JP3397326B2 - ラミネートにより転写されるメイク被膜を含有する研磨物品 - Google Patents

ラミネートにより転写されるメイク被膜を含有する研磨物品

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JP3397326B2 JP51179395A JP51179395A JP3397326B2 JP 3397326 B2 JP3397326 B2 JP 3397326B2 JP 51179395 A JP51179395 A JP 51179395A JP 51179395 A JP51179395 A JP 51179395A JP 3397326 B2 JP3397326 B2 JP 3397326B2
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    • B24D11/00Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
    • B24D11/02Backings, e.g. foils, webs, mesh fabrics

Description

【発明の詳細な説明】 (関連出願の引用文献) 本出願は、1993年10月19日出願の出願番号第08/138,7
66号の一部継続出願である。
(技術分野) 本発明は、研磨物品および研磨物品の製法に関し、独
立して形成されるメイク被膜前駆体が支持材料に転写さ
れ、続いてラミネートのメイク被膜側に適用される。
(背景技術) 被覆研磨物品は一般に、主要表面上に砥粒を含有する
被膜を有する可撓性支持材料を含む。被覆研磨物品には
通常、砥粒を支持材料に保持するためにメイク被膜、例
えば樹脂バインダー、および、砥粒を支持材料に強く結
合するためにメイク被膜および砥粒の上に適用するサイ
ズ被膜、例えば樹脂バインダーを用いる。可撓性支持材
料は、クロス、紙、ポリマーフィルム、不織材料、バル
カンファイバー、およびそれらの組合せであってもよ
い。強度、耐熱性および可撓性のためにクロスは支持材
料として広く用いられているが、クロスにはいくつかの
大きな欠点がある。
用いられてきた多くの公知の接着剤系は低固形分を有
し、乾燥するのに高投入量が必要であり、支持材料の注
意深い選択が必要である。溶剤ベース接着剤の場合、溶
剤排出を引き出す装置も必要となる。
例えば、クロス支持材料は一般に多孔性であり、低粘
度メイク被膜層を適用する前にシールまたは処理されな
ければならなく、それによりコストが大きく増加する
(例えば、米国特許第2,548,872号、同2,658,007号およ
び同4,163,647号に開示されている)。クロス支持材料
は通常、1種以上の処理被膜、例えば含浸剤被膜、プレ
サイズ被膜、バックサイズ被膜またはサブサイズ被膜に
よりシールされている。そのような被膜溶液はクロスに
含浸し、より腰(body)を有する剛化クロスとなる。更
に、クロスを前述のようにシールしない場合、メイク被
膜はクロスの隙間に浸透し、支持材料を剛化および時に
は脆化し、従って被膜砥粒は支持材料に十分には接着し
ない。
近年、放射線硬化性樹脂が、従来の熱硬化性樹脂に代
わるクロス処理剤または被覆研磨材用バインダーとして
提案されている(米国特許第4,751,138号および米国特
許出願第07/932,073号に開示されている)が、これらの
樹脂の多くは液状熱硬化性樹脂に関連する同様の欠点を
提供する。メイク被膜の粘度を増加すること、即ちメイ
ク被膜の固形分を増加することは、メイク被膜を多孔性
支持材料上に直接塗布することに関係する問題を解決す
る1つの方法である。例えば、高固形分メイク被膜(例
えば、ホットメルト接着剤組成物)の直接塗布には通常
支持材料を高温にする必要がある。いくつかの支持材料
は、メイク被膜が支持材料の繊維に引き込まれるだけの
高表面エネルギーを示し、再び剛化支持材料となる。
(発明の要旨) 本発明の1つの態様では、 (a)表面および裏面を有する不定形支持材料、 (b)不定形支持材料の表面上に転写されるメイク被膜
層、および (c)メイク被膜が不定形支持材料の表面をシールす
る、メイク被膜に接着した多数の砥粒、および (d)要すれば、メイク被膜層および多数の砥粒を上塗
りするサイズ被膜、 を含有する研磨物品が提供される。
その支持材料は不定形支持材料、即ち、一般にそのよ
うな支持材料と関連する問題を生じるために、研磨物品
業者により一般に検討することから除外される材料であ
ることだけが必要である。そのような支持材料は、クロ
ス、より好ましくは不織布が好ましいが、オープンウィ
ーブクロス、多孔性クロス、未処理紙、薄い発泡体、ニ
ッテッドファブリックを含む。不定形支持材料は一般
に、通常の支持体より、高価でなく、容易に入手可能で
あり、可撓性を有し、本発明以前にはそのような不定形
支持体は、本質的に支持材料を非多孔性とするのに、高
価なまたは時期の適した前処理、例えば含浸またはプレ
サイジングが必要であった。一般に、研磨材被膜を加え
る前に不定形支持材料を前処理することにより製造コス
ト、廃棄物および原料が増加し、支持材料の可撓性が低
減する。
本発明のその他の態様では、 (a)表面および裏面を有する不定形支持材料を提供す
る工程、 (b)独立して室温で非流動状態となったメイク被膜前
駆体を提供する工程、 (c)不定形支持材料の表面にメイク被膜前駆体をラミ
ネートする工程、 (d)多数の砥粒をメイク被膜前駆体に適用する工程、
および (e)メイク被膜前駆体樹脂を硬化してメイク被膜を形
成する工程、 から成る研磨物品の製法が提供される。
上記メイク被膜前駆体は様々な公知の技術を用いて作
製されて、転写可能な非流動性一体フィルムを提供す
る。非限定的例には、(1)剥離ライナーまたはキャリ
ヤーウェブ上に被覆されて自立型フィルムを形成するホ
ットメルト接着剤、(2)溶液被覆フィルム、または
(3)押出自立型フィルム、を含む。メイク被膜前駆体
は、被覆、注型、押出または他の方法でフィルムに形成
される場合、非流動性であるべきであり、支持材料に転
写するのに十分な結合性(integrity)を有する。
上記メイク被膜前駆体の組成には、メイク被膜樹脂に
加えて、触媒または開始剤、充填材等を含有してもよ
い。メイク被膜前駆体が触媒または開始剤を含有する場
合、その触媒または開始剤は成形加工工程の如何なる時
点に活性化されてもよい。例えば、触媒または開始剤の
活性化は(1)ラミネート後であるが、砥粒の適用前、
(2)ラミネート後かつ砥粒の適用後、(3)ラミネー
ト前、または(4)ラミネート後、砥粒の適用後および
メイク被膜前駆体の硬化と同時、に起こってもよい。
他の変形では、湿分硬化メイク被膜前駆体を支持材料
表面にラミネートしてもよく、砥粒を適用してもよく、
メイク被膜前駆体を湿分に暴露して硬化を行ってもよ
い。
本発明の方法は好ましくは被覆面積90%以下を有する
多孔性支持材料に用いられるのに対して、その他の不定
形支持材料、例えば未処理紙、脆性材料、または発泡材
料、そして従来の非多孔性または前処理支持材料を用い
る研磨物品を成形加工するのに本発明の方法を用いても
よい。更に、通常被覆工程に問題を有する如何なる支持
材料を研磨物品を成形加工するのに被覆しても、または
用いてもよい。本発明の方法により克服され得るいくつ
かの被覆の問題には、プレサイジングを用いないオープ
ンウィーブ材料の被覆、感温性である材料の被覆、その
他非被覆性である材料、例えばループ材料、発泡材料、
未処理紙、ニッテッドファブリック等の被覆、を含む。
ラミネートによるメイク被膜層の適用方法は、研磨物
品を成形加工する場合に通常問題の生じるメイク被膜配
合物(高粘度、溶剤ベース等の)および/または支持材
料(多孔性、脆性、オープンウィーブ等の)の使用を可
能とする。例えば、ラミネートにより、メイク被膜を溶
融して流動性状態にするのに必要な温度に支持材料を昇
温するのを回避する。これは特に感温性基材に有用であ
る。
有用にも、本発明の方法は、支持材料を被覆し、揮発
性溶剤をほとんどまたは全く用いない、より高いメイク
被膜粘度を許容する手段を提供する。本発明は、前述の
支持材料の安定化または取り扱いなしに、研磨材被膜を
多孔性支持材料に適用する手段を提供し、従って研磨物
品成形加工のコスト効率を改善する。
(図面の簡単な説明) 図1a〜1dは、本発明の研磨物品の製法を模式的に示
し、本発明の研磨物品は図1dに示される。
(好ましい態様の説明) 本発明は、通常研磨材業者に除外される支持材料を用
いる研磨物品の成形加工を有用に可能とするラミネート
法を説明する。除外は一般に、生じる問題、前処理の支
出(金、時間および原料)または予期される支持材料の
脆性を実際に克服し得ないことを基礎とする。
支持材料 本発明に有用な不定形支持材料は、表面および裏面を
有し、支持材料をシールまたは含浸する少なくともある
種の前処理なしの研磨物品の成形加工に関して当業者に
不適格と考えられている多くの材料を含む。そのような
有用な不定形支持材料の例には、オープンウィーブクロ
ス、ニッティッドファブリック、多孔性クロス、ループ
材料(ベルクロ(VelcroTM)タイプの材料として一般に
表される)、未処理紙、多孔性ポリマーフィルム、連続
気泡または閉じ込めた気泡発泡体(例えば、ポリウレタ
ンフォーム)、不織布、紡織繊維、それらの組合せ、お
よび現在公知の他の如何なる材料も含み、また、処理限
界、例えばメイク被膜温度(支持材料が溶融または変形
し、被膜の過度のウィッキングを起こす)、溶剤感受性
(支持材料の可溶化、被膜の過度の透過)、多孔性(浸
出、被膜の過度の透過、可撓性の損失)、脆性、オープ
ネス(浸出、ウィッキング、十分に接着剤層を被覆し得
ないこと)、安定性(処理時の伸び、カール)等のため
に通常当業者に検討から除外されることが公知であり得
る他の如何なる材料を含む。
本発明に用いられる支持材料の多くは、当業者に公知
の他の方法に用いられ得るのに対して、不定形支持材料
は従来の方法に用いるのに前処理が必要である。前処理
により好適であるかのようにさえ成り得ないいくつかの
材料がある。例えば、連続気泡または独立気泡発泡体は
本質的には多孔性でないが、生地表面を有し、その発泡
体が当業者に公知の方法では被覆するのが困難なほど温
度に敏感である。更に、本発明は、50μm〜15mmまたは
それ以上の厚さを有する支持体にメイク被膜前駆体を適
用するのに十分な自由度を有する。本発明のラミネート
法はそのように特定されず、前処理、例えば含浸または
プレサイジングなしの如何なる支持材料も実際に使用し
得る。
通常、クロス支持材料は多孔性であり、被覆面積90%
以下を有する。クロス支持材料は、織ったもの、編んだ
もの、縫ったものまたは緯入れしたものであってもよ
い。クロス支持材料中のヤーンは天然、合成またはそれ
らの組合せであってもよく、ポリエステル、綿、レーヨ
ン、ナイロン、アラミド、ガラス等であってもよい。ク
ロス支持材料は、染色および伸張、寸法を変えても熱伸
張されてもよい。更に、クロス支持材料中のヤーンに
は、プライマー、染料、顔料または湿潤剤を、メイク被
膜の硬化を妨害しない程度に含有してもよい。更に、%
被覆面積が減少すると(80%以下の範囲に)、本発明の
方法は当業者に公知の直接被覆法に比較して特に有用で
ある。
ヤーンサイズは通常、約1500〜12,000m/kgの範囲であ
る。被覆研磨クロス支持体に対して、生地クロス、即ち
未処理クロスの重量は、約0.15〜1kg/m2、好ましくは約
0.15〜0.75kg/m2の範囲である。
「多孔性支持材料」の語により、研磨層、メイク被
膜、接着剤層、シーラント、含浸剤被膜、プレサイズ被
膜、バックサイズ被膜等を有さない支持材料を表し、隙
間を有し、クロス支持材料の場合、これらの隙間が隣接
するヤーンの間にある。多孔性支持材料は、ガーレイ・
パーメオメーター(Gurley Permeometer)(ニューヨー
ク州、トロイ(Troy)のテレダイン・ガーレイ(Teledy
ne Gurley)社から市販)を用いるFTMS第191号、メソッ
ド(Method)5452(12/31/68)(E.R.カスウェル(Kasw
ell)のウェリントン・シアーズ・ハンドブック・オブ
・インダストリアル・テキスタイルズ(Wellington Sea
rs Handbook of Industrisl Textiles)に開示)に従っ
て測定したガーレイ(Gurley)多孔度50秒以下を有す
る。ガーレイ・パーメオメーター(Gurley Permeomete
r)は、空気100cm3が支持材料を通過するのに必要な時
間(秒)を測定する。その装置およびその使用方法は、
織物工業において公知である。
総ファブリック表面に対するヤーンの占めるファブリ
ック表面の比は、ファブリック「カバーファクター(co
ver Factor)」(C)または「%被覆面積」として表さ
れる。生地ファブリックの標準ファブリック構造は、フ
ァブリックカバーファクター80〜95%を有する。更に、
ファブリックの隙間は5〜20%のオーダーである。空隙
度は被膜のファブリック中へのまたはファブリックを通
しての浸透に影響し、一部メイク被膜の支持材料への接
着性に悪影響を与える。
カバーファクター(C)は以下の式(米国特許第4,03
5,961号、第2欄、第25〜42行に開示): (式中、Cw=ワープカバーファクター、Cf=ファイリン
グカバーファクターおよびCCF=コンパクトカバーファ
クター) を用いて計算され得る。例えば、ワープカウント=23/1
(100%綿)およびファイリングカウント=23/1(100%
綿)の84×56ヤーン数を有するファブリック(2×1ツ
ウィル)では: 公知の被覆研磨物品のクロス支持体には、クロス繊維
を保護し、支持体をシールする特殊処理、例えば含浸剤
被膜、プレサイズ被膜、バックサイズ被膜、サブサイズ
被膜が必要である。しかしながら、本発明の被覆研磨物
品は、要すれば、そのような処理を用いてもよいが、そ
のような処理は必要なく、耐久性および可撓性が残存す
る。
支持材料は、得られる被覆研磨物品を支持体パッドま
たはバックアップパッドに固定する結合手段を裏面に有
してもよい。この結合手段は、感圧接着剤またはフック
・アンド・ループ結合に対するループファブリックであ
ってもよい。更に、かみ合い(intermeshing)結合シス
テムが、米国特許第5,201,101号に開示されており、そ
の記載をここに挿入する。
上記研磨物品の裏面には、滑り止めまたは摩擦被膜を
有してもよく、そのような被膜は当業者に公知である。
そのような被膜の例には、接着剤中に分散された無機粒
子(例えば、炭酸カルシウムまたは石英)を含む。本発
明の支持材料には、支持材料の裏面、即ち研磨材被膜の
反対側の支持材料表面に被覆したバックサイズ被膜を有
してもよい。一般に、バックサイズ被膜は支持材料繊維
が研磨の間に摩耗するのを保護する。この支持体摩耗
は、繊維分裂および最後には被覆研磨材の早期破壊と成
り得る。バックサイズ被膜は通常、接着材料、例えばに
かわ、澱粉、フェノール樹脂、ユリアホルムアルデヒド
樹脂、アクリレート樹脂、エポキシ樹脂およびそれらの
組合せを含む。バックサイズ被膜には、添加剤、例えば
充填材、染料、顔料、カップリング剤、湿潤剤、帯電防
止剤およびそれらの組合せを含有してもよく、要すれ
ば、それらの公知のおよび予定された用途に合った量で
含まれる。
メイクおよびサイズ被膜層および組成物 好ましいメイク被膜前駆体には要すれば、非流動性熱
可塑性樹脂、例えばホットメルト感圧接着剤、エネルギ
ーまたは湿分硬化性感圧接着剤または他のPSA状材料を
用いて被覆した一時的な基材を有する。前駆体が支持材
料にラミネートする前にフィルム形成物でない場合、本
発明には如何なるPSAまたはPSA状メイク被膜前駆体を用
いてもよい。一旦、フィルムを形成すると、この非流動
性熱可塑性被膜を支持材料に転写およびラミネートし、
もしあるなら一時的基材を剥離する。メイク被膜前駆体
は自立型フィルム、例えば注型またはロール被覆フィル
ムよりはむしろ押出フィルムであってもよい。一旦、メ
イク被膜前駆体を支持材料にラミネートすると、次いで
研磨物品は熱可塑性メイク被膜に接着される。
メイク被膜(支持材料にラミネートされた熱可塑性被
膜)は、多数の砥粒を接着し、多孔性支持材料をシール
する。本発明のメイク被膜前駆体を用いると、実際に支
持材料を通して浸透することなしに、メイク被膜は支持
材料の隙間を被う、即ち支持材料の間隙を「ブリッジす
る」。更に、好ましいメイク被膜前を体は、研磨の間の
砥粒の早期剥離を防止するのに十分な支持材料への接着
性を有するべきである。最後に、好ましいメイク被膜前
駆体は、研削に関連した熱発生および力に耐えるのに十
分な耐熱性および強靱性を有するべきである。
メイク被膜−支持材料界面での不適格な接着性および
弱さは確実に、特に動的条件下での劣った性能となるた
め、好ましくは、メイク被膜前駆体および支持材料の間
の90゜剥離強さ値は通常少なくとも1.8kg/cm、より好ま
しくは少なくとも2kg/cmである。90゜剥離強さ値が非常
に低い場合、砥粒が取れる、即ち砥粒が早期剥離する傾
向が大きくなる。
有用なメイクおよびサイズ被膜組成物の例は当業者に
公知であり、少なくとも3種の熱硬化性樹脂、縮合硬化
性、湿分硬化性および付加重合性樹脂を含む。好ましい
被覆組成物前駆体(「前駆体」としても表される)は、
放射線エネルギーへの暴露により容易に硬化するため、
付加重合性樹脂である。付加重合性樹脂は、カチオンメ
カニズムまたはフリーラジカルメカニズムにより重合し
得る。用いられる前駆体化合物およびエネルギー源に依
存して、硬化剤、開始剤または触媒が重合を開始するの
に有用である。メイクおよびサイズ被膜の乾燥被覆重量
は、砥粒サイズに依存して変化し得、通常メイク被膜に
対して4〜310g/m2、サイズ被膜に対して12〜550g/m2
範囲である。
前駆体の非限定的例には、フェノール樹脂(例えば、
レゾールおよびノボラック、例えばオクシデンシャル・
ケミカルズ(Occidential Chemicals)から市販の「デ
ュレッツ(Durez)」およびアシュランド・ケミカルズ
(Ashland Chemicals)から市販の「アエロフェン(Aer
ofene)」;アクリル化ウレタン類(例えば、ヒドロキ
シ末端伸長ポリエステル類またはポリエーテル類のジア
クリレートエステル、例えばモートン・インターナショ
ナル(Morton International)から市販の「ユービタン
(Uvithan)782」;アクリル化エポキシ類(例えば、エ
ポキシ樹脂のジアクリレートエステル);エチレン系不
飽和化合物(例えば、脂肪族モノヒドロキシまたはポリ
ヒドロキシ基および不飽和カルボン酸の反応生成物のエ
ステル、例えばエチレングリコールジアクリレート、エ
チレングリコールジメタクリレート、ヘキサンジオール
ジアクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレ
ート);α,β−不飽和カルボニル側鎖を有するアミノ
プラスト誘導体(例えば、米国特許第4,903,440号およ
び同5,236,472号に開示のもの);少なくとも1つのア
クリレート側基を有するイソシアヌレート誘導体および
少なくとも1つのアクリレート側基を有するイソシアネ
ート誘導体(例えば、米国特許第4,652,274号に開示の
もの);エポキシ樹脂(例えば、ビスフェノールAのジ
グリシジルエーテル、脂環式エポキシ類、およびフェノ
ールホルムアルデヒドノボラックのグリシジルエーテ
ル)およびそれらの混合物および組合せ;を含む。「ア
クリレート」の語には、アクリレート類およびメタクリ
レート類を包含する。
好ましいメイク被膜は、メイク被膜を支持材料に適用
した後、エネルギー硬化されて架橋被膜を提供し得る成
分を含有するホットメルト被覆性感圧接着剤である。ホ
ットメルト接着剤は、多孔性支持材料の隙間に浸透しな
くてもよく、それにより支持材料の可撓性および柔軟性
を維持する。好ましいメイク被膜組成物には、エポキシ
含有材料、ポリエステル成分、および有効量のエネルギ
ー硬化用開始剤を含有する。特に、その組成物には、エ
ポキシ含有材料約2〜95部および対応してポリエステル
成分約98〜5部、そして開始剤を含有する。要すれば、
1つ以上のヒドロキシル官能基を有するヒドロキシル含
有材料を含んでいてもよい。
好ましくはそのポリエステル成分は、数平均Mw約7,50
0〜200,000、より好ましくは約10,000〜50,000、最も好
ましくは約15,000〜30,000を有して、120℃で10,000mPa
以上のブルックフィールド(Brookfield)粘度を有す
る。上記ポリエステル成分は、(a)炭素原子4〜12個
を有する飽和脂肪族ジカルボン酸(およびそれらのジエ
ステル誘導体)および炭素原子8〜15個を有する芳香族
ジカルボン酸(およびそれらのジエステル誘導体)から
成る群から選択されるジカルボン酸および(b)炭素原
子2〜12個を有するジオール、の反応生成物であっても
よい。
要すれば用いるヒドロキシル含有材料はより好ましく
は、ヒドロキシル官能基少なくとも2個、更により好ま
しくはヒドロキシル官能基少なくとも3個を有する。特
に好ましい材料は、ポリオキシアルキレン類、例えば数
平均当量約31〜2,250を有するポリオキシエチレングリ
コール類およびポリオキシプロピレングリコール類、お
よび数平均当量約80〜350を有するポリオキシエチレン
トリオール類である。開始剤が芳香族スルホニウム錯塩
または芳香族ヨードニウム錯塩である場合、ポリオキシ
アルキレン類が特に好ましい。特に開始剤がメタロセン
塩である場合、シクロヘキサンジメタノールも有用であ
る。ヒドロキシル含有材料はメイク被膜組成物の可撓性
を向上するのに有用であり、メイク被膜組成物をエネル
ギーに暴露して砥粒をそこへ接着した後、十分に硬化反
応を遅延させ得る。
好ましいメイク被膜組成物は、本出願と同一譲授人に
譲渡された、1993年4月15日出願の同時係属出願第08/0
47,861号により詳細に開示されており、その記載をここ
に挿入する。
上記の好ましい組成物を硬化するのに有用なメタロセ
ン塩開始剤が、米国特許第5,089,536号に開示されてお
り、その記載をここに挿入する。メタロセン塩開始剤
は、要すれば、促進剤、例えば3級アルコールのオキサ
レートエステルを共に用いるのが望ましい。用いる場
合、促進剤は好ましくは、エポキシ含有材料およびポリ
エステル成分の組合せた重量を基礎としてメイク被膜約
0.1〜4%、より好ましくはメタロセン塩開始剤の重量
の約60%を含有する。有用な市販の開始剤には、FX−51
2、芳香族スルホニウム錯塩(3M社製)、UVE−1014、芳
香族スルホニウム錯塩(ユニオン・カーバイド(Union
Carbide)社製)およびイルガキュア(IrgacureTM)26
1、メタロセン錯塩(チバ(Ciba)社製)を含む。
カチオン付加重合により重合されるモノマーおよび/
またはオリゴマーに関して、硬化剤にはオニウムカチオ
ンおよび金属または非金属のハロゲン含有錯体アニオン
を有する塩を含み得る。その他のカチオン硬化剤には、
有機金属錯体カチオンおよび金属または非金属のハロゲ
ン含有錯体アニオンを有する塩を含み、それは米国特許
第4,751,138号に開示されており、その記載をここに挿
入する。硬化剤の他の例は、米国特許第4,985,340号に
開示の有機金属塩およびオニウム塩の混合物であり、そ
の記載をここに挿入する。
フリーラジカル硬化性樹脂を用いる場合、フリーラジ
カル開始剤をメイク被膜前駆体に加えることがしばしば
有用である。しかしながら、いくつかの場合、特に電子
ビームがエネルギー源である場合、電子ビームが開始し
フリーラジカルを生じるためフリーラジカル開始剤は必
要ない。
フリーラジカル重合用熱開始剤の例には、過酸化物、
例えば過酸化ベンゾイル、アゾ化合物、ベンゾフェノン
類、およびキノン類を含む。紫外線または可視光エネル
ギー源を用いる場合、フリーラジカル開始剤は光開始剤
であってもよく、それらに限定されないが、有機過酸化
物、アゾ化合物、キノン類、ベンゾフェノン類、ニトロ
ソ化合物、ハロゲン化アリール、ヒドロゾン類、メルカ
プト化合物、ピリリウム化合物、トリアリールイミダゾ
ール類、ビスイミダゾール類、クロロアルキルトリアジ
ン類、ベンゾインエーテル、ベンジルケタル類、チオキ
サントン類、およびアセトフェノン誘導体、およびそれ
らの混合物を含む。光開始剤の付加的例が米国特許第4,
735,632号開示されており、その記載をここに挿入す
る。可視光を用いる場合の好ましい開始剤は、チバ・ガ
イギー(Ciba Geigy)社から市販のイルガキュア(Irga
cureTM)369である。
他のメイク被膜前駆体の例には、湿分硬化ホットメル
トポリウレタン接着剤があり、好適なホットメルトポリ
ウレタン接着剤が、例えば独国ハンブルグ(Humburg)
のチボリ・ワーク(Tivoli Werke)から商品名チボメル
ト(Tivomelt)9617/11、9628および9635/12;ヘンケル
・アドヒーシブ(Henkel Adhesive)社から商品名パー
メルト(Purmelt)QR116およびQR3310−21;3M社からジ
ェット・ウェルド(Jet Weld)TS−230;で市販されてい
る。所定の用途に用いられるポリウレタンは特定の要求
に従って選択される。一般的なガイドとして、120℃で
の粘度3,000〜12,000mPa(ブルックフィールド)を有す
るポリウレタンが好適であるが、より高いまたはより低
い値を示すものもある環境では適当である。例えば、低
粘度ポリウレタンは通常、低被覆温度を用いる場合に必
要であり、高粘度ポリウレタンは高被覆温度が許容され
得る場合には好適である。
特に有用なメイク被膜前駆体の更に他の例には、部分
的にB−ステージに硬化されたエポキシおよびアクリレ
ート熱可塑性樹脂がある。そのようなB−ステージ樹脂
の調製方法と同様にそのような組成物が、本出願と同一
譲授人に譲渡された米国特許第5,256,170号(ハーマー
(Harmer)等)および同5,252,694号(ウィレット(Wil
lett)等)に開示されており、その記載をここに挿入す
る。好ましくはB−ステージエポキシおよびアクリレー
ト前駆体は、支持材料にラミネート後に後硬化され得る
未硬化エポキシを必須成分として有する全硬化アクリレ
ートである。
要すれば、サイズ被膜が、砥粒およびメイク被膜上に
適用されてもよい。サイズ被膜の目的は、砥粒をメイク
被膜前駆体に更に固定することである。サイズ被膜は如
何なる種類の接着剤であってもよく、好ましくは樹脂接
着剤である。サイズ被膜の典型例には、にかわ、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、エチレン系不飽和樹脂、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、ビスマレイミド樹脂、フルオレン変性エポ
キシ樹脂およびそれらの混合物を含む。特定の接着剤に
依存して、そのサイズ被膜には更に、触媒または硬化剤
を含有してもよい。その触媒および/または硬化剤は、
重合を開始および/または促進するのを補助する。
砥粒 砥粒は通常、粒径約0.1〜1500μm、たいてい約0.1〜
400μm、好ましくは0.1〜150μmを有する。砥粒はモ
ース(Mohs')硬度少なくとも約8、より好ましくは約
9を有するのが好ましい。そのような砥粒の例には、溶
融酸化アルミニウム(褐色酸化アルミニウム、熱処理酸
化アルミニウム、および白色酸化アルミニウムを含
む)、セラミック酸化アルミニウム、緑色炭化ケイ素、
炭化ケイ素、酸化クロム、アルミナジルコニア、ダイヤ
モンド、酸化鉄、セリア、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ
素、ざくろ石、およびそれらの組合せを含む。
砥粒の語には、単一砥粒が共に結合して研磨剤凝集体
を形成する場合も包含する。研磨剤凝集体は更に、米国
特許第4,311,489号、同4652,275号および同4,799,939号
に開示されており、その記載をここに挿入する。
砥粒上に表面被膜を有することも本発明の範囲内であ
る。その表面被膜は多くの異なる機能を有してもよい。
いくつかの場合、表面被膜はバインダーとの接着性を向
上し、砥粒の研磨特性等を変える。表面被膜の例には、
カップリング剤、ハロゲン化塩、シリカを含む金属酸化
物、耐火性金属窒化物、耐火性金属炭化物等を含む。
研磨物品は希釈剤粒子と混合されてもよい。これらの
希釈剤粒子の粒径はその砥粒と同じオーダーの大きさで
あってもよい。そのような希釈剤粒子の例には、石膏、
大理石、石灰石、フリント、シリカ、ガラスバブル、ガ
ラスビーズ、ケイ酸アルミニウム等を含む。
付加的層または成分 上記メイク被膜には、要すれば更に添加剤、例えば充
填材(研削助剤を含む)、繊維、滑剤、湿潤剤、チキソ
トロープ材料、界面活性剤、顔料、染料、帯電防止剤、
カップリング剤、可塑剤、および沈殿防止剤を含有して
もよい。それらの材料の量が選択されて、所望の特性を
提供する。本発明に有用な充填材の例には、金属炭酸塩
{例えば、炭酸カルシウム、(白亜、方解石、トラバー
チン、大理石および石灰石)、炭酸カルシウムマグネシ
ウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム}、シリカ
(例えば、石英、ガラスビーズ、ガラスバブルおよびガ
ラス繊維)、シリケート類(例えば、タルク)、クレー
(例えば、モンモリロナイト)、長石、マイカ、ケイ酸
カルシウム、メタケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸ナ
トリウム、ケイ酸ナトリウム、金属硫酸塩(例えば、硫
酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸ア
ルミニウムナトリウム、硫酸アルミニウム)、石膏、ひ
る石、木粉、アルミニウム三水和物、カーボンブラッ
ク、金属酸化物(例えば、酸化カルシウム、酸化アルミ
ニウム、二酸化チタン)および金属亜硫酸塩(例えば、
亜硫酸カルシウム)を含む。
帯電防止剤の例には、グラファイト、カーボンブラッ
ク、酸化バナジウム、保湿剤、導電性粒子等を含む。こ
れらの帯電防止剤は米国特許第号および同号に開示され
ており、その記載をここに挿入する。
カップリング剤はバインダー前駆体および充填材粒子
または砥粒の間の会合ブリッジを提供し得る。好適なカ
ップリング剤には、シラン類、チタネート類、およびジ
ルコアルミネート類を含む。カップリング剤が用いられ
る場合、それは通常メイク被膜に約0.01〜3重量%の範
囲で加えられる。
沈殿防止剤の例には、表面積150m2/gを有する非晶質
シリカ粒子があり、デグサ(DeGussa)社から商品名「O
X−50」で市販されている。
主に支持材料に加えられ得るバックサイズ被膜は支持
材料の裏面に適用されてもよく、そしてクロスのヤーン
を摩耗から保護する。
要すれば、サイズ被膜上にスーパーサイズ被膜が適用
されてもよい。いくつかの場合、スーパーサイズ被膜の
目的は、被覆研磨材をローディングから保護することで
ある。「ローディング(loading)」の語により、砥粒
間の隙間が切り屑(ワークピースから研磨された材料)
で埋まること、およびその材料の結果的堆積を表す。例
えば、木材サンダーの間に、木材粒子から成る切り屑は
砥粒間の隙間に滞留するようになり、砥粒の研削能力を
非常に低下させる。そのような耐ローディング性材料の
例には、脂肪酸の金属塩、ユリア−ホルムアルデヒド、
ワックス類、鉱油、フルオロケミカル、架橋シラン類、
架橋シリコーン類、フルオロケミカルおよびそれらの組
合せを含む。好ましい材料は、有機バインダーを有する
ステアリン酸亜鉛である。
更に、他のスーパーサイズ被膜には、接着剤中に分散
した研削助剤を含有する。研削助剤は、ステンレス鋼の
ような金属を研磨する場合、添加により性能を改善する
化学的および物理的プロセスに十分な作用を有する粒子
材料である。研削助剤は(1)砥粒および研磨されるワ
ークピースの間の摩擦を低減し、(2)砥粒の「キャッ
ピング(capping)」を防止する、即ち金属粒子が砥粒
上部に融着(weld)するのを防止し、(3)砥粒および
ワークピースの間の界面温度を低下し、または(4)研
削力を低減するのいずれかであると特に当業者には考え
られている。通常の研削助剤の例には、ワックス類、有
機ハロゲン化合物、ハロゲン化塩および金属類およびそ
れらの合金を含む。好ましい研削助剤には、氷晶石およ
びテトラフルオロホウ酸カリウムを含む。スーパーサイ
ズ接着剤は通常前述のサイズ被膜用接着剤と同様であ
る。
物品の性能 不定形支持材料は研磨物品の成形加工に好適に使用さ
れ得るため、本発明の方法は当業者に有用である。本発
明により、付加的原料および加工費を必要とする無駄な
シールおよびプレサイズ工程を省略する。本発明に従っ
て作製された被覆研磨材は、比較的高速度切削および研
磨されるワークピースの比較的良好な表面を維持するの
に十分なコストである。そのような高速度切削(「切削
量」)および良好な表面「(仕上げ」)は一般により便
利に作製された研磨物品に関係する。更に、本発明は、
支持材料との良好な接着性、例えば90゜剥離接着強さが
2kg/cm以上であることを示し、ガーレイ・パーメオメー
ター(Gurley Permeometer)で測定して500秒以上の支
持材料をシールするメイク被膜切前駆体を提供する。
製法 本発明の方法では、メイク被膜前駆体は支持材料のラ
ミネート前に独立して形成される。メイク被膜前駆体の
樹脂は、支持材料にラミネートされる場合、非流動状態
である。いくつかの場合、メイク被膜樹脂はキャリヤー
ウェブ上または2つのキャリヤーウェブの間に被覆され
るのが好ましく、両者は結局剥離され、かつ再生または
廃棄される。メイク被膜前駆体は次いで支持材料にラミ
ネートされ、樹脂/支持材料界面を形成することが必要
な場合に、キャリヤーウェブを除去する。多くの場合、
その前駆体をラミネート前および次いで砥粒の適用前に
加熱することによって、より強い結合を形成してもよ
い。キャリヤーウェブは、表面および裏面を有する基材
またはウェブ状材料である。キャリヤーウェブは如何な
る好適な支持材料、例えば織物、不織基材、紙、ポリマ
ーフィルム、それらの処理したものおよびそれらの組合
せであってもよい。好ましいキャリヤーウェブは、紙お
よびポリマーフィルム、例えばポリオレフィンフィルム
(ポリエチレン、ポリプロピレン等)またはポリエステ
ルフィルムである。更に、キャリヤーウェブ表面は、メ
イク被膜前駆体をそのウェブ上に被覆後、容易に剥離さ
れ得る。この表面は十分な剥離性を有するか、または剥
離被膜で被覆されて形成後にメイク被膜前駆体を容易に
剥離する。
本発明に用いられるメイク被膜前駆体は様々な方法で
調製され得る。例えば、メイク被膜前駆体は熱可塑性状
態、即ち室温で非流動性のホットメルト接着剤であって
もよい。一般に、本明細書中に記載したホットメルト接
着剤は、適当なエネルギー源への暴露により、硬化され
て熱硬化性樹脂となる。ホットメルト樹脂は一般に加熱
されて、樹脂が流動する点に達する。流動性樹脂は次い
でキャリヤーウェブの表面に被覆され、冷却される。ホ
ットメルトメイク被膜は、如何なる従来の技術、例えば
押出、しごき被覆、スロットダイ被覆、ナイフ被覆また
はそれらの組合せにより被覆され得る。好ましい技術
は、ホットメルトを2つのキャリヤーウェブを通して押
出し、ホットメルトメイク被膜前駆体を2つのキャリヤ
ーウェブの間に挟むことである。ホットメルトメイク被
膜をキャリヤーウェブ上に被覆後、冷却されるかまたは
高温で保持されてもよい。
更に他の方法では、メイク被膜前駆体は自立型フィル
ムとして提供されてもよい。例えば、ホットメルト接着
剤は高温で被覆されて流動性状態となり、冷却チルロー
ル上で非流動状態に固化される。そのホットメルトメイ
ク被膜前駆体は、如何なる従来の技術、例えば押出、し
ごき被覆(die coating)、スロットダイ被覆、ナイフ
被覆またはそれらの組合せによりチルロール上に被覆さ
れる。更に、自立型フィルムは押出されて次いで支持材
料上にラミネートされてもよい。
他の方法では、メイク被膜前駆体はキャリヤーウェブ
上に液体として被覆され、その前駆体樹脂のエネルギー
源への暴露により部分的に重合する。部分的重合(B−
ステージ)により室温で非流動状態である、即ちラミネ
ート前のメイク被膜前駆体となる。
液状メイク被膜前駆体はキャリヤーウェブ上に如何な
る公知の技術、例えばロール被覆、吹き付け、しごき被
覆、ナイフ被覆、浸漬被覆、流し被覆(curtain coatin
g)およびそれらの組合せによって被覆されてもよい。
更に、液状メイク被膜を2つのキャリヤーウェブの間に
被覆してもよく、即ちメイク被膜前駆体を2うのキャリ
ヤーウェブの間に挟む。
一旦、液状メイク被膜前駆体が被覆されると、それは
非流動状態に変換されてもよい。この変換はメイク被膜
前駆体の化合物に依存して、様々な異なる技術により達
成され得る。例えば、有機溶剤または水中に分散された
B−ステージポリマーを有することは本発明の範囲内で
あり、それは如何なる従来の技術、例えば加熱により除
去され、B−ステージポリマーを残留させる。更に、メ
イク被膜前駆体を部分的に重合してB−ステージポリマ
ーとする。メイク被膜前駆体(適当な触媒または開始剤
を含有する)をエネルギー源に暴露して、メイク被膜前
駆体の部分的重合を開始するのを補助する。好ましいエ
ネルギー源は、放射線エネルギー、紫外線または可視光
のいずれかである。
液状メイク被膜前駆体は1種以上の接着剤および/ま
たは多成分接着剤から成ってもよいことも予期される。
例えば、その成分の内の1つは重合されてもよいが、一
方、他の成分はされない。例えば、メイク被膜前駆体
は、エポキシ樹脂、カチオン光開始剤、アクリレート樹
脂およびフリーラジカル光開始剤を含む。液状メイク被
膜前駆体を光に暴露することにより、カチオン光開始剤
またはフリーラジカル光開始剤のいずれかを活性化し得
る。
図1(a)〜1(d)には、研磨物品(10)の一般的
製法が示されている。その図面は、本発明の1つの態様
を単に説明するだけであり、 (a)表面および裏面を有する不定形支持材料(12)を
提供する工程、 (b)(i)2つの剥離表面、例えば第1および第2キ
ャリヤーウェブ(141および142)の間の部分的に重合さ
れた樹脂(室温で非流動状態)であるB−ステージ樹脂
層、 を含むメイク被膜前駆体(20)を提供する工程、 (c)存在する場合、第1キャリヤーウェブ(141)を
除去し、不定形支持材料の表面にメイク被膜前駆体樹脂
(14)をラミネートする工程、 (d)第2キャリヤーウェブ(142)を除去し、メイク
被膜前駆体樹脂(14)をエネルギー源に暴露する工程、 (e)多数の砥粒(18)をメイク被膜前駆体樹脂(14)
に適用する工程、および (f)メイク被膜前駆体樹脂(14)を硬化してメイク被
膜を形成する工程、 から成る。
更に、サイズ被膜(16)を加えて、砥粒(18)および
メイク被膜を上塗りしてもよい。流動性樹脂を剥離ドラ
ムに被覆し、次いで支持材料にラミネートした後、メイ
ク被膜前駆体は、ただ1つのキャリヤーウェブを用いて
成形加工されてもよい。
本発明の更にその他の態様では、 (a)表面および裏面を有する不定形支持材料を提供す
る工程、 (b)ホットメルト樹脂を加熱して流動状態とすること
によりメイク被膜前駆体を提供し、流動性ホットメルト
樹脂でキャリヤーウェブを被覆する工程、 2つの剥離表面、例えば第1および第2キャリヤーウェ
ブ(141および142)の間 (c)キャリヤーウェブを除去し、支持材料にメイク被
膜前駆体をラミネートする工程、 (d)多数の砥粒をメイク被膜前駆体に適用する工程、
および (e)メイク被膜前駆体をエネルギー源に暴露しメイク
被膜前駆体を重合してメイク被膜を形成する工程、 から成る別の方法が提供される。
本発明の方法を不定形支持体に用いる場合、この方法
を用いる研磨物品および非多孔性支持材料の成形加工が
可能となる。
不定形支持体の表面に被覆された非流動性メイク被膜
前駆体を転写する。この転写被膜は、非流動性メイク被
膜前駆体を不定形支持体と接触させることにより達成さ
れる。一般に、メイク被膜前駆体上に加圧して、それを
支持体に押しつける。ある場合には、転写プロセスの
間、加熱することが好ましい。しかしながら、メイク被
膜前駆体の早期重合を防止し、メイク被膜前駆体が不定
形支持体を通して染み出すのを防止するために、過剰に
加熱してはならない。この転写被膜プロセスの間に、キ
ャリヤーウェブまたはウェブを除去し、次いで再使用ま
たは廃棄されてもよい。
上記の研磨物品は、如何なる従来の技術、例えば滴下
被覆または静電塗装によって適用されてもよい。メイク
被膜前駆体が十分に砥粒を濡らすような砥粒の塗布前
に、メイク被膜前駆体を加熱することは本発明の範囲内
である。再度、メイク被膜前駆体の早期重合を防止し、
メイク被膜前駆体が不定形支持体を通して染み出すのを
防止するために、過剰に加熱してはならない。
上記砥粒を塗布後、エネルギー源に暴露してメイク被
膜前駆体を架橋または重合して熱硬化性メイク被膜バイ
ンダートすることにより、またはそれを湿分に暴露する
ことにより、メイク被膜前駆体を硬化してもよい。
サイズ被膜を有し、かつ要すれば、スーパーサイズ被
膜を有することは、これらの方法のすべての範囲内であ
る。これらの被膜は一般に液体として砥粒上に塗布さ
れ、次いでその被膜を固化する条件に暴露される。
エネルギー源 メイク被膜が熱硬化性バインダー前駆体を含有する場
合、バインダー前駆体は通常、エネルギー源に暴露する
ことにより硬化される。好適なエネルギー源の例には、
熱エネルギーおよび放射線エネルギーを含む。エネルギ
ー量は様々なファクター、例えばバインダー前駆体化合
物、メイク被膜の寸法、砥粒の量および種類、および要
すれば用いられる添加剤の量および種類に依存する。熱
エネルギーに関して、温度は約30〜150℃、一般に40〜1
20℃の範囲であってもよい。重合時間は、約5分〜24時
間以上の範囲であってもよい。放射線エネルギー源に
は、電子ビーム、紫外線光、または可視光を含む。電子
ビームは、エネルギーレベル約0.1〜約10Mradで用いら
れてもよい。紫外線は、波長約200〜約400nm、好ましく
は約250〜400nm領域内を有する非粒子線を表す。120〜2
40W/cmの紫外線を用いるのが好ましい。可視光線は、波
長約400〜約800nm、好ましくは約400〜約550nm領域内を
有する非粒子線を表す。
本発明の目的および有用性を更に以下の実施例により
示すが、これら実施例に列挙した特定の材料およびそれ
らの量、そして他の条件および詳細は、本発明を不当に
限定するものと解されるべきではない。他に明記しまた
は明白にしない限り、すべての材料は市販され、または
当業者に公知である。
実施例 全被覆重量はg/m2で表される。全配合比は重量部を基
礎とする。
用語 DS1402:低結晶度を有する高分子量ポリエステル(ヘ
ルス・アメリカ(Hls America)から商品名「ダイナ
ポール(Dynapol)S1402」で市販) EM1:ビスフェノールAエポキシ樹脂(シェル・ケミカ
ル(Shell Chemical)から商品名「エポン(Epon)82
8」で市販、エポキシ当量185〜192g/eq) EM2:ビスフェノールAエポキシ樹脂(シェル・ケミカ
ルから商品名「エポン(Epon)1001F」で市販、エポキ
シ当量525〜550g/eq) UFI:ユリア−ホルムアルデヒド樹脂(ボーデン(Bord
en)から商品名「ボーデン(Borden)8405」で市販) CHDM:シクロヘキサンジメタノール VOR:グリセロールおよび酸化プロピレンのポリオール
アダクト(ダウ・ケミカル(Dow Chemical)から商品名
「ボラノール(Voranol)230〜238」、ヒドロキシル数3
8) BA:n−ブチルアクリレート IBA:イソボルニルアクリレート POEA:フェノキシエチルアクリレート THFA:テトラヒドロフルフリルアクリレート(サート
マー(Sartomer)から商品名「SR−285」で市販) KB−1:2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニル−1−エタ
ノン(チバ・ガイギー(Ciba Geigy)社から市販のイル
ガキュア(IrgacureTM)651、またはサートマー(Sarto
mer)から市販のKB−1) COM:η−[キシレン(混合異性体)]η−シクロ
ペンタジエニル鉄(+1)ヘキサフルオロアンチモネー
ト TSA:トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチ
モネート AMOX:ジ−t−アミルオキサネート tBOX:ジ−t−ブチルオキサネート FS:長石 WT:水 以下の試験方法を用いて、実施例に従って作製した被
覆研磨物品を評価した。
90゜剥離試験 被覆研磨物品の支持材料およびメイク被膜の間の接着
度を測定するために、試験すべき被覆研磨材シートを試
料約8cm幅×25cm長さに加工した。1/2長さの木材板(1
7.78cm×7.62cm×0.64cm厚さ)を接着剤で被覆した。被
覆研磨材試料の一部(7.62cm幅×15cm長さ)を接着剤で
研磨材料を有する面に被覆した。ほとんどの場合、その
接着剤は適当な硬化剤を有するエポキシ樹脂である。次
いで、研磨材料を有する試料の面を、100cmの被覆研磨
材試料がその板からはみ出す接着剤を有さないように、
接着剤被膜を有するその板面と結合した。加圧して、そ
の板および試料を緊密に結合し、接着剤が硬化するのに
十分な時間を与えた。
次いで、試験すべき試料に直線に沿って刻み目を入れ
て、被覆研磨材試験片の幅を5.1cmに減少した。得られ
た被覆研磨材試料/板複合物を、商品名「シンテック
(SINTECH)」を有する引張試験機の下部ジョー(jaw)
に水平に取付け、被覆研磨材試料の張出し部分約1cmを
試験機の上部ジョーに取付け、ジョー間の距離を12.7cm
とした。試料の一部を板から分離するように被覆研磨材
試料を角度90゜で木材板から引き離して、上記ジョーを
速度0.5cm/秒で引き離した。メイク被膜およびクロスの
間に分離が起こった。その試験機は、クロスを処理被膜
から引き離すのに必要な、試験片幅1cm当たりの力を記
録した。必要な力が高いほど、メイク被膜のクロス支持
材料への接着性が優れる。
実施例の物品のいくつかの90゜剥離接着性を試験し
た。その処理剤を引き離す必要な力はkg/cm単位で表示
された。その結果を、表2および表4に示した。
破断荷重および伸び 試験すべき被覆研磨材支持体または被覆研磨材試料を
2.5cm×17.8cmストリップに加工した。そのストリップ
を、商品名「シンテック(Sintech)」で公知の引張試
験機のジョー間に取付け、ジョーを最初に5cm離した。
ジョーは速度0.5cm/秒で引き離した。装置方向(MD)ス
トリップを、処理支持体の装置方向またはたて方向から
取った。直角方向(CD)ストリップを、処理支持体の直
角方向または垂直方向から取った。ストリップを破断す
るのに必要な力に対して、ASTM D 1682−64(1975)に
従って測定した破断荷重値を、kg/cm単位で示した。更
に、その試料の%伸び([最終長さ−初期長さ]/初期
長さで表される)を45kg荷重で測定した。
ディスク試験方法 被覆研磨物品を直径10.2cmディスクに加工し、感圧接
着剤(PSA)を用いて発泡体バックアップパッドに固定
した。被覆研磨ディスクアセンブリを、シーファー(Sc
iefer)試験機に取付け、被覆研磨ディスクで外径10.2c
mおよび内径5.1cmを有する「プレキシグラス(PLEXIGLA
S)」(ポリメチルメタクリレート)リングを研磨し
た。その荷重は4.5kgであった。全試験を乾燥状態で行
った。除去された「プレキシグラス(PLEXIGLAS)」の
総量およびプレキシグラスワークピースの表面仕上げ
(RaおよびRtm)を、様々な被覆研磨ディスクの回転お
よびサイクルで測定した。「Ra」はマイクロインチ単位
のスクラッチサイズの算術平均である。「Rtm」は、そ
れぞれのサンプリング長さの最大ピークから谷高さまで
の5つ以上の逐次サンプリング長さを測定した平均であ
る。いくつかの場合、表面仕上げ測定されなかった。
ロッカードラム試験方法 前屈曲被覆研磨物品を10,2×15.2cmシートに加工し
た。これらの試料を、小さな弧で前後に振動する(ゆら
す)ロッカードラム(Rocker Drum)試験機の円筒ドラ
ムに取り付け、1.3×10.1cmの磨耗パス(path)を描
く。その被覆研磨材は、静止1.3×1.3×15.2cmの3008F
型アルミニウムワークピースを研磨した。この磨耗パス
上を毎分約20ストロークであった。レバーアームにより
ワークピースに負荷した荷重は2.7kgであった。除去さ
れたアルミニウムの総量および研磨物品の重量損失が、
様々なアルミニウムワークピースの総ストロークで測定
された。
実施例 (実施例1〜3) メイク被膜前駆体を、表1に示した成分および量を用
いて調製した。
この樹脂を、両面から低強度UV光を照射しながら、2
枚の100μm厚の剥離ライナーの間に、重量約25g/m2
塗布し、総線量1000mJ/cm2となった。1つのライナーは
剥離し、そのフィルムを湿潤および伸長した「J」ウェ
イト綿支持材料にラミネートした(ラミネート圧力689k
Pa)。そうでなければ、その綿支持材料は未処理であっ
た。残存ライナーを除去した後、グレード120溶融酸化
アルミニウム(「ALOX」)をメイク被膜前駆体中に重量
約209g/m2で滴下被覆した。その中間生成物を、100℃で
10分間硬化した。サイズ被膜前駆体を次いで砥粒上に重
量約109g/m2でロール被覆した。上記サイズ被膜前駆体
は、UFI(6500部)、FS(2100部)、および塩化アルミ
ニウム(452部、水中10%固形分)、およびWT(948部)
から成る。そのサイズ被膜前駆体の全固形分%は60%で
あった。得られた中間生成物は、66℃で45分間加熱され
た。この熱硬化工程後、得られた生成物を試験前に屈曲
した。
(比較例C1) 比較例C1の被覆研磨物品は、ミネソタ州セントポール
(St.Paul)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(Minnesota Mining a
nd Manufacturing Company)から市販のグレード80「3M
311Tブルー・グリット(Blue Grit)」Jウェイト実用
クロス被覆研磨材である。
(実施例2) メイク被膜前駆体を、前記の表1に示した成分および
量を用いて調製した。そのメイク被膜前駆体をダイコー
ターを用いて125℃で2枚の100μm厚の剥離ライナーの
間に、重量約84g/m2で塗布した。1つのライナーは剥離
し、そのフィルムを湿潤および伸長した「J」ウェイト
綿支持材料にラミネートした(ラミネート圧力689kP
a)。そうでなければ、その綿支持材料は未処理であっ
た。残存ライナーを除去した後、得られるラミネート
を、供給速度0.2032m/秒でウェブ幅1cm当たりの出力160
ワットの低設定で作動するアテック(ATEK)「D」型ラ
ンプに暴露した。メイク被膜を砥粒で被覆する直前に紫
外線に暴露されるように、ランプを配置した。その後す
ぐに、グレード80溶融ALOXをメイク被膜前駆体中に重量
約327g/m2で静電的に投射した。その中間生成物を、80
℃で30分間熱硬化した。サイズ被膜前駆体を次いで砥粒
上に重量約159g/m2でロール被覆した。上記サイズ被膜
前駆体は、UF1(6500部)、FS(2100部)、および塩化
アルミニウム(452部、水中10%固形分)、およびWT(9
48部)から成る。そのサイズ被膜前駆体の全固形分%は
60%であった。得られた中間生成物は、66℃で45分間加
熱された。この熱硬化工程後、得られた生成物を試験前
に屈曲した。
(比較例C2) 比較例C2の被覆研磨物品は、ミネソタ州セントポール
(St.Paul)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(Minnesota Mining a
nd Manufacturing Company)から市販のグレード80「3M
311Tブルー・グリット(Blue Grit)」Jウェイト実用
クロス被覆研磨材である。
(実施例2および比較例C2) この組の試料用の被覆研磨物品を、ロッカードラム試
験方法およびディスク試験方法を用いて評価し、結果を
表3に示した。
表2には、実施例1〜2および比較例C1およびC2の被
覆研磨物品の90゜剥離接着性試験結果を示した。
(実施例3) 樹脂混合物を、表1に示した成分および量を用いて調
製した(以下「HSA 145」と表す)。
ダイナポール(DYNAPOL)S1402(40.4部)、エポン
(EPON)828(29.3部)、エポン(EPON)1001F(29.9
部)、CHDM(2.4部)、COM(1.0部)、およびAMOX(0.6
部)を含有するメイク被膜を、エポン(EPON)828、エ
ポン(EPON)1001F、およびダイナポール(DYNAPOL)S1
402を好適な反応容器中で121℃で30分間予備加熱するこ
とにより調製した。次いで、CHDMを121℃で3時間かけ
て均質溶融混合物が得られるまで混合しながら加えた。
温度を100℃まで低下し、AMOXおよびCOMを100℃で撹拌
しながら1時間かけて加えた。
その樹脂を、2枚のポリエステル剥離ライナーの間に
厚さ4.5ミルにナイフ塗布した(130g/m2)。その樹脂を
被覆前に135℃に加熱し、被覆ナイフをナイフベッドに
ある時に110℃に加熱した。得られるフィルムを2枚の
支持材料にラミネートした。
第1の支持材料はクロス68×38ポリエステル/綿混合
物、2×1ツウィル(Twill)の試料であった(ミリケ
ン(Milliken)から市販)。第2の支持材料は、適用さ
れる他の接着剤/シーラントを有さないポリエステル
「フックイット(Hookit)」支持材料(ミリケン(Mill
iken)から市販のステッチループ支持体)であった。こ
の試料について他の評価は行わなかったが、この非常に
脆く、目の粗い(open)支持材料は容易にこのラミネー
ト接着剤を被覆され、支持材料のシールが達成される結
果となった。接着性被覆支持材料を、ライン速度6.1m/
分で出力80ワット/cmのヒュージョン(Fusion)「D」
型ランプを用いて活性化し、次いで、グレード80ALOXを
用いて滴下被覆した。その試料を次いで、80℃で5分間
オーブン硬化した。この活性化/硬化プロセスは、他に
表示した場合を除いて、全実施例に共通であった。仕上
げ試料は積極的に鉱物を保持するが、評価に適している
とは考えられない。
更に、ラミネートフィルムを被覆重量54g/m2および42
g/m2で作製した。上記のように加工することにより、
「フックイット(Hookit)」支持材料および前述のクロ
ス支持材料は被覆重量54g/m2および42g/m2で十分にシー
ルされ得たが、42g/m2では十分にシールされ得なかっ
た。また、32×28ポリ/綿ファブリックの試料は被覆重
量42g/m2を有する層で被覆したラミネートであった。目
視検査により、そのファブリックの60%シールが達成さ
れた。
これらの実験に用いられたラミネーターはニップ圧力
を測定する手段を有さないが、ラミネーターの空気供給
圧力はラミネーターを使用する時は常に276kPaであっ
た。そのラミネーターは、直径5.1cmおよび長さ16.5cm
の2つのステンレス鋼ロールから成った。ラミネーター
速度は約1.5m/分であった。
(実施例4) HSA 145樹脂から調製したラミネート接着剤を、実施
例3に記載の方法によって被覆重量85.4g/m2で被覆し
た。これを前述の標準「J」ウェイトポリ/綿実用クロ
ス支持材料にラミネートし、90゜剥離試験用とした。そ
の結果は、同一接着剤を同一クロス支持材料上に直接ホ
ットメルト被覆した場合の90゜剥離強さ2.1〜3.2Kg/cm
に比較して、90゜剥離強さ2.0Kg/cmであった。
(実施例5) アクリレート/エポキシ樹脂混合物を以下のように:
アクリレート相60部を加えることにより調製し、そのア
クリレート相はPOEA 90部、IBA 10部およびKB−10.5部
をエポキシ相40部に加え、そのエポキシ相はEM−1 94
部、COM 2部およびAMOX 2部であった。
その混合物は、そのアクリレートをKB−1と反応容器
中で混合することにより調製された。この混合物にEM−
1 66%(62部)を加えた。その混合物を15分間窒素置換
し、残留溶解酸素を除去した。反応容器を回転しなが
ら、その混合物を低強度420nm蛍光(1500mA誘導安定器
により出力されるシルバニア(Sylvania)F59.83T12/SD
B/SHO/LT)を用いて照射した。これは特にその混合物を
より高粘度(粘度計によってでなく外観検査により観察
された約3000cps)に変換した。
第2の混合物を、暗所で残存EM−1(32部)、COMお
よびAMOXを用いて、まずEM−1を80℃に加熱し、次いで
COMおよびAMOXを加えることにより調製した。更に暗所
で第2の混合物(EM−1、COMおよびAMOX)をアクリレ
ート/EM−1混合物に加えた。
上記混合物を、次いで2つの剥離ライナーの間に厚さ
50μmにナイフ被覆した。得られるフィルムを低強度UV
ランプ(720mA誘導安定器により出力されるシルバニア
(Sylvania)F15 T8BLB)下、UV線量約1000mJ/cm2で10
分間硬化した。
得られる硬化フィルムを、ニップ圧力約1.7MPaで実施
例1に記載のように標準「J」ウェイト支持体にラミネ
ートした。ラミネートしたフィルムを前述のシルバニア
(Sylvania)420nmの光に約2分間暴露した。砥粒を、8
0グレードALOH鉱物を被覆面積約327g/m2で滴下被覆する
ことにより塗布した。その被覆物品を次いで、80℃で約
5分間熱硬化した。
上記サイズ被膜前駆体を次いで砥粒上に被覆面積約15
9g/m2でロール被覆した。そのサイズ被膜前駆体を、UFI
(6500部)、FS(2100部)、および塩化アルミニウム
(452部、水中10%固形分)、およびWT(948部)を用い
て調製した。そのサイズ被膜前駆体の全固形分%は60%
であった。得られた中間生成物は、66℃で45分間加熱さ
れた。この熱硬化工程後、得られた生成物を試験前に屈
曲した。
同一接着剤混合物を用いて直接被覆した同一支持材料
を用いる比較試料に沿って、前述のように調製された試
料を90゜剥離強さに関して評価した。その結果は、90゜
剥離強さ値1.9Kg/cmを得た直接被覆接着剤比較例に比較
して、本発明に従って調製したラミネート接着剤によ
り、90゜剥離強さ1.6Kg/cmを得た。
(実施例6) HSA 145のバッチを作製した。2層のラミネート接着
剤を前述のように、被覆面積約63g/m2および100g/m2
作製した。これらを、一連のクロス支持材料上に被覆し
て、クロス支持材料が被覆され得るかされ得ないか、お
よび適当な90゜剥離強さを提供するかを決定する。
(1)36×32ポリエステル/綿混合物、 63g/m2メイクにより90゜剥離強さ2.3Kg/cmを得た 100g/m2メイクにより90゜剥離強さ3.5Kg/cmを得た (2)32×28綿、 63g/m2メイクにより90゜剥離強さ1.2Kg/cmを得た 100g/m2メイクにより90゜剥離強さ1.6Kg/cmを得た (3)32×28ポリエステル/綿混合物、 63g/m2メイクにより90゜剥離強さ2.1Kg/cmを得た 100g/m2メイクにより90゜剥離強さ3.1Kg/cmを得た この実施例には、メイク被膜が厚いほど良好な90゜剥
離接着性が得られることを説明し、接着性が良好なほど
密なファブリックとなることを説明する。
(実施例7) この実施例では、ホットメルトHSA 145樹脂系をオー
プンウィーブファブリックにラミネートするための加工
窓(process window)を説明する。HSA 145層(被覆面
積約92g/m2)を前述のように調製した。これを、2つの
異なる支持材料にある範囲のラミネーター圧力に渡っ
て、エアーゲージ圧力の3.1倍のニップ圧力を用いてラ
ミネートした。その結果は以下の通りである。
対照、3Mブルー・グリッド(Blue Grid)(比較例C2)
により、90゜剥離強さ値2.1Kg/cmを得た。
測定したような性能を示した結果は、広範囲に渡るニ
ップ圧力にはほぼ依存せず、その方法のこの工程用の非
常に広い加工窓となる。
全36×32ポリ/綿試料は十分にシールされたが、ラミ
ネート圧力に関して同一パターンを有さず、ほとんどの
32×28ポリ/綿試料はあまりシールされない。前述の実
施例と対照して、これはたぶん実験誤差範囲内であり、
目標値を越えてなお良好であるが、32×28への接着性は
36×32より良好であった。破断強さおよび破断時伸びも
この一連の試料に関して評価し、36×32試料に対して破
断強さ約10.7Kg/cmおよび伸び18%、および32×28試料
に対して破断強さ約10.2Kg/cmおよび伸び18%の値を得
た。これは、破断強さ約22.3Kg/cmおよび伸び1.3%を有
する比較例C1に匹敵する。上記オープンウィーブ支持材
料生成物は、予期されるように、現存の生成物の引張強
さを有さない。
(実施例8) メイク被膜前駆体を以下のように調製した。
90/10PEA/IBA 60部(実施例6に記載のように調製) EM1 40部 KB−1 1部 COM 1部 AMOX 0.6部 ヘキサンジオールジアクリレート 3滴/100g これを2つのポリエステル剥離ライナーの間に被覆面
積70g/m2で室温被覆し、UV線量1000mJ/cm2を用いて低強
度UV硬化した。得られるフィルムを4つの異なる支持材
料にニップ圧力1.7MPaでラミネートし(COMがアクリレ
ート相のUV硬化時に存在するので、活性化はフィルム形
成時にすでに行われている)、グレード80ALOX鉱物を滴
下被覆し、前述のように熱硬化し、試験を行った。その
結果は以下の通りである。
標準「J」ウェイトファブリック 1.4Kg/cm 36×32ポリ/綿ファブリックはあまりに多孔質で試験
し得ない 32×28ポリ/綿ファブリックはあまりに多孔質で試験
し得ない 32×28綿ファブリックはあまりに多孔質で試験し得な
い 比較例C1 2.1Kg/cm このシリーズの破断強さデータも取った。
標準「J」ウェイトファブリック 24.6Kg/cm 伸び6.9% 36×32ポリ/綿ファブリック 9.6Kg/cm 伸び8.7% 32×28ポリ/綿ファブリック 10.7Kg/cm 伸び13.6% 32×28綿ファブリック 7.3Kg/cm 伸び1.4% 比較例C1 22.3Kg/cm 伸び1.6% また、上記試料をロッカードラム試験を用いて評価し
た。その結果を以下にまとめて示した。
標準「J」ウェイトファブリック 切削量0.688g、293サイクルで破壊 36×32ポリ/綿ファブリック 切削量1.061g、437サイクルで破壊 32×28ポリ/綿ファブリック 切削量0.49g、188サイクルで破壊 32×28綿ファブリック 切削量0.843g、345サイクルで破壊 比較例C1 切削量0.718g、308サイクルで破壊 上記実施例はHSA 145配合を用いる実施例ほど良好で
ないがいくつかの性能パラメータでは比較例C1を越える
性能を示した。
(実施例9) HSA 145樹脂を、125℃、スクリュー速度100RPMで操作
される二軸スクリュー押出機を用いて調製した。この樹
脂をライナー間に被覆面積105g/m2で被覆し、3つの異
なる支持材料にラミネーターニップ圧力620kPaでラミネ
ートした。その結果を以下にまとめて示した。
このデータは、現存する製品の性能を決して、大きく
は越えない性能を示した。また、それはポリエステルへ
の接着性が綿支持材料への接着性よりかなり良好である
ことを示した。ポリエステル支持材料は同一重量の綿と
比較して引張強さ値がより大きい傾向にあるため、これ
は良い結果である。
(実施例10) メイク被膜前駆体を剥離ライナー上に被覆し、次いで
さまざまな支持材料にラミネートした。HSA 145樹脂系
を用い、スクリュー速度100RPM、88℃で操作する単軸ス
クリュー押出機を用いて配合した。調製した樹脂をウェ
ブ速度9.1m/分で被覆される押出スロットダイを用いて
剥離ライナー上に被覆し、そのプロセスは仕上げ被覆重
量105g/m2を達成するように設定された。フィルムの硬
化部分で行った測定値は、前記の接着フィルムを用いて
線上にニップロールラミネートされた36×32ポリ/綿、
32×28ポリ/綿および「J」ウェイト綿支持材料に対し
て被覆重量が105g/m2であることを示した。
前記実験から得られたクロス試料を次いで剥離ライナ
ーを除去し、118W/cmでライン速度18.3m/分で操作する
ヒュージョン(Fusion)「D」型ランプ下でUV活性化
し、グレード80のALOXを用いて静電鉱物塗装し、バック
ラックオーブン中80℃で30分間加熱硬化することによ
り、鉱物被覆した。得られる試料は、サイジングが問題
であるという程度に多孔性であった。
(実施例11) 実施例10での多孔性の問題の原因を確かめるため、多
孔度に対する一連のUV線量を、UV活性化エネルギーの2
種の異なる波長で実行した。実施例8に記載のように、
二軸スクリュー押出機により調製したHSA 145樹脂を用
いて、ラミネートフィルムを剥離ライナーの間に被覆重
量102g/m2で被覆した。これを32×28ポリ/綿ファブリ
ック支持材料にニップ圧力689kPaでラミネートした。
従って、調製されたメイク被膜は、一連のライン速度
3.1〜21.3m/分の範囲に渡って、80W/cmで操作するヒュ
ージョン(Fusion)「D」ランプおよび80W/cmで操作す
るヒュージョン(Fusion)「V」ランプ下で活性化さ
れ、各試料を80℃で7分間−生じつつあった如何なる流
動性も完了する時点−オーブン硬化した。以下のプロッ
トはガーレイ(Gurley)多孔度試験機により測定される
多孔度(y軸)対UV線量(秒単位のx軸)および波長の
傾向を示した。
上記プロットは、エポキシ触媒のUV活性化がより長い
その光への暴露により向上し、最終加熱硬化生成物の多
孔度が減少することを示した。これは、エポキシ触媒の
活性化が向上するにつれて、クロス支持材料へのメイク
被膜がかなりの流動性を生じる機会を有するという事実
によるものである。従って、スレッド間の隙間のブリッ
ジング(bridging)が維持され、クロスシールが達成さ
れた。
上記プロットはまた、ヒュージョン(Fusion)「V」
型ランプの使用により、如何なる所定のライン速度での
クロス支持材料のシールを大きく改善することを示し
た。これは、出力が420nmに集中される「V」ランプが
より有効に吸収スペクトルが420nmに集中するエポキシ
光開始剤を活性化するという事実によるものである。
(実施例12) HSA 145樹脂(実施例3)から調製されたラミネート
接着剤を135℃に加熱し、2つのポリエステル剥離ライ
ナーの間に被覆重量125g/m2でナイフ被覆した。冷却
後、1つの剥離ライナーを剥離し、ホットメルト材料を
密度92±5kg/m3および厚さ5mmを有する連続気泡ポリウ
レタンエステル発泡体にラミネートした。第2の剥離ラ
イナーを剥離し、得られた発泡体/ホットメルトラミネ
ート構造体を、触媒を活性化するために、6.1m/分での2
40W/cmヒュージョン(Fusion)ランプ下を通過させた。
グレード60のALOX鉱物を重量約460g/m2で滴下被覆し
た。この構造体を90℃で1時間硬化した。次いで、この
構造体を、ウットコボンド(Witcobond)W−240(ウッ
トコ(Witco)から市販の固形分30%のポリウレタン)
を用いて乾燥重量約209g/m2でスプレーサイズした。上
記研磨物品を次いで、90℃で3時間オーブン乾燥した。
(比較例C3) 比較例C3の研磨物品は、ミネソタ州セントポール(S
t.Paul)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(Minnesota Mining and M
anufacturing Company)から市販のミディアム・グレー
ド(Medium Grade)3Mソフトバック・サンディング・ス
ポンジ(Softback Sanding Sponge)であった。
本発明の範囲および意図から逸脱することなく本発明
の様々な変形および変更が当業者に明らかとなり、本発
明は本明細書中に列挙された例示的態様に不当に限定さ
れるものではないと解されるべきである。すべての刊行
物および特許文献の記載を、あたかも各刊行物または特
許文献がその記載によって挿入されることを特におよび
個々に示される同一範囲に挿入する。
フロントページの続き (72)発明者 シュナベル、ハーバート・ダブリュ 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番(番地の表示なし) (56)参考文献 特開 平6−170737(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 5/14 WPI/L(QUESTEL)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)表面および裏面を有する不定形支持
    材料、 (b)不定形支持材料の表面上にラミネートしたメイク
    被膜層、および (c)メイク被膜に接着した多数の砥粒、 を含有する研磨物品であって、上記メイク被膜が不定形
    支持材料の表面をシールする研磨物品。
  2. 【請求項2】該不定形支持材料が、オープンウィーブク
    ロス、ニッテッドファブリック、多孔性クロス、未処理
    紙、連続気泡または独立気泡発泡体、不織布およびそれ
    らの組合せから成る群から選択される請求項1記載の研
    磨物品。
  3. 【請求項3】メイク被膜層を適用する前の該支持材料
    が、FTMS第191号、メソッド(Method)5452(12/31/6
    8)により測定される場合、ガーレイ多孔度50秒以下を
    有する請求項2記載の研磨物品。
  4. 【請求項4】該メイク被膜層が、フェノール樹脂、α,
    β−不飽和カルボニル側基を有するアミノプラスト樹
    脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂、
    アクリル化イソシアヌレート樹脂、ポリウレタン類、ユ
    リア−ホルムアルデヒド樹脂、ポリエステル類、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
    エポキシ樹脂およびそれらの混合物から成る群から選択
    される請求項1記載の研磨物品。
  5. 【請求項5】(a)表面および裏面を有する不定形支持
    材料を提供する工程、 (b)独立して室温で非流動状態となったメイク被膜前
    駆体を提供する工程、 (c)不定形支持材料の表面にメイク被膜前駆体をラミ
    ネートする工程、 (d)多数の砥粒をメイク被膜前駆体に適用する工程、
    および (e)メイク被膜前駆体樹脂を硬化してメイク被膜を形
    成する工程、 から成る研磨物品の製法。
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