KR940003574B1

KR940003574B1 - 방사선 경화성 결합제를 갖는 피복된 연마제 제품 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR940003574B1
Application number: KR1019860006480A
Authority: KR
Inventors: 유진 보에트 체르 토마스; 폴 타렉커 빅토르
Original assignee: 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴패니; 도날드 밀러 셀
Priority date: 1985-08-07
Filing date: 1986-08-06
Publication date: 1994-04-25
Also published as: US4652274A; KR870002228A; CA1253700A; FI862556A0; JPS6234781A; ATE53525T1; FI80895B; JPH0796624B2; EP0213738A1; FI80895C; DE3671852D1; EP0213738B1; FI862556A

Abstract

내용 없음.

Description

방사선 경화성 결합제를 갖는 피복된 연마제 제품 및 그 제조방법

본 발명은 배킹(backing) 시이트 상에서 연마제 과립을 보유하고 지지하는 수지 결합체를 갖는 피복된 연마제 제품과 그 제조방법에 관한 것이다.

피복된 연마제 제품은 일반적으로 유연한 배킹(접착제가 배킹위에서 연마제 과립의 코우팅을 보유 및 지지하고 있음)을 함유한다. 상기 배킹은 종이, 직물, 가황 섬유 등이거나 또는 이 물질들의 하나 또는 그 이상의 조합물일 수 있다. 연마제 과립은 플린트, 석류석, 산화알루미늄, 알루미나-지르코니아, 다이어몬드, 탄화규소 등으로 형성될 수 있다. 근래에는 주로 사용되는 결합체들은 페놀수지, 가죽아교 및 니스이다. 페놀수지는 페놀-알데히드형 수지를 포함한다. 페놀수지, 가죽아교 및 니스이외에도 피복된 연마제를 제품 제조에 사용되는 다른 공지된 수지 결합제 물질은 에폭시수지, 우레아포름알데히드 수지 및 폴리우레탄 수지이다.

피복된 연마제는 수지 결합제 물질의 “메이크(make)”코우트와 상기 메이크 코우트상에 수지 결합체 물질의 “사이즈(size)”코우트를 사용할 수 있는데, “메이크”코우트는 상기 과립이 배향될때 연마제 과립의 말단부를 시이트상에 고정시키기 위해 사용하며, “사이즈”코우트는 시이트에 연마제 과립을 견고하게 접착 결합하기 위해 제공된다. 사이즈 코우트 수지는 메이크 코우트 수지와 같은 물질이거나 다른 수지 물질 일수 있다.

피복된 연마제의 제조에 있어서, 메이크 코우트 수지 결합제와 연마제 과립을 먼저 배킹에 적용한후 사이즈 코우트 수지 결합체를 적용하고 마지막으로 구조물을 완전히 경화시킨다. 일반적으로, 열경화성 결합체는 우수한 특성, 예를들어 내열성을 갖는 피복된 연마제를 제공한다. 열경화성 결합제의 예에는 내열성을 갖는 피복된 연마제를 제공한다. 열경화성 결합체의 예에는 페놀수지, 에폭시 수지 및 알키드 수지가 있다. 그러나 폴리에스테르 또는 셀룰로오즈 배킹에 있어서, 경화 온도는 약 130℃까지로 제한된다. 이 온도에서, 경화시간은 길다. 긴 경화시킨은 페스톤(festoon) 경화부분을 필요로 한다. 페스툰 경화부분의 단점은 서스펜션 로드(suspension rod)에서의 결함 형성, 큰 페스툰 오븐에서의 온도 변화로 인한 불균일한 경화, 결합제의 새깅(sagging) 및 연마제 과립의 이동이다. 또한 페스툰 경화 부분은 많은 양의 공간과 에너지를 필요로 한다.

피복된 연마제 제조시의 열경화 방법의 단점을 극복하기 위해 방사선 경화 방법을 사용하는 것이 제안되어 왔다. 미합중국 특허 제4,047,903호는 피복된 연마제를 제조하기 위해 에폭시-아크릴 결합제와 전자비임조사를 사용함을 기재하고 있다. 미합중국 특허 제4,345,545호, 미합중국 특허 제4,457,766호 및 영국 특허 제2,087,263A호는 피복된 연마제 제조에 수지 피복 웨브의 전자 비임 경화법을 사용함을 기재하고 있다. 상기 특허들에 기재된 전자비임 경화성 수지 결합제의 예에는 우레탄-아크릴레이트와 에폭시-아크릴레이트가 있다. 상기 특허들에 기재된 결합제들은 열안정성, 표면 경도 및 연마 성능에 있어서 열경화성 결합체보다 우수하지 못하다.

본 발명은 (1) 적어도 하나의 말단 또는 펜던트 아크릴레이트기를 갖는 이소시아누레이트 유도체와 적어도 하나의 말단 또는 팬던트 아크릴레이트기를 갖는 이소시아네이트 유도체로 이루어진 군중에서 선택된 적어도 하나의 단량체 및 (2) 적어도 하나의 말단 또는 팬던트 아크릴레이트 기를 갖는 지방족 또는 시클로지방족 단량체로부터 형성된 공중합체를 함유하고 결합제와 함께 연마제 입자 또는 과립을 지니는 배킹을 포함하는 피복된 연마제에 관한 것이다.

이소시아누레이트/이소시아네이트기의 바람직한 단량체는 헤테로사이클고리 배열을 가지며, 바람직한 단량체는 아크릴산과 메타크릴산의 혼합물과 트리스(히드록시알킬) 이소시아누레이트의 반응 생성물이다. 적어도 하나의 아크릴레이트기를 갖는 그룹의 바람직한 지방족 또는 시클로지방족 단량체는 트리메틸을 프로판 트리아크릴레이트이다. 공중합체는 전술한 단량체를 함유한 혼합물을 통상적인 전자기 방사원, 바람직하게는 이온화 방사원에 노출시킴으로써 바람직하게 형성된다.

본 발명의 피복된 연마제의 성능은 특히 연마성능, 경도 및 열안정성에 있어서 열경화성 페놀 수지로 생성된 피복 연마제의 성능과 같거나 또는 그것을 능가한다. 본 발명의 피복된 연마제는 특히 열안정성, 표면경도 및 연마성능에 있어서, 지금까지 공지된 방사선 경화성 피복 연마제에 비해 개선된 성능을 나타낸다.

본 발명의 피복된 연마제 제품을 형성하기 위한 통상적인 성분은 본 분야에서 전형적으로 사용되는 성분중에 선택된다. 전술한 바와같이 배킹은 종이, 직물, 가황 섬유, 중합체 필름 또는 다른 공지된 배킹 물질로 형성된다. 연마제 과립은 피복 연마제 제조에 사용되는 통상의 등급일 수 있으며 플린트, 석류석, 산화 알루미늄, 알루미나 : 지르코니아, 다이어몬드 및 탄화규소 등이거나 또는 그것의 혼합물일 수 있다. 상기 시이트상에서 연마제 과립의 빈도도 또한 통상적이다. 연마제 과립은 배향되거나 또는 특별한 피복된 연마제 제품에 따라서, 방향없이 배킹에 적용될 수 있다.

본 발명의 피복된 연마제 제품은 또한 본 기술면에서 공지된 바와같이 변형될 수 있다. 예를들어, 압감성 접착제와 같은 이면도포(back coating)가 상기 배킹의 연마제가 없는 면에 적용될 수 있고 아연 스테아레이트와 같은 여러가지 슈퍼사이즈(supersize)가 연마제 적재(loading)를 방지하기 위해 연마제 표면에 적용될 수 있다.

본 발명에 피복 연마제에 대한 결합제는 두가지 종류에서 선택된 코모노머의 공중합으로 형성된 공중합체를 함유한다. 상기 반응 혼합물은 각 종류로부터 적어도 하나의 코모노머를 함유하여야 한다. 단량체의 첫번째 종류는 적어도 하나의 말단 또는 펜던트 아크릴레이트기를 갖는 이소시아누레이트 유도체 또는 이소시아네이트 유도체를 포함한다.

본 명세서에 사용된 바와같이 “아크릴레이트”는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함한다. 지방족 또는 시클로지방족 단량체의 두번째 종류는 아크릴산 에스테르를 포함한다. 상기 단량체들은 적어도 하나의 말단 또는 팬던트 아크릴레이트기를 함유하여야 한다.

이소시아누레이트 유도체의 단량체들은 하기 일반식(Ⅰ)로 표시될 수 있다 :

상기식에서 각 R은 상이하거나 동일하며 적어도 하나의 말단 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 함유하는 기를 나타낸다. 바람직하게, R은 하기 일반식(Ⅰa), (Ⅰb), (Ⅰc)를 나타낸다 :

상기식에서, R¹은 1 내지 20개의 탄소원자, 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소원자를 갖는 2개의 알킬렌기이고 ; R²는 -H 또는 -CH₃이고 ; R³는 -H 또는 -CH₃이고 ; R⁴는 수소, 1 내지 20개의 탄소원자를 갖는 알킬기, 6 내지 26개의 탄소원자를 갖는 아릴알킬이고 ; R⁵는 수소, 1 내지 20개의 탄소원자를 갖는 알킬기, 6 내지 26개의 탄소원자를 갖는 아릴알킬기이고 ; R⁶는 1 내지 20개의 탄소원자, 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소원자를 갖는 2가의 알킬렌기이고 ; R⁷은 공유 결합 또는 1 내지 20개의 탄소원자, 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소원자를 갖는 2가의 알킬렌기이고 ; a는 1 내지 3의 정수이고 ; b는 0 또는 1이고 ; c는 0 또는 1이고 ; a+b+c=3이다.

R¹, R⁶, R⁷로 표시되는 기들은 직쇄, 측쇄 또는 사이클이다. 사이클일때, 사이클 고리는 5 또는 6고리 원자를 포함할 수 있다.

본 발명에 적당한 이소시아누레이트 단량체들은 미합중국 특허 제3,932,401호, 제4,145,544호, 제4,288,586호, 제4,324,879호, 및 제4,485,226호에 기술된 방법에 따라 제조될 수 있다.

아크릴 이소시아네이트 유도체의 단량체들은 하기 일반식(Ⅱ)로 표시될 수 있다.

(II)

상기식에서, A는 1 내지 20개의 탄소원자, 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소원자를 갖는 2개의 알킬렌기이고 ; R⁸은 동일하거나 상이하며

로 나타낼 수 있다.

(상기식에서, a, b, c, d, R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷은 상기에서 정의한 바와같음.)

A는 직쇄, 측쇄 또는 충분히 길다면, 사이클일 수 있다. 출발 물질의 유용성 때문에 A는 -CH₂-C(CH₃)₂-CH₂CH(CH₃)-CH₂CH₂가 바람직하다.

헤테로사이클고리 배열의 단량체가 바람직한데, 그 이유는 상기 단량체로부터 형성된 중합체들이 특히 고온의 연마 조건에서 더욱 내구적이기 때문이다.

적어도 하나의 말단 또는 펜던트 아크릴레이트 기를 갖는 바람직한 지방족 또는 시클로지방족 단량체는 하기 일반식(Ⅲ)로 나타낼 수 있다.

상기식에서, R⁹는 상이하거나 동일하며 H 또는

로 나타낼 수 있고 ; R¹⁰은 1 내지 10개의 탄소원자를 갖는 알킬기이고 ; R¹¹은 -H 또는 -CH₃이고 ; R¹²는 H 또는 -CH₃이고 ; R¹³은 적어도 하나의 R⁹가 H가 아니라면 공유결합 또는 1 내지 20개의 탄소원자를 갖는 2가의 알킬렌기이다.

R¹³으로 나타내는 기는 직쇄, 측쇄 또는 사이클일 수 있다. 사이클이라면, 상기 사이클 고리는 5 또는 6고리 원자를 함유할 수 있다.

본 발명에 적합한 일반식(Ⅲ)의 아크릴레이트 단량체들은 아크릴산, 메타크릴산, 또는 크로톤산의 단일 작용성 또는 다가작용성 에스테르, 예를들면, 상기 산들의 메틸, 에틸-프로필, 부틸, 헥실 또는 히드록시알킬 에스테르 및 비닐 톨루엔, 스티렌, 디비닐 벤젠과 알릴에스테르와 같은 방향족 단량체를 포함한다. 본 발명에 적당한 아크릴에스테르 단량체들은 상업적으로 시판되고 있다.

단량체(Ⅲ)에 대한 단량체(Ⅰ) 또는 (Ⅱ)의 비율은 약 1:3 내지 3:1이며 바람직하게는 약 1.5:1 내지 1:1.5이다.

공중합성 단량체들은 비-반응성 용매가 오염효과를 나타내지 않게 하면서 코우팅 수지의 점도를 조절하기 위한 희석제로서 그 자신이 작용할 수 있다.

결합제 제조용 조성물을 제조하기 위해 충전제, 촉매 및 다른 첨가제와 함께 단량체들이 적당한 용기중에서 함께 혼합된다. 상기 혼합물을 코우팅이 형성되는 표면, 예를들면 메이크 코우트의 배킹, 사이즈 코우트의 광물성 연마제층에 적용한다.

본 발명의 결합제 제조에 유용한 공중합체는 바람직하게는 전자기 방사 더욱 바람직하게는 이온화 방사(0.1 내지 10Mrad의 에너지, 바람직하게는 1 내지 10Mrad의 에너지)에 의해 형성되고 경화된다. 사용 방사선량은 공중합체를 제조하기 위해 사용되는 단량체에 요구되는 경화 정도에 좌우된다. 전형적인 전자 방사선량은 300M/분 까지의 처리 속도를 부여한다. 소정의 방사선량의 경화율은 조성물의 밀도와 특성뿐만 아니라 두께에 따라 달라진다. 본 발명의 결합체를 경화하기에 적당한 다른 이온화방사원에는 감마-방사선 및 X-레이가 있다. 자외선 방사가 또한 본 발명의 공중합체를 형성하고 제조하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 결합제를 방사선 경화한후, 방사 노출중에 그리트 음영(grit shadow)에 존재할 수 있는 임의의 공중합체를 완전히 경화시키기 위하여 열에너지로 후-경화 할 수 있다. 또는 상기 공중합체가 열에너지에 의해 형성되고, 경화될 수 있다. 후-경화 또는 일차 경화에서 열에너지가 사용될때, 상기 단량체를 함유하는 조성물내에 열 경화 촉매가 함유되는 것이 바람직하다. 통상적인 과산화를 경화 촉매, 예를들어 벤조일 과산화물이 열경화가 유용할 경우 사용될 수 있다.

메이크 코우트와 사이즈 코우트가 동시에 또는 분리되어 경화될 수 있다. 경화는 공기중에서 실시될 수 있지만 질소 대기하에서 실시되는 것이 바람직하다. 분리하여 경화될때, 메이크 코우트는 공기 중에 경화되는데, 사이즈 코우트로 하여금 두개의 코우트 사이에서 결합을 이루도록 하기 위해 사이즈 코우트 적용시에 완전히 경화되지 않는 메이크 코우트의 표면을 가지는 것이 일반적으로 요구되기 때문이다. 메이크 코우트 또는 사이즈 코우트는 일반적으로 적당한 촉매가 첨가되어 열경화될 수 있다. 그러나, 메이크 코우트와 사이즈 코우트가 바람직한 처리 잇점을 보유하도록 방사선 경화성인 것이 바람직하다.

메이크 코우트와 사이즈 코우트 모두가 본 발명의 결합체로 형성될 필요는 없다. 사이즈 코우트가 본 발명의 결합체로 형성된다면, 메이크 코우트는 통상의 결합제 물질, 예를들면 페놀수지, 가죽 아교, 니스, 에폭시수지, 우레아-포름알데히드수지, 폴리우레탄 수지로 형성될 수 있다. 메이크 코우트가 본 발명의 결합제로 형성된다면, 사이즈 코우트가 통상의 결합제 물질로 형성될 수 있다. 또한 메이크 코우트와 사이즈 코우트가 결합제 또는 본 발명의 결합제로부터 형성될 수 있다.

메이크 코우트와 사이즈 코우트 보다는 단일 결합제 코우트가 사용될 수 있다는 것도 또한 고려된다. 그러나 메이크 코우트와 사이즈 코우트 모두가 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 피복된 연마제는 특성과 성능은 페놀수지를 포함하는 결합제를 갖는 피복된 연마제의 특성 및 성능과 같거나 또는 그보다 우수하다. 본 발명의 결합제의 바르콜(Barcol)경도, 온도 안정성, 결합 강도 및 연마 조건하의 내구성은 페놀수지를 함유하는 결합제에 의해 나타나는 특성들과 동일하거나 또는 그것을 능가한다. 본 발명의 연마제 제품의 경화 수지는 고속도의 연마에 의해 야기되는 결합제 분해에 대한 우수한 내열성을 갖는다. 본 발명의수지 결합제를 사용하는 피복된 연마제 제품은 수냉각(water-cooling)할 수 있다.

또한, 본 발명의 결합제는 용매를 필요로 하지 않음으로, 용매 제거의 필요성 및 오염 배제 문제를 소거시킬 수 있다.

하기 실시예들에서는 다음의 약자들이 사용된다 :

AA-아크릴 산

TMPTA-트리메틸을 프로판 트리아크릴레이트

TATHEIC-트리스(히드록시 에틸) 이소시아누레이트의 트리아크릴레이트

NVP-N-비닐-2-피롤리돈

HMDI-트리스(헥사메틸렌 디이소시아네이트)

HMDI-T7-7-아크릴레이트 기를 갖는 트리스(헥사메틸렌 디이소시아네이트)

HMDI-T9-9-아크릴레이트 기를 갖는 트리스(헥사메틸렌 디이소시아네이트)

N-BUMA-N-부틸 우레탄 메가크릴레이트

TEGMDA-트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트

TMDI-2,2,4-트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트

TMDI-T2-2-아크릴레이트 기를 갖는 2,2,4-트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트

TMDI-T4-4-아크릴레이트 기를 갖는 2,2,4-트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트

IBOA-이소보르닐 아크릴레이트

CaCO₃-탄산 칼슘

하기 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 모든 양은 언급이 없는 한 중량부이다.

[실시예 1]

본 실시예는 본 발명의 결합제를 제조하기 위해 사용된 수지 또는 공중합체의 우수한 표면 경도와 종래 기술의 결합제를 제조하기 위해 사용된 수지의 특성을 비교하는 방법에 관한 것이다.

각 샘플에서, 기계적 교반기가 장치된 용기에 결합제 성분들을 넣고 그 혼합물이 균질하게 될때까지 교반함으로써 결합제를 제조했다. 방사선 경화성 결합제 조성물은 4mill 습식 두께로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름상에 나이프 피복하고 Eneray Scienec, Inc.(Woburn, MA)의 모델 250 Electrocurtain

전자비임(절소대기하, 5Mrad의 투여량)으로 200Kev에서 방사선 조사시켰다. 페놀성 대조 샘플은 유리접시에서 페놀성 조성물을 주조하고 90℃에서 90분간 및 100℃에서 12시간 경화함으로써 제조되었다. 상술한 바와같이 제조된 샘플의 경도를 바르콜법(ASTM D-2583-75)으로 측정했다. 상기 방법은 바늘끝에 힘을 가하고 관통 중량을 측정하고 상기 중량을 유리를 관통하기 위해 필요한 중량 퍼센트로 기록하는 것이다. 그 결과를 표 1에 나타내었으며, 샘플 1과 2는 본 발명의 결합제이고 샘플 3에서 8은 종래기술의 결합제이다. 샘플 3에서 5는 열경화 되었으며 샘플 6에서 8은 방사선 경화되었다.

[표 1]

1. 비스페놀 A형 에폭시 수지의 디아크릴레이트에스테르(Celrad

3600, Celanese Chemical Co.)

2. 우비탄

893, Thiokol Corporation.

충전 및 비충전된 TMPTA/TATHEIC 수지 시스템은 다른 방사선 경화 수지 또는 열경화 페놀 수지의 경도보다 우수한 경도를 나타낸다.

[실시예 2]

본 실시예는 종래 기술의 열경화 페놀 결합제와 본 발명의 방사선 경화수지 결합제의 열 안정성을 비교한다. 열 안정성을 온도 함수로서 중량손실(퍼센트로 표시)에 의해 측정했다.

실시예 1에 기술된 방법에 따라 샘플들을 제조했다. 상기 샘플들은 필름과 유리 접시에서 옮기고 열 중량 분석(TGA)에 의해 분석했다. TGA 측정은 공기중에서 100cc/분 유출속도로 Perkin-Elmer Model TGS-2 열 분석기상에 450℃의 최대온도까지 실시되었다. 20℃의 출발 온도를 20℃/분의 속도로 증가시켰다. 그 결과를 표 2에 나타내었으며, 샘플 9에서 11은 본 발명의 경화된 결합제이고 샘플 12에서 16은 종래 기술의 결합제이다. 샘플 12에서 14은 열경화되었고 샘플 15에서 16은 방사선 경화되었다.

[표 2]

1. 우비탄

893, Thiokol Corporation

2. 비스페놀 A형 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르(Celrad

3600,1 Celanese Chemical Co.)

본 발명의 충전 및 비충전된 TMPTA/TATHEIC 수지 시스템은 다른 수지 시스템과 대등한 또는 그 보다 우수한 열 안정성을 가진다.

[실시예 3]

본 실시예는 본 발명의 피복 연마제의 연마 성능 결과를 나타낸다.

방사선 경화성 수지 결합체 조성물을 50g의 TMPTA와 50g의 TATHEIC를 혼합함으로써 제조했다. 100g의 석영(Imsill^RA-10)을 균일한 혼합물이 얻어질때까지 수지 혼합물과 혼합했다. 동일한 조성물을 메이크 코우트와 사이즈 코우트에 대해 사용했다. 메이크 코우트 조성물을 나이프 코우터를 사용하여 3인치 폭에 132인치 길이의 표준 한겹 무명벨트 연마제 배킹에 적용시켜 균일한 메이크 코우트를 얻었다. 광물성 연마제(등급 50의 산화알루미늄)을 정전 도장을 거쳐 벨트의 메이크 코우트상에 적용시켜 균일한 표면 피복도를 얻었다. 이 단계에 유용한 정전도장기는 서독의 Peter Swabe 사에 의해 제조된다. 연마제가 적재된 코우팅을 표 3에 나타낸 바와같이 1 내지 10Mrad 조사량으로 작동되는 250Kev 일렉트로 커튼 전자비임(Energy Scienes사)에 통과시켰다. 선속도와 전류를 균일하게 조절했다.

로울코우터를 사용하여 광물성 연마제 층상에 사이즈 코우트를 적용했다. 메이크 코우트를 경화하기 위해 사용된 것과 같은 조건하에서 경화를 완결시켰다. 메이크 코우트와 사이즈 코우트의 몇가지 조합들을 상기 과정에 의해 제조했다. 제조된 샘플들을 표 3에 요약하였다.

[표 3]

1. 메이크 코우트 벨트의 배킹뿐만 아니라 그 윗부분에 대하여 방사선 조사되었다.

2. 사이즈 코우트는 그 윗부분만 방사선 조사되었다.

상기 샘플들을 뉴욕의 유티카에 소재하는 Divine Brothers Co., Inc.,에 의해 제조된 한겹 벨트 로보트 연마기 상에서 시험하였다. 3인치폭의 132인치 길이의 각 벨트를 55A의 듀로미터 14인치 지름의 접촉 바퀴상에 얹고 1분당 6400f²(SFPM)으로 가동시키고 1인치폭과 10인치길이의 왕복 연강 공작물(mild steel work piece)(1018)를 상기 접촉 바퀴축에 평행되게 위치시켰다. 25파운드의 일정한 하중을 사용하여 상기 벨트에 대해 상기 공작물을 압박시켰다. 본 실시예와 하기 실시예들에서 사용된 바와같이 “최소 절단중량”은 처음 1분간의 연마시간동안 연마된 공작물의 중량을 의미하여 “총 절단중량”은 표시된 연마 시간중에 연마된 공작물의 중량을 의미한다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.

[표 4]

1. 1분간의 연마중에 연마된 금속 중량

2. 지정 시간동안 연마된 금속 중량

3. 샘플을 25파운드의 일정 하중을 연마했다.

본 발명의 수지 결합체는 방사선 경화된 피복 숫돌용 결합제로서 유용하게 사용가능했다.

[실시예 4]

실시예 3과 마찬가지로 본 실시예는 본 발명의 피복 연마제의 연마성능 결과를 나타내며 중요한 차이점은 220등급의 광물성 연마제가 사용되었다는 것이다.

50g의 TMPTA와 50g의 TATHEIC를 균일한 혼합물이 얻어질때까지 혼합함으로써 방사선 경화성 수지결합제 조성물을 제조했다. 동일한 조성물을 메이크 코우트와 사이즈 코우트에 대하여 사용했다. 메이크 코우트 조성물을 나이프 코우터를 사용하여 3인치 폭의 132인치 길이의 표준 한겹 무명 벨트 연마제 배킹에 적용시켜 균일한 메이크 코우트를 얻었다. 메이크 코우트의 중량은 10g이었다. 광물성 연마제(220등급의 알류미늄 산화물)를 정전 도장을 거쳐 벨트의 메이크 코우트에 적용시켜 균일한 표면 피복도를 얻었다. 광물성 연마제의중량은 61g이었다. 연마제가 적재된 코우팅을 표 3에 나타낸 바와 같이 10Mrad의 조사량에서 작동되는 250Kev 일렉트로카튼 전자비임(Energy Science, Inc.)에 통과시켰다. 선속도와 전류를 균일하게 조절했다.

샘플 21로 표시되는 샘플은 두개의 로울 코우터에 의해 광물성 연마제를 덮기에만 충분한 양의 사이즈 코우트로서 피복되었다. 전자비임 방사선(10Mrad)를 사용하여 경화를 완결시켰다.

샘플은 실시예 3과 같이 시험하는데, 차이점은 벨트에 대한 공작물의 하중이 10파운드라는 것이었다. 최초 절단중량(1분)은 25g이었고 ; 총 절단 중량(20분)은 279g이었다. 페놀 수지를 사용하는 대조 샘풀은 12g의 최초 절단 중량과 212g의 총 절단중량을 가진다. 본 발명의 피복 연마제는 페놀성 결합체를 사용하는 피복 연마제보다 연마성능에 있어서 우수했다.

[실시예 5]

본 실시예는 임의의 열경화가 연마제 과립에 의해 가리워지기 때문에 방사선에 노출되지 않은 수지성 물질을 경화시키기 위해 사용될 수 있음을 증명하기 위한 것이다.

광물성 연마제에 의해 가리워지는 수지성 물질의 완전한 경화를 위해 메이크 코우트 조성물에 열 촉매를 첨가했다. 바람직한 양의 촉매를 용매의 분획에 용해시켰다. 표 5에 나타낸 바와같은 비율로 단량체, 충전제 및 촉매를 균일한 혼합물이 얻어질 때까지 혼합했다.

[표 5]

1. 벤조일 과산화물 촉매를 0.05중량부로 샘플 22와 23에 사용했다.

상기 혼합물, 즉, 메이크 코우트를 나이프 코우터에 의해 각 경우에서 무명(X중량) 배킹에 적용시켰다.

광물성 연마제, 산화 알루미늄을 메이크 코우트상에 정전도장하여 균일한 표면코우팅을 얻었다. 산출된 코우트를 바람직한 양의 방사선을 제공하도록 작동된 250Kec 일렉트로커튼 전자-비임에 통과시켜 방사선 조사했다. 상기 샘플들을 100℃에서 4시간 동안 강제 공기 오븐에서 열적으로 후경화했다.

열 후-경화(thermal postcure)한 후, 상기 샘플들을 두개의 코우터에 의해 광물성 연마제를 덮기에 겨우 충분한 양의 사이즈 코우트로써 피복했다.

각 샘플의 사이즈 코우트는 메이크 코우드에 사용된 것과 똑같은 조성물이다. 전자-비임 방사선 조사만을 사용하여 경화를 완결시켰다. 표 6은 연마제 샘플에 대한 코우트 중량과 경화조건을 수록한 것이다.

[표 6]

샘플들을 실시예 3의 한겹 벨트 로보트 연마기 상에 시험했다. 시험방법은 실시예 3에서 사용된 방법과 같았다.

로보트 연마시험 결과는 표 7에 수록하였다. 대조 샘플들은 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩추어링 컴패니에서 제조한 표준의 3M

페놀성 RBC-GG 연마제 벨트였다.

[표 7]

1. 등급 50(AY)의 산화 알루미늄, 페놀 수지 결합제.

방사선 경화와 열경화의 조합은 아크릴레이트 단량체가 방사선 노출중에 그리트에 의해 가리워져 있을지라도 중합되고 완전히 경화되는 것을 보장한다. 완전히 경화되지 않으면 각 연마제 입자는 연마중에 손실됨으로써 절단 성능을 감소시킬 수 있다.

[실시예 6]

본 실시예는 방사선 경화성 결합체에 대한 실제적인 제조방법과 유사한 연속적인 코우팅법을 설명한다. 메이크 및 사이즈 수지 코우팅 조성물은 실시예 3의 방법(탄산칼슘을 충전재로 사용한 것은 제외)으로 제조했다. 열 촉매가 실시예 5에서 전술한 대로 조성물 내에 함유되었다. 표 8은 메이크 및 사이즈 코우트 조성물에 사용된 성분과 그 양을 나타낸다. 중간 시험 공장의 연속 코우팅 라인을 25피이트/분의 웨브 속도에서 작동되도록 설비했다. 피복된 배킹은 연속적으로, 메이크 코우트를 나이프 코우팅하고, 광물성 연마제를 정전도장 한후 공기 대기중에서 전자 비임으로 방사선 조사함으로써 처리했다. 반쯤 완성된 웨브를 열경화 했다. 웨브의 광물면상에 수지 사이즈 코우트를 로울 코우팅한 후 질소 대기하에서 전자비임으로 방사선 조사함으로써 연속적으로 처리했다.

[표 8]

1. Celrad

3600, Celanese Chemical Co.

2. Celrad

3500, Celanese Chemical Co.

3. 조성물 A와 B는 또한 0.02중량부의 벤조일 과산화물 촉매를 함유하고 있었다.

표 9는 각 샘플에서 메이크 코우트에 사용된 조성물과 사이즈 코우트에 사용된 조성물을 나타낸다.

[표 9]

메이크 수지를 각 경우에 4mil 습식 두께로 무명(X중량) 배킹상에 나이프 코우팅했다. 고아물성 연마제를 메이크 코우트에 대해 정전 도장하여 표 10에 나타낸 바와같이 소정 등급의 광물에 대해 바람직한 코팅 중량을 얻었다. 메이크 코우트를 주위 공기하에 225Kev(3Mrad의 조사량)에서 방사선 조사했다. 샘플 24에서 26과 28에서 29를 100℃에서 8시간동안 오븐에서 열경화한 후 사이즈 코우팅했다.

사이즈 코우트를 로울 코우터로 표 10에 다른 코우팅 중량으로 적용시켰다.

[표 10]

사이즈 코우트롤 225(3Mrad의 조사량)에서 질소 블랭킷하에 경화시켰다.

성능 시험을 실시예 3에서 전술한 바와같은 시험조건(등급 80의 광물에 대한 하중은 15파운드이고, 등급 100의 광물에 대한 하중은 15파운드임을 제외)에 따로 로보트 연마기로 실시했다.

그 결과를 표 11에 나타내었다.

[표 11]

1. 페놀 결합제를 갖는 3M

RBC-GG 연마제 벨트상의 등급 50(AY) Al₂O₃

2. 페놀 결합제를 갖는 3M

RBC-GG 연마제 벨트상의 등급 80(AY) Al₂O₃

3. 페놀 결합제를 갖는 3M

RBC-GG 연마제 벨트상의 등급 100(AY) Al₂O₃

본 발명의 연마제 시이트는 페놀 대조샘플 및 종래 기술(샘플 27)의 연마성 보다 우수하거나 또는 그와 대등한 연마성을 나타내었다.

[실시예 7]

본 실시예는 부가적인 신규의 결합제 수지 제제를 설명한다. 방사선 경화성 수지 조성물을 하기 표 12에 나타낸 단량체와 충전제를 혼합하여 제조했다. 열촉매가 두가지 수지조성물에 함유되었다. 메이크 수지 조성물을 각 경우에 4mil의 습식 두께로 나이프 코우터에 의해 무명(X중량) 배킹상에 피복시켰다. 광물성 연마제[Al₂O₃(각 경우에서 등급 100(AY))]를 정전도장에 의해 메이크 코우트 상에 적용시켰다. 광물 피복 수지를 240Kev(3Mard의 조사량)에서 공기중에서 전자비임 경화시켰다. 사이즈 수지 조성물(0.064g/sq.in.)을 로울 고우터로 적용하고 240Kev(3Mrad의 조사량)에서 경화시켰다.

샘플 30과 32를 100℃에서 4시간 동안 열-후경화시켰다.

[표 12]

1. 벤조일 과산화물 촉매가 샘플 30과 32에서 0.02중량부를 사용되었다.

로보트 연마기를 15파운드의 일정 하중으로, 실시예 3에서와 같이 상기 샘플들의 성능 측정을 위해 사용했다. 그 성능 결과를 표 13에 수록했다.

[표 13]

1. 페놀 결합제를 갖는 3M

RBC-GG 연마제를 벨트상의 등급 100(AY) Al₂O₃

본 발명의 연마제 시이트는 페놀 대조 샘플의 연마성과 대등하거나 그보다 우수한 연마성을 나타낸다.

[실시예 8]

본 실시예는 파이버 디스크상의 피복 연마제의 성능을 예증한다. 방사선 경화성 코우팅 조성물을 실시예 6의 조성물 B에 대한 조건에 의해 제조했다. 7인치 지름을 갖는 30mil의 가황된 래그(rag)펄프 파이버 디스크(예 : 3M

형 C 디스크)에 페인트 브러쉬로 메이크 코우트 조성물을 적용시켰다. 메이크 코우트의 총 중량은 4g이었다. 광물성 연마제[15g의 등급 50의 Cubitron

연마제(미합중국 특허 제4,314,827호 참고)]를 정전도장에 의해 메이크 코우트상에 적용시켰다. 피복 샘플을 250Kev(5Mrad의 조사량)에서 공기중에 전자비임 조사했다.

사이즈 코우트 조성물을 9g 중량으로 페인트 브러쉬로 연마제 코우트상에 적용시켰다. 사이즈 코우트를 질소하에 250Kev(5Mard의 조사량)에서 전자비임으로 경화시켰다. 연속하여 열-후경화(8시간, 100℃)를 실시했다. 성능 시험을 모서리와 평면 시험으로 이루어지는 3M

표준 디스크 샌딩 시험으로 실시했다. 모서리 시험에는 규정 시간동안 규정각과 규정 하중으로 디스크의 바깥끝단에 근접하게 공작물을 배치시키는 것이 포함되었다. 평면 시험에는 규정시간 동안 규정 하중과 각에서 디스크의 바깥끝단에서 안으로 1인치거리에 공작물을 배치시키는 것이 포함되었다. 평면시험은 8분간 일정하중(2670g)하에서 7°의 각도로 수행되며 모서리 시험은 8분 일정하중(2896g)하에서 18°의 각도로 실시되었다. 공작물은 연강(mild steel)이었다.

그 결과를 표 14에 수록하였다.

[표 14]

1. 페놀 결합제를 갖는 3M

형의 C 디스크

본 발명에 연마제 시이트는 페놀 대조샘플의 연마성과 대등하거나 또는 우수한 연마성을 나타내었다.

[실시예 9]

본 실시예는 방사선 경화성 수지 결합제로 제조되고 습식 조건하에 사용될 수 있는 연마제 구조물을 예시한다. 메이크 및 사이즈 코우팅 조성물에 사용된 방사선 경화성 수지를 성분들을 기계적 혼합기로 교반하여 제조했다. 성분들과 성분들의 양을 표 15에 수록하였다.

[표 15]

메이크 코우트 조성물을 코우팅 두께가 1mil이 되도록 나이프 코우터로 적용하였다. 광물성 연마제(220 등급의 sic)를 그 메이트 코우트상에 0.081g/sq.in.의 코우팅 밀도로 정전도장에 의해 적용시켰다. 235Kev(3Mard의 조사량)에서 공기중에서 전자 비임 조사함으로써 코우트를 경화시켰다.

사이즈 코우트 조성물을 0.0299g/sq.in.의 코우팅 중량이 되게 로울 코우팅했다. 상기 코우트롤 200Kev(3Mard의 조사량)에서 질소하에 전자비임으로 조사함으로써 경화시켰다.

상기 샘플들을 변화된 Schieffer 디스크 시험기로 시험했다. 4인치지름의 디스크를 절단하고 연마성을 측정하기 위한 시험기에 설치했다. 상기 시험기는 기계적으로 가동된 4인치 지름의 회전 강철 배킹판으로 구성되었고 상기판위에 연마제가 피복된 샘플들이 적용되었다. 회전 연마제 샘플들을 폴리메틸메타 크릴레이트(PPMA) 디스크의 정지 표면에 대해 10파운드의 일정하중으로 압박시켰다. 상기 시험은 PMMA 디스크를 연속적으로 적시면서 500회전 사이클로 실시되었다.

표 16에 나타낸 결과는 각 피검 샘플에 대한 4회 시행을 평균한 것이다.

[표 16]

1. 3M

등급 220 습식 또는 건식 Tri-m-ite 종이(A중량) W2.

[실시예 10]

본 실시예는 본 발명의 결합제 제제와 종래 기술의 결합제 제제를 비교하기 위한 것이다. 각 샘플에서 메이크 코우트 조성물은 4mil 습식 두께로 배킹상에 나이프 코우팅되었다. 코우팅 조성물을 표 17에 수록하였다.

[표 17]

각 샘플에서, 배킹은 X중량의 무명이며 광물성 연마제는 100(AY) 등급의 산화 알루미늄이었다. 광물성 연마제는 0.19g/sq.in.의 중량으로 정전도장되었다. 광물성 연마제를 위쪽으로 하여 240Kev(5Mard의 조사량)에서 공기중에서 상기 샘플들을 방사선 조사했다.

각 샘플에서 사이즈 코우트 조성물을 0.064kg/sq.in의 코우팅 중량으로 로울 코우팅했다. 상기 샘플들을 질소하에 240Kev(5Mard의 조사량)에서 잔자비임 조사로 경화했다. 샘플 42에 대한 사이즈 코우트 조성물은 31부의 Celard

3600 아크릴레이트 에폭시, 9부의 IBOA, 6부의 TMPTA, 9부의 NVP 및 25부의 CaCO₃를 함유했다. 샘플 43, 44 및 45에 대한 사이즈 코우트 조성물은 표 17에 나타난 바와같이, 상기 샘플들의 메이크 코우트 조성물과 동일했다.

사이즈 코우트를 경화시킨 후, 샘플들을 240Kev(5Mard의 조사량)에서 뒷면을 통해 방사선 조사했다. 성능 시험은 실시예 3에서 전술한 바와같은 한겹벨트 로보트 연마기 상에서 15파운드의 하중으로 실시했다.

그 결과를 표 18에 수록하였다.

[표 18]

본 발명의 샘플(샘플 44와 45)은 종래기술의 샘플(샘플 42와 43)의 연마성 보다 우수한 연마성을 나타낸다.

본 발명의 여러가지 변화와 수정은 본 발명의 범주에 벗어나지 않고서 본 분야에 숙련가에 의해 이루어질 수 있으며 본 발명은 본 명세서에 예시된 구체적 예들로 한정되지는 않는다.

Claims

일차 수지 결합제 물질의 메이크 코우트와 이차 수지 결합제 물질의 사이즈코우트에 의해, 배킹 사이트의 적어도 하나의 주표면상에 지지되어 있고 접착 결합되어 있는 연마제 과립을 함유하며, 상기 일차 수지 결합체 물질 또는 상기 이차 수지 결합체 물질의 적어도 하나가 (1) 적어도 하나의 말단 또는 팬던트 아크릴레이트 기를 갖는 이소시아누레이트 유도체와 적어도 하나의 말단 또는 팬던트 아크릴레이트기를 갖는 이소시아네이트 유도체로 이루어진 군중에서 선택된 적어도 하나의 단량체 및 (2) 적어도 하나의 말단 또는 펜던트 아크릴레이트를 갖는 지방족 또는 시클로지방족 단량체를 함유하는 혼합물로 부터 형성된 공중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 피복된 연마제 제품.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 말단 또는 펜던트 아크릴레이트를 갖는 지방족 또는 시클로지방족 단량체에 대한 이소시아누레이트 또는 이소시아네이트 유도체의 단량체 비율이 약 1 : 3 내지 3 : 1인 것을 특징으로 하는 연마제 제품.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 말단 또는 펜던트 아크릴레이트기를 갖는 지방족 또는 시클로지방족 단량체에 이소시아누레이트 또는 이소시아네이트 유도체의 단량체 비율이 약 1 : 1.5 내지 약 1.5 : 1인 것을 특징으로 하는 연마제 제품.
제1항에 있어서, 상기 이소시아누레이트 유도체 단량체가 하기일반식(Ⅰ)로 표시되는 연마제 제품 :

상기식에서, R은 상이하거나 동일하며 적어도 하나의 말단 또는 펜던트 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트기를 함유하는 기를 나타냄.
제4항에 있어서, R이 하기 일반식(Ⅰa), (Ⅰb) 및 (Ⅰc)로 구성되는 군중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연마제 제품 :

상기식에서, R¹은 이가의 알킬렌이고 ; R²은 -H 또는 -CH₃이고 ; R³는 -H 또는 -CH₃이고 ; R⁴는 수소, 알킬기 또는 아릴알킬기이고 ; R⁵는 수소, 알킬기 또는 아릴알킬이고 ; R⁶는 2가의 알킬렌기이고 ; R⁷은 공유결합 또는 2가의 알킬렌기이고 ; a는 1 내지 3의 정수이고 ; b는 0 또는 1이고 ; c는 0 또는 1이고 ; a+b+c=3임.
제1항에 있어서, 상기 이소사이네이트 유도체 단량체가 하기 일반식(Ⅱ)로 표시되는 연마제 제품 :

상기식에서, A는 2가의 알킬렌기이고 ; R⁸은 각각 동일하거나 상이하며

으로 표시됨.(상기식에서, R²는 -H 또는 -CH₃이고 ; R³는 -H 또는 -CH₃이고 ; R⁴는 수소, 알킬기 또는 알릴알킬기이고 ; R⁵는 수소, 알킬기 또는 아릴알킬기이고 ; R⁶는 2가의 알킬렌기이고 ; R⁷은 공유결합 또는 2가의 알킬렌기이고 ; a는 1 내지 3의 정수이고 ; b : 는 0 또는 1이고 ; c는 0 또는 1이고 ; a+b+c=3임)
제1항에 있어서, 적어도 하나의 아크릴기 갖는 지방족 또는 시클로지방족 단량체가 하기 일반식(Ⅲ)로 표시되는 연마제 제품 :

상기식에서, R⁹는 상이하거나 동일하며 H 또는

이고 ;

R¹⁰은 알킬기이고 ; R¹¹은 H 또는 -CH₃이고 ; R¹²는 H 또는 -CH₃이고 ; R¹³은 상기 R⁹중 적어도 하나가 -H가 아닌 경우 공유결합 또는 2가의 알킬기렌기임.
제1항에 있어서, 상기 연마제 과립의 플린트, 석류석, 산화알루미늄, 알루미나 ; 지르코니아 다이어몬드 및 탄화 규소로 이루어진 군중에서 선택되는 연마제 제품.
제1항에 있어서, 상기 일차 수지 결합제가 상기 공중합체이며 상기 이차 수지 결합제는 아교, 니스, 에폭시수지, 페놀 수지 및 폴리우레탄으로 이루어진 군중에서 선택되는 연마제 제품.
제1항에 있어서, 상기 일차 수지 결합제는 아교, 니스, 에폭시수지, 페놀 수지 및 폴리우레탄으로 이루어진 군중에서 선택되는 상기 이차 수지 결합체가 상기 공중합체인 연마제 제품.
제1항에 있어서, 상기 배킹 시이트가 종이, 필름, 섬유 또는 직포로 형성된 연마제 제품.
제1항에 있어서, 상기 혼합물이 열경화 촉매를 부가로 함유하는 연마제 제품.
제1항의 피복된 연마제 제품을 제조하는 방법에 있어서, (1) 배킹 시이트를 제공하고 ; (2) 상기 메이크 코우트를 상기 배팅 시이트에 적용시키고 ; (3) 연마제 과립을 상기 메이크 코우트 상에 적용시키고 ; (4) 적어도 부분적으로 상기 메이크 코우트를 경화시키고 ; (5) 상기 메이크 코우트 및 상기 연마제 과립에 상기 사이즈 코우트를 적용시키고 ; 그리고 (6) 상기 메이크 및 사이즈 코우트를 완전히 경화시키는 단계를 포함하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 경화단계중 적어도 한 단계가 전자기 방사로 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 전자기 방사가 자외선 방사인 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 전자기 방사가 이온화 방사인 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서, 상기 이온화 방사가 전자비임 방사인 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 경화된 피복 연마제 제품을 열 에너지로 후-경화하는 단계를 부가로 포함하는 방법.
수지 결합체 물질에 의해 배킹 시이트의 적어도 하나의 주표면에 지지되어 있고 접착결합 되어 있는 연마제 과립을 함유하며, 상기 수지 결합제 물질이 (1) 적어도 하나의 말단 또는 패던트 아크릴레이트기를 갖는 이소시아누레이트 유도체와 적어도 하나의 말단 또는 팬던트 아크릴레이트기를 갖는 이소시아네이트 유도체로 이루어진 군중에서 선택된 적어도 하나의 단량체 및 (2) 적어도 하나의 말단 또는 펜던트 아크릴 레이트기를 갖는 지방족 또는 시클로지방족 단량체를 함유하는 혼합물로 부터 형성된 공중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 피복된 연마제 제품.