JP2804816B2 - 成形された研摩物品 - Google Patents

成形された研摩物品

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、全体に分散され、しかも結合剤マトリック
スに付着された研摩粒子を含む成形された研摩粒子に関
する。さらに詳しくは、本発明は、全体に分散され、し
かも約10℃より高いガラス転移温度および約70℃より大
きいガラス転移温度範囲を有する架橋されたポリウレタ
ン結合剤マトリックス内に付着された研摩粒子を含む成
形された研摩粒子に関する。
発明の背景 全体に分散され、しかもその中に接着された研摩粒子
を有する固体または発泡された有機重合体状マトリック
スから形成された研摩製品は、既知であり、しかも広く
使用されている。代表的には、重合体状マトリックス
は、塩基触媒されたフェノールホルムアルデヒドのよう
な硬質熱硬化性樹脂またはポリウレタンのような弾性エ
ラストマー状樹脂の何れかからなっている。
硬質熱硬化性樹脂は、一般に高引張強さおよび低破断
点伸度を有し、しかも高温にさらされた場合に、著しく
変化に対して抵抗性の接着された研摩製品を生成する。
しかしながら、これらの硬質熱硬化性樹脂で接着された
研摩製品は、脆性破壊しやすく、しかも特に即座の操作
において用いた場合に、工作物に「チャターマーク」を
残す欠点を有する。
エラストマー状樹脂は、一般にある程度の可撓性およ
び弾性を有する研摩製品を生成する。代表的には、これ
らの物品は硬質熱硬化性樹脂で接着された物品よりも一
層滑らかな研摩作用および一層細かい表面仕上を提供す
る。このために、可撓性エラストマー状樹脂で接着され
た研摩物品は、バリ取り、仕上およびサンダー仕上用の
金属加工および木工産業のような広範囲の工業用途を見
いだしている。しかしながら、残念なことに、これらの
エラストマー状樹脂で接着された物品は、研摩製品が高
表面速度および（または）高圧において工作物に押圧さ
れた場合に見られるように高温における著しい軟化を示
すことが多い。このような軟化によって、研摩粒子の早
期損失、金属加工用途の場合に研摩粒子の１部分の工作
物の表面に対する望ましくない汚れまたは移動または木
工用途の場合に物品の表面上の艶出しを生じることが多
い。
従来のエラストマー状樹脂で接着された研摩物品は、
代表的にエラストマー状ポリウレタンを結合剤マトリッ
クスとして用いる。ポリウレタン結合剤マトリックス
は、米国特許第4,613,345号、同第4,459,779号、同第2,
972,527号、同第3,850,589号明細書および1971年９月８
日公告の英国特許第1,245,373号明細書に開示されたフ
ォームであってもよいかまたはポリウレタン結合剤は、
米国特許第3,982,359号、同第4,049,396号および同第4,
221,572号明細書に開示された固体であってもよい。さ
らに、ポリウレタン結合剤マトリックスは、線状または
架橋された重合体網目で形成されてもよい。
線状または軽度に架橋されたポリウレタン網目は、一
層可撓性でありかつ弾性的であるが、一層大きい汚れま
たは艶出性を有する傾向がある。高度に架橋されたポリ
ウレタン網目は、低い汚れまたは艶出性を有するが、代
表的には余りに硬くしかも脆すぎて、可撓性研摩製品用
結合剤としては有用でない。さらに、多官能性イソシア
ナートおよび多官能性ポリオールを用いる標準架橋技術
によって適度な量の架橋をポリウレタン網目に導入する
ことによって弾性であるが耐汚れ性結合剤を形成する従
来の試みは、不成功であることが分った。架橋間の広い
間隔により、これらの標準架橋技術により耐汚れ性を与
えるに必要な架橋の量によって、樹脂は、代表的に硬質
かつ脆くなる。
従って、高表面速度および（または）高操作圧力にお
いて使用する場合に汚れまたは艶出しない可撓性の成形
された研摩物品に対する不適当な要求がある。
発明の要約 本発明は、即座操作において用いる場合にも本質的に
チャターマークのない仕上を生じるように、使用中に工
作物の表面に一致する耐破砕性、可撓性および弾性の成
形された研摩物品を提供する。さらに、研摩物品は、耐
汚れ性であり、しかも高操作速度および（または）圧力
に対して汚れまたは艶出なしに押圧できる。
本発明の研摩物品のような成形された研摩物品の高速
および（または）高圧において、艶出または汚れずに操
作する能力は、結合剤材料のガラス転移温度および完全
なガラス転移が起こる温度範囲（以下ガラス転移温度範
囲と呼ぶ）に関すると考えられる。望ましくない艶出ま
たは汚れなしに高速および（または）高圧操作に有用で
あるためには、結合剤材料は、約10℃より高いガラス転
移温度および約70℃より大きいガラス転移温度範囲を有
しなければならない。
本発明の成形された研摩物品は、全体に分散され、し
かも靭性の耐汚れ性、エラストマー状、架橋されたポリ
ウレタン結合剤マトリックス内に付着された研摩粒子か
ら形成されている。結合剤マトリックスは、（ａ）平均
活性水素官能基数約２〜８および約400未満の平均分子
量を有する短鎖活性水素官能単量体、（ｂ）平均活性水
素官能基数約２〜４および平均分子量約400〜25,000を
有する長鎖、活性水素官能ジエンプレポリマー、（ｃ）
平均イソシアナート官能基数約２〜４を有するポリイソ
シアネートおよび（ｄ）隣接ジエンプレポリマー残基上
の不飽和部位間に架橋を誘発する架橋開始剤を含む重合
可能混合物の硬化された重合反応生成物を含む。混合物
の成分は、約10℃より高いガラス転移温度および約70℃
より大きいガラス転移温度範囲を有する結合剤マトリッ
クスを与えるに必要な相対量で存在する。
砥石車に製作された場合に、本発明の成形された研摩
物品は、従来のエラストマーで接着された研削砥石車よ
りも一層高い研削速度および一層低い研削砥石損失速度
を示す。さらに、これらの砥石車は、従来のエラストマ
ーで接着された研削砥石車で代表的に可能なよりも一層
高圧および（または）一層高表面速度において物品の表
面の望ましくない艶出または工作物の表面上への研摩物
品の汚れなしに工作物に押圧できる。このすぐれた性能
は、新規なエラストマー状ポリウレタン結合剤マトリッ
クスによると考えられる。
新規な結合剤マトリックスは、短鎖単量体単位由来の
硬質ハードセグメントおよび隣接ソフトセグメントが架
橋されている、長鎖プレポリマー単位由来のソフト可撓
性セグメントからなる架橋されたポリウレタン網目から
形成されている。約10℃より高いガラス転移温度および
約70℃より大きいガラス転移温度範囲を有する可撓性お
よび弾性結合剤マトリックスを与えるのは、ハードセグ
メントと架橋されたソフトセグメントとのこの独特な組
み合せである。
本発明の研摩粒子の結合剤マトリックスは、固体また
は発泡されてもよい。発泡品は硬化して結合剤マトリッ
クスを形成する重合可能混合物に発泡剤を混入すること
によって製造される。
本発明により製造された研削砥石車は、金属および木
材素材除去操作の双方において使用できる。代表的に
は、発泡された研摩粒子は一層弾性的であり、しかも木
工用途において一層大きい実用性があり、かつ固体研摩
粒子は、金属加工用途において一層大きい実用性を有す
る。しかしながら、固体および発泡品の両者は、木材お
よび金属表面の両者の精製において実用性を見いだし得
ると理解されたい。
発明の詳細な記載 本発明の研摩粒子は、種々の従来の形態の何れかをと
り得る。好ましい物品は、砥石車の形である。このよう
な砥石車は、代表的には、非常に小さくてもよい寸法例
えば約1cmの、または非常に大きくてもよい寸法、例え
ば2mまたはそれ以上の円筒高さ、および非常に小さくて
もよい直径、例えば約数cm、あるいは非常に大きくても
よい直径、例えば1mまたはそれ以上の寸法を有する円板
または直円筒の形である。砥石車は、代表的には、適切
なアーバーまたは他の機械的保持手段による支持用中央
開口部を有して、使用時に砥石車が回転できる。砥石車
寸法、形状、支持手段および回転手段は、すべて当業界
において既知である。
本発明の研削砥石車は、下記の工程によって製造でき
る。すなわち、（ａ）硬化時に約10℃より高いガラス転
移温度および約70℃より大きいガラス転移温度範囲を与
えるに必要な相対量の、短鎖活性水素官能単量体、長鎖
活性水素官能ジエンプレポリマー、ポリイソシアナート
および架橋開始剤を含む無溶媒液体重合可能混合物を製
造し、（ｂ）この液体重合可能混合物中に研摩材料の粒
子を分散し、（ｃ）この研摩粒子／液体重合可能混合物
スラリーを砥石車形型に注入し、次いで（ｄ）重合可能
混合物を硬化する。
本発明において有用な短鎖活性水素官能単量体は、平
均活性水素官能基数約２〜８、好ましくは約２〜４、一
層好ましくは約２〜３および約400未満、好ましくは200
未満の平均分子量を有しなければならない。本明細書に
おいて用いる場合、「活性水素官能基数」は、分子中に
存在するヒドロキシ、アミン、カルボキシおよびチオー
ル基の数を示す。短鎖単量体は、脂肪族または芳香族で
あってもよい。適当な例としては、トリメチロールプロ
パンモノアリルエーテル、エタノールアミン、ジエタノ
ールアミン、メチレンジアニリン、ジエチルトルエンジ
アミン、２−メチルペンタメチレンジアミン、パラフェ
ニレンジアミン、エチレングリコール、プロピレングリ
コール（1,2および1,3）、ブチレングリコール（1,4お
よび2,3）、1,4ブテンジオール、1,4ブタンジオール、
そしてペンタンジオール、ヘキサンジオールおよびオク
タンジオール、トリメチロールプロパンの種々のヒドロ
キシ置換およびこれらの混合物がある。
最も好ましい短鎖単量体は、得られたポリウレタン網
目内に追加の架橋を与えない故に、これらの単量体は平
均活性水素官能基数２を有し、従って、結合剤の弾性を
減少しない。これらの２官能単量体の中で、ジオールが
好ましく、特に1,4−ブタンジオールが特に好ましい。
一層高度に架橋され、しかも一層弾性の少ない砥石車
が望まれる場合、２より大きい平均活性水素官能基数を
有する、トリオールまたは高級官能ポリオールのような
短鎖単量体は短鎖単量体成分中に存在してもよい。しか
しながら、これらのトリオールまたは高級官能ポリオー
ルが重合可能混合物の活性水素官能部位の約５％より多
くを与える場合、得られた研削砥石車は、研摩効率（研
削／摩耗として定義される）の減少を示す。従って、２
より大きい平均活性水素官能基数を有する短鎖単量体に
よって、重合可能混合物中に、約５％より多くない全活
性水素官能部位を与えるのが一般に好ましい。
さらに、尿素構造をポリウレタン網目に導入するため
に、短鎖単量体成分に短鎖ジアミンを包含するのが望ま
しいであろう。このような場合、得られた重合体は、ポ
リ尿素ウレタンとして一層適切に記載されるが、簡単の
ために、本明細書で用いるポリウレタンの用語は、真ポ
リウレタンおよびポリ尿素ウレタンの両者を包含するよ
うに意図される。
長鎖、活性水素官能ジエンプレポリマーは、平均活性
水素官能基数約２〜４および平均分子量約400〜25,000
を有しなければならない。ジエンプレポリマーは平均活
性水素官能基数約２〜３および平均分子量約1,000〜5,0
00を有するのが好ましい。適当な例としては、ポリブタ
ジエンのようなヒドロキシ、カルボキシ、チオールおよ
びアミン官能ジエン重合体がある。好ましい活性水素官
能長鎖ジエンプレポリマーは、商品名「Polybd R−45H
T」の下にアトケミカル・インコーポレーテッド（Atoch
em Inc.）から市販されている平均活性水素官能基数約
2.4〜2.6および分子量約2800を有するヒドロキシ末端ポ
リブタジエンである。
本発明において有用なポリイソシアナートは、平均イ
ソシアナート可能基数約２〜４、好ましくは約２〜2.3
を有しなければならず、しかも脂肪族、脂環式、芳香族
脂肪族、芳香族、複素環式またはそれらの混合物であっ
てもよい。適当な例としては、1,6−ヘキサメチレンジ
イソシアナート、1,4−シクロヘキサンジイソシアナー
ト、トリレンジイソシアナート、ｐ−フェニレンジイソ
シアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、ナフ
チレン−1,5−ジイソシアナートおよびこれらの混合物
がある。ポリイソシアナートは、重合可能混合物中の活
性水素原子のすべてと反応するに十分な量で存在しなけ
ればならない。
本発明において有用な架橋開始剤は、任意の遊離基開
始剤であってもよい。好ましい架橋開始剤は、有機過酸
化物である。有機過酸化物開始剤の適当な例としては、
ｔ−ブチルペルオキシイソブチレート、ベンゾイルペル
オキシド、ｐ−クロロベンゾイルペルオキシド、ヒドロ
キシヘプチルペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキ
シド、ジ−ｔ−ブチルジペルフタレート、ｔ−ブチルペ
ルアセテート、ｔ−ブチルペルベンゾエート、ジクミル
ペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、メチル
エチルケトン、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、ｐ−メタ
ンヒドロペルオキシド、ピナンヒドロペルオキシド、ク
メンヒドロペルオキシド、ｔ−ブチルペルオキシ−２−
エチルヘキサノエート、1,1−ビス−（ｔ−ブチルペル
オキシ）−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン、2,5−
ジメチル−2,5−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン
および2,5−ジメチル−2,5−ジヒドロペルオキシドがあ
る。架橋開始剤は、重合可能混合物の反応性成分の全重
量の約0.1％〜10.0％、好ましくは約1.0％〜5.0％を与
えるに十分な量で存在しなければならない。
前記に規定された成分の外に、重合可能混合物は、ま
た、平均活性水素官能基数約２〜８、好ましくは約２〜
４および平均分子量約500〜10,000、好ましくは約500〜
4,000を有する長鎖活性水素官能飽和プレポリマーをも
含有するのが好ましい。適当な長鎖飽和プレポリマーと
しては、ジオールおよびジアミンを含めて、ヒドロキシ
ル、カルボキシル、チオールまたはアミン末端ポリエス
テル、ポリエーテル、ポリアセタール、ポリラクトン、
ポリジチルシロキサンおよびこれらの混合物がある。好
ましい長鎖、活性水素官能飽和プレポリマーはそれぞ
れ、商品名「ポラミン（Polamine）1000」の下にポーラ
ロイド・コーポレーションからおよび商品名「ポリメグ
（Polymeg）2000」の下にQOケミカルズから市販されて
いる、平均活性水素官能基数２および平均分子量約1250
および2000を有するアミンおよびヒドロキシ末端ポリテ
トラメチレンエーテルである。
短鎖単量体、長鎖ジエンプレポリマーおよび長鎖飽和
プレポリマーは約10℃より高いガラス転移温度および約
70℃より大きいガラス転移温度範囲を有するポリウレタ
ンを生成するような相対量で、重合可能混合物に存在す
る。短鎖単量体は、重合可能混合物の全非水性、活性水
素官能部位の50％〜85％を与えるに十分な量で存在し、
しかも２種の長鎖プレポリマーは一緒になって非水性、
活性水素官能部位の残り15％〜50％を与える。さらに、
長鎖ジエンプレポリマーは、２種のプレポリマーによっ
て与えられる全非水性活性水素官能部位の50％〜80％を
与えるに十分な量で存在するのが好ましい。
本発明の架橋されたポリウレタン結合剤を形成する重
合反応は、２段階で行い得る。ポリウレタンが形成され
る第１段階は、広い温度範囲、通常約20℃〜約125℃で
行うことができる。もち論、温度の選択は、交換を行う
に望ましい速度および反応体の物理的特性によって決ま
る。ウレタン形成反応は、約50℃〜100℃の範囲の温度
において行われるのが好ましい。これらの温度におい
て、不可欠ではないが、重合可能混合物にウレタン触媒
の含有が望ましいことが多い。イソシアナートを反応性
水素含有化合物の反応を触媒するために当業界において
従来用いられる触媒の何れもこの目的に適切である。こ
のような触媒の詳細な一覧表は、例えば米国特許第4,20
2,957号明細書に見ることができる。
ポリウレタンソフトセグメントの架橋が起こる第２段
階は同様に、広範囲の温度において行うことができる。
選ばれた温度は、望ましい架橋速度、架橋開始剤の分解
速度およびポリウレタンの熱分解性によって決まる。ペ
ルオキシド架橋開始剤を用いる場合、架橋反応は約100
℃〜120℃の範囲内の温度において行うのが好ましい。
発泡剤、潤滑剤、可塑剤、希釈剤、充てん剤、補強繊
維、着色剤および加工助剤を、望むならば、重合可能混
合物に任意に添加してもよい。有用な発泡剤としては、
水および「フレオン」の商品名の下に市販されている揮
発性ハロゲン化された炭化水素液体がある。有用な加工
助剤としては、チタネートカップリングおよび分散剤お
よび重合可能混合物全体に研摩粒子の分散を助長する分
散剤および発泡された物品中に気泡構造制御および均一
性を与えるシリコーン界面活性剤がある。
本発明の研摩物品の構造に用いられる研摩粒子は研摩
業界において常用される任意の既知の研摩材料のもので
あってもよい。適切な研摩材料の例としては、炭化ケイ
素、酸化アルミニウム、ザクロ石、軽石、砂、金剛砂、
雲母、コランダム、石英、ダイアモンド、炭化ホウ素、
溶融アルミナ、焼結アルミナ、α−アルミナをベースと
するセラミック材料［商品名［キュビトロン（Cubitro
n）」の下にミネソタ・マイニング・アンド・マニュフ
ァクチュアリング・カンパニーから入手できる］および
これらの混合物がある。木工用途用の好ましい研摩材料
は、24グレード〜400グレード（平均粒径0.710mm〜0.03
8mm）のザクロ石および酸化アルミニウム粒子である。
金属加工用途用の好ましい研摩材料は、24グレード〜40
0グレード（平均粒径0.710mm〜0.038mm）の炭化ケイ素
および酸化アルミニウム粒子である。物品の特別の用途
および企図された用途により適切な研摩粒径および型を
選択することは十分に当業界の熟練の範囲内である。さ
らに、研摩粒子は、約0.5:1〜5.5:1、好ましくは約2:1
〜4:1の範囲内の、研摩粒子対結合剤の重量比を与える
に十分な量で存在しなければならない。
本発明は、特記しない限り、部がすべて重量による下
記の非限定例によってさらに具体的に説明される。
例１〜８および対照例Ａ〜Ｄ 例１〜８および対照例Ａ〜Ｄは内径50mmおよび外径15
0mmを有し、主に木工用途に企図された発泡された研削
砥石車である。これらの砥石車はすべて、例１について
下記に詳述したと同じ基本操作を用いて形成され、ここ
で用いられた配合および成分およびポリウレタン結合剤
の硬化に用いられる条件が変化しているのみである。こ
れらの砥石車の各々に用いられる実際の成分の重量％を
第１表に明記する。さらに、第１表には、各成分結合剤
の硬化に用いる条件および製造された砥石車の密度およ
び厚さによって与えられた重合可能混合物中の全非水性
活性水素官能部位の百分率が明記されている。
例１の砥石車は、まず平均活性水素官能基数２および
平均分子量約2000を有するポリテトラメチレンエーテル
グリコール［商品名「ポリメグ（Polymeg）2000」の下
にQOケミカルズ・インコーポレーテッドから市販］（長
鎖飽和プレポリマー）を50℃に加熱されたオーブン中で
流動するまで溶融することによって製造した。次いで、
重合可能無溶媒液体混合物は、バッチ容器中で、下記成
分を一緒にすることによって形成された。（ａ）溶融さ
れたポリテトラメチレンエーテルグリコール、（ｂ）平
均活性水素官能基数約2.4〜2.6および平均分子量約2800
を有するヒドロキシ末端ポリブタジエン（商品名「Poly
bd R−45HT」の下にアトケム・インコーポレーテッドか
ら市販）（長鎖ジエンプレポリマー）、（ｃ）1,4−ブ
タンジオール（短鎖単量体）、（ｄ）ジエチルトルエン
ジアミン（短鎖単量体）、（ｅ）水（発泡剤）、（ｆ）
ｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキサノエート［商
品名ルパーソール（Lupersol）PDO」の下にルシドール
・ペンウォルトから市販］（架橋開始剤）、（ｇ）テト
ラ（2,2ジアリルオキシメチル）ブチルジ（ジトリデシ
ル）ホスフィトチタネート［商品名「KR−55」の下にケ
ンリッチ・ペトロケミカルズ・インコーポレーテッドか
ら市販］（チタネートカップリングおよび分散剤）、
（ｈ）混合C7、C9およびC11ジアルキルフタレート［商
品名「パラチノール（Palatinol）711−Ｐ」の下にケム
・セントラル／ミネソタから市販］（可塑剤および粘度
低下剤）、（ｉ）シリコーン界面活性剤（商品名「Ｌ−
562」の下にユニオン・カーバイド・コーポレーション
から市販）および（ｊ）有機溶媒中の第三アミンの有機
塩と有機金属化合物の3:1比のブレンド［商品名「ダブ
コ（Dabco）DC−１」および「タブコDC−２」の下にエ
ア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ・インコーポレー
テッドから市販］（ウレタン触媒）。これらの成分は、
十分に混合され、次いで4,4−ジフェニルメタンジイソ
シアナート［商品名「イソナート（Isonate）143L」の
下にダウ・ケミカル・カンパニーから市販］（ポリイソ
シアナート）を加え、次に混合物中に分散した。この反
応性重合可能混合物に、全体に均一に分散された60グレ
ード（平均粒径0.25mm）ザクロ石研摩粒子を加えた。次
いで、型を一部充てんするように得られた反応性研摩粒
子スラリーを65℃の開放鋼型に注入し、次に型を蓋締め
し、次いで65℃の油圧プレスに入れて、ポリウレタン系
の反応性発泡の間に閉鎖型を保った。20分後に、型から
部分硬化された成形された研摩粒子を取り出し、次いで
110℃に加熱されたオーブンに１時間入れた。得られた
発泡された成形された研摩砥石車は厚さ50mmであり、し
かも内径50mmおよび外径150mmを有した。
１ポリメグ2000−QOケミカルズ・インコーポレーテッド
から市販の平均活性水素官能基数２および平均分子量約
2000を有するポリテトラメチレンエーテルグリコール
（長鎖飽和プレポリマー）。2 PPG2025−ユニオン・カーバイド・コーポレーションか
ら市販の分子量約2000を有するポリプロピレンオキシド
ジオール（長鎖飽和プレポリマー）。3 PCP−0240−ユニオン・カーバイド・コーポレーション
から市販の分子量約2000を有するポリカプロラクトンジ
オール（長鎖飽和プレポリマー）。4 Polybd R−45HT−アトケム・インコーポレーテッドか
ら市販の平均活性水素官能基数約2.4および2.6および平
均分子量約2800を有するヒドロキシ末端ポリブタジエン
（長鎖ジエンプレポリマー）。5 LG−650−ユニオン・カーバイド・コーポレーションか
ら市販の分子量約100を有するポリプロピレンオキシド
トリオール（短鎖単量体）。６ イソナート143L−ダウ・ケミカル・カンパニーから市
販の4,4−ジフェニルメタンジイソシアナート（ポリイ
ソシアナート）。７ ルパーソールPDO−ルシドール・ペンウォルトから市
販のｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキサノエート
（架橋開始剤）。８ ルパーソール101−ルシドール・ペンウォルトから市
販の2,5−ジメチル−2,5−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）
ヘキサン（架橋開始剤）。９ ルパーソール231−ルシドール・ペルウォルトから市
販の1,1−ビス−（ｔ−ブチルペルオキシ）−3,3,5−ト
リメチル−シクロヘキサン（架橋開始剤）。10 KR−55−ケンリッチ・ペトロケミカルズ・インコーポ
レーテッドから市販のテトラ（2,2ジアリオキシメチ
ル）ブチルジ（ジトリデシル）ホスフイトチタネート
（チタネートカップリングおよび分散剤）。11 L−562−ユニオン・カーバイド・コーポレーションか
ら市販のシリコーン界面活性剤。12 ダブコDC1/DC2−エア・プロダクツ・アンド・ケミカ
ルズ・インコーポレーテッドから市販の有機溶媒中の第
三アミンの有機塩と有機金属化合物の3:1比のブレンド
（ウレタン触媒）。13 パラチノール711−Ｐ−ケム・セントラル／ミネソタ
から市販の混合、C7、C9およびC11ジアルキルフタレー
ト（可塑剤および粘度低下剤）。14 ジブチル錫ジラウレート−ウレタン重合用有機金属錫
触媒。
例１〜８および対照例Ａ〜Ｄの砥石車は木材のサンダ
ー仕上に用いた場合の生成物切削および砥石車摩耗（工
作物および砥石車からそれぞれ摩耗した材料の量）につ
いて評価した。砥石車は、まず加工面をダイヤモンド工
具で目直しして、ウレタン表皮を除くことによって製造
された。砥石車面上の残留樹脂は、砥石車を高圧下にオ
ークブロックに突き当てることによって除去した。これ
によって、鉱物が露出し、次いで加工面を生じた。
この供試予備秤量された砥石車を、回転砥石車の外面
において試験速度810表面m/分を生じるように調節され
たアーバーの毎分回転速度を有する機械的に駆動された
変速旋盤のアーバー上に装着した。６個の80mm長×30mm
幅×13mm厚の予備秤量されたオークブロックを含有する
キャリジを回転砥石車に当て、砥石車は力1310N/mにお
いて、13mm×80mmの表面に接触した。キャリジは行程長
140mmおよび行程速度130mm/sにおいて上下に振動した。
回転砥石車とオークブロックの間の接触を、１分保ち、
その後、試験を停止し、次いで砥石車およびブロックの
減量を求めた。第２表は、例１〜８および対照例Ａ〜Ｄ
についてこの試験の結果を示す。切削および摩耗の速度
を砥石車の厚さで除すことによって切削および摩耗デー
ターを標準化した。
第２表に示すように、例１〜８の砥石車の切削および
摩耗値から、ポリウレタンソフトセグメントのビニル不
飽和は、高切削量、低砥石車摩耗量で、かつ汚れまたは
艶出しがない可撓性砥石車を与えることが分かる。対照
的に、三官能ポリオールの使用により、ウレタンハード
セグメントにおいて従来の架橋の実質量を有する対照例
ＡおよびＢの砥石車は、非常に高い砥石車摩耗量におい
てであるが高切削量を有した。さらに三官能ポリオール
の使用によって、ポリウレタンハードセグメントにおい
て従来の架橋の少量を有する対照例ＣおよびＤの砥石車
は、低砥石車摩耗量を有するが、結合剤樹脂は艶を形成
する砥石車面上で溶融する故に、受容できない低切削量
を有した。
例１〜８の砥石車の広範囲の切削値は、異なった用途
に適した砥石車を示す。例えば、オークまたはかえでの
ような硬材上の大量の素材を除くには、例２の砥石車の
ような高切削速度砥石車を用いてもよいが、松のような
軟材上の軽サンダー仕上には、例６の砥石車のような一
層低切削速度砥石車を用いてもよい。
例９〜14および対照例Ｅ〜Ｈ 例９〜14および対照例Ｅ〜Ｈは、主に金属加工用途に
企図された固体砥石車である。これらの砥石車は、厚さ
25mmであり、しかも内径32mmおよび外径150mmまたは200
mmを有する。これらの砥石車は、下記の外は、例１につ
いて詳述したと同様に製造された。型に、反応性研摩粒
子スラリーを完全に充てんし、水を配合物から除き、ス
テアリン酸ブチルをパラチノール711−Ｐの代りの用
い、かつ炭化ケイ素粒子をザクロ石研摩粒子の代りに用
いた。例９〜14および対照例Ｅ〜Ｈの砥石車について配
合物、硬化条件および外径を第３表に示す。
１ポラミン1000−ポーラロイド・コーポレーションから
市販の平均活性水素官能基数２および平均分子量約1250
を有するアミン末端ポリテトラメチレンエーテル（長鎖
飽和プレポリマー。2 L−5421−ユニオン・カーバイド・コーポレーションか
ら市販のシリコーン界面活性剤。３ ステアリン酸ブチル−潤滑剤および粘度低下剤。4 LICA38−ケンリッチ・ペトロケミカルズ・インコーポ
レーテッドから市販のチタネートカップリングおよび分
散剤。
例９〜15および対照例Ｅ〜Ｈは、金属試験パネルにつ
いて用いた場合に、生成物切削および砥石車摩耗（工作
物および砥石車からそれぞれ摩耗された材料の量）につ
いて評価された。砥石車は、まず、加工面をダイヤモン
ド工具によって目直ししてウレタン表皮を除くことによ
って調製した。砥石車面上の残留樹脂は、砥石車を、オ
ークブロックに対して高圧下に当てることによって除去
した。これによって鉱物を露出し、次いで加工面を生じ
た。
この試験予備秤量した砥石車を機械的に駆動された変
速旋盤のアーバー上に装着し、アーバーの毎分回転数を
調節して、回転砥石車の外面に955表面m/minの試験表面
速度を得た。金属試験パネル（ハリントン・アンド・キ
ング・パーフォレーディング・カンパニー・インコーポ
レーテッド、イリノイ州シカゴ所在から市販の50mm×28
0mm、16ガロン、1008、CRS多孔スクリーン、直径4mm、
千鳥孔、開孔46％、素材パターン＃401）を含むキャリ
ジを力2625N/mで回転砥石車に当てた。キャリジを行程
長140mmおよび行程速度130mm/sにおいて上下振動した。
回転砥石車および金属試験パネルの間の接触を１分保
ち、その後、試験を停止し、次いで砥石車および試験パ
ネルの減量を求めた。第５表には、例９〜15および対照
例Ｅ〜Ｈについてのこの試験の結果を示す。砥石車摩耗
は、毎分摩滅した砥石車重量の百分率として測定した。
さらに、切削および砥石車摩耗データは測定した切削お
よび摩耗速度を砥石車の厚さで除することによって標準
化した。
さらに、例９〜11、13、14および15および対照例Ｅ〜
Ｈにおいて用いたものと同一の配合および操作で製造さ
れた内径6mmおよび外径75mmを有する厚さ10mmの砥石車
について砥石車から試験工作物への材料の汚れまたは移
動を評価した。砥石車を、7,500毎分回転数において回
転した電動工具のアーバー上に装着した。工具を重り3.
6kgでしっかりと支持および荷重をかけて砥石車を工作
物に押しつけた。回転砥石車を、移動するトラバース台
上に装着した60mm×300mmのチタン金属板に押しつけて
砥石車を25mm×secの速度で金属板上の200mm長のパスを
設けた。砥石車から工作物に移動した材料の量は、第４
表に示す尺度により観察および評価した。
第４表 評 価 １ 移動なし ２ 非常に少ない移動 ５ 著しくかつ好ましくない移動 ８ 大量の移動 10 非常に大量の移動 前記の汚染試験、例９〜15および対照例Ｅ〜Ｈの砥石
車切削および摩耗試験の結果を第５表に示す。
第５表に示すように、例９〜15の砥石車の切削および
移動評価から、ポリウレタンソフトセグメント中のビニ
ル不飽和による架橋によって、工作物の表面上に汚れが
非常に少ないかまたはない広範囲の切削値を示す砥石車
が得られる。対照的に、かなり広範囲の切削値を示す
が、未架橋のポリウレタンソフトセグメントを有する対
照例Ｅ〜Ｈの砥石車は、すべて工作物上に許容できない
量の汚れを生じた。
例９〜15の砥石車についての広範囲の切削値は異なっ
た用途に適した砥石車を示す。例えば、例９の砥石車の
ような低切削速度砥石車は、低切削速度が望ましい宝石
工業における軽度ばり取りに使用してもよいが、例15の
砥石車のような一層高切削速度砥石車は高切削速度が望
ましい鍛造部品の重度ばり取りに使用してもよい。
例15の砥石車、および水、パラチノール711−Ｐ、ス
テアリン酸ブチルおよび研摩鉱物を除いた外は、例８、
10および11および対照例Ｅ〜Ｈについての第１表および
第３表に示す配合により製造されたフィルム（例16〜2
2）について、ガラス転移温度（Tg）、ガラス転移温度
範囲（ΔTg）、引張強さおよび破断点伸度を評価した。
例16〜22 例16〜22のフィルムは、まず、前記に示した成分の省
略に適するに必要なように修正された例１に詳述された
操作により、種々の成分の反応性液体混合物の製造によ
って形成された。次いで、十分な量の反応性混合物を剥
離剤で被覆された亜鉛メッキ金属板上に注いで、厚さ3m
mの硬化されたフィルムを製造した。剥離剤で被覆され
た亜鉛メッキ金属板は、亜鉛メッキ金属板にポリビニル
アルコールの水溶液を被覆し、次いで被覆を風乾させる
ことによって製造した。次いで、結合剤樹脂フィルムを
すべて100℃に加熱されたオーブン中で60分硬化した。
例17、18、および20のフィルムをさらに135℃に加熱さ
れたオーブン中で60分硬化した。次いで、硬化した重合
体フィルムをオーブンから取り出し、次いで放冷した。
例15の砥石車および例16〜22のフィルムについてのガ
ラス転移温度およびガラス転移温度範囲は、ATSM D4065
−83に記載の方法による動的機械解析によって測定し
た。記録したガラス転移温度は、損失対貯蔵エネルギー
比（Tan δ）の最大値がエラストマー状態への転移の間
に起こる温度であり、かつ記録したガラス転移温度範囲
は引張貯蔵弾性率が最大から最小にわたる温度範囲であ
る。
さらに、破断点引張強度および伸度はASTM D412−80
によってこれらのフィルムの若干について測定した。こ
れの例についての配合およびこれらの試験の結果を第６
表に示す。
第６表に示すように、ガラス転移温度値から、ポリウ
レタンソフトセグメント中のビニル不飽和による架橋に
よって、約10℃より高いガラス転移温度および約70℃よ
り大きいガラス転移温度範囲を有するポリウレタン結合
剤マトリックスが与えられることが分かる。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）（ｉ）平均活性水素官能基数約２〜
    ８および約400未満の平均分子量を有する短鎖、活性水
    素官能単量体、 （ii）平均活性水素官能基数約２〜４および平均分子量
    約400〜25,000を有する長鎖活性水素官能ジエンプレポ
    リマー、 （iii）平均イソシアナート官能基数約２〜４を有する
    ポリイソシアネートおよび （iv）隣接ジエンプレポリマー残基上の不飽和部位間に
    架橋を誘導する架橋開始剤 を含む無溶媒重合可能混合物の重合反応生成物からなる
    耐汚れ性エラストマー状架橋されたポリウレタン結合剤
    マトリックスであり、しかも前記反応生成物が、硬化さ
    れた場合にガラス転移温度少なくとも約10℃およびガラ
    ス転移温度範囲少なくとも約70℃を有する耐汚れ性エラ
    ストマー状架橋されたポリウレタン結合剤マトリックス
    および （ｂ）前記ポリウレタン結合剤マトリックス全体に分散
    され、且つそのマトリックスに付着された研摩材料粒子
    を含む、成形された研摩物品。
  2. 【請求項２】前記架橋開始剤がペルオキシド遊離基開始
    剤である、特許請求の範囲第１項に記載の成形された研
    摩物品。
  3. 【請求項３】前記重合可能混合物が、さらに発泡剤を含
    む、特許請求の範囲第１項に記載の成形された研摩物
    品。
  4. 【請求項４】前記発泡剤が、水を含む、特許請求の範囲
    第３項に記載の成形された研摩物品。
  5. 【請求項５】研摩材料の粒子対結合剤マトリックスの重
    量比約0.5:1〜5.5:1を有する、特許請求の範囲第１項に
    記載の成形された研摩物品。
  6. 【請求項６】前記重合可能混合物が、 （ｉ）平均活性水素官能基数２〜３および約200未満の
    平均分子量を有する短鎖活性水素官能単量体、 （ii）平均活性水素官能基数約２〜３および平均分子量
    約1000〜5000を有する長鎖活性水素官能ジエンプレポリ
    マー、 （iii）平均イソシアナート官能基数約2.0〜2.3を有す
    るポリイソシアナート、 （iv）ペルオキシド遊離基開始剤および （ｖ）平均活性水素官能基数約２〜４および平均分子量
    約500〜4000を有する長鎖、 活性水素官能飽和プレポリマーを含む、前記特許請求の
    範囲第１項に記載の成形された研摩物品。
  7. 【請求項７】前記重合可能混合物がさらに発泡剤を含
    む、特許請求の範囲第６項に記載の成形された研摩物
    品。
  8. 【請求項８】約1.2g/cm3〜2.5g/cm3の範囲内の密度を有
    する、特許請求の範囲第６項に記載の成形された研摩物
    品。
  9. 【請求項９】約0.5g/cm3〜1.5g/cm3の範囲内の密度を有
    する、特許請求の範囲第７項に記載の成形された研摩物
    品。
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