CN1193933A - 可洗涂覆磨具 - Google Patents

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Abstract

一种可洗的涂覆磨具材料,包括基体、初始结合涂层、胶结涂层及可选择地再包括一上胶结涂层,其外层胶结涂层粘结剂用一种官能化聚硅氧烷进行改性。

Description

可洗涂覆磨具
发明背景
本发明涉及一种涂覆磨具(Coated abrasives)的制备方法，特别是涉及一种可洗的所述涂覆磨具的制备方法，即是说，本发明涉及的涂覆磨具可在磨削、抛光过程中，籍由对研磨表面的磨屑进行简单的冲洗，即可将研磨过程中聚集于其表面的磨屑清洗掉。
很多年前，人们即已意识到：研磨表面上磨屑堆积所产生的问题，尤其是在木料的研磨领域中所产生的问题。这是因为木料具有相对较软的特性，这使得涂覆磨具在研磨木料时可比在研磨金属的场合来，其有效的使用寿命更长。另外，对磨粒料所作的改善其磨削性能的研究与开发也加重了磨屑聚积的问题。
已知，在对涂覆磨具表面进行涂覆磨粒料层之时，某些添加剂的使用可减少磨屑聚积。有人建议在涂覆磨粒料时使用各种聚硅氧烷、金属硬脂酸酯及蜡。这些材料的使用对磨屑聚集的减少多少是有效的。然而，这些材料的作用是将通常为疏水性的磨具表面赋予以疏水性。而当研磨操作进行时，上述材料的涂覆层较容易从所述磨具表面被除去，因此，其效果受到很大的影响。
业已发现，添加剂如果使用得当，则所述添加剂疏水性涂层的耐久性可相同于、甚或超过该涂覆磨具产品的使用寿命。
发明概述
本发明在于提供一种涂覆磨具，所述涂覆磨具包括基体、初始结合涂层、由所述的初始结合涂层将其粘结至该基体上的磨粒料层、涂覆至所述磨粒料层之上的胶结涂层，或者，上述涂覆磨具可选择地再包括一涂覆于所述胶结涂层之上的上胶结涂层(supersize coat)。其中，最后涂覆的涂层包括树脂粘结剂，及结合至该树脂粘结剂的聚硅氧烷添加剂。
由于在聚硅氧烷与树脂之间存在着粘结作用，所以，聚硅氧烷并不容易从所述涂覆磨具的磨料表面上脱离。从而，既使在经长时间的研磨之后，仍能有效地保持。所述结合作用即可以是化学共价键的结合也可以是氢键的结合。对通常的涂覆来说，在涂层和粘结剂之间可以有许多粘结方式，因此，上述粘结的效果在于固定聚硅氧烷并防止其移动或在使用中被带出。
粘结是由聚硅氧烷的官能团与粘结剂的官能团反应而形成。如此，本发明的要点包括在其实施中仔细选择粘结剂，以使所选择的粘结剂与聚硅氧烷的官能团相配合。例如，所述粘结剂树脂为酚醛树脂、环氧树脂或脲/甲醛树脂时，则该些树脂中存在着相当量可使用的羟基。此时，相应的聚硅氧烷中的官能团可以包括例如，羧酸、羟基、胺、巯基、环氧基或氢化官能团。
在所述树脂是不饱和聚酯或丙烯酸酯(共)聚物，(包括丙烯酸化或甲基丙烯酸化的树脂)时，聚硅氧烷上较好的官能团可以是(甲基)丙烯酸酯或乙烯基。
官能化聚硅氧烷可和与它结合的树脂一起掺入胶结涂层中。在此情况下，聚硅氧烷的低表面能将促使聚硅氧烷移位至表面层，在所述表面层，聚硅氧烷将最有效地提供给该涂覆磨具产品以所希望的性能。
或者，可将官能化的聚硅氧烷通过一种合适的分散介质涂覆于可作为胶结涂层或上胶结涂层的顶层之上。很明显，顶层表面上的配合基团数目在该顶层完全固化之前是最大的。因此，理想的是，如果将官能化的聚硅氧烷添加于该顶层之上，则所述的添加应在该顶层发生实质性的完全固化之前完成。不过，对大多数热固性材料来说，例如，对酚醛树脂来说，完全固化的树脂层表面的残余反应基团的数量常常足够用于保证其与聚硅氧烷官能团的结合。
发明详述
聚硅氧烷具有如下的基本结构；其中，各个R相同或不同地为氢或如甲基、乙基、叔丁基、苯基等烃基；“n”是一至少为1的整数。大多数常用的聚硅氧烷中，大多数R至少为甲基或低级烷基的基团。
这些聚硅氧烷可是均聚物，其中，n个重复基团中的R基相同。但是，这并不是说，在重复的基团中以及在端基中，由“R”所代表的基团必须总是相同的。
或者，聚硅氧烷可由共聚如下所述结构式代表的硅氧烷而形成：其中，n和m为相同或不同的整数，而n个重复的基团中的R基团不同于m个重复基团中的R基团。
另一种结构为所谓的“T”型结构：其中，各个n相同或不同地，表示至少为1的整数。
在本发明中可用的官能化聚硅氧烷中，至少一种如上所述结构式的R基团被可与树脂结构中的基团反应的某个基团所置换。由于许多这样的基团的存在将增加形成所述结合的机会。所以，较好的是，对上述的一些基团进行官能化处理。在一优选的某种共聚物结构中，至少是有一种共聚单体的每个重复单元含有至少一个官能化基团。
通常有用的官能团有：氨基；甲基丙烯酸酯及丙烯酸酯；巯基；羧酸；乙烯基；环氧基；及氢化物。
当树脂中与其共同反应的官能度虽然决定了该反应性官能度的本性，但该些反应性官能团可通过任何合适的交联基团被连接至聚硅氧烷聚合物的骨架上。例如，购自美国BYK化学公司、商品名为BYK-370的官能化聚硅氧烷为一下式的共聚物：
Figure A9619645800063
其中，R2为一CpH2p+1-基团，其中，“p”为5-8；R1为一带有以下式表示的端基羟基的聚酯基团：
-CH2-[O-CO.R3.CO-O-R3]q-OH
其中，R3为低级烷基，q为1-8的整数；而所有的其它R基团为甲基。该聚硅氧烷被发现在与酚醛树脂形成结合时特别有效。其它活性的聚硅氧烷可商业购得，例如，商品名为PS-805及PS-820的Huls产品。
官能化基团的引入可以通过选择适当的聚硅氧烷，也可通过选择合适的链终止剂完成。所述链终止剂其自身可以含有所希望的功能化基团或其它易于被转换至所希望基团，而不会对所述聚硅氧烷的性能产生不利的影响。
在优选的聚硅氧烷中，n及/或m值的选择导致其粘度为20,000至25,000厘泊(20-25N·Sec-1/m2)的产品的形成。
可使用的聚硅氧烷的使用量通常是以所述涂层中的树脂(该聚硅氧烷与其粘结)的重量计在0.5-20(重量)％，较好的是在1-10％(重量)，更好的是在2-5％(重量)。当聚硅氧烷加至所述顶层涂层的组配方中时，聚硅氧烷对该配方的添加量以该配方中树脂的固体重量计。
优选实施例的描述
下面，参照所附实施例进一步说明本发明，所述实施例仅是用于说明的目的，而不应被理解为对本发明范围的限制。
实施例1
用一通常的酚醛初始结合涂层配方，对一多层棉布(polycotton)基体材料涂覆以6.5磅/令(pounds/ream，91.9g/m2)的粒度180的熔凝氧化铝磨粒。然后，用涂上一层其中添加了官能化的聚硅氧烷(BYK-370)的酚醛胶结涂层，接着，完成该胶结涂层的固化。
使用不同量的BYK-370制得不同的研磨布片。接着，将这些研磨布片切割成圆盘形。用Schieffer测试方法，在枫木上对这些研磨布片进行测试，以测定其在研磨之后的可洗性。继续研磨直至研磨表面充满研磨的木屑。其测试结果示于下表。
表
胶结涂层中的％BYK   研磨前呈疏水性   研磨后呈疏水性   研磨后的可洗性
    无     否     否     尚好
    0.5     是     否     好
    1.0     是     是     很好
    2.0     是     是     很好
    4.0     是     是     极好
从上表可以显见：聚硅氧烷已迁移至胶结涂层的表面，在研磨之后仍未发生移动。将水倒于圆盘形研磨布片上，并观察水是否呈水珠形或是否湿润研磨布片表面。由此，可以判断涂覆磨具表面的疏水性。尽管，在0.5％的聚硅氧烷添加量下，其表面难以判断疏水性，然而，已可容易地从该表面清洗去磨屑。聚硅氧烷的含量超过上述水准，所述研磨布片表面仍未被水润湿，且可容易地去除磨屑。
对同样的圆盘形研磨布片进行一种简单的试验，以显示改性表面的表面能。使用一喷雾罐对各个圆盘形研磨布片喷施以油漆。该油漆对未改性表面有某种程度粘附，然而，却很容易从所处理表面上去除。这就显示了改性表面的低表面能和疏油性特征。

Claims (13)

1.一种涂覆磨具，所述涂覆磨具包括基体、初始结合涂层、由所述的初始结合涂层将其粘结至该基体上的磨粒、涂覆至所述磨粒料层之上的胶结涂层，或者，上述涂覆磨具可选择地再包括一涂覆于所述胶结涂层之上的上胶结涂层，其特征在于，最后涂覆的涂层包括一树脂粘结剂，及粘结至该树脂粘结剂的聚硅氧烷添加剂。
2.如权利要求1所述的涂覆磨具，其特征在于，所述聚硅氧烷添加剂是官能化的，可以提供许多官能团，在树脂粘结剂上形成结合。
3.如权利要求1所述的涂覆磨具，其特征在于，所述树脂粘结剂选自酚醛树脂、脲/甲醛树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、未饱和的聚酯树脂及其混合物。
4.如权利要求1所述的涂覆磨具，其特征在于，所述树脂粘结剂具有多个羟基，而聚硅氧烷有多个能与树脂粘结剂上的羟基反应的官能团。
5.如权利要求1所述的涂覆磨具，其特征在于，所述粘结至树脂粘结剂上的聚硅氧烷重量为上述树脂粘结剂重量的0.5-20％(重量)。
6.如权利要求5所述的涂覆磨具，其特征在于，所述聚硅氧烷的比例为2-10％(重量)。
7.如权利要求1所述的涂覆磨具，其特征在于，在最后涂层中的所述树脂粘结剂含有羟基官能团，而可与所述羟基反应的聚硅氧烷上的羟基官能团为羟基端基的聚酯基团。
8.一种涂覆磨具的制备方法，包括：
a)提供籍由一初始结合涂层而将磨料粘附其上的基体；
b)对所述磨粒料涂覆一层胶结涂层，所述胶结涂层含有一树脂粘结剂及一可选择的上胶结涂层，所述的上胶结涂层同样含有一树脂粘结剂；及
c)使用含有能与涂层中的树脂粘结剂中的官能团结合的官能团的聚硅氧烷，对最后涂层的表面进行改性处理。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的聚硅氧烷与所述的最后涂层中的树脂粘结剂是一同加于混合物中。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述最后涂层中的树脂粘结剂选自酚醛树脂、脲/甲醛树脂、环氧树脂、未饱和的聚酯树脂及其混合物。
11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述最后涂层中的树脂粘结剂选自酚醛树脂。
12.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述聚硅氧烷以基于上述树脂粘结剂重量的0.5-20％(重量)的比例添加于胶结涂层中。
13.如权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述的聚硅氧烷以基于上述树脂粘结剂重量的2-10％(重量)的比例添加于胶结涂层中。
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