JP2002524616A - シームレス裏材を有する研磨物品 - Google Patents

シームレス裏材を有する研磨物品

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Abstract

(57)【要約】 シームレス裏材(10)及びシームレス被覆研磨物品が提供される。シームレス裏材(10)及びシームレス被覆研磨物品は、芳香族ポリイソシアネートプレポリマー、ポリオール硬化剤、アクリル化ウレタン、及び少なくとも1つの重合剤を含む裏材用結合剤前駆物質から形成された裏材用結合剤(20)を有する。シームレス裏材(10)及びシームレス被覆研磨物品の作製方法もまた提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 技術分野 本発明は、シームレス被覆研磨物品のためのシームレス裏材に関する。更に、
この発明は、シームレス裏材及びシームレス被覆研磨物品の作製方法に関する。
【0002】 背景技術 被覆研磨物品に用いられる裏材または基材は一般に、紙、高分子材料、布、不
織材料、バルカナイズドペーパー、またはこれらの材料の組合せから作製される
。これらの材料の多くは、十分な強度、柔軟性、または衝撃抵抗を持たないので
、特定の適用に適切でない裏材を提供する。更に、これらの材料のいくつかは、
非常に急速に老化するので適切でない。更に、前記の材料のいくつかは、冷却剤
及び切削流体(cutting fluids)として用いられる液体に過敏性
である。したがって、初期故障と不十分な機能が特定の適用で起こることがある
【0003】 代表的な製造プロセスにおいて、被覆研磨物品は、連続したウェブの形状の予
備形成された裏材を一連の被覆及び硬化工程に供給し、そこにおいて結合剤層及
び研磨粒子を適用することによって作製される。次に、前記の被覆ウェブを、シ
ート、ディスク、ベルト等の所望の構造物に変換する。被覆研磨物品の有用な構
造物は、エンドレス被覆研磨ベルト(すなわち、被覆研磨材料の連続したループ
)である。このようなエンドレスベルトを形成するために、ウェブの形状は一般
に、所望の幅及び長さの細長いストリップに切り分けられる。次に、細長いスト
リップの両端同士を接合し、「継ぎ目」または「接続部」を作る。接続部の2つ
のタイプが、エンドレス研摩ベルトにおいて一般的である。これらは、「重ね」
接続部及び「突合せ」接続部である。
【0004】 裏材内に接続部を有するエンドレス被覆研摩ベルトが今日業界で広範囲に用い
られているが、これらの製品は、前記の接続部に帰せられるいくつかの不便な点
がある。例えば、前記の接続部は、概して用いられる接合方法がベルトの長さに
沿う厚さのこの変化を最小にするように試みたとしても、被覆研磨ベルトの他の
部分より概してより厚い。これは、工作物上の領域に工作物のその他の部分より
「より粗い」表面仕上りをもたらすことがあり、特に高精密研削の適用において
非常に望ましくない。例えば、より粗い表面仕上りを有する範囲がある木材は、
木材のその他の部分より暗く汚れる。同様に、前記の接続部が、被覆研磨ベルト
の最も弱い領域または連結部であることがある。極端な場合、前記の接続部は被
覆研磨ベルトの完全使用の前に早期に破断することがあり、単に無駄になるだけ
でなく、潜在的な危険性がある。このためベルトはしばしば、付加された強度及
び支持を与えるためにラミネートされたライナーまたは裏材料で作製された。こ
のようなベルトは相対的に高価であることがあり、特定の条件下で、ラミネート
された層が剥がれやすいことがある。更に、被覆研磨ベルトを利用する研磨機械
は、接続部が被覆研磨ベルト内の不連続部分を作るため、ベルトを適切にトラッ
キング及び整列するのが難しいことがある。更に、接続された領域はベルトのそ
の他の部分より有害に剛性であることがあり、このような接続部を有するベルト
は、工作物の上に望ましくない「チャター」跡を残すことがある。最後に、ベル
ト裏材の接続部は、被覆研磨ベルトの製造プロセスの経費をかなり増やす。
【0005】 シームレス研摩ベルトを製造するための周知のプロセスがある。例えば、ボー
ル(米国特許第2,404,207号)は、支持ロールの周りに回転させられる
キャリヤーベルトを利用する方法によって製造されたベルトを開示する。コーム
がカード処理された膜をストリッパロールから除去し、それによってカード処理
された膜を回転するキャリヤーベルト上に堆積させる。したがって、キャリヤー
ベルトが支持ロールの周りに回転させられるときに、カード処理された膜の層が
キャリヤーベルトの外周面の周りに少しずつ堆積される。前記のカード処理され
た膜は、繊維材料の層がキャリヤーベルトを中心にしてウェブを形成するように
、繊維材料からなってもよい。圧力ロールを用いて前記のウェブを圧縮し、前記
のウェブに接着結合剤材料を含浸させる。研磨粒子はまた、2つの異なった制御
ホッパーを通してキャリヤーベルト上に分散させられてもよい。
【0006】 1993年7月8日に公開されたPCT国際公開特許第WO93/12911
号には、繊維強化高分子裏材をを用いる被覆研磨材が開示されている。裏材の製
造において、前記の繊維はポリマーによって埋封され、次に、前記のポリマーは
、ポリマーの化学的性質に応じて、固化または硬化される。次に、研磨粒子は、
(時々「メイク」被覆と称される)裏材に適用された後続の樹脂被覆、一般にレ
ゾールフェノール樹脂、によって裏材に付着される。繊維強化裏材の作製方法は
本質的にバッチ法である。
【0007】 米国特許第5,681,612号(ベネディクトら)は、中に埋め込んだ有機
結合剤材料及び繊維材料を含有するエンドレス、軟質のシームレス研磨裏材の作
製方法を報告する。ベネディクトらのエンドレス、シームレス研磨裏材を形成す
る好ましい方法は、バッチプロセスである。前記の裏材は、ベルトの外周を決定
する支持構造体(すなわち、ドラム)の周りに形成される。前記の裏材用結合剤
前駆物質をドラムの周囲に被覆し、エネルギー供給源(例えば、熱または放射エ
ネルギー)に暴露することによって固化する。裏材をドラムから除去することが
できる前に、結合剤前駆物質は、ドラムから除去されるときに結合剤前駆物質が
その形状を保持する(すなわち、実質的に流れない)ように十分に硬化または重
合されなければならない。
【0008】 ベネディクトらにおいて、好ましい有機結合剤材料は、エポキシ樹脂、ウレタ
ン樹脂、ポリエステル樹脂、または軟質フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂であ
る。最も好ましい樹脂は、少なくとも1つには、適切な硬化速度、柔軟性、熱的
安定性、強度及び耐水性を示すため、エポキシ樹脂及びウレタン樹脂である。こ
れらの結合剤材料は熱硬化系に対して適切な硬化する速度を示すが、それらは一
般に、少なくとも20分間、ドラム上での熱硬化を必要とする。エンドレス、シ
ームレス研磨裏材の作製方法はバッチプロセスであるので、製造速度は、ドラム
上で結合剤前駆物質を硬化するのにかかる時間に比例する。この理由のために、
エンドレス、シームレス研磨裏材のより速い製造方法を提供することが望ましい
。更に、改善された性能、例えば、減少した水への過敏性及び増大した耐熱性を
提供することが望ましい。
【0009】 発明の要旨 本発明は、周知のシームレス裏材よりも改善された性質を有するシームレス被
覆研磨物品のためのシームレス裏材(すなわち、被覆研磨ベルトまたはループ)
を提供する。例えば、本発明のシームレス裏材の裏材用結合剤は、従来の裏材用
結合剤より水に耐性(すなわち、より少ない水の吸収)である。更に、前記の裏
材用結合剤を、放射エネルギー(例えば、紫外線)に露光することによって非常
に速く硬化することができ、本発明のシームレス裏材を速く製造することができ
る。
【0010】 1つの態様において、本発明はベルトの形状の(すなわち、長さ、幅、第1及
び第2の略平行な側縁、第1の主外面、及び第2の主内面を有する)シームレス
裏材を提供する。前記のシームレス裏材は、裏材用結合剤前駆物質の重合によっ
て形成された相互侵入高分子網目を含む裏材用結合剤を有する。前記裏材用結合
剤前駆物質は、 (i)芳香族ポリイソシアネートプレポリマー、 (ii)ポリオール硬化剤、 (iii)アクリル化ウレタン、及び (iv)少なくとも1つの重合剤、を含有する。 シームレス裏材は更に、裏材用結合剤中に埋封される少なくとも1つの繊維強化
材を有する。用語「シームレス」は、裏材が全体にわたり実質的に均一な厚さま
たはキャリパを有することを意味する。すなわち、それは、はっきり区別できる
接続部または継ぎ目から結果する厚くなった領域がない。しかしながら、これは
、裏材中に埋め込まれた繊維強化材の接続部及び/または間隔を除外しない。用
語「埋封された」は、繊維強化材が裏材用結合剤中に本質的に完全に埋封または
埋め込まれることを意味し、その結果、裏材の外面に存在している繊維強化材の
パーセンテージが非常に小さいことを意味する。
【0011】 裏材用結合剤は、裏材用結合剤前駆物質の重合によって形成される。裏材用結
合剤前駆物質は、芳香族ポリイソシアネートプレポリマー、ポリオール硬化剤、
アクリル化ウレタン、及び少なくとも1つの重合剤を含む。本明細書に用いた「
ポリイソシアネートプレポリマー」は、モノマー及び最終ポリマーの間の中間の
物質である。ポリイソシアネートプレポリマーは、モノマーまたはポリマーのイ
ソシアネートとそれ自体との、または他のイソシアネートの反応性物質との反応
生成物であり、ポリイソシアネートプレポリマーは、平均して、1分子中に1個
より多い未反応のイソシアネート基を有する。イソシアネート反応性物質には、
活性水素化合物、例えば、ポリオール、ポリアミン、アミン末端ポリオール、及
び水などがある。
【0012】 裏材用結合剤前駆物質は、同時に起こる2つの異なった重合反応(すなわち、
二硬化機構(dual cure mechanism))によって硬化する。
第1の重合反応は、前記のポリイソシアネートと前記のポリオールとの付加重合
である。一緒に、前記のポリイソシアネートプレポリマー及び前記のポリオール
硬化剤はポリウレタン前駆物質、すなわち、硬化してポリウレタンポリマーを形
成することができる組成物を形成する。第2の重合反応は、架橋したアクリレー
トを形成するアクリル化ウレタンのアクリレート基のフリーラジカル重合である
【0013】 前記のポリウレタン及び架橋したアクリレートは、相互侵入高分子網目を形成
する。本明細書に用いた用語「相互侵入高分子網目」または「相互侵入網目」は
、永久絡み合いによって一緒になっている2つ以上の異なったポリマーの混合物
を意味する。前記のポリマーはまた、特定の共有結合によって一緒になっていて
もよい。
【0014】 前記の裏材用結合剤前駆物質は、重合してエラストマー結合剤を形成する。本
明細書に用いた用語「エラストマーの」は、結合剤が軟質であり、少なくとも5
0%の破断点伸びを有することを意味する。
【0015】 好ましい芳香族ポリイソシアネートプレポリマーは、4、4’−ジフェニルメ
タンジイソシアネート(MDI)をベースとし、約2〜3の範囲の官能価を有す
る。本明細書に用いた用語「をベースとした」は、ポリイソシアネートプレポリ
マーが、ポリイソシアネートプレポリマーを形成するイソシアネート出発原料と
して指定されたイソシアネートを用いることを意味する。例えば、「MDIをベ
ースとした」は、ポリイソシアネートプレポリマーが、ポリイソシアネートプレ
ポリマーのイソシアネートを出発原料としてMDIを用いることを意味する。
【0016】 好ましいポリオール硬化剤は、分子式HO[(CHO]Hを有する飽
和ポリエーテルジオールである。
【0017】 好ましいアクリル化ウレタンは、2−ヒドロキシエチルアクリレートをMDI
をベースとした芳香族ポリイソシアネートプレポリマーと反応させることによっ
て形成される。好ましくは、前記のアクリル化ウレタンは、約0.01重量%よ
り少ない残留ウレタン触媒を有する。
【0018】 裏材用結合剤前駆物質は更に、少なくとも1つの重合剤を含む。本明細書に用
いた用語「重合剤」は、裏材用結合剤前駆物質の重合(すなわち、硬化)を開始
及び/または触媒する物質である。好ましい重合剤は、ウレタン触媒及びフリー
ラジカル開始剤である。好ましいウレタン触媒は、米国特許第4,740,57
7号(デボーら)及び5,091,439号(バーナーら)に記載されているよ
うな放射線活性化ウレタン触媒である。
【0019】 別の態様において、本発明は、本発明のシームレス裏材から作製されたシーム
レス被覆研磨物品を提供する。本発明の好ましいシームレス被覆研磨物品は、そ
の外主面に付着した研磨被膜を有する本発明のシームレス裏材を備える。前記の
研磨被膜は、被覆(すなわち、メイクコート)または多数の被覆(すなわち、メ
イクコート及びサイズコート)によってシームレス被覆に付着した複数の研磨粒
子を含む。好ましいメイク及びサイズ被覆は、フェノール樹脂、より好ましくは
レゾールフェノール樹脂を含む。任意に、スーパーサイズ被覆が、目詰まり防止
などの特定の性質を提供するためにサイズコートの上に適用されてもよい。
【0020】 別の態様において、本発明は、被覆研磨裏材の作製方法を提供するものであり
、前記の方法は、 (a)外周面を有する支持ドラムを提供する工程、及び (b)少なくとも1つの繊維強化材を前記ドラムの前記外周面上に適用する工
程、 (c)繊維強化材を埋封するのに十分な量で裏材用結合剤前駆物質を繊維強化
材上に適用する工程であって、前記裏材用結合剤前駆物質が、 (i)芳香族ポリイソシアネートプレポリマー、 (ii)ポリオール硬化剤、 (iii)アクリル化ウレタン、及び (iv)少なくとも1つの重合剤、 の混合物を含む工程、 (d)前記裏材用結合剤前駆物質を放射線エネルギーに露光して前記裏材用結
合剤前駆物質を重合させ、それによって相互侵入高分子網目を形成する工程、及
び (e)シームレス裏材を前記支持ドラムから取り除く工程、を含む。
【0021】 好ましい方法において、支持ドラムの外周面は最初に、不織マット、例えば、
スパンボンドポリアミドマットを巻き付けられる。不織マットの適用後に、連続
した繊維ストランドが均等巻取機を用いて螺旋状に不織マット上にドラムの周り
に巻き付けられる。巻き取りプロセスの間に、裏材用結合剤前駆物質は、不織マ
ット及び連続した繊維ストランド上に適用される。裏材用結合剤前駆物質は繊維
強化材を埋封する。
【0022】 前記裏材用結合剤前駆物質は好ましくは、「計器付き混合」装置によってドラ
ムに供給される。計器付き混合装置は、別個の供給ライン及びポンピング手段を
有する2つの別個の容器(すなわち、容器「A」及び容器「B」)からなる。前
記の別個の供給ラインは、容器Aからの材料を容器Bからの材料と混合するよう
に機能する固定ミキサに供給する。容器Aは、芳香族ポリイソシアネートプレポ
リマー及び何れかの所望の任意の成分(例えば、重合剤または充填剤)を保持す
る。容器Bは、ポリオール硬化剤、アクリル化ウレタン、及び何れかの所望の任
意の成分(例えば、重合剤)を含む混合物を保持する。好ましい方法の間に、容
器A及び容器Bからの材料を計器付き混合システムによって混合して裏材用結合
剤前駆物質を形成し、次に、それを、支持ドラムの周りに巻き付けられる繊維強
化材の上に適用する。裏材用結合剤前駆物質を適用する間、被覆ヘッドは、均等
巻取機の後に支持ドラムの外周面を横断する。
【0023】 好ましい実施態様において、前記のアクリル化ウレタンは、約0.01重量%
より少ない残留ウレタン触媒を有する。このようにして、ポリイソシアネートプ
レポリマーとポリオールとの重合の速度は、裏材用結合剤前駆物質が繊維強化材
上に被覆される後まで最小にされる。
【0024】 裏材用結合剤前駆物質の重合は、裏材用結合剤前駆物質を放射エネルギーの供
給源に露光することによって促進されてもよい。好ましくは、放射エネルギーは
、紫外線、可視光線、またはそれらの組合せである。好ましい実施態様において
、裏材用結合剤前駆物質の重合剤は、フリーラジカル光開始剤及び放射線活性化
ウレタン触媒を含み、それらは、共に紫外線によって活性化される。
【0025】 好ましい実施態様の詳細な説明 本発明のシームレス裏材の好ましい実施態様を図1に示す。シームレス裏材1
0は、第1の主外面12、第2の主内面14、及び略平行な側縁16及び18を
有するベルトまたはループの形状をとる。裏材10は、繊維ウェブ22及び連続
した繊維ストランド24を埋封する裏材用結合剤20を含む。連続した繊維スト
ランド24は、側縁16及び18に略平行である。繊維ウェブ22は、繊維強化
ストランド24の内側(すなわち、第2の主内面14に近い方)にある。裏材用
結合剤20は、繊維ウェブ22及び連続した繊維ストランド24の両方を埋封し
、第1の主外面12及び第2の主内面14において平滑な連続した層を形成する
。裏材用結合剤20は、裏材10の厚さ及び幅全体にわたり連続している。裏材
用結合剤20は、繊維強化材(すなわち、連続した繊維ストランド24及び繊維
ウェブ22)を囲み、繊維ウェブ22を含浸する。シームレス裏材10は、研磨
被膜を第1の主外面12の少なくとも一部分、好ましくは全てに適用することに
よって、シームレス被覆研磨ベルトに作製されてもよい。
【0026】 図2を参照すると、図1のシームレスの裏材料の拡大断面が示される。シーム
レス裏材料30は、第1の主外面12及び第2の主内面14を有する。外面12
及び内面14は実質的に平滑である。用語「平滑」は、繊維強化材が概して、裏
材10から突出しないが、裏材用結合剤20によって実質的に完全に埋封され、
それによって実質的に平坦な表面を形成することを意味する。繊維ウェブ22は
好ましくは、第2の主内面14に隣接した第1の平面にある。連続した繊維スト
ランド24は、実質的に、第1の主外面12に隣接した第2の平面内にある。裏
材用結合剤20は、連続した繊維ストランド24及び繊維ウェブ22を実質的に
埋封し、囲み、含浸する。
【0027】 図3を参照すると、シームレス研磨物品の拡大断面が示される。シームレス研
磨物品40は、第1の主面12に付着した研磨被膜32を有するシームレス裏材
30(図2を参照)を含む。研磨被膜32は、研磨粒子34、メイクコート36
及びサイズコート38を含む。研磨粒子34は、研磨粒子34を裏材10に付着
させるように作用するメイクコート36に部分的に埋め込まれる。サイズコート
38は、研磨粒子34を裏材10に更に定着させる。この発明の特定の物品にお
いて、裏材用結合剤20は繊維強化材を埋封すると共に研磨粒子34を付着させ
るのに役立つので、別の及び異なったメイク被覆がない。任意のスーパーサイズ
被覆(図示せず)がサイズコート38の上に適用されてもよい。任意の内層40
を図3に示す。内層40は、引裂き抵抗を増大させ、裏摩耗を低減させ、及び/
またはシームレス被覆研磨物品の美的な外観を高めるために含有される紙または
ポリマーフィルムであってもよい。
【0028】 裏材用結合剤及び裏材用結合剤前駆物質 本発明のシームレス裏材及びシームレス被覆研磨ベルトは、重合した(すなわ
ち、硬化した)裏材用結合剤20によって埋封された少なくとも1つの繊維強化
材を含む(図1及び2を参照)。前記の裏材用結合剤は、裏材用結合剤前駆物質
を重合させることによって形成される高分子材料である。裏材用結合剤前駆物質
は、重合して実質的に非流動性の状態を形成することができる流動性の材料であ
る。
【0029】 前記の裏材用結合剤前駆物質の重合は、裏材用結合剤前駆物質をエネルギー供
給源に露光することによって開始及び/または促進されてもよい。一般に及び好
ましくは、裏材用結合剤前駆物質の重合は、放射エネルギー、好ましくは紫外線
、可視光線、またはそれらの組合せに露光することよって開始及び/または促進
される。本明細書に用いた用語「紫外線」または「紫外放射線」は、約200〜
400nmの範囲の波長を有する光を指す。本明細書に用いた用語「可視光線」
または「可視光線線」は、約400〜700nmの範囲の波長を有する光を指す
。放射線に露光時にフリーラジカル重合を開始し(光開始剤)、及び/またはポ
リオール硬化剤とポリイソシアネートプレポリマーとの反応を触媒する(放射線
活性化ウレタン触媒)重合剤と相互作用させることによって、放射エネルギーが
裏材用結合剤前駆物質の重合を開始及び/または促進する。
【0030】 一般に、本発明のシームレス裏材(baking)の裏材用結合剤の量は、裏
材の全重量の約30〜80重量%、好ましくは約40〜75重量%、より好まし
くは約50〜70重量%、及び最も好ましくは約55〜65重量%の範囲である
【0031】 適した裏材用結合剤前駆物質は、芳香族ポリイソシアネートプレポリマー、ポ
リオール硬化剤、アクリル化ウレタン、及び少なくとも1つの重合剤の混合物を
含む。裏材用結合剤前駆物質のポリイソシアネートプレポリマー及びポリオール
成分は、前記の成分が硬化して(すなわち、重合して)ポリウレタンポリマーを
形成するので、ポリウレタン前駆物質と称されることがある。
【0032】 前記の裏材用結合剤前駆物質は、同時に起こる2つの異なった重合反応(すな
わち、二硬化機構)によって硬化する。第1の重合機構は、ポリイソシアネート
プレポリマーとポリオール硬化剤との付加重合である。特に、ポリイソシアネー
トプレポリマーのイソシアネート基がポリオール硬化剤のヒドロキシル基と反応
してウレタン結合を形成する。更に、イソシアネート基はまた、裏材用結合剤前
駆物質中の他の「活性水素」官能基と反応することがある。例えば、イソシアネ
ート基が尿素基またはアミン基と反応して、それぞれ、アロファネート(all
ophonate)基または置換尿素基を形成することがある。全体として、イ
ソシアネート基の反応は第1の重合反応を含む。
【0033】 第2の重合反応は、アクリル化ウレタンのアクリレート基のフリーラジカル重
合である。前記のアクリレート基は、フリーラジカル重合機構によって互いに反
応してウレタン官能価を有する架橋したポリアクリレートを形成する。一緒に、
前記の付加重合及び前記のフリーラジカル重合は二硬化機構を提供する。
【0034】 裏材用結合剤前駆物質の二硬化反応機構は、重合した結合剤中に相互侵入高分
子網目の形成をもたらす。前記の相互侵入高分子網目は、永久絡み合い及びおそ
らく特定の共有結合によって一緒になっている2つの異なったポリマー(すなわ
ち、架橋したアクリレート及びポリウレタン)を含有する。特に、前記の相互侵
入高分子網目は、ポリイソシアネートプレポリマー、ポリオール硬化剤、及びア
クリル化ウレタンが互いに混合され、同時に重合されて網目を形成するので、同
時相互侵入網目である。相互侵入高分子網目は、R.F.T.ステプト編、ブラ
ッキーアカデミック&プロフェッショナル刊、ロンドン、1998年、の「Po
lymer Networks,Principles of their F
ormation,Structure and Properties」に更
に記載されている。
【0035】 一般に、裏材用結合剤前駆物質は、約10〜40重量%のアクリル化ウレタン
及び約60〜90重量%のポリウレタン前駆物質(すなわち、ポリイソシアネー
トプレポリマー及びポリオール)を含む。より好ましくは、裏材用結合剤前駆物
質は、約15〜30重量%のアクリル化ウレタン及び約70〜85重量%のポリ
ウレタン前駆物質を含む。最も好ましくは、裏材用結合剤前駆物質は、約15〜
25重量%のアクリル化ウレタン及び約75〜85重量%のポリウレタン前駆物
質を含む。前記のポリウレタン前駆物質は、イソシアネート基のヒドロキシル基
に対するモル比(すなわち、NCOのモル/OHのモル)が約1.1〜1.25
の範囲であるように調合される。イソシアネート基が、大気中またはシームレス
裏材を作製するために用いた材料(例えば、ペーパーライナー、繊維強化材)中
に存在していることがある水と容易に反応するので、イソシアネート基のモル過
剰は概してポリウレタン前駆物質調合物において好ましいことは、当業者には容
易に理解されよう。それ故、イソシアネート基のモル過剰(すなわち、1より大
きいNCO/OH比)は、水との反応による特定のイソシアネート基の損失を償
なうために一般に好ましい。
【0036】 ポリイソシアネートプレポリマー 本発明に用いるのに適したポリイソシアネートプレポリマーには、芳香族また
は脂肪族イソシアネートをベースとしたポリイソシアネートプレポリマーなどが
ある。ポリイソシアネートプレポリマーは、モノマー及び最終ポリマーの間の中
間の物質を指す。ポリイソシアネートプレポリマーは、ポリイソシアネートモノ
マーまたはポリマーとそれ自体との、または他のイソシアネート反応性物質との
反応生成物であり、ポリイソシアネートプレポリマーは、平均して、1分子中に
1個より多い未反応のイソシアネート基を有する。イソシアネート反応性物質に
は、活性水素化合物、例えば、ポリオール(例えば、ジオール、トリオール)、
ポリアミン(例えば、ジアミン、トリアミン)、アミン末端ポリオール、及び水
などがある。好ましくは、前記のポリイソシアネートプレポリマーは、MDI(
すなわち、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート)、TDI(すなわち
、トルエンジイソシアネート)、または1,4フェニレンジイソシアネートなど
の芳香族ポリイソシアネートをベースとしている。最も好ましくは、前記のポリ
イソシアネートプレポリマーはMDIをベースとしている。芳香族イソシアネー
トをベースとしたポリイソシアネートプレポリマーは、脂肪族イソシアネートを
ベースとしたプレポリマーに対してそれらの高い反応性及び低コストのために好
ましい。好ましくは、前記のイソシアネート反応性物質は、ポリオール、より好
ましくはポリエーテルジオール、ポリエーテルトリオールまたはそれらの混合物
である。
【0037】 適したポリイソシアネートプレポリマーの分子量が、約100〜1200グラ
ム/モルの範囲、好ましくは約300〜1100グラム/モルの範囲であり、イ
ソシアネート(すなわち、NCO)含有量が約5〜30重量%、好ましくは約7
〜25重量%の範囲である。好ましいポリイソシアネートプレポリマーは、約2
〜3の範囲のイソシアネート官能価(すなわち、ポリイソシアネートプレポリマ
ーの1分子中のイソシアネート基の数)を有する。溶剤を添加しないで被覆可能
であるために、適したポリイソシアネートプレポリマーは周囲温度で液体である
。好ましくは、ポリイソシアネートプレポリマーの粘度は、約3000cpsよ
り小さく、より好ましくは約500〜2000cpsの範囲である。
【0038】 適した市販の芳香族ポリイソシアネートプレポリマーは、ペンシルベニア州、
ピッツバーグのベイヤーインダストリアルケミカルズ事業部製の商品名「DES
MODUR E744」(NCO含有量が23.0%〜24.0%であるMDI
をベースとした芳香族ポリイソシアネートプレポリマー)及び「DESMODU
R E743」(NCO含有量が7.8%〜8.2%であるMDIをベースとし
た芳香族ポリイソシアネートプレポリマー)として得られる芳香族ポリイソシア
ネートプレポリマーである。特に好ましいポリイソシアネートプレポリマーは、
約50%〜80%のDESMODUR E744及び約20%〜50%のDES
MODUR E743の混合物またはブレンドを含む。
【0039】 ポリオール硬化剤 前記の裏材用結合剤前駆物質は更に、ポリオール硬化剤を含む。本明細書に用
いた用語「ポリオール」または「ポリオール硬化剤」は、2個以上のヒドロキシ
ル末端または側基を有する有機主鎖を有する化合物を指す。裏材用結合剤前駆物
質の重合(すなわち、硬化)の間に、ポリオール硬化剤のヒドロキシル基がポリ
イソシアネートプレポリマーのイソシアネート基と反応してウレタン結合を形成
する(すなわち、ポリウレタンを形成する)。ポリオール硬化剤の主鎖は、飽和
または不飽和、脂肪族または芳香族の、炭化水素、ポリエーテル、ポリエステル
、またはポリアクリレートであってもよい。好ましくは、主鎖は、テトラヒドロ
フランの重合から誘導されたポリエーテル、最も好ましくは、飽和ポリエーテル
である。テトラヒドロフランの重合から誘導されるポリエーテルポリオール硬化
剤は、ポリ(テトラメチレングリコール)またはポリ(テトラメチレンオキシド
)ポリオールとして記載されることがある。前記のポリオール硬化剤のヒドロキ
シル基は、第1、第2、または第3の分子構造を有することがある。好ましくは
、前記のヒドロキシル基は、第2または第3ヒドロキシル基よりもイソシアネー
トとのより高い反応速度を有するので、第1ヒドロキシル基である。
【0040】 適したポリオール硬化剤は、2以上の官能価(すなわち、分子1個中のヒドロ
キシル基の数)を有する。好ましくは、ポリオール硬化剤は2または3の官能価
を有し、2(すなわち、ジオール)が最も好ましい。ポリオール硬化剤の混合物
は、整数でない官能価を有してもよい。例えば、2.5の整数でない官能価が、
2の官能価を有する1つのポリオール硬化剤(すなわち、ジオール)と3の官能
価を有する第2のポリオール硬化剤(すなわち、トリオール)との混合物によっ
て提供されてもよい。好ましくは、ポリオール硬化剤の官能価は約2〜3の範囲
であり、より好ましくは約2〜2.5の範囲である。
【0041】 適したポリオール硬化剤の分子量は、約100〜1000グラム/モルの範囲
であり、好ましくは約200〜500グラム/モルの範囲である。溶剤を添加し
ないで被覆可能な裏材用結合剤前駆物質を提供するために、好ましいポリオール
硬化剤は周囲温度で液体である。
【0042】 適した市販のポリオール硬化剤は、ニュージャージー州、マウントオリーブの
BASFコーポレーション製の商品名「POLYTHF」の市販品である。特に
好ましいポリオール硬化剤は、BASFコーポレーション製の商品名「POLY
THF POLYETHER DIOL 250」(式HO[(CHO] Hの分子式を有し、分子量が250±25グラム/モルであるテトラヒドロフ
ランの重合から誘導された二官能性、線状、飽和ポリエーテルポリオール)であ
る。
【0043】 アクリル化ウレタン 前記の裏材用結合剤前駆物質の第3の成分はアクリル化ウレタンである。本明
細書に用いた用語「アクリル化ウレタン」または「ウレタンアクリレート」は、
アクリレートまたはメタクリレート官能性ポリウレタンを指す。アクリル化ウレ
タンは、式Iに示される構造体を有する。 式I:
【化1】
【0044】 前記のアクリル化ウレタンは一般に及び好ましくは、触媒、例えば、オクタン
酸第一スズの存在下でポリイソシアネートプレポリマーをヒドロキシ官能性アク
リレートの化学量論過剰と反応させることによって形成される。ヒドロキシ官能
性アクリレートは、式IIに示される構造体を有する。 式II:
【化2】
【0045】 式I及びIIにおいて、Rは、任意に酸素、窒素、またはハロゲンを含有し
てもよい二官能性脂肪族または環状(すなわち、閉環(例えば、芳香族である)
)炭化水素ラジカルである。好ましくは、Rは、一般式C2nを有する二
官能性脂肪族ラジカルであり、nが2〜12、より好ましくは2〜6、最も好ま
しくは2である。
【0046】 式I及びIIにおいて、RはHまたは式C2n+1を有するアルキル基
であり、nが1〜2の範囲である。より好ましくは、Rは−Hまたは−CH である。最も好ましくは、Rは−Hである。
【0047】 ポリイソシアネートプレポリマーは、式IIIに示される構造体を有する。 式III O=C=N−R−N=C=0
【0048】 式I及びIIIにおいて、Rはポリイソシアネートプレポリマーの主鎖であ
る。前記のポリイソシアネートプレポリマーは、脂肪族または芳香族イソシアネ
ートをイソシアネート反応性物質と反応させることによって形成される。イソシ
アネート反応性物質には、活性水素化合物、例えば、ポリオール(例えば、ジオ
ール、トリオール)、ポリアミン(例えば、ジアミン、トリアミン)、アミン末
端ポリオール、及び水などがある。好ましくは、前記のポリイソシアネートプレ
ポリマーは、芳香族イソシアネートをポリオールと反応させることによって形成
される。より好ましくは、前記のポリイソシアネートプレポリマーは、MDIを
ジオール、好ましくはポリエーテルジオールと反応させることによって形成され
る。特に好ましいポリイソシアネートプレポリマーは、ペンシルベニア州、ピッ
ツバーグのベイヤーインダストリアルケミカルズ事業部製の商品名「DESMO
DUR E743」(E−743は、NCO含有量が7.8%〜8.2%である
MDIをベースとした芳香族ポリイソシアネートプレポリマー)である。
【0049】 アクリル化ウレタンを作製するために、ヒドロキシ(すなわち、−OH)官能
性アクリレートが、ポリイソシアネートプレポリマーと反応させられる。好まし
くは、ヒドロキシ官能性アクリレートの化学量論過剰が、前記のポリイソシアネ
ートプレポリマーと反応させられる。化学量論過剰は、アクリル化ウレタン中の
未反応イソシアネート基の量を最小にするために好ましい。一般に、ヒドロキシ
基のイソシアネート基に対する比(すなわち、OHのモル/NCOのモル)は、
約0.9〜1.1、好ましくは約1〜1.05の範囲である。前記の反応を速め
るために、ヒドロキシ官能性アクリレート及びポリイソシアネートプレポリマー
は一般に、ウレタン触媒の存在下で反応させられる。本明細書に用いた用語「ウ
レタン触媒」は、イソシアネートと活性水素化合物との反応を触媒する物質を指
す。適したウレタン触媒は当業者には周知であり、例えば、オクタン酸第一スズ
とジラウリン酸ジブチルスズなどがある。
【0050】 好ましいアクリル化ウレタンは、2−ヒドロキシエチルアクリレートの化学量
論過剰をMDIベースのポリイソシアネートプレポリマー、好ましくは、商品名
「DESMODUR E743」として周知のMDIベースのプレポリマー(ペ
ンシルベニア州、ピッツバーグのベイヤーインダストリアルケミカルズ事業部製
)と反応させることによって形成される。任意に、ウレタン触媒(例えば、オク
タン酸第一スズ)が反応を速めるために用いられてもよい。一般に、約1×10 〜1×10重量%のウレタン触媒が添加される。
【0051】 裏材用結合剤前駆物質に有用な市販のアクリル化ウレタンの例には、商品名「
UVITHANE 782」(オハイオ州、シンシナティのモートンインターナ
ショナル製)、「EBECRYL 6602」(40%のエトキシ化トリメチロ
ールプロパントリアクリレートで希釈された三官能性芳香族アクリル化ウレタン
)、「EBECRYL 8402」(二官能性脂肪族アクリル化ウレタン)及び
「EBECRYL 8804」(二官能性脂肪族アクリル化ウレタン)(「EB
ECRYL」アクリル化ウレタンは、ジョージア州、アトランタのUCBケミカ
ルズ製である)などがある。
【0052】 裏材用結合剤前駆物質に用いるのに適したアクリル化ウレタンは、硬化時にエ
ラストマーである。本明細書に用いた用語「エラストマーの(elastome
ric)」は、前記の硬化したアクリル化ウレタンが軟質であり、少なくとも5
0%の破断点伸びを有することを意味する。硬化したアクリル化ウレタンのエラ
ストマーの性質は、少なくとも一部は、硬化したアクリル化ウレタンの分子量及
び官能価によって制御され得る。すなわち、アクリル化ウレタンの官能価が増大
するとき、硬化したアクリル化ウレタンのエラストマーの性質は減少する。同様
に、アクリル化ウレタンの分子量が減少するとき、エラストマーの性質は概して
減少する。適したアクリル化ウレタンは、約2〜2.2の範囲の官能価及び約5
00〜1500グラム/モルの範囲の分子量を有する。好ましいアクリル化ウレ
タンは二官能性(すなわち、1分子中に2個のアクリレート基)であり、分子量
が約700〜1300グラム/モルの範囲である。
【0053】 適したアクリル化ウレタンは、周囲温度での粘度が約200,000cpsよ
り少なく、好ましくは約70,000〜120,000cpsの範囲である。
【0054】 市販のアクリル化ウレタン中に残留ウレタン触媒が存在しているのが普通であ
るが、残留触媒を有するアクリル化ウレタンがポリウレタン前駆物質(すなわち
、イソシアネート及びポリオール硬化剤)と混合されるとき、イソシアネートの
反応に触媒作用を及ぼすことによって残留触媒は得られた混合物のポットライフ
を短くすることがあるのが観察された。本明細書に用いた用語「ポットライフ」
は、結合剤前駆物質が被覆可能であるように十分に流動性のままである時間の長
さを指す。長いポットライフは本発明の裏材用結合剤前駆物質のために望ましい
ので、好ましいアクリル可ウレタンはウレタン触媒を実質的に含まない。好まし
いアクリル化ウレタンは、約0.01重量%より少ない残留ウレタン触媒を有し
、より好ましくは約0.001重量%より少ない残留ウレタン触媒、最も好まし
くは約0.0001重量%より少ない残留ウレタン触媒を有する。
【0055】 アクリル化ウレタンをポリウレタンに添加する前に何れの残留ウレタン触媒を
も除去または非活性化させることもまた、この発明の範囲内である。例えば、オ
クタン酸第一スズは、それをリン酸などの強酸と反応させ、ウレタン触媒として
作用しないリン酸スズ及びオクタン酸を形成することによって非活性化されても
よい。
【0056】 裏材用結合剤前駆物質のための重合剤 裏材用結合剤前駆物質は更に、少なくとも1つの重合剤を含有する。本明細書
に用いた用語「重合剤」は、裏材用結合剤前駆物質の重合(すなわち、硬化)を
開始及び/または触媒する物質を指す。好ましくは、裏材用結合剤前駆物質は、
ポリウレタン前駆物質のための重合剤及びアクリル化ウレタンのための重合剤を
含有する。
【0057】 ポリウレタン前駆物質については、ウレタン触媒が好ましい。ウレタン触媒は
相対的に連続的な触媒活性を有してもよく、またはそれらは可変的な触媒活性を
有してもよい。連続的な触媒活性を有するウレタン触媒には、有機金属化合物(
例えば、ジラウリン酸ジブチルスズ、オクタン酸第一スズ)、及び第三アミン化
合物などがある。可変的な触媒活性を有するウレタン触媒は、放射線エネルギー
に露光することによって活性化(すなわち、低い触媒活性から、高い触媒活性に
変化される)されてもよい。
【0058】 放射線活性化ウレタン触媒の例は、米国特許第4,740,577号(デボー
ら)及び5,091,439号(バーナーら)に記載されており、その開示内容
を本願明細書に引用したものとする。適した放射線活性化ウレタン触媒の例は、
商品名「IRGACURE 261」(ニューヨーク州、ホーソーンのチバアデ
ィティブ製)として市販されている(η−クメン)(η−シクロペンタジエ
ニル)−鉄(II)ヘキサフルオロフォスフェートである。一般に、放射線活性
化ウレタン触媒は、裏材用結合剤前駆物質の重量に対して約0.1%〜1%、好
ましくは0.3%〜0.6%の範囲、最も好ましくは0.5%の量で用いられる
【0059】 アクリル化ウレタンについては、フリーラジカル開始剤が好ましい重合剤であ
る。フリーラジカル開始剤は、アクリル化ウレタンのフリーラジカル重合を開始
させるフリーラジカルの供給源を提供するように作用する。紫外線(すなわち、
光開始剤)及び/または熱に暴露したときに活性化されるフリーラジカル開始剤
の例には、有機酸化物、アゾ化合物、キノン、ニトロソ化合物、アシルハロゲン
化物、ヒドラゾン、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、イミダゾール、クロ
ロトリアジン、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル、ジケトン、フェノン
、及びそれらの混合物などがある。市販の光開始剤の例には、商品名「IRGA
CURE 651」「IRGACURE 184」及び「DAROCUR 11
73」(ニューヨーク州、ホーソーンのチバアディティブ製)として周知の光開
始剤などがある。一般に、前記の開始剤は、裏材用結合剤前駆物質の約0.1〜
5重量%の範囲、好ましくは約0.5〜1重量%の範囲の量で用いられる。
【0060】 任意の添加剤 本発明の特定の適用のための裏材用結合剤前駆物質に添加されてもよい他の材
料には、無機及び有機充填剤、顔料、油、帯電防止剤、難燃剤、熱安定剤、紫外
線安定剤、潤滑剤、酸化防止剤、界面活性剤、脱泡剤、及び加工助剤などがある
。充填剤は、一般に粒度が約100マイクロメータより小さい、好ましくは約5
0マイクロメータより小さい粒状物質であると定義される。充填剤は好ましくは
、裏材用結合剤前駆物質全体に均一に分散される。本発明の適用のために有用な
充填剤の例には、炭酸カルシウム、シリカ、メタケイ酸カルシウム、氷晶石、フ
ェノール充填剤、またはポリビニルアルコール充填剤などがある。当業者は、特
定の充填剤が、例えば、裏材用結合剤前駆物質の硬化を開始するために用いられ
る紫外線をブロックまたは吸収することによって、裏材用結合剤前駆物質の硬化
に影響を与えることを理解するであろう。一般に、充填剤は、裏材用結合剤前駆
物質の約30重量%を超えない量で用いられる。
【0061】 繊維強化材 本発明のシームレス裏材は、繊維強化材の少なくとも1つのタイプ、好ましく
は繊維強化材の2つのタイプを含有する。繊維強化材の第一の目的は、裏材の引
裂抵抗及び/または引張抵抗を増大させることである。繊維強化材は、繊維スト
ランド、繊維マットまたはウェブ、またはステッチボンドまたは横糸挿入マット
の形状であってもよい。一般に、本発明のシームレス裏材中の繊維強化材の量は
、裏材の全重量(すなわち、裏材用結合剤及び繊維強化材)に対して約1〜80
重量%、好ましくは約5〜50重量%、より好ましくは約8〜40重量%、最も
好ましくは約15〜40重量%の範囲である。
【0062】 本発明のシームレス裏材は好ましくは、繊維ストランドの少なくとも1つの層
、または繊維強化マットまたはウェブ構造体の少なくとも1つの層、または強化
ストランドをその中に取り入れた繊維強化マットの少なくとも1つの層を備える
。本発明の好ましい物品は、繊維強化材の複数の層を取り入れる。本発明の更に
好ましい物品は、長さ方向及び横方向の両方の有利な強度のために、繊維マット
またはウェブの少なくとも1つの層及び繊維ストランドの少なくとも1つの層を
取り入れる。好ましくは、前記の繊維ストランドは、繊維マットまたはウェブか
ら分かれた(すなわち、絡み合ったり、または巻き付いていない)異なった層を
形成する。繊維強化ストランド及び繊維マットまたはウェブの両方を備える裏材
については、繊維マットまたはウェブは好ましくは、裏材の全重量に対して好ま
しくは約1〜50重量%、より好ましくは約5〜20重量%であり、繊維ストラ
ンドは好ましくは、裏材の全重量に対して約5〜50重量%、より好ましくは約
7〜25重量%である。
【0063】 繊維強化材料は、結合剤の強度を増大させる何れの材料から作製されてもよい
。本発明の適用に有用な繊維強化材の例には、金属または非金属繊維材料などが
ある。好ましい繊維強化材は非金属である。非金属繊維材料は、ガラス、炭素、
鉱物、合成または天然の耐熱性有機材料、またはセラミック材料から作製されて
もよい。本発明の適用のための好ましい繊維強化材は、有機材料、ガラス、及び
セラミック繊維材料である。「耐熱性」の意味は、有用な有機材料が、本発明の
被覆研磨材の使用及び製造条件下で溶融、ないしは他の仕方での軟化または分解
に十分に耐性があるべきであることである。有用な天然有機繊維材料には、ウー
ル、絹、綿、またはセルロースなどがある。有用な合成有機繊維材料は、ポリビ
ニルアルコール、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、ポリアミド、アクリル、
ポリオレフィン、またはアラミドから作製される。
【0064】 前記の繊維強化材は、必要に応じて延伸され得る。すなわち、繊維強化材は不
規則に分散されてもよく、または前記の繊維及び/またはストランドは、改善さ
れた強度及び引裂き特性のために望ましい方向に沿って伸びるように延伸され得
る。
【0065】 長さが100マイクロメータしかない、または1つの連続したストランドから
形成された繊維ストランド層のために必要とされるだけの長さの繊維強化材の使
用によって、利点が得られる場合がある。用いた繊維ストランドは、層毎に1つ
の連続したストランドの形状であるのが好ましい。すなわち、繊維ストランドは
、シームレス裏材の長さ(すなわち、外周)の周りに複数回巻き伸ばされ、繊維
ストランドの少なくとも1つの異なった層を提供するのに十分な長さであるのが
好ましい。
【0066】 好ましい繊維強化材のデニールは、約5〜5000デニール、一般に約50〜
2000デニールの範囲である。より好ましくは、前記の繊維のデニールは約2
00〜1200、最も好ましくは繊維のデニールは、約500〜1000の範囲
である。前記のデニールは、使用された特定のタイプの繊維強化材によって大き
く影響を及ぼされる。
【0067】 繊維ストランドは糸、コード、ヤーン、ロービング、及びフィラメントとして
市販されている。糸及びコードは一般にヤーンの集合である。糸は、低摩擦表面
を有する非常に高い度合の捩りを有する。コードは、ヤーンを編組または捩るこ
とによって集成されてもよく、糸より概して大きい。ヤーンは、撚り合わせたか
または絡み合わせた複数の繊維またはフィラメントである。ロービングは捩りな
しでまたは最小の捩りでまとめた複数の繊維またはフィラメントである。フィラ
メントは連続した繊維である。ロービング及びヤーンの両方とも単一のフィラメ
ントで構成されている。
【0068】 市販のガラスヤーンまたはロービングの例は、ペンシルベニア州、ピッツバー
グのPPGインダストリーズ製の商品名「E−GLASS」ボビンヤーンの市販
品、オハイオ州、トレドのオーエンズコーニング製の商品名「FIBERGLA
S」連続フィラメントヤーンの市販品、及びオハイオ州、トレドのマンヴィルコ
ーポレーション製の商品名「STAR ROV 502」ガラス繊維ロービング
の市販品である。ガラス繊維ヤーン及びロービングの繊度は一般に、ヤード/ポ
ンドの単位で表される。このようなヤーン及びロービングの好ましい等級は、約
75〜15,000ヤード/ポンドの範囲である。
【0069】 ガラス繊維強化材が用いられる(例えば、ガラスヤーンまたはロービング)場
合、裏材用結合剤材料への接着を改善するために、ガラス繊維材料はシランカッ
プリング剤などの界面結合剤(すなわち、カップリング剤)を併用することが好
ましい。シランカップリング剤の例には、共にミシガン州、ミッドランドのダウ
コーニングコーポレーション製の商品名「Z−6020」(N−β(アミノエチ
ル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)及び「Z−6040」(グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン)として周知のシランカップリング剤などが
ある。同様に有効なシランカップリング剤は、共にダウコーニングコーポレーシ
ョン製の、商品名「Z−6030」の3−メタクリルオキシプロピルトリメトキ
シシラン、商品名「Z−6075」のトリアセトキシビニルシランなどのメタク
リレート−及びビニル−官能性シランカップリング剤である。
【0070】 前記の強化繊維は、結合剤によって埋封されるされる前に、いずれかの種類の
前処理剤を含有してもよい。この前処理剤は、接着促進剤または糊(slash
ing compound)であってもよい。例えば、ガラス繊維は、裏材用結
合剤への接着を促進するために、エポキシまたはガラス繊維ヤーンと親和性であ
るエポキシまたはウレタンなど、表面処理剤を含有してもよい。このようなガラ
ス繊維ヤーンの例は、ペンシルベニア州、ピッツバーグのPPG製の商品名「E
CG150 1/0 l.0Z」スタイル903及び「EC9 33 1X0 Z40」スタイル903ガラス繊維ヤーン、及びオハイオ州、トレドのオーエン
ズコーニング製の商品名「ECG150 1/0」スタイル603及び「EC9
33 1X0 0.7Z」スタイル603ガラス繊維ヤーンとして周知のガラ
ス繊維ヤーンである。
【0071】 繊維マットまたはウェブ構造体は概して、本発明のシームレス裏材及びシーム
レス被覆研磨物品の引裂き抵抗を増大させる。繊維マットまたはウェブは、少な
くとも約100:1のアスペクト比を有する繊維の母材からなる。繊維のアスペ
クト比は、繊維の長い方の寸法の短い方の寸法に対する比である。マットまたは
ウェブは、織または不織の形状のどちらであってもよい。不織マットは、繊維の
不規則な分布の母材である。この母材は一般に、繊維同士を自生的にまたは接着
剤によって接着することによって形成される。すなわち、不織マットは概して、
機械的、熱的、または化学的手段によって繊維またはフィラメントを接着または
絡み合わせることによって作製されたシートまたはウェブ構造体として記載され
る。不織マットがその開放性、無方向強度特性、及び低コストのために好ましい
ことがある。
【0072】 この発明のために適した不織マットの例には、結合剤(例えば、フェノール樹
脂)、スパンボンド、メルトブロー、ニードル打抜、水流交絡、または熱接着し
た形によって相互接触点で互いに交絡または結合されたステープルファイバーを
含む、(譲受人の米国特許第2,958,593号に開示されているような)開
放多孔性ステープルファイバーウェブなどがある。好ましい不織マットは、繊維
が約4〜5デニール、基本重量が約6〜85グラム/mであるスパンボンドポ
リアミド(すなわち、ナイロン)である。このような不織マットは、クレックス
アドバンストファブリックス製の商品名「CEREX」として市販されている。
繊維強化材はまた、接着剤または溶融接着性繊維を含有するマット構造体の形で
あってもよい。このような溶融接着性繊維は、1989年11月8日に公開され
た欧州特許出願第340,982号(その内容を本願明細書に引用したものとす
る)に開示されている。不織ウェブは一般に多孔性であり、約15%以上の多孔
度を有する。不織マットまたはウェブは更に、ニューヨークの不織布産業協会に
よって1988年に出版された、バーナードM.リチシュタイン編の「The Nonwovens Handbook」に記載されている。
【0073】 本発明の代表的な適用の繊維マットまたはウェブの厚さは概して、約25〜8
00マイクロメータ、好ましくは約100〜375マイクロメータの範囲である
。好ましい繊維マット構造体の重量は概して、約7〜150グラム/平方メート
ル(g/m)、好ましくは約17〜70g/mの範囲である。好ましくは、
本発明の物品の繊維マット構造体の、1〜10層、及びより好ましくは2〜5層
がある。好ましくは、本発明の好ましい物品の、約1〜50重量%、及びより好
ましくは約5〜20重量%が繊維強化マットである。
【0074】 本発明の適用のための好ましい繊維強化マットはアラミド繊維材料、特に、繊
維がアクリルラテックスによって互いに結合されているアラミドステープル繊維
ベースの不織紙である。このような不織紙は、ニューヨーク州、タキシードのイ
ンターナショナル・ペーパーカンパニーの事業部、ベラテックの市販品があり、
デラウェア州、ウィルミントンのE.I.デュポンドゥヌムールインク製の商品
名「KEVLAR」及び「NOMEX」のアラミドステープル繊維を用いて製造
される。
【0075】 適した繊維強化材料はまた、繊維またはヤーンの連続したストランドを有する
織または不織マットの複合材料を含んでもよい。例えば、複数の平行したポリエ
ステルヤーンが、コア/シース溶融接着繊維などの有機溶融接着ステープル繊維
から作製された不織布上に熱接着されてもよい。好ましい複合材料の1つは、コ
ア−シース溶融接着繊維を約50〜80重量%(より好ましくは約60〜70重
量%)及びポリエステル連続平行繊維を約20〜50重量%(より好ましくは約
30〜40重量%)含む。コア−シース繊維のコア及びシースの両方がポリエス
テルを含み、シースのポリエステルがコアのポリエステルより低い融解温度を有
する。前記の連続平行繊維は、コア−シース繊維のコアを形成するポリエステル
の融解温度と大体同じ融解温度を有する。このようなウェブは、約0.30〜約
0.40g/cmの範囲の密度を有する。
【0076】 セラミック繊維強化材は、本発明の適用に有用であることがある。本発明に適
したセラミック繊維強化材の例は、商品名「NEXTEL」(ミネソタ州、セン
トポールのミネソタマイニングアンドマニュファクチュアリングカンパニー製)
として周知である。有用なセラミック繊維強化マットの例は、商品名「440 ULTRAFIBER MAT」(ミネソタ州、セントポールのミネソタマイニ
ングアンドマニュファクチュアリングカンパニー製)として周知である。これら
のマットは、ショットのない、及びマットに添加した結合剤のない微細セラミッ
ク繊維の不織布である。前記の繊維は、繊維の直径が約2〜約4マイクロメータ
の範囲であり、繊維の長さが約2〜約25cmの範囲である。前記のマットは好
ましくは、幅が約10〜40cmの範囲であり、厚さが約1〜3cmの範囲であ
り、単位面積当たりの重量が約160〜210g/mの範囲であり、バルク密
度(マットの厚さが2.0cm)が約8〜11kg/mの範囲である。「44
0」マットを構成するセラミック繊維は、70重量%のアルミナ(A1
、28重量%のシリカ(SiO)、及び2重量%のボリア(boria)(B)からなる。
【0077】 前記の繊維材料のために有用な多くの有機的及び合成繊維スクリムがある。有
機材料の例には、綿、カンバス、及びウールなどがある。合成スクリムの例には
、ナイロン、織ナイロン、グラスファイバー、レーヨン、ポリエステル及び「K
evlar」などがある。基材の基本的な物理的必要条件は、基材を製造するた
めに必要とされる材料のタイプを決定する。
【0078】 研磨被膜 本発明のシームレス裏材は、研磨被膜をそれらの少なくとも1つの主面の少な
くとも一部分に適用することによって本発明のシームレス被覆研磨物品に変換さ
れる。一般に、前記の研磨被膜は、シームレス裏材の外主面の上に適用され、外
面に研磨被膜を有するベルトまたはループの形状の研磨物品を提供する。
【0079】 前記の研磨被膜は、単一被覆(すなわち、メイクコート)または多数の被覆(
すなわち、メイクコート及びサイズコート)によって裏材に付着している複数の
研磨粒子を含む。前記の被覆及び研磨粒子は、裏材が形成された後に別の工程で
裏材に適用される。
【0080】 メイクコートは、メイクコート結合剤前駆物質を被覆及び硬化することによっ
て形成される。メイクコート結合剤前駆物質は、ナイフ被覆、ロール被覆、輪転
グラビア被覆など、何れの従来の被覆技術によって被覆されてもよい。
【0081】 有用なメイクコート結合剤前駆物質は、裏材用結合剤と相溶性であるメイクコ
ート結合剤前駆物質及び研削仕上条件に対して耐性があるメイクコート結合剤前
駆物質である(すなわち、前記のメイクコートは、研磨粒子を劣化及び時期尚早
に剥離しない)。適した熱硬化性メイクコート結合剤前駆物質の例には、フェノ
ール樹脂、アミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル化イソ
シアヌレート樹脂、ユリアホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アク
リル化ウレタン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、またはそれらの混合物などがあ
る。好ましくは、前記の熱硬化性メイクコート結合剤前駆物質は、フェノール樹
脂、アミノプラスト樹脂、またはそれらの組合せである。前記のフェノール樹脂
は好ましくは、レゾールフェノール樹脂である。市販のフェノール樹脂の例には
、商品名「VARCIJM」(テキサス州、ダラスのオキシケムコーポレーショ
ン製)、「AROFENE」(オハイオ州、コロンバスのアシュランドケミカル
カンパニー製)、及び「BAKELITE」(コネチカット州、ダンバリーのユ
ニオンカーバイド製)として市販のフェノール樹脂などがある。好ましいアミノ
プラスト樹脂は、米国特許第4,903,440号または5,236,472号
に記載されているような、1分子中に少なくとも1つのアルファ、ベータ−不飽
和カルボニル基を有するアミノプラスト樹脂である。
【0082】 サイズコートは、メイクコート及び研磨粒子の上に適用される。サイズコート
は、サイズコート結合剤前駆物質を被覆及び硬化することによって形成される。
前記のサイズコート結合剤前駆物質は、ナイフ被覆、ロール被覆、輪転グラビア
被覆等など、何れの従来の技術によって適用されてもよい。適したサイズコート
結合剤前駆物質には、適したメイクコート結合剤前駆物質として上に記載した結
合剤前駆物質などがある。
【0083】 前記のメイクコート及びサイズコートは任意に、他の材料または添加剤を含有
してもよい。これらの材料には、粉砕添加物、充填剤、カップリング剤、湿潤剤
、染料、顔料、可塑剤、剥離剤、またはそれらの組合せなどがある。添加剤と称
される充填剤は一般に、90重量%以下で存在している。
【0084】 いくつかの場合には、スーパーサイズコートを前記のサイズコートの上に適用
するのが好ましいことがある。スーパーサイズコートは、被覆研磨材の研磨特性
を増強するために粉砕添加物を含有してもよい。粉砕添加物の例には、カリウム
テトラフルオロボラート、氷晶石、アンモニウム氷晶石、または硫黄などがある
。スーパーサイズコートは、結合剤及び粉砕添加物を含んでもよい。
【0085】 研磨材 本発明のシームレス研磨物品に用いるのに適した研磨材の例には、溶融酸化ア
ルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、炭化ケイ
素、アルミナジルコニア、ガーネット、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、また
はそれらの混合物などがある。用語「研磨材」は、研磨粒子、凝集塊、または多
グレン研磨粒体を包含する。凝集塊の例は、米国特許第4,652,275号に
記載されている。米国特許第5,078,753号に開示されているような希薄
侵蝕性凝集塊グレンを用いることもまた本発明の範囲内である。
【0086】 好ましい研磨材は、アルミナベース(すなわち、酸化アルミニウムベース)の
研磨粒子である。本発明の適用のために有用な酸化アルミニウムグレンには、溶
融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、及びセラミック酸化アルミニウ
ムなどがある。セラミック酸化アルミニウムの例は、米国特許第4,314,8
27号、4,744,802号、4,770,671号、及び4,881,95
1号に開示されている。
【0087】 本発明の有利な適用のための研磨粒子の平均の粉末度(particle s
ize)は、少なくとも約0.1マイクロメータ、好ましくは少なくとも約10
0マイクロメータである。約100マイクロメータの粒度(grain siz
e)は、米国規格協会(ANSI)標準B74.18−1984に従って、被覆
研磨材の等級120研磨粒子にほぼ相当する。前記の研磨粒子は、被覆研磨材の
所望の最終用途に応じて、配向されてもよく、またはそれらは配向されずに結合
剤に適用されてもよい。
【0088】 シームレス裏材及びシームレス被覆研磨物品の作製方法 本発明のシームレス裏材の作製方法は、 (a)外周面を有する支持ドラムを提供する工程、及び (b)少なくとも1つの繊維強化材を前記ドラムの前記外周面上に適用する工
程、 (c)繊維強化材を埋封するのに十分な量で裏材用結合剤前駆物質を繊維強化
材上に適用する工程であって、前記裏材用結合剤前駆物質が、 (i)芳香族ポリイソシアネートプレポリマー、 (ii)ポリオール硬化剤、 (iii)アクリル化ウレタン、及び (iv)少なくとも1つの重合剤、の混合物を含む工程、 (d)前記裏材用結合剤前駆物質を放射線エネルギーに露光して前記裏材用結
合剤前駆物質を重合させ、それによって相互侵入高分子網目を形成する工程、及
び (e)シームレス裏材を前記支持ドラムから取り除く工程、を含む。
【0089】 支持ドラム 本発明のシームレス裏材は好ましくは、ドラムまたはハブの形状の支持構造体
を用いて製造される。シームレスベルトは、形状が一般に円筒状である支持ドラ
ムの外周面の上に形成される。支持ドラムは、鋼、金属、セラミックス、または
強度プラスチック材料などの硬質材料から作製され得る。前記のドラムは、それ
をモーターによって、制御された速度で回転させることができるようにマンドレ
ル上に配置される。この回転は、適用に依存して、毎分0.1〜500回転(r
pm)、好ましくは、1〜100rpmの範囲であってもよい。
【0090】 前記のドラムは単体であるか、または圧潰してシームレス裏材を容易に除去す
るセグメントまたは部品から作られてもよい。大きいシームレス物品が好ましい
場合、ドラムは一般に、物品の圧潰性及び容易な除去のためにセグメントから作
られる。このようなドラムが用いられる場合、物品の内面は、セグメントが接合
されるわずかなリッジを有し、ドラム内に継ぎ目を形成することがある。内面が
概してこのようなリッジを含まないことが好ましいが、リッジは、製造を単純化
するために本発明のシームレス被覆研磨物品において、特に大きいベルトでは、
許容され得る。
【0091】 ドラムの寸法は概して、シームレス裏材の寸法に相当する。ドラムの外周は概
して、シームレス裏材の内周に相当する。シームレス裏材の幅は、ドラムの幅以
下の何れの値であってもよい。単一のシームレス裏材をドラム上に作製し、ドラ
ムから除去することができ、側面をトリミングすることができる。更に、裏材を
、多数の裏材に縦に切断することができる。
【0092】 剥離被覆 多くの場合、結合剤または他の成分の何れかが適用される前に、剥離被覆がド
ラムの周囲に適用されることが好ましいことがある。剥離被覆は、結合剤前駆物
質が固化された後に裏材をドラムから簡単に剥離することを可能にする。たいて
いの場合、この剥離被覆はシームレス被覆研磨材の一部にならない。圧潰可能な
ドラムが裏材の作製に用いられる場合、このような剥離ライナーは、裏材の内面
のリッジの形成を妨ぐか、または低減させるのに役立つ。剥離被覆の例には、シ
リコーン、フルオロケミカル、またはシリコーンまたはフルオロケミカルで被覆
したポリマーフィルムなどがあるがこれらに制限されない。裏材用結合剤の上に
配置される第2の剥離被覆を用いることもまた、この発明の範囲内である。この
第2の剥離被覆は一般に、裏材用結合剤前駆物質を固化する間に存在しており、
その後に除去され得る。
【0093】 裏材内層 多くの場合、シームレス被覆研磨物品の引裂き抵抗を増大させ、裏摩耗を低減
させ、及び/または美的な外観を増大させるために紙またはポリマーフィルムの
内層を提供するのが好ましいことがある。紙またはポリマーフィルムは、裏材用
結合剤または他の成分(例えば、繊維強化材)の何れかが適用される前にドラム
の外周面の上に適用される。このような層は裏材用結合剤に接着し、それによっ
てシームレス裏材またはシームレス被覆研磨物品の内面を形成する。
【0094】 繊維強化材の適用 剥離被覆または裏材内層の適用後に、繊維強化材の少なくとも1つの層が適用
される。前記の繊維強化材を、いろいろな仕方でドラムの外側の周囲に適用する
ことができる。適用の特定の方法は一般に、選択された繊維材料のタイプによっ
て決められる。
【0095】 不織または織マットまたはウェブの形状の繊維強化材については、前記のマッ
トまたはウェブは、それを巻出部から誘導し、ドラムが回転するときにそれをド
ラムの周りに巻き付けることによって適用されてもよい。前記のマットまたはウ
ェブは螺旋状にドラムの周りに巻取られる(すなわち、マットまたはウェブの端
縁はドラムの端縁に対して傾斜される)か、または前記のマットまたはウェブは
ドラムの周りに真直ぐに巻き付けられてもよい。マットまたはウェブの幅がドラ
ムの幅より小さい場合、螺旋状の巻取が、ドラムの全幅をマットまたはウェブの
単一の連続した長さで覆うために、好ましい。所望の特定の構造に応じて、マッ
トまたはウェブの1つより多い層がドラムの周りに巻き付けられてもよい。好ま
しくは、繊維マットまたはウェブは少なくとも2回、巻き付けられる。このよう
にして層内の分離した継ぎ目が回避される。
【0096】 連続した繊維ストランドを適用するための好ましい方法は、均等巻取機の使用
を必要とする。この方法において、連続した繊維ストランドが均等巻取機によっ
て引かれる間にドラムは回転させられ、ドラムの幅の全体にわたり螺旋状に巻取
られる。前記の均等巻取機は、連続した繊維ストランドがドラムの全幅にわたり
層内に均一に適用されるように横断するのが好ましい。このように巻取られると
き、連続した繊維ストランドは、繊維ストランドの各々の巻き付けを概して繊維
ストランドの先行の巻き付けに平行にして、螺旋状に巻かれたパターンで裏材用
結合剤中に提供される。
【0097】 均等巻取機がドラムの全幅の全体にわたり移動しない場合、連続した繊維スト
ランドは、例えば、ドラムの端縁において、ドラムの幅の特定の部分にだけ配置
されることがある。
【0098】 更に、均等巻取機上で2つ以上の異なったヤーンを並んで巻き取ることが好ま
しいことがある。例えば、1つのヤーンがガラスから作製されてもよく、別のヤ
ーンがポリエステルまたはポリアミドであってもよい。
【0099】 好ましくは、繊維強化材の不織マットを上に記載したように最初にドラムに適
用し、その後に、連続した繊維ストランドを均等巻取機を用いてドラムの幅の全
体にわたり適用する。
【0100】 細断ガン(chopping gun)を用いて繊維強化材を適用することも
できる。細断ガンは、好ましくはドラムが回転し、ガンが固定されている間に、
繊維をドラム上の樹脂材料上に射出する。この方法は、強化繊維が小さい(すな
わち、長さが約100ミリメートルより短い)ときに特に適している。強化繊維
の長さが約5ミリメートルより短い場合、強化繊維を裏材用結合剤前駆物質中に
混合及び浮遊させることができる。次に、得られた裏材用結合剤前駆物質/繊維
材料混合物をドラムに適用することができる。
【0101】 裏材用結合剤前駆物質の適用 前記の繊維強化材に、いろいろな仕方で裏材用結合剤前駆物質を配合すること
ができる。例えば、繊維強化材は、ドラムの外周面に予め適用された裏材用結合
剤前駆物質に直接に適用されてもよく、繊維強化材は最初にドラムに、その後に
、裏材用結合剤前駆物質に適用されてもよく、または繊維強化材及び裏材用結合
剤前駆物質が1回の連続した操作でドラムに適用されてもよい。
【0102】 好ましくは、繊維強化材の不織マットを最初に、ドラムの外周面の上に適用し
、その後に、裏材用結合剤前駆物質及び連続した繊維ストランドを回転ドラムに
同時に適用する。特に、連続した繊維ストランドが均等巻取機を用いて回転ドラ
ムの周りに巻取られるとき、裏材用結合剤前駆物質は、大体、繊維ストランドが
ドラムの周りに巻かれている場所で繊維ストランドの上に適用される。液体状態
で適用される裏材用結合剤前駆物質は、繊維強化材(すなわち、連続した繊維ス
トランド及び不織マット)を埋封し、不織マットを含浸する。同時被覆及び巻取
プロセスの間に、巻取機及び被覆ヘッドの両方が支持ドラムの外周面を横断し、
繊維ストランド及び裏材用結合剤前駆物質が、形成されているシームレス裏材の
幅の上に適用される。好ましくは、前記の被覆ヘッドは均等巻取機上に取付けま
たは結合され、支持ドラムの外周面を横断する手段を提供する。任意に、均等巻
取機はオリフィスを有してもよく、繊維ストランドがオリフィス中を進むときに
それが裏材用結合剤前駆物質で被覆される。オリフィスの直径は、研磨物品の裏
材中の裏材用結合剤の所望の量に対応するように選択される。
【0103】 ポリイソシアネートプレポリマー及びポリオール硬化剤の反応性の性質のため
に、それらは一般に及び好ましくは、裏材用結合剤前駆物質を繊維強化材に適用
する直前まで、別個の容器内に保持される。ポリイソシアネートプレポリマー及
びポリオールは好ましくは、それらの間の何れの反応も裏材用結合剤前駆物質の
被覆性に有害に影響を及ぼすので、別個の容器内に保持される。例えば、粘度が
、被覆のために望ましくない大きさに増大することがある。
【0104】 一般に及び好ましくは、第1の容器(容器「A」)は、ポリイソシアネートプ
レポリマー、放射線活性化ウレタン触媒、及び所望の任意の成分を保持する。第
2の容器(容器「B」)は、アクリル化ウレタン、ポリオール硬化剤、フリーラ
ジカル光開始剤、及び所望の任意の成分を含む混合物を保持する。裏材用結合剤
前駆物質を被覆する直前に、容器Aからの材料を容器Bからの材料と混合する。
好ましくは、容器A及びBは、静電または固定ミキサに接続されているパイプの
セグメントに接続される。静電または固定ミキサは、容器Aからの材料の流れを
容器Bからの材料の流れと混合し、それによって裏材用結合剤前駆物質を形成す
る。形成された混合物がポリイソシアネートプレポリマー及びポリオール硬化剤
の所望の化学量論比を含有するように、容器A及びBからの材料の流量が制御さ
れなければならない。混合されると、裏材用結合剤前駆物質は、被覆装置中に流
入し、繊維強化材に適用される。
【0105】 図4を参照すると、本発明のシームレス裏材を作製するための好ましい装置が
示される。好ましくはスパンボンドナイロン不織布である不織マット42は、少
なくとも1つの層でドラム44に適用される(すなわち、前記のマットが少なく
とも1回、ドラムの外側の周囲に巻き付けられる)。継ぎ目を回避するために、
少なくとも2回、マットをドラム44の周りに巻き付けることが好ましい。前記
のマットは、ドラムの周りに螺旋状(すなわち、スパイラル)に巻き付けられて
もよく、またはマットは、ドラムの周りに真直ぐに巻き付けられてもよい。
【0106】 繊維マット42をドラム44に適用後に、次いで連続した繊維ストランド46
を繊維マット42の表面の上に適用する。繊維ストランド46の適用は、均等巻
取機50を有するヤーンガイドシステム48の使用を必要とする。この方法にお
いて、ドラム44は、連続した繊維ストランド46がスプールから均等巻取機5
0によって引かれて不織マット42上にドラム44の外周面に巻取られる間、回
転させられる。連続した繊維ストランド46は、ドラム44の周りに螺旋状に巻
取られる。連続した強化繊維ストランド46がマット42の幅全体にわたり層で
均一に適用されるように、均等巻取機50がドラムの幅全体にわたり移動するの
が好ましい。従って、ストランド46は螺旋状に巻かれたパターンになっており
、繊維ストランドの各々の巻き付けは、そのストランドの先行の巻き付けに実質
的に平行である。任意に、連続したストランド46は、不織マット42の幅の部
分だけの上に適用されてもよい。例えば、ストランド46は、不織マット42の
外縁付近だけに適用されてもよい。連続したストランド46は好ましくは、ガラ
スまたはポリアミドから作製される。任意に、異なった材料の連続した繊維スト
ランド(例えば、ポリアミドストランド及びガラスストランド)は、別個のスプ
ールから同時に圧伸され、不織マット42の上に均等巻取機50を用いて適用さ
れてもよい。
【0107】 巻取プロセスの間に、裏材用結合剤前駆物質78は被覆システム52によって
適用される。被覆システム52は、容器A54及び容器B56を備える。容器A
は、パイプセグメント58の第1の端部に接続されている。パイプセグメント5
8の第2の端部は、第1の計量型ポンプ60に接続されている。容器B56は、
パイプセグメント62の第1の端部に接続されている。パイプセグメント62の
第2の端部は、第2の計量型ポンプ64に接続されている。第1の計量型ポンプ
60は、パイプセグメント66の第1の端部に接続されている。第2の計量型ポ
ンプ64は、パイプセグメント68の第1の端部に接続されている。パイプセグ
メント66の第2の端部は、固定ミキサ70の第1の入口に接続されている。パ
イプセグメント68の第2の端部は、固定ミキサ70の第2の入口に接続されて
いる。固定ミキサ70がアーム71によって均等巻取機50に取付られている。
固定ミキサ70の第2の端部(すなわち、出口)は、ドラム44の上に配置され
る。任意に、固定ミキサ70の第2の端部は、ダイまたは押出しタイプの被覆ヘ
ッドなどの被覆ヘッド(図示せず)に接続されてもよい。
【0108】 容器A54は、ポリイソシアネートプレポリマー、放射線活性化ウレタン触媒
、及び所望の任意の成分を含む混合物を保持する。容器B56は、アクリル化ウ
レタン、ポリオール硬化剤、フリーラジカル光開始剤、及び所望の任意の成分を
含む混合物を保持する。計量型ポンプ60は、容器A54から材料をパイプセグ
メント58及び66を通して固定ミキサ70中に引く。第2の計量型ポンプ64
は、容器B56から材料をパイプセグメント62及び68を通して固定ミキサ7
0中に引く。第1の計量型ポンプ60及び第2の計量型ポンプ64は、ポリイソ
シアネートプレポリマー及びポリオール硬化剤の所望の化学量論比に相当する相
対的な流量を提供するように制御される。固定ミキサ70において、容器A及び
容器Bからの材料の流れを混合して裏材用結合剤前駆物質78を形成する。固定
ミキサ70は、一連の左及び右巻き螺旋造形バッフルを含む。流体が固定ミキサ
70を通して移動するとき、それはバッフルによって分かれ、再び結合され、容
器Aからの材料の流れと容器Bからの材料の流れとの混合をもたらす。ドラム4
4の上に置かれている固定ミキサ70は、裏材用結合剤前駆物質78をドラム4
4の周囲に巻き付けられている繊維強化材に適用する。好ましくは、均しブレー
ドまたはドクターブレード77が被覆ヘッド76の後ろに配置される。均しまた
はドクターブレード77は、裏材用結合剤前駆物質の表面を均すと共に裏材用結
合剤前駆物質を繊維強化材料に含浸させるように作用する。一般に、均しまたは
ドクターブレードは、厚さ約20ミル(0.5mm)のポリエステルフィルムを
含む。
【0109】 連続したフィラメント46の巻取の間に、固定ミキサ70は、均等巻取機50
の後のドラム44の幅を横断し、裏材用結合剤前駆物質78をドラム44の周囲
に巻き付けられた繊維強化材に適用する。十分な裏材用結合剤前駆物質78を適
用し、繊維マット42及び連続した繊維ストランド46の少なくとも上及び下に
裏材用結合剤前駆物質の層を提供する。第1の計量型ポンプ60及び第2の計量
型ポンプ64が、裏材用結合剤前駆物質78の所望の被覆重量を提供するように
制御される。
【0110】 裏材用結合剤前駆物質の硬化 裏材用結合剤前駆物質を繊維強化材に適用した後に、裏材用結合剤前駆物質は
重合させられる。重合は、裏材用結合剤前駆物質を放射エネルギーの供給源に露
光することによって開始される。好ましくは、裏材用結合剤前駆物質は、重合プ
ロセスを開始するために紫外線に露光される。好ましい紫外線供給源は、メリー
ランド州、ゲイサーズバラのフュージョンシステムズインク製であり、モデルP
−600電源によって電力供給された、タイプ「D」バルブを備えたモデルI−
600照射装置を含む。前記のシステムは、236ワット/cm(600ワット
/インチ)で作動する。図4を参照すると、好ましいプロセスにおいて、紫外線
ランプ82はドラム44の幅を横断することができる。紫外線ランプ82は、均
等巻取機50及び固定ミキサ70の後を追う。このようにして、裏材用結合剤前
駆物質の重合は、裏材用結合剤前駆物質を繊維強化材に適用する短時間の内に開
始される。これは、裏材用結合剤前駆物質が繊維強化材への適用後に急速に重合
されるので、シームレス裏材の効率的な作製方法を結果する。裏材用結合剤前駆
物質の重合速度は、裏材用結合剤前駆物質の配合(例えば、重合剤のタイプ及び
量、アクリル化ウレタンの官能価及び分子量、及びポリイソシアネートプレポリ
マーの反応性)、裏材用結合剤前駆物質の厚さ、裏材用結合剤前駆物質中の添加
剤(例えば、充填剤)の存在、及び放射エネルギーへの露光の大きさ(例えば、
紫外線への露光の強度、分光分布、及び継続時間)などのファクターに依存する
【0111】 裏材用結合剤前駆物質を適用及び重合させた後、シームレス裏材は支持ドラム
44から好ましくは除去される。任意に、裏材用結合剤前駆物質を加熱して裏材
用結合剤前駆物質を更に重合させてもよい。
【0112】 本発明のシームレス裏材の更に別の作製方法は、例えば、米国特許第5,68
1,612号(ベネディクトら)に見いだされる。
【0113】 研磨被膜の適用 シームレス裏材が作製された後、研磨被膜をシームレス裏材の外主面に適用す
る。前記の研磨被膜は、メイクコート、メイクコート中に埋め込んだ複数の研磨
粒子、サイズコート、任意にスーパーサイズコートからなる。最初に、メイクコ
ートが裏材に適用される。これに引き続いて、好ましくは複数の研磨粒子の形状
の研磨材料を、次いでメイクコートに適用する。次に、その中に研磨粒子を埋め
込んだメイクコートを少なくとも部分的に固化する。メイクコートが熱硬化性樹
脂である場合、この固化プロセスは硬化または重合プロセスである。一般に、こ
れは、熱エネルギーまたは放射エネルギーのどちらかのエネルギーの使用を必要
とする。これに引き続いて、第2の被覆またはサイズ被覆が、研磨粒子及びメイ
ク被覆の上に適用される。次に、メイクコート及びサイズコートの両方が完全に
固化される。
【0114】 本発明のシームレス被覆研磨材の作製において、前記の裏材は、裏材を回転さ
せるためのモーターに接続されている2つのドラムローラーの周りに据え付けら
れる。あるいは、前記の裏材は、裏材を回転させるためのモーターに接続されて
いる1つのドラムローラーの周りに据え付けられる。裏材が回転するとき、メイ
クコートは、ナイフ被覆、ダイ被覆、ロール被覆、噴霧被覆、またはカーテン被
覆などの何れかの従来の被覆技術によって適用される。噴霧被覆が好ましい。メ
イクコートの適用後、研磨粒子が適用される。前記の研磨粒子を、静電コータに
よってメイクコートに静電的に堆積させることができる。前記のドラムローラー
は、静電コータのために接地プレートの働きをする。あるいは、研磨粒子をドロ
ップ被覆によって適用することができる。
【0115】 好ましくは、メイクコートは、サイズコートを適用する前に固化され、または
少なくとも部分的に固化される。サイズコートを、ロール被覆、噴霧被覆、また
はカーテン被覆などの何れかの従来の方法によって適用することができる。サイ
ズコートは好ましくは、噴霧被覆によって適用される。次に、裏材がまだドラム
ローラー上にある間に、メイクコート及びサイズコートを完全に硬化することが
できる。あるいは、得られた製品を、メイク及びサイズ被覆の硬化前にドラムロ
ーラーから除去することができる。
【0116】 この発明の目的及び利点は更に、以下の実施例によって示されるが、これらの
実施例において説明された特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細
は、この発明を不当に制限するものと解釈されるべきではない。特に指示しない
限り、すべての部及びパーセントは重量基準である。
【0117】 実施例 この発明の種々の修正および変更がこの発明の範囲及び精神から外れることな
く実施できることは、当業者には明白であろう。この発明は、ここに示した具体
的な実施態様に不当に制限しようとするものでないと理解されるべきである。
【0118】 材料の用語解説 PET1NW:厚さ約0.127mm、重さ約28g/平方メートルのスパン
ボンドポリエステル不織マット。テネシー州、オールドヒッコリーのリメイコー
ポレーション製の商品名「REMAY」。 E743:ペンシルベニア州、ピッツバーグのベイヤーコーポレーション製の
商品名Mondur E743の、ジイソシアネート官能価を有するMDIプレ
ポリマー。 E744:ペンシルベニア州、ピッツバーグのベイヤーコーポレーション製の
Mondur E744の、ジイソシアネート官能価を有するMDIプレポリマ
ー。 HEA:ミシガン州、ミッドランドのダウケミカルコーポレーション製の2−
ヒドロキシエチルアクリレート。 Eb−8402:ジョージア州、アトランタのUCBケミカルズ製の商品名E
becryl 8402のアクリル化ウレタンオリゴマー。 V−813:コネチカット州、ミドルバリーのユニロイヤル・ケミカルコーポ
レーション製の商品名Vibrathane 813のイソシアネートプレポリ
マー。 CAT:コネチカット州、ミドルバリーのユニロイヤル・ケミカルコーポレー
ション製の商品名Caytur 31の可塑剤中に分散されたメチレンジアニリ
ンの塩錯体。 E−828:テキサス州、ヒューストンのシェルケミカルカンパニー製の商品
名Epon 828のエポキシ樹脂。 THF−1000:ニュージャージー州、マウントオリーブのBASF製の商
品名ポリTHF−1000のポリオール。 THF−250:ニュージャージー州、マウントオリーブのBASF製の商品
名ポリTHF−250のポリオール。 UVI−6974:コネチカット州、ダンバリーのユニオンカーバイド製の商
品名UVI−6974のカチオン系のための光開始剤。 Uv−783:オハイオ州、シンシナティのモートンインターナショナル製の
商品名Uvithane 783のアクリル化ウレタンオリゴマー。 CD−504:ペンシルベニア州、エクストンのサートマーカンパニー製の商
品名CD504のエトキシ化ノニルフェノールアクリレート。 SR−256:ペンシルベニア州、エクストンのサートマーカンパニー製の商
品名SR−256の2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート。 SR−602:ペンシルベニア州、エクストンのサートマーカンパニー製の高
度エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート。 SR−610:同様にペンシルベニア州、エクストンのサートマーカンパニー
製のポリエチレングリコール600ジアクリレート。 Ph−6l73:ペンシルベニア州、アムブラーのヘンケル製の商品名Pho
tomer 6173の単官能性アクリレート。 I−651:ニューヨーク州、ホーソーンのチバスペシャルティケミカルズコ
ーポレーション製の商品名Irgacure 651の光開始剤。 I−261:ニューヨーク州、ホーソーンのチバスペシャルティケミカルズコ
ーポレーション製の商品名Irgacure261の光開始剤。 PSOLV:ミネソタ州、セントポールのワーラムケミカルカンパニー製の、
15%の水及び85%のプロピレングリコールモノメチルエーテルを含有する、
商品名Polysolv PMの溶剤ブレンド。 A−l00:ミネソタ州、セントポールのワーラムケミカルカンパニー製の商
品名Aromatic100の溶剤。 CMD:ケンタッキー州、ジェファーソンタウンのハイテックポリマーズ製の
商品名「CMD35201」の、水に溶かした55重量%のビスフェノールAの
ジグリシジルエーテル。 ERC:ペンシルベニア州、アレンタウンのエアプロダクツ製の商品名「EM
I−24」の、2−エチル−4−メチルイミダゾール(imidiazole)
の25重量%水溶液。 KRO:イリノイ州、E.セントルイスのハークロスピグメンツ製の商品名「
KR−3097」の赤色酸化鉄顔料。
【0119】 一般手順1 シームレス裏材の作製 この手順は、米国特許第5,681,612号(ベネディクトら)に記載され
ているような熱硬化性結合剤材料を利用するシームレス裏材の裏材を作製する一
般的な方法を説明する。
【0120】 前記の裏材を、直径19.4cm及び外周61cmのアルミニウムドラム上に
形成した。前記のアルミニウムドラムは壁厚が0.64cmであり、1〜40の
毎分回転数(rpm)で回転することができるDCモータによって回転させられ
る7.6cmのマンドレル上に据え付けられる。ドラムの周囲の上には剥離表面
の働きをする厚さ0.13ミリメートルのシリコーン被覆ポリエステルフィルム
があった。このシリコーン被覆ポリエステルフィルムは、裏材の一部ではなかっ
た。ループの最終寸法は、幅61cm×長さ61cm(すなわち、61cmの外
周)であった。
【0121】 幅約15cmの不織ウェブ(PET1NW)の2層に、間隙を0.3mmに設
定したナイフコータによって裏材用結合剤前駆物質を含浸させた。裏材用結合剤
前駆物質は、60重量%のV−813、28.5重量%のCAT、及び1.5重
量%のKROを含んだ。前記の裏材用結合剤前駆物質は、A−100中の90重
量%溶液であった。得られた含浸材料を、ドラムが約5rpmで回転するときに
2回、ドラムの周りに巻き付けられた。次に、最初に6つの強化繊維ストランド
を、ポンプ供給ニードルダイによって裏材用結合剤前駆物質で被覆し、次いで、
約20cm/mmでドラムの面全体にわたり移動する均等巻取機を有するヤーン
ガイドシステムによって含浸不織ウェブの上に巻き付けた。ドラムは80rpm
で回転していた。これは、幅1cm当たり24ストランドの間隔を有する繊維ス
トランドの異なった層を有する裏材をもたらした。前記のストランドは、交互の
ナイロン(デラウェア州、ウィルミントンのデュポン製の商品名「728DTX
」の210デニールのナイロンストランド)及びガラス繊維(ペンシルベニア州
、ピッツバーグのPPG製の「G150」の0.7オンスのガラス繊維ストラン
ド)であった。裏材用結合剤前駆物質の乾燥重量は、約340g/mであった
。ストランドの間隔を、ドラムの回転速度の増加または減少またはヤーンガイド
の速度の増加または減少によって変化させた。次に、20分間、150℃の炉内
で10rpmでゆっくりと回転する間に、裏材用結合剤前駆物質を硬化させた。
【0122】 一般手順2 シームレス裏材の作製 この手順はシームレス裏材(すなわち、シームレスベルトまたはループ)を作
製するための本発明の一般的な方法を説明する。
【0123】 前記の裏材を、直径19.4cm及び外周61cmのアルミニウムドラム上に
形成した。前記のアルミニウムドラムは壁厚が0.64cmであり、1〜40回
の毎分回転数(rpm)で回転することができるDCモータによって回転させら
れる7.6cmのマンドレル上に据え付けた。ドラムの周囲の上には剥離表面の
働きをする厚さ0.13ミリメートルのシリコーン被覆ポリエステルフィルムが
あった。このシリコーン被覆ポリエステルフィルムは、裏材の一部ではなかった
。ループの最終寸法は、幅61cm×長さ61cm(すなわち、61cmの外周
)であった。
【0124】 幅約15cmの不織ウェブ(PET1NW)の2層を、ドラムが約5rpmで
回転するときに2回、ドラムの周りに巻き付けられた。次に、6つの強化繊維ス
トランドを、約20cm/分でドラムの面全体にわたり移動する均等巻取機を有
するヤーンガイドシステムによって前記の不織ウェブの上に巻き付けた。前記の
ストランドは、交互のナイロン(デラウェア州、ウィルミントンのデュポン製の
商品名「728DTX」の210デニールのナイロンストランド)及びガラス繊
維(ペンシルベニア州、ピッツバーグのPPG製の「G150」の0.7オンス
のガラス繊維ストランド)であった。前記のストランドを、幅1センチメートル
当たり24ストランドの間隔で適用した。
【0125】 ストランド巻取プロセスの間に、前記の裏材用結合剤前駆物質を不織ウェブ及
び繊維強化ストランドの上に適用した。裏材用結合剤前駆物質を適用した被覆ヘ
ッドは、均等巻取機システムを有するドラムの面全体にわたり移動した(すなわ
ち、20cm/分の速度で)。裏材用結合剤前駆物質を、計器付き混合システム
によって被覆ヘッドに供給した(図4を参照)。計器付き混合システムは、ポリ
イソシアネートプレポリマーを保持する容器A、及びアクリル化ウレタン、ポリ
オール及び重合剤を含む混合物を保持する容器Bを備えた。容器A及び容器B内
の混合物は、前記の混合物を配合した固定ミキサ中に直接に、別個のラインを通
して2つのゼニスギヤポンプによって供給され、裏材用結合剤前駆物質を形成し
た。前記のギヤポンプを通る流量を制御してポリイソシアネートプレポリマーと
ポリオールとの所望の化学量論比及び所望の裏材用結合剤前駆物質の被覆重量を
提供した。裏材用結合剤前駆物質の被覆重量は、約340g/mであった。
【0126】 適用されると、裏材用結合剤前駆物質を、236ワット/cm(600ワット
/インチ)で作動する紫外線(フュージョンシステムズ、「D」ランプ)を用い
て硬化した。幅が25.4cm(10インチ)である紫外線を、約7.5cm(
2.95インチ)離してドラムの上に配置した。裏材用結合剤前駆物質を繊維強
化材上に被覆した後、ドラムをランプ下で3回転/分で回転させる間に、裏材用
結合剤前駆物質を45秒間、紫外線に露光した。前記の紫外線ランプは裏材の幅
より細いので(すなわち、ランプは幅25.4cmであるのに対し、裏材は幅5
5.9cmである)、前記のランプは、ドラムの幅にわたる(25.4cm離れ
た)連続した3つの位置に配置される。前記のランプは、45秒間、各々の位置
にとどまった。紫外線の露光の完了後に、裏材用結合剤前駆物質を121℃(2
50゜F)で10分間、熱硬化した。
【0127】 一般手順3 シームレス被覆研磨物品の作製 この手順は、シームレス被覆研磨物品をシームレス裏材から作製する一般的な
方法を説明する。
【0128】 最初に、シームレス裏材を、「裏材を作製するための手順1」に記載したよう
にアルミニウムドラム/マンドレル集成体上に据え付けた。ドラムが40rpm
で回転するとき、メイクコートを、裏材ループの外面にエアスプレーガンによっ
て適用した。メイクコートを裏材上に噴霧するのに30〜40秒かかった。メイ
クコートを、10%のPSOLV及び90%の水を含む溶剤中の70重量%溶液
として適用した。前記のメイクコート樹脂は、48%のレゾールフェノール類樹
脂及び52%の炭酸カルシウムを含んだ。前記のメイクコートを、約105g/
の湿潤被覆重量で適用した。
【0129】 次に、等級80の研磨粒子を、約377g/mの重量でメイクコート上に静
電被覆した。ドラム10は、研磨粒子をメイクコート前駆物質中に被覆する電界
の作動中、10rpmで回転した。前記のドラムは接地プレートの働きをした。
研磨粒子の平均の粉末度は300マイクロメータ(ANSI等級80)であり、
溶融酸化アルミニウム及びセラミック酸化アルミニウムの15/85重量%のブ
レンドを含んだ(セラミック酸化アルミニウムは、米国特許第4,314,82
7号及び4,881,951号に従って作製され、ミネソタ州、セントポールの
ミネソタマイニングアンドマニュファクチュアリングカンパニー製の商品名「C
ubitron 321」である)。前記の研磨粒子ブレンドは、米国特許第4
,734,104号に従って完成された。被覆後に、得られた構造物を除去し、
98℃で60分間バッチ炉内に置いた。
【0130】 乾燥後に、ドラムを、40rpmで回転するシャフト上に取り付けた。サイズ
コート前駆物質を、裏材ループの表面の研磨粒子及びメイクコートの上に噴霧し
た。サイズコート前駆物質は、90%の水及び10%のPSOLVを含む溶剤に
溶かした72重量%溶液であった。サイズコートは、レゾールフェノール樹脂を
32部、氷晶石を66部、及び2部のKROを含んだ。サイズコートを、約19
0g/mの湿潤被覆重量で噴霧によって適用した。サイズコートの適用後に、
得られた構造物をドラムから除去し、98℃で60分間、早期硬化させた。
【0131】 早期硬化後に、シームレス被覆研磨物品をドラム上に再び取り付けた。次に、
スーパーサイズ被覆を、サイズコートの上に噴霧によって適用した。前記のスー
パーサイズを、固形分72%の水溶液として適用した。スーパーサイズ被覆は、
CMDを17部、76部のカリウムテトラフルオロボラート粉砕添加物、2部の
KRO、及び2部のERCを含んだ。前記のスーパーサイズを、約150g/m の湿潤被覆重量で適用した。得られた構造物を最初に、98℃で60分間、硬
化させ、その後に、105℃で5時間、最終硬化させた。
【0132】 試験前に、得られたシームレス被覆研磨物品を、2.5cmの支持バー及び隆
起螺旋バーの上に流すことによって屈曲した。
【0133】 試験手順1 ダイナファイル(Dynafile)研削試験 ベルトの形状のシームレス被覆研磨物品(1.3cm×61cm)を、空気動
力研磨ベルト機械(ニューヨーク州、クラレンスのダイナブレードインク製のモ
デル#11000)上に据え付けた。このベルト機械は、直径1インチ×0.3
75インチ(2.54cm×0.95cm)のゴムコンタクトホイール、同様に
ダイナブレードインク製のモデル#11219、を有した。直径12インチ×厚
さ0.125インチ(30.5cm×0.3cm)の304ステンレス鋼ディス
ク加工物を、ゴムコンタクトホイールの中心に90°に配置し、3rpmで回転
させた。90psiのライン圧力(約6.3kg/cm)を用いて空気動力研
磨ベルト機械に動力を供給した。幅0.5インチ(1.3cm)のベルト表面を
2分間、またはベルトが不良になるまで連続的に研削した。シームレス被覆研磨
ベルトを、760gの重りによって前記の加工物に接するようにした。シームレ
ス被覆研磨ベルトを、試験の前及び後に秤量した。前記のディスクもまた、試験
の前及び後に秤量した。概して好ましいシームレス被覆研磨ベルト構造物は、大
きな切削速度でベルト重量の減量が最も少なく研削した。表1に記載された結果
は平均であった。
【0134】 試験手順2 ELB研削試験 研削用1018鋼での性質を確認するために、ELB研削試験を行った。実施
例4〜5及び比較例Eの節に記載したシームレス被覆研磨物品(すなわち、ベル
ト)を、102cm×2.54cmの試験片に変換し、ニュージャージー州、マ
ウンテンサイドのELBグラインダーコーポレーション製の商品名「ELB タ
イプSPA 2030ND」ELB往復動式ベッド研削盤上に据え付けた直径3
6cmのアルミニウムコンタクトホイールの周囲に取り付けた。湿潤研削は、水
を潤滑剤として利用した。
【0135】 研磨物品の有効な切削面積は、1.27cm(0.5インチ)×102cmで
あった。シームレス被覆研磨ベルトによって研磨された加工物は湿式研削試験用
の1.27cm(幅)×35.6cm(長さ)×10.2cm(高さ)の寸法を
有する1018鋼であった。研磨は、1.27cm×35.6cmの端縁に沿っ
て行われた。前記の1018鋼加工物を往復動式台上に取り付けた。研磨ベルト
の速度は、表面5500フィート/分(表面1676メートル/分)であった。
加工物が横断する台の速度は、毎分6メートルであった。研磨ベルトのダウンフ
ィード増分は、0.05mm/加工物の1回の通過、であった。用いられたプロ
セスは従来の表面研削であり、そこにおいて、加工物は、回転している研磨試験
片の下で往復運動させられ、各通過間でダウンフィードを徐々に増加させた。冷
却剤または潤滑剤を、6ガロン/分で循環させた。シームレス被覆研磨ベルトを
摩耗終点まで研削し、1018鋼の全切削量を測定した。
【0136】 比較例A 比較例Aを、一般手順1及び一般手順3に従って作製した。裏材用結合剤前駆
物質は、60重量%のV−813、28.5重量%のCAT、及び1.5重量%
のKROを含んだ。結合剤前駆物質を、A−100を用いて90重量%の溶液に
希釈した。
【0137】 比較例Aを試験手順1に従って試験した。比較例Aは、切削が6.5gであり
、ベルトの減量が1.0グラムであった。
【0138】 比較例B及びC これらの実施例は、シームレス裏材のための裏材用結合剤としてのエポキシ/
ポリオール化学的性質の使用を示す。
【0139】 比較例B及びCの裏材を一般手順2に記載したように作製したが、ただし、裏
材用結合剤前駆物質を、158ワット/cmで作動するフュージョンシステムズ
「D」ランプ下で2分間、硬化させ、次に、5分間、100℃で熱硬化させた。
比較例B及びCのための裏材用結合剤前駆物質の調合物を以下に示す。前記のシ
ームレス裏材を、一般手順3に記載したようにシームレス被覆研磨物品に変換し
た。研磨被膜を硬化した後に、シームレス被覆研磨ベルトを屈曲し、切断した。
この操作の間に、研磨被膜は不十分な接着のために裏材から剥離した。
【0140】
【表1】
【0141】 比較例D この実施例は、シームレス被覆研磨物品の裏材用結合剤中のUV硬化性アクリ
レート官能性樹脂の使用を示す。
【0142】 比較例Dの裏材を一般手順2に記載したように作製したが、ただし、裏材用結
合剤前駆物質を158ワット/cmで作動するフュージョンシステムズ「D」ラ
ンプ下で15秒間、硬化させた。熱硬化はなかった。裏材用結合剤前駆物質の調
合物を以下に示す。前記の裏材を、一般手順3に記載したようにシームレス被覆
研磨物品に変換した。
【0143】
【表2】
【0144】 得られたシームレス被覆研磨物品を試験手順1に従って試験した。切削性能は
4.2gであり、ベルト減量は7.3gであった。これらの結果は、研磨粒子の
低切削及び許容できないほど大きなはがれを示す。
【0145】 実施例1〜3 実施例1〜3は、本発明のシームレス被覆研磨物品を説明する。実施例1〜3
のシームレス被覆研磨物品を、一般手順2及び一般手順3に従って作製した。実
施例1〜3の特定の裏材用結合剤前駆物質の調合物を以下に記載する。得られた
シームレス被覆研磨物品を試験手順1に従って試験し、結果を表1に記録する。
【0146】
【表3】 実施例1〜3のための裏材用結合剤前駆物質
【0147】
【表4】 表1
【0148】 アクリル化ウレタン(AU)の合成 櫂形撹拌機、温度制御装置付き温度計、熱供給源及び窒素パージを備えた5リ
ットルの3首丸底フラスコに、Desmodur E743を3150g(当量
、525)、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)
を2g、オクタン酸第一スズを4滴、添加した。前記の反応の内容物を撹拌し、
50℃に加熱した。この時点で、2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)
を230g(1.98当量)添加した。前記の反応内容物の温度は約70℃まで
上昇した。前記の反応内容物を約55℃に冷却させた。HEAを更に230g(
1.98当量)添加した。前記の内容物の温度は約60℃まで上昇した。発熱が
引くとき、HEAを240g(2.06当量)添加し、内容物の温度を65℃に
上げ、2時間、維持した。試料が除去され、赤外線分光分析(IR)によって過
剰なイソシアネート(NCO)を含有することが示された。オクタン酸第一スズ
の付加的な4滴を反応容器に添加し、前記の内容物を65℃で更に4時間、加熱
した。IRによる分析のために除去された試料は、測定可能な残留するNCOを
示さなかった。この時点で、85%のリン酸を6滴、前記の反応内容物に添加し
、15分間、撹拌した。透明な、粘着性の、やや黄色のウレタンアクリレートが
、カバー付きガラス容器中に排液された。
【0149】 AU及びEbecryl8402の比較 アクリル化ウレタン(AU)及びEb−8402をそれぞれ、1部のI−65
1光開始剤と調合した。前記の調合物の被覆を、(ポリエステルフィルムとナイ
フとの間で測定した)0.76mmの間隔を有するナイフコータを用いて、下塗
りしていないポリエステルフィルム上に塗布した。得られた被覆を、9.1m/
分の速度で紫外線(236ワット/cm(600ワット/インチ))で作動する
フュージョンシステムズランプ)下に通過させた。1回の通過後、Eb−840
2の被覆は表面が粘着性であった。AUの被覆は乾燥していた。AU被覆は、E
b−8402被覆より軟質であるのが更に観察された。
【0150】 放射線開始ウレタン触媒が裏材用結合剤前駆物質の調合物の硬化に及ぼす効果 放射線開始ウレタン触媒(すなわち、I−261)が裏材用結合剤前駆物質の
調合物の硬化に及ぼす効果を調べた。試験された調合物を以下の表2に記載する
【0151】
【表5】 表2
【0152】 裏材用結合剤前駆物質の調合物1〜3の被覆を、(ポリエステルフィルムとナ
イフとの間で測定した)0.76mmの間隔を有するナイフコータを用いて下塗
りしていないポリエステルフィルムに適用した。得られた被覆を、9.1m/分
の速度で紫外線(236ワット/cm(600ワット/インチ)で作動するフュ
ージョンシステムズランプ)下に2回、通過させた。ランプ下に2回通過させた
後、被覆の硬化を測定した。調合物1の被覆は、粘着性であるのが観察され、硬
化が不完全であったことを意味した。調合物2の被覆は非常に粘着性であるのが
観察され、硬化が不完全であったことを意味した。調合物3の被覆は乾燥してお
り、硬化していた。
【0153】 実施例4〜5 シームレス被覆研磨物品中のAU及びEb−8402の比較 実施例4〜5の裏材を一般手順2に記載したように作製したが、以下の変更が
ある。第1に、107cmのドラムを用いて長さ107cmの裏材を作製した。
第2に、前記の裏材が2rpmの速度でドラム上で回転する間に、裏材を45秒
間、紫外線に露光することによって硬化した。紫外線硬化の後に、121℃(2
50°F)で10分間、熱硬化させた。調合物1の裏材用結合剤前駆物質を、実
施例4のために用いた。調合物2の裏材用結合剤前駆物質を、実施例5のために
用いた。
【0154】 前記の裏材を一般手順3に記載したようにシームレス被覆研磨物品に変換した
が、ただし、スーパーサイズ被覆を適用しなかった。得られたシームレス被覆研
磨物品を試験手順2に従って試験し、結果を表3に記録する。
【0155】
【表6】 表3 比較例Eを比較例Aと同様に作製したが、ただし、スーパーサイズ被覆を適用
しなかった。
【0156】 研磨裏材の水吸収 以下の裏材を水吸収のために試験した。 (1)フェノール/ラテックス裏材。サウスカロライナ州、スパータンバーグ
のミリケンアンドカンパニー製の平方メートル当たり282グラムの重さの、リ
ングスパンヤーンから作製された100%のポリエステル4/1朱子布の裏材料
を、10%のニトリルラテックス/90%のレゾールフェノール樹脂で処理し、
重量を平方メートル当たり356グラム(乾燥重量)にし、次いで、充填剤入り
レゾールフェノール樹脂(60%のCaCOを有する40%のレゾールフェノ
ール樹脂)で裏糊付けし、重量を平方メートル当たり475グラムにした。得ら
れた裏材を、100℃で10時間、硬化させた。 (2)比較例Aの裏材。裏材を比較例Aに記載したように作製したが、ただし
、研磨被膜を裏材に適用しなかった。 (3)調合物3の裏材料。一般手順2に記載したように作製した裏材であるが
、ただし、裏材を107cmのドラム上に形成し、裏材を2rpmの速度でドラ
ム上で回転させる間に45秒間、紫外線に露光することによって硬化させた。調
合物3の裏材用結合剤前駆物質を用いた。
【0157】 前記の裏材を以下のように試験した。第1に、5×20cmの研磨裏材試料を
秤量し、24時間、水道水に浸漬した。24時間の浸漬後に、裏材を除去し、乾
燥するまで吸い取り、再び秤量した。各々の試料よって吸収された水の量を計算
し、裏材の初期の(すなわち、乾燥)重量のパーセンテージとして下に示す。
【0158】
【表7】
【0159】 裏材の耐熱性 シームレス裏材の耐熱性をベルトングラインダー、モデル#B−20B(日本
の日東工器株式会社)を用いて試験した。試験は、熱電対を用いてグラインダー
のプラテン温度をモニターする間に、5分間、304ステンレス鋼加工物を連続
研削することを必要とした。研摩ベルトは、前記の加工物の1.3×17.8c
mの面を研磨した。
【0160】 シームレス被覆研磨物品(すなわち、ベルト)を比較例Aに記載したように作
製したが、ただし、ベルトの長さ(すなわち、外周)は52cmであり、ベルト
の幅は1.9cmであった。実施例6のシームレス被覆研磨物品(すなわち、ベ
ルト)を一般手順2及び3に従って作製したが、ただし、ベルトの長さは52c
mであり、ベルトの幅は1.9cmであった。更に、熱硬化は一般手順2におい
て実施例6のベルトに行われなかった。実施例6のベルトは、5分間ずっと駆動
し、プラテンの最高温度が165℃に達した。裏材の粘着性は観察されなかった
。比較例Aのベルトが2分間、駆動してから、裏材が粘着性になり、軌道ミスを
生じて(mistrack)プラテンに粘着し始めた。ベルトが粘着性になって
軌道ミスを生じたとき、プラテンの最高温度は175℃であった。
【0161】 AU及び市販のジアクリレートの比較 市販のアクリレートモノマーを、本発明のシームレス被覆研磨物品の裏材用結
合剤のフリーラジカル硬化性部分として測定した。裏材用結合剤前駆物質の調合
物は以下の通りであった。
【0162】
【表8】 実施例6、7および比較例F−1のための裏材用結合剤前駆物質の調合物
【0163】 61cmの外周を有するシームレス裏材を、裏材用結合剤前駆物質の調合物3
、4及び5を用いて一般手順2に記載したように作製した。前記の裏材は、一般
手順2において熱硬化されなかった。
【0164】 等級80の研磨被膜を、一般手順3を用いて実施例6、比較例F及び比較例G
と呼ばれた試料に適用した。等級50の研磨被膜を、一般手順3を用いて実施例
7、比較例H及び比較例Iと呼ばれた試料に適用したが、ただし、メイク被覆の
重量は111g/mであり、鉱物被覆の重量は580g/mであり、サイズ
被覆は424g/mのサイズ被覆を有し、スーパーサイズ被覆の重量は176
g/mであった。得られた研摩ベルトを、試験手順1に従って試験し、結果を
表5に記録する。
【0165】
【表9】 表5 アクリレートの作用としての研磨性能
【0166】 市販のアクリレートモノマー(すなわち、比較例F〜G)は等級80において
かなりよく機能したが、等級50のベルトにおいて、ベルトの減量は多くの適用
のためには大きすぎた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 繊維強化材を示す部分的な断片図を有する本発明のシームレス研
磨裏材の斜視図である。
【図2】 図1のシームレス研磨裏材の部分的な断面図である。
【図3】 本発明のシームレス研磨物品の部分的な断面図である。
【図4】 本発明のシームレス裏材を作製するための好ましいプロセスを実
施する装置の主要要素の斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08J 5/14 C08J 5/14 4J002 7/04 7/04 Z C08K 7/02 C08K 7/02 C08L 75/04 C08L 75/04 // B29K 75:00 B29K 75:00 105:08 105:08 B29L 29:00 B29L 29:00 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,UZ,VN,YU,ZA,Z W (72)発明者 アラン・アール・カーク アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 Fターム(参考) 3C063 AA04 AB07 BC03 BG01 BG08 BG14 BG22 4F006 AA37 AB33 AB34 AB37 AB72 AB74 AB76 4F071 AA53 AA54 AA78 AB28 AC17 AD00 AE03 AE06 DA19 4F072 AA04 AA07 AB06 AB09 AB29 AD43 AE02 AF19 AH52 AK05 AL19 4F205 AA42 AA43 AA44 AB03 AB04 AD16 AG16 GA07 GB02 GC02 GF01 GF05 GN29 4J002 CK02W CK02X CL00Y DL006 EE037 EE047 EE057 EF007 EG047 EK007 EN007 EQ017 EQ027 ES007 EU117 EU187 EV017 EW047 EZ047 FA04Y FA046 FD01Y FD016 FD157 GM01

Claims (53)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長さ、幅、第1及び第2の略平行な側縁、第1の主外面、及
    び第2の主内面、を有するシームレス裏材であって、 (i)芳香族ポリイソシアネートプレポリマー、 (ii)ポリオール硬化剤、 (iii)アクリル化ウレタン、及び (iv)少なくとも1つの重合剤、を含む裏材用結合剤前駆物質の重合によっ
    て形成された相互侵入高分子網目を含む裏材用結合剤、及び 該裏材用結合剤中に埋封された少なくとも1つの繊維強化材、を含むシームレス
    裏材。
  2. 【請求項2】 前記繊維強化材が連続した繊維ストランド及び繊維ウェブを
    含む、請求項1に記載のシームレス裏材。
  3. 【請求項3】 前記連続した繊維ストランドがポリアミドまたはガラスであ
    る、請求項2のシームレス裏材。
  4. 【請求項4】 前記繊維ウェブがスパンボンドポリアミドである、請求項2
    に記載のシームレス裏材。
  5. 【請求項5】 前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマーが、4,4’−
    ジフェニルメタンジイソシアネートとポリオール、ポリアミン、アミン末端ポリ
    オール、及びそれらの混合物からなる群から選択されたイソシアネート反応性物
    質との反応生成物である、請求項1に記載のシームレス裏材。
  6. 【請求項6】 前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマーの分子量が、約
    100〜1200グラム/モルの範囲である、請求項5に記載のシームレス裏材
  7. 【請求項7】 前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマーの分子量が、約
    200〜600グラム/モルの範囲である、請求項5に記載のシームレス裏材。
  8. 【請求項8】 前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマーが約2〜3の範
    囲の官能価を有する、請求項5に記載のシームレス裏材。
  9. 【請求項9】 前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマーのイソシアネー
    ト含有量が約5%〜25%の範囲である、請求項5に記載のシームレス裏材。
  10. 【請求項10】 前記ポリオール硬化剤が2以上の官能価を有する、請求項
    1に記載のシームレス裏材。
  11. 【請求項11】 前記ポリオール硬化剤が約2〜3の範囲の官能価を有する
    、請求項10に記載のシームレス裏材。
  12. 【請求項12】 前記ポリオール硬化剤の分子量が約100〜1000グラ
    ム/モルの範囲である、請求項10に記載のシームレス裏材。
  13. 【請求項13】 前記ポリオール硬化剤の分子量が約200〜500グラム
    /モルの範囲である、請求項10に記載のシームレス裏材。
  14. 【請求項14】 前記ポリオール硬化剤が分子式HO[(CHO] Hを有する飽和ポリエーテルジオールである、請求項10に記載のシームレス裏
    材。
  15. 【請求項15】 前記ポリオール硬化剤の分子量が約225〜275グラム
    /モルの範囲である、請求項14に記載のシームレス裏材。
  16. 【請求項16】 前記ポリオール硬化剤が第一ヒドロキシル基を有する、請
    求項10に記載のシームレス裏材。
  17. 【請求項17】 前記アクリル化ウレタンが2−ヒドロキシエチルアクリレ
    ートを芳香族ポリイソシアネートプレポリマーと反応させることによって形成さ
    れる、請求項1に記載のシームレス裏材。
  18. 【請求項18】 前記アクリル化ウレタンが約2〜2.2の範囲の官能価を
    有する、請求項1に記載のシームレス裏材。
  19. 【請求項19】 前記アクリル化ウレタンが2の官能価を有する、請求項1
    に記載のシームレス裏材。
  20. 【請求項20】 前記アクリル化ウレタンの分子量が約500〜1500グ
    ラム/モルの範囲である、請求項1に記載のシームレス裏材。
  21. 【請求項21】 前記アクリル化ウレタンの分子量が約700〜1300グ
    ラム/モルの範囲である、請求項1に記載のシームレス裏材。
  22. 【請求項22】 前記アクリル化ウレタンが約0.1%より少ない残留ウレ
    タン触媒を有する、請求項1に記載のシームレス裏材。
  23. 【請求項23】 前記重合剤が、光開始剤、放射線活性化ウレタン触媒、ま
    たはそれらの混合物を含む、請求項1に記載のシームレス裏材。
  24. 【請求項24】 前記放射線活性化ウレタン触媒が、(η−クメン)(η −シクロペンタジエニル)−鉄(II)ヘキサフルオロフォスフェートである
    、請求項23に記載のシームレス裏材。
  25. 【請求項25】 前記光開始剤が前記結合剤前駆物質の約0.1〜5重量%
    を占める、請求項23に記載のシームレス裏材。
  26. 【請求項26】 前記放射線活性化ウレタン触媒が、前記結合剤前駆物質の
    約0.1〜1重量%を占める、請求項23に記載のシームレス裏材。
  27. 【請求項27】 前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマー及び前記ポリ
    オール硬化剤が、前記結合剤前駆物質の約60〜90重量%を占める、請求項1
    に記載のシームレス裏材。
  28. 【請求項28】 前記アクリル化ウレタンが前記結合剤前駆物質の約10〜
    40重量%を占める、請求項1に記載のシームレス裏材。
  29. 【請求項29】 メイクコート及びサイズコートによって前記シームレス裏
    材の前記第1の主外面に付着した複数の研磨粒子を含む研磨被膜を更に含む、請
    求項1に記載のシームレス裏材。
  30. 【請求項30】 シームレス被覆研磨物品であって、 (a)長さ、幅、第1及び第2の略平行な側縁、第1の主外面、及び第2の主
    内面、を有するシームレス裏材であって、 (i)芳香族ポリイソシアネートプレポリマー、 (ii)ポリオール硬化剤、 (iii)アクリル化ウレタン、及び (iv)少なくとも1つの重合剤、を含む裏材用結合剤前駆物質の重合によ
    って形成された相互侵入高分子網目を含む裏材用結合剤、及び 該裏材用結合剤中に埋封された少なくとも1つの繊維強化材、を含むシームレ
    ス裏材、及び (b)メイクコート及びサイズコートによって前記シームレス裏材の前記第1
    の主外面に付着した複数の研磨粒子を含む研磨被膜、を含むシームレス被覆研磨
    物品。
  31. 【請求項31】 前記メイクコートが、フェノール樹脂、アミノプラスト樹
    脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン
    樹脂、アクリレートエポキシ樹脂、またはそれらの混合物である、請求項30に
    記載のシームレス被覆研磨物品。
  32. 【請求項32】 前記サイズコートが、フェノール樹脂、アミノプラスト樹
    脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン
    樹脂、アクリレートエポキシ樹脂、またはそれらの混合物である、請求項30に
    記載のシームレス被覆研磨物品。
  33. 【請求項33】 前記研磨粒子が、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アル
    ミニウム、セラミック酸化アルミニウム、炭化ケイ素、アルミナジルコニア、ガ
    ーネット、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、及びそれらの混合物からなる群か
    ら選択される、請求項30に記載のシームレス被覆研磨物品。
  34. 【請求項34】 前記繊維強化材が連続した繊維ストランド及び繊維ウェブ
    を含む、請求項30に記載のシームレス被覆研磨物品。
  35. 【請求項35】 前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマーが、4,4’
    −ジフェニルメタンジイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応生成物
    である、請求項30に記載のシームレス被覆研磨物品。
  36. 【請求項36】 前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマーが、約2〜3
    の範囲の官能価を有する、請求項30に記載のシームレス被覆研磨物品。
  37. 【請求項37】 前記ポリオール硬化剤が、分子式HO[(CHO] Hを有する飽和ポリエーテルジオールである、請求項30に記載のシームレス
    被覆研磨物品。
  38. 【請求項38】 前記アクリル化ウレタンが、2−ヒドロキシエチルアクリ
    レートを芳香族ポリイソシアネートプレポリマーと反応させることによって形成
    される、請求項30に記載のシームレス被覆研磨物品。
  39. 【請求項39】 前記アクリル化ウレタンが約2〜2.2の範囲の官能価を
    有する、請求項30に記載のシームレス被覆研磨物品。
  40. 【請求項40】 前記重合剤が光開始剤及び放射線活性化ウレタン触媒を含
    む、請求項30に記載のシームレス被覆研磨物品。
  41. 【請求項41】 前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマー及び前記ポリ
    オール硬化剤が前記結合剤前駆物質の約60〜90重量%を占め、前記アクリル
    化ウレタンが前記結合剤前駆物質の約10〜40重量%を占める、請求項30に
    記載のシームレス被覆研磨物品。
  42. 【請求項42】 繊維強化材がその中に埋封された結合剤、略平行な側縁、
    外主面及び内主面、を有するシームレス裏材の作製方法であって、 (a)外周面を有する支持ドラムを提供する工程、 (b)少なくとも1つの繊維強化材を該ドラムの該外周面上に適用する工程、 (c)繊維強化材を埋封するのに十分な量で裏材用結合剤前駆物質を繊維強化
    材上に適用する工程であって、該裏材用結合剤前駆物質が、 (i)芳香族ポリイソシアネートプレポリマー、 (ii)ポリオール硬化剤、 (iii)アクリル化ウレタン、及び (iv)少なくとも1つの重合剤、 の混合物を含む工程、 (d)該裏材用結合剤前駆物質を放射線エネルギーに露光して該裏材用結合剤
    前駆物質を重合させ、それによって相互侵入高分子網目を形成する工程、及び (e)シームレス裏材を該支持ドラムから取り除く工程、を含む方法。
  43. 【請求項43】 裏材用結合剤前駆物質を前記繊維強化材上に適用する前記
    工程が、 (a)芳香族ポリイソシアネートプレポリマーを提供する工程、 (b)アクリル化ウレタン、ポリオール硬化剤、及び少なくとも1つの重合剤
    、を含む混合物を提供する工程、 (c)工程(a)の前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマーの化学量論量
    を工程(b)の前記混合物と混合して裏材用結合剤前駆物質を形成する工程、及
    び (d)前記裏材用結合剤前駆物質を前記繊維強化材上に適用する工程、を含む
    請求項42に記載の方法。
  44. 【請求項44】 前記混合工程が固定ミキサー内で行われる、請求項43に
    記載の方法。
  45. 【請求項45】 前記裏材用結合剤前駆物質を放射エネルギーに露光する前
    記工程が、前記被覆を紫外線、可視光線、またはそれらの組合せの供給源に露光
    する工程を含む、請求項42に記載の方法。
  46. 【請求項46】 前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマーが、4,4’
    −ジフェニルメタンジイソシアネートとポリオール、ポリアミン、アミン末端ポ
    リオール、及びそれらの混合物からなる群から選択されたイソシアネート反応性
    物質との反応生成物である、請求項42に記載の方法。
  47. 【請求項47】 前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマーが約2〜3の
    範囲の官能価を有する、請求項42に記載の方法。
  48. 【請求項48】 前記ポリオール硬化剤が分子式HO[(CHO] Hを有する飽和ポリエーテルジオールである、請求項42に記載の方法。
  49. 【請求項49】 前記重合剤が光開始剤及び放射線活性化ウレタン触媒を含
    む、請求項42に記載の方法。
  50. 【請求項50】 前記芳香族ポリイソシアネートプレポリマー及び前記ポリ
    オール硬化剤が、前記結合剤前駆物質の約60〜90重量%を占め、前記アクリ
    ル化ウレタンが前記結合剤前駆物質の約10〜40重量%を占める、請求項42
    に記載の方法。
  51. 【請求項51】 前記アクリル化ウレタンが、 (a)ウレタン触媒の存在下でポリイソシアネートプレポリマーをヒドロキシ
    官能性アクリレートと反応させる工程、及び (b)前記ウレタン触媒を酸と反応させることによってそれを非活性化させる
    工程、によって調製される、請求項42に記載の方法。
  52. 【請求項52】 前記アクリル化ウレタンが約0.01重量%より少ない残
    留ウレタン触媒を有する、請求項42に記載の方法。
  53. 【請求項53】 請求項42に記載の方法によって作製されたシームレス裏
    材を含むシームレス被覆研磨物品。
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