CN1051038C - 涂磨料制品的制法 - Google Patents

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Abstract

一种制造涂磨料制品的制法，在这种制品中磨料粒子的层数减少了，在一种更动中，这种制法包括下述步骤：(a)提供一种背材；(b)把制作涂层用前体用于背材；(c)使制作涂层用前体部分固化；(d)把大量磨料粒子用于已部分固化的制作涂层前体中；(e)使已部分固化的制作涂层用前体完全固化；在此制法的另一更动中，在磨料粒子和已固化制作涂层用前体之上的浆料涂层前体完全固化。

Description

涂磨料制品的制法
本发明涉及涂磨料制品的制法，更具体说，涉及磨料粒子层数少的涂磨料制品的制法。
涂磨料制品通常包含一个柔性背材，后者在其主表面上涂有磨料粒子。涂磨料制品典型地含有一制作涂层，即一种树脂结合剂，以便使磨料紧固在背材上；以及含有一浆料涂层，即一种树脂结合剂，后者用于制作涂层用以及磨料粒子之上，以便使磨料粒子紧密地连接到背材上。在某些情况下，希望接到背材上的磨料粒子仅有一层。此外，也常希望磨料粒子的锐端背离背材以优化切割速度。
在涂磨料制品的典型制法中，首先将制作涂层用前体用于背材上，然后将磨料粒子用静电法注入制作涂层用前体中，并使制作涂层用前体部分地固化以固定此磨料粒子。随后，往磨料粒子及制作涂层用前体上放上浆料涂层前体。最后，使制作涂层用前体及浆料涂层前体完全固化。当涂敷细的磨料粒子时，在静电注入工序，倾向于使用多层磨料粒子。在某些例子中，使用了高达七层的磨料粒子。当磨料粒子的粒度变小时，磨料粒子的层数将变成很严重的问题。如果磨料粒子的涂层重量变小，常常会导致带斑点的、不均匀的多层磨料粒子涂层。
在涂磨料制品中，多层磨料粒子会带来很多缺点。首先，许多磨料粒子倾向于被取向，于是它们的锐端不背离背材。第二，磨料粒子倾向于躺在另一个的顶上，这导致磨削性能降低。第三，多层磨料粒子常常降低涂磨料制品的柔性。第四，层数多增大了涂磨料制品的成本。
美国专利2015658公开了一种借助于计量辊，通过使用制作涂层用前体来制造磨料制品的方法，然而，这种方法不能使磨料粒子取向或静电涂敷。
本发明提供了一种制取涂磨料制品的制法，在其中，磨料粒子的层数减少了。在一种更动中，该制法包括下述步骤：
(a)提供一种背材；
(b)将制作涂层用前体用于背材；
(c)部分地固化该制作涂层用前体；
(d)将大量的磨料粒子用于(最好是采用注入法)已部分固化的制作涂层用前体中；以及
(e)完全固化已部分固化的制作涂层用前体。
在另一种更动中，该方法包括下述步骤：
(a)提供一种背材；
(b)将制作涂层用前体用于背材；
(c)部分固化该制作涂层用前体；
(d)将大量的磨料粒子用于(最好是采用注入法)已部分固化制作涂层用前体中；
(e)完全固化已部分固化的制作涂层用前体；
(f)在磨料粒子及已固化的制作涂层用前体之上使用浆料涂层前体；以及
(g)完全固化此浆料涂层前体。
在又一种更动中，该方法包括下述步骤：
(a)提供一种背材；
(b)将制作涂层用前体用于背材；
(c)部分固化此制作涂层用前体；
(d)将大量的磨料粒子用于(最好是采用入法)已部分固化制作涂层用前体中；
(e)在磨料粒子及已部分固化的制作涂层用前体之上使用浆料涂层前体；以及
(f)完全固化此制作涂层用前体以及此浆料涂层前体。
制作涂层用前体最好既包含一种通过游离基聚合机理在其α，β-不饱和部位发生聚合反应的不饱和树脂，也包含一种可辐射固化树脂。此烯属不饱和树脂最好是α，β-不饱和羰基树脂并包括丙烯酸酯树脂，甲基丙烯酸酯树脂，丙烯酰胺树脂，及甲基丙烯酰胺树脂。游离基聚合反应由游离基源引发。游离基源可由电子束辐射或合适的固化剂或引发剂来产生。如果使用固化剂或引发剂，可以采用将固化剂或引发剂曝露于热或辐照能源的方法而产生游离基源。辐照能源的例子包括电子束，紫外光，及可见光。
制作涂层用前体也可以包含其他树脂状粘合材料，或其他的不是因游离基机理而聚合的材料，例如可缩聚固化树脂。
浆料涂层前体可包含任何粘性的或树脂粘合剂。这种树脂粘合剂的例子包括酚醛树脂，丙烯酸酯树脂，氨基塑料树脂，环氧树脂，聚氨酯树脂，聚脂树脂，脲甲醛树脂，以及它们的结合。
制作涂层用前体或浆料涂层前体，或它们二者，均还可含有添加剂，例如填料，研磨剂、染料、颜料、偶联剂、表面活性剂、增塑剂等等，以及它们的混合物。
在制造涂磨料制品时，制作涂层用前体和浆料涂层前体最好以液态或半液态来使用。
图1是制造本发明某具体产品的方法的示意图。
图2是制造本发明另一具体产品的方法的示意图。
图3是制造本发明又一具体产品的方法的示意图。
图4是本发明的可涂磨料断面扫描电子显微照片，放大倍数为500×。此制品没有浆料涂层。
图5是现有技术的涂磨料制品断面扫描电子显微照片，放大倍数为500×。此制品没有浆料涂层。
这里所用术语“制作涂层用前体“指的是用于背材的前表面以便使磨料粒子紧固在背材上的树脂状材料；术语“可辐射固化树脂”指任何含树脂或粘合剂的材料，此材料如此配制以便在曝露于辐射时能部分或完全固化；术语“浆料涂层前体”指的是树脂状材料，它用于磨料粒子和制作涂层或制作涂层用前体之上，以便使磨料粒子更紧固在背材上；术语“部分固化的”指的是可固化树脂的一种状态，在这种状态中，树脂已开始聚合并已出现分子量的增大，但在该状态时树脂继续至少溶在合适溶剂中。术语“完全固化的”指的是可固化树脂的一种状态，在这种状态中，树脂已聚合，并处于固态，而且在该状态时树脂不溶于溶剂中。“部分固化的“可定量地表示为线速度和树脂与能源的距离的函数。
参考图1，本发明的涂磨料制品可按照下述方法来制造。背材10离开未卷绕台，然后通过笫1涂敷台14。在第1涂敷台14背材10的前侧，制得制作涂层用前体18所涂敷。然后，将制作用涂层前体18曝露于第1能源20之中，以部分固化此制作涂层用前体18。将磨料粒子22用于已部分固化制作涂层用前体18。然后，用第2能源24使已部分固化制作涂层用前体完全固化。如此制及的涂磨料制品可以卷到巨型卷筒26上。
用作背材10的材料可以是任何可用作制涂磨料制品背材的材料。用作背材的典型材料的例子包括但不限于无纺基材，聚合物膜，纸、布，硫化纤维，上述各物的处理过的变形，以及上述各物的结合。
第1涂敷台14可以采用任何类型的涂敷技术，该技术将使制作涂层用前体18用于背料10。可用于笫1涂敷台的涂敷技术的典型例子包括但不限于滚涂，模压涂，喷涂，以及幕式淋涂，优选的涂敷技术是滚涂。
在本发明的一个具体实施中，制作涂层用前体最好包含一种烯属不饱和树脂，它可以是任何可按游离基聚合机理进行部分固化的树脂材料。烯属不饱和树脂通过游离基聚合机理在不饱和部位发生聚合。适合于本发明的烯属不饱和树脂包括丙烯酸酯树脂，甲基丙烯酸酯树脂，丙烯酰胺树脂，以及甲基丙烯酰胺树脂，游离基聚合反应由游离基源引发，而游离基源由电子束辐射或由合适的固化剂或引发剂产生。如果使用固化剂或引发剂，那么将固化剂或引发剂曝露于热或辐射源，则可产生游离基源，辐射源的例子包括电子束，紫外光，及可见光。
可按游离基机理固化的树脂典型地选自丙烯酸酯化的聚氨酯树脂，丙烯酸酯化的环氧树脂，烯属不饱和化合物，含侧不饱和羰基的氨基塑料衍生物，含至少一个侧丙烯酸酯基的异氰脲酸酯衍生物，含至少一个侧丙烯酸酯基的异氰酸酯衍生物，以及它们的混合及结合。可按游离基机理固化的树脂含有α，β-不饱和羰基这一点是优选的。
丙烯酸酯化的聚氨酯树脂是羟基封端的NCO延伸所得的聚酯或聚醚的二丙烯酸酯。商业供应的丙烯酸酯化聚氨酯的例子包括“UVITHANE782”，得自Morton ThiokolChemical，以及“EBECRYL6600”，“EBECRYL8400”和“EBECRYL8805”，得自Radcure Specialties。
丙烯酸酯化的环氧树脂是环氧树脂的二丙烯酸酯，例如双酚A环氧树脂二丙烯酸酯。商业上供应的丙烯酸酯化的环氧衍生物的例子包括“EBECRYL3500”，“EBECRYL3600”，和“EBECRYL3700”，得自Radcure Specialties。
烯属不饱和化合物包括含有碳，氢和氧原子以及也可含有氮、卤原子的单体和聚合物。氧原子或氮原子或二者通常存在于醚、酯、氨基甲酸乙酯，酰胺和脲基之中。烯属不饱和化合物优选分子量为小于4000，优选为由含脂族单羟基或脂族多羟基化合物与不饱和羧酸(例如丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸，巴豆酸，异巴豆酸，马来酸等等)反应而得的酯类。本发明优选的烯属不饱和化合物的代表性例子包括甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，苯乙烯，二乙烯苯，乙烯基甲苯。乙烯基醚，乙二醇二丙烯酸酯，乙二醇甲基丙烯酸酯，己二醇二丙烯酸酯，三甘醇二丙烯酸酯，三甘醇甲基丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，甘油三丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，季戊四醇甲基丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，二季戊四醇五丙烯酸酯，山梨醇三丙烯酸酯，以及山梨醇六丙烯酸酯。烯属不饱和化合物的其他例子包括乙二醇二衣康酸酯，1，4-丁二醇二衣康酸酯，丙二醇二巴豆酸酯，马来酸二甲酯，等等。其他的烯属不饱和化合物包括羧酸的单烯丙酯，多烯丙酯和多甲代烯丙酯，以及单烯丙基酰胺，多烯丙基酰胺和多甲代烯丙基酰胺，例如对苯二甲酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯，以及N，N-二甲基己二酸酰胺。其他含氮化合物包括三(2-丙烯酰基-氧乙基)异氰脲酸酯，1，3，5-三(2-甲基丙烯酰氧乙基)-S-三嗪，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，N-甲基丙烯酰胺，N，N—二甲基丙烯酰胺，N-乙烯基吡咯烷酮，以及N-乙烯基哌啶酮。
本发明优选的氨基塑料衍生物每个分子至少含有1.1侧α-β不饱和羰基。它们在美国专利4903440中作了进一步的描述。
含至少一个侧丙烯酸酯基的异氰脲酸酯衍生物和含至少一个丙烯酸酯基的异氰酸酯衍生物在美国专利4652274中作了描述。
在本发明的另一具体实施例中，此制作涂层用前体包括一种可辐射固化树脂，后者是这样一种树脂状或粘性材料，只要存在一种合适的固化剂或光引发剂(如必要或需要的话)，当它曝露于辐射能中，它能够部分固化或固化。辐射固化可包括游离基机理或某些其它类型机理如阳离子机理，这种可辐射固化树脂的例子包括丙烯酸酯化氨基甲酸酯，丙烯酸酯化环氧化合物，烯属不饱和化合物，具有侧不饱和羰基的氨基塑料衍生物，具有至少一个侧丙烯酸酯基的异氰脲酸酯衍生物，具有至少一个侧丙烯酸酯基的异氰酸酯衍生物，以及它们的混合和结合。上述的可辐射固化树脂通过游离基机理而聚合，它们已在前面进行了描述。
可辐射固化树脂也包括在合适固化剂存在下通过阳离子聚合而固化的环氧树脂。这些树脂在美国专利4318766中作了进一步的描述。
适用于本发明制法的制作涂层用前体可以使用可据游离基机理而固化的树脂，可辐射固化树脂，两种或多种根据游离基机理固化树脂的混合物，至少一种根据游离基机理固化的树脂及至少一种可辐射固化的树脂的混合物，至少一种可辐射固化树脂和至少一种热固性树脂的混合物，以及至少一种根据游离基机理固化及至少一种热固性树脂的混合物。这里所使用的“热固性树脂”是这样一种树脂，它可以受热而变硬。优选的热固性树脂是可缩聚固化树脂。
当制作涂层用前体包含一种根据游离机理而固化的树脂及一种热固性树脂的混合物，或包含一种可辐射固化树脂及一种热固性树脂的混合物时，则在使用前先将此制作涂层用前体部分固化，部分固化可包括下述情况：
(1)根据游离基机理固化的树脂被完全固化或根本不固化，而热固性树脂则部分固化；
(2)根据游离基机理固化的树脂被完全固化而热固性树脂完全固化；
(3)根据游离基机理固化的树脂被部分固化而热固性树脂完全固化或根本不固化。
(4)根据游离基机理固化的树脂被完全固化，而热固性树脂根本不固化；
(5)根据游离基机理固化的树脂被部分固化，而热固性树脂部分固化；
(6)可辐射固化的树脂被完全固化或根本不固化，而热固性树脂部分固化；
(7)可辐射固化的树脂根本未被固化，而热固性树脂全部固化；
(8)可辐射固化的树脂被部分固化，而热固性树脂完全固化或根本不固化；
(9)可辐射固化的树脂被全部固化，而热固性树脂根本不固化；
(10)可辐射固化的树脂被部分固化，而热固性树脂部分固化。
如果在本发明的制作涂层用前体中使用了可缩聚固化树脂，它们典型地选自酚醛树脂，脲醛树脂。及密胺-甲醛树脂。由于它们的热性质，可供应性，价格、及易操作性，酚醛树脂是优选的。有两类酚醛树脂，即可熔酚醛树脂和线性酚醛清漆。可熔酚醛树脂即苯酚-甲醛树脂的固化被碱性催化剂所催化，而其以摩尔当量计算的甲醛对苯酚的比例则大于或等于1比1，典型地为1.5∶1.0至3.0∶1.0之间。适于这类树脂的碱性催化剂色括氢氧化钠，氢氧化钡，氢氧化钾，氢氧化钙，有机胺类，及碳酸钠。可熔酚醛树脂是热固性树脂，而当固化后显示优异的韧度，尺寸稳定性，强度，硬度，及耐热性。线型酚醛清漆树脂即苯酚-甲醛树脂的固化，既被酸也被碱催化剂所催化，而其以摩尔当量计算的甲醛对苯酚的比例则小于1∶1。
在合适固化剂或引发剂存在下，可熔酚醛树脂和线型酚醛清漆树脂均能被热固化、商业供应的酚醛树脂的例子中均具有商品名，例如“VARCUM”，得自Occidental Chemical Corporation；“AEROFENE”，得自Ashland Chemical Co.；“BAKLITE”，得自Union Carbide；而“RESINOX”得自Monsanto Company。
当根据游离基机理固化的树脂及可缩聚合化树脂用于制作涂层用前体中时，前者对后者的以重量计算的比例可为自约100份比0份至自约10份比约90份，优选为自约50份比约50份至自约25份比约75份，更优选值为自约20份比约80份。
环氧树脂也可与可游离基固化树脂或可辐射固化树脂一起加到制作涂层用前体中去。适用于本发明制法的环氧树脂含有环氧乙烷环，即
这一反应不是一缩聚反应，而是由酸或碱催化剂引发的环氧环开环反应，这类环氧树脂包括单环氧树脂及多环氧树脂。这类树脂的骨架和取代基的性质可以有巨大的变化。例如，骨架可以是带环氧树脂的任何普通类型，而其上的取代基可以是任何不含活性氢原子(活性氢原子在常温下与环氧乙烷环是反应的)的基团。
在一种具体实施例中，制作涂层用前体被曝露于能源之中以使之部分固化。据游离基机理可固化树脂的聚合被游离基源所引发。游离基源可以采用电子束辐射，或加至据游离基机理可固化树脂的一种合适的固化剂或引发剂。当固化剂或引发剂曝露于能源中时，产生游离基；而这些游离基则引发聚合反应。
在另一具体实施中，制作涂层用前体曝露于辐射能源之中以部分固化此制作涂层用前体。辐射能源的例子包括电子束，紫外光及可见光，对电子束辐射能源来说，在可辐射固化树脂中可以需要也可以不需要固化剂或引发剂。对紫外光或可见光辐射能源来说，在可辐射固化树脂中典型地需要(但不总是需要)一种固化剂或引发剂，以引发树脂的聚合反应。
电子束辐射，或称作离子化辐射，所用的优选剂量为0.1至10毫拉得，更优选为1至10毫拉得。
曝露于高温中可以产生游离基的固化剂或引发剂包括过氧化物类如过氧化苯甲酰，偶氮化合物类，二苯甲酮类，以及醌类。高温下固化的温度应为自约50℃至约200℃之间，优选为自约50℃至节100℃之间，时间为自约0.1小时至约14小时。固化温度受到涂磨料制品中所用背材所能耐受的温度的限制。
由曝露于紫外光所产生的辐射能而产生游离基的固化剂或引发剂包括有机过氧化物类，偶氮化物类、醌类，二苯甲酮类、亚硝基化合物类，丙烯酰卤类，腙类，巯基化合物类，吡喃鎓化合物类，三丙烯酰咪唑类，双咪唑类，氯代烷基三嗪类，安息香醚类，苄基缩酮类，噻吨酮类，以及苯乙酮衍生物类。烯属不饱和化合物的游离基光引发剂，光辐射能的其它参考文献可从美国专利3887450(例如笫4栏)及美国专利3895949(例如第7栏)中找到。这里所用的紫外辐射指的是波长在200至450纳米范围，更优选是在250至400纳米范围内的非微粒辐射。在某些情况时，引发剂为液态是优选的。然后引发剂可容易地被溶解在结合剂前体中。以液态存在的一类引发剂基于羟基甲基苯基丙酮。这类材料Ciba-Geigy Corp.以商品名称“Darocur 1173”可从市场得到。该引发剂是2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮，这一引发剂在液态时的实际用量取决于若干因素，例如所希望的固化速度，结合剂前体的化学性能，紫外光曝光时间，以及涂层厚度。
曝露于可见光时能产生游离基的固化剂列于美国专利4735632，这里所用的可见光辐射能指的是波长辐射范围在400至800纳米之间，更优选值在400至550纳米的非微粒辐射。
用任何辐射能源时的部分聚合或部分固化的速度根据树脂层厚度，以及树脂的比重和性质而有所不同。曝露到辐射能源中使制作涂层用前体被部分固化是可取的。比起惯用的热固化方法来，辐射固化仅需要相当少的时间和能量。辐射固化不明显增加制备涂磨料产品的时间。
制作涂层用前体的部分固化即部分聚合减少了在涂磨料制品中的磨料粒子多层数的生成。图5显示的是具有多层磨料粒子的制作涂层用前体。因为大多数涂磨料制品使用具有多个峰和谷的背材，故背材的表面积是相当大的。倾向于使用制作涂层用前体以便填上这些谷。用于谷处的磨料粒子的浓度应倾向导致在谷处生成多层磨料。如果在使用磨料粒子前使制作涂层用前体被部分固化或部分聚合，则已填上了谷的制作涂层用前体能固化到某一程度，从而降低背料的表面积。这又反过来导致谷处磨料粒子的层数减少。此外，当制作涂层用前体被部分固化或部分聚合时，制作涂层用，前体的粘度增大。当制作涂层用前体的粘度太低时，它因为单个磨料粒子周围及上部毛细管作用而抬高，以至磨料粒子被排列到制作涂层用表面的下面，这导致一个外观问题，即出现无磨料粒子的地方。为补偿这一问题，使用了另外的磨料粒子层。因本发明方法带来的制作涂层用前体的粘度增大一般导致制作涂层用前体润湿磨料粒子较少，因此仅需较少层的磨料粒子去复盖背材的上部区域，在那里，较低浓度的磨料粒子会引起外观问题，图4表示的是根据本发明方法制造的涂磨料制品。比起图5的涂磨料制品来，图4的涂磨料制品具有较少的磨料粒子层。
适用于本发明方法的磨料粒子的莫氏硬度优选至少为7，更优选至少为8，适合本发明的磨料粒子的典型例子包括氧化铝，热处理过的氧化铝，氧化铝氧化锆，陶瓷氧化铝、碳化硅，金刚石，氧化铈，碳化硼、立方氮化硼，石榴石以及它们的混合物。可采用浸涂法或静电涂敷法来使用磨料粒子，使用磨料粒子的优选方法是静电涂敷法。
在一种更动中，在使用磨料粒子后将制作涂层用前体完全固化即完全聚合，以生成制作涂层。将制作涂层曝露于热能或辐射能中可使它完全固化。如果制作涂层用前体用热能完全固化，则炉温最好定在温度约50℃至150℃，时间为约30分钟至约12小时。如果制作用层用前体用辐射来完全固化，对辐射能源可以与前述的相同。然而，固化条件，例如电子束、紫外光或可见光的剂量，曝光时间将典型地增大以使制作涂层用前体完全固化，此外，据游离基机理可固化的树脂的完全固化最好在惰性气氛例如氮中进行，因为氧倾向于抑制游离基聚合反应。
本发明的另一更动见图2，它相似于第1更动，不同的是使用了浆料涂层前体，而且浆料涂层前体被完全固化。参见图2，背材30离开未卷台32并通过第1涂敷台34。在第1涂敷台34，背材30的前侧36被含可辐射固化树脂的制作涂层用前体38涂敷。然后，用第1能源40使制作涂层用前体38曝光，使之部分固化。之后，把磨料粒子42用于制作涂层用前体38，接着，用第2能源44使制作涂层用前体38完全固化。在此步骤之后，所得的涂磨料制品通过第2涂敷台46，在该台使用了浆料涂层前体48。然后将浆料涂层前体48固化，其典型方式是用第3能源50，最后，将涂磨料制品卷到大卷52上。
对于第2种更动来说，其中的背材，第1涂敷台，制作涂层用前体，第1能源，磨料，以及第2能源可以与第1种更动中所述的相同。第2涂敷台可与第1涂敷台所述的相同，第3能源可与前述第2能源所述的相同。
浆料涂层前体可包含任何树脂的或粘稠的粘合剂。这种浆料涂层前体的例子包括酚醛树脂，脲甲醛树脂，密胺树脂，丙烯酸酯树脂，聚氨酯树脂，环氧树脂，聚酯树脂，氨基塑料树脂，以及上述各物的结合或混合。优选的浆料涂层前体包括酚醛树脂或环氧树脂。
本发明的任何具体实施或变更中的制作涂层用前体或浆料涂层前体或它们二者还可含有其他添加剂，例如填料，纤维，润滑剂，研磨剂，润湿剂，表面活性剂，颜料，染料，偶联剂，增塑剂，以及悬浮剂。优选的填料包括碳酸钙，氧化钙，偏硅酸钙，三水合氧化铝，冰晶石，氧化镁，高岭土，石英，以及玻璃。能起研磨剂作用的填料包括冰晶石，氟硼酸钾，长石，以及硫磺。每100份制作或浆料涂层用前体中，填料用量可高达250份，优选为30份至150份，而仍能保持已固化涂层的良好柔软性和韧度。适当选择这些材料的用量以提供所需的性质。
可往结合剂前体中加入有机溶剂和/或水以改变其粘度。室温(25℃)时优选的粘度值范围是104至107帕·秒(10至10,000厘泊)之间，通常为5×104至106帕·秒(50至1,000厘泊)之间，特别有机溶剂和/或水的选择取决于结合剂前体所用的特别的可辐射固化树脂，可游离基固化树脂，和/或热固性树脂以这些树脂的用量。
第3种更动相似第1种更动，不同的是使用了浆料涂层前体而且浆料涂层前体被完全固化。参见图3，背材30离开未卷台62，并通过第1涂敷台64，在第1涂敷台64，背材60的前侧66被含有据游离机机理可固化树脂的制作涂层用前体68所涂敷。然后将制作涂层用前体曝露于第1能源70中，以使制作涂层用前体中的据游离基机理可固化树脂被部分固化，之后将磨料粒子72用于制作涂层用前体68之中。这一步骤之后，使所得的涂磨料制品通过第2涂敷台74，在该台使用了浆料涂层前体76。然后，使制作涂层用前体68及浆料涂层前体76完全固化，典型地是使用第2能源78。最后，把涂磨料制品卷到大卷80上。
对第3更动来说，其背材，第1涂敷台，制作涂层用前体，第1能源，磨料粒子，第2涂敷台，浆料前体，以及第2能源可以与先前的第1和第2更动中所述的相同。
对第2和第3更动来说，最好是将浆料涂层前体喷到涂磨料制品的表面之上，以减少对磨料粒子取向的破坏。
下面的非限制性实施例将进一步解说本发明，所有涂层重量均以克/米2(g/m2)表示，所有配方比例均以重量计算。
在下列实施例中，使用了下列的符号及公式：
BPAs一种含有可用有机溶剂涂敷的双酚A环氧树脂二缩
       水甘油醚的组合物。这一组合物(其商标为
       “EPON828”)可从Shell Chemical Company
       (Houston，得克萨斯州)购得。
CaCO3 碳酸钙填料
PETA   季戊四醇三丙烯酸酯。
PA     聚酰胺固化剂，其商品名称为“VERSAMID125”，
       Henkel Corporation商业供应。
PH1    2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-1-乙酮。
PS     乙二醇醚溶剂
PP     聚酯树脂，它是可熔酚醛树脂的增塑剂
RP1    可熔酚醛树脂，含74％固体，并以水和乙二醇单乙
       醚为溶剂。
RP2    可熔酚醛树脂，含72％固体，并以水作为溶剂
WA     脂肪酸的乙二醇酯，作润湿剂
WC100  一种有机溶剂，商品名称“AROMATIC100”，
       Worum Chemical Co.商业供应(St.Paul，明尼苏
       达州)
H2O   水
下面的检验方法用于检测按实施例制的涂磨料制品。理想的涂磨料制品具有高的切割值和低的表面光洁值。
      带状检验法
将每个实施例的涂磨料制品转变成7.6厘米×335厘米无终端磨料带，在恒荷表面研磨机上对来自每个实施例的两条无终端涂磨料带进行检测。将予称过的约2.5厘米×5厘米×18厘米钢工件架在一个固定器上垂直放置，其2.5厘米×18厘米这一面面对无终端磨料带，此带进入锯齿状橡胶接触轮(直径36厘米，邵氏A硬度计测得值60)，一个码在另一个之上。然后将工件垂直地往复移动通过一个18厘米通道，其速度为每分钟20圈，而当带子以约2050米/分的速度被驱动时，载有弹簧的活塞强迫工件面对着载荷9.1千克的带子。当研磨时间过去一分钟后，撤去工件固定器装置，并且再称重。从原始重量减去经研磨后的工件的重量，即可计算出所除去的物体的重量。然后，将一种新的予称重过的工件和固定器架在该设备上。在这一检测中实验误差为+/-10％总切割值为20分钟内所除去的钢的量。
        盘状检验法
将每个实施例的涂磨料制品转变成直径10.2厘米的盘，而且用压敏粘合剂把此盘紧固到泡沫支持垫上。把涂磨料盘及支持垫装置安装在Schiefer检验机上，而涂磨料盘被用来磨“PLEXIGLASS”聚合物工件。所有的检测均在水淹没下进行。涂磨料盘转500次或圈后即为检测终点，在检测终点测量从工件上除去的“PLEXIGLASS”聚合物的数量及“PLEXIGLASS”聚合物工件的表面光洁度。Ra是磨痕大小的算术平均值，单位为微米。
      湿法推拉检验
将每个实施例的涂磨料制品转变成5.6厘米×22.9厘米长方形片，用夹子把磨料制品紧固在4.5公斤金属支撑垫上。接触工件的涂磨料制品的尺寸为5.6厘米×15.1厘米。工件是45厘米×77厘米的金属板，含有通常用于汽车油漆工业的聚氨酯底漆。在研磨时，工件的表面用水淹没。此磨料制品/支持垫装置对着工件行程90次以磨去聚氨酯底漆。在向后和向前的直线运动中操作者的手的移动定义为一次行程。在90次行程之后测定所除去的底漆数(微米)，此即切割值。用Elecometer Instrument Limited(曼彻斯特，英国)所出售的Elecometer测量工具测量底漆的厚度。表面光洁性Ra，即已磨削底漆表面光洁性在10次之后用Rauk TaylorHobson Limited出售的Surtronic 3表面光度仪进行测量。
      部分固化程度的检测
这一检测中用于制作涂层的树脂是下述(1)、(2)、(3)的掺合物：(1)二当量丙烯酸羟乙酯与2，2，4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯的反应产物(60％)；(2)三乙二醇二甲基丙烯酸酯(30)，(3)丙烯酸异冰片酯(10)，含有1％光引发剂(PH1)和1％润湿剂(“SILWET670”，Union Carbide)。
测定部分固化程度的方法包括从玻璃显微镜载片上的制作涂层用前体树脂上取下200微米的膜，称量已涂敷和未涂敷载片以测定每个载片上的树脂量。然后使已涂敷的载片以不同的线速度在39.37瓦/厘米(100瓦/英寸)的紫外灯(一种RPC紫外加工机)下通过，然后在这些载片上浸涂过量的600级SiC矿物，然后使树脂去润湿尽量多的矿物。之后用空气吹去仍存留的未结合矿物。此树脂以较快的线速度曝露于较弱的紫外光中。可以得到线速度与树脂润湿矿物能力的相互关系。较低的线速度，即较高的固化程度导致较低的矿物升起，而较高的线速度，即较低的固化程度，导致较高的矿物升起。这一方法的代表性结果见下：
线速度(米/秒)    保留的矿物数量/涂敷的树脂数量
无紫外固化                  2.268
0.8128                      1.618
0.4064                       .471
0.2032                       .328
0.1016                       .263
固化的程度决定了制作涂层用前体的树脂能够润湿的矿物数量。
测量部分固化的第2方法也按上述方法进行，不同的是矿物不是被浸涂在已固化或部分固化的树脂上。相反，将涂树脂的玻璃载片在有机溶剂(丙酮)中浸泡1小时。在丙酮中浸泡除去了载片上树脂的可溶的或未固化的部分。可以观察到所提供的辐射剂量与被丙酮溶去的树脂量之间的关系。然后在环境条件下将载片在空气中干燥过夜(约16小时)，并称重以测定失重。较高的线速度即较低水平的固化，导致较多的可溶性物质，干燥后在玻璃载片上留下较少的不可溶聚合物。这一方法的代表性结果示于后：
线速度(米/秒)                不溶树脂的量(％)
不固化                              0
0.8128                              3.1
0.4064                      10.7
0.0232                      36.4
0.1016                      84.8
在这两种方法中，可观察到制作涂层用的“部分固化”的效果，任何影响固化速度的其它因素，例如树脂配方，进行固化工序的气氛压力，或载片与辐射源的距离都可能对固化程度有某些影响。
比较例A
准备一个含酚醛树脂/胶乳饱和剂和酚醛树脂/胶乳预上浆涂层的重量为J的嫘萦背材。准备一个含48％ RP1和52％ CaCO3的制作涂层用前体(75％固体)。加热将制作涂层用前体滚涂在嫘萦背材上，湿重为75.4克/米2。随后，将P180级热处理过的氧化铝磨料粒子静电注入到制作涂层用前体中，重量为200克/米2。所得制品在温度88℃加工90分钟，以部分固化此可溶酚醛树脂。之后，将47.8％ RP1，39.3％ CaCO3，11.6％ H2O及1.3PS混合至均匀以制备浆料涂层前体。接着，把浆料涂层前体用于磨料粒子上，湿重为88克/米2。将所得的制品在温度88℃加热90分钟，然后在温度100℃加热12小时。从此之后，此涂磨料制品是折曲的：按带状检测法对此涂磨料制品进行检测，所得结果列于表I。
    实施例1
准备一个含8％ PETA，42％ RP1，43.5％ CaCO3，0.6％ PH1，2.95％ H2O，及2.95％ PS的制作涂层用前体。把此制作涂层用前体用于与比较例A中所用的同类嫘萦背材之中，湿重为80克/米2。然后，将此制作涂层用前体以13米/分钟的速度，用输出为79瓦/厘米的紫外灯进行曝光。然后将P180级的经热处理的氧化铝磨料粒子静电注入到制作涂层用前体中，重量为130克/米2，将涂磨料制品在温度88℃加热90分钟以部分固化此可熔酚醛树脂。将47.8RP1，39.3％ CaCO3，11.6％ H2O及1.3％ PS混合到均匀以制造浆料涂层前体。之后，将此混合物用于磨料粒子之上，湿重为75克/米2。把所得的制品在温度88℃加热90分钟，然后在温度100℃加热12小时。从此之后，涂磨料制品是折曲的。按照带状检验法对涂磨料制品进行检验，所得结果列于表I。
                    表I
                      总切割(克)
实施例              304不锈钢           1018软钢
比较例A             324                 170
实施例1             272                 150
实施例2
准备一个含14.2％ PETA，36.4％ RP2，31.2％ PP，2.4％ WA，7.15％ PS，7.15％ H2O，及1.5％ PH1的制作涂层用前体。把制作涂层用前体滚涂在一种重量为A的防水纸上，湿重为10.5克/米2。将此制作涂层用前体以23米/分钟的速度用输出为79瓦/厘米的紫外灯进行曝光。之后，把600级碳化硅磨料粒子静电注入到制作涂层用前体之中，平均重量为16克/米2，将涂磨料制品在温度116℃加热40分钟。把浆料涂层前体用于磨料粒子之上，湿重为15克/米2。该浆料涂层前体由70.71％ RP2，16.5％ PP，2.4％ WA，5.2％ PS及5.2％ H2O组成。把涂磨料制品在温度113℃加热70分钟，然后将涂磨料制品按盘状检验法进行检测，所得结果列于表II。
                 表II
实施例           切割(克)             Ra(微米)
比较例B          0.7                  409.4488
实施例2          0.89                 291.3386
比较例B的产品是600“TRI-M-ITE WETORDRY”级W型涂磨料纸产品，由Minnesota Mining and ManufacturingCompany(St.Paul，明尼苏达州)商业供应。表II表明实施例2的制品比比较例B的制品具有较高的切割值和较低的表面光洁值。
实施例3
准备一个含有12.6％ PETA，43.1％ RP2，17.6％ PP，1.5％ WA，12.15％ PS，12.15％ H2O及0.9％ PH1的制作涂层用前体。将制作涂层用前体滚涂在重量为A的防水纸上，湿重为10.5克/米2。然后将此制作涂层用前体以30.5米/分的速度用输出为79瓦/厘米的紫外灯进行曝光。把600级碳化硅磨料粒子静电注入到制作用涂层前体中，平均重量为15克/米2。把涂磨料制品在温度116℃加热40分钟。把浆料涂层前体用于磨料粒子之上。湿重为15克/米2。浆料涂层前体由62.51％ RP2，5％ PP，2.4％ WA，15.1％ PS，及15％ H2O组成。把涂磨料制品在温度113℃加热70分钟。然后将涂磨料制品按盘状检验法进行检测。结果列于表III。
                       表III
实施例                  切割(厘米)           Ra(微米)
比较例C                 0.0026               807.0866
实施例3                 0.0024               291.3386
比较例C的产物是600“TRI-M-ITE WETORDRY”级W2型纸，涂有磨料，由Minnesota Mining and ManufacturingCompany(St.Paul.明尼苏达州)商业供应。表III的数据表明，实施例3的制品比起比较例C的制品有低得多的表面光洁值，而其切割值稍低。
实施例4
准备一个含13.1％ PETA，61.9％ RP2，5.2％ PP，2.4％ WA，8.2％ PS，8.2％ H2O及1.0％ PH1的制作涂料用前体。把制作涂层用前体滚涂在重量为A的防水纸上，湿重为14.7克/米2，然后，把此制作涂层用前体以30.5米/分的速度用输出为79瓦/厘米的紫外灯进行曝光。将400级碳化硅磨料粒子静电注入到制作涂层用前体中，平均重量为16.8克/米2，把涂磨料制品在温度116℃加热40分钟。将浆料涂层前体用于磨料粒子之上，湿重为16.8克/米2，此浆料涂层前体由52.61％ RP2，10％ PP，2.4％ WA，17.5％ PS，及17.5％ H2O组成。把涂磨料制品在温度113℃加热70分钟。然后按照推拉检验法和盘状检验法，对涂磨料制品进行检测。推拉检测结果列于表IV，而盘状检测结果列于表V。
                     表IV
实施例             切割(厘米)         Ra(微米)
比较例D            0.0037             649.6063
实施例4            0.0042             472.4409
比较例D的产品是400“TRI-M-ITE WETORDRY”级W型纸，涂有磨料，由Minnesota Mining and ManufacturingCompany(St.Paul，明尼苏达州)商业供应。表IV的数据表明，实施例4的磨料制品比起比较例D的磨料制品来，具有较高的切割值及较低的表面光洁值。
                   表V
实施例           切割(克)           Ra(微米)
比较例D           7.4               1133.8583
实施例4           6.1               1062.9921
表V的数据表明，在切割值及表面光洁值方面，实施例4的磨料制品可与比较例D的磨料制品相比，尽管实施例4的制品比起比较例D的制品具有较少的层数。
                实施例5
准备一个由13.6％ PETA，60.5％ RP2，10.9％ PP，2.5％ WA，5.75％ PS，5.75％ WT，及1.0％ PH1组成的制作涂层用前体。将制作涂层用前体滚涂在重量A的防水纸上，湿重为12.6克/米2。然后，将制作涂层用前体以30.5米/分的速度用输出为79瓦/厘米的紫外灯进行曝光。然后，将1000级SiC磨料粒子静电注入到制作涂层用前体中，重量为19克/米2。所得的制品在温度116℃加热40分钟，将浆料涂层前体用于磨料粒子上，湿重为18克/米2。此浆料涂层前体由49.7％ BPAS，25.06％ PA，0.4％润湿剂(“MODAFLOW”，Monsanto Company”)，及24.84％WC-100组成，所得的磨料制品在温度113℃加热70分钟。此涂磨料制品按照盘状检验法和推拉检验法进行检测。盘状检验法的结果列于表VI，而推拉检验法的结果列于表VII。
                   表VI实施例               切割(克)          Ra(微米)比较例E              0.82              314.9606实施例5              0.86              314.9606
                 表VII
 实施例          切割(厘米)        Ra(微米)
比较例E          0.0053            590.5512
实施例5          0.0061            629.9213
比较例E是1000“IMPERIAL WETORDRY”级砂纸(重量A)，由Minnesota Mining and Manufacturing Co.(St.Paut，明尼苏达州)商业供应，表VI和表VII的数据表明，在切割值及表面光洁值方法，实施例5的磨料制品可与比较例E的磨料制品相比，虽然实施例5的制品比起比较例E的制品来，其层数较少。
对技术熟练人员来说，不离开本发明的各种改进和更动将是显而易见的，而且应该明白，本发明不应不适当地限于这些所陈述的解说性实例。
实施例6和7
彻底混合RP2(44.4份)，聚乙二醇二丙烯酸酯(24份)，聚乙二醇(15份)(PEG600，Union Carbide商业供应)，润湿剂(0.2份)(“Silwet L7604”，Union Carbide商业供应)，润湿剂(0.2份)(“Interwet 33”，Akzo Chemie America商业供应)，硅烷偶联剂(1.0份)(“A-1100”，Union Carbide商业供应)，水(11.1份)，PS(3份)，及引发剂(1.1份)(“Darocur1173”，Ciba-Geigy Corp.商业供应)，制得实施例6的制作涂层用前体。
实施例7的制作涂层用前体与实施例6的相同，不同的是把“Darocur1173”引发剂改为PH1(1.1份)。
在实施例6和7的每个中，制作涂层用前体滚涂到重量A的防水纸上，其重量为约8克/米2。随后，用90至130焦耳的紫外光使制作涂层用前体曝光，以使部分固化此制作涂层前体。接着马上将2500JIS级碳化硅磨料粒子静电注入到此部份固化的制作涂层用前体之上，其重量为约8克/米2。在静电涂敷之前磨料已经干燥以除去过量的水和防止磨料粒子聚结。所得的结构物在115℃热固化40分钟。然后，将浆料涂层前体滚涂到磨料粒子和制作涂层用前体之上，重量为7克/米2。此浆料涂层前体含有RP2(41.5份)，增塑剂(7.8份)(“Jeffamine EDR148”，Texaco Inc.商业供应)，增塑剂(7.8份)(“Jeffamine D230”，Texaco Inc.商业供应)润湿剂(0.2份)(“Silwet L7604”，Union Carbide商业供应)，润湿剂(0.2份)(“Interwet33”，Akzo ChemieAmerica商业供应)，硅烷偶联剂(0.5份)(“A-1100”UnionCarbide商业供应)，以及水(42份)。所得的涂磨料制品在115℃热固化70分钟。
该涂磨料制品按照盘状检验法进行检测。结果列于表VIII。
                    表VIII
实施例             切割(克)          Ra(微米)
6                  0.43              78.7402
7                  0.40              78.7402

Claims (41)

1.一种制造涂磨料制品的制法，它包含下列步骤：
(a)提供一种背材；
(b)把制作涂层用前体用于该背材；
(c)使该制作涂层用前体部分固化；
(d)把大量的磨料粒子用到该已部分固化的制作涂层用前体之中；以及
(e)使该已部分固化制作涂层用前体完全固化。
2.权利要求1的制法，其中该制作涂层用前体包含一种树脂，该树脂选自在α、β-不饱和部位通过游离基聚合机理而进行聚合的不饱和树脂、可辐射固化树脂、及上述不饱和树脂和可辐射固化树脂的组合。
3.权利要求2的制法，其中该制作涂层用前体还包含一种热固性树脂。
4.权利要求3的制法，其中该热固性树脂选自酚醛树脂，丙烯酸树脂、氨基塑料树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、脲甲醛树脂，以及它们的结合。
5.权利要求2的制法，该不饱和树脂是α，β-不饱和羰基树脂。
6.权利要求2的制法，其中该不饱和树脂选自丙烯酸酯树脂，甲基丙烯酸酯树脂、丙烯酰胺树脂、以及甲基丙烯酰胺树脂。
7.权利要求1的制法，其中固化由游离基源所引发。
8.权利要求1的制法，其中该制作涂层用前体还包括一成员，该成员选自固化剂、引发剂、以及固化剂和引发剂两者。
9.权利要求1制法，其中该制作涂层用前体还包含一种添加剂，后者选自填料、纤维、润滑剂、研磨剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、染料、偶联剂、增塑剂、以及悬浮剂。
10.权利要求1的方法，其中该制作涂层用前体包含游离基可固化树脂及热固性树脂。
11.权利要求1的制法，其中该制作涂层用前体包含可辐射固化树脂及热固性树脂。
12.权利要求1的制法，其中该制作涂层用前体包含在α，β-不饱和部位通过游离基聚合机理发生聚合的树脂和热固性树脂。
13.一种制造涂磨料制品的制法，它包括下列步骤：
(a)提供一种背材；
(b)把制作涂层用前体用于该背材；
(c)使该制作涂层用前体部分固化；
(d)把大量的磨料粒子用于该已部分固化制作涂层用前体之中，
(e)使该已部分固化制作涂层用前体完全固化；
(f)把浆料涂层前体用于该磨料粒子及该已固化制作涂层用前体之上；以及
(g)使该浆料涂层前体完全固化。
14.权利要求13的制法，其中该制作涂层用前体包含一种树脂，该树脂选自在α，β不饱和部位通过游离基聚合机理发生聚合的不饱和树脂、可辐射固化树脂、以及上述不饱和树脂和可辐射固化树脂的组合。
15.权利要求14的制法，其中该不饱和树脂是α，β-不饱和羰基树脂。
16.权利要求14的制法，其中该不饱和树脂选自丙烯酸酯树酯，甲基丙烯酸酯树脂，丙烯酰胺树脂，以及甲基丙烯酰胺树脂。
17.权利要求13的制法，其中固化由游离基源所引发。
18.权利要求13的制法，其中该制作涂层用前体包括一成员，该成员选自固化剂，引发剂，以及固化剂和引发剂二者。
19.权利要求13的制法，其中该制作涂层用前体还包含一种添加剂，后者选自填料、纤维、润滑剂、研磨剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、染料、偶联剂、增塑剂、以及悬浮剂。
20.权利要求13的制法，其中该浆料涂层前体包含粘稠粘合剂或树脂状粘合剂，或粘稠粘合剂和树脂状粘合剂二者。
21.权利要求14的制法，其中该制作涂层用前体还包含热固性树脂。
22.权利要求21的制法，其中该热固性树脂选自酚醛树脂，丙烯酸酯树脂，氨基塑料树脂，环氧树脂，聚氨酯树脂，聚酯树脂，脲甲醛树脂，以及它们的结合。
23.权利要求13的制法，其中该制作涂层用前体包含一种游离基可固化树脂及一种热固性树脂。
24.权利要求13的制法，其中该制作涂层用前体包含一种可辐射固化树脂和一种热固性树脂。
25.权利要求13的制法，其中该制作涂层用前体包含一种在α，β-不饱和部位通过游离基聚合机理发生聚合的不饱和树脂及一种热固性树脂。
26.一种制造涂磨料制品的制法，它包括下列步骤：
(a)提供一种背材；
(b)把制作涂层用前体用于该背材；
(c)使该制作涂层用前体部分固化；
(d)把大量的磨料粒子用到该已部分固化制作涂层用前体之中；
(e)把浆料涂层前体用到该磨料粒子及该已部分固化制作涂层用前体之上；以及
(f)使该已部分固化制作涂层用前体及该浆料涂层前体完全固化。
27.权利要求26的制法，其中该制作涂层用前体包含一种树脂，上述树脂选自在α，β-不饱和部分通过游离基聚合机理发生聚合的不饱和树脂、可辐射固化的树脂、及上述不饱和树脂和可辐射固化的树脂的组合。
28.权利要求27的制法，其中该不饱和树脂是α，β-不饱和羰基树脂。
29.权利要求27的制法，其中该不饱和树脂是一成员，该成员选自丙烯酸酯树脂，甲基丙烯酸酯树脂，丙烯酰胺树脂，以及甲基丙烯酰胺树脂。
30.权利要求26的制法，其中固化被游离基源所引发。
31.权利要求26的制法，其中该制作涂层用前体包含一成员，该成员选自固化剂，引发剂，以及固化剂和引发剂二者。
32.权利要求26的制法，其中该制作涂层用前体还包含一种添加剂，该添加剂选自填料、纤维、润滑剂、研磨剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、染料、偶联剂、增塑剂、以及悬浮剂。
33.权利要求26的制法，其中该浆料涂层前体包含粘稠粘合剂或树脂状粘合剂或粘稠粘合剂和树脂状粘合剂二者。
34.权利要求27的制法，其中该制作涂层用前体还包含一种热固性树脂。
35.权利要求34的制法，其中该热固性树脂选自酚醛树脂、丙烯酸酯树脂、氨基塑料树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、脲-甲醛树脂、以及它们的组合。
36.权利要求26的制法，其中该制作涂层用前体含有一种游离基可固化树脂和一种热固性树脂。
37.权利要求26的制法，其中该制作涂层用前体含有一种可辐射固化树脂和一种热固性树脂。
38.权利要求26的制法，其中该制作涂层用前体含有一种在α，β-不饱和部位通过游离基聚合机理发生聚合的不饱和树脂及一种热固性树脂。
39.权利要求8的制法，其中该引发剂处于液态。
40.权利要求18的制法，其中该引发剂处于液态。
41.权利要求31的制法，其中该引发剂处于液态。
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