JP3921056B2 - 弾性発泡砥石材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属、ガラス、鉱物、セラミックス、プラスチック等の研磨、コンピューターのハードディスク用基板、レンズ、精密機械部品の表面、光ファイバーの端面及び板金塗装面等の研磨用及びバフ作業用として好適な研磨砥石材及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に砥石は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、NBRやクロロプレンゴム等のゴム系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等を結合剤とし、これに砥粒及び必要に応じてさらに充填剤、発泡剤、増粘剤、着色顔料等を混合撹拌し、成形、硬化して製造されている。
砥石の組織は、砥粒、結合剤及び気孔よりなり、その性能は用いた結合剤により大きく左右される。即ち、結合剤である樹脂の性質により砥粒の保持力が変化し、これが砥石の消耗の速さ、研削加工による加工物の表面粗さ等に大きな影響を与える。上記樹脂の内、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂を結合剤として使用すると、これらの樹脂は砥粒を強固に保持する為、砥粒の粒径が加工物の表面粗さに直接影響を与えることになる。
また、ゴム系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂を結合剤として使用するとこれらの樹脂は砥粒をソフトに保持する為、砥粒の粒径より結合剤である樹脂の柔らかさの程度が加工物の表面粗さに大きな影響を与える。
従来、結合剤に樹脂を用いた砥石では、特に精密研削を行う場合、上述のいずれにおいても問題が生じていた。即ち、前者では、砥粒の保持が強固である反面弾性に乏しい為、表面粗さを小さくしようとする場合、加工工程が多くなり加工時間が著しく長くなるという欠点がある。
また、後者では、弾性がありすぎる為、うねりを生じたり、又は砥粒の保持力が弱い為、研削加工時の砥粒の異常脱落が多く消耗が大きくなること或いは研削力の低いこと等の欠点がある。
これらの欠点を補うために最近では、ポリウレタンを結合剤とする研磨材も製造されているが、ポリウレタンは軟化点が低い(約140℃)為、例えば水中研磨(湿式研磨)のように常に軟化点以下に冷却される研磨条件以外では使用が適さなかった。
この問題点を解決し軟化点を上げる方法として、カルボジイミド基を含有するウレタン樹脂を結合剤とした砥石(特開昭53−107794)またイソシアヌレート及びオキサドリン構造を有する架橋ポリマーを結合剤とした砥石(特開平6−199982)が提案されている。しかしながら、これらは、ウレタン樹脂のウレタン結合の中に耐熱結合を導入したものであり、いわば変性ウレタン樹脂と言うべきものであり、砥粒用結合剤として満足すべき耐熱性を得るまでには至っていない。しかもこの耐熱性を上げる為に、これらの結合濃度を上げると、ゴム弾性が非常に乏しくなり、極めてもろくなって所望の弾性体が得られにくいという欠点がある。
以上のごとく砥粒の結合剤としては、本来、砥粒の結合力が強固であり、かつゴム弾性に富み、しかも耐熱性を有するものが必要とされているのであるが、従来の砥石は、種々の欠点を有し、研削性能、バフ性能、耐摩耗性、耐熱性のいずれも満足しうる砥石が得られていないのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、砥粒を強固に固定し、硬質で適度なゴム弾性を有し、かつ、耐摩耗性、耐熱性を有し、優れた研磨性(主として研削性)及びバフ効果を有する弾性発泡砥石材及びその製造方法を提供することである。
本発明者は、かかる観点から鋭意検討した結果、ポリ尿素樹脂を結合剤とした砥石において、ポリイソシアネートからなる主剤成分に対し、特定の芳香族ジアミン混合物を含有する硬化剤成分を使用することにより、上記課題が解決できることを見いだし、本発明を完成した。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、以下の発明が提供される。
(1)芳香族ジアミン類、発泡剤、整泡剤、硬化触媒を混合し、さらに砥粒を添加・混合・分散して硬化剤成分を調製し、該成分をポリイソシアネートからなる主剤成分と室温で混合し、加熱して反応させることにより発泡硬化せしめてなる研磨用及びバフ用ポリ尿素系弾性発泡砥石材であって、上記芳香族ジアミン類が、芳香族ジアミンオリゴマー単独又は芳香族ジアミン化合物との混合物であり、
前記芳香族ジアミンオリゴマーが、式(1)で表されるジアミンオリゴマーであり、
【0005】
【化2】
【0006】
(式中Rは、n価の平均分子量200以上のポリアルキレンポリオール、ポリアルキレンエーテルポリオール又はポリアルキレンエステルポリオールの残基を表し、nは、2又は3を表す。但し、当該ポリアルキレン中に不飽和結合を含んでいてもよい。)
前記弾性発泡砥石材は、発泡剤による発泡倍率が1.2〜35倍である
ことを特徴とする前記砥石材。
(2)前記芳香族ジアミン化合物が、4,4′−メチレンビス(2−クロロアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,3−ジクロロアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,5−ジクロロアニリン)、4,4′−メチレンビス(3−クロロ−2,5−ジエチルアニリン)、トリメチレングリコールビス(4−アミノベンゾエート)、4−クロロ−3,5−ジアミノ−ベンゾイックアシッドイソブチルエステル、3,5−ジメチルチオ−2,4−トルエンジアミン、3,5−ジメチルチオ−2,6−トルエンジアミン、4,4′−メチレンビス(メチルアンスラアニレート)、1,2−ビス(2−アミノフェニルチオ)エタンからなる群より選択される少なくとも1種の芳香族ジアミン化合物である(1)又は(1)項に記載の砥石材。
(3)芳香族ジアミン類中の前記芳香族ジアミン化合物の含有割合が50質量%以下である(1)又は(2)項に記載の砥石材。
(4)前記砥粒が、ポリイソシアネートの主剤成分と硬化剤成分との合計から硬化触媒と発泡剤及び整泡剤からなる発泡剤成分とを除いた樹脂成分中に70質量%以下含有される(1)〜(3)項のいずれかに記載の砥石材。
(5)前記砥粒が微細粒子であることを(1)〜(4)項のいずれかに記載の砥石材。
(6)ポリイソシアネートである主剤成分と、芳香族ジアミン類を含有する硬化剤成分とのイソシアネート基とアミノ基のモル比(NCO/NH2)が0.8〜1.5の範囲である(1)〜(5)のいずれか1項に記載の砥石材。
(7)芳香族ジアミン類、発泡剤、整泡剤、硬化触媒を混合し、さらに砥粒を添加・混合・分散して硬化剤成分を調製し、これとポリイソシアネートからなる主剤成分とを室温で混合し、加熱して反応せしめることを特徴とする(1)〜(6)項のいずれかに記載の研磨用及びバフ用ポリ尿素系弾性発泡砥石材の製造方法。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明において、主剤成分とするポリイソシアネートとしては、公知のものが使用可能であり、トルエンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、MDIポリマー、ポリフェニレンポリイソシアネート(クルードMDI)、カルボジイミド変性MDI、カルボジイミド変性MDIポリマー、シクロヘキサンジイソシアネート(CHDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、3,3′−ジメチル−4,4′−ジフェニレンジイソシアネート(TODI)、フェニレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)及びそれらの混合物、ヘキサメチレンジイソシアネートのダイマー(ウレチジオン結合体)、トリマー(イソシアヌレート結合体)又はそれらの混合物等を単独又は併用して使用することができる。
本発明の硬化剤成分である芳香族ジアミン類のうち、式(1)で表わされる芳香族ジアミンオリゴマーとしては、一般にポリオールとパラニトロ安息香酸クロライドと反応させ、次いでニトロ基を還元することにより合成する方法か、又は、ポリオールとアミノ安息香酸アルキルエステルとを反応させるかのいずれかで合成される。
この反応で使用するポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリプロピレンエーテルグリコール、プロピレンオキシドとエチレンオキシドの共重体のグリコール等、ポリエーテルポリオール;また、ポリエチレンアジペートポリオール、ポリブチレンアジペートポリオール、ε−カプロラクトン、γ−ブチロラクトンから誘導されるラクトン系ポリエステルポリオール、3−メチルペンタンジオールとアジピン酸の反応より得られるアジペート系ポリオール等ポリエステルポリオール;更に、ポリブタジエン系ポリオール等ポリアルキレンポリオールがある。
この芳香族ジアミンオリゴマーは、主鎖の一部にアミド基を含有していて良い。この芳香族ジアミンオリゴマーは市販品として入手可能であり、ポリオールとして例えばポリテトラメチレンエーテルグリコールを原料とした、エアプロダクトアンドケミカル社よりバーサリングP−250(ポリオール分子量250)、バーサリンクP−650(ポリオール分子量650)、バーサリンクP−1000(ポリオール分子量1000)また、イハラケミカル工業社製、エラスマー1000(ポリオール分子量1000)、エラスマー1000ES(ポリオール分子量1000)、これを低融点に変性したエラスマー1000SL(ポリオール分子量1000)(いずれも商品名)がある。また、ポリオールとしてポリエステルポリオールを原料としたイハラケミカル工業社製ポレアーES−100A(商品名)が市販されている。これらの芳香族ジアミンオリゴマーは、1種又は2種以上を組み合わせても使用できる。
【0008】
本発明における硬化剤成分の芳香族ジアミン類において、上記芳香族ジアミンオリゴマーに混合して使用することができる芳香族ジアミン化合物としては、
4,4′−メチレンビス(2−クロロアニリン)
4,4′−メチレンビス(2,3−ジクロロアニリン)
4,4′−メチレンビス(2,5−ジクロロアニリン)
4,4′−メチレンビス(3−クロロ−2,5−ジエチレンアニリン)
4,4′−メチレンビス(メチルアンスラアニレート)
トリメチレングリコールビス(4−アミノベンゾエート)
4−クロロ−3,5−ジアミノ−ベンゾイックアシッドイソブチルエステル
3,5−ジメチルチオ−2,4−トルエンジアミン
3,5−ジメチルチオ−2,6−トルエンジアミン
1,2−ビス(2−アミノフェニルチオ)エタン
等があり、これらは1種又は2種以上混合しても使用できる。
また、これらの芳香族ジアミン化合物は芳香族ジアミン類中50質量%以下の量で使用され、好ましくは5〜50質量%である。芳香族ジアミン化合物の併用により、発泡硬化させて得られる砥石材の耐熱性を上げることができる。また併用により、発泡倍率を高くしたときもフォーム体のコアの弾性が低下することなく、研削効果を示し、さらにフォームの歪みが大きくならず、一定の研削及びバフ効果が得られる。さらに成形物の成形後の収縮が防がれ、安定な生産ができる。芳香族ジアミン化合物が多すぎると可使時間が非常に短くなり、生産性に欠ける。
【0009】
本発明において、イソシアネートである主剤成分と、芳香族ジアミン類を含有する硬化剤成分とのイソシアネート基とアミノ基のモル比(NCO/NH2 )は0.8〜1.5の範囲で使用できる。このモル比が0.8未満では硬化砥石材(ポリ尿素樹脂)の軟化点の低下を起し、耐熱性の低下となり好ましくない。
また、モル比が1.5を越えると得られるポリ尿素樹脂のゴム弾性がとぼしくなり、硬く、もろくなって弾性砥石材として好ましくない。
したがって、より好ましいモル比の範囲は1.0〜1.4の範囲である。
本発明における発泡剤としては、例えば、HCFC−141b(CH3 Cl2 F)、HFC−245fa(CF3 CH2 CHF2 )、HFC−134a(CH2 FCF3 )、HFC−365mfc(CF3 CH2 CF2 CH3 )、n−ペンタン、シクロペンタン、水等のいずれも使用でき、その1種又は2種以上を併用しても使用できる。使用量としては、砥粒を除いた硬化剤成分中30質量%以下が適当である。又、発泡倍率は1.2〜35倍、好ましくは5〜30倍、さらに好ましくは8〜25倍である。本発明において形成される発泡体の気泡は、通常、独立気泡であっても、連続気泡であってもよい。
また硬化剤成分中の整泡剤としては、例えば、シリコーン系整泡剤が使用可能であり、例えば、日本ユニカー社製のSZ−1605、SZ−1923、SZ−1932、SZ−1680、L−5302、L−5340、また東レダウコーニングシリコーン社製のSF−2908、SH−190、SH−192、またゴールドシュミット社製TEGOSTAB−8433、B−8465(いずれも商品名)等が使用できる。
また、使用量としては特に制限はないが砥粒を除いた硬化剤成分中6質量%以内で使用することが適当である。
【0010】
硬化剤成分中の硬化触媒としては、アミン系のものとして例えば、トリエチレンジアミン及びこれをグリコール溶媒に溶解したもの、例えば三共エアプロダクト社製 DABCO1027、DABCO1028、DABCO33LV(以上、いずれも商品名)、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,6−ヘキサンジアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、(N,N−ジメチルアミノエチル)エーテル等が挙げられ、また有機酸の塩としては、酢酸カリウム塩、シュウ酸カリウム塩等が挙げられ、さらに有機金属触媒としてジブチルチンジラウレート、スタナースオクテート等が挙げられるが、これらに制限されるものではない。
これらは1種又は2種以上併用して使用することもできる。使用量としては、砥粒を除いた硬化剤成分中5質量%以内で使用することが適当である。
【0011】
本発明の砥石材における砥粒としては、ホワイトアランダム(WA)、アランダム(A)等のアルミナ系砥粒;グリーンカーボランダム(GC)、カーボランダム(C)等の炭化珪素系砥粒;ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素(CBN)等の超砥粒からなる砥粒;酸化クロム、酸化スズ、酸化セリウム、酸化鉄、酸化ジルコニウム等の粒子からなる砥粒を挙げることができ、これらの1種又は2種以上を使用することができる。
砥粒の粒度としては、砥石の用途、研磨の目的に応じて、種々のメッシュサイズのものを用いることができ特に制限はないが、通常120〜10000メッシュ(タイラーのふるいによる。)であり、荒研磨の場合は120〜220メッシュ、仕上げ研磨の場合は240〜8000メッシュである。このいずれの場合も発泡硬化体中の気泡の直径は50μm〜2mmの範囲であり、砥石はこれより微細であり、好ましくは1.2〜57μm、より好ましくは3〜35μmの範囲である。
また、砥粒の使用量は、発泡剤の量を除いた硬化剤成分と主剤成分のトータル量中で、通常70質量%以下、好ましくは3〜70質量%、特に好ましくは20〜70質量%であり、用途に応じて濃度を選択し使用することができる。使用量が少なすぎると研磨効果及びバフ効果が低下し、多すぎると砥石全体が硬く、脆くなり、砥石の研磨面の自生作用が低下し、精密仕上げが困難となるので好ましくない。更に製造時の混合粘度が高くなり、不均一混合となりやすく好ましくない。
その他、自己潤滑剤としてフッ素樹脂パウダー、ポリエチレンパウダーを硬化剤成分中に10質量%以下で添加することができる。
また、摩擦調整剤として、ゴムダスト、カシューダスト等、硫酸バリウム、黒鉛、三硫化アンチモン、マイカ、ジルコニア、シリカ、アルミナ炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなども添加することができる。
本発明の砥石材にはさらに、無機充填剤として、酸化クロム、酸化チタン、ベンガラ、酸化鉄、黒鉛などの顔料;炭酸カルシウム、クリオライト(氷晶石)、弗化カルシウム;ヒンダードアミン系、ヒンダードフェノール系、ベンゾチアゾール系等の安定剤、色分れ防止剤、分散剤、沈降防止剤、増粘度などの添加剤を添加することができる。
また、繊維系物質としてポリエステル繊維、ポリアミド繊維、羊毛、コットン等の天然繊維の1種又は2種以上を配合しても良い。配合する繊維は、通常長さ0.1〜5mm程度、直径0.5mm程度であることが好ましい。
【0012】
本発明の砥石材は、上記式(1)で表される芳香族ジアミンオリゴマー単独又は芳香族ジアミン化合物との混合物からなる芳香族ジアミン類、発泡剤、整泡剤、硬化触媒を混合し、さらに砥粒を添加・混合・分散して硬化剤成分を調製し、該成分をポリイソシアネートからなる主剤成分と室温で混合し、加熱して反応させることにより、発泡剤による発泡倍率が1.2〜35倍に発泡・硬化せしめることにより得られる。より具体的には、ポリイソシアネートからなる主剤成分と芳香族ジアミン類、発泡剤、整泡剤、触媒及び砥粒からなる硬化剤成分とを10〜40℃程度の室温で数秒間混合し、50〜100℃の範囲内に予熱したモールドに注入し、この温度で15〜30分硬化し、脱型する。そして、更に100〜170℃の範囲内の温度で後硬化し、その後室温にもどし、硬化成形砥石材を得る。また、自動混合注型機を用いても製造できる。
本発明の砥石材を具体的に砥石として用いるには、この発泡硬化成形体を0.5〜5mmの板状にスライスし、両面テープ又はマジックテープを片面に取り付け、その部分で電動サンダー又はグラインダーに固定し、研磨砥石及びバフとして使用するものである。
また、本発明の弾性発泡砥石材は、その形態を、円筒型モールドにより研磨用ロール、その他必要に応じた形体に成形しあらゆる研磨方法に適用しうるものである。
このようにして得られたポリ尿素弾性発泡砥石材は、湿式研磨のみならず乾式研磨でも使用でき、精密研磨及びバフ効果に好適に適用できるものである。
【0013】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。
なお、ポリイソシアネートの主剤成分及び芳香族ジアミン類他からなる硬化剤成分には、下記のものを用いた。
【0014】
(1)ポリイソシアネート成分
・143L:液状MDI[三菱化学社製]NCO含有量 29.0%
・PAPI−135:クルードMDI[三菱化学社製]NCO含有量 31.0%
(2)硬化剤成分
(芳香族ジアミンオリゴマー)
・エラスマー1000:ポリ(テトラメチレンオキシド)−ジ−P−アミノベンゾエート[イハラケミカル工業社製]アミン価 92.6KOHmg/g
・エラスマー1000ES:ポリエステル系ジ−P−アミノベンゾエート[イハラケミカル工業社製]アミン価 95.0KOHmg/g
・ポレアES−100A:ポリエーテル系低融点化芳香族ジアミンオリゴマー[イハラケミカル工業社製]アミン価 92.6KOHmg/g
(芳香族ジアミン化合物)
・MOCA:4,4′−メチレンビス(2−クロロアニリン)[イハラケミカル工業社製]アミン価 420KOHmg/g
・CUA−4:トリメチレングリコールビス(4−アミノベンゾエート)[エアプロダクトアンド・ケミカルス・インコーポレーテッド社製]アミン価 357KOHmg/g
・TCDAM:4,4′−メチレンビス(2,3−ジクロロアニリン)[イハラケミカル工業社製]アミン価 334KOHmg/g
・エタキュア−300:3,5−ジメチルチオ−2,4−トルエンジアミンと3,5−ジメチルチオ−2,6−トルエンジアミンの混合比8:2の混合物[エチルコーポレーション社製]アミン価 524KOHmg/g
・1,4−BD:1,4−ブタンジオール[和光純薬社製]
・DABCO−33LV:トリエチレンジアミン溶液(触媒)[三共エアプロダクツ社製] 含有量33% 溶媒;ジプロピレングリコール
・DABCO K−15:オクチル酸カリウム(触媒)[三共エアプロダクツ社製]
・TOYOCAT−ET:N,N−ジメチルアミノエチルエーテル(触媒)[東ソー社製]
・SZ−1932:シリコーン系整泡剤[日本ユニカー社製]
・HFC−141b:1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン(発泡剤)[セントラル硝子社製]
・砥粒:グリーンカーボランダム(GC)[信濃電気精錬社製] GC−400(400メッシュ)、GC−600(600メッシュ)、GC−1000(1000メッシュ)、GC−3000(300メッシュ) カーボランダム(C)[信濃電気精錬社製]C−8000(8000メッシュ)
【0015】
[実施例1〜3,5]
(1)各実施例の配合量については表1に、それら実施例の成形条件、反応性、物性、研磨性については表2に明記したとおりである。以下にその操作方法について示した。
(2)芳香族ジアミンオリゴマーであるエラスマー1000又はエラスマー1000ESに、表1に示した各種芳香族ジアミン化合物を計量し、100〜130℃に加温し、当該芳香族ジアミン化合物を完全に溶解し、室温まで冷却した。
次に触媒DABCO−33LV、DABCO K−15、整泡剤SZ−1932、発泡剤HFC−141bを順次計量し、よく混合した。これに砥粒GC400を計量し、再度よく混合し、これを硬化剤成分とした。
これにポリイソシアネートとして143L又はPAPI−135を主剤成分として計量し、すばやく均一に混合し、75℃に予熱した、上部がオープンになったモールド(内径100mmφ、高さ200mm)に注入し、同温度で15分間硬化した。その後、脱型し、150〜160℃に設定された恒温槽で3時間後硬化をし、室温まで冷却し、硬化成形して砥石材を得た。
(3)一方、反応性については、別途に上記した硬化剤成分と主剤成分とを混合し、室温のボックス(100mm×100mm×200mm)に注入し液が乳化する時間を(a)クリームタイム(秒)、発泡するフォーム体の表面層が糸を引かなくなる時間を(b)ゲルタイム(秒)として測定した。
【0016】
(4)得られた砥石体の物性については、以下の方法に従って測定した。
▲1▼密度:砥石材の体積と重さを計量して求めた。
▲2▼硬度:砥石材の表皮層をフラットにカットし、アスカー硬度計タイプCで測定した。
▲3▼溶融温度:別途に発泡剤を除いた硬化剤成分と主剤成分を混合し、表2に示す同条件で成形し、無発泡シート成形体を得た。これを厚さ2mm、幅5mm、長さ5cmのテストピースにカットし、昇温速度10℃/min、周波数10Hzで粘弾性スペクトル測定を行い、高温域で貯蔵弾性率(E′)が急激に低下する温度を溶融温度(℃)とした。
▲4▼折り曲げ試験:砥石材をカッターで1.5mm厚にスライスし、得られた研磨シートを二つ折り(180°)に折り曲げ、この時シートが割れるかどうかを測定した。割れないものをOKと評価した。
▲5▼発泡倍率:上記溶融温度測定用に成形した成形体の密度を各種弾性発泡成形砥石材の密度で割った値を発泡倍率とした。
▲6▼研磨性:砥石材を1.5mm厚にスライスし、研磨シートとした。この研磨シートの片面に両面テープをはり付け、電動サンダーに取り付け、スピードコントローラーにて7000rpmに調整した鉄製角棒(厚さ1.6mm、タテ60mm×ヨコ30mm、長さ0.91m)に回転数5000rpmが維持できるように、研磨面に圧着し、20分間研磨作業を継続した。
その後、研磨面を以下の項目にしたがって観察した。
・耐久性:研磨部分に樹脂等の付着等の異常を観察し、認められないものを良好とした。
・樹脂による汚れ:研削熱により結合樹脂が溶解した場合、研磨表面に樹脂が付着する。
・光沢:バフ効果について観察した。
▲7▼研磨範囲:各種のサンドペーパー(#400、#600、#1000、#2000を100mmφにカットし、裏面に両面テープを取り付け、それを電動サンダーに取り付け、鉄製角棒をそれぞれ5000rpmになるように圧着し、約3分間研磨した。それぞれの研磨シートで得られた研磨面を表面粗さが強く、光沢が少ない順に1から5にランク付けし、これと検体の研磨シートの研磨性を比較し、数値化した。
【0017】
[実施例4]
芳香族ジアミンオリゴマーであるエラスマー1000に芳香族ジアミン化合物であるエタキュア−300を計量し、70℃に加温し、よく混合し室温まで冷却した。その後の処理については実施例1と同様に行い、砥石材を得た。その後、同様に性能を評価した。
[比較例1]
(1)ポリイソシアネート143L 240gにポリテトラメチレンエーテルグリコール(平均分子量650、OH価172.6KOHmg/g)60gを計量し、撹拌しながら80℃、3時間反応させ、プレポリマー約280g(NCO含有量20.6%)を得た。
このプレポリマー100gに発泡剤141b 30g、砥粒 GC−400 121gを加え主剤成分とした。
(2)次に1,4−BD(分子量90)19.1g、水0.3g、TOYOCAT−ET 0.6g、DABCO−33LV 0.1g、SZ−1932 0.7gを混合し、これを硬化剤成分とした。
(3)この硬化剤成分に先に用意した主剤成分を加え、すばやく均一に混合し、実施例1と同様に成形操作を行った。
しかしながら、混合時の粘度が低すぎて、撹拌時の砥粒の均一分散ができず、均一に砥粒が分散したウレタン発泡体を得ることができなかった。そこで、手撹拌により、発泡が開始するまで撹拌を続け、直ちにボックスに注入した。しかしながら、急激に発泡したフォーム体は急激に収縮し破壊して、フォーム体を得ることができず、この成形物を得ることを断念した。
【0018】
[実施例6〜9]
実施例1の硬化剤成分中の砥粒GC−400を表3に示した各種砥粒に変え、実施例1と同様に処理して、硬化成形砥石材を得、同様な方法でその性能を評価し、その結果を同表に示した。
[実施例10〜12]
実施例1の硬化剤成分中の発泡剤141b又は水の量を表4に示した量に変えた以外は実施例1と同様に処理し硬化砥石材を得、その性能を同様に評価し、結果を実施例7の結果と共に表4に示した。
【0019】
表2から明らかなごとく、本発明の各種ポリ尿素弾性発泡砥石材から得られた砥石(実施例1〜6)は、短時間でしかも簡単な方法で成形でき、その性能は高いレベルの耐熱性を持ち、優れた研磨性とバフ効果の相乗効果を持つことを示している。とりわけ、芳香族ジアミン化合物を併用した実施例1〜5が発泡倍率を高くして優れた研削性とバフ効果を示す。
また表3から明らかなごとく、いずれの粒径の砥粒を使用した場合でも(実施例7〜10)、高弾性を有する発泡体であるため、研磨面とソフトに接触するため、同じ径のサンドペーパーの研磨性と比較して、研磨面の粗さが小さく、よりバフ効果が高い研磨が達成できることを示しており、より精密研磨に適することがわかる。また、研磨範囲が広いことから、研磨工程の短縮即ち大幅な処理時間の短縮がはかれることを示している。
さらに表4から明らかなように本発明の砥石材から作成した砥石は発泡倍率が9〜26倍と大きく変わっても、ほぼ同様な研磨効果及びバフ効果が得られることを示している。また砥粒含有量が少なくても優れた研磨効果、バフ効果が得られることを示している。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】
【発明の効果】
本発明の、ポリイソシアネートからなる主剤成分と少なくとも2種の特定の芳香族ジアミン、発泡剤、整泡剤、硬化触媒、砥粒からなる硬化剤成分を室温で混合し、加熱・反応・発泡硬化せしめてなるポリ尿素系弾性発泡砥石材は、短時間で製造することができる。
また、この砥石材を所定の形に切り出しして形成した砥石は、耐摩耗性、耐熱性に優れ、湿式研磨のみならず乾式研磨にも使用可能であり、研削効果とバフ効果の双方の性能を合わせ有する優れた研磨性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例9で得られた砥石材の切断面の顕微鏡写真である。円形の黒い空孔状の部分が気泡であり、それ以外の部分が硬化体であるが硬化体中の多数の小さい白点状のものが砥石の微粒子である。
Claims (7)
- 芳香族ジアミン類、発泡剤、整泡剤、硬化触媒を混合し、さらに砥粒を添加・混合・分散して硬化剤成分を調製し、該成分をポリイソシアネートからなる主剤成分と室温で混合し、加熱して反応させることにより発泡硬化せしめてなる研磨用及びバフ用ポリ尿素系弾性発泡砥石材であって、上記芳香族ジアミン類が、芳香族ジアミンオリゴマー単独又は芳香族ジアミン化合物との混合物であり、
前記芳香族ジアミンオリゴマーが、式(1)で表されるジアミンオリゴマーであり、
前記弾性発泡砥石材は、発泡剤による発泡倍率が1.2〜35倍である
ことを特徴とする前記砥石材。 - 前記芳香族ジアミン化合物が、4,4′−メチレンビス(2−クロロアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,3−ジクロロアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,5−ジクロロアニリン)、4,4′−メチレンビス(3−クロロ−2,5−ジエチルアニリン)、トリメチレングリコールビス(4−アミノベンゾエート)、4−クロロ−3,5−ジアミノ−ベンゾイックアシッドイソブチルエステル、3,5−ジメチルチオ−2,4−トルエンジアミン、3,5−ジメチルチオ−2,6−トルエンジアミン、4,4′−メチレンビス(メチルアンスラアニレート)、1,2−ビス(2−アミノフェニルチオ)エタンからなる群より選択される少なくとも1種の芳香族ジアミン化合物である請求項1に記載の砥石材。
- 芳香族ジアミン類中の前記芳香族ジアミン化合物の含有割合が50質量%以下である請求項1又は2に記載の砥石材。
- 前記砥粒が、ポリイソシアネートの主剤成分と硬化剤成分との合計から硬化触媒と発泡剤及び整泡剤からなる発泡剤成分とを除いた樹脂成分中に70質量%以下含有される請求項1〜3のいずれかに記載の砥石材。
- 前記砥粒が微細粒子であることを請求項1〜4のいずれかに記載の砥石材。
- ポリイソシアネートである主剤成分と、芳香族ジアミン類を含有する硬化剤成分とのイソシアネート基とアミノ基のモル比(NCO/NH2)が0.8〜1.5の範囲である請求項1〜5のいずれか1項に記載の砥石材。
- 芳香族ジアミン類、発泡剤、整泡剤、硬化触媒を混合し、さらに砥粒を添加・混合・分散して硬化剤成分を調製し、これとポリイソシアネートからなる主剤成分とを室温で混合し、加熱して反応せしめることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の研磨用及びバフ用ポリ尿素系弾性発泡砥石材の製造方法。
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