TWI242482B - Improved coated abrasive - Google Patents
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Description
1242482 五、發明說明（1) 發明背景 係明Λ關化於^人塗/研磨劑，尤其關於其中研磨劑粒子 在經塗覆研磨 黏附於背襯材料U::二研磨劑粒子經常以製造塗料 予-：特i性ί膠枓塗料上常施加-種超膠料塗料以便賦 於研磨劑粒子接觸細工品的點配置研磨輔助…用』間 迻去在此類釔構中最常用以作為製造和膠料塗料為酚系 樹脂，現在依然是如此，雖然頃常使用其它熱固性樹脂。 然而，此類黏合劑熟化緩慢且需要昂貴之乾燥與熟化設 備。因此，頃提出包括使用υν輻射熟化之多少較快熟化黏 合劑，且經採用至某種程度。 如此處所使用般，” UV-熟化或UV-可熟化，，包括能夠藉由 暴露於光譜之可見或超紫外部份中化學線光以及電子束輻 射而熟化之樹脂。 此一黏合劑之熟化係藉由使用許多種類當暴露於UV光時 便產生自由基之光引發劑而加速。這些自由基產生劑之種 類包括有機過氧化物，重氮化合物，S昆，亞硝基化合物， 丙烯氣化物，腙，黢基化合物，吡喃鎗化合物，三丙烯咪 唾，二味唾，氣烧基三哄，安息香醚，二苯乙二酮縮酮， 氧二苯並硫哌喃和乙醯苯，包括此類化合物之衍生物。其 中最常使用二苯乙二酮縮酮類，如2,2—二曱氧基―2—苯基 乙醯苯（可取自西霸特製品化學公司（Ciba Specialty
第4頁 1242482 五、發明說明（2)
Chemicals) ’商標名稱為irgacure 651)，和乙醮苯衍生 物’如2, 2 -二乙氧乙醯苯DEAp，，，其商業上可取自第一 化予么司（First Chemical Corporation)，2-經基-2-曱 基—1-苯基-丙-1-酮（”HMPP” ，其商業上可取自西霸特製品 化學公司，商標名稱為Dar〇cur 1173)，2_~基_2-N，n—二 甲胺基-1-(4 -嗎琳苯基）_卜丁酮，其商業上可取自西霸特 製品化學公司，商標名稱為Irgacure 369 );和2-曱基 1(4(曱硫基）苯基）—2一嗎啉丙—酮，（商業上可取自 西^特製品化學公司，商標名稱為lrgacure 9〇7)。 —藉助於此類光引發劑，此類樹脂熟化基本上在數分鐘内 完成，而非數小時，因此提供顯著節省成本之機會。然 =，其缺點在於在固體材料存在下，於活化光遮蔽區域 热化常不完全。执人 A本々古+ 伯+ ^ 70王摻入色素或填充劑之結果為發生此情形， 別，固體材料存在下亦能约發生，但全然因為樹脂層特 該遮蔽影響可能可接受 上’使得在熟化期間較大 些較新穎產物藉由添加混 而與製造/研磨劑粒子/上 將混合物二者黏附於基材 中之基質。此混合物可以 基材上，其包括許多重複 政於黏合劑内之研磨劑粒 磨劑。將預期在此類產物 …、土设>7; 暴露於UV 黏合劑和 ，於其中 為研磨齊J 式或圖騰 物，各複 谓結構化 響相當顯 部份樹脂塊 合劑形式之 滕結構不同 背襯，並作 以均勻層形 圖騰之複合 子，形成所 中之遮蔽影 研磨劑顆粒 光。然而某 研磨劑粒子 熟化黏合劑 粒子分散其 形式沉積於 合物包括分 或工程化研 著地較大，
1242482 五、發明說明（3) 一· 且傾向限制能夠使用之研磨劑粒子大小，和可 材上之研磨劑/黏合劑層厚度。 不完全熟化對於樹脂接觸基材之結構部份尤 為其導致不良黏合於基材，且不良黏合於基材 磨性能。然而這在效果最顯著處正是如此，因 深度和遮蔽影響最顯著處。 現頃發現一種新穎光引發劑，其在無熱熟化 助，對於將UV-可熟化樹脂熟化至比迄今認為^ 更大的深度意外地有效。這導致較大之複合物 份工程化研磨產物。亦使得能夠刪除熱引發劑 熟化。 月 發明敘述 本發明包括一種生產包括以UV-可熟化樹脂霉 劑粒子的研磨劑工具之方法，其中樹脂黏合劑 雙（2，4，6-二甲本甲酿基）苯鱗氧化物作為光引 中。 本發明尤其適於在生產經塗覆研磨劑中使用 於生產其它研磨劑工具’如薄機輪，和較薄環 一些機輪’其中固體輪形基材具較薄研磨劑塗 圍。然而本發明最易於適於生產經塗覆研磨劑 輻射熟化黏合劑中之研磨劑粒子漿液係用以在 提供研磨劑表面。該經塗覆研磨劑較佳係一種 化圖騰表面放置者，或於其上放置圖式化表面 化研磨劑），如在美國專利第U S P 5，0 1 4，4 6 8 ;
以沉積於基 其不利，因 導致不良研 為其係熟化 引發劑幫 Γ能的深度 能夠形成部 以完成樹脂 fc合之研磨 係存在包括 發劑之配方 ’但亦可用 節。亦包括 層環繞周 ’其中在可 基材材料上 以凹凸圖式 (一種工程 USP 1242482 五、發明說明（4) 5,152,917 ;USP 5,8 33,724 和 USP 5, 840,〇88 號中所述之 實例。 可輻射熟化黏合劑能夠是任何一種由輻射引發機構熟化 者。此類樹脂常包括具懸掛式可聚合丙烯酸鹽或甲基丙烯 酸鹽基之單體的聚合物和共聚物。其包括丙烯酸化胺曱酸 酯，環氧基化合物，異氰酸鹽和異三聚氰酸鹽，雖然這些 常與如N-乙烯比咯酮之無（曱基）丙烯酸基單體共聚合。亦 已知丙 系不飽 係根據 該配方 字鏈環 之達成 能組份 組份， 本發明 由使用 速。 烯酸化聚酯和胺基塑膠是有用的 〃 „〜不ζ ^ 和化合物可以光引發技術聚合。最常使用之黏合劑 丙稀酸酸化環氧化物和/或丙稀酸化胺曱酸g旨，且 係經選擇以平衡剛性，（主要表示聚合物鏈間之十 之您度），和表示聚合物鏈長度之模數。適當剛性 能夠藉由選擇適當比例之單—和/或二〜和/或"三-官 作為黏合劑配方。模數控制能夠例如以選擇笑聚物 和/或以將熱塑性樹脂掺入配方中而完成。咸瞭解 此類變化，條件在於配方之輪射熟化係藉 雙（2, 4, 6-三甲苯甲醯基）苯膦氧化物光q發劑而加 明Ϊίΐί二中2植=組份之聚合通常概心丨發，本發 易受影響。妙/掛二甲本甲醯基）苯膦氧化物對复相告 =於子輕射或其它化學線輻射。咸瞭解所有久如可 、可輻射熟化"用詞中。 此類樹脂 在用以制、生☆
衣以本發明之研磨劑工具之黏合劑配 —· 万基本組份 1242482 五、發明說明（5) 一引發劑，係一種醯基膦氧化物，且瞭解此用詞包括具有 以下化學式之化合物：
X
I Y ~ P = 0
I
Z 其中X，γ和z中至少一個係選自具有以下化學式之族之 基： 、 R - C0- ’其中R為氫或取代或未取代之烷基，芳基，烧芳 基’芳烷基或雜環系基，且在不包括如醯基之X 5^和2中 任一個為氫或一種取代或未取代之烷氧基或苯氧基或一 取代或未取代之烷基，芳基，烷芳基，芳烷基或二環種 基。 、系 ΒΤβΡΡ0 (雙（2,4,6 -三曱苯甲醯基）苯膦氧化物）可以從西 朝特殊化學公司取得，以I rgacur e 8 1 9之商標名稱。 鱗氧化物可從BASF取得，為2, 4, 6-三甲苯甲醯基〜二# 基膦氧化物’（為Lucirin ΤΡ0)和2, 4, 6 -三甲苯甲職^ —乙氧苯基膦氧化物，（為Lucirin LR8893)。 ★ 土 因此該雙（2,4,6-三甲苯曱醯基）苯膦氧化物引發劑< 多句視需要單獨使用或與光引發劑或甚至熱引發劑結合使^ 用。 在使用研磨劑/黏合劑配方處亦能夠摻入其它組份，包 括但不限於如矽石，滑石，鋁三水合物等等之填充劑；i和 1242482 五、發明說明（6) #它如研磨助劑，黏合促進劑，抗靜電或抗裝載及色素之 匕B此添加劑。 車父佳具體實施例之敘述 現參考某些較佳具體實施例敘述本發明，其係用以說明 本發明和其提供之優點。然而其並未企圖表示本發明之任 何必需性限制。 實例1 本實例說明各種光引發劑之熟化深度。一種標準丙稀酸 鹽基底黏合劑漿液包括預定量具粗粒大小為P 3 2 〇粗粒之銘 氧化物研磨劑粒子。漿液中研磨劑粒子之比例為丨7 · 3 9%體 積比’漿液中四氟硼酸鉀粒子之比例為27· 29%體積比。 在數個僅漿液中9R75 Quinn Violet色素份量不同之樣 品中製造漿液。評比四個I Γ g a C U Γ e光引發劑：8 1 g (雙 (2,4,6-三曱苯曱醯基）苯膦氧化物）；651( —種:^基縮 酬），369( —種α —胺基乙醯苯）；和907(一種α —胺基乙醯 苯）°以許多色素和光引發劑濃度測定各熟化深度。在各 例中，將混合物塗覆於j—重量聚酯織物基材上，並以5〇叹 /分鐘之速度通過由6〇〇瓦V-燈泡和300瓦Η-燈泡組成之υν 光源（福遜UV 系統公司（Fusion UV System，Inc MD) 下。以以下方法測定熟化深度。將混合物倒入箔片容器 (直徑1.5英吋（3.81公分），深度〇·375英吋（0·95公分至 深度為0.25英吋（〇·635公分）。將此通過uv單元。移除任 何過量之未熟化樹脂然後測量熟化部份之厚度作為熟^匕μ 度。 〜^ ^
第9頁 1242482 五、發明說明（7) 附帶以3-D維度圖形提出之結果為圖1 (a，b和^。在& 例中，略圖顯示二種光引發劑之熟化深度比例。因 一 4 口此大於 1之深度比例表不其熟化深度大於與其相較之光引發_ 從圖1(a) ’其比較包含雙（2,4,6-三甲苯甲醯基氧 化物光引發劑’（8 1 9 )之配方’和一種傳統节基縮_引 劑，（6 5 1 )，該醯基膦氧化物光引發劑得到均勾之較大:太 化深度。圖1 ( b )表示包含α -胺基-乙醯苯光引發兩】，… (369)’超額元成651之配方’以與819幾乎相同之相门p 量。圖1(c)表示並非所有α -胺基-乙醯苯執行一樣良 : 因為9 0 7對於651相當不利。 ’义 ’ 為了得到光引發劑性能更完整之描繪，測定熟化塗芦 聚酯背襯間之黏合強度。此測試係一種簡單之通過/失曰敗 測試，其中熟化材料接受黏合測試，其藉由將產物在9〇产 尖銳邊緣上彎曲，產物未分離者得到數值丨，倘若發生任 何分離則得到0。圖2(a，b，c，⑹記錄該四種光引% 分別為81 9 , 369 ’ 90 7和651各個在3-維度圖中之社果。此 顯示醯基膦氧化物光引發劑，（圖2a)，僅在最高^素裝 和最低光引發劑含量發生失敗。651產物色 0.2%，⑽），在色素濃度〇.8%或更高時細一樣失 莳菸处热除了田光引發劑噥度為4%時，於該例中在失 Λ ΛΓ古 達h6%之色素。光引發劑907，（圖 Μ、* p S條件下失敗，除了當色素含量低於0. 1 %且光 ΪΓ2至少4%。這些圖清楚地確認來自圖1之評 比，並加上關於於基材之黏合，其有力地說明819，雙
第10胃 1242482 五、發明說明（8) (2，4，6 -三甲苯甲感基）本膦氧化物光引發劑所得到令人滿 意之黏合數值範圍遠較最佳《 -胺基-乙醯苯，（369)為 佳。 實例2 在此實例中，使用三種配方生產具工程化表面之經塗覆 研磨劑。在各例中使用相同丙烯酸鹽黏合劑與體積百分比 1 7 · 3 9 %之粗粒氧化鋁粒P 3 2 0和體積百分比2 7 · 7 9 %之四氟硼 卸。
使用之背襯為X-重量織物棉，並使用美國專利第USP 5，8 3 3，7 2 4號中所述之浮雕技術塗覆該工程化研磨劑表 面。塗覆之圖騰為每英吋具25條直線之三螺旋設計。 二種工程研磨劑之性能僅在摻入黏合劑/研磨劑配方之 引發劑不同，使用以下步驟評比。 將上述實例使用調整之1 2 1 f s s環測試步驟進行研磨。 在各例中使用6 · 2公分X1 5 2 · 4公分帶，並將該帶以1 5 2 4 smpni之速率移動。將該帶與一種3〇4不銹鋼環細工品接 觸’（17.8公分0.D· ，15·2公分Ι·β·，寬度3.1公分），以 ^ psi(ll〇 ΚΝ/平方公尺）之壓力。帶狀物後之接觸輪為
更度计硬度之7英吋（17· 8公分）平坦表面。以3 s叩爪之 速率移動該細工品。 =20個j衣，粗韃化至最初“為“微英吋。研磨區間1分 =1、巍之測里切割量。以各帶使該2 0個環進行整整2 0分鐘 並報告全部原料移除。 在各例中測量1分鐘後之最初切割和2 0分鐘後之全部切
1242482 五、發明說明（9) --- ^ 、、口果如下表表示。以使用之I rgacure光引發劑嫁認該 配方:根據本發明製造之經塗覆研磨劑出現粗的特徵。表 上最後一行評比一種傳統之商用非工程研磨劑經塗覆研磨 劑產品。 經塗覆研磨劑 最初切割 累計切 割 I rgacure 819 11.9 克 163.6 克 I rgacure 369 11.4 克 150. 6 克 I rgacure 651 10. 4 克 130· 3 克 R245 10. 3 克 68· 6 克 測 用
由此表將預期，在此非常嚴苛之，，真實（1^&1—w〇rld) 試”中，根據本發明之經塗覆研磨劑便利地超額完成使 實例1中所評比之較佳進行配方所製造之類似產物。 實例3
在此實例中，評比包含相同丙烯酸鹽基底黏合劑和體積 百分比1 7 · 6 2 % z炭化石夕研磨劑粗粒（粗粒大小1 5 〇 )和體積百 分比27· 62%四氟硼酸鉀之配方的熟化深度和黏性。圖3比 較這些配方之熟化深度。這些配方僅在所使用光引發劑的 本質不同。將各個沉積於x重量織物棉背襯上。在二個條 件下才比各配方·無表面處理；以碳化劑研磨粗粒（類似 配方中者）和重量比2 : 1之四氟硼酸鉀之研磨助劑之混合物 表面處理。 將實例1中所述之黏性測試應用於這些產物。在下表中 1表示通過011表示失敗。
第12頁 1242482 五、發明說明（10) 光引發劑 UV源* 無塗覆 塗覆表面 2°/〇 819 4 0 0瓦（V-燈泡） 1 1 2°/〇 819 6 0 0瓦（V-燈泡） 1 1 4°/〇 819 400瓦（V -燈泡） 1 1 4% 819 6 0 0瓦（V-燈泡） 1 1 2% 819/1173* 40 0瓦（V-燈泡） 1 0 2% 819/1173* 6 0 0瓦（V-燈泡） 1 0 4% 819/1173* 40 0瓦（V-燈泡） 1 1 4% 819/1173* 6 0 0瓦（V-燈泡） 1 1 2°/〇 369 40 0瓦（V-燈泡） 1 0 2% 369 6 0 0瓦（V-燈泡） 1 1 4% 369 40 0瓦（V-燈泡） 1 0 4°/〇 369 6 0 0瓦（V-燈泡） 1 0 2% 369/1173* 40 0瓦（V-燈泡） 1 0 2% 369/1173* 6 0 0瓦（V-燈泡） 1 0 4% 369/1173* 40 0瓦（V-燈泡） 1 0 4% 369/1173* 6 0 0瓦（V-燈泡） 1 0 2% 651 6 0 0瓦（D-燈泡） 1 0 4% 651 6 0 0瓦（D-燈泡） 1 0
第13頁
1242482 五、發明說明（11) 1173*表示Darocure 1173 (2-羥基-2-甲基—1—苯基丙 —1-酮，或HMPP)，其係一種取自西霸特殊二學品公%以 該商標名稱之光引發劑。 UV源*除了指定之輻射源外，在各例中包括來自3〇〇瓦 Η-燈泡之輕射源。 其中摻和物表示以以下比例存在之組份： 819/1173 (1 :3)和 369/ 1 1 73 ( 1 :3 )。 實例4
在此實例中，在6AL-4V鈦上，使用評比技術評比各種工 程化研磨劑之切割能力，其中在2〇 psi (138 ΚΝ/平方公 尺）下研磨一種5/8” X 2 3/8” X 9 3/4”（15· 9 毫米 χ 60· 3 毫 米X 247· 7毫米）之鈦細工品。使用具4〇 D硬度計硬度之平 坦面橡膠接觸輪作為接觸輪。帶速為3〇〇〇 sfpm (914 4 smpm)並以7 Sfpm(2.1 smpm)之相互移動該細工品。 將，f以二種圖騰中的一種沉積於χ—重量織物棉背襯 上·每英对25條直線之三螺旋（ΤΗ);和每英对25條直線之 角錐圖騰（Ρ)。圖騰係藉由將基材上所沉積漿液表面上之 圖騰净雕而產生。在各例中之υν熟化係使用取自福遜ϋν系 統公司，MD之3 00瓦V燈泡和30 0瓦Η燈泡進行。 1 5分鐘後在各例中測量各例之總切割。結果列於下表 中 0 圖騰 25Ρ 25Ρ 使用之光引發劑 總切割（克） 4% 819 21·7 1°/〇 819 + 3% 1173 19· 6
第14頁 1242482 五、發明說明（12) 25P 25P 25TH 25TH 25TH 25TH XCF0457* *XCF 047 係 程化研磨劑£ 18. 3 19 29. 1 23. 0 22. 6 21. 5 12. 9 粒製造之商用非工 1% 819+3% 651 1% 819+3% 184 4% 819 2% 819 1% 819+3% 1173 1% 819+3% 651 種使用碳化矽研磨劑粗 實例5 於此實例中比較由三種光引發劑達成之熟化深度。將各 =¾劑添加於實例中使用之黏合劑，但該引發劑不存在其 匕添加劑或纪份。添加量為1重量％，將黏合劑/引發劑摻 和物塗覆於基材，當基材在13· 4公尺/分鐘之來源下移 動^並將該經塗覆基材接受以3 0 0 W D燈泡提供之輻射。 在第二評比中，該輻射源為6 0 0 W D燈泡，在來源子下通 過之速率亦為13.4公尺/分鐘。 評比之引發劑為11^8(：111<6 17〇〇，（25% ΜΒΑΡ〇 和 75〇/〇 ΗΜΡΡ)和1rgacure 4265 ， （50% ΤΡΟ 和 50% ΗΜΡΡ)，將 &些與單獨之Irgacure 1173 (HMPP)比較。 結果列於下表中： UV源 熟化深度 1700 1173 4265 3〇〇 W D燈泡 2.75毫米 1.35毫米 1.85毫米
第15頁 1242482 五、發明說明（13) 6 0 0 W D燈泡 3 · 9 5毫米 1 · 8毫米 9 Λ 乙· 1 2臺半 因而顯然乙醯膦引發劑與其它引發劑之摻和物缺' 較等量該摻和物中任一組份深之熟化。 ”…、'、 =以上實例中提供之數據非常清楚地，乙醯膦氧化物 $劑能夠單獨使用或於其它光引發劑結合，以確保改良之 ^化:Ϊ和於基材之較佳黏性，結果提供良好之全部切 J ，/、完全符合或超越商業期待。
第16頁
Claims (1)
1242482 9¾ 7. 23 案號 88122102
^、申請專利範圍 1 . 一種生 和一種可熟 脂和雙（2，4 由暴露於活 少部份熟化 係，其中該 熟化時其提 鹽基之單體 2 .根據申 甲苯甲醯基 換和物中。 3 .根據申 係在黏合劑 4.根據申 係在混合物 5 .根據申 混合物係沉 脂組份熟化 6 .根據申 分散於黏合 方之樹脂組 7 .根據申 劑輪。 產研磨劑工具之法…，其包括提供研磨劑粒子 化黏合劑配方，該配方包括一種可輻射熟化樹 ，6 -三甲苯甲醯基）苯膦氧化物光引發劑，並藉 化輻射將該黏合劑配方熟化，使得該樹脂為至 ，並將該研磨劑粒子彼此牢固於固定之空間關 配方之可輻射熟化樹脂包括一種先質配方，當 供至少一種從具懸掛式丙烯酸鹽或甲基丙烯酸 聚合物和共聚物之聚合物。 請專利範圍第1項之方法，其中該雙（2，4，6 -三 )苯膦氧化物光引發劑係存在具酮光引發劑之 請專利範圍第1項之方法，其中該摻和物配方 配方之樹脂組份熟化前塗覆於背襯材料之薄片 請專利範圍第3項之方法，其中該研磨劑粒子 沉積在背襯材料上之前分散於黏合劑配方中。 請專利範圍第4項之方法，其中研磨劑/黏合劑 積於背襯材料上並模製，以在黏合劑配方之樹 完成前提供浮雕結構之重複圖騰。 請專利範圍第1項之方法，其中研磨劑粒子係 劑配方中，黏合劑/研磨劑混合物在黏合劑配 份熟化前成形為研磨劑工具。 請專利範圍第6項之方法，其中該工具為研磨
O:\61\6l403-930723.ptc 第g頁 1242482 案號 88122102 曰 修正 六、申請專利範圍 8 . —種工程化研磨劑，其係由包括以下之方法製造：提 供研磨劑粒子和一種可熟化黏合劑配方，該配方包括一種 可輻射熟化樹脂和雙（2，4，6 -三曱苯甲醯基）苯膦氧化物光 引發劑，並藉由暴露於活化輻射將該黏合劑配方熟化，使 得該樹脂為至少部份熟化，並將該研磨劑粒子彼此牢固於 固定之空間關係，其中該配方之可輻射熟化樹脂包括一種 先質配方，當熟化時其提供至少一種從具懸掛式丙烯酸鹽 或甲基丙稀酸鹽基之單體聚合物和共聚物之聚合物。
O:\61\6l403-930723.ptc 第/<?頁
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