JP5580289B2 - 砥粒の親水性および疎水性シラン表面改質 - Google Patents
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Description
シラン処理粒子を調製するために以下の構成要素を使用した:
・使用粒子は種晶ゾルゲルアルミナ粒子であった
・A−174シラン→γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
・A−1100シラン→3−アミノプロピルトリエトキシシラン
・DI水
・イソプロピルアルコール
砥粒のシラン処理は、3段階、すなわち(1)シラン溶液の調製、(2)調製されたシラン溶液と砥粒との混合および混合物の混ぜ合わせ、および(3)引き続く高温でのシラン処理粒子の硬化を含んだ。
5.68グラムのγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランおよび5.68グラムの3−アミノプロピルトリエトキシシランを秤量することから始めて、シラン溶液を調製した。磁気撹拌機を使用して、2種のシランを混合した。混合物の撹拌を継続しながら、この混合物に101.25グラムのイソプロピルアルコールを添加した。シラン混合物がイソプロピルアルコールに分散したら、11.35グラムのDI水を混合物に添加した。氷酢酸を混合物に添加してpH5〜6を得て、シランの加水分解のために、溶液を3〜4時間撹拌したままにした。
工程1で調製されたシラン溶液で砥粒を処理するために、補力バー装着Vブレンダーを使用した。工程1で調製されたシラン溶液の量に対応する9090.91グラムの種晶ゲルSG P150粒子をVブレンダーに装入した。Vブレンダーが作動し回転している間に、シランを約5〜7ミリリットル/分でVブレンダーに供給した。工程1で調製された全てのシラン溶液をVブレンダーに供給したら、混合物をVブレンダー内でさらに15〜20分間混ぜ合わせた。次にVブレンダーの内容物をVブレンダーから取り出して、工程3を通じて処理した。
Vブレンダー処理した種晶ゲル粒子を引き続いて80℃オーブン内で3時間硬化して、メイク樹脂スラリーを調製するために、および静電粒子射出において使用した最終シラン処理粒子を製造した。
配合#1処方:
1.ビスフェノール−Aエポキシジアクリレートを40%TMPTA混合物と共に混合容器に入れる。
2.撹拌しながら酸性アクリレートオリゴマーを添加する。
3.撹拌しながら脱泡剤BYK A501を添加する。
4.撹拌しながら2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパノンを添加する。
5.ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシドを添加する。混合物は完全に溶解する。
6.珪灰石を添加する。5分間混合する。
7.粒子を添加する。30分間混合する。
以下の工程を用いて改変研磨材のベルトを調製した:
・上記のように調製したスラリー混合物をY−重量ポリエステル裏材にコーティングする
・粒子によって静電的に被覆する
・パターンをエンボス加工する
・UV硬化および巻き戻しする
・275°Fで18時間後硬化する
・ウェブを屈曲させて試験用の6インチ×98インチのベルトを作成する
試験機:Loeser RSP374心なし
接触ホイール:65ショアA 1:3鋸歯
制御ホイール:55ショアA
ベルト速度:7400SFPM
接触ホイール速度:1766RPM
制御ホイール速度:112RPM
ベルト張力:40ポンド
制御ホイール傾斜角:5
制御ホイール振幅角:2
接触ホイール圧:85PSI
制御ホイール圧:65PSI
加力:30または50ポンド
冷却剤:DI水中の2%Trimclear
被加工材料:1045 CS;硬度13.49 Rc
工作物寸法:直径1.5インチ×長さ20インチ
工作物を設定力で心なし試験機に通過させた。パーツ重量および表面仕上げおよび指定3箇所におけるベルト厚を1、2、5、10、15、20パーツで、次に20パーツ毎に測定した。
上に示す調合物を使用して、2バッチのベルトを調製した。対照にはいかなる処理もされていない粒子を使用した。もう一つのバッチには、前述の表面改質粒子を使用した。ベルトを30ポンド(図3A〜3D)または50ポンド(図4A〜4D)の加力で、Loesser心なし研削機上で試験した。一般にシラン処理は、低および高負荷力の双方で研磨性能およびベルト寿命を改善した。図5Aおよび5Bに示すように、シラン処理粒子からできたベルトは、30ポンドの負荷において未処理バージョンよりもパーツ10〜100で49%高い平均MRRを示し、100パーツ研削後には39%少ない研磨材損失を示し、より高い50ポンドの負荷においても同様の傾向が続いた。図6に示すように。ベルト寿命に対する影響はまた、写真に示すように100パーツ後にベルト外観から観察し得る:表面改質粒子付きベルト(上)と比較して、対照ベルト(下)上には極度の研磨材コーティング損失が示される。
本発明の別の実施形態のサンプルのためのサンプル調製方法
1.砥粒の表面処理
1.1.使用材料:
・FRPL粒子P800グリットサイズ→Treibacherから得た
・BFRPL粒子P800グリットサイズ→Treibacherから得た
・A−174シラン→γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
・A−1100シラン→3−アミノプロピルトリエトキシシラン
・A−1289シラン→ビス[トリエトキシシリルプロピル]テトラスルフィド
・イソプロピルアルコール
・脱イオン水
全てのシランはOSi Specialites Inc.から調達した。現在これらはMomentive Performance Materialsから調達し得る。
1.2.1.工程1:粒子表面処理の第1の工程は、処理で使用するためのシラン溶液の調製を伴う。3種のシラン処理を使用して、この実験で使用したBFRPLおよびFRPL P800グリットの双方を処理した。シラン処理は、処理のために選択したシランタイプが異なり、すなわち(1)A−174シラン単独、(2)A−174およびA−1100シランの併用、および(3)A−1289ビスイオウシランであった。8kgの砥粒バッチを処理するために上の3種の各処理で用いたシラン:水:イソプロピルアルコールの量を表1に示す。
2.1.工程1:ビスフェノール−A−ジアクリレートを125〜135°Fで24時間予熱した。1,6−ヘキシンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、BYK−501脱泡剤、FC−171、およびKR−55の各量をドラム内に秤取り、予熱したビスフェノール−A−ジアクリレートをこれに添加して、直径8インチ羽根付きMeyers高速分散機を使用して30〜45分間混合した。上記構成要素のために使用された各量を表2に示す。混合を停止して、ドラムの壁および底を未溶解樹脂についてチェックした。混合物中に不均質性があれば、均質な溶液が得られるまで溶液を混合し続けた。混合物の80°F溶液の粘度範囲は、400〜500cpsに保った。次にこの混合物を好ましくは90°F±2°F未満の周囲温度条件で暗所に保存した。
3.1.工程1:上引き樹脂混合物を調製する第1の工程のために、清潔な容器内でエアーミキサーを使用してイソプロピルアルコールと水を混合した。これにシランA−1100を混合しながら緩慢に添加し、その後さらに20分間撹拌を継続して、次の工程で使用されるシランA−1100混合物を調製した。混合物の割合は表4のとおりであった。
4.1.性能評価試験のために研磨材ディスクが引き続いて打抜かれる研磨品の調製は、3ミルPETロールが巻き出される巻き出しステーションを用いて開始された。このウェブに、上で調製したメイク樹脂を塗布して、重量約0.52ポンド/連のメイク樹脂を得た。これをUV光(DおよびHバルブ)を使用して、B段階にした(部分硬化)。3ミルPET裏材上の部分硬化メイクを静電粒子射出装置に通過させて砥粒シランを塗布し、上述のように流動処理を施した。上で調製された異なる8種の表面処理粒子のそれぞれについて、8回の別々の操作を実施した。約1.7ポンド/連の粒子重量をもたらす砥粒の静電射出に続いて、UV光(DおよびHバルブ)を使用してメイク樹脂の完全硬化を行った。硬化したメイク樹脂および砥粒表面に上引き樹脂の別の層を塗布し、UV光(DおよびHバルブ)列を使用して完全に硬化させた。硬化製品を巻き戻しステーション上でジャンボロールに巻き上げた。これらのジャンボロールを引き続いて6インチ研磨材ディスクに転換し、下述するような試験のために使用した。
5.1.DA研摩機を使用して、上記8種のディスクの性能を試験した。試験のために、乾式研削条件下で6回の30秒間の研削サイクルを使用した。研削される基材は、各サイクルが新たに調製されたサンプル上で再び新たに始まるように、6枚のパネルを使用したアクリルパネルとして選択した。各30秒間の研削サイクル後に研削パネルを秤量して重量損失を測定し、材料除去を記録した。
粒子および粒子処理を変化させて、記載されるように被覆研磨材ディスクを製造した。単一シランA174、ビスイオウシラン、およびA174とA1100との併用を含む、処理済FRPLおよびBFRPL粒子は、全て未処理FRPLおよびBFRPLから製造された対照と比較して評価した。双方の粒子タイプで、併用シラン(比較的親水性のシラン構成要素および比較的疎水性のシラン構成要素の併用)処理粒子があるディスクが、対照および単一(単一シラン構成要素)処理粒子バージョンと比較して最も高い累積材料除去を示した。単一シラン処理バージョンの1つのCMRは、本発明の(比較的親水性のシラン構成要素と比較的疎水性のシラン構成要素との)併用処理に近く機能したが、30秒間の初期ならし期間後の材料除去率からは、単一シラン構成要素のみでの粒子処理と比較して、本発明の併用処理粒子のより大きな利点が示された。
本発明を特にその例示される実施形態に言及して示し記述したが、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱することなく形態および詳細の様々な変更を加えてもよいことが、当業者によって理解されるであろう。
Claims (8)
- a)砥粒、および
b)前記砥粒上のフィルムを含み、
前記フィルムがポリシロキサンであり、
前記フィルムが、親水性のシラン構成要素を含む前記砥粒上の第1のフィルム、および該親水性のシラン構成要素よりも水に対して低い親和性を有する疎水性のシラン構成要素を含む、前記第1のフィルムを覆う第2のフィルムを含み、
前記親水性のシラン構成要素は、アミノシランを含み、且つ
前記疎水性のシランは、メタクリレートシランを含む、表面改質砥粒。 - 前記親水性のシラン構成要素が、3−アミノプロピルトリエトキシシランを含む、請求項1に記載の表面改質砥粒。
- 前記疎水性のシランが、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを含む、請求項1に記載の表面改質砥粒。
- 前記シラン構成要素が、別々の親水性および疎水性ポリマーとして重合され、共重合され、またはブロック共重合されている、請求項1に記載の表面改質砥粒。
- 前記砥粒が種晶ゾルゲルアルミナ粒子である、請求項1に記載の表面改質砥粒。
- a)裏材層、
b)前記裏材層上のメイクコート、および
c)前記メイクコートの砥粒構成要素
を含み、前記砥粒構成要素が、少なくとも1つの親水性のシラン構成要素を含む砥粒上の第1のフィルムと、少なくとも1つの該親水性のシラン構成要素よりも水に対して低い親和性を有する疎水性シラン構成要素を含む、前記第1のフィルムを覆う第2のフィルムとによって表面改質された砥粒を含み、
前記第1のフィルムおよび前記第2のフィルムを構成するフィルムがポリシロキサンであり、
前記親水性のシラン構成要素は、アミノシランを含み、且つ
前記疎水性のシランは、メタクリレートシランを含む、被覆研磨製品。 - a)砥粒、
b)親水性のシラン構成要素を含む、前記砥粒上の第1のフィルム層、および
c)該親水性のシラン構成要素よりも水に対して低い親和性を有する疎水性のシラン構成要素を含む、前記第1のフィルム層を覆う第2のフィルム層を含み、
前記第1のフィルム層および前記第2のフィルム層を構成するフィルム層がポリシロキサンであり、
前記親水性のシラン構成要素は、アミノシランを含み、且つ
前記疎水性のシランは、メタクリレートシランを含む表面改質砥粒。 - a)ボンド構成要素、および
b)砥粒構成要素を含み、前記砥粒構成要素が、少なくとも1つの親水性のシラン構成要素を含む砥粒上の第1のフィルムと、少なくとも1つの該親水性のシラン構成要素よりも水に対して低い親和性を有する疎水性シラン構成要素を含む、前記第1のフィルムを覆う第2のフィルムとによって表面改質された砥粒を含み、
前記第1のフィルムおよび前記第2のフィルムを構成するフィルム層がポリシロキサンであり、
前記親水性のシラン構成要素は、アミノシランを含み、且つ
前記疎水性のシランは、メタクリレートシランを含む、接着研磨製品。
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