KR100276135B1

KR100276135B1 - 피복 연마품 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100276135B1
Application number: KR1019930020383A
Authority: KR
Inventors: 미치히로 오히시
Original assignee: 스프레이그 로버트 월터; 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 컴퍼니
Priority date: 1992-10-05
Filing date: 1993-10-04
Publication date: 2001-01-15
Also published as: AU665274B2; KR940009312A; EP0591902B1; CA2105832A1; DE69300960T2; ES2080570T3; EP0591902A1; JPH06114747A; DE69300960D1; US5397369A; BR9303977A; AU4867893A

Abstract

본 발명은 배킹, 배킹상에 형성된 제 1 접착제층, 제 1 접착제층상에 형성된 연마재 입자층, 및 연마재 입자층을 덮는 제 2 접착제층(이 때 제 2접착제층은 중량-평균 분자량이 1,400 내지 3,500인 수용성 레졸 페놀계 수지 및 비점이 110 내지 175℃인 유기 용매를 포함하는 조성물로부터 형성됨)을 포함하는 피복연마품 및 그 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 본 발명의 피복 연마품 제조시 사용되는 제 2 접착제의 건조시간을 상당히 단축시키고 생산성을 향상시킨다.

Description

피복 연마품 및 그 제조 방법

제1도는 본 발명에서 사용된 수용성 레졸 페놀계 수지 및 시판용 수지의 고체(고형분) 함량(%)과 점도간의 관계를 나타내는 그래프.

제2도는 본 발명에서 사용된 수용성 레졸 페놀계 수지의 점도와 분자량간의 관계를 나타내는 그래프.

본 발명은 피복 연마품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

피복 연마품(예, 연마용 직물 및 연마용 페이퍼 등)은 배킹(예, 페이퍼, 직물등)상에 제1 접착제를 적용시키는 단계, 정전 피복 또는 자연낙하 피복(gravit coating)에 의해 제1 접착제에 연마재 입자를 적용시킨 후, 제1 접착제를 건조하면서 경화시키는 단계, 제1 접착제와 연마재 입자상에 제2 접착제를 적용시킨 후, 제2 접착제를 건조하면서 경화시키는 단계에 의해 생산한다.

이 경우, 제2 접착제로서. 예를 들면 합성 수지(예, 페놀계 수지, 에폭시 수지우레아 수지 등) 또는 아교(glue)가 사용된다. 상기 예시한 것중에서 수용성 레졸페놀계 수지가 저렴하고 강도와 내열성이 우수하기 때문에 널리 사용되고 있다. 그러나, 레졸 페놀계 수지는 경화 속도가 느리기 때문에 건조 및 경화시 장시간이 소요된다. 또한 건조 및 경화를 가속시키기 위해 고온에서 수지를 경화시킬 경우, 경화시 형성된 축합물의 증기 뿐 아니라 물의 비등은 경화된 수지층내에 수포(또는 작은 기포)를 유발시켜 결과적으로 강도를 저하시킨다. 전술한 바와 같이, 건조 시간을 단축시키는 것은 어렵다.

연마용 직물 및 페이퍼 제조에 사용되는 페놀계 수지인, 일본내에서 시판중인 통상의 레졸 페놀계 수지내 고형분 함량(%) 및 그 점도간의 관계가 제1도에 제시되어 있다. 제1도에서도 알 수 있듯이, 약 65 내지 82%의 고형분 함량을 포함하며 약 700 내지 10,000 cps의 점도를 지닌 레졸 페놀계 수지가 연마용 직물 및 연용 페이퍼에 사용된다. 더욱 보편적으로는, 용매로서 물이 사용된다. 알콜계 용매(예, 메탄올 등)가 부분적으로 또는 전체적으로 사용되는 수지가 또한 시판되고 있다.

페놀계 수지를 포함하는 제2 접착제를 도포한 후, 제2 접착제는 페스투운(festoon) 오븐에서 약 50℃ 내지 110℃의 온도로 약 50 분 내지 수시간 동안 가하여 경화시킨다. 이 접착제는 수백 또는 수천 미터의 웨브를 포함할 수 있다. 이 웨브를 권선한 후, 제2 접착제는 약 60 내지 130℃의 온도로 수시간 내지 20 시간동안 가열하여 완전히 경화시킨다.

반면, 페스투운 오븐 대신에 단형 터널 오븐(short tunnel oven)을 사용한 경우에는, 피복 속도와 건조 속도가 현저히 저하되어야 하므로 생산성이 낮아진다. 따라서, 통상의 제제와 경화 단계로 경화 시간을 단축하는 것은 어렵다.

생산성을 개선시키기 위한 목적으로, 레졸 페놀계 수지에 첨가제를 가하고 일부 변형을 시킴으로써 건조 및 경화를 가속시키는 방법이 제시되었다. 예를 들면, 겔화를 가속시키기 위해 페놀계 수지에 다른 수지를 첨가하고 피복 연마재 제품을 권선한 후, 후경화에 의해 페놀계 수지를 경화시키는 단계를 포함하는 방법이 제시된다. 일본국 특허 공개 제55-83573호에서는 페놀 또는 높은 반응성을 지닌 다작용성 페놀을 포함하는 페놀 성분 및 포름알데히드로부터 제조되는 축합 생성물과 수계 레졸의 혼합물이 결합제로서 사용되는 방안이 제시되었다. 또한, 레졸 페놀계수지를 p-톨루엔 설폰산과 같은 산으로 산성화시켜 경화를 가속시키는 방법이 사용되기도 했다.

그러나, 수지의 변형 또는 경화의 가속화는 가교 밀도를 감소시키는 결과 내열성을 저하시킨다. 그 외에도, 경도 및 강도가 저하된다.

제2 접착제내에 배합된 수용성 레졸 페놀계 수지의 분자량을 증대시키고 수지에 적합한 유기 용매를 선택함으로써 제2 접착제의 경화 시간을 단축시키고 생산성을 현저히 개선시키는 것이 바람직하다.

본 발명은 배킹, 배킹상에 형성된 제1 접착제층, 제1 접착제층상에 형성된 연마재 입자층, 및 연마재 입자층을 덮는 제2 접착제층을 포함하는 피복 연마품을 제공하며, 이 때 제2 접착제층은 중량-평균 분자량이 1,400 내지 3,500인 수용성 레페놀계 수지 및 비점이 110 내지 175℃인 유기 용매를 포함하는 접착제로부터 형성된다.

본 발명은 또한

(a) 배킹상에 제1 접착제를 적용시켜 제1 접착제층을 형성하는 단계 ;

(b) 제1 접착제층상에 연마재 입자층을 적용시키는 단계 ;

(c) 가열에 의해 제1 접착제를 경화시키는 단계 ;

(d) 제1 접착제층과 연마재 입자층상에 제2 접착제를 도포하여 제2 접착제층을 형성하는 단계

(e) 제2 접착제층을 경화시켜 피복 연마품을 경화시키는 단계 ;

(f) 피복 연마품을 권선하는 단계 ; 및

(g) 60 내지 130℃의 온도에서 상기 연마품을 후경화시키는 단계를 포함하여 피복 연마품을 제조하는 방법을 제공하며, 이 때 제2 접착제는 중량-평균 분자량이 1.400 내지 3,500인 수용성 레졸 페놀계 수지와 비점이 110℃ 내지 175℃인 유기매를 포함한다. 경화 단계;

(e)는 제2 접착제 도포후 1.5 내지 3 분 동안 120 내지 160℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 피복 연마품은 배킹, 배킹상에 형성된 제1 접착제층, 제1 접착제층상에 형성된 연마재 입자층 및 연마재 입자층을 덮는 제2 접착제층을 포함한다.

배킹으로서, 예를 들면 종이, 직물 등이 일반적으로 사용된다. 필름 또는 부직포, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 또한 사용될 수도 있다. 또한, 배킹은 적합한 가요성뿐 아니라 피복 연마품에 사용하기에 충분한 강도를 지니는 것이 중요하다.

배킹상에 형성된 제1 접착제층은 합성 수지(예, 페놀계 수지, 에폭시 수지, 우레아 수지 등) 또는 아교를 포함한다. 제1 접착제는 페놀계 수지의 경우 50 내지 110℃의 온도에서 약 30 초 내지 수분 동안, 우레아 수지의 경우는 70 내지 140의 온도에서 약 30 초 내지 수분 동안 그리고 아교의 경우는 50 내지 110℃의 온도에서 30 초 내지 수십분 동안 건조시키는 것이 바람직하다.

연마재 입자층은 제1 접착제층상에 형성된다. 연마재 입자층은 알루미늄 옥사이드, 실리콘 니트라이드, 실리콘 카아바이드, 알루미나-지르코니아, 주성분으로서 졸-겔 방법에 의해 수득된 알루미나[예, 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴패니에서 제조한 “Cubitron”(상표명) 등], 가넷, 다이아몬드, CBN(보론 니트라이드방체) 등 또는 이들의 배합물을 포함하는 연마재 입자로 구성될 수 있다.

보통, 피복 연마품은 전술한 연마재 입자층상에 제2 접착제층을 도포하고 가열에 의해 제2 접착제를 경화시키므로써 형성할 수 있다. 본 발명에 사용되는 제2접착제는 중량-평균 분자량이 1,400 내지 3,500인 수용성 레졸 페놀계 수지 및 비이 110 내지 175℃인 유기 용매를 포함한다. 수용성 레졸 페놀계 수지는 페놀을 포름알데히드와 혼합하여 수용액을 형성하고 이 용액을 염기성 촉매(예, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 등)의 존재하에서 가열시켜 축합 반응시킴으로써 제조할 수 있다.

이 과정에 있어, 수지 용액의 점도 및 분자량은 가열 온도 및 가열 시간을 조절함으로써 조정할 수 있다. 분자량은 GPC(겔 투과 크로마토그래피)에 의해 측정 가능하며, 점도는 B 타입 점도계에 의해 측정할 수 있다 레졸 페놀계 수지의 점도와 중량-평균 분자량의 관계는 제2도에 제시되어 있다. 본 발명에 있어, 레졸 페놀계수지의 중량-평균 분자량은 1,400 내지 3,500이며 즉, 75%의 고형분 함량에서 10. 내지 100,000 cps, 바람직하게는 15,000 내지 50,000 cps(25℃)의 점도를 가진 다량-평균 분자량이 3,500을 초과할 경우, 점도가 높아지므로 적절한 범위내로 점도를 조정하기 위한 목적으로 희석하려면 다량의 용매가 필요하게 되며, 또한 생성물 특성의 변화가 커져 바람직하지 않다. 반면, 중량-평균 분자량이 1,400 미만인 경우는, 제1도에 제시된 바와 같이 페놀계 수지의 특성이 통상의 제2 접착제의 특성과 동일하여 건조 단계가 길어진다.

본 발명의 제2 접착제는 또한 비등점이 높은 특히 110 내지 175℃인 유기 용매를 포함한다. 접착제 조성물에 적합한 유기 용매의 예에는 시클로헥산올, 시클로헥산온, 2-부톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, n-부탄올 등이 포함된다. 본 발명의 제접착제에 가장 바람직한 유기 용매는 시클로헥산온(비점 156℃) 및 시클로헥산올(비점 161.1℃)이다. 비점이 지나치게 높은 용매를 사용하는 경우는 용매가 접착제층내에 남아 있기 쉬우며, 그 결과 불충분한 건조가 야기된다. 용매의 비점이 지나치게 낮은 경우는 작은 기포가 발생하기 쉽다. 전술한 고분자량 페놀계 수지를 용해시키는 용해력이 클수록 더 우수하다.

필요에 따라서는, 충전제(예, 탄산 칼슘, 실리콘 옥사이드, 활석 등), 분쇄(예, 빙정석, 칼륨 보로플루오라이드 등), 착색제(예, 안료, 염료 등) 등과 같은 첨가제를 본 발명에서 제2 접착제에 첨가할 수 있다. 이들 첨가제의 양은 제2 접착제의 고형분 함량(%)를 기준으로 70 중량% 이하가 바람직하다. 첨가제의 양이 70 중량% 를 초과하는 경우는 제2 접착제의 강도가 저하되기 쉽다.

이렇게 해서 얻은 제2 접착제를 예를 들면 로울 피복기에 의해 피복한 후, 120 내지 160℃의 온도에서 단시간(1.5 내지 3 분) 동안 가열하여 경화를 수행한 피복 연마품은 통상의 방법과 동일한 방법에 따라 점보 로울상에 권선시킨 후, 이 피복 연마품을 후-경화 처리하여 피복 연마품을 얻는다.

본 발명에 따라, 제2 접착제의 적용후 경화 단계는 상당히 단시간내에 완결될 수 있으며, 생산성도 크게 개선될 수 있다. 또한 생산 설비로서 대규모 건조 장치가 필요하지 않으며 생성물은 단순한 장치에 의해 생산될 수 있다. 수득된 피복 연마품은 통상의 피복 연마품과 동일한 성능을 가진다.

[실시예]

하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하며 본 발명의 범주를 제한하는 것은 아니다. 모든 % 및 부는 특기하지 않는 한, 중량% 및 중량부이다.

[고 분자량 페놀계 수지의 제조]

수용성 레졸 페놀계 수지(Sumitomo Durez K.K.에서 제조한 PR-53074)를 열에 의해 반응시켜 고 분자량 수지를 얻었다. 수지 PR-53074의 샘플을 45℃에서 5 일, 6 일 및 7 일간 반응시켜 각각 “수지 1”, “수지 2”, “수지 3”을 얻었다. 수 PR-53074의 특성은 하기와 같다 :

수요성 페놀계 수지 PR-53074 :

75% 고체함량 ; 점도 720 cps.

수지 1,2 및 3의 점도 시클로헥산온으로 희석한 경우의 그 용액의 점도(60% 고체함량)를 표 1에 제시하였다.

[표 1]

[실시예 1과 2 및 비교예 1-4]

[제2 접착제의 피복 조건]

PR-53034 및 수지 1 내지 3을 이용하여 제2 접착제 용액 조성물을 제조했다. 그 배합은 표 2에 제시되어 있다.

[표 2]

제1 접착제 피복 단계와 연마재 입자 피복 단계를 거친 샘플상에 비교예 1과 2 및 실시예 1과 2의 물품의 제2 접착제를 피복시켰다. 제1 접착제 피복 단계에서, 제1 접착제인 에폭시 수지를 160 g/㎡의 중량을 가진 종이 배킹상에 적용시켰다. 그 후, 알루미늄 옥사이드 연마재 입자(Showa Denko K.K.에서 제조한 S FEPA #100 ; 단일 결정 알루미나)를 제1 접착제층상에 침착시켰다. 제1 접착제내의 접착제를 120 내지 150℃의 온도에서 가열하여 경화시켰다. 시간에 따른 경화상태의 변화를 관측하였다. 하기 기준에 따라 경화 상태를 평가했다 : A, 경성 ; B 점착성 부재 ; C, 약간의 점착성 ; D, 점착성. 그 결과가 표 3에 제시되어 있다.

[표 3]

경화 또는 희석없이 수지 PR-53074 를 사용하는 경우에는, 용매의 종류에 따라 건조 시간이 다르지만, 필수적인 건조 시간은 130℃ 이하의 온도에서 5 분 이상이다. 반면, 실시예 1 및 2에서, 권선에 적합한 경화된 상태(점착성 부재)는 15℃에서 2 분간 건조시켜 얻을 수 있다. 비교예 3에서, 접착제는 % 고형분 함량이 60%로 감소되더라도 점도가 높아 피복이 수행되지 않았다.

[샌딩(sanding) 테스트]

실시예 1의 물품 샘플과 비교예 4(하기 표 4에 제시된 배합)의 물품 샘플을 실시예 1과 동일한 제1 접착제로 피복한 샘플상에 제2 접착제를 적용시키고 제2 접착제를 80℃의 온도에서 2 시간, 이후 90℃의 온도에서 2 시간, 그 다음 100℃의 도에서 15 시간 경화시켜 제조하였다. 그 후, 루프 물질을 배킹의 이면상에 적층시키고 구멍을 뚫어 직경이 5 인치인 디스크를 형성했다. 이후 샌딩 시험을 수행하였다. 시험 결과는 표 5에 제시되어 있다.

[표 4]

[표 5]

작업편 : 스틸

샌더 : 이중 작동 공기 샌더

로드 : 샌더 중량 + 2 kg

공기압 : 5 kg/㎠

샌딩 시간 : 5 분 × 6 회 (총 30 분)

표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 물품 샘플에 의한 자재 제거는 통용되는 제2 접착제를 사용한 비교예 4의 물품 샘플의 경우와 거의 같다.

또한, 경화된 수지의 물리적 특성을 비교하였다. PR-53074 수지와 수지 1 가열에 의해서 105℃에서 16 시간 동안 경화시킨 후, 굽힘(bending) 시험을 실시하였다. 굽힘 강도와 영율(Young′s modules)이 표 6에 제시되어 있다.

[표 6]

표 6에서 알 수 있는 바와 같이, 수지 1의 물리적 특성은 종래 PR-53074의 경우와 거의 동일하며 이는 높은 강도를 지니고 있다.

Claims

배킹, 상기 배킹상에 형성된 제1 접착제층, 상기 제1 접착제층상에 형성된 연마재 입자층 및 상기 연마재 입자층을 덮은 제2 접착제층을 포함하는 피복연마품으로서, 상기 제2 접착제층은 중량-평균 분자량이 1,400 내지 3,500 수용성 레졸 페놀계 수지와 비점이 110℃ 내지 175℃인 유기 용매를 함유한 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 피복 연마품.
(a) 배킹상에 제1 접착제를 적용시켜 제1 접착제층을 형성하는 단계 ; (b) 상기 제1 접착제층상에 연마재 입자층을 적용시키는 단계 ; (c) 가열에 의해 상기 제1 접착제를 경화시키는 단계 ; (d) 상기 제1 접착제층과 상기 연마재 입자층상에 제2 접착제를 도포하여 제2 접착제층을 형성하는 단계 ; (e) 상기 제2 접착제층을 경화시켜 피복 연마품을 형성하는 단계 ; (f) 상기 피복 연마품을 권선하는 단계 ; 및 (g) 60 내지 130℃의 온도에서 상기 연마품을 후경화시키는 단계를 포함하는 피복 연마품의 제조 방법으로서, 상기 제2 접착제층은 중량-평균 분자량이 1,400 내지 3,500인 수용성 레졸 페놀계 수지와 비점 110℃ 내지 175℃인 유기 용매를 함유한 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 단계 (e)가 제2 접착제 적용후 1.5 내지 3 분 동안 120℃ 내지 160℃ 온도에서 가열시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.