JP3479075B2 - 表面処理用製品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 固体又は発泡有機ポリマー又は不織ガラス繊維ウェブ
から形成された有機ポリマーマトリックスから製造され
る表面処理製品が、更なるコーティングの準備のため又
は装飾的最終仕上げを提供するためのどちらにとっても
有用であることが見出されている。所望の形又は表面仕
上げを成すために、孔開け、打抜きされた部分のばり及
びフラッシング（flashing）は鋳造物から除去されねば
ならない。高速及び高圧で運転される車形、円板形、又
はベルト形の表面処理製品は、加工物に対して高い圧力
がかけられた時に十分な強度及び耐久性を有していなけ
ればならない。該製品は、ある場合には、加工物の隙間
に押し入る程度に可撓性であることが望ましく、またあ
る場合には、硬質であることが望ましい。更に、加工物
を汚す製品の性質が考慮されねばならない。スミアリン
グ（smearing）は一般に好ましくない。

マトリックスを結合させるため又は研磨粒子をこのよ
うな製品のマトリックス内に固定するために使用される
ポリマー樹脂結合剤は、一般に硬質熱硬化型又は強固で
強靱な弾性型のいずれかであった。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型樹脂は、
研磨粒子をシート状の裏地または不織ウェブの繊維に固
定するために広く使用されている。一般に、高い引張強
度を有すると同時に、低い破断点伸び率又は破損点伸び
率を有し、且つ高温にさらされたときの有意の変化に対
する耐性を有するこのような硬質樹脂結合剤は、好まし
くないことに脆性破壊を受けやすい。強固で強靱な弾性
樹脂結合剤が、より強靱且つ耐久性を有することが要求
される表面処理用製品に応用されることが望ましい。こ
のような弾性結合剤は、優れた引張強度、高い破断点伸
び率、及び脆性破壊に対する耐性を有するが、表面処理
用製品が加工物に対して高速及び高圧で接触した際の高
温において有意の軟化を示しうる。このような軟化は、
スミアリング又は該製品部分の加工物表面への移動を引
き起し、これらのことは上記のように使用者にとっては
好ましくない。

表面処理産業は、使用者の要求により合致する製品を
求めて継続的に努力している。更に、環境、特に空気及
び水環境に対して影響の少ない表面処理用製品の製造方
法が特に求められている。

上記の使用者主導型の要求に鑑みて、有機揮発性炭化
水素の使用及びその後の除去を必要としない製造方法を
終始用い、結合剤成分の簡単な調節により柔軟又は硬質
であり、使用圧力及び使用温度において実質的にスミア
を生じないよう調節することが可能であるような表面処
理用製品が開発されることが都合よい。

Chin et al.（米国特許第4,835,210号）には、ブロッ
クドウレタンプレポリマーとジアミン硬化剤のエマルジ
ョンの水中での製造方法が開示されている。Hoover et
al.（米国特許第2,985,593号）には、嵩高い有機マトリ
ックス中の研磨粒子を製造するために、有機溶剤中に溶
解した反応性前駆体から製造された加硫ゴムの使用が開
示されている。Fitzer（米国特許第4,227,350号）に
は、優れた引張強度、非常に高い破断点伸び率、及び脆
性破壊に対する耐性を有するが、高温での有意の軟化を
示す強靱な弾性樹脂結合剤が開示されている。Barnett
et al.（米国特許第4,609,380号）には、加硫ゴム前駆
体としてブロックドイソシアネート末端−キャップドウ
レタンプレポリマーと芳香族ジアミンを有機溶剤中に用
い、特に高いガラス転移温度の有機溶剤可溶性のポリマ
ーを加硫ゴム前駆体に加えることにより高速研削仕上又
は表面処理作業においてスミアを生じることの少ない研
磨製品を製造する方法がHoover et al.及びFitzerの発
展型として開示されている。Barnett et al.が提案した
添加剤は全て水に不溶性である。更にBarnett et al.
は、スミアを生じない研磨製品を製造するために、望ま
しい高いガラス転移温度のポリマー添加剤を選択する基
準として、特に「溶剤可溶性」（即ち、有機溶剤可溶
性）に言及した。従って、Chin et al.の特許明細書中
に記載されているように、加硫ゴム前駆体のために実質
的に水性の基材を用いて研磨製品を製造するためのBarn
ett et al.の教示の容易又は即時の適用は、直ちに実行
可能であるものではないであろう。

本発明は、多孔質の嵩高いウェブが製造されるよう
に、エアレイ（air−laid）有機ステープルファイバー
をランダムに束ねるのに適切であるような、Chin et a
l.により開示されている組成物の更なる発展型である。
該ウェブは、研削、仕上又は磨き仕上工程に有用な不織
研磨製品を製造するのに用いられる。Barnett et al.に
より開示されている本質的に水不溶性のスミア低減化剤
（smear−reducing additive）を、乳化剤の使用により
一時的に有機溶剤中に溶かし、乳化性のブロックドイソ
シアネート末端−キャップド直鎖ポリウレタンプレポリ
マーとジアミン硬化剤とを混合する方法も開示する。有
機溶剤可溶性のスミア低減化剤をプレポリマーと硬化剤
と均質化させるために、有機溶剤と乳化剤との組み合わ
せを用いる。

本発明は、上記した乳化性ブロックドイソシアネート
末端キャップド直鎖ウレタンプレポリマーと更に反応す
るエポキシアミンアダクトの現場発生（in situ genera
tion）により硬化した加硫ゴムにとって高いガラス転移
温度をつくることによって、プレ乳化均質化工程時に有
機溶剤可溶性の高T_g添加剤を調製することの必要性又は
有機溶剤をキャリヤーとして用いるための付随の必要性
がなくても、スミア低減性（smear−reducing propert
y）を結合剤に付与可能であることも更に開示する。

本発明によると、望ましくないスミアを殆ど若しくは
全く生じずに、又は該製品の加工物表面への他の移動を
生じずに、加工物に対して高圧及び／又は高速で接触し
うる表面処理用製品が与えられる。本明細書中「スミア
抵抗性」なる用語は、加工物が処理された後に表面処理
用製品の実質的に可視の痕跡を加工物上に残さないこと
を示す本発明の態様を表す。この態様において、本発明
の該製品は、加工物上に該製品のスミアを生じずに、加
工物に対して高作業速度及び／又は高圧で接触しうる。
「表面処理」なる用語は、一般に、研削、ラップ仕上、
磨き仕上、仕上、ばり取り等を包含するために使用す
る。

従って、本発明の第１の態様は、結合剤に実質的に包
み込まれた有機マトリックスを含んでなる表面処理用製
品であり、前記結合剤は以下の成分からなる群より選ば
れる材料を含んでなる： ａ）複数のブロックド直鎖イソシアネート末端ポリウレ
タンプレポリマーと少なくとも２の平均アミン官能価を
有するアミン官能性物質とを含んでなる水性結合剤前駆
体エマルジョンから誘導される反応生成物、但し前記エ
マルジョンは以下の成分からなる群より選ばれる添加剤
を含んでなる： ｉ）十分な量の増粘剤；及び ii）相容性のスミア低減化剤、有機溶剤、及び界面活
性剤の組合わせ； ｂ）複数の直鎖イソシアネート末端ポリウレタンプレポ
リマーと第１アダクトとの反応生成物、但し前記第１ア
ダクトは少なくとも２の平均アミン官能価を有するアミ
ン官能性物質と少なくとも２の平均エポキシ官能価を有
するエポキシ官能性物質との反応生成物を含んでなり、
前記第１アダクトは前記イソシアネートと反応性の少な
くとも１個のアミン及び前記イソシアネートと反応性の
少なくとも１個の第二級ヒドロキシル部分を有する；及
び ｃ）複数の高分子量の直鎖ポリウレタンポリマーと第２
アダクトとの反応生成物、但し前記ポリマーは複数のイ
オン性部分を有し、前記第２アダクトは以下の成分から
なる群より選ばれる： ｉ）上記ｂ）のアミン官能性物質とエポキシ官能性物
質との反応生成物；及び ii）アミン官能性物質とホモ重合したエポキシ官能性
物質との反応生成物、 但し第２アダクトはイオン性部分と反応性の少なくとも
１個のエポキシ官能基を有し、好ましくはイオン性部分
と反応性の少なくとも１個のアミン官能基を有する。

本明細書中において「実質的に包み込まれた」なる用
語は、本発明の態様の表面処理用製品に、該製品の全体
積を基準にして約25〜約95％の範囲の気孔率を与える多
孔性が存在することを意味する。本発明の態様に含まれ
る製品は、約1.0〜約2.0g/cm³の範囲の密度を有する。

本発明の態様に含まれる研磨粒子を欠く製品を金属等
を磨くために使用してよい。本発明の態様に係る表面処
理用製品が、結合剤中に分散し且つ付着した多数の研磨
粒子を含む場合には、該製品はばり取り用製品として有
用である。

反応生成物ａ）において、結合剤はメチルセルロース
のような添加剤を含む水性結合剤前駆体エマルジョンか
ら誘導され、前記添加剤は前駆体組成物を開放構造の多
孔質ウェブに適用することを可能にする。米国特許第4,
835,210号に記載されているような、増粘剤を欠く水性
エマルジョンのロールコーターによる直接塗布は、ロー
ラーコーターによりエアレイウェブ（air−laid web）
中の繊維がウェブから非常に容易に引き抜かれ、そして
繊維によるコーティング液の汚染によって、許容可能な
完成品を製造しえない。「十分な量」の増粘剤とは、ブ
ルックフィールド粘度計を使用し、30rpm、20℃におい
てLV−３スピンドルを用いて測定したときに、少なくと
も2000mPaの結合剤エマルジョンの粘度を与えるのに必
要な量である。結合剤前駆体エマルジョンａ）がステア
リン酸リチウムのような界面活性剤も含む場合には、該
エマルジョンの使用により水不溶性の有機溶剤可溶性ス
ミア低減化剤を使用することが可能となる。

反応生成物ｂ）及びｃ）において、ポリマー硬化剤は
現場（in situ）で生成する。本発明の結合剤が、本発
明の製品に広い利用可能範囲の可撓性及びスミア抵抗性
を付与することによって、激しく加工物を研磨する、加
工物をばり取りするか又は仕上げる、加工物の表面を拭
き取る、又は加工物をバフ研磨するような製品を設計す
るのに有用である。更に、本発明の結合剤は、水性組成
物の形態で有機マトリックスに塗布されうるか、その方
が好ましいことによって、本発明の製品を製造する方法
において、揮発性有機化合物の除去を排除するか又は実
質的に低減する。

本発明の第２の態様は、表面処理用製品が、好ましく
は、本発明の結合剤と接触している部分で互いに結合し
ている複数の有機ポリマー繊維を含んでなる開放構造の
嵩高い三次元的不織ウェブを含んでなるエンドレスベル
トの形態にあることである。本発明の態様に含まれる好
ましい製品は、一般に及び好ましくは熱硬化性結合剤で
ある第２結合剤により繊維及び結合剤に接着した複数の
研磨粒子を含んでなる。本発明の態様に含まれる特に好
ましい製品は、本発明の結合剤からなる第３結合剤を含
むものである。

本発明の第３の態様は、機械加工された金属、木等を
磨く及び／又はばり取りに使用するのに好適な表面処理
用製品を与える積層複合物を製造する方法であって、以
下の工程を含んでなる方法である： ａ）有機繊維を含んでなる開放構造の嵩高い三次元的な
不織ウェブを形成する工程； ｂ）不織ウェブの繊維の主要部分を予備接着前駆体組成
物（prebond precurcer composition）で被覆して第１
被覆ウェブを形成する工程； ｃ）予備接着前駆体組成物が少なくとも部分的に硬化す
るのに十分なエネルギーに第１被覆ウェブを暴露して開
放構造の嵩高い三次元的な不織予備硬化した繊維のウェ
ブを形成する工程； ｄ）予備硬化したウェブの繊維の少なくとも一部分を、
水、研磨粒子及び結合剤を含む水性スラリーで被覆する
ことにより第２被覆ウェブを形成する工程であって、該
結合剤が本発明の結合剤を含んでなる工程； ｅ）第２被覆ウェブを、水を実質的に全て除去するのに
十分なエネルギーに暴露することにより十分に乾燥した
ウェブを形成する工程； ｆ）複数の実質的に乾燥したウェブを並列させて前駆積
層複合物を形成する工程；及び ｇ）積層複合物を形成するのに十分な圧力及び温度にお
いて前駆積層複合物を圧縮する工程。

好ましい方法は、積層複合物が、円板形、車形、長方
形のブロック等のような表面処理用製品の形態に機械加
工される方法である。更に好ましい方法は、予備接着前
駆体が本発明の結合剤を含んでなる場合の方法である。

本発明の第４の態様は艶出製品として使用するのに好
適な表面処理用製品を製造する方法であって、以下の工
程を含んでなる方法である： ａ）実質的に親水性の有機繊維を含んでなる開放構造の
嵩高い三次元的な不織ウェブを形成する工程； ｂ）不織ウェブの繊維の主要部分を、効果的な圧力を用
いて水と結合剤とを含んでなる水性組成物で被覆して被
覆ウェブを形成する工程であって、該結合剤が本発明の
結合剤を含んでなる工程； ｃ）複数の前記被覆ウェブを並列させて前駆積層複合物
を形成する工程；及び ｄ）積層複合物を形成するのに十分な圧力及び温度にお
いて前駆積層複合物を圧縮する工程。

本発明の第５の態様は、開放構造の嵩高い不織研磨用
製品を製造する方法であって、以下の工程を含んでなる
方法である： ａ）開放構造の嵩高い三次元的な有機繊維の不織ウェブ
を形成する工程； ｂ）不織ウェブの有機繊維を絡み合わせることにより効
果的な密度を有する絡み合ったウェブを形成する工程； ｃ）絡み合ったウェブを、水と結合剤とを含んでなる水
性組成物で被覆して第１被覆ウェブを形成する工程であ
って、該結合剤が本発明の結合剤を含んでなる工程； ｄ）水を実質的に除去するのに十分なエネルギーに第１
被覆ウェブを暴露することにより乾燥され、被覆され、
絡み合ったウェブを形成する工程； ｅ）乾燥され、被覆され、絡み合ったウェブを、研磨粒
子と結合剤前駆体とを含んでなるスラリーで被覆するこ
とによりスラリー被覆ウェブを形成する工程；及び ｆ）結合剤前駆体を実質的に硬化させるのに十分なエネ
ルギーにスラリー被覆ウェブを暴露することにより不織
表面処理用製品を形成する工程。

本発明の態様に係る好ましい方法は、表面処理用製品
が互いに接合されてエンドレスベルトを形成する第１及
び第２の端を有している方法である。本明細書中におい
て「効果的な密度」なる用語は、結果として製造された
製品が、削り屑をそれ自体に通過させるが、横方向及び
縦方向に高引張強度を製品に付与するのに十分に高密度
であることを意味する。

本発明の第６の態様は、本発明の結合剤を含んでなる
水性組成物である。

本発明の表面処理用製品は、金属加工物上に実質的に
スミアを生じずに該金属を研磨するのに特に効果的であ
る。反応生成物ｂ）が用いられる時には、全てのエポキ
シ基は既に反応しているが、反応するイソシアネート基
に対して必須の量を下回るアミン当量を含む分子の分配
が成されるように、アミン／エポキシ反応の化学量論的
量が調節される。これにより高い熱安定性（高いガラス
転移温度、示差走査熱量計又はDSCにより測定した時に
約33℃又はそれ以上のガラス転移温度）を有する比較的
硬い製品が製造される。比較のために、米国特許第4,60
9,380号（Barnett et al.）により製造された製品は、
加工物に対して圧力及び表面速度の高い運転速度のよう
な熱発生条件下において加工物に対して回転され、これ
らの条件は車の表面部分を汚すか、又は加工物の表面上
に表面処理用製品の一部分を移動させる原因となりう
る。

本発明の重要な態様は、本発明の製品に高い耐屈曲疲
労性（換言すれば、循環工程において、変形し、そして
溝及び金属加工物のくぼみに浸入し、次いでそれ自体の
原形に戻ることが可能な性質）を付与することを可能に
する本発明の結合剤を本発明の製品に用いてよいことで
ある。この性質を有する該製品は中間のガラス転移温度
（約28〜約33℃の範囲）を有し、アミン／エポキシ反応
によって、反応するイソシアネート基に対して等しい数
のアミン末端基を含有する分子の配分がなされるように
アミン／エポキシ反応の化学量論的量を調節することに
より製造される。この化学量論は、主にアミン基とエポ
キシ基との反応による架橋構造をなす。

結局、本発明の製品は、十分に高い使用圧力及び／又
は高い表面速度ではスミアを生じるが、低い圧力及び／
又は表面速度で使用された時には実質的にスミアを生じ
ずに非常に可撓的であるよう形成される。これを達成す
るために、アミン／エポキシ反応は、ブロックされてい
ないイソシアネート基と完全に反応するのに必要とされ
る必須の量を超えるアミン当量を含む分子の配分がなさ
れるように行われる。この場合には、形成されたポリウ
レア反応生成物は、上記したスミアを生じない結合剤中
で形成された場合に比して非常に小さな平均分子量を有
し、低い熱安定性（28℃以下のガラス転移温度）を与え
る。

上記したように、本発明の製品の幾つかの態様は、研
磨粒子を必要とせずに所望の研磨作業を十分強力に行い
うる。しかしながら、鋼部分のばり取りのような多くの
用途、又はステンレス鋼の艶消仕上の用途にとっては、
研磨粒子の添加を要するであろう。

本発明の範囲に含まれる好ましい製品は、更にスミア
の量を調節するために、例えば、充填剤、強化材、着色
剤、可塑剤、研磨補助剤、及び／又は慣用的な潤滑剤
（一般に、表面処理用製品に用いられている型の潤滑
剤）のような効果的な量の機能性添加剤を結合剤中に含
む。

本発明の結合剤 1.プレポリマー／アダクト反応生成物 上記したように、本発明の結合剤は以下の成分からな
る群より選ばれる材料を含む： ａ）複数の直鎖イソシアネート末端ポリウレタンプレポ
リマーと少なくとも２の平均アミン官能価を有するアミ
ン官能性物質との反応生成物； ｂ）複数の直鎖イソシアネート末端ポリウレタンプレポ
リマーと第１アダクトとの反応生成物（以下「プレポリ
マー／アダクト反応生成物」と呼ぶ）；及び ｃ）複数の高分子量の直鎖ポリウレタンポリマーと第２
アダクトとの反応生成物（以下「イオン性ポリマー／ア
ダクト反応生成物」と呼ぶ）、但し前記ポリマーは複数
のイオン性部分を有する。

本発明の結合剤がポリウレタンプレポリマー／アダク
ト反応生成物を含んでなる場合には、ポリウレタンプレ
ポリマーは硬化した時に本発明の結合剤に可撓性及びレ
ジリエンスを付与する。

第１アダクトは、ポリウレタンプレポリマーのイソシ
アネートが反応しうる架橋部位（一般に及び好ましくは
第二級ヒドロキシル部分）を与える。第１アダクトは少
なくとも２の平均アミン官能価を有するアミン官能性物
質と少なくとも２の平均エポキシ官能価を有するエポキ
シ官能性物質との反応生成物を含んでなる。本明細書中
で「エポキシ官能性」なる用語は、オキシラン含有物質
に限定していることを意味するものではなく、アミン官
能基との反応速度が許容されうる限りにおいては、オキ
セタン含有物質をも包含する。「アミン官能性」なる用
語は第一級及び第二級アミンを包含することを意味す
る。

下記するような第１アダクトの反応１による現場（in
situ）での合成において、第１アダクトは、イソシア
ネートと反応性の少なくとも１個のアミン（好ましくは
少なくとも１個の第一級アミン）とイソシアネートと反
応性の少なくとも１個の第二級ヒドロキシル部分を有す
る。

本発明の結合剤がポリウレタンプレポリマー／アダク
ト反応生成物を含んでなる場合に、本発明の結合剤は好
ましくは水性エマルジョンから誘導され、該結合剤は、
現場（in situ）で形成されたアダクトと反応するケト
キシム−ブロックドポリウレタンプレポリマーのエマル
ジョンから製造される。有用なケトキシム−ブロックド
ポリウレタンプレポリマーは、本明細書に引例として含
まれるChin et al.による米国特許第4,835,210号の例１
〜３に記載されている方法を用いることにより調製され
るものである（反応１参照）；ケトキシム−ブロックド
ヘキサメチレンジイソシアネートとポリオールとの反応
生成物であるペンシルヴァニア州ピッツバーグ所在のマ
イルス・インコーポレーション（Miles,Inc.）から市販
入手可能な「BAYBOND−116（商標）」である；及びＮ−
メチルピロリドンのような無反応性有機溶剤中でのメチ
ルエチルケトキシムと反応しうる他のイソシアネート末
端プレポリマーである。この形態のポリウレタンプレポ
リマーが使用される場合には、アダクトは、乳化したエ
ポキシ樹脂とアミン官能性エポキシ硬化剤（アミン官能
性物質）との反応生成物から好ましくは形成される。
「ｍ」が20〜約50の範囲の数である「ｍ」個の繰返しブ
トキシ単位を有する商標名「Adiprene Ｌ−167」とし
て知られているポリウレタンプレポリマーは、「ｍ」が
約50を超える数である場合にはガラス転移温度が低すぎ
る蝋質結合剤を形成し、一方、「ｍ」が20未満である場
合にはより硬質の製品を形成する。

エポキシ官能性物質は、硬化した時に本発明の結合剤
の硬度を調節する役割を果たす。エポキシ官能性物質
は、好ましくは下式の一般式で表されるジエポキシ官能
性物質からなる群より選ばれる材料を含んでなる： 上式中Ｒは、有機基が材料の乳化能を抑制しない限りに
おいていずれの有機基であってよい。Ｒが下式で表され
る基からなる群より選ばれるジエポキシ官能性物質であ
るものが好ましい： 上式中R¹及びR²は１〜約10個の炭素原子を有するアルキ
ル基からなる群より独立に選ばれ、且つR³及びR⁴は６〜
約20個の炭素原子を有するアリール基及びアルカリール
基からなる群より独立に選ばれる。前記物質において、
R³とR⁴がアリールである場合には、アルキル置換されて
いてもよいことが理解されるべきである。有用なこの型
のエポキシ官能性物質の例は、テキサス州ヒューストン
所在のシェル・ケミカル・インコーポレーションから市
販入手可能な商標名「EPI−REZ CMD−35201」として知
られている水性分散液であって、該エポキシ官能性物質
のR¹とR²がメチルであり、且つR³とR⁴が未置換フェニル
部分である。

本発明の結合剤を製造するために用いるのに好適な他
の種類のエポキシ官能性物質は、エポキシ官能性物質が
下式の一般式で表されるノボラック型エポキシ樹脂を含
んでなるものである。

上式中ｎは１〜約10の範囲である。ノボラック型のエポ
キシ樹脂水性エマルジョンはニューヨーク州ホーソーン
所在のチバ−ガイギー・コーポレーションから入手可能
な商標名「MS 9772」である。アミン官能性物質は硬化
時にポリウレタンプレポリマー／アダクト反応生成物に
係る本発明の結合剤の架橋手段を与え、エポキシ官能性
物質と反応性でなくてはならない。特に有用なアミン官
能性物質は、第二級アミン又は第三級ヒドロキシル官能
性を有することによって、エポキシ官能性物質と反応し
た後にポリウレタンプレポリマーとも反応性であるもの
である。

有用なアミン官能性物質の例は、例えばフルス・アメ
リカ・インコーポレーション（Ｈls America,Inc.）
から市販入手可能なイソホロンジアミンのような脂環式
ジアミン、ペンシルヴェニア州アレンタウン所在のエア
・プロダクト・アンド・ケミカル・インコーポレーショ
ン（Air Products and Chemicals,Inc.）製の商標名「P
ACM−20」として知られている組成物の主要成分から入
手可能な4,4−ジアミノジシクロヘキシルメタン；テキ
サス州ヒューストン所在のテキサコ・インコーポレーシ
ョン（Texaco,Inc.）製の商標名「JEFFAMINE」として入
手可能なアミノ官能性ポリ（オキシアルキレン）化合物
のような脂肪族ジアミン；及びメチレンジアニリン及び
ジエチルトルエンジアミンのような芳香族ジアミンであ
る。一般に、本発明の結合剤を製造する際のアミン官能
性物質の反応性は、 脂肪族＞脂環式＞芳香族 である。脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジア
ミン、及び脂環式ジアミンと芳香族ジアミンとが混合し
たものが好ましい。

例えば約90〜約1000の範囲の分子量を有するポリ（オ
キシアルキレン）アミン（POAA）及びポリ（オキシアル
キレン）ウレイドのようなポリ（オキシアルキレン）化
合物は、有用なアミン官能性物質である。本発明に有用
なポリ（オキシアルキレン）化合物は、末端アミン官能
性を有していてもいなくてもよい。

ジアミンである有用なポリ（オキシアルキレン）アミ
ンは、下式の一般式Ｉ、II、III及びIVで表される化合
物からなる群より選ばれる： 上式中Ｒは１〜４個の炭素原子を有するアルキル基であ
り、ｎ及びｍは０〜20の範囲の整数である； 上式中ｘは約２〜約20の範囲の整数である； ジアミンは下式で表される化合物からなる群より選ばれ
る： 上式中ａ、ｂ及びｃは整数であり、ａとｃとの和は１〜
５の範囲であり、ａとｂとの和は０〜20の範囲である；
並びに トリアミンであるポリ（オキシアルキレン）アミンは、
下式の一般式で表される化合物からなる群より選ばれる 上式中ｐ、ｑ及びｒは、ｐ、ｑ及びｒの和が約５〜約30
の範囲になるような０を上回る整数であり、Ａはトリオ
ール開始剤であって、例えばトリメチロールプロパン、
グリセリン等である。

本発明の実施に有用なポリ（オキシエチレン）アミン
の代表例には：ポリ（オキシプロピレン）ジアミン、ポ
リ（オキシエチレン−コ−オキシプロピレン）ジアミ
ン、ポリ（オキシエチレン−コ−オキシプロピレン）ウ
レア、ポリ（オキシエチレン−コ−オキシプロピレン）
ジウレア、及びグリセリン又はトリメチロールプロパン
とヒドロキシ末端ポリ（オキシプロピレン）アミンとの
三官能性反応生成物が含まれる。

特定の理論に束縛されるわけではないが、ポリウレタ
ンプレポリマー／アダクト反応生成物の本発明の結合剤
の３つの成分が組み合わされた時に、まず最初に、アミ
ン官能性物質のより反応性の高い官能基がエポキシ官能
性物質と反応してエポキシ／アミンアダクトが形成され
ると現在のところ考えられている（反応１）。水性エマ
ルジョンが用いられる場合には、加熱によってポリウレ
タンプレポリマーからケトキシムブロッキング基が開裂
することにより水が蒸発し、遊離イソシアネート基はエ
ポキシ／アミンダクトの有効なアミン基に反応しうる
（反応２）。アダクトの第二級ヒドロキシル基は、ポリ
ウレタンプレポリマーのブロックされていないイソシア
ネート基との反応に有効であるが、全体的にみて相対的
な反応性は以下のようになると考えられる：第一級アミ
ン＞第二級アミン＞＞＞第二級ヒドロキシル。反応の完
了によって、ポリウレタンプレポリマー／アダクト反応
により製造される本発明の結合剤は完全に硬化すると考
えられている。

上記したように、ポリウレタンプレポリマー／アダク
ト法により製造される本発明の結合剤のガラス転移温度
を変えるために、アミン、エポキシ、及びイソシアネー
トの当量が調節される。例えば、エポキシ基との反応に
適するイソホロンジアミンの当量は42.5g/当量であり、
イソシアネート基との反応に適する当量は85g/当量であ
る。エポキシ樹脂、ジアミン及びブロックドジイソシア
ネートポリウレタンプレポリマーが混合される系におい
ては、ジアミンの量は以下の３つの状態のうちの１つの
状態が存在するように調節することができる： 1.混合物中に存在するエポキシとイソシアネートの両方
と反応する適切な当量のアミンが存在する状態； 2.存在するエポキシとイソシアネートの両方と反応する
適切な量を下回るアミンが存在する状態；及び 3.存在するエポキシとイソシアネートの両方と反応する
適切な量を上回るアミンが存在する状態。

4.第４の状態はエポキシ樹脂が存在しない状態である。

エポキシ樹脂が存在しない場合（状態「４」）には、
以下の事象が起こるようにブロックドイソシアネートに
対して化学量論的量のアミンが使用される： （ｉ）鎖末端イソシアネート部分と尿素の窒素との反応
により結合剤を強固にする架橋が起こること；及び （ii）加熱されたエマルジョンが周囲条件で硬化した時
に必ず発生する二次的な水分とイソシアネートとが反応
した時のアミン部分の発生により連鎖延長が起こるこ
と。事象（ｉ）及び（ii）の両方により優れた熱安定性
が付与される。

下記の例１〜６で示され、既に説明したように、状態
２（例１及び３）では、アミン／エポキシ反応により、
全てのエポキシ基が反応しても、反応するイソシアネー
ト基に対して必須の量を下回るアミン当量を含む分子の
分配がなされる。この場合には、過剰量のイソシアネー
ト基が、エポキシの開環反応により生じた第二級ヒドロ
キシル基と反応することにより非常に多数の架橋が形成
される。結果として得られた本発明の結合剤は可撓性に
劣るが、状態３（例２及び４）から製造されたものに比
して熱的により安定であった。状態１を用いることによ
り製造された本発明の結合剤は、状態２と３を用いて製
造されたものの中間的な可撓性及びスミア特性を示し
た。例７〜16は、ポリウレタンプレポリマー／アダクト
反応生成物を用いた本発明の結合剤から形成されたフィ
ルムのガラス転移温度にもたらされた影響を示す。

2.イオン性ポリウレタンポリマー／アダクト反応生成物 本発明の結合剤が、複数のイオン性ポリウレタンポリ
マーとアダクトとの反応生成物から製造された場合に
は、ポリウレタンポリマーは、硬化した時に可撓性及び
レジリエンスを本発明の結合剤に付与する。ポリウレタ
ンポリマーは、好ましくは高分子量であり、且つ水分散
性である。本明細書において「高分子量」なる用語は、
本発明の結合剤に使用されるポリウレタンが約10,000〜
約50,000、より好ましくは約25,000〜約35,000の範囲の
重量平均分子量を有することを意味する。

特に好ましいイオン性ポリウレタンポリマーは水性エ
マルジョンの形態であり、ポリウレタン「ソープ」とし
て知られているものである。有用なポリウレタンエマル
ジョンの例は、商標名「IMPERNIL DLN」［マイルス・
インコーポレーション（Miles,Inc.）製］及び「WITCOB
OND 290H」［ニューヨーク州ニューヨーク所在のウィ
ッコ・コーポレーション（Witco Corporation）製］と
して知られているものである。本発明に有用な乳化ポリ
ウレタンポリマーは、ウレタン結合、尿素結合、又はウ
レタン結合と尿素結合の両方を有する。

乳化した形態のイオン性ポリウレタンポリマーは、一
般に及び好ましくはイオン性部分としてペンダントのカ
ルボキシル又はスルホネート基、又は第四級アンモニウ
ムイオンをポリマー主鎖に有する。イオン性部分は、該
ポリマーを水に乳化可能にさせる。またこのような基
は、該ポリマーを、エポキシ−又はアミン官能性部分に
対して反応性にさせる。好ましくはイオン性部分は、ペ
ンダントのカルボキシル、ペンダントのスルホネート、
ペンダントのアンモニウム、及び鎖間アンモニウム部分
からなる群より選ばれる。現在のところ好ましいイオン
性部分は、ペンダントのカルボキシルである。ポリウレ
タンポリマー当たりのイオン性部分の数は、一般に及び
好ましくはポリマーの300分子量単位当たり少なくとも
１個のイオン性基、より好ましくは1000分子量単位当た
り約５〜約50のイオン性基に相当する数である。

第２アダクト（下記の反応３の例のように形成され
る）は、第２アダクトがイオン性部分に反応性の少なく
とも１個のエポキシ官能基とイオン性部分と反応性の少
なくとも１個のアミン官能基を有する限り、アミン官能
性物質とエポキシ官能性物質との反応生成物を含んでな
る。

エポキシ官能性物質は、ポリウレタンプレポリマー／
アダクト法におけるように、硬化したイオン性ポリウレ
タンポリマー／アダクト反応生成物により製造される本
発明の結合剤のガラス転移温度を調節する役割を果た
す。水性分散液の形態の、本発明に有用なエポキシ官能
性物質の例は、上記したものとテキサス州ヒューストン
所在のシェル・ケミカル・インコーポレーション（Shel
l Chemicals,Inc.）から入手可能な商標名「CMD−3520
1」及び「WD−510」として知られているもの、並びにチ
バ−ガイギー社（Ciba−Geigy）から入手可能な「MS 9
772」が含まれる。

アミン官能性物質は、イオン性ポリウレタン／アダク
ト反応生成物を用いることにより製造される本発明の結
合剤の架橋を硬化時に与える。有用なアミン官能性物質
の例は、ポリウレタンプレポリマー／アダクト反応生成
物に関して上記で示したようなものであって、特にイソ
ホロンジアミンである。これらのアミン官能性物質に加
え、第２アダクトはイオン性ポリウレタンポリマーのイ
オン性部分との反応に有効な複数のエポキシ部分を有し
うる。本発明の結合剤のこれらの態様において、第２ア
ダクトは、エポキシ官能性物質のホモ重合を開始する化
合物を用いることにより現場（in situ）で生成する。
このような化合物の例は、ジシアンジアミン、２−メチ
ル−イミダゾールのようなイミダゾール誘導体、有機酸
無水物、及び有機酸ヒドラジドである。

エポキシ官能性物質とアミン官能性物質とがポリウレ
タンポリマーエマルジョンに加えられた場合には、アミ
ン官能性物質とポリウレタンポリマーは共にエポキシ官
能性物質のエポキシ官能基と反応する（反応３）。エポ
キシ官能性物質に対するアミン官能性物質の反応性は、
ポリウレタンポリマーに対するアミン官能性物質の反応
性に比して一般に高いために、過剰のエポキシ部分はポ
リウレタンと反応するために、不足当量のアミン官能性
物質が加えらることが都合よい。結果として得られるア
ダクトは、有効な未反応エポキシ基を有し、超過のエポ
キシ基とポリウレタン中の超過のイオン性部分との反応
を通じて強靱な硬化した本発明の結合剤が形成される
（反応４）。

3.ポリウレタンプレポリマー／アミン反応生成物 本発明の結合剤の本態様において、複数の直鎖ブロッ
クドイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーは、
少なくとも２の平均アミン官能価を有するアミン官能性
物質と組み合わされて乳化する。この性質の本発明の結
合剤は、米国特許第4,609,380号に開示されているよう
な本質的に水不溶性である有機溶剤可溶性のスミア低減
化剤を、乳化したポリウレタンプレポリマー／アミン硬
化剤混合物に均一に分散させることを可能とし、安定な
エマルジョンを与える。

本発明の本態様に有用なブロックドポリウレタンプレ
ポリマーとアミン官能性物質は上記したものである。有
用なブロックドポリウレタンプレポリマー／アミン官能
性物質エマルジョンの調製法は、Chin et al.による米
国特許第4,835,210号の例１〜３に記載されている。

Chin et al.の例１には、63.11部の約1000の数平均分
子量を有するポリテトラメチレンエーテルグリコールを
30〜40℃の24.56部の2,4−トルエンジイソシアネートに
攪拌しながら徐々に加えることによる窒素雰囲気下での
イソシアネート末端プレポリマーの形成方法が記載され
ている。温度が上昇し始めるとともに、反応熱を除去す
るために冷却水を反応容器の周囲に循環させた。ポリテ
トラメチレンエーテルグリコールの添加速度は、発熱が
約80℃を超えないように調節される。約２時間又はイソ
シアネート含有量が6.4％に達するまで温度は80℃＋／
−５℃に調節される。

Chin et al.の例２には、ケトキシムブロックドイソ
シアネート末端プレポリマーを調製するためのメチルエ
チルケトキシムの使用が記載されている。Chin et al.
の例１からの窒素雰囲気下の50〜65℃の反応容器内の10
0部のプレポリマーに14.06部のメチルエチルケトキシム
（含水率0.35％）が攪拌されながら徐々に加えられた。
温度が80℃を超えないように添加速度は調節され、約79
〜80℃の温度で１時間調節される。遊離イソシアネート
含有量は検知可能なレベルまで急速に減少する。Chin e
t al.により指摘されているように、水性エマルジョン
の安定性を引き延ばすための重要な要因は、全ての遊離
イソシアネートの完全なブロッキングを確実にするため
に遊離イソシアネートが存在しないか又は僅かな残余の
過剰なメチルエチルケトキシムが残存することを要す
る。反応混合物は60℃に即座に冷却され、反応混合物が
冷却した後に乳化剤（1.7部のポリオキシエチレンソル
ビタンモノオレエートと9.7部のソルビタンモノオレエ
ートの併用）も加えられる。

次に、Chin et al.の例３には、水性の分散したプレ
ポリマーとp,p'−メチレンジアニリンを調製するために
用いられる方法が説明されている。溶融p,p'−メチレン
ジアニリン（「MDA」）は100℃に予備加熱されることに
より調製された。次いで、6.13部のp,p'−メチレンジア
ニリンが、例２において調製され60〜70℃に予備加熱さ
れた53.87部の乳化性の分散性プレポリマーに攪拌しな
がら加えられた。最終混合物の温度は65〜70℃であっ
た。結果として生成した混合物は、同様に65〜71℃に加
熱された40部の水に激しく攪拌されながら加えられた。
プレポリマー/MDA混合物の全てが水に加えられ、次いで
約1.5分間混合され、該分散液は熱を除去されて冷却さ
れた。

当然のことながら、上記したように他のポリウレタン
プレポリマーとアミン官能性物質とを同様に用いてよ
い。

本発明の例34〜36において詳記するように、ポリウレ
タンプレポリマーとアミン官能性物質が用いられる場合
には、相容性のスミア低減化剤、好ましくは米国特許第
4,609,380号（Barnett）の第３及び４段落に記載されて
いるようなポリマーが、有機溶剤の及び界面活性剤の適
切な使用によりエマルジョン中に分散する。相容性のス
ミア低減化ポリマー（smear−reducing polymer）は約5
0℃を上回るガラス転移温度を有する。相容性ポリマー
はポリウレタンプレポリマー／アミン官能性物質と反応
性であるか、又は単にそれらとの物理的混合物でありう
る。相容性ポリマーの分子量は一般に約2000を上回る。
有用な相容性ポリマーの例には、ユニオン・カーバイド
・ケミカル・コーポレーション（Union Carbide Chemic
al Corporation）により商標名「UCAR」フェノキシPKHH
樹脂として市販されているフェノキシ樹脂、シェル・ケ
ミカル・カンパニー（Shell Chemical Company）により
商標名「Epon」1007Fとして市販されているビスフェノ
ールＡを基材とするエポキシ樹脂、ユニオン・カーバイ
ド・ケミカル・コーポレーション（Union Carbide Chem
ical Corporation）により商標名「UCAR」VAGH−１とし
て市販されている中分子量の部分的に加水分解された塩
化ビニル／酢酸ビニル共重合体、及びモンサント・ポリ
マー・アンド・ペトロケミカル・カンパニー（Monsanto
Polymers and PetroChemical Company）により商標名
「RJ−100」として市販されているスチレンとアリルア
ルコールとの共重合体がある。

ポリウレタンプレポリマー／アミン官能性物質の反応
生成物と相容性のスミア低減化ポリマーとの混合物は、
少なくとも約40℃、好ましくは約50℃のガラス転移温度
を有しているべきである。

前記相容性ポリマーを溶解させるのに有用な有機溶剤
には、エトキシエタノールアセテートのようなアルコキ
シアルコールアセテートが含まれる。相容性ポリマーを
溶解させるのに多量の有機溶剤が必要とされる場合に
は、ブロックドプレポリマー／アミン官能性物質／相容
性ポリマーの安定なエマルジョンを維持するために増量
された界面活性剤を用いることが必要とされる。有用な
界面活性剤として一般的な潤滑剤であるステアリン酸リ
チウムが見出されたが、石油系油、脂肪酸又はエステル
が有効であろう。ステアリン酸リチウムが使用される場
合には、ステアリン酸リチウムは、一般に、界面活性剤
と有機溶剤との比が重量を基準にして約1:2〜約2:1の範
囲になるように、スラリーとして適切な有機溶剤、例え
ばエトキシエタノールアセテートに加えられる。

代わりに、本発明の本態様に含まれる結合剤前駆体エ
マルジョンが相容性のスミア低減化ポリマー並びに付随
の有機溶剤及び界面活性剤を含まない場合には、結合剤
前駆体エマルジョンはカルボキシメチルセルロース及び
下記するような増粘剤を含まなければならない。

上記した反応生成物のいずれかにより製造される本発
明の結合剤は、有機溶剤可溶性又は熱硬化性のいずれで
あってよく、修飾されておらず、硬化又は乾燥した状態
において、少なくとも20×10⁶Paの極限引張強さ及び少
なくとも100％の破断点伸び率を有することが好まし
い。本発明の結合剤の物理的性質は、潤滑剤及び／又は
他の機能性添加剤又は充填剤の添加により幾分劣化しう
るが、このような劣化が生じた場合でも、使用された場
合には、本発明の結合剤は有機マトリックスに接着しつ
つその機能を適切に発揮する。

本発明の結合剤は任意の機能性添加剤、又は、着色
剤、強化材、可塑剤、研磨補助剤、及び／又は、スミア
抵抗性を調節するために表面処理用製品に現在のところ
使用されている型の慣用的な潤滑剤のような充填剤を含
んでよい。

慣用的な潤滑剤の例には、ステアリン酸リチウム及び
ステアリン酸亜鉛のようなステアリン酸金属塩、又はモ
リブデンジスルフィド等が含まれる。このような潤滑剤
はスミアを幾分低減することが周知であるが、本発明の
結合剤システムと慣用的な潤滑剤とを含む本発明の製品
は、潤滑剤を含む慣用的な結合剤システムの製品よりも
驚くべきことにスミアリングに対する改良された耐性を
有する。

着色剤の例は、無機顔料、有機染料等である。強化材
には、例えば、有機又は無機の短繊維、球体又は粒子が
含まれる。研磨補助剤は、ポリ（塩化ビニル）、フッ化
ホウ素酸カリウム等である。充填剤には、炭酸カルシウ
ム、ヒュームドシリカ、及び製品の利用に関して本質的
に不活性な他の材料が含まれる。可塑剤には、例えば、
フタル酸エステル、油、及び他の比較的低分子量の材料
が含まれる。

本発明の製品の多くの応用にとって必須ではないが、
加工物上での表面処理用製品の作用をより強くするため
に、研磨粒子を結合剤システムに加えてよい。このよう
な研磨粒子は、本発明の表面処理用製品の製造に用いら
れる場合には、研磨分野で一般に用いられているような
周知のいずれの研磨材料であってよい。研磨粒子の粒径
及び型は、表面処理用製品を製造するために一般に用い
られているようなもののいずれであってもよい。好適な
研磨粒子の例には、炭化珪素、酸化アルミニウム、酸化
セリウム、アルミナジルコニア、立方晶窒化ホウ素、ざ
くろ石、軽石、砂、金剛砂、雲母、ひうち石、滑石、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−アルミナ型セラミック材料
（ミネソタ州セントポール所在のミネソタ・マイニング
・アンド・マニュファクチャリング・カンパニーから入
手可能な商標名「CUBITRON」）、及びこれらの混合物が
含まれる。米国特許第4,652,275号及び同4,799,939号に
記載されているような凝集研磨粒子も用いてよい。過度
な実験をせずに、特定の用途に適する適切な研磨材料を
選択することは当業者の判断力に負うと考えられてい
る。

水性塗布可能な組成物 上記したように、好ましい本発明の結合剤は、ポリウ
レタンプレポリマー／アダクト反応生成物、イオン性ポ
リウレタンポリマー／アダクト反応生成物、及び／又は
ブロックドポリウレタンプレポリマー／アミン官能性物
質を含んでなる水性組成物（エマルジョン、分散液、又
はスラリー）の形態で有機マトリックスに適用される。
該水性組成物は、可塑剤、粘度調整剤、研磨補助剤及び
研磨粒子を含み、水性スラリーの場合は後記する。

水性又は有機溶剤分散型結合剤システムの粘度を調節
するため、即ち液体状態のときに容易に塗布可能な組成
物を提供するために、増粘剤を用いてよい。好適な増粘
剤の例には、カルボキシメチルセルロース、グアールガ
ム、トラガカントガム、ポリ（ビニルアルコール）のホ
モ−及びコポリマー、メチルセルロース、改質スターチ
等が含まれる。

有機マトリックス 有機マトリックスは強度と構造団結性を本発明の表面
処理用製品に付与する機能を果たす。より根本的な原理
に基づくと、有機マトリックスは本発明の結合剤及び他
の結合剤にとっての支持体を与える機能を果たす。

有機マトリックスは、有機繊維、好ましくは親水性有
機繊維からなる固体又は発泡した有機ポリマー又は不織
ウェブのいずれであってもよい。親水性有機繊維が使用
される場合には、繊維が乳化した結合剤から水を吸収す
るために、加熱工程は削除又は減縮される。研磨粒子を
含む結合剤との接触部分で結合しているけん縮ステープ
ルファイバーから形成された嵩高い不織ウェブの例は、
米国特許第2,958,593号（Hoover et al.）に教示されて
いる。米国特許第4,227,350号（Fitzer）には、三次元
的に波状の相互に係合した内因的結合型の連続フィラメ
ントから形成されたマトリックスが記載されている。

有機マトリックスは、熱可塑性有機ステープルファイ
バー、例えば、ナイロン（ポリアミド）、ポリエステル
等のステープルファイバー、又は熱可塑性樹脂と例えば
ビスコースレーヨン等のようなセルロースステープルフ
ァイバーとの組み合わせからなる。好ましい熱可塑性繊
維はナイロンステープルファイバーであって、特にナイ
ロン6,6が好ましい。熱可塑性有機繊維とセルロース繊
維との組み合わせが用いられる場合には、セルロース繊
維の重量はウェブの合計重量を基準にして百分率で表す
と約５重量％〜約50重量％の範囲である。ステープルフ
ァイバーは好ましくは約３〜300の範囲のデニールを有
し、且つ約10〜200mmの範囲の長さを有する。

表面処理用製品 本発明の範囲内の表面処理用製品は、シート、ブロッ
ク、ストリップ、ベルト、ブラシ、回転式フラップ、円
板、又は固体若しくは発泡車のような種々の慣用的な形
態をとりうる。特に有用な形態は、円板又は硬質の、非
常に小さな寸法（例えばシリンダーの高さが数ミリメー
トル）であるか又は非常に大きな寸法（例えばシリンダ
ーの高さが２メートル）であり、且つ直径が非常に小さ
いか（例えば数センチメートル）又は非常に大きな（例
えば１メートル以上）循環式シリンダーの形態の車であ
る。車は一般に、適切なアーバー（arbor）又は他の機
械的保持手段により支えられた中心開口部を有すること
により使用時の車の回転を可能にする。車の寸法、形
状、支持の手段、及び回転の手段は当該技術分野におい
て周知である。本発明の結合剤を用いて製造されうる種
々の車形の表面処理用製品の有用な概要は、ミネソタ州
セントポール所在のミネソタ・マイニング・アンド・マ
ニュファクチャリング・カンパニー（3M）から1990年に
出版された出版物「3Mホイール」に記載されており、前
記記載は本明細書に引例として含まれる。

有機マトリックスが結合剤により包み込まれている本
発明の表面処理用製品は、積層複合物を形成することに
より製造してよい。積層複合物（当該技術分野において
「スラブ」として知られている）は、未硬化又は部分的
に硬化したウェブを打抜き、押抜き、又はその他の機械
加工によりシート又は円板状にし、次いで互いに積重
ね、次いで圧縮及び硬化させて高密度のスラブを形成す
ることにより製造される。このような打抜き、押抜き、
及びその他の機械加工法は当業者に公知である。

積層複合物は、使用者の要求に応じて各々が様々な直
径を有しているか又は全て同一の直径を有している本発
明の多様な製品の源（source）として用いられてよい。
本発明の製品は、当該技術分野において周知の適切な機
械加工法を用いることにより該積層複合物から製造され
うる。例えば、車形のものは積層複合物のスラブから打
抜かれる。更に、積層複合物のリボン状、ストリップ
状、又は細長いセグメントは、結合剤が未硬化又は部分
的に硬化している間に螺旋状に巻き上げられて車形にな
り、次いで完全に硬化して車を与える。図１は、本発明
に係る研磨車10の投射略図である。図に示されるように
車10は、有機マトリックスとして機能する複数の不織ウ
ェブ12を含んでなる。各々のウェブは、本明細書中に記
載した本発明の結合剤を部分的又は全体的に含んでなる
結合剤システム14により第一に係合されている。ウェブ
は互いの上部に積重ねられ、次いで図に示されるような
形状に圧縮される。典型的な圧縮圧は約3.5kg/cm²〜約
6.3kg/cm²の範囲であり、典型的な温度は約100℃〜約13
5℃の範囲である。車10は、工作機械に取り付けられる
ように、典型的には適切なアーバー穴16を装着してい
る。

図２は、本発明に係るばり取り車20の投射略図であ
り、この車20は研磨粒子18が結合剤中に含まれているこ
とを除いて図１の研磨車10と大体において同様である。

図３及び3aは、各々本発明に係る方法により製造され
たフラップブラシ30の投射略図及び側面拡大図である。
フラップブラシ30は、加工物を研磨するのに適切な態様
で繊維36の先端が突き出すようにコアー34の主要表面に
沿って接着した多数の開放構造の嵩高い三次元的な不織
製品32からなる。図3aは、運転速度で矢印の方向に回転
した時の図３のフラップブラシの拡大図である。各々の
不織製品32は互いに実際に分離しているように見られる
が、フラップブラシが固定型である場合には、図３に示
されるような固体製品であるかのように見える。

最後に図４は、絡み合うこと（例えばハイドロエンタ
ングル又はニードルパンチング）により接着している
か、及び／又は本発明の結合剤を含む結合剤システムと
接着している複数の有機繊維42を含んでなるエンドレス
不織研磨ベルト40の投射略図である。代わりに、けん縮
繊維を用いることにより繊維が絡み合っていてよい。こ
の性質の製品は、結合剤システムにより繊維に接着して
いる研磨粒子を含み、そして往々にして動力駆動型接触
車上に重ねられる支持体が用いられる。このような支持
体は、ナイロン及びポリエステル等のようなポリマーの
スクリム及びフィルムから選ばれる。図４に示した型の
製品を、金属のバフ研磨及び艶出研磨を含む様々な目的
のために使用してよく、バフ研磨剤（棒状、スプレー、
又は湿潤スラリー式）と共に使用してよい。

上記の議論から分かるように、本発明の表面処理用製
品は多種の用途に使用するのに適している。これらは、
金属、木、プラスチック、複合材料、ガラス、セラミッ
ク、コンクリート、及びその他を含むいかなる加工成形
材料に対しての使用に適合しうる。これらは、加工片か
らの材料の粗削りな除去、塗装、めっき等の準備のため
に加工片を清浄すること、バフ研磨により艶出仕上げす
ること、又は巧妙に液体を表面から除去すること等のた
めに設計されうる。

本発明に係る好ましい表面処理用製品は複数の結合剤
を含むが、利得を得るためには本発明の結合剤のみが必
須である。例えば、図４に示したような不織ウェブの繊
維は硬質の熱硬化性結合剤又は強靱な弾性結合剤で軽度
にコーティングされることによって、その後に結合剤コ
ーティングが形成される。この最初のコーティングは
「プレボンド（prebond）」として知られている。更に
強度を大きくするため、更に硬くするため、更に強靱に
するため、及び／又はより多くの研磨粒子を複合物に与
えるために、第二又は「メイク（make）」コーティング
が塗布される。次いで、更に多くの研磨粒子を付与する
ため及び更に製品の強度を大きくするために、第三又は
「サイズ」コーティングが塗布される。本発明の結合剤
は結合剤コーティングのいずれか又は全てに用いられて
よく、本明細書中に明示するように、このような組成物
を製造するのに必要とされる量の全てが供給されうる。
任意に、特定の表面処理用製品に対しては、その製品に
塗布される全ての結合剤コーティングが本質的に本発明
の結合剤からなっていてもよい。

実施例 試験方法 スミア試験 表面処理用車の加工片へのそれ自体の部分の移動又は
スミアの傾向を試験するために用いた方法は以下のとお
りである。

9.5mmの中央孔及び厚さ6mmの直径75mmの車を、13,500
〜14,200回毎分の無荷重速度で回転した空気動力駆動型
の工作機械のアーバーに嵌めた。前記工作機械を定置で
支持し、荷重をかけて車を試験加工片に押しつけた。可
動式の横送りテーブル上に据え付けられた60mm×300mm
の大きさのチタン金属プレートに、回転車を35.6N（又
は対照試料にスミアを生じさせるのに十分な力）の力で
押し付け、毎秒25mmの速度で金属プレート上に長さ200m
mの跡を付けた。

比較の目的のために、加工片へ材料が移動する製品の
傾向を以下のように主観的に評価した： 本発明は、以下の無制限の例により更に説明され、こ
こで全ての部数は他に記載がない限り重量を基準にして
いる。

例１〜６ 商標名「Rando Webber」として入手可能なウェブ形
成機を用いて13デニールの6,6ナイロンの38mmのステー
プルファイバーから秤量値80g/m²の低密度不織ウェブを
形成した。39.3％キシロール、16.1％の35部のメチレン
ジアニリン（MDA）と65部の２−エトキシエタノールア
セテートとの溶液、44.6％の約1500の分子量を有するケ
トキシムブロックドポリ−1,4−ブチレングリコールジ
イソシアネート［ユニローヤル・コーポレーション（Un
iroyal Corporation）から商標名「ADIPRENE BL−16」
として市販されている」、及び微量のシリコーン消泡剤
からなるコーティング溶液を用いて結果として得られた
低密度ウェブをプレボンド樹脂でロール被覆することに
より45g/m²の乾燥含浸重量が与えられた。被覆したウェ
ブを150℃に維持した熱対流炉内に約７分間の滞留時間
を要して通過させることによりプレボンド樹脂は硬化し
て不粘着性状態になった。結果として得られたプレボン
ド不織ウェブは厚さ約10mm且つ秤量値約126g/m²であっ
た。

例１〜５において、表１に示されるような量の、３％
濃度の「METHOCEL F4M」メチルセルロース粘度調整剤
の水性ゲル、イソホロンジアミン、軟質水道水、Chin e
t al.による米国特許第4,835,210号の例１及び２の方法
を用いて調製されたケトキシムブロックドジイソシアネ
ートプレポリマー、「EPI−REZCMD−35201」エポキシプ
レポリマー、微量のシリコーン消泡剤［ミシガン州ミッ
ドランド所在のダウ・コーニング社（Dow Corning）か
ら入手可能な「Q2」］、及び粒度150と粒度180の炭化珪
素研磨剤1:1混合物からなるスラリー組成物を上記のプ
レボンドに塗布した。ケージ攪拌機（cage stirrer）を
用いて混合物を連続的に攪拌しながら前記の順で前記各
成分を混合ポットに入れた。例１〜５ではイソホロンジ
アミンと「EPI−REZ CMD−35201」との比及び無機物の
量と樹脂成分の合計量との比のみが異なっている。上部
ロール上のスラリーをドクターブレードで分散させなが
ら下部のロールでその下方に支持された塗料槽内の同様
のスラリーが掬い上げられる２本ロールコーター（２−
roll coater）を用いることによりスラリーコーティン
グが達成された。プレボンドウェブをロール間のニップ
に通過させ、ロール間の圧力を必要な被覆重量を達成す
るよう調節した。被覆されたプレボンドを150℃に設定
した炉の中に約７分間通過させた。炉の終了時におい
て、コーティングからの水は蒸発し、ウェブは各成分の
残余と共に残された。被覆されたウェブは、加熱しなく
ても安定に更に反応し、接触に対して不粘着性であり、
そして表面処理用製品の更なる組立てにとって容易に取
扱い可能であった。ケトキシムの臭気が確認されなかっ
たことはブロックドウレタンプレポリマーが樹脂中で依
然として反応していないことを表している。

イソホロンジアミンの代わりにジアミン成分とエア・
プロダクト・アンド・ケミカル・カンパニー（Air Prod
ucts and Chemicals Co.）から商標名「PACM−20」とし
て入手可能な4,4'−ジアミノジシクロヘキシルメタンを
主成分とする混合物を用いたことを除いて例６を例１〜
５と同様に調製した。

性能試験のための表面処理用車を以下のように被覆ウ
ェブから製造した:8個の被覆ウェブの600mm四方のセグ
メントを互いに積重ね、135℃に加熱された段プレスに
置き、密閉スペーサーを貫く真空ホースを用い、段プレ
ス内の密閉空間から吸引しながら段プレスの温度で35分
間圧縮することにより25mmの厚さにした。この後に、硬
化したスラブを取り出し、次いで135℃の大気圧下で90
分間更に脱気した。このスラブの製造工程の最後にスラ
ブを室温に冷却し、これを打抜いて外径203mm及び31.8m
mのアーバー孔を有する厚さ25mmの表面処理用車にし
た。

スミア試験用の車を以下のように製造した。３個の部
分的に乾燥した樹脂被覆ウェブの305mm四方のセグメン
トを互いに積重ね、135℃に加熱された段プレスに置い
た。このウェブ材料を圧縮して6mmの厚さにし、前記温
度を15分間維持し、研磨用スラブを製造した。部分的に
硬化したスラブをプレスから取り出し、次いで135℃の
熱対流炉内で90分間を要して更に硬化させた。この後に
硬化したスラブを室温に冷却し、直径75mm及び9.5mmの
中央孔を有する車を厚さ6mmのスラブから打抜いた。ス
ミアの比較のためにBarnett et al.による例11の車を製
造した。Barnett et al.の発明と本発明との比較におけ
る試験方法において、試験圧力は比較する２個の車のう
ち１個が押し付けられてチタン試料上に知覚可能なスミ
アを形成するような圧力である。

例１〜５の車は80＋／−５のショアーＡ硬度を有して
いた。例６の車は60＋／−10のショアーＡ硬度を有して
いた。

グレード36の被覆研磨用ベルトにより各々のクーポン
を研削することにより形成された76×152×1.6mmのステ
ンレス鋼クーポン上に掻ききずを付けるのに要する時間
を測定することにより例１〜５の車の性能試験を行っ
た。例１〜４の車は約10秒を要して素地に掻ききずを付
けることが可能であった。例５の車は掻ききずを付ける
のにその２倍の時間を要した。車は均一に磨耗して新し
い無機質を露出した。

例６の車の性能試験を行ったところこの車は例１〜５
の車での研削条件と同一条件下においてより可撓性に優
れ、スチール製品に深さ3.2mmの溝の内部表面を清浄且
つ磨出しすることが可能であった。

比較例Ａ 米国特許第4,609,380号の例11に従って比較例Ａを製
造した。

プレボンド不織ウェブを上記した例１〜６と同様に製
造した。

39.8％のジエチレングリコールモノエチルエーテル、
70％の不揮発物を含有する59％の塩基触媒されたフェノ
ール−ホルムアルデヒド樹脂、1.2％の水酸化ナトリウ
ム水溶液（1:1のNaOH:H₂O）及び0.06％のフルオロケミ
カル界面活性剤（ミネソタ・マイニング・アンド・マニ
ュファクチャリング・カンパニーから商標名「FC 17
0」として入手可能）からなる接着結合剤を54g/m²（乾
燥重量を基準）の割合で上記のプレボンドウェブの上又
は中にロール被覆した。研磨粒子を気流中で815g/m²の
割合でウェブの両面に向けて同時に分散させることによ
り未乾燥接着剤被覆ウェブを均一にグレード100（140μ
ｍの平均粒径）炭化珪素研磨粒子で被覆した。

次に、31.8％の商標名「ADIPRENE Ｌ−315」［14.8
％の２−ブタノンオキシムと11.1％の２−エトキシエタ
ノールアセテートを加えることによりブロックされたジ
イソシアネート官能性ウレタンプレポリマー（商標名
「ADIPRENE BL−31」としてユニローヤル社から現在入
手可能）］としてかつて知られたブロックドジイソシア
ネート官能性ウレタンプレポリマー、4.8％の4,4'−メ
チレン−ビス−アニリン（MDA）、4.5％のステアリン酸
リチウム（潤滑剤）、1.4％のキシロール（溶剤）、45.
2％の２−エトキシエタノールアセテート（溶剤）、及
び12.3％の「UCAR」フェノキシPKHH（ユニオン・カーバ
イド・ケミカル・コーポレーションから入手可能な約3
0,000の分子量を有するフェノキシ樹脂）からなるサイ
ズコーティングを32％（前記被覆ウェブを基準）の乾燥
含有率で被覆ウェブに塗布した。次いでサイズコーティ
ングしたウェブを70℃に維持された熱対流炉に約４分間
の滞留時間を要して通過させることにより被覆ウェブの
最終乾燥重量を基準にして約8.5％の揮発物が部分的に
乾燥及び除去された。

上記の方法にしたがってスミア試験のための車を上記
被覆ウェブから製造した。比較例Ａにスミアが生じるよ
うなチタンクーポンと表面処理用車との間の圧力を用い
て上記のスミア試験を行った。次いで、例１及び４の車
を試験するために同じ圧力を用いた。本発明の例１及び
４と比較的Ａとの間の比較のスミア試験の結果を表２に
示す。

例７〜16 例７〜16は、本発明の目的の範囲に有効なガラス転移
温度（T_g）の及びそれによる硬度及び／又は可撓性の制
御を説明する。これらの例の結合剤システムを例１と同
様に調製したが、これらの各成分は表３に示されるとお
りであり、研磨粒子を含まず、そしてポリエステルフィ
ルム上に0.25mmの湿潤厚さで流延され、120℃の熱対流
炉内で完全に硬化して透明フィルムとなった。例７〜16
の違いは、種々の試料の製造に使用されるエポキシ前駆
体及びポリウレタン前駆体の相対量が異なっていること
である。表３は各々の硬化した組成物のT_gを表す。例７
〜12では硬質且つ脆性の硬化ポリマーが製造された。例
13は耐屈曲疲労性が著しく増大されたことを表す。例14
〜16は全て可撓性且つ弾性であったために、広範囲の材
料特性が達成されたことを表す。

例17及び18 例17及び18並びに比較例Ｂは、製品のバフ研磨、艶出
し、又は拭取りに使用した場合の本発明の利点を例示す
る。

69％の「IMPERNIL DLN」ウレタンエマルジョン（マ
イルス・インコーポレーションから入手可能）、８％の
「EPI−REZ CMD−35201」［ローヌ・プーランク社（Rh
one Poulenc）から入手可能］、８％の３％「METHOCEK
F4M」（ダウ・ケミカル・カンパニーから入手可能）
水溶液、及び15％の水を含んでなる組成物から例17を製
造した。この組成物に研磨粒子を含まれていない。全て
の上記各成分を上記の順に混合及び攪拌して均質なコー
ティングが可能な液体エマルジョンを調製した。この調
製したエマルジョンを、２本ロールコーターを用いるこ
とにより６デニールのナイロン6,6ステープルファイバ
ーの秤量値157g/m²の不織布上に塗布した。約10gの各々
の試験片が約3g（乾燥時を基準）の樹脂コーティングを
受理するように寸法228×280mmの長方形の試験片を前記
コーターに通過させた。約3.52kg/cm²の圧力でコーティ
ングを塗布した時に、樹脂混合物は不織布により完全に
吸収された。被覆した試験片を接触することができる程
度に完全に乾燥し、次いで、約107℃に加熱された段プ
レスの間で被覆した不織布を互いに積重ねることにより
１インチ当たり12、16及び18層のスラブを形成した。ス
ペーサーとシールの組み合わせを通じて少なくとも15イ
ンチH₂O（3736Pa）の真空にしながら段プレスの圧力を1
2kg/cm²で2.5時間維持することによって前記積重ねを25
mmの厚さに圧縮した。次いで、このスラブを冷却し、外
径203mm、内径25mm及び厚さ25mmの寸法の車に切抜い
た。

例17の結合剤組成物を、ミネソタ州セントポール所在
のミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリ
ング・カンパニーから商標名「Type Ｔ clean and
Polish」表面状態調整剤として入手可能なエアレイニー
ドルパンチ不織布パッドに塗布することにより例18を製
造した。結合剤組成物を228mm×280mmの前記パッドの試
験片上に50％の乾燥含浸量に達するように塗布した。12
層の被覆不織布を上記のように圧縮し厚さ25mmのスラブ
にした。25mmの中央孔を有する外径203mmの車をスラブ
から切抜いた。

例19を例17と同様に製造したが、エポキシ：ウレタン
比を大きくし、そしてエポキシ硬化剤を加えたことによ
り硬いバフ研磨製品が得られた。63.3％の「EPI−REZ
CMD−35201」エポキシ、1.18％のイソホロンジアミン及
び35.52％の「IMPERNIL−DLN」ウレタンを含んでなる組
成物を、加熱により完全に硬化した時にパッドの重量が
100％増加するようにＴ型不織布パッド上に塗布した。
６層の被覆及び未硬化（湿潤）ウェブを、加熱された段
プレス内の真空下で圧縮して厚さ25mmの硬化したスラブ
にした。このスラブを加圧下で2.5時間放置した。次
に、このスラブを室温に冷却し、試験のために外径203m
m及び31.8mmのアーバー孔の車を旋盤内で切抜いた。

該試験は、鋼試験クーポンを車の研削面に対して固定
しながら車を2000rpmで回転させることを含む。例17及
び18のより軟質の車は比較的粗削りでなく金属面に光沢
を与えた。例19のより硬質の車は比較的粗削りであり試
験片上に荒い掻ききずパターンを生じた。

例20〜26 例20〜26は、本発明の結合剤システムがより粗い研削
車を製造するのに使用されたときの効力を示す。

表４に示したスラリー配合物を、例１〜６で用いたよ
うなものと同様に製造したプレボンドウェブ上に、乾燥
含浸量がプレボンドウェブの重量の約700％になるよう
にロール被覆した。外径203mm、中央孔の直径31.8mm及
び厚さ25mmの寸法の表面処理用車を、８層の被覆され且
つ未硬化のプレボンドウェブから最終的に厚さ25mmにな
るように圧縮することにより製造されたスラブから切抜
いた。

例20〜26の中で最も硬質の車は例24であったが、これ
は冷間圧延鋼試験片に2000rpmで回転させながら押し付
けられた時に1.6mmの深さの溝に浸入しえた。最も高い
可撓性の車は例20から製造されたものであって、人間の
平均的な力で片手に十分に折畳まれ、且つ開放された時
に層間分離を生じた様子を示さずにその原形に戻った。
本例から得た車を、平坦及び溝付の鋼及び黄銅製品に押
付けながら2000rpmで回転させた。この車は加工物に非
常に広い「跡」を付し、他の例の車に比してより微細の
掻ききず模様を形成し、深さ3.2mmの溝を仕上げするの
に十分適合するものであった。

例27〜29 例27〜29は、不織布表面処理用フラップブラシの製造
における本発明の結合剤システムの有効性を例示する。
これらの例において、最終的なサイズコーティングとし
て本発明の結合剤システムを用いたことを除きミネソタ
・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カン
パニーから商標名「Ａ−VF−７」として市販入手可能な
ものと同様なフラップブラシを製造した。これらの例の
ブラシは外径200mm、内径76mm及び厚さ50mmの寸法であ
った。これらの例のブラシを被覆するために用いた配合
を表５に示す。これらの混合物のブルックフィールド粘
度は22℃において150回毎秒であった。フラップブラシ
を適切な寸法の垂直回転マンドレルに据え付けて50mmの
ブラシを固定した。樹脂エマルジョン混合物を内包する
容器を前記ブラシの下に置き、次いで混合物中にブラシ
を完全に浸すために容器を上に掲げた。浸漬の時間は10
分間であった。この時間の経過後に、ブラシが液面から
完全に上に位置するように樹脂の容器を下降させた。次
いで過剰な樹脂をブラシから遠心分離させるために、垂
直固定用マンドレルを2,000回毎分で回転させた。余分
な樹脂が全て除去された時点は、マンドレルが回転を継
続している時に容器の内壁が追加の滴を受けなくなった
時である。この時点でマンドレルを静止し、ブラシを取
出し、次いでこれを秤量した。ブラシの重量の増加はブ
ラシに付着した樹脂の「湿潤」重量であり、樹脂混合物
中に存在する水の重量から硬化したブラシの理論的な最
終重量を計算した。乾燥含浸樹脂重量は、浸漬−回転工
程の前のブラシの重量の13％（＋／−１％）であること
が見積もられた。次いでこの湿潤ブラシを120℃の炉内
部において４時間を要して硬化させた。

硬化したブラシを室温に冷却し、次いで秤量したステ
ンレス鋼試験クーポンを各々のブラシの表面に押し付け
ながらブラシを1900回毎分で回転させることにより試験
を行った。この試験結果を表６に示す。

例30 本例はガラス磨き用車の製造に用いられた時の本発明
の結合剤の有効性を例示する。ミネソタ州セントポール
所在のミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチ
ャリング・カンパニーから商標名「Type Ｔ Clean a
nd Polish」表面状態調整剤として入手可能なエアレイ
ニードルパンチ不織布パッドを本例の出発支持体とし
た。この可撓性の研磨用ウェブを下表の成分からなる本
発明の水性結合剤システムで被覆した： このコーティングを塗布することにより733g/m²の乾燥
ウェブ重量が与えられた。このコーティングが湿潤状態
である間に、ウェブを引張りながらそれ自体に螺旋状に
編んで「ゼリーロール（jelly roll）」型の構造を形成
した。湿分透過性の柔軟板紙で包んで強化接着テープで
固定することによりこの構造を保ち、次いで105℃にお
いて１時間硬化させ、更に135℃において８時間硬化さ
せた。次いで硬化した構造を厚さ38mmの断片に切断して
車を形成した。結果として得られた車は約490kg/m³の密
度を有していた。次に、この車を射出成形ナイロン受け
皿に接着させ、次いでテレビブラウン管のシール端のラ
ップ仕上により試験を行った。この車はガラス管のシー
ル端に対して高度の艶出しを与えた。

例31及び比較例Ｂ 例31及び比較例Ｂは、表面処理用ベルトの製造に用い
たときの本発明の有効性を例示する。

58デニール×31mmのナイロン6,6ステープルファイバ
ーから301g/m²の幅61cmの嵩高い開放構造の不織エアレ
イウェブを製造した。次いで結果として得られたウェブ
を840デニール／ヤーンの６×６本/cm平織りナイロンメ
ッシュスクリーン上に載せ、次いでウィスコンシン州マ
ニトッワク所在のホスター・ニードル・カンパニー（Fo
ster Needle Company）から商標名「６−32−5.5B/3B/2
E/L90」として入手可能な15×18×25×3.5のバーブニー
ドル（barbed needle）を用いることによりニードルタ
ック（needle−tack）して30本/cm²のパンチ密度にし
た。針貫通深さは22mmであった。この加工によって繊維
の約３分の１が不織布の下部表面に浸入し、且つ約３分
の２が上部の不織布に残存した圧縮ラミネートを得た。
ニードルドウェブの１つの試料に対照樹脂混合物（比較
例Ｂ）を含浸させ、第２試料に以下の成分からなる本発
明の実験的な樹脂混合物を２本ロールコーターを用いて
塗布した： 両方の例を熱対流炉内で160℃において５分間加熱し
た。次に、スラリーのスプレーコーティングを行った。
前記スラリー配合物は、17.0部のプロピレングリコール
モノメチルエーテル、20.8部の塩基触媒されたレゾール
フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、4.8部の更に80部
の「ACELUBE 23N」炭化水素留出物［ミネソタ州ミネア
ポリス所在のゴファー・オイル・カンパニー（Gopher O
il Company）から入手可能］及び20部の325メッシュベ
ントナイト［イリノイ州アーリントン・ハイト所在のア
メリカン・コロイド・カンパニーから商標名「VOLCAY」
として入手可能］からなる混合物、58.3部のグレード10
0/150のAl₂O₃研磨粒子、並びに4.7部の「EPICURE 85」
［ニュージャージー州プリンストン所在のローヌ・プー
ランク・インコーポレーション（Rhone−Poulenc,In
c.）から入手可能なアミノ官能性硬化剤］からなる。結
果として得られた混合物は約2000回毎分の粘度を有して
いた。ミネラルスラリーをウェブの上部表面上（より繊
維が多い側）に塗布し、次いで熱対流炉内で177℃にお
いて10分間を要して硬化させた。スラリーコーティング
の乾燥重量は比較例Ｂについて1080g/m²であり、例31に
ついて1190g/m²であった。

これらの表面処理用製品をエンドレスベルトとしてそ
の性能を試験した。慣用的な方法によりウェブを76×22
9mmのエンドレスベルトに加工し、次いでこれを深さ9.5
mm、角度45度のセレーションを有するジュロメーター硬
度約85のゴムの直径356mm×幅76mmの接触車を持つフロ
アースタンド旋盤［イリノイ州ロックフォード所在のハ
モンド・マシン・サービス・インコーポレーション（Ha
mmond Machine Services,Inc.）から入手可能なHammond
model7VRO−Ｂ］の上に載せた。回転速度を約1810rpm
に調節した。固定具を用いて各々の駆動試験ベルトに対
して1018冷間圧延鋼（直径12.7mm×長さ356mm）の２個
の試験棒を連続的に押し付けた。固定具に9.55kgの重り
を取り付けることにより一定の力を研削面に印加した。
この試験を２分間のサイクルで６回行った。各々のサイ
クルは30秒間隔の４回の研削からなる（各々の棒に２回
ずつ）。各々の棒の最初の30秒の研削に続いて、新しい
接触表面を供給するために棒をその長さ方向に沿って手
動でスライドさせた。各々のサイクルの間に、棒をその
長軸の回りに180゜回転させた。要した６回の研削サイ
クルの完了後に、ベルトを切断し、次いで棒（減量）及
びベルト（磨耗量）の重量減損分を測定することにより
ベルトの減量及びベルトの磨耗量を決定した。この結
果、下表に示されるように本発明の結合剤で構成された
ベルトは、従来の結合剤システムで製造されたベルトと
同等な減量及びかなり少ない磨耗量を示すことを表して
いる。

例32及び33 例32及び33は本発明の結合剤システムに機能性充填剤
及び潤滑剤を混合することの更なる例示である。

Chim et al.による米国特許第4,835,210号の例１及び
２の方法を用いることにより調製した88％のケトキシム
ブロックドジイソシアネートプレポリマーと12％のステ
アリン酸リチウムをケトキシムブロックドジイソシアネ
ートプレポリマーの代わりに用いたことを除いて例１と
同様に例32を製造した。

コーティングの組成及び結果として得られた表面処理
用製品の性能を下表に示す。両例の車は許容可能なスミ
ア抵抗性の表面処理用製品であった。

例34〜36:嵩高不織ウェブを製造するためのランダムに
エアレイされたナイロンステープルファイバーのコーテ
ィング 商標名「Rando Webber」として入手可能なウェブ形
成機を用いて13デニールのナイロン6,6の38mmステープ
ルファイバーから秤量値126g/m²の厚さ15mmの低密度不
織ウェブを形成した。結果として得られた低密度ウェブ
を下表の組成の樹脂でロール被覆して45g/m²の乾燥含浸
重量を与えた。被覆されたウェブを150℃に保たれた熱
対流炉内に約１分間の滞留時間を要して通過させること
により多孔質の嵩高く不粘着性であり且つプレボンドさ
れたウェブが製造された。

例34及び35を上記の順（上から下の順）に混合した。
メチルセルロース及び非イオン性界面活性剤を除く全て
の成分を加えた後にエマルジョンを調製するために、ギ
フォード−ウッド社（Gifford−Wood;ニューヨーク州ハ
ドソン所在）から入手可能であるような高剪断ミキサー
／乳化機を使用した。これらの２成分を上記の順で加え
た後に、ケージ攪拌機を用いて均一なコンシステンシー
を成した。ブルックフィールド粘度計並びにスピンドル
LV−２（例35）及びLV−３（例36）を用いて測定したと
ころ、各々30rpmで20℃において組成物35は約500mPaの
粘度を有していたのに対して例36は2200mPaの粘度を有
していた。

例35の組成物をランダムにエアレイされたナイロン繊
維ウェブ上に塗布することを試みたが、エアレイされた
ウェブをコーティングするために使用した２つのロール
のうちの上部のロール上へと繊維がマットからむしり取
られた。コーティング作業の永続的な継続により更に繊
維が減損して上部ロールへの移動が起こり、繊維ととも
にコーティング液の汚染が生じた。このようなばらばら
になった繊維により、被覆されたウェブに「つぶつぶ」
を生じるとともに硬化したプレボンド構造物の上面に突
き出た繊維のパターンが形成される。例34及び36の組成
物は上記の問題を生じることなく容易に塗布され、次い
で硬化して、平均厚さ10mm及び秤量値約170g/m²の多孔
質の嵩高い構造物が製造された。

例34及び36で製造したプレボンド試料の引張試験 例34及び36で製造したプレボンドウェブから、試料が
横方向及び縦方向の長さを有するように幅51mm及び長さ
178mmの寸法長方形の試験片を打抜いた。インストロン
引張試験機を用いて試料の引張強度を決定した。ジョー
（jaw）の隙間が127mmになるように試料を試験機のジョ
ーに固定した。試料を254mm/分の速度で伸ばし、ウェブ
の破断前のピーク強度を測定した。

ピーク引張強度の例34及び36のデータは、不織布研磨
材に更に応用するのに適する開放構造の多孔質プレボン
ドウェブを製造するために、繊維を集束させるための乳
化したブロックドイソシアネート末端キャップド直鎖ポ
リウレタンプレポリマーとジアミン硬化剤を適用するこ
とは、Chin et al.に記載されている化学的性質の即座
の適用により適当ではないが、任意の追加の増粘剤及び
乳化剤を要することによりこの結果に至った。

例37〜39 例37 Chin et al.による米国特許第4,835,210号の例１〜２
の反応物及び方法から誘導した24.7部の乳化性ケトキシ
ムブロックドポリウレタンプレポリマー、7.7部の35％
のメチレンジアニリンのエトキシエタノール溶液（ニュ
ージャージー州パールシッパニー所在のBASFコーポレー
ションから入手可能）、60.1部の水及び7.5部の商標名
「Methocel F4M」として知られている３％メチルセル
ロースゲル水溶液を含んでなる62.8gのエマルジョン
に、商標名「UCAR」フェノキシPKHH（ユニオン・カーバ
イド・ケミカル・コーポレーション製）として知られて
いるフェノキシ樹脂ペレットのエトキシエタノールアセ
テート中の25％溶液4gを加え、次いでケージ攪拌機で激
しく攪拌した。加えたフェノキシ樹脂はエマルジョンの
中央部で凝固して半固体になり、もはや均質にはならな
かった。

例38 27.4gの35％のメチレンジアニリンのエトキシエタノ
ールアセテート溶液、98gの25％の「UCAR」フェノキシP
KHH樹脂のエトキシエタノールアセテート溶液、及びChi
n et al.による米国特許第4,835,210号の例１〜２の反
応物及び方法から誘導した80gの乳化性ケトキシムブロ
ックドポリウレタンプレポリマーの混合物を調製し、こ
の組成物をケージ攪拌機を用いてよく混合した。この混
合物は混合による連行気泡が生じたことを除き均質であ
った。61gのこの混合物に24gの80℃の水を加え、ギフォ
ード−ウッド・ホモ−ミキサー（Gifford−Wood homo−
mixer）を使用してこの二相の混合物を２分間を要して
均質化させた。この混合物は淡黄色であり且つなめらか
なクリーム状のコンシステンシーを有していた。密閉容
器内にこの混合物を放置すると混合物は二相に分離し、
12時間後には混合物の全体積の23％が混合物中の殆どの
有機溶剤からなる外エマルジョン（exo−emulsion）の
上澄みを形成した。

例39 49.4gの25％の「UCAR」フェノキシPKHH樹脂のエトキ
シエタノールアセテート溶液、4.44gのジエチルトルエ
ンジアミン、及びChin et al.による米国特許第4,835,2
10号の例１〜２の反応物及び方法から誘導した39gの乳
化性ケトキシムブロックドポリウレタンプレポリマーの
混合物を調製し、次いでこの組成物をオレイン酸［イリ
ノイ州シカゴ所在のウィッコ・オーガニック・インコー
ポレーション（Witco Organics Inc.）製のIndustrene
−106（商標）］と1,4−ジアゾビシクロ［2,2,2］−オ
クタン（ペンシルヴェニア州アレンタウン所在のエア・
プロダクト・アンド・ケミカルから商標名「Dabco−TM
R」として入手可能）との90:10混合物25mgと更に混合
し、ケージ攪拌機でよく攪拌した。この混合物は淡緑色
であり、混合による連行気泡が生じたことを除いて均質
であった。50gのこの混合物に25gの80℃の水を加え、ギ
フォード−ウッド・ホモ−ミキサー（Gifford−Wood ho
mo−mixer）を使用してこの二相の混合物を２分間を要
して均質化させた。この混合物は淡青色であり且つなめ
らかなクリーム状のコンシステンシーを有していた。密
閉容器内にこの混合物を放置すると混合物は二相に分離
し、12時間後には混合物の全体積の18％が混合物中の殆
どの有機溶剤からなる外エマルジョン（exo−emulsio
n）の上澄みを形成した。

このデータはスミア低減剤を混和させるために使用さ
れるべき有機溶剤キャリアーの３分の２以上が他の成分
と共に均質エマルジョンを形成しなかったことを示す。
例37はブロックドプレポリマーとジアミン硬化剤とのエ
マルジョン中へのスミア低減剤（フェノキシ樹脂）の単
純な混合がスミア低減剤を沈殿させ、このような組成物
が一般的に用いられているコーティング方法に利用不可
能であることを示している。

例40 Chin et al.による米国特許第4,835,210号の例１〜２
の反応物及び方法から誘導した乳化性ケトキシムブロッ
クドポリウレタンプレポリマーと25％の「UCAR」フェノ
キシPKHH樹脂のエトキシエタノールアセテート溶液とを
各々92g含む混合物を70℃の炉に24時間入れた。この時
間の経過後に混合物を秤量して151gであったことは利用
可能な有機溶剤の48％が失われたことを示している。こ
の混合物に9.96gのジエチルトルエンジアミンを加え、7
0℃において再び平衡にさせた。50gのこの温かい乳化性
混合物に50gの80℃の水を加え、上記のようにこの混合
物を均質化させた。混合物は粘質のコンシステンシーの
不均一な相になった。

例40はスミア低減剤溶液のからキャリアーの有機溶剤
が分離して乳化性のプレポリマーとジアミン硬化剤との
均質なエマルジョンを形成しえなかったために即座に利
用できなかったことを示す。硬化剤溶液に存在している
有機溶剤を混和させるために、Chin et al.による米国
特許第4,835,210号の例１〜２の反応物及び方法から誘
導したケトキシムブロックドポリウレタンプレポリマー
のエマルジョン中に既に存在する量を超える界面活性剤
を更に例35及び36に加えた。以下の例において、エマル
ジョンに加えた有機溶剤可溶性のフェノキシ樹脂を混和
させるために同様な方法を用いた。Chin et al.の開示
には、結合剤システムが不織布製品に適用可能であるよ
うにブロックドイソシアネート末端キャップドプレポリ
マーとジアミン硬化剤とのこのようなエマルジョンを製
造するために要するこのような態様は含まれていない。

例41 200gの水、Chin et al.による米国特許第4,835,210号
の例１〜２の反応物及び方法から誘導した200gの乳化性
ケトキシムブロックドポリウレタンプレポリマー、75g
の35％のメチレンジアニリンのエトキシエタノールアセ
テート溶液、100gの25％の「UCAR」フェノキシPKHH樹脂
のエトキシエタノールアセテート溶液、及び44部のステ
アリン酸リチウムの粉末を56部の有機溶剤と激しく混合
することにより調製された70gのエトキシエタノールア
セテート中のステアリン酸リチウムのスラリーとの混合
物をギフォード−ウッド・ホモミキサーを使用して均質
化させた。５分間の均質化の後に、得られたエマルジョ
ンは白色であり且つ均質な柔らかいアイスクリーム状の
コンシステンシーを有していた。このエマルジョンを密
封容器の中に４日間放置した。この時間の経過後に、エ
マルジョンは前記と同様なコンシステンシーを有し、上
澄み液の分離は生じていなかった。

例41はフェノキシ樹脂の溶液中及びステアリン酸リチ
ウムスラリー中にも存在する追加の量の有機溶剤の適合
性を説明する。ステアリン酸リチウムはエマルジョンの
安定性を更に高める界面活性剤として機能してフェノキ
シ樹脂添加剤と有機溶剤の両方に均一に含まれた。

例42〜43 ２種のサイズコーティングエマルジョンを以下の成分
を用いることにより調製した： 例42及び43において製造したエマルジョンをサイズコ
ーティングとして比較例Ａに記載したように無機物で被
覆されたウェブ上に塗布した。例42及び43からのエマル
ジョンの各々を、「Adiprene Ｌ−315」、メチレンジ
アニリン、及び「UCAR」フェノキシPKHHフェノキシ樹脂
から調製した有機溶剤型のサイズコーティングとした。
サイズコーティングしたウェブを上記のように部分的に
乾燥させ、次いでスミア試験用の車の上記のように製造
した。

スミア試験のデータは、サイズコーティング中で潤滑
剤としても機能するステアリン酸リチウム石鹸のような
追加の乳化剤を併用した時の、本質的に有機溶剤可溶性
のスミア低減剤（フェノキシ樹脂のような）の実質的に
水性のコーティング組成物中への適合性を説明する。比
較例Ａの混合物は、様々な寸法及び厚さの不織布研磨用
製品を製造するための硬化及び圧縮工程からの放出分が
組成物の45％であったのに対して、例43からのサイズコ
ーティングの使用による有機溶剤放出分は組成物の24％
を占めていた。

特許請求の範囲から離れずに本発明の様々な修飾及び
変更があり得ることは当業者に明らかであり、そして特
許請求の範囲は本明細書に例示した態様に不当に制限さ
れるべきでない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｄ０６Ｍ 15/55 Ｄ０６Ｍ 15/55 15/568 15/568 (72)発明者 ミラー，ユージン ジェイ. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133- 3427，セント ポール，ポスト オフィ ス ボックス 33427（番地なし) (72)発明者 ドノバン，マリー ビー. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133- 3427，セント ポール，ポスト オフィ ス ボックス 33427（番地なし) (72)発明者 ジャノチョスキー，ラモナ エム. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133- 3427，セント ポール，ポスト オフィ ス ボックス 33427（番地なし) (72)発明者 コーベラード，キャロライン エー. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133- 3427，セント ポール，ポスト オフィ ス ボックス 33427（番地なし) (56)参考文献 特開 平６−199982（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24D 3/28 B24D 9/04

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】以下の成分からなる群より選ばれる材料を
   含んでなる結合剤により実質的に包み込まれている有機
   マトリックスを特徴とする表面処理用製品： ａ）複数の直鎖イソシアネート末端ポリウレタンプレポ
   リマーと少なくとも２の平均アミン官能価を有するアミ
   ン官能性物質とを含んでなる水性結合剤前駆体エマルジ
   ョンから誘導された反応生成物であり、前記エマルジョ
   ンは以下の成分からなる群より選ばれる添加剤を更に含
   んでなる： ｉ）十分な量の増粘剤；及び ii）相容性のスミア低減剤、有機溶剤、及び界面活性剤
   の組合わせ； ｂ）複数の直鎖イソシアネート末端ポリウレタンプレポ
   リマーと第１アダクトとの反応生成物、但し前記第１ア
   ダクトは少なくとも２の平均アミン官能価を有するアミ
   ン官能性物質と少なくとも２の平均エポキシ官能価を有
   するエポキシ官能物質との反応生成物を含んでなり、前
   記第１アダクトは前記イソシアネートと反応性の少なく
   とも１個のアミン及び前記イソシアネートと反応性の少
   なくとも１個の第二級ヒドロキシル部分を有する；及び ｃ）複数の高分子量の直鎖ポリウレタンポリマーと第２
   アダクトとの反応生成物、但し前記ポリマーは複数のイ
   オン性部分を有し、前記第２アダクトは以下の成分から
   なる群より選ばれる： ｉ）上記ｂ）のアミン官能性物質とエポキシ官能性物質
   との反応生成物；及び ii）アミン官能性物質とホモ重合したエポキシ官能性物
   質との反応生成物、 但し第２アダクトはイオン性部分と反応性の少なくとも
   １個のエポキシ官能基を有する。
2. 【請求項２】前記結合剤に複数の研磨粒子が分散及び接
   着していることを更に特徴とする請求項１記載の製品。
3. 【請求項３】前記直鎖イソシアネート末端ポリウレタン
   プレポリマーがブロック化剤でブロックされていること
   を更に特徴とする請求項１記載の製品。
4. 【請求項４】前記直鎖イソシアネート末端ポリウレタン
   プレポリマーがケトキシムブロックドヘキサメチレンジ
   イソシアネートとポリオールとの反応生成物である請求
   項３記載の製品。
5. 【請求項５】前記エポキシ官能性物質が下式の一般式で
   表されるジエポキシ官能性物質からなる群より選ばれる
   ことを特徴とする請求項３記載の製品： 上式中Ｒは有機基が材料の乳化能を抑制しない限りにお
   いてはいずれの有機基であってよい。
6. 【請求項６】少なくとも有機ポリマー繊維の一部分が第
   １結合剤により互いにそれらの接触部で結合されている
   複数の有機ポリマー繊維を含んでなる開放構造の嵩高い
   三次元的な不織ウェブを特徴とする表面処理用製品であ
   り、前記第１結合剤が以下の成分からなる群より選ばれ
   る材料を含んでなる： ａ）複数の直鎖イソシアネート末端ポリウレタンプレポ
   リマーと少なくとも２の平均アミン官能価を有するアミ
   ン官能性物質とを含んでなる水性結合剤前駆体エマルジ
   ョンから誘導された反応生成物であり、前記エマルジョ
   ンが以下の成分からなる群より選ばれる添加剤を更に含
   む： ｉ）十分な量の増粘剤；及び ii）相容性のスミア低減剤、有機溶剤、及び界面活性剤
   の組合わせ； ｂ）複数の直鎖イソシアネート末端ポリウレタンプレポ
   リマーと第１アダクトとの反応生成物、但し前記第１ア
   ダクトは前記イソシアネートと反応性の少なくとも１個
   のアミン及び前記イソシアネートと反応性の少なくとも
   １個の第二級ヒドロキシル部分を有する場合には、第１
   アダクトは少なくとも２の平均アミン官能価を有するア
   ミン官能性物質と少なくとも２のエポキシ官能価を有す
   るエポキシ官能性物質との反応生成物を含んでなる；及
   び ｃ）高分子量の複数の直鎖ポリウレタンポリマーと第２
   アダクトとの反応生成物、但し前記ポリマーは複数のイ
   オン性部分を有し、前記第２アダクトは以下の成分から
   なる群より選ばれる： ｉ）上記ｂ）のアミン官能性物質とエポキシ官能性物質
   との反応生成物；及び ii）アミン官能性物質とホモ重合したエポキシ官能性物
   質との反応生成物、 但し前記第２アダクトがイオン性部分と反応性の少なく
   とも１個のエポキシ官能基を有する。
7. 【請求項７】複数の研磨粒子が第２結合剤により繊維及
   び第１結合剤に接着されていることを更に特徴とする請
   求項６記載の製品。
8. 【請求項８】第２結合剤上に塗布された請求項６の材料
   を含んでなる第３結合剤を更に特徴とする請求項７記載
   の製品。
9. 【請求項９】第１の端と第２の端とを有するベルトの形
   態の請求項６記載の製品。
10. 【請求項１０】第１及び第２主要表面を有するエンドレ
    スベルトの形態の請求項６記載の製品。