前两周贮存在相对湿度为35%的环境中。切削数据报告在表Ⅲ中。
实例6
除了磨片是在试验前二周贮存在相对湿度为90%的环境中外,实例6是用实例5同样的方式制造和试验的。
实例7
除填料未处理,即不使用偶联剂之外,实例7的磨片是用实例5同样方式制造和实验的。所用填料是1240石英,是从illinois矿物公司得到的。
实例8
除了磨片是在试验前二周贮存在相对湿度为90%的环境之中外,实例8的磨片是用实例7同样方式制造和实验的。
表Ⅲ
氨基硅烷处理过的填料与无硅烷处理过的填料在不同湿度条件下贮存之后相比较
贮存相对湿度%    切削性能磨掉
实例 1018钢的量(cm3
5.(氨基硅烷处理过填料)    35    43
6.(氨基硅烷处理过填料)    90    28
7.(无处理填料)    35    47
8.(无处理填料)    90    14
含有氨基硅烷偶联剂的磨片和没有偶联剂的磨片,在相对湿度为35%条件下经仅2周贮存之后,在它们之间不存在重大的性能差异。然而,在高湿度条件下贮存之后,与不含有偶联剂的磨片相比,含有氨基硅烷偶联剂的磨片具有两倍的磨削性能。因此,大气湿度能够有害地影响粘结体系的性能,偶联剂能改善这一问题。
例9和例10是两种不同的偶联剂相比较。在例9中,使用氨基硅烷。在例10中使用环氧硅烷。
实例9
除使用了不同的打底和上胶粘结体系外,实例9的磨片与实例1是用同样方式制造的。打底的和上胶的粘结体系是由66%体积的可溶酚醛树脂和34%体积的氨基硅烷处理过的硅酸钙填料所组成。这种填料是从NYCO公司获得的,商品名称为:125WollastokupR10014。为了获得适当的涂覆粘度,打底的粘结体稀释成含固量84%的溶液而上胶的粘结体稀释成含固量84%的溶液。涂覆磨料材料被弯曲並附着到一金属轮的园周上。磨片的有效切削面积是2.54厘米×109厘米。由这磨片磨削的工件是1018钢1.27厘米宽×36厘米长×7.6厘米高。金属轮速度是每分钟1500转或每分1674表面米。磨削是浸在水中进行的。移动工件的工作台的速度是19.8米/分。轮子向下进给的增量是0.0038cm/工件每过一次。切削数据报告在表Ⅳ中。
实例10
除了填料是用环氧硅烷偶联剂处理过之外,实例10与实例9是用同样方法制造和实验的。在例10中所用填料是从NYCO公司获得的,商品名称:125WollastokupR10224。
表Ⅳ不同偶联剂的比较
实例 偶联剂 切削性能,磨掉1018钢的量(cm3
9    氨基硅烷    148
10    环氧硅烷    140
良好的磨削性能的磨片,可由氨基硅烷或环氧硅烷偶联剂来制得。
实例11到17是在粘结体系中采用不同百分比体积的填料制得的磨片进行磨削性能的比较。
实例11
此实例中所采用的底片与实例1中相同。打底粘结体系是含固量为76%的可溶酚醛树脂溶液。在此实例中粘结体系没有加入无机填料,打底粘结体系涂到底片上並立即加上规格为50的氧化铝氧化锆矿物质。制品在88℃下进行90分钟预固化,接着,用含固量为76%的与打底粘结体系中所用的同样可溶酚醛树脂溶液涂到制品上,作为上胶涂层。
涂覆磨料制品在88℃下进行90分钟固化,然后在100℃下最后固化10小时。打底涂层,矿物质和上胶的重量报告在表5中,而打底和上胶的重量是湿重。涂覆磨料材料被弯曲而且附着到一个金属轮的园周上。磨片的有效切削面积是:2.54厘米×109厘米。磨削工件和轮速与实例1相同,所有磨削都是浸在水中进行的。移动工件的速度是20米/分。轮向下进给的增量是0.0038cm/工件每过一次。切削数据报告在表Ⅴ中。
实例12
除了例12中使用了一种不同的打底和上胶粘结剂之外,例12是用例11同样方法制备和试验的。打底和上胶粘结体是由5%体积的硅酸钙和95%体积的可溶性酚醛树脂所组成。碳酸钙是从NYCO公司得到的,商品名称为:400WollastokupR10014。这种填料用氨基硅烷配剂进行予处理。打底的是含用含固量为75%的溶液,而上胶的是稀释成含固量78%的溶液。
实例13
除了所用的填料与树脂的比例不同之外,实例13是用例12同样的方式制备和试验的。打底和上胶的粘结体是由17%体积的硅酸钙和83%体积的可溶性酚醛树脂所组成。打底粘结体是用含固量为80%的溶液。
实例14
除了所用填料与树脂的比例不同之外,例14是用例12同样的方式制备和试验的。打底和上胶的粘结体是由34%体积的硫酸钙和66%体积的可溶性酚醛树脂所组成。打底粘结体是用含固量为84%的溶液。
实例15
除了所用填料与树脂比例不同之外,例15是用例12同样的方式制备和试验的。打底和上胶粘结体是由50%体积的硅酸钙和50%体积的可溶性酚醛树脂所组成。打底粘结体是用含固量为84%的溶液。
实例16
除了所用填料与树脂的比例不同之外,例16是用例12同样的方式制备和试验的,打底和上胶的粘结体是由59%体积的硅酸钙和41%体积的可溶性酚醛树脂所组成。打底的粘结体是用含固量为84%的溶液。
实例17
除了所用填料与树脂的比例不同之外,例13是用例12同样的方式制备和试验的。打底和上胶的粘结体是由65%体积的硅酸钙和35%体积的可溶性酚醛树脂所组成。打底粘结体是用含固量为76%的溶液。
表Ⅴ不同填料体积的比较
填料    树脂    涂覆重量    切削性能
实例 体积 体积 克/平方米 1018钢的磨去量(cm3
打底    矿粉    上胶
11    0    100    180    600    215    33.3
12    5    95    149    600    309    38.1
13    17    83    195    600    281    86.5
14    34    66    215    600    293    158
15    50    50    215    600    328    195
16    59    41    258    600    371    185
17    65    35    297    600    379    26.5
注意:打底和上胶重量要调整到使粘结体系的体积大致在每例中都相同。
从上述数据能够看出填料的最佳范围是在30%到60%的粘结体系的体积。
例18到23报告的是加到打底和上胶粘结体系中的不同量的偶联剂的效果。
实例18
打底和上胶粘结体制备成由34%体积硅酸钙和66%体积的可溶性酚醛树脂所组成。在这例中,粘结体中不加偶联剂。填料是从NYCO公司获得的,商品名称:NYADR400的硅灰石。用这种打底和上胶粘结体系,采用与实例1同样方式制备涂覆磨料制品。然后该制品被弯曲並且在与例1同样条件下进行试验。磨削结果报告在表Ⅵ中。
实例19
除了填料重量的0.1%的氨基硅烷偶联剂加到打底和上胶粘结体系中外,例19的涂覆磨片是用例18同样方式制造和试验的。偶联剂是从美国联合碳公司获得的,产品号:A1100。
实例20
除了氨基硅烷偶联剂的百分比重量是0.5%之外,例20与例19相同。
实例21
除了氨基硅烷偶联剂的百分比重量是1%之外,例21和例19相同。
实例22
除了偶联剂百分比是5%和上胶重量是250克/平方米之外,例22和例19相同。
实例23
除了偶联剂的百分比是25%和上胶重量是235克/平方米之外,例23和例19相同。
表Ⅵ不同百分比偶联剂的比较
实例 偶联剂% 磨去1018钢的量cm3
18    0    114
19    0.1    158
20    0.5    155
21    1    158
22    5    126
23    25    121
从这些数据可以看出偶联剂的最佳范围是占填料重量的0.1%到1%之间。
例24和25举例说明以不同的方式施加偶联剂,在磨削性能上不存在重大的差异。
实例24
对于这个实例,填料加入树脂粘结剂之前要用氨基硅烷偶联剂进行予处理。涂覆磨片根据例14中所述的方法来制备。磨削的工件和金属轮的速度与例1中相同。磨削是浸在水中进行的。移动工件的工作台速度是24米/分而且轮面下进给增量是0.0042cm/工件每过一次。这磨片的切削数据在表Ⅶ中可找到。
实例25
对于这个实例,氨基硅烷偶联剂是在有机树脂粘结剂和无机填料混合时的就地加入的。涂覆的磨片用例21中所述方法制造。磨削是在例24同样条件下进行的。
表Ⅶ添加偶联剂的不同方法的比较
实例 添加方法 切削性能磨去1018钢的量cm3
24    予处理    209
25    就    地    214
这些磨料的切削数据每一种都在实验误差之内,所以不存可观察到的重要的性能差异。
例26和27是在粘结体系中用有任一种氨基硅烷偶联剂的碳酸钙填料的磨片进行其磨削性能比较。氨基硅烷偶联剂不粘合碳酸钙,因为碳酸钙没有可水解的表面。因此该例说明了偶联剂/磨料之间是否能作用是很重要的。
实例26
本实例描述了一种在粘结体系中没有偶联剂的碳酸钙填料的涂覆磨片。
在本实例中所采用的底片与例1中相同。打底粘结体制备成由52%重量的碳酸钙填料(平均颗粒尺寸是15微米)和48%重量的可溶性酚醛树脂所组成。一种溶剂加到粘结体中形成含固量为84%的打底溶液。这种溶液以平均湿重为196克/平方米施加到底片上。此后立即以平均重量为600克/平方米施加规格为50的氧化铝氧化锆矿物质。产生的复合物放在烘箱中在88℃下经120分钟的预固化。接着,以平均湿重为270克/平方米进行上胶。上胶用的粘结体系与打底用的粘结体系除用含78%固体的溶液外其余相同。在胶料涂覆之后,涂覆磨料材料在88℃下经120分钟的预固化,然后在100℃下经10小时的最后固化。涂覆磨料材料被弯曲而且附着在金属轮的园周上。磨片的有效切削面积是2.54厘米×109厘米。由这磨片所磨削的工件是1018钢,1.27厘米宽×36厘米长×7.6厘米高。金属轮的速度是每分钟1500转或每分钟1674表面米。移动工件的工作台速度是24米/分。轮向下进给的增量是0.003cm/工件每过一次。磨削是浸在水中进行的。切削数据报告在表Ⅷ中。
实例27
本实例说明在粘结体系中具有氨基硅烷偶联剂的碳酸钙填料的涂覆磨片,除了粘结剂中加入氨基硅烷偶联剂之外,例27是用例26同样方式制备和试验的。氨基硅烷是从美国联合碳物公司获得的,产品号:A1100。占填料重量百分之一的氨基硅烷是在就地加入粘结体系中的。
表Ⅷ用氨基硅烷改性的碳酸钙填料与不改性碳酸钙填料相比较
实例 切削性能磨去1018钢的量(cm3
26(无氨基硅烷)    92
27(氨基硅烷)    95
钢被磨去的量是相同的(在实验误差之内)。因此在性能上基本不存在差别。这些数据支持了一个结论:硅烷偶联剂不粘结碳酸钙填料,它也支持这样的结论:根据本发明,当给涂覆磨料粘结体系加入偶联剂时,其主要作用根据本发明是在填料和树脂之间作为一个桥。偶联剂很少有其他作用,即偶联剂/磨料之间的作用並不重要。
实例27表明氨基硅烷不偶合碳酸钙,然而铝酸锆有此功能。例28和29表明了当在粘结体系中使用铝酸锆作偶联剂时,粘度的改良(降低)一般与偶联剂所引起的架桥作用与其活性相对应的。
实例28
由52%重量的碳酸钙填料(平均粒度为4微米)和48%重量的可溶性酚醛树脂所组成的粘结体系,用溶剂稀释为含固量84%的溶液,粘度是用Brookfield粘度计,型号LTV,主轴号为3,在6转/分下进行测定。所试验的树脂温度是41℃,测量的报告列在表Ⅸ中。
实例29
除在粘结体系中加入铝酸锆偶联剂之外,实例29是用实例28同样方法制备和试验的,粘结体系是由52%重量的碳酸钙填料(平均粒度为4微米)、1%填料重量的是从Caredon化学公司得来的,商品名为Cavco    Mod    APG-X的铝酸锆偶联剂,和48%重量的可溶性酚醛树脂所组成的。
表Ⅸ粘度的比较
实例    粘度(厘泊)
28(无偶联剂)    5000
29(有偶联剂)    600
使用偶联剂时,粘度惊人的降低,这是铝酸锆在碳酸钙和可溶酚醛树脂之间的架桥作用。
实例30和31比较了在粘结体系中采用铝酸锆偶联剂的磨削性能
实例30
在此实例中采用的底片与实例1相同,由52%重量的从NYCO公司得到的商品名为NYADR325的硅灰石的硅酸钙,48%重量的可溶酚醛树脂所组成的粘结体系,用溶剂加入粘结体系中成含固量为84%的打底溶液。用平均湿重180克/平方米给底片打底层。此后立即以平均重量为610克/平方米施加规格为50的氧化铝氧化锆矿物质。产生的组合物放入烘箱中在88℃下经120分钟预固化。接着,以平均湿重为270克/平方米进行上胶涂覆。上胶用的粘结体系,除使用含固量为78%的溶液外,与打底用的粘结体系相同。在上胶后,涂覆磨料材料经受88℃下120分钟的预固化,然后在100℃下经10小时的最后固化。涂覆磨料的材料被弯曲而且被附着在金属轮的园周上。磨片的有效切削面积是2.54厘米×109厘米。由这磨片磨削的工件是1018钢1.27厘米宽×36厘米长×10厘米高。金属轮的速度是每分钟1500转或每分1674表面米。移动工件的工作台速度是20米/分。轮向下进给的增量是0.0035cm/工件每过一次。磨削是浸在水下进行的。切削数据报告在表Ⅹ中。
实例31
除粘结体系中添加偶联剂外,例31的涂覆磨料片是用例30同样的方式制备和试验的。用填料重量的1%的是从Caredon化学公司获得的,牌号为Cavco    Mod    APG-X的铝酸锆用来进行预处理硅酸钙。
表Ⅹ具有铝酸锆改性的粘结体系与无改性的粘结体比较
实例 切削性能,1018钢磨去量(cm3
30(无偶联剂)    106
31(铝酸锆偶联剂)    116
采用铝酸锆偶联剂,性能只有微小增加。
实例32和33表明了把钛酸盐偶联剂用于粘结体系中时粘结体系的粘度发生差异,粘度的改良(降低)一般是与偶联剂产生架桥作用的活性相对应的。
实例32
由52%重量的从NYCO公司得到的商品名为NYADR400硅灰石的硅酸钙,和48%重量的可溶性酚醛树脂所组成的粘结体系。用溶剂稀释成含固量为84%的溶液,用Brookfield粘度计,型号LTV,主轴号为3,以6转/分进行粘度测量,树脂的温度是20℃,粘度测量报告在表Ⅺ中。
实例33
除了硅酸钙用钛酸盐偶联剂进行预处理之外,实例33是用实例32中同样的方式制备和试验的,偶联剂是3到1种的Ken-ReactRKR283M和Ken-ReactRLiCAR38J的混合物。偶联剂是从Kenrich化学公司得到的,加到填料中的偶联剂是填料重量的2%。
表Ⅺ粘度的比较
实例    粘度(厘泊)
32(无偶联剂)    11940
33(钛酸盐偶联剂)    6080
使用这种偶联剂可使粘度降低40%,这是钛酸盐在硅酸钙填料和可溶酚醛树脂之间的架桥作用所致。
从本发明所说明的和描述的实施例中,应理解为本发明不应限于所描述和列出的这种特定的化合物、组合物或方法。

Claims (10)

1、一种涂覆磨料制品包括:
(a)底片
(b)粘结该底片的磨料,和
(c)一种将该磨料粘结到该底片的粘结体系,该粘结体系包括:树脂粘结剂和无机填料,其特征在于采用有效量的偶联剂,使粘结剂和填料之间产生架桥连接作用。
2、根据权利要求1所述的制品,进一步特征在于该偶联剂是选自含有下列基团:硅烷-、钛酸盐-、和铝酸锆-偶联剂和其混合物。
3、根据权利要求1所述的制品,进一步特征在于该填料占粘结体系约1~65%体积。
4、根据权利要求1所述的制品,进一步特征在于该偶联剂占填料约0.1~5.0%重量。
5、根据权利要求1所述的制品,进一步特征在于该填料包括有碳酸钙和该偶联剂包括有铝酸锆。
6、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品,进一步特征在于该树脂粘结剂是选自含有的基团是:酚醛树脂、尿素-甲醛树脂、密胺-甲醛树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚酯树脂、尿烷树脂、异氰酸酯和其组合物与混合物,和该偶联剂是选自包有基团是:氨基硅烷偶联剂、环氧硅烷偶联剂和其混合物。
7、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品,进一步特征在于具有厚度约0.01-2.0毫米的磨料层。
8、一种制备涂覆磨料制品的改良方法,该制品具有底片、粘结到底片的磨料和无机填料/有机树脂粘结体系粘结磨材到底片上,其特征在于在无机填料/有机树脂粘结体系上提供有效量的偶联剂使粘结剂和填料之间进行架桥连接的步骤。
9、根据权利要求8的改良方法,进一步的特征在于该偶联剂是选自包括的基团是:硅烷-、钛酸盐-和铝酸锆-偶联剂以及其混合物。
10、根据权利要求9的改良方法,进一步的特征在于该偶联剂占填料重量约0.1-5.0%重量。
CN88109282A 1987-12-14 1988-12-14 涂覆模料制品及其制造方法 Expired - Fee Related CN1026566C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/132,485 US4871376A (en) 1987-12-14 1987-12-14 Resin systems for coated products; and method
US132,485 1987-12-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1035306A true CN1035306A (zh) 1989-09-06
CN1026566C CN1026566C (zh) 1994-11-16

Family

ID=22454273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN88109282A Expired - Fee Related CN1026566C (zh) 1987-12-14 1988-12-14 涂覆模料制品及其制造方法

Country Status (11)

Country Link
US (1) US4871376A (zh)
EP (1) EP0321230B1 (zh)
JP (1) JPH0822510B2 (zh)
KR (1) KR970009217B1 (zh)
CN (1) CN1026566C (zh)
AU (1) AU611510B2 (zh)
BR (1) BR8806605A (zh)
CA (1) CA1331284C (zh)
DE (1) DE3885253T2 (zh)
MX (1) MX165707B (zh)
ZA (1) ZA889325B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1296424C (zh) * 2005-01-20 2007-01-24 福建师范大学 高填充高透气单向拉伸薄膜专用树酯的制备方法
CN1330460C (zh) * 2005-01-07 2007-08-08 武汉理工大学 一种砂纸用超涂层材料及其制备方法
CN103079768A (zh) * 2010-07-02 2013-05-01 3M创新有限公司 涂覆磨料制品
CN104227575A (zh) * 2014-09-15 2014-12-24 陕西德赛新材料科技有限公司 一种基于磨削单元植入的柔性磨具制备方法
CN106737241A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 方彩燕 复合研磨头

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE462078B (sv) * 1988-09-16 1990-05-07 Tom Nordquist Saett foer bandslipning av aemnen av metaller och metallegeringar
JPH02232171A (ja) * 1989-03-06 1990-09-14 Gun Ei Chem Ind Co Ltd レジノイド砥石
US5368618A (en) * 1992-01-22 1994-11-29 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of making a coated abrasive article
CA2134334A1 (en) * 1992-05-21 1993-11-25 Wesley J. Bruxvoort Organometallic monomers and polymers with improved adhesion
EP0641460A1 (en) * 1992-05-21 1995-03-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Organometallic monomers and polymers with improved adhesion
JPH06114747A (ja) * 1992-10-05 1994-04-26 Minnesota Mining & Mfg Co <3M> 研磨材およびその製法
ATE159883T1 (de) * 1992-12-17 1997-11-15 Minnesota Mining & Mfg Aufschlaemmungen mit reduzierter viskositaet, daraus hergestellte schleifgegenstaende und verfahren zur herstellung der gegenstaende
US5342419A (en) * 1992-12-31 1994-08-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive composites having a controlled rate of erosion, articles incorporating same, and methods of making and using same
US5250085A (en) * 1993-01-15 1993-10-05 Minnesota Mining And Manufacturing Company Flexible bonded abrasive articles, methods of production and use
US5362566A (en) * 1993-03-04 1994-11-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Coating composition, granules coated with same, and method of reducing dust generation
JP2734345B2 (ja) * 1993-08-24 1998-03-30 新神戸電機株式会社 積層板用ガラス繊維不織布の製造法および積層板の製造法
US5391210A (en) * 1993-12-16 1995-02-21 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive article
AU687598B2 (en) * 1994-09-30 1998-02-26 Minnesota Mining And Manufacturing Company Coated abrasive article, method for preparing the same, and method of using
US5851247A (en) * 1997-02-24 1998-12-22 Minnesota Mining & Manufacturing Company Structured abrasive article adapted to abrade a mild steel workpiece
US6270543B1 (en) 1997-10-02 2001-08-07 3M Innovative Properties Company Abrasive article containing an inorganic metal orthophosphate
US6056794A (en) * 1999-03-05 2000-05-02 3M Innovative Properties Company Abrasive articles having bonding systems containing abrasive particles
US6194481B1 (en) * 1999-05-19 2001-02-27 Board Of Regents Of The University Of Texas System Mechanically strong and transparent or translucent composites made using zirconium oxide nanoparticles
JP2002190460A (ja) * 2000-10-12 2002-07-05 Toshiba Corp 研磨布、研磨装置および半導体装置の製造方法
US7125601B1 (en) * 2000-10-18 2006-10-24 3M Innovative Properties Company Integrated granule product
US6835220B2 (en) * 2001-01-04 2004-12-28 Saint-Gobain Abrasives Technology Company Anti-loading treatments
US6582487B2 (en) 2001-03-20 2003-06-24 3M Innovative Properties Company Discrete particles that include a polymeric material and articles formed therefrom
US6605128B2 (en) 2001-03-20 2003-08-12 3M Innovative Properties Company Abrasive article having projections attached to a major surface thereof
US6746498B1 (en) * 2002-12-12 2004-06-08 Intel Corporation Abrasive with a modified surface and a method for making it
US7164285B1 (en) * 2005-08-12 2007-01-16 Stratex Networks, Inc. Directional power detection by quadrature sampling
CN101214637B (zh) * 2008-01-16 2010-09-29 郑州安华磨具有限公司 玻璃磨边轮
EP2364241A4 (en) * 2008-04-18 2013-12-11 Saint Gobain Abrasives Inc SURFACE MODIFICATION OF HYDROPHILIC SILANE AND HYDROPHOBIC OF ABRASIVE GRAINS
US20100011672A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Kincaid Don H Coated abrasive article and method of making and using the same
DE102010062295A1 (de) * 2010-12-01 2012-06-06 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Kompositwerkstoff, Formkörper, elektronisches Gerät mit Formkörper, und Verfahren zur Herstellung für einen Formkörper
CN102391662A (zh) * 2011-10-13 2012-03-28 太原双塔刚玉股份有限公司 一种塑料填充母料及其制备方法
US9486896B2 (en) 2012-06-28 2016-11-08 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive article and coating
JP5982580B2 (ja) * 2012-10-15 2016-08-31 サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド 特定の形状を有する研磨粒子およびこのような粒子の形成方法
WO2016109734A1 (en) 2014-12-30 2016-07-07 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive tools and methods for forming same
CN108472788A (zh) 2015-12-30 2018-08-31 圣戈班磨料磨具有限公司 研磨工具和其形成方法
CN109096990A (zh) 2017-06-21 2018-12-28 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 表面改性的研磨颗粒、研磨制品以及其形成方法
CN113214555A (zh) * 2021-05-11 2021-08-06 广东九彩新材料有限公司 一种高着色性能炭黑母粒及其制备方法
CN113118981B (zh) * 2021-05-12 2022-06-14 东莞金太阳研磨股份有限公司 一种环保型防堵塞砂纸及其制备方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2322156A (en) * 1941-12-30 1943-06-15 Behr Manning Corp Coated abrasive
US2534805A (en) * 1947-03-10 1950-12-19 Behr Manning Corp Coated abrasive articles and backings for such articles
US2873181A (en) * 1954-09-01 1959-02-10 Carborundum Co Coated abrasive article and method of making
US2878111A (en) * 1954-09-21 1959-03-17 Union Carbide Corp Water-resistant abrasive structures
US3098730A (en) * 1959-07-22 1963-07-23 Norton Co Grinding wheels having unsaturated organic polymeric bonds and the like
US3041156A (en) * 1959-07-22 1962-06-26 Norton Co Phenolic resin bonded grinding wheels
CA985916A (en) * 1970-09-28 1976-03-23 Norton Company High strength resin bonded grinding wheels
US3954694A (en) * 1975-02-03 1976-05-04 Rexnord, Inc. Wearing composition
US4110939A (en) * 1977-06-13 1978-09-05 The Carborundum Company Cuprous oxide containing resin bonded abrasive article and process for manufacturing same
US4225321A (en) * 1978-01-09 1980-09-30 The Carborundum Company Heat set and destretched polyester backing material in coated abrasive manufacture
CA1175665A (en) * 1981-02-02 1984-10-09 William F. Zimmer Abrasive article
US4478610A (en) * 1982-08-27 1984-10-23 Carborundum Abrasives Company Method of preparing flexible backing material for use in coated abrasives
US4543106A (en) * 1984-06-25 1985-09-24 Carborundum Abrasives Company Coated abrasive product containing hollow microspheres beneath the abrasive grain
US4642126A (en) * 1985-02-11 1987-02-10 Norton Company Coated abrasives with rapidly curable adhesives and controllable curvature
CA1263240A (en) * 1985-12-16 1989-11-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Coated abrasive suitable for use as a lapping material
JPS6368369A (ja) * 1986-09-08 1988-03-28 Dainippon Printing Co Ltd 研磨層形成用組成物
JPS63256365A (ja) * 1987-04-11 1988-10-24 Showa Denko Kk 多孔質型砥石

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1330460C (zh) * 2005-01-07 2007-08-08 武汉理工大学 一种砂纸用超涂层材料及其制备方法
CN1296424C (zh) * 2005-01-20 2007-01-24 福建师范大学 高填充高透气单向拉伸薄膜专用树酯的制备方法
CN103079768A (zh) * 2010-07-02 2013-05-01 3M创新有限公司 涂覆磨料制品
CN103079768B (zh) * 2010-07-02 2015-12-02 3M创新有限公司 涂覆磨料制品
CN104227575A (zh) * 2014-09-15 2014-12-24 陕西德赛新材料科技有限公司 一种基于磨削单元植入的柔性磨具制备方法
CN104227575B (zh) * 2014-09-15 2016-07-06 陕西德赛新材料科技有限公司 一种基于磨削单元植入的柔性磨具制备方法
CN106737241A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 方彩燕 复合研磨头

Also Published As

Publication number Publication date
AU2681288A (en) 1989-06-15
KR970009217B1 (ko) 1997-06-09
EP0321230B1 (en) 1993-10-27
ZA889325B (en) 1990-08-29
CN1026566C (zh) 1994-11-16
EP0321230A2 (en) 1989-06-21
JPH0822510B2 (ja) 1996-03-06
DE3885253T2 (de) 1994-05-11
DE3885253D1 (de) 1993-12-02
AU611510B2 (en) 1991-06-13
US4871376A (en) 1989-10-03
MX165707B (es) 1992-12-01
CA1331284C (en) 1994-08-09
KR890009541A (ko) 1989-08-02
JPH01222867A (ja) 1989-09-06
BR8806605A (pt) 1989-08-22
EP0321230A3 (en) 1990-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1026566C (zh) 涂覆模料制品及其制造方法
CN1066996C (zh) 用于磨料制品的防填塞组分
CN1041314C (zh) 制备水分散液的方法
CN102046332B (zh) 磨料颗粒的亲水性以及疏水性硅烷表面改性
CN1046882C (zh) 一种含有助磨剂的磨具
CN1092095C (zh) 包括抗填充成分的磨料制品
CN1139462C (zh) 磨具和研磨玻璃的方法
CN1213835C (zh) 复合磨粒及其制造方法
CN100343019C (zh) 研磨制品以及研磨玻璃的方法
CN1300828C (zh) 半导体基板的化学机械抛光方法和化学机械抛光用水分散液
CN1167456A (zh) 含层压转移的初始接合涂层的磨料制品
CN101796116B (zh) 用于磨料产品的羟甲基三聚氰胺
CN1284904A (zh) 含助磨剂的磨料制品及其制造方法
CN1662626A (zh) 改进的涂覆磨料
CN1585839A (zh) 生产微浆的方法和由此法制造的微浆
CN1053571A (zh) 经涂敷的研磨材料中的溶胶-凝胶法氧化铝磨粒混合物
CN1052471A (zh) 具有改进耐化学性能的由聚合物改性的水泥
CN1133575A (zh) 磨料制品、磨料制品的制备方法及其在工件表面抛光时的应用
CN1617787A (zh) 树脂粘合磨具的制备方法
CN1091454A (zh) 具有硅氧烷官能度的稳定的含水乳液共聚物
JP2000114211A (ja) Lsiデバイス研磨用研磨材組成物及び研磨方法
CN1162283A (zh) 涂敷磨具及其制备和使用方法
CN1126963A (zh) 表面加工制品及其制造方法
CN103608424A (zh) 涂覆的磨料聚集体和包含其的产品
CN102267108A (zh) 具有改质钻石磨料的研磨工具及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee