DE68911658T2

DE68911658T2 - Schleifmittel mit einem Bindemittel, das ein Aminoplast-Harz enthält.

Info

Publication number: DE68911658T2
Application number: DE68911658T
Authority: DE
Inventors: Alan R C O Minnesota Mini Kirk; Eric G C O Minnesota Mi Larson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1988-11-23
Filing date: 1989-11-08
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: CN1042925A; JP2778763B2; DE68911658D1; ZA898391B; CA2001631A1; ES2060790T3; KR900007999A; US4903440A; JPH02219852A; NO894289L; EP0370658B1; EP0370658A2; EP0370658A3; KR0161660B1; BR8905905A; NO894289D0; NO177061B; ATE98920T1; NO177061C

Description

Hintergrund der Erfindung:

1. Gebiet der Erfindung: Die Erfindung betrifft Schleifprodukte mit einem harzförmigen Bindemittel, das Schleifkörner auf einer Unterlage oder in einem Faserblatt trägt und hält.
2. Diskussion des Standes der Technik: Schleifpapier- bzw. -leinen umfaßt im allgemeinen eine flexible Unterlage, auf der ein Binder eine Beschichtung aus Schleitkörnern trägt und hält. Die Unterlage kann aus Papier, Stoff, Folie, Vulkanfiber, etc. oder einer Kombination aus einem oder mehreren dieser Materialien oder behandelten Versionen davon ausgewählt werden. Die Schleifkörner können aus Flint, Granat, Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, keramischem Aluminiumoxid, Diamant, Siliciumcarbid, etc. sein. Binder werden üblicherweise aus Phenolharzen, Hautleim Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, Urethanharzen, Epoxyharzen und Fimis ausgewählt. Phenolharze schließen auch die Phenol-Aldehyd-Typen ein.
Das Schleifpapier bzw. -leinen kann einen "Grundbinder" aus harzförmigem Bindermaterial verwenden, um die Enden der Schleifkörner an der Unterlage zu befestigen, wenn die Körner orientiert sind, und ein "Deckbinder" aus harzförmigem Bindermaterial kann über den Grundbinder und die Schleifkörner aufgetragen werden, um die Schleifkörner fest auf der Unterlage zu binden. Das Harz des Deckbinders kann das gleiche Material wie das des Grundbinders oder ein anderes Material sein.
Bei der Herstellung von Schleifpapier bzw. -leinen werden der Grundbinder und die Schleifkörner zuerst auf die Unterlage aufgebracht, dann trägt man den Deckbinder auf, und schließlich wird die gesamte Konstruktion vollständig gehärtet. Im allgemeinen bieten thermisch härtbare Binder Schleifpapier bzw. -leinen mit ausgezeichneten Eigenschaften, z.B. Wärmebeständigkeit. Thermisch härtbare Binder schließen Phenolharze, Harnstoff- Formaldehyd- Harze, Urethanharze, Melaminharze, Epoxyharze und Alkydharze ein. Um passende Viskositäten der Beschichtung zu erreichen, wird diesen Harzen üblicherweise ein Lösungsmittel zugesetzt. Wenn Polyester- oder Celluloseunterlagen verwendet werden, ist die Härtungstemperatur auf etwa 130ºC begrenzt. Bei dieser Temperatur sind die Härtungszeiten lang. Lange Härtungszeit zusammen mit Entfernung von Lösungsmittel erfordert die Verwendung von Schleifen-Härtungsbereichen. Die Nachteile solcher Schleifen-Härtungsbereiche sind u.a. die Bildung von Defekten an den Hängestangen, inkonsistente Härtung aufgrund von Temperaturvariationen in den großen Schleifenöfen, Herablaufen des Binders, Runzelbildung bei sehr flexiblen Bahnen und Verschiebung der Schleifkörner. Weiters brauchen Schleifen-Härtungsbereiche viel Platz und enorme Mengen Energie.
Es wurden Verfahren zur Härtung unter Einwirkung von Strahlung verwendet, um die Nachteile von Schleifenöfen zu vermeiden. Beispielsweise offenbart DE-A-1,956,810 die Verwendung von Strahlung zum Härten ungesättigter Polyesierharze, säurehärtbarer Harnstoffharze und anderer synthetischer Harze, speziell in Mischung mit Styrol. Das US-Patent 4,047,903 offenbart einen durch Strahlung härtbaren Binder, der ein Harz umfaßt, das durch zumindest partielle Umsetzung von (a) Epoxyharzen mit zumindest 2 Epoxygruppen, z.B. aus Diphenylolpropan und Epichlorhydrin, mit (b) ungesältigten Monocarbonsäuren und (c) gegebenenfalls Polycarbonsäureanhydrid hergestellt wird. Das US-Patent 4,547,204 offenbart die Verwendung von durch Strahlung härtbaren acrylierten Epoxyharzen in einer Klebstoffschicht des Schleifpapiers bzw. -leinens und die Verwendung eines wärmehärtbaren phenolischen oder acrylischen Latex-Harzes in einer anderen Klebstoffschicht des Schleifpapiers bzw. -leinens.
Obwohl durch Strahlung härtbare Harze die mit wärmehärtbaren Harzen verbundenen Probleme in bezug auf Schleifenöfen lösen, sind die durch Strahlung härtbaren Harze im allgemeinen teurer als wärmehärtbare Harze. Bei vielen Schleifprodukten kann dieser Kostenanstieg nicht toleriert werden, und es werden noch immer wärmehärtbare Harze verwendet. Auch zeigen die durch Sirahlung härtbaren Harze im allgemeinen nicht die Wärmebeständigkeit, die für anspruchsvolle Anwendung von Schleifpapier bzw. -leinen erforderlich ist. In einem Versuch, diese Probleme zu lösen, offenbart das US-Patent 4,588,419 einen Klebstoff für Schleifpapier bzw. -leinen, umfassend eine Mischung aus (a) einem durch Elektronenstrahl härtbaren Harzsystem, umfassend ein Cligomer, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Urethanacrylaten oder Epoxyacrylaten, Füllstoff und Verdünnungsmittel, und (b) einem thermisch härtbaren Harz das aus der aus Phenolharzen, Melaminharzen, Aminoharzen, Alkydharzen und Furanharzen bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Das durch Strahlung härtbare Harz und das thermisch härtbare Harz, die in diesem Patent geoffenbart werden, coreagieren oder copolymerisieren jedoch nicht. Es ist erwünscht, daß das durch Strahlung härtbare Harz und das thermisch härtbare Harz copolymerisieren, um eine dichte Vernetzung zu bilden, wodurch für die verbesserten thermischen Eigenschaften gesorgt wird, die für anspruchsvolle Anwendungen des Schleifpapiers bzw. -leinens erforderlich sind.
Zusammenfassung der Erfindung: Diese Erfindung bietet Schleifprodukte, die Schleifkörner umfassen, die aneinander oder an eine Unterlage mittels eines Binders gebunden sind, der aus einem Vorläufer gebildet ist, umfassend ein Aminoplastharz mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül. Die sogenannten α,β-ungesättigten Carbonylgruppen sind u.a. Acrylate, Methacrylate, Acrylamide und Methacrylamide. Die Aminoplastharze polymerisieren durch radikalische Polymerisation an der Stelle der α,β-Ungesättigtheit und sind durch Wärme oder Strahlung härtbar. Zusätzlich können die Aminoplastharze auch seitenständige funktionelle Amino- (-NHR) oder Hydroxygruppen (-OH) aufweisen. Die Polymerisation kann den Stellen der -NHR- und -OH-funktionellen Gruppen über eine Kondensationsreaktion erfolgen. Der Substituent R in der Gruppe -NHR ist typischerweise ein Wasserstoffatom oder ein Kohlenwasserstoff, der substituiert oder unsubstituiert sein kann, wobei aber, wenn er substituiert ist, die Substituenten die sein sollten, die Polymerisation nicht inhibieren oder verhindem. Typische Beispiele für den Substituenten R sind u.a. Alkyl, z.B. Methyl, Ethyl, Aryl, z.B. Phenyl, Alkoxy und Carbonyl.
In einer Ausführungsform dieser Erfindung können herkömmliche thermisch härtbare Harze, wie Phenol-, Harnstoff-, Melamin- und Furfuralharze zu dem Monomer zugesetzt werden, das den Vorläufer des Binders darstellt. Diese Harze werden miteinander oder mit dem Aminoplastharz an den Stellen der funktionellen Gruppen -NHR oder -OH copolymerisieren.
Vorzugsweise werden Harzsysteme zur Herstellung der erfindungsgemäßen Binder für Schleifmittel aus der Gruppe ausgewählt, die besteht aus: A. Aminoplastharzen mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül; B. Aminoplastharzen mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül und zumindest einer seitenständigen funktionellen Gruppe -NHR oder -OH pro Molekül; C. durch Kondensation härtbaren Harzen und Aminoplastharzen mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül und zumindest einer soitenständigen funktionellen Gruppe -NHR oder -OH pro Molekül; D. ethylenisch ungesättigten Verbindungen und Aminoplastharzen mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül; E. ethylenisch ungesättigten Verbindungen und Aminoplastharzen mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül und zumindest einer seitenständigen funktionellen Gruppe -NHR oder -OH pro Molekül und F. ethylenisch ungesättigten Verbindungen, Aminoplastharzen mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül und zumindest einer seitenständigen funktionellen Gruppe -NHR oder -OH pro Molekül und durch Kondensation härtbaren Harzen. Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schleifmittel eliminiert die Probleme, die mit durch Strahlung härtbaren Harzen und mit wärmehärtbaren Harzen verbunden sind. Das Mischen von durch Strahlung härtbaren Harzen und wärmehärtbaren Harzen führt zu einer Kostenreduktion im Vergleich mit einer Zusammensetzung, die nur durch Strahlung härtbare Harze enthält, und zur Eliminierung des Erfordernisses von Schleifenöfen. Das Verhalten des erfindungsgemäßen Schleifpapiers bzw. -leinens ist gleich dem von Schleifpapier bzw. -leinen, das mit thermisch härtbaren Phenolharzen hergestellt wurde, oder übertrifft es. Das erfindungsgemäße Schleifpapier bzw. -leinen zeigt unter anspruchsvollen Bedingungen verbesserte Schleifleistung in bezug auf Schleifpapier bzw. -leinen, das bisher bekannte durch Strahlung härtbare Harze enthält.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen: Fig. 1 zeigt ein Schleifleinen mit einem Unterlagenmaterial aus Stoff im Querschnitt. Fig. 2 zeigt ein Schleifpapier mit einem Unterlagenmaterial aus Papier im Querschnitt.
Detaillierte Beschreibung: Schleifpapiere bzw. -leinen, die durch die erfindungsgemäßen Harzsysteme hergestellt werden können, werden in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Wie in Fig. 1 illustriert, hat das allgemein mit 10 bezeichnete Schleifleinen eine Stoffunterlage. Der Stoff 12 wurde mit einer wahlfreien Rückendeckschicht 14 und einer wahlfreien Frontdeckschicht 16 behandelt. Über der Frontdeckschicht liegt ein Grundbinder 18, in den die Schleifkörner 20, wie Siliciumcarbid oder Aluminiumoxid, eingebettet sind. Ein Deckbinder 22 wurde über den Grundbinder 18 und die Schleifkömer 20 aufgetragen. Es gibt keine scharfe Abgrenzung zwischen der Rückendeckschicht und der Frontdeckschicht, die sich im Inneren der Stoffunterlage treffen, die so stark wie möglich mit den Harzen dieser Schichten gesättigt ist.
In der Fig. 2 wird ein allgemein mit 30 bezeichnetes Schleifpapier mit einer Papierunterlage 32 illustriert. Die Papierunterlage ist mit einer Rückendeckschicht 34 und einer Frontdeckschicht 36 behandelt. Die Frontdeckschicht ist mit einem Grundbinder 38 überschichtet, in dem die Schleifkörner 40 eingebettet sind. Die Schleifkörner 40 und der Grundbinder 38 sind von einem Deckbinder 42 überzogen. der das Halten der Schleifkörner 40 auf der Unterlage während der Verwendung unterstützt und weiters Schneidehilfsmittel enthalten kann.
Wie er hier verwendet wird, bedeutet der Ausdruck "Bindervorläuferlösung" eine Dispersion, aus der ein Bindervorläufer aufgetragen wird, und nicht der gehärtete Binder. Der Ausdruck "Bindervorläufer" bedeutet eine ungehärtete Zusammensetzung, die beim Härten zu einem Binder wird. Der Ausdruck "Binder" bedeutet einen gehärteten Binder. Wie sie hier verwendet werden, sind die Ausdrücke "Aminoplastharz" und "Aminoplast" austauschbar.
Im allgemeinen beziehen sich Aminoplastharze auf die Klasse härtbarer Harze, die durch Umsetzung von Aminoverbindungen mit Aldehyden zur Herstellung von Verbindungen mit Hydroxyalkylgruppen erhalten wird. Der häufigste Aldehyd ist Formaldehyd, der mit der Aminogmppe (-NHR) reagiert, um Verbindungen mit Hydroxymethylgruppen zu ergeben. Andere üblicherweise verwendete Aldehyde sind Acetaldehyd, Glutaraldehyd, Glyoxylsäure, Acetale, Malondialdehyd, Glyoxal, Furfural und Acrolein. Verbindungen mit Hydroxyalkylgruppen werden entweder miteinander kondensieren oder mit Verbindungen, die Aminogruppen haben, um ein Netzwerk zu bieten. Aminoplaste sind härtbar, und wenn sie vernetzt sind, produzieren sie ein unlösliches und unschmelzbares Harznetzwerk. Aminoplaste haben hohe Festigkeit, Starrheit, Dimensionsstabilität, Wärmebeständigkeit und kein kaltes Fließen. Aminoplaste haben im Durchschnitt eine reaktive Stelle pro Molekül. Die reaktive Stelle kann eine funktionelle -NHR- oder -OH-Gruppe sein. Der Substituent R in der Gruppe -NHR ist typischerweise ein Wasserstoffatom oder ein Kohlenwasserstoff, der substituiert oder unsubstituiert sein kann, der aber, wenn er substituiert ist (einen) Substituenten haben soll, durch (den) die (die) Polymerisation nicht gehemmt oder verhindert wird. Typische Beispiele für den Substituenten R sind u.a. Alkyl, z.B. Methyl, Ethyl, Aryl, z.B. Phenyl, Alkoxy und Carbonyl. Repräsentative Beispiele für Aminoplastharze sind u. a. Harnstoff- Formaldehyd-, Melamin- Formaldehyd-, Guanaminharze wie Benzoguanamin- Formaldehyd und Acetoguanamin- Formaldehyd, Anilin-Formaldehyd, Toluolsulfonamid-Formaldehyd. Acrylamid-Formaldehyd und Ethylenharnstoff-Formaldehyd.
Um die spezifisch für die vorliegende Erfindung geeigneten Aminoplastharze herzustellen, wird die Aminoverbindung zuerst mit dem Aldehyd umgesetzt, so daß zumindest 1,1 der Gruppen -NHR in der Aminoverbindung mit dem Aldehyd umgesetzt werden; das resultierende Produkt wird dann mit einem Alkohol, der eine Doppelbindung aufweist, umgesetzt. um ein Aminoplastharz zu erhalten, das im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständige α,β-ungesättigte Carbonylgruppen pro Molekül aufweist.
Wenn ein Aminoplast zuerst mit einem Aldehyd umgesetzt wird, wird ein statistisches Gemisch erhalten. Demgemäß wird der Ausdruck "im Durchschnitt" hier verwendet, um diese Situation zu beschreiben. Beispielsweise sollte das Verhältnis zwischen dem Ausgangs-Aminoplasten und dem Aldehyd theoretisch einen Aminoplast mit 1,5 seitenständigen Hydroxyalkylgruppen ergeben. Da jedoch ein statistisches Gemisch erhalten wird, können einige Aminoplaste null seitenständige Hydroxyalkylgruppen haben, andere können eine seitenständige Hydroxyalkylgmppe haben, andere können zwei seitenständige Hydroxyalkylgruppen aufweisen, während wieder andere drei seitenständige Hydroxyalkylgruppen haben können.
Um ein Aminoplastharz mit der erforderlichen Zahl seitenständiger α,β-ungesättigter Carbonylgruppen pro Molekül zu bilden, muß der Ausgangs-Aminoplast im Durchschnitt zumindest 1,1 aktivierte oder reaktive Gruppen -NHR pro Molekül aufweisen. Die Ausgangs-Aminoverbindung kann zusammen mit einem Aldehyd in einem Molverhältnis von 1 mol Aminoplast zu zwischen 1,1 und n mol Aldehyd in ein Reaktionsgefäß gebracht werden, wobei n die Zahl der reaktiven Wasserstoffe des Aminoplasts ist. Wenn die Ausgangsaminoverbindung ein Melamin ist, beträgt das bevorzugte Molverhältnis 1 mol Melamin zu 2 bis 3 mol Aldehyd. Formaldehyd ist der bevorzugte Aldehyd und ist im Handel typischerweise als 37%ige wäßrige Lösung erhältlich. Dieses Reaktionsgemisch wird auf 70ºC bis 80ºC erhitzt um die folgende Reaktion zu bewirken, je nach den Ausgangsmaterialien:
worin R¹CHO einen Aldehyd darstellt; R²NH&sub2; eine Aminoverbindung darstellt; R¹ ein Mitglied der Gruppe ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylgruppe, vorzugsweise mit 1 bis inklusive 20 Kohlenstoffatomen, Alkenylgruppe, vorzugsweise mit 1 bis inklusive 20 Kohlenstoffatomen, und Arylgwppe, vorzugsweise mit 1 Ring, darstellt; R² eine desaktivierende Gruppe darstellt, die ermöglicht, daß die Reaktion abläuft. Wie hier verwendet, ist die "desaktivierende Gruppe" eine elektronenabziehende Gruppe, wie Carbonyl, Sulfonyl, Chlor und Aryl. Wenn R¹ eine Alkylgruppe, Alkenylgruppe oder Arylgmppe ist, kann diese substituiert oder unsubstituiert sein. Wenn R¹ substituiert ist, kann der Substituent jeder sein, der die Reaktion 1 nicht stört. Beispiele für R¹CHO sind u.a. Formaldehyd, Propionaldehyd, Benzaldehyd. Beispiele für R² sind u.a. eine Carbonylgruppe, ein Triazinring, ein desaktivierender Ring oder S=O. Das Wasserstoffatom nächst dem Stickstoffatom wird als reaktives Wasserstoffatom in bezug auf weitere Kondensation betrachtet. Wenn zwei funktionelle Gruppen NH&sub2; vorliegen, können die folgenden Reaktionen auftreten:
oder
Im Falle, daß die Aminoverbindung Melamin und der Aldehyd Formaldehyd ist, kann die folgende Reaktion unter sauren oder basischen Bedingungen auftreten.
Diese Art Material ist im Handel erhältlich und wird unter Handelsnamen BTLM 405 vertrieben, erhältlich von BTL Specialty Resins.
Das resultierende Produkt wird dann mit einem Alkohol umgesetzt, der eine Doppelbindung aufweist. Der Alkohol ist vorzugsweise ein α,β-ungesättigter Ester, z.B.
besser ein Hydroxyethylacrylatester. Die beiden werden in einem Reaktionsgefäß zusammen mit einem sauren Katalysator vereinigt. Das Molverhältnis zwischen dem Aminoplasten und dem eine Doppelbindung aufweisenden Alkohol beträgt 1,0 mol Aminoplast zu zwischen 1,1 und in mol eine Doppelbindung aufweisendem Alkohol, wobei m die Zahl der Äquivalente des Aldehyds ist. Im Falle von Melamin kann das Molverhältnis von Melamin zu Formaldehyd im Bereich von 1,1:1 bis 6:1, vorzugsweise von 1,5:1 bis 3:1 liegen. Für Melamin-Formaldehyd kann das Molverhältnis von Melamin-Formaldehyd zu eine Doppelbindung aufweisendem Alkohol 1,1:1 bis 6:1, vorzugsweise 1,5:1 bis 3:1 sein. Das Molverhältnis des Aldehyds zum eine Doppelbindung aufweisenden Alkohol muß gleich oder größer als 1:1 sein. Repräsentative Beispiele für saure Katalysatoren sind u.a. Trifluoressigsäure, p-Toluolsulfonsäure oder Schwefelsäure. Dann wird dieses Reaktionsgemisch leicht erwärmt, auf etwa 40ºC, um die folgende Reaktion in Gang zu setzen:
wo R¹ und R² wie zuvor definiert sind und R³ eine aliphatische Gruppe darstellt, vorzugsweise mit 1 bis inklusive 6 Kohlenstoffatomen.
Im Falle von Melamin-Formaldehyd und Hydroxyethylacrylat kann die folgende Reaktion erfolgen:
Der resultierende Aminoplast, der im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständige α,β-ungesättigte Carbonylgruppen pro Molekül aufweist, kann nun im Binder des Schleifartikels gemäß dieser Erfindung verwendet werden.
Wenn der Aminoplast nach der Reaktion V oder der Reaktion VI hergestellt wird, kann die Polymerisation an der Stelle der seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen über einen Mechanismus über freie Radikale durchgeführt werden. Die Polymerisationsrate kann durch Verwendung von Initiatoren erhöht werden, und die Polymerisation kann durch Wärme oder Strahlung initiiert werden.
Wenn der Aminoplast nach der Reaktion VII hergestellt wird, kann Polymerisation an der Stelle der funktionellen Acrylat-Gruppe und an der funktionellen OH-Gruppe erfolgen. Polymerisation an der Stelle der funktionellen Gruppen -NHR und -OH erfolgt über eine Kondensationsreaktion. Der Aminoplast kann mit anderen durch Kondensation härtbaren Harzen copolymerisieren.
N-Methylolacrylamid und andere Acrylamid-Aldehyde können dimerisiert werden, um einen Aminoplast mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül herzustellen. Diese Umsetzung wird in Gegenwart einer Säurequelle, wie p-Toluolsulfonsäure, durch folgende Reaktion erfolgen:
Es zeigte sich, daß dieser Aminoplast ein ausgezeichneter Vorläufer für den Binder für Schleifartikel gemäß dieser Erfindung ist.
Aminoplaste mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül können auch nach Tscherniac-Einhorn-Reaktionen oder Amidoalkylierung aromatischer Verbindungen, wie z.B. Phenole, Naphthole, Kresole, Resocinole, erfolgen, welche Umsetzungen nachstehend illustriert werden:
worin R¹ wie zuvor definiert ist; R&sup4; einen Substituenten darstellt, oder eine Kombination von Substituenten, die die Reaktion nicht nachteilig beeinflußt. Beispiele für solche Substituenten sind u.a. Wasserstoff, Alkylgmppe, vorzugsweise mit 1 bis inklusive 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxygmppe, vorzugsweise mit 1 bis inklusive 20 Kohlenstoffatomen, die -OH-Gruppe, Mercaptogruppe und andere Gruppen, die den aromatischen Ring für elektrophile Substitution aktivieren; R&sup5; kann -OH, -SH, -NH&sub2;, Wasserstoff, Alkylaminogruppe, Alkylthiogruppe, Alkylgruppe oder Alkoxygruppe darstellen; R&sup6; kann α,β-ungesättigte Alkenylgruppe darstellen. Die Gruppen Alkylamino, Alkylthio, Alkyl, Alkoxy und Alkenyl von R&sup5; und R&sup6; haben vorzugsweise 1 bis inklusive 20 Kohlenstoffatome.
Beispiele für die Art Reaktion, die von der Reaktion XII umfaßt wird, kann man in den folgenden Literaturstellen finden: Zaugg, H.E.; W.B. Martin, "Alpha-Amidoalkylations at Carbon", Organic Reactions, Vol. 14, 1965, Seiten 52 bis 77; und Hellman, H. "Amidomethylation", Newer Methods of Preparative Organic Chemistry, Vol. II, Academic Press (New York und London; 1963), S. 277-302.
Ein anderer Aminoplast, der in dieser Erfindung nützlich ist, ist Glycoluril. Glycoluril kann mit einem Aldehyd wie Formaldehyd umgesetzt werden, um Tetramethylolglycoluril herzustellen. Diese Reaktion wird nachstehend als Reaktion XIII dargestellt.
Das Tetramethylolglycoluril wird dann mit einem eine Doppelbindung aufweisenden Alkohol umgesetzt um den Aminoplast mit im Durchschnitt 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen herzustellen. Beispielsweise kann Tetramethylolglycoluril mit Hydroxyethylacrylat nach der Reaktion XIV umgesetzt werden.
Weiters kann Tetramethylolglycoluril mit einem Acrylamid nach der Reaktion XV umgesetzt
werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Tetramethylolglycoluril mit einem Gemisch von Acrylamid und Hydroxyethylacrylat umgesetzt werden, was zu einem statistischen Reaktionsprodukt führt. Diese Reaktion wird nachstehend als Reaktion XVI angeführt.
worin
sein kann.
Es wurde recht unerwartet festgestellt, daß die Härtungsgeschwindigkeit der α,β-ungesättigten Carbonylgruppen signifikant erhöht wird, wenn das Produkt der Reaktion XVI mit anderen Aminoplasten mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen und einem Resol-Phenolharz gemischt wird.
Der spezielle Aminoplast wird auf der Basis der Art des Schleifproduktes, in dem er letztlich verwendet wird, ausgewählt. Wenn das Produkt ein feines Schleifpapier bzw. -leinen ist, bei dem Flexibilität und das Formanpassungsverinögen wichtige Eigenschaften sind, ist der Aminoplast vorzugsweise von Harnstoff abgeleitet. Wenn das Produkt ein grobes Schleifpapier bzw. -leinen ist, bei dem Wärmebeständigkeit und Härte wichtige Eigenschaften sind, ist der Aminoplast vorzugsweise aus einem Melamin oder einer Acrylamidverbindung abgeleitet.
Obwohl Aminoplastharze auf dem Gebiet als geeignete Binder für Schleifartikel bekannt sind, wie in den US-Patenten 2,983,593; 3,861,892; 4,035,961; 4,111,667; 4,214,877 und 4,386,943 demonstriert wird, offenbart keine der genannten Uteraturstellen ein Aminoplastharz mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen.
Der Aminoplast muß im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständige α,β-ungesättigte Carbonylgruppen pro Molekül haben. Diese Zahl der Gruppen ist erforderlich, um Vernetzung während der radikalischen Polymerisation zu bewirken. Wenn der Aminoplast im Durchschnitt nur eine seitenständige α,β-ungesättigte Carbonylgruppe pro Molekül aufweist, würde bei radikalischer Polymerisation ein lineares Polymer gebildet, und lineare Polymere haben keine ausreichende Festigkeit und Härte, um als Bindemittel für Schleifartikel verwendet zu werden.
Vorzugsweise sollte der Aminoplast zwischen 2 und 3 seitenständige α,β-ungesättigte Carbonylgruppen pro Aminoplastmolekül haben. Es wurde festgestellt, daß dieser Bereich im allgemeinen den besten Binder für Schleifpapier bzw. -leinen in bezug auf das Verhalten bietet. Vorzugsweise hat der Aminoplast nicht mehr als sechs seitenständige α,β-ungesättigte Carbonylgruppen pro Molekül. Wenn mehr als sechs solche Gruppen vorliegen, wird der resultierende Aminoplast zu viskos für die Herstellung von Schleifpapier bzw. -leinen.
Wenn durch Kondensation härtbare Harze in den erfindungsgemäßen Bindervorläufern verwendet werden, werden sie vorzugsweise aus der aus Phenolharzen, Harnstoff-Formaldehyd- und Melamin- Formaldehyd-Harzen bestehenden Gruppe ausgewählt. Phenolharze werden wegen ihrer thermischen Eigenschaften, der Verfügbarkeit, der niedrigen Kosten und der leichten Handhabung bevorzugt. Es gibt zwei Arten von Phenolharzen: Resol und Novolak. Resol-Phenolharze können durch alkalische Katalysatoren katalysiert werden, und das Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol ist größer als oder gleich 1, typischerweise zwischen 1,0 und 3,0. Für Resol-Phenolharze geeignete alkalische Katalysatoren sind u.a. Natriumhydroxid, Bariumhydroxid, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid, organische Amine und Natriumcarbonat. Resol-Phenolharze sind härtbare Harze, und in gehärteter Form zeigen sie ausgezeichnete Zähigkeit, Dimensionsstabilität, Festigkeit, Härte und Wärmebeständigkeit.
Die genannten Eigenschaften machen ein Resol-Phenolharz zu einem idealen Binder für Schleifkörner. Wenn jedoch Schleifpapier- bzw. -leinenprndukte unter Naßbedingungen verwendet werden, wird das Resol-Phenolharz aufgrund seiner Feuchtigkeitsempfindlichkeit weich. Folglich ist die Leistung des Schleifpapiers bzw. -leinens vermindert. Die vorliegende Erfindung löst jedoch dieses Problem, indem das Resol-Phenolharz mit einem Aminoplast mit zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül kombiniert wird. Ein Schleifprodukt, das das hier beschriebene Harzsystem verwendet, hat verbesserte Wasserbeständigkeit im Vergleich zu einem Schleifprodukt, das einen Binder aus 100% Phenolharz aufweist, und folglich zeigt es verbesserte Schleifleistung unter Naßbedingungen.
Sowohl die Resol- als auch die Novolak-Phenolharze sind durch Wärme härtbar. Novolak-Phenolharze erfordern eine Formaldehyd-Quelle, um die Härtung zu bewirken. Die Temperatur und der pH-Wert beeinflussen den Polymerisationsmechanismus und die Eigenschaften des gehärteten Harzes wesentlich. Beispiele für im Handel erhältliche Phenolharze sind u.a. "Varcum" von BTL Specialty Resins Corp., "Aernfene" von Ashland Chemical Co. und "Bakelite" von Union Carbide.
Herkömmliche Aminoplaste können den erfindungsgemäßen Bindervorläufern zugesetzt und an der Stelle der OH- und NHR-Gruppen von Aminoplasten mit α,β-ungesättigten Carbonylgruppen copolymerisiert werden.
1,2-Epoxidgruppe enthaltende Verbindungen, die in den erfindungsgemäßen Bindervorläufem verwendet werden können, haben einen Oxiranring, d.i.
Solche Materialien, allgemein Epoxide genannt, schließen monomere Epoxidverbindungen und polymere Epoxidverbindungen ein und können in der Art ihrer Hauptketten und Substituentengruppen stark variieren. Beispielsweise kann die Hauptkette jeder Art sein, und die Substituentengruppen darauf können jede Gruppe sein, die frei von aktivem Wasserstoff ist, der mit einem Oxiranring bei Raumtemperatur reaktiv ist. Repräsentative Beispiele für Substituentengruppen sind u.a. Halogene, Estergruppen, Ethergruppen, Sulfonatgruppen, Siloxangruppen, Nitrogruppen und Phosphatgruppen. Das Molekulargewicht der Epoxide kann im Bereich von 60 bis 400 liegen, vorzugsweise 100 bis 600. Gemische verschiedener Epoxide können in den erfindungsgemäßen Bindern verwendet werden. Diese Verbindungen werden durch Ringöffnung polymerisiert. Die Epoxyharze und der Aminoplast können an der OH-Stelle des Aminoplasls copolymerisieren. Diese Reaktion ist keine Kondensationsreaktion, sondern eine durch einen sauren oder basischen Katalysator initiierte Ringöffnungsreaktion.
Ethylenisch ungesättigte Verbindungen können ebenfalls zu den erfindungsgemäßen Bindervorläufern zugesetzt werden, um die schließlich erhaltenen Eigenschaften zu modifizieren, wo das erwünscht ist. Diese Verbindungen können mit den seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen des Aminoplasts copolymerisieren.
Ethylenisch ungesättigte Verbindungen, die sich für diese Erfindung eignen, sind u.a. monomere und polymere Verbindungen, die Kohlenstoffatome, Wasserstoffatome und Sauerstotfatome und gegebenenfalls Stickstoff- und Halogenatome enthalten. Sauerstoff- und Stickstoffatome sind im allgemeinen in Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und Harnstoffgruppen enthalten. Die Verbindungen haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als etwa 4000. Bevorzugte Verbindungen sind Ester von aliphatischen Monohydroxy- und Polyhydroxygruppe enthaltenden Verbindungen und ungesättigten Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure und Maleinsäure. Repräsentative Beispiele für bevorzugte ethylenisch ungesättigte Verbindungen sind u.a. Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Styrol, Divinylbenzol, Vinyltoluol, Ethylenglycoldiacrylat und -methacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat und -methacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glyceroltriacrylat, Pentaerythrit-triacrylat und -methacrylat, Pentaerythrit-tetraacrylat und -methacrylat, Dipentaerythrit-pentaacrylat, Sorbitoltriacrylat, Sorbitolhexaacrylat, Bisphenol A-diacrylat und ethoxyliertes Bisphenol A-diacrylat. Andere ethylenisch ungesättigte Verbindungen sind u.a. Ethylenglycoldiitaconat, 1,4- Butandioldiitaconat, Propylenglycoldicrotonat und Dimethylmaleat. Andere ethylenisch ungesättigte Verbindungen sind u.a. Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethallyl-Ester und Amide von Carbonsäuren, wie Diallylphthalat, Diallyladipat und N,N-Diallyladipamid. Weitere Stickstoff enthaltende Verbindungen sind u.a. Tris(2-acrylol-oxyethyl)isocyanurat, 1,3,5- Tri(2-methacryloxyethyl)-s-triazin, Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylpiperidon. Es wird vorgezogen, daß die ethylenisch ungesättigten Verbindungen wegen ihrer leichten Verfügbarkeit und beschleunigten Härtungsgeschwindigkeit Acrylverbindungen sind.
Ein Aminoplast mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül kann allein zur Herstellung der Bindervorläufer für Schleifprodukte gemäß dieser Erfindung verwendet werden. Es wird bevorzugt, daß er mit einem anderen durch Kondensation härtbaren Harz besser einem Resol-Phenolharz gemischt wird. Das Verhältnis zwischen dem Aminoplast mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül und dem durch Kondensation härtbaren Harz kann im Bereich von 90 Gewichtsteilen zu 10 Gewichtsteilen bis 10 Gewichtsteilen zu 90 Gewichtsteilen, vorzugsweise 50 Gewichtsteilen zu 50 Gewichtsteilen bis 25 Gewichtsteilen zu 75 Gewichtsteilen liegen.
Die für die Verwendung in dieser Erfindung geeigneten Aminoplaste sollen keine Oligomere sein. Oligomere, wie sie in R.B. Seymour & C.E. Carraher, Jr., Polymer Chemistry, 2. Ed., definiert werden, sind Polymere mit sehr niedrigem Molekulargewicht in denen die Zahl der sich wiederholenden Einheiten (n) gleich 2 bis 10 ist. Oligomere sind im allgemeinen viel viskoser als Aminoplaste mit zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül. Die erhöhte Viskosität macht im allgemeinen das Auftragen der oligomeren Harze bei der Herstellung von Schleifpapier- bzw. leinenprodukten oder nichtgewebten dreidimensionalen Schleifprodukten schwierig. Um die Viskosität zu senken, wird Lösungsmittel zugesetzt, was den Nachteil hat, daß es gesundheitsgefährdend ist und entfernt werden muß.
Die Zusammensetzung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Binders kann Füllstoffe, Fasern, Gleitmittel, Schleifhilfsmittel, Netzmittel und kleinere Mengen anderer Additive wie oberflächenaktiver Mittel, Pigmente Farbstoffe, Haftmittel, Weichmacher und Suspendiermittel enthalten. Die Mengen dieser Materialien werden so gewählt, daß die gewünschten Eigenschaften erreicht werden.
Füllstoffe können aus jedwedem Füllmaterial ausgewählt werden, das die Eigenschaften des Binders nicht nachteilig beeinflußt. Bevorzugte Füllstoffe sind u.a. Calciumcarbonat, Calciumoxid, Calciummetasilicat, Aluminiumsulfat, Aluminiumoxidtrihydrat, Kryolith, Magnesiumoxid, Kaolin, Quarz und Glas. Füllstoffe, die als Schleifhilfsmittel fungieren, sind Kryolith, Kaliumfluoroborat, Feldspat und Schwefel. Füllstoffe können in Mengen bis zu 250 Gewichtsteile, vorzugsweise 30 bis 150 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung zur Herstellung des Binders verwendet werden, wobei gute Flexibilität und Zähigkeit des gehärteten Binders erhalten bleiben.
Der Aminoplast kann durch Wärme- oder Strahlungsenergie gehärtet werden. Wenn der Aminoplast durch Wärme gehärtet wird, sollte die Temperatur des Qfens auf zumindest etwa 100ºC eingestellt und zumindest etwa 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten werden. Die Härtung kann bei höheren Temperaturen in kürzerer Zeit erfolgen. Im Falle von Schleifpapier bzw. -leinen ist die Härtungstemperatur auf die Temperatur eingeschränkt, der synthetische Unterlagen oder Papierunterlagen, die in dem Schleifpapier bzw. -leinen verwendet werden, widerstehen können. Wenn der Aminoplast durch Strahlung gehärtet wird, hängt die verwendete Strahlungsmenge vom gewünschten Härtungsgrad der Monomere ab, die zur Herstellung des Binders verwendet werden. Beispiele für Strahlungsenergiequellen sind u.a. ionisierende Strahlung, UV-Strahlung und sichtbares Licht. Ionisierende Strahlung, z.B. ein Elektronenstrahl hat vorzugsweise eine Energie von 0,1 bis 10 Mrad, besser 1 bis 10 Mrad. UV-Strahlung ist nicht-korpuskulare Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 200 bis 700 nm, besser 250 bis 400 nm. Sichtbares Licht ist nicht-korpuskulare Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 400 bis 800 nm, besser 400 bis 550 nm. Die Härtungsgeschwindigkeit bei einer gegebenen Strahlungsmenge variiert nach der Dicke des Binders und der Dichte und Natur der Zusammensetzung.
Wenn der Aminoplast mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül durch Wärme gehärtet wird, kann gegebenenfalls ein thermischer lnitiator zugesetzt werden, um die Härtungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Beispiele für solche thermischen Initiatoren sind u.a. Peroxide, z.B. Benzoylperoxid, Azoverbindungen, Benzophenone und Chinone.
Wenn die Zusammensetzung zur Herstellung des Binders durch UV-Strahlung gehärtet wird, ist ein Photoinitiator erforderlich, um die radikalische Polymerisation zu initiieren. Beispiele für solche Photoinitiatoren sind organische Peroxide, Azoverbindungen, Chinone, Benzophenone, Nitrosoverbindungen, Acylhalogenide, Hydrazone, Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Triacrylimidazole, Bisimidazole, Chloralkyltriazine, Benzoinether, Benzilketale, Thioxanthone und Acetophenonderivate. Weitere Bezugnahme auf Rad kal-Photoinitiatorsysteme für ethylenisch ungesättigte Verbindungen finden sich in den US-Patenten 3,887,450; 3,895,949 und 3,775,113. Eine andere gute Literaturstelle über Radikal-Photoinitiatorsysteme ist J. Kosar, Light-Sensitive Systems, J. Wiley and Sons, Inc. (1965). speziell Kapitel 5.
Wenn die Zusammensetzung zur Herstellung des Binders durch sichtbares Licht gehärtet wird, ist ein Photoinitiator erforderlich, um die radikalische Polymerisation zu initiieren. Beispiele für bevorzugte Photoinitiatoren finden sich im US-Patent 4,735,632.
Die Unterlage kann z.B. aus Papier, Stoff, Vulkanfiber, polymerer Folie oder irgendeinem anderen Unterlagenmaterial, das zur Verwendung in Schleifpapier bzw. -leinen bekannt ist, oder aus behandelten Versionen davon gebildet sein. Die Schleifkörner können jeden Feinheitsgrad haben, der bei der Herstellung von Schleifpapier bzw. -leinen verwendet wird, und können z.B. aus Flint, Granat, Aluminiumoxid, keramischem Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, Diamant, Siliciumcarbid und aus mehreren Körnchen bestehenden Körnern, etc. oder Mischungen davon bestehen. Die Häufigkeitskonzentration der Schleifkörner auf der Unterlage ist auch herkömmlich. Die Schleifkörner können orientiert oder ohne Orientierung auf die Unterlage aufgebracht werden, je nach den Erfordemissen des speziellen Schleifpapier- bzw. -leinenproduktes. Das erfindungsgemäße Schleifpapier- bzw. -leinenprodukt kann auch Modifikationen einschließen, die auf dem Gebiet bekannt sind. Beispielsweise kann eine Rückenschicht wie ein Haltkleber auf die nicht schleifende Seite der Unterlage aufgetragen werden, und verschiedene Oberschichten, wie Zinkstearat, können auf die schleifende Oberfläche aufgebracht werden, um Abriebbeladung zu verhindern; alternativ dazu kann die Oberschicht ein Schleifhilfsmittel enthalten, um die Abtrageigenschaften des Schleifpapiers bzw. -leinens zu verbessern.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Schleifpapiers bzw. -leinens gegenüber dem Stand der Technik ist die Senkung der Kosten des relativ teuren Aminoplastharzes durch das Vermischen mit weniger teuren wärmehärtbaren Harzen und die Eliminierung der Schleifenöfen. Das erfindungsgemäße Schleifpapier bzw. -leinen hat verbesserte Schleifleistung unter anspruchsvollen Schleifbedingungen, speziell unter Naßbedingungen, im Vergleich zu Schleifpapier bzw. -leinen, das durch Strahlung härtbare Zusammensetzungen zur Herstellung von Bindern, wie sie bisher bekannt waren, enthält.
Bei der Herstellung eines Schleifpapier- bzw. -leinenproduktes kann der erfindungsgemäße Binder als Behandlungsschicht für die Unterlage, z.B. Stoff, Papier oder Kunststoffolie, zur Sättigung und Bereitstellung einer Rückenschicht (Rückendeckschicht) oder einer Frontschicht (Frontdeckschicht), als Grundbinder, in dem die Schleifkörner anfangs verankert werden, als Deckbinder für das zähe Festhalten der Schleifkörner auf der Unterlage, oder für irgendeine Kombination der genannten Schichten verwendel werden. Weiters kann der erfindungsgemäße Binder in Schleifpapier- bzw. -leinenausführungsformen verwendet werden, in denen nur eine einzige Binderschicht verwendet wird, d.h. eine einzige Schicht den Platz der Deckbinder/Grundbinder-Kombination einnimmt. Der erfindungsgemäße Binder kann auf die Unterlage in einem oder in mehreren Behandlungsschritten aufgetragen werden, um die Behandlungsschicht zu bilden. Die Behandlungsschicht kann durch eine Strahlungsquelle gehärtet werden und kann gegebenenfalls weiter thermisch in einer Trommelform gehärtet werden; es besteht keine Notwendigkeit zur Schleifen-Härtung der Unterlage, um die Behandlungsschicht bzw. -schichten zu härten. Es ist vorzuziehen, die Behandlungsschicht bzw. -schichten nur durch eine Strahlungsquelle zu härten. Nachdem die Unterlage mit einer Behandlungsschicht geeignet behandelt wurde, kann der Grundbinder aufgetragen werden. Nachdem der Grundbinder aufgetragen wurde, werden die Schleifkörner auf den Grundbinder aufgebracht. Dann wird der Grundbinder, der nun die Schleifkörner trägt, einer Strahlungsquelle und gegebenenfalls auch Wärme mittels einer Trommelhärtung ausgesetzt, was im allgemeinen den Binder ausreichend härtet, um die Schleifkörner auf der Unterlage zu halten. Es wird vorgezogen, nur eine Strahlungsquelle zur Härtung des Grundbinders zu verwenden. Dann wird der Deckbinder aufgetragen, und die Deckbinder/Schleifkorn/Grundbinder-Kombination wird einer Strahlungsquelle und einer Wärmequelle, vorzugsweise über eine Trommelhärtung, ausgesetzt. Dieses Verfahren wird im wesentlichen den in den Schleifpapierbzw. -leinenkonstruktionen verwendeten Grund- und Deckbinder härten.
Der erfindungsgemäße Binder braucht nur in zumindest einer der Binderschichten, d.i. Behandlungsschicht, Grundbinder, Deckbinder, enthalten zu sein, die das Schleifpapier- bzw. -leinenprodukt umfaßt. Er muß nicht in jeder Binderschicht enthalten sein; die anderen Binderschichten können verschiedene andere Harzsysteme, die auf dem Gebiet bekannt sind, verwenden. Wenn der erfindungsgemäße Binder in mehr als einer Schicht verwendet wird, muß die Strahlungsquelle nicht beim Härten jeder Schicht des Schleifpapiers bzw. -leinens gleich sein.
Es wird auch in Erwägung gezogen, daß der erfindungsgemäße Binder als Binder für nicht-gewebte Schleifprodukte verwendet wird. Nicht-gewebte Schleifprodukte sind typischerweise u.a. offene, poröse, federnd-poröse polymere filamentöse Strukturen, in denen die Schleifkörner durch die Struktur verteilt und darin durch einen klebenden Binder oder harzförmigen Binder gebunden sind. Verfahren zur Herstellung solcher nicht-gewebter Schleifprodukte sinci auf dem Gebiet bekannt.
Der erfindungsgemäße Binder kann auch für Schleifkörper aus gebundenem Schleifmittel verwendet werden. Schleifkörper aus gebundenem Schleifmittel bestehen typischerweise aus einer geformten Masse von Schleifkörnern, die durch ein organisches oder keramisches Bindermaterial zusammengehalten werden. Die geformte Masse hat vorzugsweise die Form einer Schleifscheibe.
Die folgenden nicht einschränkenden Beispiele illustrieren die vorliegende Erfindung. Alle Beschichtungsgewichte sind in Gramm/Quadratmeter (g/m²) angegeben. Alle Harzzubereitungsverhältnisse und Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen. Die Materialabnahme der getesteten Schleifpapier- bzw. -leinenprodukte stellt das Mittel von zumindest zwei Bändern dar. Der experimentelle Fehler der Schleiftests war +/-8%.
Die folgende Liste beschreibt die verschiedenen Komponenten, die zur Herstellung erfindungsgemäßer Schleifpapier- bzw. -leinenprodukte verwendet wurden.
YW1: Gewebte "Y Weight" Polyester/Nylon-Unterlage. Die Unterlage für das Schleifleinen war ein "Y Weight" gewebter Polyester/Nylon-Stoff mit "vier über eins"-Bindung. Die Unterlage wurde mit einem Latex/Phenolharz gesättigt und dann in einen Ofen gebracht, um das Harz teilweise zu härten. Dann wurde ein Latex/Phenolharz und Calciumcarbonatlösung auf die Rückseite der Unterlage aufgebracht und erhitzt um das Harz teilweise zu härten. Schließlich wurde ein Latex/Phenolharz auf die Vorderseite der Unterlage aufgebracht und erhitzt um das Harz teilweise zu härten. Die Unterlage wurde vollständig behandelt und war für die Aufnahme des Grundbinders bereit.
YW2: Gewebte "Y Weight" Polyester-Unterlage. Die Unterlage für das Schleifleinen war eine "Y Weight" gewebte Polyester-Unterlage mit "vier über eins"-Bindung. Die Behandlungen waren sehr ähnlich denen der beschriebenen YW1-Unterlage. Nachdem die Unterlage vollständig behandelt war, war sie für die Aufnahme des Grundbinders bereit.
XW1: Gewebte "X Weight" Baumwoll-Unterlage. Die verwendete Unterlage für das Schleifleinen war eine "X Weight" gewebte Baumwoll-Unterlage mit "vier über eins"-Bindung. Die Unterlage hatte eine Sättigu ngsbehandl ung und eine Rückendeckschichtbehandlung.
TP1: Testverfahren 1. Endlose Schleifbänder (7,6 cm x 335 cm) wurden auf einem Flächenschleifer mit konstanter Belastung durch Abschleifen einer Fläche eines Stabes aus 1095-Werkzeugstahl mit 1,9 cm Durchmesser in 10 aufeinanderfolgenden 10-Sekunden-Schleifdurchgängen getestet, wobei der Stab nach jedem Durchgang gewogen und gekühlt wurde und 30,9 kg (68 lb) Druck und 2250 m/min Bandgeschwindigkeit angewendet wurden. Der experimentelle Fehler war in diesem Test +/- 10%.
TP2: Testverfahren 2. Endlose Schleifbänder (7,6 cm x 335 cm) wurden auf einem Flächenschleifer mit konstanter Geschwindigkeit durch Abschleifen einer Fläche eines Stabes aus 1095-Werkzeugstahl mit 1,9 cm Durchmesser mit 5 Sekunden/Stab getestet, bis das Schleifleinen abblätterte, d.h. eine beträchtliche Menge der Schleifkörner von der Unterlage herunterkam. Der experimentelle Fehler war in diesem Test +/- 10%.
TP3: Testverfahren 3. Endlose Schleifbänder (7,6 cm x 335 cm) wurden auf einem Flächenschleifer mit konstanter Belastung getestet. Ein vorher gewogenes Werkstück aus 4150 Weichstahl, ungefähr 2,5 cm x 5 cm x 18 cm groß. wurde in einer Halterung montiert, vertikal positioniert, wobei die 2,5 cm x 18 cm große Fläche einem 85 Shore A-Härteprüfer gezahnten Gummi-Kontaktrad mit ungefähr 36 cm Durchmesser mit Eins-zu-eins-Stegen, über die das Schleifband geführt wurde, gegenüberlag. Das Werkstück wurde dann vertikal über einen 18 cm-Weg mit einer Rate von 20 Zyklen pro Minute hin- und herbewegt, während ein federbelasteter Kolben das Werkstück mit einer Last von 13.6 kg gegen das Band drückte, wenn das Band mit etwa 2050 in/min angetrieben wurde. Nachdem eine Minute Schleifzeit verstrichen war, wurde die Werkstück-Halterung-Anordnung entfernt und erneut gewogen, die Menge an abgetragenem Material durch Subtrahieren des Gewichtes nach dem Abtrag vom Originalgewicht berechnet. Dann wurde eine neues vorgewogenes Werkstück und ein Halter auf dem Gerät montiert. Der experimentelle Fehler war in diesem Test +/- 10%.
TP4: Testverfahren 4. Das Schleifpapier- bzw. -leinenmaterial wurde am Umfang eines 36 cm Metallrades befestigt. Der effektive Schneidebereich des Schleifsegments war 2,54 cm x 109 cm. Das durch diese Segmente abgeschliffene Werkstück war 1018 Stahl 1,27 cm breit mal 36 cm lang mal 7,6 cm hoch. Das Schleifen erfolgte entlang der 1,27 cm mal 36 cm großen Fläche. Das Werkstück wurde auf einem Pendeltisch befestigt. Das Metallrad lief mit einer Drehzahl von 1500 UpM oder einer Umfangsgeschwindigkeit von 1674 Meter pro Minute. Die Geschwindigkeit des Tisches, mit der das Werkstück verfahren wurde, war 20 m/min. Der zusätzliche Tiefenvorschub des Rades war 0,0040 cm/Durchgang des Werkstückes. Das verwendete Verfahren war ein herkömmliches Flächenschleifen, worin das Werkstück unter der rotierenden Kontaktscheibe mit zusätzlichem Tiefenvorschub zwischen jedem Durchgang hin- und herbewegt wurde. Das Schleifen wurde unter Wasserspülung durchgeführt.
TP5: Testverfahren 5. TP5 ist gleich wie TP4, außer daß der Test trocken ausgeführt wurde, ohne Wasserspülung, und der zusätzliche Tiefenvorschub des Rades war 0,0056 cm/Durchgang.
TP6: Testverfahren 6. Gehärtete Faserscheiben mit einem Durchmesser von 17,8 cm, einem Mittelloch von 2,2 cm Durchmesser und einer Dicke von 0,76 mm wurden auf einer Gleitwirkungstestmaschine montiert. Die gehärteten Scheiben wurden zuerst auf herkömmliche Art gebogen, um die harten Binderharze kontrollierbar zu brechen, auf einem abgeschrägten Aluminium-Stützkissen befestigt und zum Schleifen der 2,5 cm x 18 cm großen Fläche eines Werkstückes aus 1018 Weichstahl verwendet. Die Scheibe wurde mit 5500 UpM angetrieben, während der Teil der Scheibe, der über der abgeschrägten Kante des Stützkissens lag, mit dem Werkstück bei 5,91 kg Druck in Kontakt war, was einen Scheibenabnützungspfad von ungefähr 140 cm² schaffte. Jede Scheibe wurde verwendet, um ein separates Werkstück jeweils eine Minute, jeweils für eine Gesamtzeit von 12 Minuten, oder für genügend 1-Minuten-Zeitabschnitte, bis nicht mehr als 5 Gramm Metall während einminütigen Schleifens entfernt wurden, zu schleifen.
TP7: Testverfahren 7. Eine gehärtete Faserscheibe mit einem Durchmesser von 17,8 cm, einem Mittelloch von 2,2 cm Durchmesser und einer Dicke von 0,76 mm wurden auf einem Stützkissen aus Aluminium montiert und auf einem Randabblätterungstestapparat befestigt. Der Randtest beinhaltete, daß ein Werkstück in der Nähe des äußeren Umfangs der Scheibe unter einem vorgeschriebenen Winkel bei einer vorgeschriebenen Last für eine vorbestimmte Zeit angebracht wurde. Das Werkstück war eine Scheibe aus 1018 Kohlenstoffstahl mit einem Durchmesser von ungefähr 25,4 cm und einer Dicke von 0,18 cm. Das Randabblättern erfolgte unter einem Winkel von 180 unter konstanter Belastung (2,9 kg). Die Schleifleinenscheibe bewegte sich mit 3500 UpM. Der Endpunkt des Tests war 8 Minuten oder wenn die Scheibe begann, wesentliche Mengen Schleilkörner zu verlieren, d.h. wenn Abblättern auftrat. Die Schleifleinenscheibe und die Scheibe aus Kohlenstoffstahl wurden vor und nach dem Test gewogen. Der Gewichtsverlust bei der Schleifleinenscheibe entsprach dem Ausmaß des Abblätterns, d.h. dem Verlust der Schleifkörner. Der Gewichtsverlust bei der Scheibe aus Kohlenstoffstahl entsprach der Menge, die die Schleifleinenscheibe geschnitten hatte, d.h. der Leistung der Schleifscheibe.
In den folgenden Beispielen werden folgende Abkürzungen verwendet: TMPTA: Trimethylolpropantriacrylat. TATHEIC: Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat. NVP: N-Vinyl-2-pyrrolidon. TEGDMA:Triethylenglycoldimethacrylat. PH 1:2,2-Dimethoxy-1,2-Diphenyl-1-ethanon.GUAM: Reaktionsprodukt der Reaktion (XVI). Wollastokup -Füllstoff: ein Aminosilan-behandelter Calciummetasilicat-Füllstoff, der bei NYCO Company erhältlich ist.
Zubereitung 1: Diese Zubereitung demonstriert ein Verfahren zur Herstellung eines Aminoplasts mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül. Der Aminoplast ist ein Melamin-Formaldehyd-Harz.
In einem Glasgefäß wurden 1000 g sprühgetrocknetes methyloliertes Melamin (BTML 405, erhältlich bei BTL Specialty Resins) und 1290 g Hydroxyethylacrylat (Dow Chemical) vereinigt. Die Suspension wurde gerührt, und 4,4 g Trifluoressigsäure wurden zugesetzt. Nach 15stündigem Rühren wurde die Suspension klar, wobei sie ein farbloses flüssiges Harz (93 % Feststoffe in Wasser, das aus der Veretherungsreaktion freigesetzt wurde) wurde. Das Melaminacrylat war nun bereit, in einem Schleifartikel verwendet zu werden, und wurde in allen Beispielen als MA bezeichnet.
Vergleichsbeispiel A, Beispiele 1 und 2: Diese Beispiele vergleichen das Verhalten eines Schleifleinens unter Verwendung eines Aminoplasts der Zubereitung 1 (MA) im Binder mit einem herkömmlichen Resol-Phenolharz-Binder.
Vergleichsbeispiel A: Das Vergleichsbeispiel A, das Kontrollbeispiel, verwendete ein Resol-Phenolharz im Grund- und Deckbinder. Die Unterlage war YW2. Der Grundbinder-Vorläufer bestand aus 48% Resol-Phenolharz, 52% Wollastokup -Füllstoff. Ein Lösungsmittel (90% Wasser und 10% Ethylcellosolve, d.i. C&sub2;H&sub5;O[CH&sub2;]&sub2;OH) wurde zu dem Grundbinder-Vorläufer zugesetzt. um eine Lösung des Grundbinder-Vorläufers mit 84% Feststoffen herzustellen. Das 90% Wasser/10% Ethylcellosolve-Lösungsmittel wurde in allen verbleibenden Beispielen verwendet, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Grundbinder-Vorläuferlösung wurde auf die Unterlage mit einem durchschnittlichen Naßgewicht von 240 g/m² aufgebracht. Unmittelbar danach wurden Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid Schleifkörner Klasse 50 über die ungehärtete Schicht Grundbinder-Vorläufer mit einem durchschnittlichen Gewicht von 610 g/m² gebracht. Der Verbund Unterlage/ungehärteter Grundbinder-Vorläufer/Schleifkörner wurde in einem Schleifenofen bei 88ºC 90 Minuten vorgehärtet. Dann wurde die Deckbinder-Vorläuferlösung mit einem durchschnittlichen Naßgewicht von 285 g/m² aufgetragen. Die Deckbinder-Vorläuferlösung war der Grundbinder-Vorläuferlösung identisch, außer daß die Feststoffmenge 78% war. Nachdem die Deckbinder-Vorläuferlösung aufgetragen war, wurde das Schleifmaterial 90 Minuten bei 88ºC in einem Schleifenofen vorgehärtet und dann 10 h bei 100ºC gehärtet. Das Schleifleinen wurde gebogen und nach dem Testverfahren TP4 getestet. Die Testergebnisse werden in der Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 1: Das Schleifleinen des Beispiels 1 wurde auf die gleiche Art wie das Schleifleinen des Vergleichsbeispiels A hergestellt und getestet, außer daß ein anderer Grundbinder verwendet wurde. Der Grundbinder-Vorläufer dieses Beispiels war 20% MA, 30% Resol-Phenolharz, 0,37% PH1 und 50% Wollastokup -Füllstoff. Der Vorläufer wurde mit dem im Vergleichsbeispiel A beschriebenen Lösungsmittel verdünnt, um eine Lösung des Grundbinder-Vorläufers mit 88% Feststoffen herzustellen. Die Grundbinder-Vorläuferlösung wurde auf eine YW2-Unterlage in einem Gewicht von 240 g/m² aufgetragen. Dann wurden Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid-Schleifkömer Klasse 50 auf die Schicht des ungehärteten Grundbinder-Vorläufers mit einem Gewicht von 612 g/m² aufgebracht. Der resultierende Verbund wurde zwei UV-Lampen ausgesetzt. die jede bei 120 Watt/cm betrieben wurden. Das UV-Licht initiierte radikalische Polymerisation an der Stelle der α,β-ungesättigten Carbonylgruppe, aber nicht die Kondensationsreaktion des Melaminacrylats. Die Kondensationsreaktion wird initiiert, wenn der Phenolharz-Deckbinder gehärtet wird. Der Grundbinder-Vorläufer dieses Schleifverbundes wurde nicht vorgehärtet wie der des Vergleichsbeispiels A. Die Deckbinder-Vorläuferlösung wurde danach aufgetragen. MA und das Resol-Phenolharz copolymerisierten, als der Verbund der endgültigen Härtung unterworfen wurde. Eine thermische Trommel-Härtung war erforderlich, um die Kondensations-Copolymerisation an der Stelle der funktionellen Gruppe -NHR und -OH aus dem Melamin und dem Phenolharz zu initiieren, und zum Härten des Phenolharz-Deckbinders. R war Wasserstoff oder eine substituierte Methylengruppe. Die restlichen Schritte waren mit denen des Vergleichsbeispiels A identisch, und die Testergebnisse werden in Tabelle 1 dargelegt.
Beispiel 2: Das Schleifleinen des Beispiels 2 wurde auf die gleiche Art hergestellt und getestet wie das Schleifleinen des Beispiels 1, außer daß ein anderer Deckbinder verwendet wurde.
Die Deckbinder-Vorläuferlösung war mit der Grundbinder-Vorläuferlösung identisch, außer daß sie 12,5% MA, 37,5% Resol-Phenolharz, 0,37% PH1 und 50% Wollastokup -Füllstoff enthielt und mit Lösungsmittel auf 78% Feststoffe verdünnt war. Die Deckbinder-Vorläuferlösung wurde mit einem Naßgewicht von 285 g/m² aufgetragen, und der resultierende Verbund wurde zwei UV-Lampen ausgesetzt die jede mit 120 Watt/cm betrieben wurden. Das UV-Licht initiierte die radikalische Polymerisation der Acrylate. Die teilweise gehärteten Produkte wurden einer abschließenden thermischen Trommel-Härtung für 2 h bei 66ºC, 2 h bei 88ºC und 5 h bei 138ºC unterworfen. Die thermische Trommel-Härtung war erforderlich, um die Kondensations-Copolymerisation von Melaminacrylat (an der Stelle der funktionellen Gruppe -NHR und -OH) mit dem Phenolharz zu initiieren. Dieses Produkt wurde jedoch nicht in einem Schleifenofen gehärtet. Die Testergebnisse werden in der Tabelle 1 angegeben. Tabelle I Beispiel Nr. Grundbinder Deckbinder Gesamtabtrag (% des Vergleichsbeispiels A) Phenolharz MA/Phenolharz
Diese Beispiele demonstrieren die Verbesserung, die beim Naßmahlen bei Verwendung eines Binders erreicht werden kann, der aus mit einem Resol-Phenolharz copolymerisierten Melaminacrylat besteht. Die Zugabe des Melaminacrylats verbesserte die Wasserbeständigkeit des Phenolharzes signifikant.
Beispiele 3 und 4: Die Beispiele 3 und 4 vergleichen die Leistung eines Schleifleinens mit einem Melaminacrylat- Binder mit 2,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül mit einem Schleifleinen mit einem Melaminacrylat-Binder mit 2,5 seitenständigen α,β- ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül.
Beispiel 3: Ein 2,1 seitenständige α,β-ungesättigte Carbonylgruppen enthaltendes Melaminacrylat wurde nach der in Zubereitung 1 beschriebenen Vorgangsweise hergestellt. Ein dieses Harz im Grundbinder und im Deckbinder enthaltendes Schleifleinen wurde hergestellt. Die Unterlage war YW2. Der Grundbinder-Vorläufer bestand aus 47,5% MA, 51,5% Wollastokup -Füllstoff und 1% PH1. Der Grundbinder-Vorläufer wurde mit Wasser auf 93% Feststoffe verdünnt. Die Grundbinder-Vorläuferlösung wurde mit einem durchschnittlichen Gewicht von 240 g/m² auf die Unterlage aufgetragen. Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid-Schleifkörner Klasse 50 wurden mit einem Gewicht von 612 g/m² auf die ungehärtete Grundbinder-Vorläuferschicht aufgetragen. Der resultierende Verbund wurde einer UV-Lampe, die mit 120 Watt/cm betrieben wurde, bei 6,1 m/min ausgesetzt. Dann wurde eine Deckbinder-Vorläuferlösung, die mit der Grundbinder-Vorläuferlösung identisch war, mit einem durchschnittlichen Gewicht von 285 g/m² aufgetragen. Der resultierende Verbund wurde zwei UV-Lampen ausgesetzt, die mit 120 Watt/cm betrieben wurden, bei 6,1 m/min. Das Produkt wurde 10 h bei 100ºC thermisch gehärtet, um die Kondensationspolymerisation des Melaminacrylats zu bewirken. Das Schleifieinen wurde dann gebogen, in Bänder oder Segmente übergeführt und nach TP3 und TP4 getestet. Die Ergebnisse werden in der Tabelle II dargelegt.
Beispiel 4: Ein im Durchschnitt 2,5 seitenständige α,β-ungesättigte Carbonylgruppen pro Molekül enthaltend es Melaminacrylat wurde nach der folgenden Vorgangsweise hergestellt. In einem Glasgefäß wurden 900 g sprühgetrocknetes methyloliertes Melamin (BTLM 300, erhältlich bei BTL Specialty Resins) und 1290 g Hydroxyethylacrylat (Dow Chemical) vereinigt. Die resultierende Suspension wurde gerührt, und 4,4 g Trifluoressigsäure wurden zugesetzt. Nach 15stündigem Rühren wurde die Suspension klar, wobei ein farbloses flüssiges Harz (93% Feststoffe in Wasser, das in der Veretherungsreaktion freigesetzt wurde) entstand. Das Melaminacrylat, mit MAS bezeichnet, war für die Verwendung in einem Schleifartikel geeignet. Die restlichen Schritte der Herstellung und Prüfung des Schleifleinens waren wie im Beispiel 3, außer daß MAS anstelle von MA verwendet wurde. Tabelle II Menge an entferntem Material Beispiel Nr.
TP3 ist ein Niederdruck-Schleiftest, während TP4 ein Hochdruck-Schleiftest ist. Bei Schleifen bei niedrigem Druck gab es keinen signifikant großen Unterschied zwischen den Schleifleinen der Beispiele 3 und 4. Bei Schleifen bei höherem Druck und bei Wasserspülung schnitt das ein Melaminharz mit 2,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül enthaltende Schleifleinen 30% mehr als das ein Melaminharz mit 2,5 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül enthaltende Schleifleinen.
Vergleichsbeispiel B und Beisoiel 5: Diese Beispiele vergleichen die Leistung eines Schleifleinensegments mit einem Resol-Phenolharz als Grundbinder und Deckbinder mit einem Schleifleinensegment mit einem zumindest 1,1 seitenständige α,β-ungesättigte Carbonylgruppen pro Molekül aufweisenden Aminoplast als Grundbinder und Deckbinder.
Vergleichsbeispiel B: Das Schleifleinen für das Vergleichsbeispiel B wurde auf die gleiche Art hergestellt wie das Schleifleinen des Vergleichsbeispiels A; die Beschichtungsgewichte für die Grundbinder-Vorläuferlösung, die Schleifkörnerschicht und die Deckbinder-Vorläuferlösung waren jedoch wie folgt: 188 g/m², 650 g/m² und 350 g/m². Der Grundbinder-Voriäufer wurde auch 40 min bei 54ºC, 40 min bei 66ºC und 75 min bei 88ºC thermisch gehärtet, und der Deckbinder-Vorläufer wurde eine Stunde bei 54ºC, 1,5 h bei 88ºC und 10 h bei 100ºC thermisch gehärtet. Das Schleifleinen wurde unter TP4 und TP5 getestet. Die Testergebnisse werden in der Tabelle III dargelegt.
Zubereitung 2: Diese Zubereitung demonstriert ein Verfahren zur Herstellung von N,N'-Oxydimethylenbisacrylamidether aus N-(Hydroxymethyl)acrylamid. Ein Kolben wurde mit 40,5 g 37%igem wäßrigem Formaldehyd, 142,2 g Acrylamid und 50 g 91%igem Paraformaldehyd beschickt. Der Inhalt des Kolbens wurde gerührt und der pH-Wert mit 50%igem Natriumhydroxid auf 8 eingestellt. Der Kolben wurde dann erwärmt, um Auflösung zu bewirken. Dann wurden weitere 142,2 g Acrylamid und 65,6 g 91%iger Paraformaldehyd zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 45ºC erwärmt und etwa 1 h auf dieser Temperatur gehalten, zu welchem Zeitpunkt die Auflösung vollständig war. Dann wurde 1 g p-Toluolsulfonsäure-hydrat in den Kolben gebracht und die Temperatur auf 45ºC gehalten. Innerhalb von etwa 1 1/2 Stunden wurde eine dicke weiße Paste gebildet, die im wesentlichen aus N- (Hydroxymethyl)acrylamid und N,N'-Oxydimethylenbisacrylamid bestand. Dieses Material wurde als BA bezeichnet.
Beispiel 5: Das Schleifleinen des Beispiels 5 war dem des Beispiels 3 identisch, außer daß das MA-Harz in den Grund- und Deckbindern des Schleifleinens von Beispiel 3 durch den Ether von N-(Hydroxymethyl)acrylamidharz der Zubereitung 2 ersetzt wurde. Die verbleibenden Schritte zur Herstellung und Prüfung des Schleifleinens waren gleich wie im Beispiel 3, außer daß der Grundbinder-Vorläufer zuerst gehärtet wurde, indem man ihn UV-Licht bei 3 m/min in drei aufeinanderfolgenden Durchgängen unter einer Fusion UV-Lampe Modell #F450 aussetzte. Nach dem Beschichten wurde der Deckbinder-Vorläufer zuerst eine Stunde auf 66ºC erhitzt dann UV-Licht bei 3 m/min in drei aufeinanderfolgenden Durchgängen mit einer Fusion UV-Lampe, Modell #F450, ausgesetzt und dann abschließend 10 h bei 100ºC und 5 weitere Stunden bei 140ºC gehärtet. Tabelle III Menge an entferntem Material Beispiel Nr.
Anhand der Daten der Tabelle III kann man sehen, daß es zu einer dramatischen Verbesserung kommt, wenn BA in dem Schleifleinen anstelle des Resol-Phenolharzes verwendet wird.
Vergleichsbeispiel C und Beispiele 6 bis 9: Die Beispiele 6 bis 9 zeigen verschiedene Ausführungsformen dieser Erfindung. Die Testergebnisse werden in der Tabelle IV dargelegt.
Vergleichsbeispiel C: Das Schleifleinen des Vergleichsbeispiels C war das Kontrollbeispiel und verwendete herkömmliches Resol-Phenolharz in Grund- und Deckbinder.
Der Grundbinder-Vorläufer enthielt 48% Resol-Phenolharz, 52% Wollastokup -Füllstoff. Ethylcellosolve/Wasser- Lösungsmittel wurde zu der Grundbinder-Vorläuferzubereitung zugesetzt, um eine Lösung mit 81% Feststoffen herzustellen. Die Grundbinder-Vorläuferlösung wurde auf 0,76 mm dicke Vulkanfiber mit einem durchschnittlichen Gewicht von 172 g/m² aufgetragen. Unmittelbar danach wurden Aluminiumoxid-Schleifkörner Klasse 100 über den Grundbinder-Vorläufer mit einem durchschnittlichen Gewicht von 315 g/m² aufgetragen. Der Verbund Substrat/Grundbinder-Vorläufer/Schleifkörner wurde 90 Minuten bei 88ºC in einem Schleifenofen vorgehärtet. Dann wurde ein aus 32% Resol-Phenolharz, 66% Kryolith und 2% Eisenoxid-Füllstoff bestehender Deckbinder-Vorläufer hergestellt und auf 72% Feststoffe mit dem schon genannten Ethylcellosolve/Wasser-Lösungsmittel verdünnt. Diese Deckbinder-Vorläuferlösung wurde mit einem durchschnittlichen Naßgewicht von 155 g/m² aufgetragen. Dann wurde der resultierende Verbund 90 Minuten bei 88ºC in einem Schleifenofen vorgehärtet und schließlich 10 h bei 100ºC gehärtet. Das Schleifleinen wurde gebogen und unter dem TP6 genannten Testverfahren getestet. Die Testergebnisse werden in Tabelle IV dargelegt.
Zubereitung 3: Die Zubereitung 3 illustriert ein Verfahren zur Herstellung eines Melaminacrylatharzes, das zwei seitenständige α,β-ungesättigte Carbonylgruppen pro Molekül und keine seitenständigen funktionellen Gruppen -NHR oder -OH aufweist.
Ein Reaktionsgefäß wurde mit 234 g eines Melaminharzes ("Cymel 303", American Cyanamid), 138 g Hydroxyethytacrylat (Dow Chemical Co.) und 2,4 g Trifluoressigsäure (Aldrich Chemical Co.) beschickt. Das Reaktionsgefäß wurde in ein 60ºC Wasserwärmebad gebracht und der Inhalt gerührt, bis der Methanolverlust gleich 38,1 g war. Das resultierende Harz (mit CA bezeichnet) wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Dieses Material kann durch die folgende Struktur dargestellt werden.
Beispiel 6: Das Schleifleinen dieses Beispiels verwendete einen Grundbinder-Vorläufer, der einen Aminoplast mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül und eine ethylenisch ungesättigte Verbindung umfaßte. Ein Grundbinder-Vorläufer, der 43,2% CA, 4,8% NVP, 52% Wollastokup -Füllstoff und 0,48% PH1 enthielt, wurde hergestellt. Der Grundbinder-Vorläufer wurde auf 0,76 mm dicke Vulkanfiber in einem durchschnittlichen Gewicht 172 g/m² aufgetragen. Aluminiumoxid-Schleifkörner Klasse 100 wurden über den Grundbinder-Vorläufer mit einem durchschnittlichen Gewicht von 315 g/m² aufgetragen. Der resultierende Verbund wurde zwei UV-Lampen, die bei 120 Watt/cm betrieben wurden, bei 6,1 in/min ausgesetzt. Die verbleibenden Schritte der Herstellung und Prüfung des Schleifleinens waren gleich wie die, die im Vergleichsbeispiel C verwendet wurden.
Beispiel 7: Das Schleifleinen dieses Beispiels wurde auf die gleiche Art hergestellt und getestet wie das Schleifleinen von Beispiel 6, außer daß ein anderer Grundbinder verwendet wurde. Der Grundbinder-Vorläufer umfaßte einen Aminoplast mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül und zumindest einer seitenständigen funktionellen Gruppe -NHR oder -OH pro Molekül und eine ethylenisch ungesättigte Verbindung. Der Grundbinder-Vorläufer bestand aus 43,2% MA, 4,8% NVP, 0,48% PH1 und 52% Wollastokup -Füllstoff und wurde mit einem 50% Ethylcellosolve und 50% Wasser umfassenden Lösungsmittel auf 91% Feststoffe verdünnt.
Beispiel 8: Das Schleifleinen dieses Beispiels wurde auf die gleiche Art hergestellt und getestet wie das Schleifleinen des Beispiels 7, außer daß ein anderer Grundbinder verwendet wurde. Der Grundbinder-Vorläufer umfaßte einen Aminoplast mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül. Der Grundbinder-Vorläufer bestand aus 48% CA, 0,48% PH1 und 52% Wollastokup -Füllstoff und wurde mit einem 50% Ethylcellosolve und 50% Wasser umfassenden Lösungsmittel auf 91% Feststoffe verdünnt.
Beispiel 9: Das Schleifleinen dieses Beispiels wurde auf die gleiche Art hergestellt und getestet wie das Schleifleinen des Beispiels 6, außer daß ein anderer Grundbinder verwendet wurde. Der Grundbinder-Vorläufer umfaßte einen Aminoplast mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül und ein durch Kondensation härtbares Harz. Der Grundbinder-Vorläufer bestand aus 26,4% Resol-Phenolharz, 21,6% CA, 0,48% PH1 und 52% Wollastokup -Füllstoff und wurde mit einem 20% Ethylcellosolve und 80% Wasser umfassenden Lösungsmittel auf 88% Feststoffe verdünnt. Tabelle IV Beispiel Gesamtabtrag (% der Kontrolle) (Kontrolle)
Die Daten der Tabelle IV zeigen, daß alle Schleifleinen, die erfindungsgemäße Binder verwenden, hinsichtlich der Leistung besser sind als Schleifleinen, die Resol-Phenolharzbinder verwenden.
Zubereitung 4: Diese Zubereitung demonstriert ein Verfahren zur Herstellung eines acrylamidomethylierten Phenols. In einen 500 ml-Becher wurden 81 g 37%iger Formaldehyd, 71,1 g Acrylamid und 50 mg 4-Methoxyphenol gebracht. Der Inhalt wurde gerührt und in einem Dampfbad auf 50ºC erhitzt. Der Becher wurde auf eine mit einer Rührvorrichtung ausgestattete heiße Platte transferiert. Dann wurden 47 g geschmolzenes Phenol in den Becher gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde gerührt, um eine homogene Lösung zu erhalten, und dann wurden 2,4 g Methansulfonsäure zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 55ºC erhitzt und bei dieser Temperatur 18 Stunden gerührt. Nach dem Erhitzen wurde der Inhalt des Bechers auf Raumtemperatur abgekühlt. Das resultierende Reaktionsprodukt war eine klare, leicht viskose Flüssigkeit und wurde im verbleibenden Beispiel als AMP bezeichnet. Das Reaktionsprodukt wurde einem quantitativen ¹³C-NMR-Experiment unterzogen, und es zeigte sich, daß es im wesentlichen ein Gemisch von ortho- und para-acrylamidomethylierten Phenolen war.
Beispiel 10: Das Schleifleinen dieses Beispiels wurde auf die gleiche Art hergestellt wie das des Beispiels 2, außer daß MA durch AMP ersetzt wurde. Das resultierende Schleifleinen wurde unter den mit TP4 und TP5 bezeichneten Testverfahren getestet, und die Testergebnisse werden in der Tabelle V dargelegt. Das Schleifleinen der Kontrolle wurde auf die gleiche Art hergestellt wie das Schleifleinen des Vergleichsbeispiels A. Tabelle V Menge an entferntem Material Beispiel Nr. (% der Kontrolle) Kontrolle
Zubereitung 5: Diese Zubereitung demonstriert ein Verfahren zur Herstellung von Glycoluril-acrylamid. In einen 250 ml-Kolben wurden 26,7 g (0,375 mol) Acrylamid, 14,5 g (0,125 mol) Hydroxyethylacrylat, 64 g Glycoluril-Forinaldehydharz ("Cyinel 1172", American Cyanamid), 0,4 g Trifluoressigsäure und 0,05 g Phenothiazin gebracht. Das "Cymel 1172"-Harz ist eine 45%ige Lösung von Tetrainethylol-glycoluril in Wasser. Dieses Gemisch wurde gerührt und in einem Ölbad auf ungefähr 40ºC erhitzt bis nahezu alles Wasser verdampft war. Der Kolben wurde periodisch gewogen, um die verbleibende Wassermenge zu bestimmen. Der Erwärinungsschritt dauerte ungefähr 24 bis 48 Stunden. Es wurde festgestellt, daß die resultierende Flüssigkeit die gewünschte Acrylamidomethyl-Funktionalität aufwies und Gruppen
auf der Glycoluril-Hauptkette aufwies.
Vergleichsbeispiel D: Das Schleifleinen des Vergleichsbeispiels D war das Kontrollbeispiel und verwendete herkömmliche Grund- und Deckbinder aus Resol-Phenolharz.
Der Grundbinder-Vorläufer enthielt 48% eines Resol-Phenolharzes und 52% Calciumcarbonat-Füllstoff. Es wurde Lösungsmittel zu dem Grundbinder-Vorläufer zugesetzt um eine Lösung mit 88% Feststoffen herzustellen. Die Grundbinder-Vorläuferlösung wurde auf 0,76 mm dicke Vulkanfiber mit einem durchschnittlichen Gewicht von 390 g/m² aufgetragen. Dann wurden Aluminiuinoxid-Schleifkörner Klasse 24 über den Grundbinder-Vorläufer in einem durchschnittlichen Gewicht von 1321 g/m² aufgetragen. Der resultierende Verbund wurde 90 Minuten bei 88ºC in einem Schleifenofen vorgehärtet. Dann wurde der Deckbinder-Vorläufer, bestehend aus 32% Resol-Phe- nolharz, 66% Kryolith und 2% Eisenoxid-Füllstoff, hergestellt und mit Lösungsmittel auf 76% Feststoffe verdünnt. Die Deckbinder-Vorläuferlösung wurde mit einem durchschnittlichen Naßgewicht von 461 g/m² aufgetragen. Der resultierende Verbund wurde 90 Minuten bei 88ºC in einem Schleifenofen vorgehärtet und dann 10 h bei 100ºC gehärtet. Das Schleifleinen wurde nach dem mit TP7 bezeichneten Testverfahren getestet.
Beispiel 15: Das Schleifleinen dieses Beispiels verwendete einen Grundbinder-Vorläufer, bestehend aus einem Aininoplast mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül und einem durch Kondensation härtbaren Harz. Der Grund binder-Vorläufer bestand aus 52% Calciumcarbonat-Füllstoff, 26,4% Resol-Phenolharz, 10,5% BA, 10,5% GUAM und 0,6% PH1. Der Vorläufer wurde mit Lösungsmittel verdünnt, um eine Lösung mit 88% Feststoffen herzustellen. Die Grundbinder-Vorläuferlösung wurde mit einem Gewicht von 390 g/m² auf 0,76 mm dicke Vulkanfiber aufgetragen. Dann wurden Aluininiumoxid-Schleifkömer Klasse 24 in einem durchschnittlichen Gewicht von 1320 g/m² auf den Grundbinder-Vorläufer aufgetragen. Der resultierende Verbund wurde zwei bei 120 Watt/cm arbeitenden UV-Lampen in einer Rate von 6,1 in/min ausgesetzt. Die verbleibenden Schritte der Herstellung und Prüfung waren wie im Vergleichsbeispiel D.
Beispiel 16: Das Schleifleinen des Beispiels 16 wurde auf die gleiche Art hergestellt und getestet wie das, das im Beispiel 15 verwendet wurde, außer daß ein anderer Grundbinder-Vorläufer verwendet wurde. Der Grundbinder-Vorläufer bestand aus 52% Calciumcarbonat-Füllstoff, 26,4% Resol-Phenolharz, 21% BA und 0,6% PH1. Tabelle VII Beispiel Schleifleinenscheibenverlust (g) Durchschnittl. Abtrag % der Kontrolle Vergleichsb. D
Die Leistung des Schleifleinens, das den Aminoplast mit den seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen im Grundbinder enthielt, war dem des Kontrollbeispiels leicht überlegen. Die Schleifleinen der Beispiele 15 und 16 erforderten jedoch kein thermisches Vorhärten des Grundbinders, während dies beim Schleifleinen des Vergleichsbeispiels D der Fall war.
Es versteht sich, daß diese Erfindung nicht auf die hier dargelegten erläuternden Ausführungsformen eingeschränkt verstanden werden soll.

Claims

1. Schleifartikel, umfassend Schleifkörner und zumindest einen Binder, der aus einem Vorläufer gebildet ist, umfassend ein Aminoplastharz mit im Durchschnitt zumindest 1,1 seitenständigen α,β-ungesättigten Carbonylgruppen pro Molekül.

2. Schleifartikel nach Anspruch 1, worin das Aininoplastharz weiters zumindest eine seitenständige funktionelle Gruppe -NHR oder -OH aufweist, wobei R ein Wasserstoffatom oder eine substituierte oder unsubstituierte KohIenwasserstotfgruppe darstellt, vorausgesetzt daß, wenn die Kohlenwasserstoffgruppe substituiert ist, der Substituent oder die Substituenten die Polymerisation des Aminoplastharzes nicht inhibieren od er verhindern.

3. Schleifartikel nach Anspruch 1 oder 2, worin der genannte Vorläufer ein durch Kondensation härtbares Harz umfaßt.

4. Schleifartikel nach Anspruch 3, worin das durch Kondensation härtbare Harz aus Phenol-, Melainin-, Acrylat- und Harnstoffharzen ausgewählt ist.

5. Schleifartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Vorläufer weiters eine ethylenisch ungesätUgte Verbindung umfaßt.

6. Schleifartikel nach Anspruch 5, worin die ethylenisch ungesättigte Verbindung ausgewählt ist aus Ethylenglycoldiacrylat Triinethylolpropantriacrylat Pentaerythrittriacrylat, Diacrylat von Bisphenol A, ethoxyliertem Diacrylat von Bisphenol A, N-Vinyl-2-pyrrolidon Styrol, aliphatischem Urethanacrylat, Divinylbenzol und Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat.

7. Schleifartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Aminoplastharz ausgewählt ist aus Harnstoffaldehyden, Melaminaldehyden, Guanaminaldehyden, Anilinaldehyden, Toluolsulfonamidaldehyden, Ethylenharnstoffaldehyden und Geinischen davon.

8. Schleifartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Schleifkörner aus Flint, Granat, Aluminiumoxid, Aluininium-Zirkoniumoxid, keramischem Aluminiumoxid, Diamant und Siliciumcarbid ausgewählt sind.

9. Schleifartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der weiters einen Wärmehärtungskatalysator enthält.

10. Schleifartikel nach Anspruch 9, worin der Wärmehärtungskatalysator Benzoylperoxid ist.

11. Schleifartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin der Binder weiters eine aus Füllstoffen, Haftinitteln, oberflächenaktiven Mitteln, Netzmitteln, Weichmachern, Fasem, Farbstoffen, Piginenten und Schleifhilfsmitteln ausgewählte Komponente enthält.

12. Schleifartikel nach Anspruch 11, worin der Füllstoff aus Calciumcarbonat, Siliciumdioxid, Calciummetasilicat, Aluminiumoxidhydrat und Feldspat ausgewählt ist.

13. Schleifartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin der genannte Vorläufer weiters zumindest einen Photoinitiator enthält.

14. Schleifartikel nach Anspruch 13, worin der Photoinitiator aus Aryliodoniumsalz, 2-Methyl-4,6-bis(trichlormethyl)-5-triazin und 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenyl-1-ethanon ausgewählt ist.

15. Schleifartikel nach Anspruch 13 oder 14, worin das Verhältnis des Vorläufers zum Photoinitiator 95:5 bis 99,9:0,01 beträgt.

16. Schleifartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, worin das Aminoplastharz ein Glycolurilaldehyd ist.

17. Schleifartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 16, worin der Artikel ein gebundenes Schleifmittel ist.

18. Schleifartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 16, worin der Schleifartikel eine federndporöse, polymere faserige Struktur ist, die Schleifkörner durch die Struktur verteilt und durch den genannten Binder darin gesichert hat.

19. Schleifpapier- bzw. -leinenprodukt, das Schleifkörner enthält, getragen von und gebunden an zumindest eine Hauptfläche einer Unterlage durch ein Bindermaterial wie es in einem der Ansprüche 1 bis 16 definiert ist.

20. Schleifpapier- bzw. -leinenprodukt nach Anspruch 19, worin das Bindermaterial entweder ein Grundbinder aus einem ersten Bindermaterial oder ein Deckbinder aus einem zweiten Bindermaterial oder beides ist.

21. Schleifpapier- bzw. -leinenprodukt, umfassend eine Unterlage, einen Grundbinder, eine Schicht von Schleifkörnern und einen Deckbinder, wobei die Unterlage zumindest eine der Schichten Sättigungs (Imprägnier)schicht, Frontdeckschicht oder Rückendeckschicht aufweist, worin zumindest eine der Schichten Sättigungsschicht, Frontdeckschicht oder Rückendeckschicht aus einem in einem der Ansprüche 1 bis 16 definierten Vorläufer besteht.