KR19990036316A

KR19990036316A - 이음매 없는 코팅된 연마 벨트 제조 방법

Info

Publication number: KR19990036316A
Application number: KR1019980700984A
Authority: KR
Inventors: 제이. 크리스챤슨 토드; 더블유. 베네딕트 헤롤드
Original assignee: 스프레이그 로버트 월터; 미네소타마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 1999-05-25
Also published as: CN1192712A; WO1997005990A1; DE69611372T2; BR9609906A; AU6718796A; CA2227518A1; EP0843611A1; EP0843611B1; US5830248A; US5578096A; MX9800994A; DE69611372D1; JPH11510438A

Abstract

본 발명의 코팅된 가요성 연마 벨트 제조 방법은 노출된 전면과 배면을 갖는 무단의 이음매 없는 배킹 기재를 임시 지지 구조체의 둘레면상에 팽팽하게 장착하는 단계; 상기 전면에 연속 섬유질 보강 재료를 다수회 감는 단계; 상기 전면에 제1 결합제 선구체로 이루어진 코팅부를 도포하는 단계; 무단의 이음매 없는 보강 배킹부를 형성하기 위하여 상기 제1 결합제 선구체를 응고시켜 상기 섬유질 보강 재료를 전면에 접착하기에 효과적인 조건에 상기 코팅부를 노출시키는 단계; 및 연마 입자와 접착제를 함유하는 연마제 코팅부를 무단의 이음매 없는 보강 배킹부의 배면 또는 전면상에 도포하는 단계를 포함한다.

Description

이음매 없는 코팅된 연마 벨트 제조 방법

코팅된 연마 제품은 한 층 이상의 접착층에 의해 배킹부(baking)에 접합되는, 통상은 연마 입자의 형태인 연마재를 함유하는 것이 일반적이다. 그러한 제품들은 대체로, 풀리, 휠 또는 드럼상에 설치될 수 있는 기재, 디스크, 벨트 및, 밴드 등의 형태를 취한다. 연마 제품은 예컨대, 강(鋼)과 기타 금속, 목재, 목재와 유사한 적층재, 플라스틱, 유리 섬유, 피혁, 또는 세라믹 등의 표면을 샌딩(sanding), 그라인딩, 또는 폴리싱(polishing)하는데 사용된다.

코팅된 연마 제품에 사용되는 배킹부는 전형적으로 종이, 중합체 재료, 천, 부직포 재료, 가황 섬유, 또는 이들 재료들의 조합재로 제조된다. 이들 재료들 중 대다수는 강도, 유연성, 또는 내충격성이 부족하기 때문에 단독으로는 특정 적용례에 허용될 수 없는 배킹부를 제공한다. 결국, 적어도 비강화 상태의 이러한 배킹 재료를 사용하는 소정의 적용례에서는 조기 파괴 및 기능 저하가 야기될 수 있다.

전형적인 제조 공정에 있어서, 특히, 배킹부와 연마 코팅층을 포함하는 코팅된 연마 제품은 연속적인 웨브의 형태로 제조되고, 그 후, 기재, 디스크, 벨트 등의 원하는 구성체로 변경된다. 코팅된 연마 제품의 가장 유용한 구성체중 하나는 코팅된 무단 연마 벨트, 즉 코팅된 연마재의 연속 루프이다. 그러한 무단 벨트를 구성하기 위해, 통상 웨브형 재료를 소망의 폭과 길이로 된 긴 스트립으로 절단한다. 그런 다음, 코팅된 연마 제품의 상기 긴 스트립으로, 미리 형성된 기재의 단부들을 서로 접합하여 "접합부" 또는 "이음매"를 형성한다.

긴 스트립의 자유단을 접합하여 이음매 있는 무단 벨트를 구성하는 데는 2가지 보편적인 방법이 있다. 이들 방법들은 각기 "겹치기(lap)" 이음 또는 "맞대기(butt)" 이음으로 불리고 있다. "겹치기" 이음에서, 긴 스트립의 2개의 자유단은 각기 상단 및 하단을 갖도록 경사지게 절단되어 있으며, 그 상단 및 하단을 벨트의 전체 두께가 그다지 변화되지 않게 서로 포개서 접합부를 형성할 수 있다. 하단이 될 부분을 경사지게 가공하는 것은 통상적으로 스트립의 일단부의 연마면에서 연마 입자와 소재를 제거함으로써 성취되며, 스트립의 타단부의 배킹부나 안쪽면에서 소재의 일부를 제거하는 것에 의해 이음매의 상단이 될 부분이 얻어진다. 그런 다음, 그 경사지게 가공된 단부들을 겹쳐서 접착 또는 기계식으로 접합한다.

"맞대기" 이음의 경우, 긴 스트립의 대응하는 2개의 자유단을 접합선에서 나란하게 배치한다. 그런 다음, 긴 스트립의 각 단부에서 코팅 연마 제품의 예비 형성된 기재와 같은 배킹부 하부면은 통상적으로 접착제로 코팅되어 기계적으로 고정되거나 그렇지 않으면 부착되어, 대개는 그 접합 영역에서 강하고 얇은 내파열성의 접속 매개물로 도포된다.

겹치기 이음 및 맞대기 이음은 많은 용례에 대해 만족스런 벨트를 제공하고 있지만, 그 이음들이 보통 이음매 부위의 외부면, 즉 연마 코팅면에서 연마 코팅층의 불연속성을 야기하기 때문에 몇몇 용례에 있어서는 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 방식의 이음매가 미국 특허 제 2,391,731 호(밀러에게 허여), 제 3,333,372 호(지아너치오에게 허여), 제 4,736,549 호(토일리에게 허여)에 전반적으로 예시되어 있다. 코팅된 연마층에서의 불연속성은 가공 대상물의 표면에 바람직하지 않은 표식을 남길 수 있다. 이러한 표식은 "채터(chatter)"라고 지칭되기도 한다.

다른 배경 기술로는, 관형 배킹부에 고착된 연마 입자로 이루어진 폴리싱 연마 공구가 미국 특허 제 289,879 호(앨몬드에게 허여)에 개시되어 있다.

미국 특허 제 2,012,356 호(엘리스에게 허여)에는 이음매없는 관형 직물 배킹부를 갖는 코팅된 연마층이 개시되어 있다.

미국 특허 제 2,404,207 호(볼에게 허여)에는 부직포 직물 배킹부를 구비하는 이음매없는 코팅된 연마 제품이 개시되어 있다. 그 부직포 직물 배킹부는 접착제로 침지될 수 있으며, 다른 보강 섬유를 포함한다.

미국 특허 제 2,411,724 호(힐에게 허여)에는 열가소성 또는 열경화성의 접착제로 배킹부를 압출 성형하고, 그 배킹부가 용해되면서 연마 입자가 매립되는 그러한 관형의 코팅된 무단 연마층의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 발명의 다른 실시예에서 그 배킹부는 열가소성 접착제로 도포되는 보강 스트랜드 라이너(strand linar)로 이루어질 수 있다.

1979년 2월 2일자로 발행된 프랑스 특허 출원 공개 제 2,396,625 호에는 직물 배킹부의 연속 직조를 통해 제조된 이음매없는 코팅 무단 연마 벨트가 개시되어 있다. 이 공개 공보에는 사인 곡선형의 이음매를 갖는 연접된 배킹부에 대해서도 설명되어 있다.

1972년 11월 2일자로 발행된 프랑스 특허 공보 제 2,095,185 호(폰쓰릿에게 허여)에는 종방향, 횡방향, 또는 격자형으로서 배치된 필라멘트사(絲)로 강화될 수 있는 부직포 배킹부를 갖는 연마 제품이 개시되어 있다. 상기 필라멘트사가 오직 한 방향으로 배열되어 있는 경우, 그 필라멘트사는 천연, 인조 또는 합성 섬유로 제조된 막으로 억눌려지는 평행 구조로 유지되는 것으로 표현된다.

1993년 7월 8일자로 발행되고 본원의 양수인 소유의 국제 공개 특허 출원 제 WO93/12911 호(베네딕트 등의 명의)에는 약 40 내지 99중량%의 유기적 중합체 결합제 및 그 결합제 물질에 함유된 섬유 강화재를 포함하는 배킹부를 갖는 이음매없는 코팅된 연마 벨트의 제조 방법이 개시되어 있다. 이 공보에는 섬유 강화재가 내재된 액상의 결합제 물질을 드럼의 원주 둘레로 루프형으로 배치하고 나서, 그 결합제 물질을 경화시켜 이음매없는 무단 벨트를 형성하는 단계가 설명되어 있다.

다양한 연마 작업에 있어서, 소망하는 바의 일정한 물리적 특성을 갖는 배킹부를 구비한 코팅된 무단 연마 벨트를 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 특성은 비교적 낮은 연신율, 비교적 높은 인장 강도, 배킹부와 연마 코팅부 사이의 비교적 높은 접착성을 포함한다. 상기 베네딕트 등의 특허 공개 공보에서는 코팅된 연마 벨트 제조 기술에 있어 상당한 진보가 있다고 주장하고 있지만, 배킹부의 물리적 특성의 개선을 위한 다른 접근이 계속적으로 추구되고 있다.

1995년 1월 5일자로 발행되고 본원의 양수인 소유의 국제 공개 특허 출원 제 WO95/00294 호(슈나이더 등의 명의)에는 이음매없는 무단 벨트의 제조 방법이 개시되어 있다. 유동 가능한 유기 물질을 스핀 주조(spin cast)하여 비경화된 유기 물질 무단 루프를 형성한다. 그런 다음, 그 스핀 주조기 안으로 연마 입자를 투입하고, 그 안에서 그 입자들이 유기 물질 안으로 매립될 때까지 회전시키며, 그런 다음 그 유기 물질이 응고되면 이음매없는 무단 연마 벨트가 형성된다.

미국 특허 제 2,349,365 호(마틴 등에게 허여)에는 직물이나 종이 기재로 강화된 플라스틱재 기재로 배킹부를 구성하고 있는 가요성의 연마 벨트 코팅체 제품이 포함된다.

1986년 4월 24일자로 발행된 국제 공개 특허 출원 제 WO86/02306 호(한센 등의 명의)에는 가요성 기재와, 씨실이 없고 근접히 이격되어 있고, 늘어나는 것에 대하여 내성이 있으며, 종방향으로 정렬된 공통면상의 다수의 연속한 필라멘트 보강 방사(紡絲)를 갖는 개량된 코팅 연마 배킹부에 관한 것으로, 상기 방사는 배킹부가 무단 벨트로 접합되기 전에 가요성 기재의 한 표면에 접착된다. 다수의 방사중 각각의 섬사는 배킹부의 기재를 제공하기 위하여 결합되어야 하는 단부를 가지므로서, 배킹부에 불연속적이고 잠재적인 취약 부위를 제공한다.

크리스챤 등에 의하여 1994년 2월 22일자로 출원되고 본원 양수인에게 양도된 미국 특허 출원 제08/199,835호는 보강 섬유를 갖는 무단의 이음매 없는 연마 배킹부에 관한 것이다.

1993년 2월 18일자로 공개되고 본원 양수인에게 양도된 PCT 출원 공개 제WO93/02837호 공보는 코팅된 연마 벨트의 드레싱과 조정 방법을 개시하고 있다.

베네딕트 등에 의하여 1994년 2월 22일자로 출원되고 본원 양수인에게 양도된 미국 특허 출원 제08/199,679호는 시이트 기재, 보강 섬유 재료, 및 상기 섬유질 재료를 기재에 접착시키고 또한 연마 입자를 기재에 접착하기 위하여 메이크 코트로서 역할을 하는 결합제를 포함하는 무단 보강 연마 제품을 제조하는 방법을 개시하고 있다.

이음매 없는 코팅된 연마 벨트 사용자는 표면 및/또는 두께의 불균일성을 실질적으로 갖지 않는 보다 강하고 더욱 내구성이 있는 코팅된 연마 벨트를 얻으려고 계속 노력하고 있다.

본 발명은 연속하는 긴 섬유재로 강화된 이음매 없는 코팅된 연마 벨트의 제조 방법 및 그 방법에 따라 제조된 제품에 관한 것이다.

도 1은 가장자리 표면을 세부 단면으로 나타낸, 본 발명의 방법에 의하여 제조된 코팅된 연마 배킹부의 일부를 확대한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 방법에 의하여 제조된 코팅된 연마 제품의 부분 확대 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 무단의 이음매 없는 보강 배킹 구조체를 제조하기 위한 적절한 방법을 실행하기 위한 장치의 주요 구성 요소의 사시도(지지 구조체는 비도시).

본 발명은 이음매 없는 연속 섬유질 스트랜드 또는 스트립 재료에 의하여 보강된 배킹 루프 기재를 갖는 이음매 없는 코팅된 연마 벨트를 제조하는 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 제품에 관한 것이다.

일 실시예에 있어서, 본 발명은 가요성의 코팅된 연마 벨트 제조 방법에 관한 것으로, 그 제조 단계로는,

(a)노출된 전면과 배면을 갖는 무단의 이음매 없는 배킹 기재를 임시 지지 구조체의 둘레면상에 팽팽하게 장착하는 단계;

(b)상기 전면에, 연속하는 섬유질의 보강 재료를 다수회 감는 단계;

(c)상기 전면에 제1 결합제 선구체로 이루어진 코팅물을 도포하는 단계;

(d)무단의 이음매 없는 보강 배킹부를 형성하기 위하여, 상기 제1 결합제 선구체를 응고시켜 상기 섬유질의 보강 재료가 전면에 접착되기에 효과적인 조건에 상기 코팅물을 노출시키는 단계; 및

(e)연마 입자와 접착제를 함유하는 연마 코팅부를 무단의 이음매 없는 보강 배킹부의 배면 또는 전면상에 도포하는 단계를 포함한다.

상술한 방법에 예시된 여러 단계는 예시된 순서를 따를 필요는 없다. 배킹 기재의 한 표면에 연마 코팅부를 도포하는 것은 섬유질 보강 재료를 배킹 기재의 반대 표면에 도포하는 단계에 선행할 수 있다. 또한, 연마 코팅부를 도포하는 단계는 섬유 보강층 또는 배킹 기재의 노출된 표면상의 적소에 형성된 예비성형된 연마 코팅부를 도포하는 것에 의하여 수행될 수 있거나, 연마 코팅부를 이러한 표면의 어느 하나상에 예비 성형체를 적층하여 제공될 수 있다.

또한, 배킹 기재의 이음매 없는 루프의 표면에 섬유질 보강 재료를 도포하기 전에 또는 그와 동시에 섬유질 보강 재료에 결합제 선구체를 제공하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 결합제를 섬유질 보강 재료와 이것과 접촉되는 배킹 기재의 표면에 제공하는 것에 의한 바와 같이, 배킹 기재에 섬유질 보강 재료를 제공하기 위하여 하나 이상의 결합제 선구체를 사용하는 것도 본 발명의 범위에 속한다.

또한, 이음매 없는 배킹 기재에 여러 층의 섬유질 보강 재료를 제공하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 이러한 층은 동일하거나 상이한 보강 재료로 형성될 수 있다. 게다가, 단일 보강층이 여러 가지 상이한 보강 재료를 포함할 수도 있다.

본 발명의 목적상, 배킹 기재를 설명할 때 "무단의 이음매 없는(endless, spliceless)"이라는 용어는 벨트에 사용된 배킹 기재가 길이 방향을 따라 자유 단부를 갖지 않는 형태, 즉 폐쇄 루프 형태인 것을 의미한다. 무단의 이음매없는 배킹 루프 기재는 지지 구조체상에 설치되기 이전에 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적상, 섬유질 보강 재료는 그 보강 재료가 루프의 기계 방향 전체 길이를 따라 섬유질 보강 재료의 1회 이상의 완전한 회전으로 무단의 이음매 없는 배킹 루프 기재 둘레에 감겨져 있는 적어도 하나의 개별 섬유질 스트랜드 또는 가는 섬유질 스트립으로 구성된다는 점에서 "연속적" 방식으로 이음매 없는 배킹 루프 기재에 제공된다.

본 발명의 코팅된 연마 벨트는 하기의 개선된 특성중에서 하나 이상의 특성을 갖는다. 무단의 이음매 없는 기재 루프는 어떠한 돌출 영역이나 이음매 표시가 없는 배킹부를 제공한다. 연마 벨트를 섬유로 보강하면 본 발명의 연마 벨트에는 늘어나는 것에 대한 큰 저항력과 향상된 인장 강도가 부여되어 유효 수명이 증가한다. 두드러지게는, 이러한 특성의 실질적인 향상 정도는 연마 벨트를 제조하는데 사용되는 특정 원자재의 선택에 크게 의존하며, 이러한 선택은 당업자의 능력에 달려있다.

또한, 일 실시예에서 본 발명의 방법은 표면을 따라 연마 코팅부가 연속적으로 피복되어, 코팅된 연마면이 불연속하게 형성되는 것을 방지할 수 있는 무단의 이음매 없는 섬유 보강 배킹부를 제공하는 것이다.

본 발명의 섬유 보강층은 유기질 중합체 결합제 재료에 의하여 실질적으로 에워싸일 수 있다(즉, 혼입될 수 있다.). 보강층은 그 보강층이 부착되는 기재 표면의 전면에 인접하게 보강 섬유가 존재하고 보강층의 노출 표면에 근처에는 보강 섬유가 존재하지 않는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 어떠한 섬유질 보강 재료도 돌출하지 않고 배킹부에 평탄하고 균일하게 노출된 표면이 제공된다. 또한, 표면 형태는 섬유질 보강 재료의 표면 불규칙을 초래하는 어떠한 굴곡부도 없도록 제조되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 보강 재료는 습식 상태로 권취될 수 있지만 건조 또는 경화 이후에 배킹 기재상의 적소에서 섬유가 이동할 수 없을 정도의 충분한 양으로 수지를 혼입할 필요는 없다.

본 발명에 따른 방법의 특정 실시예에서, 이음매없는 배킹 루프 기재상에 보강 섬유를 제공하면 무단의 배킹 루프 기재의 측방향 너비에서 약 2 내지 50 스트랜드/cm 의 간격을 제공한다.

상술한 섬유 보강 배킹 루프의 표면에 연마층이 제공되는 것에 의하여 연마 벨트가 제조된다. 연마층은 배킹 루프의 배면, 즉 섬유 보강부와 반대되는 표면에 제공되는 것이 일반적이지만, 연마층은 보강 표면에 제공될 수 있다. 상기 연마층을 제공하거나 생성하기 위하여 종래 방법이 사용된다.

본 발명의 코팅된 연마 벨트를 제조하는 양호한 실시예에 있어서, 연마 입자는 연마층이 제공될 수 있는 배킹부의 표면상에 코팅된 제2 결합제 선구체층에 매립된다. 이러한 코팅은 통상 메이크 코팅(make coat)이라 불린다. 연마 입자는 정전기 코팅, 드롭 코팅 및 자기(磁氣) 코팅으로 이루어진 군에서 선택된 코팅 방식으로 제2 결합제 선구체로 이루어진 코팅부에 도포된다.

연마 코팅부를 제조하는 방법은 매립된 연마 입자상에 소위 사이즈 코팅(size coat)으로서 제3 결합제 선구체층을 도포하는 단계와 결합제 선구체층을 응고시키는 단계를 포함한다.

상기 방법의 특정 실시예에서, 섬유질 보강 재료를 제공하는 방법은 전면의 전체 측방향 너비를 실질적으로 차폐하고 그 전체 너비를 차폐하는 것이 바람직한 방식으로 섬유 보강층을 형성하도록 종방향으로 연장하는 나선 형태로 배킹 기재의 전면의 외주 둘레의 이음매 없는 배킹 루프 기재상에 연속 부재로서 개별 섬유질 보강 스트랜드 또는 가는 섬유질 스트립을 권취하는 것을 포함한다. 섬유질 스트랜드 또는 가는 스트립의 권취는 실질적으로 연속층을 제공하기 위하여 측방향 가장자리가 아주 근접한 배킹 기재의 표면 길이를 따라 나란히 나선상으로 권취함으로써 수행될 수 있다. 이러한 예비 형성된 이음매 없는 배킹부상에 보강 스트랜드 또는 스트립을 나선상으로 권취하면 배킹부의 강도를 증가시키고 연신율을 감소시킨다.

스트랜드 재료는 유리, 강, 탄소, 세라믹, 양모, 실크, 면직물, 셀룰로오스, 폴리비닐 알콜, 폴리아미드, 폴리에스테르, 레이욘, 아크릴, 폴리프로필렌, 아라미드 및 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 여러 가지 종류의 비금속성 또는 금속성 섬유질 재료중 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 섬유질 보강 재료를 제공하는 방법은 무단 배킹 기재의 전면의 전체 측방향 너비에 미치는 섬유 보강층을 형성하기 위하여 종방향으로 연장하는 나선 형태로 무단의 이음매 없는 배킹 루프 기재의 전면상의 이음매 없는 배킹 루프 기재상에 적어도 제1 개별 보강 섬유질 스트랜드와 제2 개별 보강 섬유질 스트랜드 각각을 개별적으로 권취하는 것을 포함한다. 또는, 제1 및 제2 개별 보강 섬유질 스트랜드는 동시에 권취될 수도 있다. 물성 평형을 향상시키기 위하여 다른 방식의 권취 섬유 스트랜드를 선택할 수 있다. 예를 들면, 유리와 폴리아미드 섬유 스트랜드의 조합에 있어서, 섬유 보강층에 대하여 유리 스트랜드는 낮은 연신율을 부여하는 반면에, 폴리아미드 스트랜드는 강도를 부여한다. 또 다른 실시예로서, 아라미드와 폴리에스테르를 조합하면 섬유 보강층에 강도/낮은 연신율 및 탄성의 평형을 제공한다. 또한, 보강 섬유 재료는 나선상으로 권취할 수 있도록 배킹 기재의 측방향 너비보다 작은 측방향 너비를 갖는 직조 또는 편직 섬유, 부직포 메트 또는 삼(痲)과 같은 가는 섬유질 스트립일 수 있다. 또한, 보강 섬유는 이음매없는 배킹 루프 기재의 측방향 너비를 가로질러 개별적인 작은 조각으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 연속 보강 섬유는 이음매 없는 배킹 루프의 측방향 측면에 및/또는 측면 가장자리로부터 이격된 중앙 영역상에 다수회 권취될 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 무단의 이음매 없는 배킹 루프 기재는 중합체 필름(프라이밍 처리된(primed) 중합체 필름), 직조물, 편직물, 종이, 가황처리된 섬유 기재, 비직조물, 그 조합체 및 유사물로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 예를 들면, 양호한 실시예에서, 무단의 이음매 없는 배킹 루프 기재는 직조물 또는 편직물과 같은 직물 구조인 것으로 선택될 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 임시 지지 구조체는 원통형 표면이다. 예를 들면, 모터 구동부에 의하여 중심축을 중심으로 회전 가능한 드럼과, 특정 길이의 이음매 없는 배킹 루프를 수납하고 이것에 대응하도록 원주를 조정하기 위하여 신축 가능하거나 절첩 가능한 둘레를 갖는 드럼이 바람직하다.

컨베이어 시스템과 같은 지지 구조체를 사용하여 코팅된 연마 배킹부를 제조할 때 상기와 유사한 방법이 이용될 수 있다. 이러한 시스템은 스테인레스강 슬리브를 컨베이어 벨트의 형태로 사용할 수 있다. 본 실시예에서, 섬유가 보강된 이음매 없는 배킹부를 제조하는 단계는 컨베이어 벨트 둘레에 배킹부를 제조하는 것을 포함한다.

기타 본 발명의 구조, 실시예 및 특징들은 아래의 첨부 도면 및 양호한 실시예에 대한 설명으로부터 명백하게 된다.

본 발명은 이하 상세히 설명될 것이며, 본 발명은 청구범위에 의하여 한정되는 것을 제외하고 특정의 공식화된 서술, 배열 및 방법에 제한받지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 방법에 의하여 제조된 이음매 없는 보강 배킹부(10)가 도시되어 있다. 도 1에 있어서, 배킹부(10)는 무단의 이음매 없는 배킹 루프 기재(11)를 구비하며, 상기 기재에는 결합제(16)가 스며든 보강 섬유(15)를 갖는 섬유 보강층(14)이 접착되어 있다. 결합제(16)는 섬유 보강층(14) 내부의 섬유(15)를 배킹 기재(11)에 부착한다. 연마 입자는 본원에 기술된 방법에 의하여 상기 섬유(15)의 측면 또는 이음매 없는 배킹 루프 기재(11) 상의 배킹부(10)의 노출 표면, 전면(17) 또는 배면(18)중 적어도 하나에 부착된다.

섬유(15)가 후술하는 방법에 의하여 배킹 기재(11)에 부착된 이후에, 결합제(16)가 액체 또는 유동 가능한 상태로 섬유(15)에 도포되어 응고된다. 선택적으로, 결합제(16)가 배킹 기재(11)에 도포된 이후에, 섬유(15)가 결합제(16) 위에 부착될 수도 있다. 본원에서 사용된 "액체"라고 하는 용어는 유동 가능한 또는 유동성 물질을 의미하는 것인 반면에, "고체" 또는 "응고된"이라고 하는 용어는 주변 온도 및 압력하에서 용이하게 유동할 수 없는 물질을 의미한다.

도 2를 참조하면, 일부가 도시된 코팅된 연마 제품은 무단의 이음매없는 배킹 루프 기재(21)를 갖는 배킹부(20)을 포함한다. 본 실시예에서, 결합제(26)가 흡수된 보강 섬유(25)는 배킹 기재(21)에 인접하여 위치한다. 보강 섬유(25) 상방에는, 메이크 코팅(27)가 일차적으로 도포된 이후에, 연마 입자(28)가 그 내부에 매립된다. 그리고, 연마 입자(28) 상에는 사이즈 코팅(size coat; 29)가 도포된다. 비록 연마 코팅부가 보강 섬유에 대향하는 배킹 기재(21)의 측면상에 선택적으로 또는 양호하게 제공될 수 있음을 알 수 있지만, 도 2는 보강 섬유를 갖는 배킹부의 측면상의 연마 코팅부를 도시한다.

보강 배킹부의 길이, 너비, 및 두께는 목적하는 용도에 따라 그 치수가 변경될 수 있다. 예를 들면, 코팅된 연마 벨트의 길이(벨트의 주변에서 측정)는 약 40 내지 1000cm가 일반적인 길이임에도 불구하고 다른 소정의 길이를 가질 수도 있다.

이음매 없는 루프 기재(11)와 보강 섬유층(14)을 구비하는 무단의 이음매 없는 보강 배킹부(10)의 두께는 최적의 가요성, 강도 및 재료 관리를 위하여 약 0.07mm 내지 약 1cm 사이가 일반적이다. 게다가, 보강 배킹부(10)의 두께는 일정하고 균일한 것이 바람직한 데, 즉 배킹부(10)의 전체 길이에 걸쳐서 약 ±15% 이상으로 변경되어서는 안되며, 약 ±5% 이하가 바람직하다. 비록 상기 편차는 배킹부(10)의 두께에 따른 편차를 가리키지만, 그것은 코팅된 연마제, 즉 코팅된 연마 벨트에 반영된 것이다. 배킹부 재료의 최소 편차를 보장하는 바람직한 방법은 결합제층(16)의 노출 표면을 얇게 깍거나 약간 연마하여, 궁극적으로 최종 코팅된 연마 제품에서 결점들로 나타날 수 있는 경향이 있는 소정의 돌출부를 제거하여 매끄럽고 평탄한 표면을 제공하는 것이다. 연마를 매우 강하게 하여 보강 섬유를 취약하게 하거나 손상시키거나 상당량의 결합제 재료를 제거하지 않도록, 또는 배킹부의 강도에 악영향을 끼치지 않도록 주의를 기울여야 한다.

본 발명의 다른 측면들은 본 발명의 방법에 대한 이후의 상세한 설명으로부터 보다 분명해질 것이다.

이와 관련하여, 도 3은 본 발명의 방법에 따른 코팅된 연마 배킹부를 제조하는 방법에 이용되는 장치의 주요 구성 요소를 도시한다. 본 발명의 섬유 보강 배킹부는 장치(30)에 의하여 제조된다. 무단의 이음매 없는 배킹 루프 기재(31)는 임시 지지 구조체(36)에 제공되며, 상기 지지 구조체는 소정의 보강 배킹부 원주에 대응하는 원통형 표면을 갖는다. 일반적으로, 임시 지지 구조체(36)(예를 들면, 드럼(36))의 원주는 약 25 내지 350cm이고, 그 너비는 약 15 내지 100cm이다.

본 실시예에서 섬유(37) 형태의 보강 재료는 스테이션(38)에서 풀려지면서 레벨 와인더 스테이션(39)에서 유체 결합제 선구체 물질로 적셔진다. 이렇게 적셔진 섬유는 이음매 없는 배킹 루프 기재(31)상에 부착된다. 권취 과정은 레벨 와인더(39)와 함께 스트랜드 가이드 시스템(40)을 사용하는 것을 포함한다. 본 방법에 있어서, 드럼(36)이 회전하는 동안(통상 25 내지 75rpm), 보강 섬유(37)는 드럼(36)에 끼워진 이음매 없는 배킹 루프 기재(31)(예를 들면, 배킹 기재(31))에 일차적으로 부착되고, 레벨 와인더(39)를 통해 당겨지면서, 드럼(36)의 너비를 가로질러 그 드럼의 둘레에 헬리컬 또는 나선상으로 권취되므로서, 제공된 스트랜드층(41)은 권취 과정이 완료하면서 배킹 기재(31)의 너비 보다 좁게 된다.

연속 보강 섬유(37)가 이음매 없는 기재(31)의 너비를 교차하는 층에 균일하게 제공되도록 레벨 와인더(39)는 드럼의 너비를 교차하여 이동하는 것이 바람직하다. 따라서, 섬유(37)는 유기 중합체 결합제 재료에 포함된 층에 나선상으로 권취된 패턴의 다수의 랩(wrap) 상태이며, 여기서 각각의 스트랜드의 랩은 스트랜드의 이전 랩과 평행하다. 또한, 섬유(37)의 개별 랩은 배킹 기재(31)의 평행한 측면 가장자리에 대하여 일정한 비영위 각도에 있다. 보강 섬유는 너비(cm)당 약 2 내지 50 스트랜드의 간격을 갖는 무단의 이음매 없는 배킹 기재(31)로 권취되지만, 보다 넓은 범위의 스트랜드 간격도 본 발명의 범위에 속한다. 선택되는 간격은 선택된 배킹부 재료의 종류와 코팅된 연마 입자에 대하여 의도하는 용도의 상관 관계로서 요구되는 보강 강도, 스트랜드 재료와 같은 다수의 매개 변수에 의존할 수 있다.

스트랜드는 배킹 웨브의 원주 둘레를 일회 이상 회전하기에 충분한 길이를 갖지만, 배킹 웨브의 전체 측방향 너비를 횡단할 수 있도록 충분히 길지 않은 경우에 웨브 배킹부의 전체 너비를 차폐하는데 사용될 수 있다.

충분하게 경화되지 않은 수지가 배킹 기재(31)에 제공되어, 적어도 보강 섬유 재료 상방과 하방에, 즉 외부면상에 그리고 때때로 보강 재료의 내부에 걸쳐 균일하게 수지층이 제공된다. 보강 섬유(37)를 배킹 기재(31)에 접착하기 위하여, 결합제 선구체 물질은 권취 전에 섬유에 제공될 수 있을 뿐만 아니라, 선택적으로 드럼(36)상에 배치되고 나서, 이전에 권취된 스트랜드 위에 위치하는 배킹 기재(31)상에 권취되기 이전에, 또는 이러한 코팅 과정을 임의로 조합하여 배킹 기재(31)상에 직접 제공될 수 있다.

스트랜드를 코팅하는데 사용되는 결합제 선구체는 열에너지 또는 방사 에너지와 같은 열원(비도시)에 노출 및 경화되어, 결합제 선구체를 중합시키는 것이 바람직하다. 그 후, 추가적인 경화, 절곡 및/또는 습윤 처리와 같은 부가적인 처리가 이루어질 수 있다. 드럼으로 제조되는 재료는 드럼에 어떠한 손상을 입히지 않고 무단 배킹부가 반복 제조될 수 있기에 충분한 강도를 가져야 한다. 드럼은 전동기에 의하여 제어된 속도로 회전될 수 있도록 맨드릴상에 배치된다. 상기 회전 범위는 적용되는 것에 따라 분당 1 내지 100회(rpm)이다. 드럼은 본 발명의 실시예에 있어서 회전형 드럼이 일반적이다. 스트랜드 제공 수단이 드럼의 원주 둘레를 이동할 수 있는 경우에, 회전할 수 없는 드럼도 고려될 수 있다.

드럼은 일체형으로 이루어지거나 무단의 이음매 없는 배킹부의 용이한 제거를 위하여 접을 수 있는 여러 세그먼트 또는 조각으로 제조될 수 있다.

드럼의 원주는 무단의 이음매 없는 배킹 루프 기재의 내부 길이(원주)에 대응하는 것이 일반적이다. 무단의 이음매 없는 배킹 루프 기재의 너비는 드럼의 너비보다 작은 치수를 가질 수 있다. 무단의 단일 이음매 없는 배킹부가 드럼상에서 제조된 이후에 드럼으로부터 제거될 될 수 있으며, 그 측면은 다듬질(trim)될 수 있다. 또한, 보강 배킹부는 다수의 보강 배킹부로 종방향으로 절단될 수 있어서, 각각의 배킹부는 최초의 배킹부보다 실질적으로 작은 너비를 갖는다.

몇몇 경우에 있어서, 결합제 선구체 또는 이음매 없는 배킹 루프 기재 또는 다른 구성요소중 어느 하나가 제공되기 전에 드럼의 주변에 릴리스 코팅부(release coating)가 제공되는 것이 바람직하다. 이것은 결합제가 응고된 이후에 무단의 이음매 없는 배킹부의 방출을 용이하게 한다. 대다수의 경우에 있어서, 이러한 릴리스 코팅부는 무단의 이음매 없는 배킹부의 일부가 되지 않는다. 대형의 무단 이음매 없는 배킹부의 제조에 절첩식 드럼이 사용되면, 이러한 릴리스 라이너(release liner)는 드럼 표면에 있는 접합부 또는 용접부에 의하여 보강 배킹부의 내부면에 릿지가 형성되는 것을 방지 또는 적어도 그것을 제거하는데 조력한다. 이러한 릴리스 코팅부의 예로는 왁스, 실리콘 왁스나 플루오로케미칼, 또는 실리콘 왁스나 플루오로케미칼로 코팅된 중합체 필름이 있다. 또한 결합제의 최종 코팅부 또는 상부 코팅부상에 위치하는 제2 릴리스 코팅부를 사용하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 이러한 제2 릴리스 코팅부는 결합제의 응고 동안에 존재하며, 그 이후에 제거될 수 있는 것이 일반적이다.

또는, 본 발명의 코팅된 연마 제품의 제조에 있어서, 보강 섬유층은 두 개의 드럼 롤러 둘레에 지지된 이음매 없는 배킹 루프 기재에 제공될 수 있으며, 상기 두 개의 롤러는 배킹부를 회전시키기 위하여 적어도 하나의 롤러를 구동시키기 위한 전동기에 연결되어 있다. 또는, 배킹부는 하나의 드럼 롤러 둘레에 설치될 수 있으며, 상기 드럼은 배킹부를 회전시키기 위한 전동기에 연결된다. 배킹부가 회전하면, 나이프 코팅, 다이 코팅, 롤 코팅, 스프레이 코팅 또는 커튼 코팅과 같은 종래 코팅 기법으로 접착층 또는 연마 슬러리가 제공될 수 있다.

섬유질 보강 재료를 이음매 없는 배킹 루프 기재에 도포하고 결합제 선구체를 경화시킨 이후에, 본 실시예의 경우, 최종 배킹부는 임시 드럼으로부터 제거되고, 돌출된 부분을 제거하기 위하여 선택적으로 연마된 이후에, 어느 한 섬유 보강층에 또는 이음매 없는 배킹 기재의 반대 측면에 연마제 코팅부가 도포된다. 연마제 코팅부가 표면에 도포되는 경우에, 섬유 보강 배킹부는 이음매 없는 배킹 기재의 반대 표면, 즉 섬유 보강층에대향하는 배킹 기재의 측면을 노출시키기 위하여 안쪽을 뒤집어야 한다. 어느 방법이든, 섬유 보강 배킹부는 연마 슬러리나 연마제 코팅부(메이크 코팅 및 연마 입자의 순차적인 코팅)의 도포를 위하여 적어도 두 개의 외팔보 아이들 롤러 또는 드럼과 같은 종래 지지 수단상에 다시 일시적으로 지지된다.

연마 슬러리가 사용되지 않는 경우에, 즉 제2 또는 메이크 연마층이 도포된 이후에 연마제가 도포되면, 연마 입자는 정전 코팅기에 의하여 연마층상에 정전기적으로 배치될 수 있다. 선택적으로, 연마 입자는 무기물 드롭 코팅 또는 자기 코팅 기법에 의하여 도포될 수 있다.

메이크 코팅층은 연마 입자가 매립된 이후에 응고 또는 적어도 부분적으로 응고되고 나서, 사이즈 코팅층(및 선택적으로 수퍼사이즈 코팅)이 도포된다. 사이즈 코팅 접착층은 롤 코팅, 스프레이 코팅 또는 커튼 코팅 기법과 같은 종래 방법에 의하여 도포될 수 있다. 배킹부가 드럼 롤러상에서 유지되는 동안, 메이크 및 사이즈 코팅층은 완전히 응고될 수 있다. 또는, 최종 생성물은 접착층의 응고 이전에 드럼 롤러로부터 제거될 수 있다.

본 발명의 방법 및 코팅 연마 생성물에 사용된 특정 물질의 예에 대해서는 이후 상세히 설명할 것이다.

본 발명의 코팅된 연마 입자는 하기의 특성을 갖는 섬유 보강 배킹부를 구비한다. 보강 배킹부는 그라인딩, 샌딩 또는 폴리싱 공정 동안 발생된 열에 의하여 배킹부가 분열, 파손, 박피, 파열, 또는 이러한 조합과 같은 붕괴가 덜 발생하도록 목적 용도의 연마 입자에 대한 그라인딩 조건 하에서 충분한 내열성이 있다. 또한 보강 배킹부는 목적 용도의 연마 입자에 대한 그라인딩 조건 하에서 받는 힘에 의하여 상당한 균열이나 분쇄가 일어나지 않을 만큼 충분히 단단하다. 즉, 코팅된 연마 벨트에 의하여 직면된 통상적인 그라인딩 조건을 견딜 수 있을 정도로 충분히 경질이어야 하지만, 취성이 적어야 한다.

본 발명의 보강 배킹부 및 이것을 구비하는 무단의 이음매 없는 코팅된 연마 벨트는 그라인딩 조건을 견딜 수 있도록 충분한 가요성이 있는 것이 바람직하다. 본원에서 "충분한 가요성" 및 유사어는, 보강 배킹부 및 무단의 이음매 없는 코팅된 연마 벨트가 통상의 그라인딩 조건 하에서 휘어지거나 절곡되어 영구적인 상당한 변형 없이 최초의 형상으로 복귀할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 바람직한 그라인딩 용례에 대하여, 보강 배킹부(및 그것을 구비하는 무단의 연마 벨트)는 휘어져서 연마되는 공작물의 외형에 정합할 수 있으나, 공작물에 대하여 가압될 때 유효 그라인딩력을 전달하기에 충분히 강하여야 한다.

본 발명의 바람직한 보강 배킹부는 종방향, 즉 기계 방향으로 거의 균일한 인장 강도를 갖는다. 그 이유는 섬유질 보강 재료가 배킹부의 총 길이를 따라 연장하고 연속 섬유질 보강 재료에 접합부가 존재하지 않기 때문이다. 보다 상세히 설명하면, 테스트된 보강 배킹부의 어떤 부분에 대한 인장 강도는 보강 배킹부 구조체의 어떤 다른 부분의 인장 강도보다 약 20% 이상으로 변화하지 않는다. 인장 강도는 통상 스트레칭 하중을 받는 재료가 찢어지지 않고 견딜 수 있는 최대 응력치이다.

또한, 본 발명의 양호한 보강 배킹부는 적절한 형상 제어를 나타내며 습도와 온도 같은 주변 조건에 상당히 민감하다. 이것은 폭넓은 범위의 주변 조건 하에서 상술된 물성을 갖는 것을 의미한다. 보강 배킹부는 약 10 내지 30℃의 온도 범위와, 약 30 내지 90%의 상대 습도(RH) 범위에서 상술한 물성을 갖는 것이 바람직하다. 보강 배킹부는 폭넓은 온도의 범위, 즉 0℃ 이하에서 100℃ 이상의 온도와, 폭넓은 습도의 범위, 즉 10%RH 이하에서 100%RH 하에서 상술한 물성을 갖는 것이 특히 바람직하다.

또한, 상기 보강 배킹부는 코팅된 연마 제품이 목적하는 그라인딩 조건과 환경을 견딜 수 있어야 한다.

배킹 기재

본 발명의 코팅된 연마 배킹부에 사용되는 바람직한 배킹 기재 재료는 접착층, 특히 메이크 코팅와의 적응성과 이에 대한 양호한 접착성이 있도록 선택되는 것이 일반적이다. 양호한 접착성은 연마제의 "셀링(shelling)" 량에 의하여 결정된다. 셀링이라고 하는 용어는 연마 업계에서 배킹부으로부터 상당한 량의 연마제가 바람직하지 않게 조기에 떨어져 나가는 것을 설명하는데 사용된다. 비록 배킹 기재 재료를 선택하는 것이 중요하지만, 셀링 량은 배킹 기재와 접착층의 접착성과 적합성의 선택과 그라인딩 조건의 선택에 크게 의존하는 것이 일반적이다.

배킹 기재는 무단의 이음매 없는(튜브형) 배킹 기재로 구성된다. 배킹 기재는 본원에서 설명한 배킹부를 제공하기 위하여 방사(yarn)와 같은 연속하여 권취된 섬유질 재료로 보강된다.

무단의 이음매 없는 배킹 루프 기재는 중합체 필름(프라이밍 처리된 중합체 필름 포함), 직물, 편물, 종이, 가황 처리된 섬유 기재, 비직조물, 및 그 조합과 변형물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것이 일반적이다.

바람직한 무단의 배킹 기재는 직물 또는 편물 배킹부이다. 본 발명의 무단의 이음매 없는 배킹 루프 기재로서 유용한 재료의 예로는 폴리에스테르, 나일론, 레이욘, 면직물, 황마, 및 기타 직물 배킹부으로 알려진 재료가 있다. 직물은 날실 방향, 즉 기계 방향의 방사와, 충전 방향, 즉 교차 방향의 방사로 구성된다. 직물 배킹 기재는 직조된 배킹부, 스티치 접착된 배킹부, 또는 씨실 삽입 배킹부일 수 있다. 직조 구조의 예로는 충전 방사 대 날실 방사가 4 대 1 직(weave)의 수자직(sateen weave), 2 또는 3 대 1 직의 능직(twill weave), 1 대 1 직의 평직, 및 2 대 2직의 능직(twill weave)이 있다. 스티치 접착된 직물 또는 씨실 삽입 배킹부에 있어서, 날실과 충전 방사는 서로 짜여 지지 않지만, 서로 구별되는 두 방향으로 배향된다. 날실 방사는 충전 방사의 상부에 놓여 스트치 방사 또는 접착제에 의하여 서로 고정된다. 무단의 이음매 없는 배킹부는 관형 배킹부가 일반적이며, 인식할 수 있는 정도의 초기부와 말단부를 발견할 수 없음을 의미한다.

무단의 이음매 없는 루프 기재는 예를 들면 "WT3" 및 "WT4"라는 상표로 어드벤스 벨트 테크놀러지사(미국 코넥티컷주 미들타운 소재) 및 기타 다수의 직물 제조사와 같은 공급자로부터 입수가능하다.

직물 배킹 기재에서 방사는 천연, 합성 또는 그 조합체일 수 있다. 천연 방사의 예로는 면, 삼, 판야, 아마, 사이잘마, 황마, 탄소, 마닐라삼, 및 그 조합체와 같은 섬유소 방사가 있다. 합성 수지의 예로는 폴리에스테르 방사, 폴리프로필렌 방사, 유리 방사, 폴리비닐 알콜 방사, 폴리이미드 방사, 방향성 폴리아미드 방사, 레이욘 방사, 나일론 방사, 폴리에틸렌 방사 및 그 조합체가 있다. 본 발명의 바람직한 방사는 폴리에스테르 방사, 나일론 방사, 폴리에스테르와 면의 혼합물, 레이욘 방사 및 방향성 폴리아미드 방사가 있다.

직물 배킹 기재는 염색 및/또는 스트래칭, 디사이즈(desize), 세척 또는 가열 스트래칭될 수 있다. 부가적으로 직물 배킹부에서 방사는 프라이머(primer), 염료, 안료 또는 습식제를 포함할 수 있다. 방사는 트위스트 또는 직조될 수 있다.

폴리에스테르 방사는 디하이드릭 알콜과 테레프탈산의 에스테르 반응으로 제조된 길다란 체인 중합체로 형성된다. 상기 중합체는 폴리(에티렌 테레프탈레이트)의 선형 중합체가 바람직하다. 폴리에스테르 방사는 3가지 주요 유형, 즉 링 견방사, 오픈 엔드 방사 및 섬사가 있다. 링 견방사는 폴리에스테르 방사를 연속적으로 뽑아, 그것을 꼬아서 보빈상에 감는 것으로 제조된다. 오픈 엔드 방사는 올이 굵은 섬유 또는 조방사로 직접 제조된다. 일련의 폴리에스테르 조방사는 개방되어 있으며, 모든 조방사는 연속한 방사를 형성하기 위하여 스피닝 장치에 연속적으로 모여진다. 섬사는 긴 연속한 섬유로써, 섬사는 폴리에스테르 섬유에 대하여 매우 낮거나 비실존하는 트위스트를 갖는 것이 일반적이다.

섬유의 데니어는 약 5000 미만, 바람직하게는 약 100 내지 1500이어야 한다. 방사의 사이즈는 약 1500 내지 12,000m/kg의 범위이어야 한다. 코팅된 연마 직물 배킹부의 경우에, 표백하지 않은 직물, 즉 비처리된 직물의 중량은 약 0.15 내지 1㎏/㎡, 바람직하게는 약 0.15 내지 0.75㎏/㎡의 범위이다.

배킹 기재는 선택적인 포화 수지 코팅, 프리사이즈 코팅 및/또는 백사이즈 코팅을 갖는다. 배킹 기재가 직물 배킹 기재인 경우에, 이러한 코팅중 적어도 하나가 요구된다. 이러한 코팅의 목적은 배킹 기재를 밀봉하거나 배킹 기재에서 방사 또는 섬유를 보호하는 것이다. 프리사이즈 코팅 또는 백사이즈 코팅을 첨가하면 배킹 기재의 전면 또는 배면상에 매끄러운 표면을 발생시킨다. 프리사이즈 또는 백사이즈 코팅은 배킹 기재의 전체 두께를 통과할 수 있거나, 코팅만이 기재 두께의 절반을 관통하도록 도포될 수 있다. 관통 깊이는 여러 가지 코팅의 점성에 의하여 조절될 수 있다. 예를 들면, 실리카 또는 점토 첨가물에 의하여 점성이 변경될 수 있다.

포화 코팅, 백사이즈 코팅 또는 프리사이즈 코팅중 어느 하나가 배킹 기재에 도포된 이후에, 생성된 배킹 기재는 열처리 또는 캘린더(calender) 처리된다. 열처리는 오븐내에 위치하는 텐터 프레임(tenter frame)에 배킹 기재를 놓고 결합제 선구체가 적어도 일부 응고될 때까지 수행된다. 또한, 배킹 기재는 가열된 고온 캔을 통과할 수 있다. 캘린더 처리 단계는 어느 정도 표면 거칠기를 제거하여 표면의 매끄러움을 증가시킬 수 있다.

직물 배킹부를 처리하기 위하여 페놀 수지와 혼합될 수 있는 라텍스 수지의 예로는 아크릴로니트릴 부타디엔 유제, 아크릴 유제, 부타디엔 유제, 부타디엔 스티렌 유제 및 그 조합체가 있다. 이러한 라텍스 수지는 롬 앤드 하스사로부터 매입가능한 RHOPLEX 및 ACRYLSOL, 에어 프러덕츠 앤드 케미칼스사로부터 매입가능한 FLEXCRYL 및 VALTAC, 라이칼드 케미칼사로부터 매입가능한 SYNTHEMUL 및 TYLAC, 비.에프.굿리치로부터 매입가능한 HYCAR 및 GOODRITE, 굿이어 타이어 앤드 러버사로부터 매입가능한 CHEMIGUM, 아이씨아이사로부터 매입가능한 NEOCRYL, 바스프사로부터 매입가능한 BUTAFON, 및 유니온 카바이드사로부터 매입가능한 RES를 포함하는 다수의 공급처로부터 여러 가지 상표로 시판된고 있다.

배킹 기재는, 1993년 7월 8일자로 공개된 PCT 출원 공개 제WO93/12911호에 배킹부용으로 기술된 것과 같은, 충전제, 섬유, 정전기 방지제, 윤활유, 습식제, 계면활성제, 안료, 염료, 결합제, 가소제, 및 현탁액으로 구성된 군으로부터 선택된 첨가제와 같은 기타 임의적인 재료를 포함할 수 있다. 이러한 재료의 양은 소정의 물성을 제공하도록 선택된다.

섬유질의 보강 재료

이음매 없는 배킹 루프 기재를 보강하기 위하여 본 발명에 사용된 섬유질 보강 재료는 개별 섬유질 스트랜드 형태인 것이 바람직하다. 또는, 상기 재료는 1/100 내지 10/100의 비율과 같이 배킹 기재의 측방향 너비보다 작은 측방향 너비를 갖는 가는 형태의 섬유질 스트립일 수 있다.

본 발명에 적합한 섬유질 스트랜드는 실, 노끈, 방사, 조방사 및 섬사와 같이 상업적으로 이용가능하다. 실은 저마찰면을 갖는 매우 큰 트위스트로 이루어진다. 노끈은 편사나 꼰실로 이루어지며 실보다 큰 것이 일반적이다. 방사는 서로 꼬여지거나 얽어 감겨있는 다수의 섬유 또는 섬사이다. 조방사는 꼬임이 없거나 최소의 꼬임으로 서로 당겨진 다수의 섬유 또는 섬사이다. 조방사와 방사 모두는 개별 섬사로 구성된다. 섬유 매트 또는 웨브는 섬유 매트릭스, 즉 적어도 약 100:1의 종횡비를 갖는 미세한 실형 조각으로 구성된다. 섬유의 종횡비는 섬유의 보다 짧은 치수에 대하여 보다 긴 치수의 비이다.

일반적으로, 섬유질 보강 재료는 배킹부의 강도를 증가시키거나 연신을 방지하는 재료로 구성될 수 있다. 본 발명의 적용시에 유용한 보강 섬유질 재료의 예로는 금속성 또는 비금속성 섬유 재료가 있으며, 비금속성이 바람직하다. 비금속성 섬유 재료는 유리 섬유, 탄소 무기물, 합성 또는 천연 내열성 유기질 보강 재료, 또는 세라믹 재료로 이루어진 재료일 수 있다. 본 발명의 바람직한 섬유질 보강 재료의 예로는 유기질 재료, 유리 및 세라믹 섬유질 재료이다. 유용한 천연 유기질 섬유질 재료는 양모, 실크, 면직물, 또는 셀룰로오스가 있다. 유용한 합성 유기질 섬유질 재료의 예로는 폴리비닐 알콜, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 레이욘, 폴리아미드, 아크릴, 폴리올레핀, 아라미드 또는 페놀로 제조된 것이 있다. 본 발명의 적용을 위하여 양호한 유기질 섬유질 재료는 아라미드 섬유질 재료이다. 이러한 재료는 KEVLAR 및 NOMEX 상표의 듀퐁사 제품을 이용할 수 있다. 또한, 배킹부 구조체에 한가지 이상의 보강 섬유를 제공할 수 있다. 본 발명에 적합한 세라믹 섬유질 보강 재료의 예로는 3엠사로부터 매입가능한 NEXTEL이 있다.

상기 구조체에 한가지 이상의 보강 섬유를 사용할 수 있다. 동일한 권취 방향이나 십자형 권취으로 예비 형성된 이음매 없는 배킹부의 너비를 교차하는 각각의 유형으로 권취을 교대로 변경하여 상기 스트랜드 재료의 종류와 같이, 유리섬유와 나일론, 또는 유리섬유와 폴리에스테르, 또는 아라미드와 나일론, 또는 아라미드와 폴리에스테르와 같은 상이한 섬유가 조합체로 사용될 수 있다. 유리섬유에 대해서는 낮은 연신과 나일론에 대해서는 고강도와 같은 바람직한 물성에 대하여 사용될 섬유가 상이하게 선택될 수 있다. 또한, 2 또는 그 이상의 스트랜드를 함께 꼬아서, 제조된 방사를 단일 스트랜드로써 이음매 없는 배킹부에 제공하는 것이 가능하며, 상기 스트랜드는 조성물, 데니어, 트위스트 등에 있어서 동일하거나 어떤 것은 상이하다. 균형적인 물성을 제공하기 위하여 상이한 소정의 물성이 복합적으로 상호 꼬인 섬유에 상이한 소정의 물성을 부여하도록 상이한 스트랜드를 선택할 수 있다.

보강 섬유는 배킹부에 합체되기 전에 몇가지 전처리물을 함유할 수 있다. 상기 전처리물은 점착력 증진제 또는 슬레싱(slasing) 화합물일 수 있다. 예를 들면, 유리섬유 보강 섬유는 메이크 코팅에 대한 접착력을 향상시키기 위하여 에폭시 또는 우레탄 친화성 유리섬유 방사와 같은 표면 처리물을 함유할 수 있다. 이러한 유리섬유 방사의 예로는 미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 피피지사 제품인 930 유리섬유 방사, 및 오웬즈코닝사 제품인 603 유리섬유 방사가 있다. 이러한 유리섬유 방사 및 조방사의 유용한 등급은 약 150 내지 32,000m/kg의 범위이며, 상기 범위가 바람직하다.

유리 섬유질 보강 재료가 사용되는 경우에, 특히 열가소성 결합제 재료가 사용되는 경우에, 결합제의 접착력을 향상시키기 위하여 유리 섬유질 재료는 계면 접착제, 즉 실란 결합제와 같은 결합제를 수반하는 것이 바람직하다. 실란 결합제의 예로는 다우 코닝사의 제품인 Z-6020 또는 Z-6040이 있다.

섬유질 보강 재료는 코팅된 연마 루프의 길이, 즉 원주 둘레를 수회 감아 섬유질 보강 재료의 적어도 하나의 구별되는 층을 제공하기에 충분한 길이를 갖는 것이 필요하다. 다시 말해, 섬유질 보강 재료는 유기질 중합성 결합제 재료 내의 한 층에 나선형 권취 패턴의 다수의 랩으로 스트랜드를 위치시키기에 충분한 길이를 가지며, 각각의 랩 스트랜드는 이전의 랩 스트랜드와 평행한 상태로 접착한다. 이러한 나선은 배킹 루프의 총 길이를 따라 종방향으로 연장하는 것이 일반적일 뿐만 아니라 그것이 바람직하다. 즉, 각각의 랩이 측면 가장자리와 정확하게 평행하지 않더라도, 각각의 랩 스트랜드는 루프의 측면 가장자리에 대하여 평행한 지점에 도달한다. 오히려, 랩은 이음매 없는 배킹 기재 또는 웨브의 평행한 측면 가장자리에 대하여 일정하며 실질적으로 비영위 각도로 위치하는 것이 바람직하다.

바람직한 섬유질 보강 재료에 대한 보강 섬유의 데니어, 즉 굵기는 약 5 내지 약 5000 데니어, 일반적으로는 약 50 내지 2000 데니어이다. 섬유 데니어는 약 100 내지 약 1500 사이가 보다 바람직하다. 데니어는 사용되는 섬유질 보강 재료의 특정한 종류에 의하여 크게 영향을 받는다.

본 발명에 있어서, 본원의 섬유질 보강 재료를 갖지 않는 구별되는 배킹부(이음매 없는 배킹 루프 기재/보강층)의 영역이 제공되는 것이 가능하다. 이것은 다른 영역 보다 유기질 중합체 결합제 재료에 대한 섬유질 보강 재료의 비가 큰 배킹부 영역을 발생시킨다. 예를 들면, 섬유질 보강 재료는 배킹부층의 측면 및/또는 중앙 영역에서의 한 부분 내에 전체적으로 위치하여, 다수의 외부 가장자리가 섬유질 보강 재료에 의하여 실질적으로 차폐될 수 있다. 본 실시예는 배킹부상에 불균일한 표면을 발생시킬 수 있으므로 모든 경우에 적합하지는 않다.

배킹 기재의 보강시에, 섬유질 보강 재료는 드럼 구조체와 같이 본원에 기술된 지지 구조체상에 일시적으로 보유되는 이음매 없는 배킹 루프 기재상에 제공된다. 결합제 선구체는 이음매 없는 루프 기재에 일단 도포되고 나서, 결합제 선구체가 도포된다. 제3 실시예에서, 보강 재료는 결합제 선구체로 일단 적시고 나서 이음매 없는 배킹 루프 기재에 도포된다. 따라서, 결합제 선구체는 보강 재료와 순차적으로 또는 동시에 도포될 수 있다. 또한, 상술한 3가지 방법중 어떤 것을 조합하는 것도 본 발명의 범위에 속한다.

또한, 비직조 기재를 보강 섬유와 조합하여 사용하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 몇몇 경우에 있어서, 비직조 기재는 최종 배킹부의 파열 강도를 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 비직조 기재는 제1 결합제 선구체로 적셔지고 나서 배킹 기재의 제2 포면상에 도포되는 것을 고려할 수 있다. 그 후, 보강된 방사는 적셔진 비직조 기재의 상부상에 제공된다. 제1 결합제 선구체는 보강 방사를 적시고, 보강 방사를 배킹 기재에 접착시킨다.

본 발명의 한 측면에 따르면, 보강 섬유는 연마 코팅부를 미리 구비하는 무단의 이음매 없는 배킹 루프 기재에 제공된다. 상기 측면에 있어서, 배킹 기재는 뒤집어져서, 즉 연마제 코팅부는 지지 드럼을 향하고 보강 섬유는 연마제 코팅부에 대향하여 배킹 기재면에 인가된다. 보강 섬유가 제공되고 결합제 선구체가 응고된 이후에, 생성된 무단 벨트를 반드시 뒤집어 무단의 코팅된 연마 제품을 형성한다.

제조된 본 발명의 무단 연마 벨트 제품은 이음매 없는 루프 기재를 갖는 배킹부를 구비하며, 다수의 보강 섬유는 표면 영역에 걸쳐 존재한다. 보강 섬유는 배킹 기재상에 제공될 때 평행하며 서로 섞어 짜여지지 않는 것이 바람직하다. 또한, 보강 섬유가 이음매 없는 루프 기재의 전체 측방향 너비에 걸쳐 연속하는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 즉, 배킹 기재의 너비를 가로지르는 보강 섬유의 간격에 실질적인 단절 또는 간극이 존재하지 않는다. 보강 섬유는 이음매 없는 배킹 루프 기재 둘레를 적어도 일회전 이상으로 연속적으로 섬유의 개재 길이를 갖는 시작 단부와 말단 단부를 갖는다.

섬유질 보강 재료로써 예비 형성된 섬유를 사용하는 것이 바람직하지만, 이음매 없는 배킹 기재 상의 나선 권선으로서 적소에서 압출 및 냉각된 모노필라멘트 열가소성 및 열탄성 비이드를 사용하는 것도 고려될 수 있다.

보강 섬유용 결합제 선구 물질

섬유 강화 재료 스트랜드 또는 가는 스트립을 고정하는데 사용되는 결합제 선구 물질은, 액체 상태로 가해져 후에 고화될 수 있는 광범위한 결합제 물질로부터 선택될 수 있다. 통상, 유기적 중합체 결합제 물질로 보강 섬유를 침지시키는데 사용되는 결합제 선구체의 양의 범위는 섬유 보강층만의 총 중량을 기초로 했을 때 약 40 내지 99wt% 이내이고, 보다 적합하게는 약 65 내지 92wt%, 가장 적합하게는 70 내지 85wt% 이내이다.

보강 물질을 섬유 보강층에 고정하는데 사용되는 결합제 물질은 유기 중합체성 결합제 물질이다. 그 결합제 물질은 경화되거나 응고된 열경화성 수지, 열가소성 물질, 또는 탄성중합체 물질일 수 있다. 적합하게는, 유기적 중합체 결합제 물질은 경화되거나 응고된 열경화성 수지이다. 결합제 물질은 열경화성 수지인 것이 적합한데, 적어도 그러한 수지는 경화되지 않은 경우 주변 조건하에서도 매우 유동적인(낮은 점성) 흐름 형태로 제공될 수 있기 때문이다. 본원에서, "주변 조건"이라는 표현 및 다른 형태의 표현은 실온, 즉 15 내지 30℃, 일반적으로는 약 20 내지 25℃의 실온 및, 30 내지 50%의 상대 습도, 일반적으로는 약 35 내지 45%의 상대 습도를 가리킨다.

배킹부를 제조하기 전에, 보강 섬유(15)를 적시거나 및/또는 직물 배킹 웨브(11)를 결합제 선구체에 침지시키기 위한 것 등의 목적을 위해 배킹부의 유기적 중합체 결합제 물질이 경화가능한 열경화성 수지를 포함하는 경우, 그 열경화성 수지는 중합체화되지 않은 상태, 통상적으로는 액체 또는 반액체 상태이다. 제조 과정중에, 열경화성 수지가 경화 또는 중합체화되어 고체 상태가 된다. 사용되는 특정한 열경화성 수지에 따라, 열경화성 수지는 경화제 또는 촉매를 사용할 수 있다. 이러한 경화제는 (열 에너지 또는 방사 에너지와 같은) 적절한 에너지원에 노출되는 경우, 열경화성 수지를 중합체화 한다.

배킹부를 제조할 수 있는 열경화성 수지의 예로는 페놀 수지, 아미노 수지, 폴리에스테르 수지, 아미노플라스트 수지(aminoplast resins), 우레탄 수지, 멜라민-포름알데히드 수지(melamine-formaldehyde resins), 에폭시 수지, 아크릴화 이소시아누레이트 수지(acrylated isocyanurate resins), 우레아-포름알데히드 수지, 아크릴 수지, 이소시아누레이트 수지 혼합물, 아크릴화 우레탄 수지, 아크릴화 에폭시 수지, 또는 이들의 혼합물이 있다. 바람직한 열경화성 수지는 우레탄 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 아크릴화 우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 또는 가요성 페놀 수지 및, 이들의 혼합물이다. 가장 바람직한 수지는 우레탄 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 아크릴화 우레탄 수지 및 이들의 혼합물로, 그러한 수지들에서는 만족할만한 경화율, 신축성, 양호한 열 안정성, 강도 및, 방수성이 나타나기 때문이다.

결합제 물질의 바람직한 하나의 종류로는 폴리우레탄 탄성중합체, 특히 폴리에테르를 주성분으로 하는 폴리우레탄이 있다. 그러한 폴리우레탄 물질의 예로는 유니로얄 케미컬(Uniroyal Chemical)사의 "VIBRATHANE" 및 " ADIPRENE"라는 상표명으로 시판되는 것이 있다. 이러한 폴리우레탄 탄성중합체는 말단기가 톨루엔 디이소시아네이트인 프리폴리머를 주성분으로 하는 폴리에테르, 또는 디페닐메탄 이소시아네이트를 주성분으로 하는 폴리에테르일 수 있는 프리폴리머(prepolymer)로부터 형성될 수 있다. 이러한 프리폴리머들은 4,4'-메틸렌-비스 -(ortho-chloroaniline) 또는 디아민 경화제(diamine curative)와 교차 결합될 수 있다. 폴리우레탄 결합제도 역시 적합한데, 열에 의한 경화중에 폴리우레탄 수지가 그들의 점성을 상당하게 감소시키지 않고 따라서 경화중에 크게 유동하지 않기 때문이다. 폴리우레탄 수지를 에폭시 수지 및 아크릴 수지와 혼합하는 것도 역시 본 발명의 범위에 포함된다.

페놀 수지는 통상 레졸 또는 노볼락 페놀 수지로 분류된다. 시판되는 유용한 페놀 수지의 예로는 비티엘 스페셜티 레진스 코오포레이숀(BTL Specialty Resins Corporation)으로부터 시판되는 "VARCUM"; 애쉴랜드 케미컬 컴패니(Ashland Chemical Company)부터 시판되는 "AROFENE"; 유니온 카바이드(Union Carbide)로부터 시판되는 "BAKELITE"; 및 몬산토 케미컬 컴패니(Monsanto Chemical Company)로부터 시판되는 "RESINOX"가 있다.

레졸 페놀 수지는, 알칼리 촉매화(alkaline catalized)되고 포름알데히드 대 페놀의 몰비(molar ratio)가 1:1보다 크거나 그와 같은 것을 특징으로 한다. 통상적으로는, 포름알데히드 대 페놀의 비율은 약 1:1 내지 3:1의 범위내에 있다. 레졸 페놀 수지를 제조하는데 사용될 수 있는 알칼리성 촉매의 예로는 소듐 히이드록사이드, 칼륨 히이드록사이드, 유기 아민, 또는 소듐 카르보네이트가 있다.

노볼락 페놀 수지는, 산 촉매화(acid catalized)되고 포름알데히드 대 페놀의 몰비가 1:1 미만인 것을 특징으로 한다. 통상적으로는 포름알데히드 대 페놀의 비율은 약 0.5:1 내지 약 0.8:1의 범위내에 있다. 노볼락 페놀 수지를 제조하는데 사용되는 산 촉매의 예로는 황산, 염산, 인산, 옥살산(oxalic acid), 또는 피-톨루엔술폰산(p-toluenesulfonic acid)이 있다. 노볼락 페놀 수지는 통상 열경화성 수지라기 보다는 열가소성 수지로 여겨지고 있지만, 다른 화학 제품(예컨대, 헥사메틸렌테트라아민; hexamethylenetetraamine)과 작용하여 경화된 열경화성 수지를 형성할 수 있다.

본 발명의 배킹부를 제조하는데 사용되는 중합체화 가능한 혼합물에 유용한 엑폭시 수지에는 단량체성 또는 중합체성의 엑폭시드(epoxides)가 포함된다. 유용한 에폭시 물질, 즉 에폭시드는 그 중심기(backbone group) 및 대체기(substitute group)의 성질이 매우 크게 변할 수 있다. 만족할만한 대체기의 전형적인 예로는, 할로겐, 에스테르기, 에테르기, 술폰산염기, 실록산기(siloxane group), 니트로기, 또는 인산염기가 있다. 엑폭시-함유 중합체 물질(epoxy-containing polymeric materials)의 중량 평균 분자량(weight average molecular weight)은 약 60으로부터 4000까지 변할 수 있으며, 적합하게는 약 100 내지 600의 범위내에 있다. 다양한 에폭시-함유 물질의 혼합물은 본 발명의 조성물에 사용될 수 있다. 시판되는 에폭시 수지의 예로는 쉘 케미칼 코오포레이숀(Shell Chemical Co.)으로부터 시판되는 "EPON"; 및 다우 케미칼 컴패니(Dow Chemical Company)로부터 시판되는 "DER"이 있다.

시판되는 우레아-포름알데히드 수지의 예로는 라이콜드 케미칼, 인코오포레이숀(Reichold Chemical, Inc )로부터 시판되는 "UFORMITE"; 보든 케미칼 코오포레이숀(Borden Chemical Co.)으로부터 시판되는 "DURITE"; 및 몬산토로부터 시판되는 "RESIMENE"이 있다. "RESIMENE"은 우레아-포름알데히드 수지 및 멜라민-포름알데히드 수지 모두를 가리킨다.

본 발명에 따른 용례에 유용한 아미노플라스트 수지의 예는, 분자 당 하나 이상의 측쇄 알파,베타-불포화 카르보닐기를 갖는 것으로, 예컨대, 미국 특허 제 4,903,440 호(라슨 등에게 허여) 및 제 5,236,472 호(커크 등에게 허여)에 개시되어 있다.

사용가능한 아크릴화 이소시아누레이트 수지는 하나 이상의 말단 또는 측쇄 아크레이트기를 갖는 이소시아누레이트 유도체(derivative) 및 하나 이상의 말단 또는 측쇄 아크레이트기를 갖는 이소시아네이트 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 단량체; 및 하나 이상의 말단 또는 측쇄 아크릴레이트기를 갖는 하나 이상의 지방족(aliphatic) 또는 시클로지방족(cycloaliphatic) 단량체의 혼합물로 제조된 것이다. 이러한 아크릴화 이소시아누레이트 수지는, 예컨대 미국 특허 제 4,652,274 호(보에처 등에게 허여)에 개시되어 있다.

에틸렌계 불포화 수지(ethylenically unsaturated resins)는 단량체성 화합물 및, 탄소, 수소 및 산소, 선택적으로는 질소 및 할로겐의 원자를 함유하는 중합체성 화합물 모두를 포함한다. 산소 또는 질소의 원자 또는 양쪽 모두는 일반적으로 에테르, 에스테르, 우레탄, 아미드, 및 우레아기로 제공된다. 에틸렌계 불포화 화합물은 약 4000 미만의 분자 중량을 갖는 것이 적합하며, 지방족 모노히이드록시기(aliphatic monohydroxy group) 또는 지방족 폴리히이드록시기와, 아크릴산, 메타아크릴산, 이타콘산(itaconic acid), 크로톤산(crotonic acid), 이소크로톤산, 말레산(maleic acid) 등과 같은 불포화 카르복시산(carboxylic acid)을 함유하는 화합물의 반응으로 만들어진 에스테르인 것이 적합하다. 아크릴 수지의 전형적인 예로는 메틸 메타아크릴레이트, 에틸 메타아크릴레이트 스티렌, 디비닐벤젠(divinylbenzene), 비닐 톨루엔, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 메타아크릴레이트, 헥산디올(hexanediol) 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트 펜타에리트리톨(pentaerythritol) 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 메타아크릴레이트, 테트라아크릴레이트가 있다. 다른 에틸렌계 불포화 수지로는 모노알릴(monoallyl), 폴리알릴, 폴리메탈알릴 에스테르와 디알릴 아디페이트(adipate), 및 N,N-디알릴아디프아미드(diallyladipamide)가 있다. 또한, 다른 질소 함유 화합물로는 트리(2-아크릴오일-옥시에틸)이소시아누레이트, 1,3,5-트리(2-메틸아크릴옥시에틸)-s-트리아진(triazine), 아크릴아미드, 메타아크릴아미드, N-메타아크릴아미드, N-N-디메타아크릴아미드, N-비닐피롤리돈(vinylpyrrolidone), N-비닐피페리돈(vinylpiperidone)이 있다.

아크릴레이트 우레탄은 말단기가 히드록시인 NCO 연신 폴리에스테르(hydroxy terminated NCO extended polyester) 또는 폴리에테르의 디아크릴레이트 에스테르이다. 시판되는 아크릴화 우레탄의 예로는 모르톤 티오콜 케미칼(Morton Thiokol Chemical)로부터 입수할 수 있는 "UVITHANE 782" 및, 래드큐어 스페셜티즈(Radcure Specialties)로부터 입수할 수 있는 "CMD 6600", CMD 8400", "CMD 8805"가 있다.

아크릴화된 에폭시는 비스페놀 A 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르와 같은 그러한 디아크릴레이트 에스테르이다. 시판되는 아크릴화 에폭시의 예로는 "EBECRYL 3500", "EBECRYL 3600" 및, "EBECRYL 8805"라는 상표명을 갖는 것이 있다.

적절한 열경화성 폴리에스테르 수지는 오웬스 코닝 화이버글라스 코오포레이숀(Owens-Corning Fiberglass Corp.)로부터 "E-737" 또는 "E-650" 으로 입수할 수 있다. 적절한 폴리우레탄 역시 "CAYTUR"-31 경화제와 함께 사용되는 "VIBRATHANE"B-813 프리폴리머 또는 "ADIPRENE"BL-16 프리폴리머로서 입수할 수 있다. 이들 모두는 유니로열 케미칼로부터 입수할 수 있다.

이미 지적한 바와 같이, 본 발명의 몇몇 용례에서, 열가소성 결합제 물질은, 전술한 적합한 열경화성 수지와 반대로, 감겨진 보강 섬유를 배킹 기재에 결합하는데 사용될 수 있다. 열가소성 결합제 물질은 상승된 온도에 노출되는 경우 연화되고 주변 온도로 냉각되는 경우 일반적으로는 최초의 물리적 상태로 복귀되는 중합체성 물질이다. 제조 과정 중에, 열가소성 결합제는 그 연화 온도 이상으로 가열되고, 종종 용융 온도 이상으로 가열되어, 유동가능한 상태로 된다. 보강된 섬유가 배킹 기재에 결합된 후에, 열가소성 결합제는 냉각되어 응고된다.

본 발명의 적합한 열가소성 물질은 높은 용융 온도 및/또는 양호한 내열성을 갖는다. 즉, 적합한 열가소성 물질의 융점은 약 100℃ 이상, 바람직하게는 약 150℃이다. 부가적으로, 적합한 열가소성 물질의 융점은 보강 물질의 용융 온도보다 충분히 낮은데, 약 25℃이상 낮다. 이러한 방식으로, 보강 섬유는 열가소성 결합제의 용융 과정중에 악영향을 받지 않는다.

본 발명에 따른 제품의 배킹부을 제조하는데 적합한 열가소성 물질의 예에는 폴리카르보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴부타디엔에스티렌 블록 공중합체(acrylonitrilebutadiene-styrene block copolymers), 폴리프로필렌, 아세탈 폴리머, 폴리아미드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 또는 이들의 조합물이 있다. 이러한 리스트중에서, 폴리아미드, 폴리우레탄 및, 폴리비닐 클로라이드가 적합하며, 폴리우레탄과 폴리비닐 클로라이드가 가장 적합하다.

배킹부를 형성하는 열가소성 물질이 폴리카르보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리에스테르, 폴리술폰, 또는 폴리스티렌 물질인 경우, 그 배킹부의 해당 측면상에 메이크 코팅이 도포되도록 선택되면 그 메이크 코팅과 섬유 보강층 사이의 접착을 향상시키는 데 프라이머가 사용될 수 있다.

"프라이머"라는 용어는 기계적 및 화학적 방식의 프라이머 또는 프라이밍 공정을 포함하는 것을 의미한다. 이것은 배킹부의 표면에 부착된 직물 또는 섬유의 층을 포함하는 것을 의미하지 않는다. 기계적 프라이머의 예로는 상기 표면의 표면 영역을 증가시키는 코로나 처리 및 스커핑을 들 수 있지만, 그에 한정되는 것은 아니다. 화학적 프라이머의 예로는 예컨대, 미국 특허 제 4,906,523 호(빌커디 등 에게 허여)에 개시된 바와 같이, 폴리우레탄과 아세톤 등의 콜로이드 분산물, 실리콘과 이소프로판올의 콜로이드 산화물, 및 물을 들 수 있다.

표면의 프라이밍에는 표면의 표면 영역을 증가시키기 위해 조질가공하는 스커핑을 포함할 수 있지만, 배킹부의 표면은 전술한 바와 같이 여전히 비교적 "매끄럽다." 다시 말해, 표면의 형태는 대체로 매끄럽고 평탄하여, 노출되고 돌출된 섬유 보강재는 거의 없다. 표면 형태는 유기적 중합체 결합제 물질내의 섬유 보강재에 의해 영향을 받지 않는 것이 일반적이기 때문에, 섬유 보강재의 기초적인 형태와 거울 이미지를 갖게 된다.

본 발명의 보강 섬유를 침지하는데 유용한 제3의 형태의 결합제는 탄성 중합체 물질이다. 탄성 중합체 물질, 즉 탄성 중합체는 최초 길이의 2배 이상으로 신장되고 나서 풀어놓을 때 대략 그 최초 길이로 신속하게 복귀될 수 있는 물질로 규정된다. 본 발명의 용례에 유용한 탄성 중합체 물질의 예로는 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리클로로프렌(네오프렌), 니트릴 고무, 부틸 고무, 폴리설파이드 고무, 비스-1,4-폴리이소프렌, 에틸렌프로필렌 3량체, 실리콘 고무, 또는 폴리우레탄 고무 등이 포함된다. 몇몇 경우, 탄성 중합체 물질은 황, 과산화물, 또는 유사한 경화제와 가교 결합되어 경화된 열경화성 수지를 형성할 수 있다.

보강용 섬유 스트랜드에 결합제 물질을 가하는 동안 그 결합제의 점도는 주의깊게 관찰되어야 한다. 만일, 결합제 선구물질의 점도가 너무 낮으면, 연마 제품이 후가공되는 동안, 결합제 선구 물질은 유동되거나 "흘러내리는" 경향이 있다. 이러한 흐름은 바람직하지 않으며, 보강용 섬유의 배치 및 방향성의 전이를 야기하기도 한다. 한편, 결합제 선구 물질의 점도가 너무 높으면, 그 결합제 선구 물질은 보강용 섬유를 적절하게 점착할 수 없다. 바람직한 점도 범위는 약 500 내지 20,000 센티푸아즈(centipoise; 점도 단위)이며, 보다 바람직하게는 1,000 내지 15,000, 가장 바람직하게는 2,000 내지 10,000 센티푸아즈이다. 이들 점도 측정치는 상온에서 취한 것이다. 점도는 출발 수지의 화학적 성질 및/또는 용매 함량(수지의 고체%)에 의해 조절될 수 있다.

보강용 스트랜드를 임시 지지부상의 이음매없는 배킹 기재에 부착하는 동안 결합제 선구 물질이 보강 섬유로 보다 양호하게 점착되도록 추가적으로 열을 가할 수 있다. 그러나, 가해지는 열의 양은 결합제 선구 물질이 조숙하게 응고되지 않도록 조절되어야 한다.

결합제는 보강용 섬유를 실질적으로 빨아들이거나 함입할 수 있어야 하는 것이 바람직하다. 결합제 선구 물질은 대부분의 보강 섬유를 점착할 것이지만, 그 결합제 선구 물질에 의해 흡수되지 않는 소량의, 바람직하게는 극소량의 보강용 섬유가 있을 수 있다. 종종 다소의 직물이 그대로 유지되는 것이 바람직할 수 있지만, 결합제는 보강용 섬유 사이의 어떠한 간극이나 공간에 충분한 양이 실질적으로 충전되어져야 한다. "충분한"이라는 표현은 의도한 용례에 대해 원하는 특성을 갖는 연마 배킹부가 얻어지는 데 충분한 정도의 결합제가 존재함을 의미한다. 이들 특성은 인장 강도, 내열성, 내 파열성, 연신율 등을 포함한다. 배킹부내에는 충분한 양의 결합제가 존재할 수 있으며, 여전히 다소의 내부 공극률을 가질 수 있다. 그러나, 또한 이 내부 공극률은 최소화되는 것이 바람직하다. 부가적으로, 결합제는 전형적으로 배킹부의 안쪽 측면을 밀봉하여, 이음매없는 배킹 기재의 안쪽 측면에 연속층 또는 코팅부를 제공할 것이다. 밀봉이란 표현이 의미하는 것은 물과 같은 액체가 배킹부의 안쪽 측면을 통해 배킹부 안으로 침투될 수 없음을 의미한다.

통상적으로, 결합제 선구 물질은 열 에너지나 방사 에너지와 같은 에너지원에 노출되는 것에 의해 응고된다. 섬유 보강된 배킹 구조체는 열적 경화 과정중에 드럼상에서 회전될 수 있다. 이러한 회전은 결합제 선구 물질이 경화되는 동안 유동됨으로써 매끄럽지 않은 형상부를 형성하는 것을 최소화할 수 있으며, 그에 따라 결국, 이후 선구 물질이 성형 코팅부의 경화 과정중에 섬유 보강층에 가해진다면 연마 입자의 변위를 최소화할 수 있다.

본 발명의 보강된 배킹 구조체를 형성하는 바람직한 방법의 하나는 원하는 바의 최종 벨트 길이를 갖는 이음매없는 무단 배킹 루프 기재를 일차로 형성하는 것이며, 이 배킹부는 지지 구조체나 드럼에 분리 가능하게 부착된다. 나일론 및 유리 섬유가 교차하는 방사(yarn) 또는 스트랜드는 전술한 권취 기법에 의해 이음매없는 배킹 기재 위에 적용된다. 선택적으로, 그러한 2개의 상이한 형태의 섬유는 폴리에스테르 및 아라미드 일 수 있다. 그러한 섬유들이 부착될 때, 그 섬유사들이 이음매없는 배킹 기재로 당겨지도록 인장력이 설정되어야 한다. 이 인장력은 또한 결합제 선구 물질이 보강용 섬유사를 적시는 것을 증진시키는 데 도움이 될 것이다. 보강용 섬유사들이 배킹 기재의 표면에 부착되기 이전, 도중 또는 이후에 보강용 섬유사들을 적어도 점착하는 데에는 충분한 양의 결합제 선구 물질이 사용된다.

몇몇 경우, 균일한 배킹부를 형성하기 위해, 섬유 보강재가 2개의 권취층에 적용되며, 이들 2개의 층은 경사 교차하는 권취부를 구비한다. 제1 권취부가 적용되고 나서 제2 권취부(추가적인 결합제 선구 물질을 포함함)가 적용되기 이전에 결합제 선구 물질이 적어도 부분적으로 경화되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 하나의 선택적인 실시예에서, 석류석, 실리카, 중합체 입자 또는 코크스 입자 등은 정전 코팅, 슬러리 코팅, 드롭 코팅, 스프레이 코팅과 같은 것에 의해, 섬유 보강 스트랜드를 점착하는 데 사용되는 것과 유사한 수지에 분산될 수 있다. 이 분산은 배킹 기재의 노출된 측면이나, 또는 어느 측면이나 결국 연마 코팅부를 보유하게 되는 측면에 대향하는 섬유 보강층에 코팅될 수 있어서, 직물에 마찰성의 그립 코팅 또는 트랙션 코팅(traction coating)을 제공한다. 이 트랙션 코팅은 벨트의 구동을 용이하게 할 수 있다. 트랙션 코팅은 또한 광물 입자를 갖는 결합제 선구 물질이나 섬유가 분산된 결합제 선구 물질, 또는 직조 웨브나 부직포 웨브로 형성될 수 있다.

연마 코팅

전술한 바와 같이 이음매없는 배킹 루프 기재와 그 위에 적용되는 섬유 보강재로 이루어진 보강된 배킹 구조체는 코팅된 연마 배킹부로서 사용된다. 연마재는 드롭 코팅, 슬러리 코팅, 정전 코팅, 롤 코팅 등 임의의 공지된 방법으로 적용될 수 있다. 연마 코팅은 섬유에 의한 통상의 배킹부에서의 증가된 접착에 기인하는 이음매없는 통상의 배킹부를 갖는 배킹부의 측면에 적용되는 것이 바람직하다.

섬유 보강된 배킹부가 일단 형성되면, 연마 입자와, 전형적으로 결합제 선구체 형태로도 부착되는 여러층의 접착층의 도입은 제품의 연마 코팅면을 형성하는 측면에서 고려된다.

메이크 코팅

메이크 코팅(make coat) 또는 제2 접착층은 배킹부의 측면, 이음매없는 배킹 기재 측면, 또는 보강용 섬유층 측면 중 어느 곳에도 적용될 수 있지만, 이음매없는 배킹 기재 측면이 바람직하다. 메이크 코팅 결합제 선구체는 나이프 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 리트로그라비어(retrogravure) 코팅 등의 어떠한 통상의 기법에 의해서도 코팅될 수 있다.

메이크 코팅과 이하 언급될 사이즈 코팅 및 수퍼 사이즈 코팅에 관계된 접착층의 성분은 다음의 물질일 수 있다.

메이크 코팅, 사이즈 코팅, 수퍼사이즈 코팅으로서 다양하게 사용되는 본 발명의 코팅된 연마 제품의 접착층은 통상 수지성 접착제로부터 형성된다. 각각의 층은 동일하거나 상이한 수지성 접착제로부터 형성될 수 있다. 유용한 수지성 접착제는 배킹부의 유기적 중합체 결합제와 양립할 수 있는 접착제이다. 경화된 수지성 접착제는 접착제층이 열화되지 않고 조기에 연마제 물질을 해제하도록 연마 조건에도 내성을 갖는다.

수지성 접착제는 열경화성 수지층인 것이 바람직하다. 본 발명에 적합한 유용한 열경화성 수지 접착제의 예로는 페놀 수지, 아미노플라스트 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴레이트 수지, 아크릴화 이소시아누레이트 수지, 우레아-포름알데히드 수지, 이소시아누레이트 수지, 아크릴화 우레탄 수지, 아크릴화 에폭시 수지, 또는 그 혼합물을 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다.

열경화성 수지 접착제층은 페놀 수지, 아미노플라스트 수지, 또는 그 합성물을 함유하는 것이 바람직하다. 페놀 수지는 레졸(resol) 페놀 수지인 것이 바람직하다. 상업적으로 구매가능한 페놀 수지의 예로는 미국 텍사스 달라스 소재의 옥시 켐 코오포레이션의 "VARCUM"; 미국 오하이오 콜롬버스 소재의 애쉬랜드 케미칼 컴패니의 "AROFENE"; 미국 코넥티컷 댄버리 소재의 유니온 카바이드의 "BAKELITE" 등을 포함한다. 바람직한 아미노플라스트 수지는 미국 특허 제 4,903,440 호(라슨 등에게 허여), 제 5,236,472 호(커크 등에게 허여)에 개시된 바에 따라 제조된 수지로서, 단위 몰당 하나 이상의 α,β-불포화 카르보닐기를 갖는 수지이다.

도 2에 도시된 각각의 층(27,29)의 메이크 및 사이즈 코팅은 연마 제품에 공통적으로 사용되는 다른 물질를 함유하는 것이 바람직할 수 있다. 첨가제로서 지칭되는 이들 물질들은 연마 보조제, 충전물, 결합 작용제, 점착 작용제, 염료, 안료, 가소제, 릴리스 작용제, 또는 그 합성물 등을 포함한다. 이들 물질들은 원하는 결과가 얻어지는 데 필요한 정도 이상으로는 통상 사용되지 않는다. 충전물은 접착제의 중량을 기초로 하여 메이크 또는 사이즈 코팅 어느쪽에도 약 90wt% 이하로 존재하는 것이 보통이다. 유용한 충전물의 예로는 칼슘 카르보네이트와 칼슘 메타실리케이트와 같은 염화 칼슘, 실리카, 금속, 카본, 또는 유리 등을 포함한다.

접착제층으로, 적어도 메이크 및 사이즈 코팅의 제2 및 제3 접착제층 각각은 가령, 레졸 페놀 수지와 같은 실란 결합 작용제로 처리된 수지 충전된 칼슘 메타실리케이트로부터 형성되는 것이 바람직하다. 레졸 페놀 수지는 적어도 그것의 내열성, 인성, 고강도, 및 저비용이라는 점에서 선호된다. 접착제층은 레졸 페놀 수지내에 약 50-90wt%의 실란 처리된 칼슘 메타실리케이트를 포함한다.

연마 입자

본 발명에 적합한 연마 입자는 용융된 알루미늄 산화물, 열처리된 알루미늄 산화물, 세라믹 알루미늄 산화물, 실리콘 카바이드, 알루미나 지르코니아, 가넷, 다이아몬드, 큐빅 보론 질화물, 티타늄 이붕화물, 또는 그 혼합물을 포함한다. 연마 입자는 성형되거나(예컨대, 봉형, 삼각형, 또는 피라미드형), 성형되지 않을 수 있다(불규칙형). "연마 입자"라는 용어는 연마 입자, 응집물, 다수 입자의 연마 분(粉)을 포함한다. 그러한 응집물의 예로는 미국 특허 제 4,652,275 호(블로에처 등에게 허여)와 1994년 9월 30일자로 출원되어 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 출원 제 08/316,259 호(크리스챤손 출원)에 설명되고 있다. 응집물은 불규칙한 형상일 수 있거나, 결합된 형태로서 가령, 입방체, 피라미드, 절두 피라미드, 또는 구형의 정밀한 형상을 가질 수 있다. 응집물은 연마 미립물이나 입자와 접합제로 이루어진다. 접합제는 유기적이거나 무기적일 수 있다. 유기적 결합제의 예로는 페놀 수지, 우레아-포름알데히드 수지, 에폭시 수지를 포함한다. 무기적 결합제의 예로는 금속(니켈 등)과 금속 산화물을 포함한다. 금속 산화물은 유리(유리질), 세라믹(결정), 또는 유리-세라믹 중 어느 하나로 분류되는 것이 보통이다. 세라믹 응집물에 대한 추가의 정보는 1994년 9월 20일자로 출원되어 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 출원 제 08/316,259 호(크리스챤손 출원)에 개시되어 있다.

본 발명에 적용되는 유용한 알루미늄 산화물 입자는 용융된 알루미늄 산화물, 열처리된 알루미늄 산화물, 세라믹 알루미늄 산화물을 포함한다. 그러한 세라믹 알루미늄 산화물의 예는 미국 특허 제 4,314,827 호(라이타이져 등에게 허여), 제 4,744,802 호(슈바벨에게 허여), 제 4,770,671 호(먼로 등에게 허여), 제 4,881,951 호(우드 등에게 허여)에 개시되어 있다.

본 발명에 유익하게 적용되는 연마 입자의 평균 입자 크기는 약 0.1㎛ 이상, 바람직하게는 약 100㎛ 이상이다. 약 100㎛의 입자 크기는 대략 미국 연방 표준 기구(ANSI) 표준 B74.18-1984에 따른 120 연마 등급의 코팅된 연마 입자에 상당한다. 연마 입자는 코팅된 연마 배킹부의 원하는 용도에 의존하여 방향성을 띨 수 있거나, 방향성없이 배킹부에 적용될 수 있다.

연마 입자는 정전 코팅, 드롭 코팅, 또는 자기 코팅과 같은 임의의 종래의 기법에 의해 메이크 코팅 선구체 안으로 삽입될 수 있다. 정전 코팅중에, 연마 입자에는 정전하(靜電荷)가 인가되어 이것이 연마 입자를 위로 추진시킨다. 정전 코팅은 연마 입자를 정향시키는 경향이 있으며, 그것은 대체로 양호한 연마 작용을 유도한다. 드롭 코팅에 있어, 연마 입자는 공급 스테이션에서 강제 공급되고 중력에 의해서 결합제 선구체로 강하된다. 연마 입자를 기계적 힘으로써 결합제 선구체를 향해 상향으로 추진시키는 것도 본 발명의 범위내에 있다. 자성 코팅은 연마 입자의 코팅에 자력을 사용하는 것을 포함한다.

연마 입자가 정전 코팅에 의해 부착되는 경우, 배킹부는 드럼상에 배치되는 것이 바람직하다. 이 드럼은 원래의 지지 구조체일 수 있거나 다른 드럼일 수 있다. 드럼은 정전 코팅 과정에 대한 접지로서 작용한다. 그런 다음, 적정량의 연마 입자가 드럼 하면의 플레이트에 놓여진다. 다음에, 드럼이 회전되고 정전기장(場)이 인가된다. 드럼이 회전하면, 연마 입자는 메이크 코팅 안으로 매립되어진다. 드럼은 원하는 양의 연마 입자가 코팅될 때까지 회전된다. 최종적인 구성체는 메이크 코팅의 응고에 충분한 조건하에 노출된다.

선택적으로, 드럼 대신에 정전 과정용 접지로서 하전된 플레이트가 사용될 수 있다.

사이즈 코팅

제3 접착층 또는 사이즈 코팅은 롤 코팅이나 스프레이 코팅에 의한 것과 같은 메이크 코팅 및 연마 입자 위에 도포될 수 있다. 바람직한 사이즈 코팅은 실란 처리된 칼슘 메타실리케이트로 충전된 레졸 페놀 수지이다. 사이즈 코팅이 도포되고 나서, 그 사이즈 코팅은 전형적으로 소정의 에너지원에 노출되는 것에 의해 응고된다. 이들 에너지원은 열에너지 및 방사 에너지 모두를 포함한다.

수퍼사이즈 코팅

몇몇 경우, 제4의 코팅층으로서 수퍼사이즈 코팅을 사이즈 코팅 위에 도포하는 것이 바람직하다. 선택적인 수퍼사이즈 코팅은 코팅된 연마제의 연마 특성을 향상시키기 위해 연마 보조제를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 연마 보조제의 예로는 칼륨 플루오로보레이트, 크리올라이트, 암모늄 크리올라이트, 황을 포함한다. 연마 보조제는 원하는 결과를 얻는 데 필요한 양 이상으로는 통상 사용하지 않는다. 수퍼사이즈 코팅은 결합제와 연마 보조제로 이루어질 수 있다.

연마 물질은 예비 성형된 연마제 코팅 층상체를 사용하여 도포될 수도 있다. 이 층상체는 연마 입자가 코팅된 기재 재료로 구성된다. 기재 재료는 직물 조각, 중합체 필름, 가황처리된 섬유지 등일 수 있다. 층상체는 전술한 접착제중 어느 것이나; 열접합성 물질; 압력 민감성 접착제; 예컨대, 미국 특허 제 4,609,581 호(오트에게 허여)에 개시된 후크 및 루프 수단과 같은 기계적 체결 수단을 사용하여 본 발명의 배킹부의 외표면에 도포될 수 있다. 이러한 도포에는 층상체가 액체 배킹 루프의 경화 또는 응고에 의해 부착되도록 배킹 결합제 및 보강 섬유의 액체 루프에 층상체를 도포하는 부착 방법이 포함될 수 있다. 본 발명의 코팅된 연마 제품에 대한 이 실시예는 연마 재료가 소모되었을 때 층상체를 제거하여 그것을 다른 층상체로 교환할 수 있는 잠재성 때문만으로도 유리하다. 본 발명의 배킹부는 이러한 방법으로 재활용되거나 재사용될 수 있다.

본 발명은 이하의 비한정적인 예시들을 통해 추가적으로 예시될 것이다. 이 예시들에서 부(part), 백분율, 비율 등의 모든 것은 다른 지시가 없을 때 중량비에 의한 것이다.

보 기

하기의 명칭은 실시예 전체에 걸쳐 사용된다.

DW: 탈이온수.

SCA: 실란 결합제로서, 미국 코넥티컷주 댄버리에 소재하는 오에스아이 스페셜티스사에서 판매하는 상표명 "A-1100"을 이용 가능.

ASC: 비결정질 실리카 점토, 독일의 디가우사 게엠베하에서 판매하는 상표명 "Peerless #4"을 이용 가능.

RPR: 0.75 내지 1.4% 프리 포름알데히드와 6 내지 8%의 프리 페놀을 함유하며, 약 78%가 고체이고 잔부는 물이고, pH가 약 8.5 그리고 약 2400 내지 288 centipoise(점도의 단위)의 점성을 가짐.

ASF: 비결정질 실리카 충전물로서, "Aerosil R-972"라는 상표로 시판.

HLR: 라텍스 수지로서, 미국 오하이오주 클리블랜드에 소재하는 굿리치사에서 판매하는 상표명 "Hycar 1581"를 이용 가능.

SWA1: 습윤제로서, 미국 일리노이즈주 시카고에 소재하는 악크 케미 아메리카사에서 판매하는 상표명 "Interwet 33"을 이용 가능.

SWA2: 습윤제로서, 미국 코넥티컷주 덴버리에 소재하는 유니온 카바이드사에서 판매하는 상표명 "Silwet L-7604"를 이용 가능.

ERH: 에폭시 수지로서, 미국 텍사스주 휴스턴에 소재하는 쉘 케미칼사에서 판매하는 상표명 "Epon 828"을 이용 가능.

POPDA: 폴리옥시프로필렌에디아민으로서, 미국 유타주 솔트 레이크 시티에 소재하는 헌츠만사에서 판매하는 상표명 "Jeffamine D-230"을 이용 가능.

UR1: 폴리에테르계 폴리우레탄 수지로서, 미국 코넥티컷주 미들버리에 소재하는 유니로얄 케미칼사에서 판매하는 상표명 "Adiprene L-167"을 이용 가능.

DMTA: 디(메틸디오)톨루엔에디아민으로서, 미국 로스앤젤레스주 베이톤 러지에 소재하는 알베마르사에서 판매하는 상표명 "Ethacure 300"을 이용 가능.

TPGA: 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트로서, 미국 펜실베니아주 웨스트 체스터에 소재하는 사르토머사에서 판매하는 상표명 "SR-306"을 이용 가능.

PH2: 2-벤질-2-N,N-이메틸아미노-1-(4-모르홀리노페닐)-1-부타디엔으로서, 미국 뉴욕주 호오돈에 소재하는 시카 가이기사에서 판매하는 상표명 "Irgacure 369"를 이용 가능.

CMSK: 칼슘 메타실리케이트로서, 미국 뉴욕주 윌스보론에 소재하는 엔와시오사에서 판매하는 상표명 "400 Wollastokup"을 이용 가능.

IO: 철 산화물 안료로서, 미국 일리노이즈주 페어뷰 헤이츠에 소재하는 헤크로스 피그먼트사에서 판매하는 상표명 "Kroma Red Iron Oxide"를 이용 가능.

GBF: 유리 포말로서, 미국 미네소타주 세이트 폴에 소재하는 3엠사에서 판매하는 상표명 "Scotchlite H50/10,000 EPX"를 이용 가능.

실험예 1

미국 코네티컷주 미들타운에 소재하는 어드벤스드 벨트 테크놀러지사에서 판매하는 상표명 "WT-3"를 이용할 수 있는 무단의 이음매 없는 폴리에스테르/면사 배킹 기재를 마련하였다. 직물은 면사를 날실(기계) 방향으로 그리고 폴레에스테르를 씨실(충전) 방향으로 하여 2 면사 대 1 폴리에스테르로 직조된 직물이었다. 폴리에스테르는 약 11 가닥/cm이고, 면사는 약 45 가닥/cm이었다. 폴레에스테르는 벨트 원주에 위치하며 면사는 교차 방향이었다. 이음매 없는 배킹부의 길이는 335.5cm이고, 너비는 30.5cm이었다.

이음매 없는 배킹 루프 기재를 수돗물로 세척하여, 335.3cm의 원주, 38.1cm의 너비, 0.64cm의 벽 두께를 갖는 알루미늄 허브사에 배치하였다. DC 전동기에 의하여 분당 1 내지 45회전(rpm)으로 회전할 수 있는 7.6 cm의 맨드릴상에 허브를 설치하였다.

이음매 없는 배킹부는 허브상에 배치되고 나서 배킹 포화제를 도포한다. 이음매 없는 배킹 로프 기재상에는, 25부의 DW, 0.5부의 SCA, 14부의 ASC, 21.5부의 RPR, 2.5부의 ASF, 36부의 HLR, 0.25부의 SWA1, 및 0.25부의 SWA2의 조성을 갖는 수지층을 코팅한다. 상기 포화제 수지의 점도는 34℃에서 60rpm의 스핀들 2인 브룩필드 비스코미터로 측정하였을 때 310cps 이었다. 포화제 코팅부의 젖은 상태에서의 질량은 평방 cm당 약 0.0325 그램이었고, 배킹 루프의 두께의 약 절반은 축축하였다. 코팅된 이후에, 드럼은 3rpm으로 회전되었고 축축한 코팅부는 건조 및 자외선 가열기를 사용하여 부분적으로 경화시켰다.

축축한 이음매 없는 배킹부상에는 "프리사이즈"로 언급되는 73부의 ERH, 24.35부의 POPDA, 2.4부의 ASF, 및 0.25부의 SWA2 조성을 갖는 에폭시 수지 코팅부를 도포하였다. 상기 에폭시 코팅부의 젖은 상태의 중량은 평방 cm당 약 0.009 그램이었다. 코팅된 이후에, 드럼은 3rpm으로 회전되고, 코팅부를 상술한 바와 같이 자외선 가열기를 사용하여 부분적으로 경화시켰다.

경화된 프리사이즈 코팅부상에는 50부의 UR1, 23부의 DMTA, 26부의 TPGA, 0.5부의 H2, 및 0.5부의 SWA2 조성을 갖는 우레탄 수지 혼합물을 코팅하여 베이스층을 형성하였다. 이러한 코팅부의 젖은 상태에서의 중량은 평방 cm당 약 0.0325 그램이었다. 코팅된 이후에, 닥터 블레이드를 사용하여 권취된 수지를 평활하게 하였다. 평탄하게된 수지를 퓨젼 시스템즈사의 V 램프(600와트/인치)로 60 초동안 경화시켰다.

경화된 베이스층의 상부에는 상술한 방법으로 권취 수지로 이루어진 제2층을 코팅한다. 평탄화 가공이 된 이후에, 미국 펜실베니아주 베드레헴에 소재하는 신세틱 쓰레드로부터 매입가능한 800 데니어의 "KEVLAR 49" 섬유를, 벨트 너비의 cm당 약 16.5개의 실로 평탄화된 수지상에 권취한다. 상기 섬유는 수지가 혼입된 것이 필수적이었다. KEVLAR 섬유는 최종 배킹부를 강하게 하며 연신율을 최소화시킨다. 스트랜드는 인장기를 통과하고 나서 한 번에 2회씩 소면기를 통해 권취되었다. 보강 섬유질 스트랜드는 분당 10cm의 비율로 허브의 표면을 가로질러 이동하는 레벨 와인더를 갖는 방사 안내 시스템에 의하여 이음매 없는 배킹 루프 기재상에 랩 처리된다. 이러한 과정 동안, 허브는 45rpm으로 회전되었다. 랩 처리된 이후에, 수지 및 섬유를 닥터 블레이드로 평탄화 처리된 이후에 V 램프로 60초 동안 경화시켰다.

이전에 경화된 수지의 바로 위에 동일한 수지량으로 또 다른 권취 수지층을 코팅하였다. 그 후, V 램프로 60초 동안 경화시켰다.

보강 섬유가 루프의 내측에 배치되도록, 섬유 보강 배킹 구조체를 허브로부터 제거하여 뒤집는다.

실험예 2

실험예 2는 권취 수지층을 코팅 및 경화시킨 이후에 180 미크론 Imperial Microfinishing Film(3엠사 제품)을 사용하는 Doall D-10 그라인더(미국 일리노이즈주 데스 플레인즈에 소재하는 도알사)로 경화된 수지의 약 0.12 내지 0.25mm를 갈아낸 것을 제외하고 실험예 1과 동일한 방법으로 마련하였다. 이러한 배킹부 연마 작업은 배킹부를 더욱 평탄하게 하여 균일한 측경(caliper)을 제공하는데 도움이 되었다.

실험예 3

실험예 3은 제2 권취 수지층을 도포 및 평탄화 가공한 이후에 제3 권취 수지층이 코팅 및 평탄화 가공되는 것을 제외하고 실험예 1과 동일하게 마련하였다. 평탄화 가공된 수지상에 제2 섬유층을 권취하였다. 상기 수지를 경화시키고, 제4 수지층을 코팅 및 경화시켰다. 최종 벨트를 뒤집었다.

실험예 4

실험예 4는 최종 경화 이후에 벨트를 허브로부터 제거하고 7.62cm로 절단한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 방법으로 준비하였다. 이렇게 절단된 스트립은 맨드릴(보강 수지가 드러나 있음)로 이동되어, 180 미크론 Imperial Microfinishing Film(3엠사 제품)을 사용하는 Doall D-10 그라인더(미국 일리노이즈주 데스 플레인즈에 소재하는 도알사)로 경화된 수지의 약 0.12 내지 0.25mm를 갈아냈다. 이렇게 배킹부를 연마하는 작업은 배킹부를 더욱 평탄화하게 하고 균일한 측경을 제공하는데 도움이 되었다.

연마제 덩어리를 제조하기 위한 실험예 전체에 걸쳐 하기의 명칭이 사용된다.

SAG: 140/170 메쉬의 입방체 붕화 질화물 입자.

ERH: 에폭시 수지로서, 미국 텍사스주 휴스톤에 소재하는 쉘 케미칼사에서 판매하는 상표명 "Epon 828"을 사용 가능.

DW: 탈이온수

EGME: 폴리솔브로 알려진 에틸렌 클리콜 모노부틸 에테르로서, 미국 코넥티컷주 스탬포드에 소재하는 오린사로부터 입수 가능.

PS100: 방향성 솔벤트로서, 미국 텍사스주 휴스톤에 소재하는 엑손 케미칼사에서 판매하는 상표명 "WC-100"을 사용 가능.

EPH: 에폭시 경화제로서, 미국 미네소타주 미네아폴리스에 소재하는 헨켈사에서 판매하는 상표명 "Versamid 125"를 사용 가능.

GPM: 유리 분말로서, 51.5%의 SiO₂, 27.0%의 B₂O₂, 8.7%의 Al₂O₃, 7.5%의 MgO, 2.0%의 ZnO, 1.1%의 CaO, 1.0%의 Na₂O, 1.0%의 K₂O, 0.5%의 Li₂O, 325 메쉬 미만의 미세한 가루.

실험예 5

실험예 5는 7.6cm로 절단된 실험예 1의 배킹부를 이용하여 제조된 코팅된 연마 벨트였다.

실험예 1의 섬유 보강 배킹 구조체를 뒤집어 보강 섬유가 내측에 위치시킨 이후에, 한 쌍의 아이들 롤상에 팽팽하게 배치시키며, 상기 롤 중 하나는 배킹부를 회전시키기 위하여 전동기에 의하여 구동 가능하다. 배킹부의 폴리에스테프/면사상에 모든 수지 코팅부를 배치하였다.

섬유 보강층에 대향하는 이음매 없는 배킹부 기재의 노출 측면상에는 31.6부의 DW, 0.5부의 SCA, 13.3부의 ASC, 20부의 RPR, 1.8부의 ASF, 32.4부의 HLR, 0.25부의 SWA1, 및 0.25부의 SWA2의 조성을 갖는 포화 수지를 롤 코팅하였다. 상기 포화 수지의 젖은 상태의 중량은 평방 cm당 약 0.019 그램이었다. 축축한 배킹부를 원형 허브상에 배치하고 오븐에서 90℃로 30분간 건조하였다.

건조된 배킹부상에는 73부의 ERH, 24.35부의 POPDA, 2.4부의 ASF, 및 0.25부의 SWA2의 조성을 갖는 에폭시 프리사이즈 수지를 나이프 코팅한다. 사이트 코팅의 젖은 상태의 중량은 평방 cm당 약 0.011 그램이었다. 코팅된 배킹부를 원형 허브상에 배치하고 오븐에서 90℃로 30분간 건조하였다.

7.6cm 폭의 배킹부상에 5.7cm 폭의 통로로 34.29부의 RPR, 12.46부의 DW, 51.85부의 CMSK, 0.75부의 ASF, 0.19부의 ASC, 0.23부의 SWA1, 및 0.23부의 SWA2의 조성을 갖는 페놀성 메이크 수지를 나이프 코팅하였다.

하기의 방법에 따라 유리화 덩어리가 제조되었다. GPM 유리 결합제는 그 열팽창계수가 실시예에서 사용된 초연마 입자의 열팽창계수(3.5×10^-6/℃와 것의 동일하도록 조성되었다.

유리화 덩어리는 47.2부의 SAG, 17.7부의 GP, 6.8부의 ERH, 3부의 ERH, 3부의 PS100, 및 22.3부의 85/15 EGME/DE 조성물을 혼합하여 슬러리로 제조하였다. 슬러리는 약 1016 마이크로미터의 깊이, 길이 및 너비의 구멍을 갖는 실리콘 주형에 나이프 코팅하였다. 상기 슬러리를 주형 내에서 90℃에서 30분 동안 건조 및 경화시켰다. 발생된 입방체를 주형으로부터 제거하였다. 연소 과정 동안 덩어리가 서로 달라붙는 것을 방지하기 위하여, 건조된 덩어리를 알루미나 점토에서 220/230 메쉬 SAG의 베드로 배치하였다. 점토는 대기에 노출된 소형 로에 배치되었다. 로의 온도를 4 시간 주기 동안 25℃에서 900℃까지 증가시키고, 그 이후에 900℃에서 3 시간 동안 유지한 다음, 뒤집어 하루밤 동안 실온 상태에서 냉각하였다. 가열 및 유리화된 덩어리는 16 메쉬 스크린을 통해 스크린 처리하여 서로 완전히 분리시키고 미세한 SAG를 제거하였다.

상술한 바와 같이 제조된 유리화 덩어리를 상기 페놀성 메이크 수지상에 평방cm당 0.093 그램의 중량으로 드롭 코팅하였다. 거의 원형인 허브상에 그리고 90℃에서 90분 동안 그리고 155℃에서 30분 동안 오븐 내에 벨트를 배치하였다.

상기 덩어리상에는 30.06부의 RPR, 28.48부의 DW, 0.37부의 SCA, 37.34부의 CMSK, 0.19부의 IO, 1.21부의 GBF, 0.23부의 SWA1, 및 0.23부의 SWA2의 조성을 갖는 페놀성 사이즈 수지를 롤 코팅하였다. 상기 사이즈 코팅의 젖은 상태의 중량은 평방cm 당 약 0.033 그램이었다. 거의 원형인 90℃에서 90분 동안 그리고 155℃에서 3시간 동안 오븐 내에 벨트를 배치하였다.

실험예 6

실험예 6은 실험예 4의 배킹부가 사용된 것을 제외하고 실험예 5와 동일한 방법으로 제조하였다.

본 발명은 여러 가지 특정의 바람직한 실시예와 기법을 참조로 하여 설명되었다. 그러나, 본 발명의 취지 및 범위내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해하여야 한다.

Claims

(a)노출된 전면과 배면을 갖는 무단의 이음매 없는 배킹 기재를 임시 지지 구조체의 둘레면상에 팽팽하게 장착하는 단계;

(b)상기 전면에, 연속하는 섬유질의 보강 재료를 다수회 감는 단계;

(c)상기 전면에 제1 결합제 선구체로 이루어진 코팅부를 도포하는 단계;

(d)무단의 이음매 없는 보강 배킹부를 형성하기 위하여, 상기 제1 결합제 선구체를 응고시켜 상기 섬유질의 보강 재료를 전면에 접착하기에 효과적인 조건에 상기 코팅부를 노출시키는 단계 및;

(e)연마 입자와 접착제를 함유하는 연마 코팅부를 무단의 이음매 없는 보강 배킹부의 배면 또는 전면상에 도포하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 가요성 연마 벨트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 연속하는 섬유질의 보강 재료는 스트랜드인 것을 것을 특징으로 하는 코팅된 가요성 연마 벨트 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 섬유질의 보강 재료는 전면상에 섬유질 스트랜드를 나선형으로 권취하여 제공된 것을 특징으로 하는 코팅된 가요성 연마 벨트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는 (b) 단계 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 코팅된 가요성 연마 벨트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 (e) 단계는 (a) 단계 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 코팅된 가요성 연마 벨트 제조 방법.
(a)노출된 전면과 배면을 갖는 무단의 이음매 없는 배킹 기재를 임시 지지 구조체의 둘레면상에 팽팽하게 장착하는 단계;

(b)상기 기재를 포화 수지 선구체로 적어도 부분적으로 적시는 단계;

(c)상기 포화 수지 선구체를 적어도 부분적으로 경화하는 단계;

(d)상기 전면에 프리사이즈 선구체로 이루어진 코팅부를 도포하는 단계;

(e)상기 프리사이즈 선구체를 적어도 부분적으로 경화하는 단계

(f)상기 전면에, 연속한 섬유질의 보강 재료를 다수회 감는 단계;

(g)상기 전면에 제1 결합제 선구체로 이루어진 코팅부를 도포하는 단계;

(h)무단의 이음매 없는 보강 배킹부를 형성하기 위하여, 상기 제1 결합제 선구체를 응고시켜 상기 섬유질의 보강 재료를 전면에 접착하기에 효과적인 조건에 상기 코팅부를 노출시키는 단계; 및

(i)연마 입자와 접착제를 함유하는 연마 코팅부를 무단의 이음매 없는 보강 배킹부의 배면 또는 전면상에 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 가요성 연마 벨트 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 루프 기재는 직물인 것을 특징으로 하는 코팅된 가요성 연마 벨트 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 연속하는 섬유질의 보강 재료는 전면의 측방향 너비에서 약 2 내지 50 스트랜드/cm의 스트랜드 간격을 갖는 전면상에 나선상으로 권취된 스트랜드인 것을 특징으로 하는 코팅된 가요성 연마 벨트 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 나선상으로 권취된 스트랜드는 전면의 전체 측방향 너비를 실질적으로 차폐하는 것을 특징으로 하는 코팅된 가요성 연마 벨트 제조 방법.
(a)노출된 전면과 배면을 갖는 무단의 이음매 없는 배킹 기재를 임시 지지 구조체의 둘레면상에 팽팽하게 장착하는 단계;

(b)상기 기재를 포화 수지 선구체에 적어도 부분적으로 적시는 단계;

(c)상기 포화 수지 선구체를 적어도 부분적으로 경화하는 단계;

(d)상기 전면에 프리사이즈 선구체로 이루어진 코팅부를 도포하는 단계;

(e)상기 프리사이즈 선구체를 적어도 부분적으로 경화하는 단계

(f)상기 전면에, 연속하는 섬유질의 보강 재료와 결합제 재료를 포함하는 섬유질 보강층을 다수회 감는 단계;

(g)연마 입자와 접착제를 함유하는 연마 코팅부를 무단의 이음매 없는 보강 배킹부의 배면 또는 전면상에 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 가요성 연마 벨트 제조 방법.