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KR20140024884A - Nonwoven abrasive article containing elastomer bound agglomerates of shaped abrasive grain - Google Patents

Nonwoven abrasive article containing elastomer bound agglomerates of shaped abrasive grain Download PDF

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KR20140024884A
KR20140024884A KR1020137029421A KR20137029421A KR20140024884A KR 20140024884 A KR20140024884 A KR 20140024884A KR 1020137029421 A KR1020137029421 A KR 1020137029421A KR 20137029421 A KR20137029421 A KR 20137029421A KR 20140024884 A KR20140024884 A KR 20140024884A
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KR
South Korea
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abrasive
nonwoven
aggregate
particles
abrasive article
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Application number
KR1020137029421A
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브레트 더블유 루드위그
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

부직포 웨브 및 응집체로부터 형성된 부직포 연마 용품은 부직포 섬유 웨브에 응집체를 결합하는 제2 결합제 및 제1 가요성 결합제에 의해 서로 결합된 형성된 세라믹 연마 입자를 포함한다.The nonwoven abrasive article formed from the nonwoven web and the aggregate includes formed ceramic abrasive particles bonded to each other by a second binder and a first flexible binder that bind the aggregate to the nonwoven fiber web.

Description

성형된 연마 그레인의 탄성중합체 결합된 응집체를 함유하는 부직포 연마 용품{Nonwoven Abrasive Article Containing Elastomer Bound Agglomerates of Shaped Abrasive Grain}Nonwoven Abrasive Article Containing Elastomer Bound Agglomerates of Shaped Abrasive Grain

부직포 연마 용품은 일반적으로 부직포 웨브(예를 들어, 로프티 개방 섬유질 웨브(lofty open fibrous web)), 연마 입자, 및 부직포 웨브 내의 섬유들을 서로 결합시키고 연마 입자를 부직포 웨브에 고정시키는 결합제 재료(보통 "결합제"라고 함)를 갖는다. 부직포 연마 용품의 예는 예를 들어, 상표명 "스카치-브라이트(SCOTCH-BRITE)"로 미국 미네소타 세인트 폴 소재의 3M 컴퍼니에 의해 판매되는 것들과 같은 부직포 연마 핸드 패드가 포함된다.Nonwoven abrasive articles generally include a nonwoven web (eg, a lofty open fibrous web), abrasive particles, and a binder material (usually " bonding fibers " with each other and securing the abrasive particles to the nonwoven web). Binder ". Examples of nonwoven abrasive articles include nonwoven abrasive hand pads, such as those sold by 3M Company, St. Paul, Minn., USA, for example, under the trade name "SCOTCH-BRITE".

부직포 연마 용품의 다른 예에는 콘볼루트 연마 휠(convolute abrasive wheel) 및 유나이티즈드 연마 휠(unitized abrasive wheel)이 포함된다. 부직포 연마 휠은 전형적으로 부직포 웨브의 층들을 서로 결합하고, 게다가 연마 입자를 부직포 웨브에 결합하는 결합제를 이용하여 서로 결합된 부직포 웨브의 층들을 통하여 분포된 연마 입자를 갖는다. 유나이티즈드 연마 휠은 중공 축방향 코어를 갖는 실린더를 형성하기 위해 병렬 형태로 배열된 부직포 웨브의 개개의 디스크를 갖는다. 대안으로 콘볼루트 연마 휠은 코어 부재에 부착되고 이 주위에 나선형으로 감기는 부직포 웨브를 갖는다.Other examples of nonwoven abrasive articles include convolute abrasive wheels and unitized abrasive wheels. Nonwoven abrasive wheels typically have abrasive particles distributed through the layers of nonwoven webs bonded to each other using a binder that binds the layers of the nonwoven web to each other and further binds the abrasive particles to the nonwoven web. The united abrasive wheel has individual disks of nonwoven webs arranged in parallel to form a cylinder with a hollow axial core. Alternatively, the convoluted abrasive wheel has a nonwoven web that is attached to and spirally wound around the core member.

가공 단편 상에서 부직포 연마 용품을 사용하는 동안 부직포 연마 용품의 절단량 및 결과적인 거칠기는 성능 속성에 있어서 중요하다. 일부 응용의 경우, 사용 중에 부직포 연마 용품의 절단량을 유지 또는 심지어 증가시키면서 가공 단편 상에서 결과적인 표면 조도(거칠기)를 감소시키는 것이 매우 바람직할 수 있다. 놀랍게도, 본 발명에 따른 부직포 연마 용품은 실시예에 도시된 바와 같이 대안의 부직포 연마 용품과 비교할 때 개시된 시험 방법에 따라 평가 시에 표면 거칠기의 상당한 향상을 나타내는 것으로 밝혀졌다.The amount of cut and the resulting roughness of the nonwoven abrasive article is important in performance properties while using the nonwoven abrasive article on the work piece. For some applications, it may be highly desirable to reduce the resulting surface roughness (roughness) on the workpiece while maintaining or even increasing the amount of cut of the nonwoven abrasive article during use. Surprisingly, it has been found that the nonwoven abrasive article according to the present invention exhibits a significant improvement in surface roughness upon evaluation according to the disclosed test method as compared to alternative nonwoven abrasive articles as shown in the Examples.

특히, 형성된 세라믹 연마 입자의 응집체를 제조할 때 폴리우레탄 결합제와 같은 가요성 결합제를 사용함에 따라 가공 단편의 결과적인 표면 거칠기가 상당히 향상되는 것으로 밝혀졌다. 이 결과는 꽤 놀라운데, 이는 응집체를 제조하기 위한 결합제가 부직포 연마 용품의 결과적인 거칠기에 대한 상당한 기여자가 아닌 것으로 전에 여겨졌기 때문이다. 이전에는, 결과적인 표면 거칠기는 각각의 휠 내에서 동일한 연마 입자 크기와 양을 사용할 때 연마 휠 내에서 부직포 층들을 함께 보유하는 결합제 부류의 유형(우레탄 대 페놀)에 기여했었다. 추가로, 놀랍게도 형성된 연마 입자의 결합된 가요성 응집체는 응집되지 않은 동일한 형성된 연마 입자를 사용하여 제조된 부직포 연마 용품보다 더 미세한 거칠기를 생성하는 것으로 밝혀졌다. 이전에는, 형성된 연마 입자들을 응집하는 것이 단지 연마 용품의 수명만을 증가시키며 결과적인 거칠기는 동일한 크기를 갖는 비 응집된 연마 입자와 동일한 것으로 여겨졌다.In particular, it has been found that the resulting surface roughness of the processed pieces is significantly improved by using a flexible binder, such as a polyurethane binder, in preparing the aggregates of the ceramic abrasive particles formed. This result is quite surprising because it was previously believed that the binder for making aggregates was not a significant contributor to the resulting roughness of nonwoven abrasive articles. Previously, the resulting surface roughness had contributed to the type of binder class (urethane to phenol) that holds the nonwoven layers together in the abrasive wheel when using the same abrasive particle size and amount in each wheel. In addition, it has been surprisingly found that the combined flexible aggregates of abrasive particles formed produce finer roughness than nonwoven abrasive articles made using the same non-aggregated abrasive particles. Previously, agglomeration of formed abrasive particles only increased the life of the abrasive article and the resulting roughness was considered to be the same as non-aggregated abrasive particles having the same size.

따라서, 일 양태에서, 본 발명은 부직포 웨브, 제1 가요성 결합제에 의해 서로 결합된 형성된 세라믹 연마 입자를 포함하는 응집체, 및 부직포 섬유 웨브에 응집체를 결합하는 제2 결합제를 포함하는 부직포 연마 용품에 속한다.Thus, in one aspect, the invention relates to a nonwoven abrasive article comprising a nonwoven web, an aggregate comprising formed ceramic abrasive particles bonded to each other by a first flexible binder, and a second binder that binds the aggregate to the nonwoven fiber web. Belong.

본 명세서 및 도면에서 참조 부호를 반복하여 사용하는 것은 본 개시 내용의 동일 내지 유사한 특징이나 요소를 나타내려는 것이다.
<도 1>
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 부직포 연마 용품의 사시도.
<도 2>
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 예시적인 콘볼루트 연마 휠의 도식적 사시도.
<도 3>
도 3은 본 발명의 또 다른 양태에 따른 예시적인 유나이티즈드 연마 휠의 도식적 사시도.
<도 4>
도 4는 형성된 연마 입자로부터 제조된 연마 응집체의 일 실시 형태의 현미경 사진.
<도 5>
도 5는 형성된 연마 입자로부터 제조된 연마 응집체의 또 다른 실시 형태의 현미경 사진.
<도 6>
도 6은 형성된 연마 입자로부터 제조된 연마 응집체의 또 다른 실시 형태의 현미경 사진.
정의
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "포함하다", "갖다", 및 "포함되다"라는 단어의 변형은 법률적으로 동등하며 제한이 없다. 따라서, 열거한 요소, 작용, 단계 또는 한정 이외에도 추가의 열거되지 않은 요소, 작용, 단계 또는 한정이 제시될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "경화"는 용융된 재료를 건조(즉, 용매의 증발), 중합(예를 들어, 경화성 폴리우레탄 프리폴리머의 충분한 정도의 사슬 연장을 제공), 또는 냉각시킴으로써 재료를 굳히는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "가요성 결합제"는 경화된 결합제 재료가 파괴될 수 있는 페놀 결합제와는 달리 파괴되지 않고 충분한 정도로 구부러질 수 있도록 경화된 결합제 재료가 탄성계수를 갖는 것을 의미한다. 본 발명의 다양한 실시 형태에서, 탄성계수는 ASTM D882에 의해 시험 시에 193.05 MPa(28,000 psi) 미만, 또는 172.37 MPa 또는 158.58 MPa(25,000 psi 또는 23,000 psi 미만)미만일 수 있다. 적합한 가요성 결합제의 예에는 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리아이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌, 부틸 고무, 스티렌-부타디엔 공중합체, 및 니트릴 고무의 것들이 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "형성된 세라믹 연마 입자"는 적어도 부분적으로 복제된 형상을 갖는 연마 입자를 의미한다. 형성된 연마 입자를 제조하기 위한 비-제한적인 방법에는 성형된 세라믹 연마 입자를 제조하기 위하여 소정 형상을 갖는 몰드 내에서 전구체 세라믹 연마 입자를 성형하는 단계, 소정 형상을 갖는 오리피스를 통하여 전구체 세라믹 연마 입자를 압출하는 단계, 소정 형상을 갖는 인쇄 스크린 내에서 개구를 통하여 전구체 세라믹 연마 입자를 인쇄하는 단계, 또는 소정 형상 또는 패턴으로 전구체 세라믹 연마 입자를 엠보싱하는 단계가 포함된다. 형성된 세라믹 연마 입자의 비-제한적인 예에는 미국 제RE 35,570호, 제5,201,916호, 및 제5,984,998호, 미국 특허 공보 제2009/0169816호, 제2009/0165394호, 제2010/0151195호, 제2010/0151201호, 제2010/0146867호, 제2010/0151196호 및 제2010/0319269호에 개시된 바와 같이 삼각형 플레이트와 같이 성형된 세라믹 연마 입자, 또는 세인트-고바인 어브레시브스(Saint-Gobain Abrasives)에 의해 제조된 대게 원형 단면을 갖는 신장된 세라믹 로드/필라멘트(이의 예는 미국 특허 번호 제5,372,620호에 개시됨)가 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "광물"은 연마 입자 또는 연마 입자와 충전제의 혼합물을 의미한다.
[발명의 상세한 설명]
로프티 개방 부직포 연마 용품(예를 들어, 웨브 및 시트), 유나이티즈드(unitized) 연마 휠, 및 콘볼루트(convolute) 연마 휠을 포함하는 본 발명에 따른 다양한 예시적인 연마 용품은 예를 들어, 부직포 웨브 상에서 전형적으로 슬러리 형태로 경화성 조성물을 코팅하는 것과 같은 단계를 포함하는 방법을 통하여 제조될 수 있다. 경화성 조성물은 경화성 폴리리우레탄 프리폴리머, 유효량의 아민 경화제, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 플루오르화 비이온성 계면활성제, 또는 실리콘-계 비이온성 계면활성제 중 적어도 하나, 및 양쪽성 아미노실란을 포함한다. 콘볼루트 또는 유나이티즈 연마 휠의 형성 시에, 부직포 웨브는 전형적으로 로프티 개방 부직포 섬유 용품 내에서 사용된 부직포 웨브에 대해 압착(즉, 치밀화)된다.
부직포 웨브
전술된 연마 용품 내에서 사용하기에 적합한 부직포 웨브가 연마재 분야에서 잘 공지되어 있다. 전형적으로, 부직포 웨브는 뒤엉킨 섬유 웨브를 포함한다. 섬유는 연속 섬유, 스테이플 섬유, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 부직포 웨브는 길이가 적어도 약 20 밀리미터(㎜), 적어도 약 30 ㎜, 또는 적어도 약 40 ㎜, 및 약 110 ㎜ 미만, 약 85 ㎜ 미만, 또는 약 65 ㎜ 미만인 스테이플 섬유를 포함할 수 있지만, 더 짧은 섬유 및 더 긴 섬유(예를 들어, 연속 필라멘트)도 역시 유용할 수 있다. 섬유는 적어도 약 1.7 덱시텍스(dtex, 즉 그램/10000 미터), 적어도 약 6 dtex, 또는 적어도 약 17 dtex, 및 약 560 dtex 미만, 약 280 dtex 미만, 또는 약 120 dtex 미만의 섬도(fineness) 또는 선 밀도(linear density)를 가질 수 있지만, 더 작은 및/또는 더 큰 선 밀도를 가지는 섬유도 또한 유용할 수 있다. 상이한 선 밀도를 갖는 섬유들의 혼합물은, 예를 들어, 사용 시에 특별히 바람직한 표면 거칠기가 얻어질 연마 용품을 제공하는 데 유용할 수 있다. 스펀본드 부직포(spunbond nonwoven)가 사용되는 경우, 필라멘트는 실질적으로 더 큰 직경을 가질 수 있다(예를 들어, 직경이 최대 2 ㎜ 또는 그 이상임).
부직포 웨브는 예를 들어, 종래의 에어 레이드(air laid), 카디드(carded), 스티치 본드(stitch bonded), 스펀 본드(spun bonded), 웨트 레이드(wet laid), 및/또는 멜트 블로운(melt blown) 절차에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 미국 뉴욕 마케돈 소재의 란도 머신 컴퍼니(Rando Machine Company)로부터 구매가능한 "란도 웨버(RANDO WEBBER)"라는 상표명으로 입수가능한 것과 같은 설비를 사용하여 에어 레이드 섬유 웨브가 제조될 수 있다.
부직포 웨브는 전형적으로 접착 결합제 및 연마 입자와 적절히 상용성이 있으면서 또한 용품의 다른 구성요소와 조합하여 처리될 수 있도록 선택되고, 전형적으로 경화성 조성물의 도포 및 경화 동안 이용되는 것들과 같이 처리 조건(예를 들어, 온도)을 견뎌낼 수 있다. 연마 용품의 특성(예를 들어, 가요성, 탄성, 내구성 또는 수명, 마모성, 및 거칠기 특성)에 영향을 주도록 섬유가 선택될 수 있다. 적합할 수 있는 섬유의 예에는 천연 섬유, 합성 섬유 및 천연 섬유 및/또는 합성 섬유의 혼합물이 포함된다. 합성 섬유의 예에는 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트), 나일론(예를 들어, 헥사메틸렌 아디파미드, 폴리카프로락탐), 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴(즉, 아크릴), 레이온, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐리덴 클로라이드-비닐 클로라이드 공중합체, 및 비닐 클로라이드-아크릴로니트릴 공중합체로부터 제조된 것들이 포함된다. 적합한 천연 섬유의 예에는 면, 양모, 황마, 및 대마가 포함된다. 섬유는 초기 재료(virgin material)로 되어 있거나, 또는 예를 들어, 의복 제단, 카펫 제조, 섬유 제조, 또는 직물 처리로부터 재생되는 재활용 재료 또는 폐기 재료로 되어 있을 수 있다. 섬유는 균질하거나 또는 2 성분 섬유(예를 들어, 코스펀 시드-코어 섬유(co-spun sheath-core fiber))와 같은 복합물일 수 있다. 섬유가 인장되고 주름잡혀있을 수 있지만, 또한 압출 방법에 의해 형성된 것과 같이 연속 필라멘트일 수도 있다. 섬유들의 조합이 또한 사용될 수 있다.
경화성 조성물에 의한 함침 이전에, 부직포 섬유 웨브는 전형적으로 단위 적당 중량(즉, 평량(basis weight))이 적어도 약 50 gsm(gram per square meter), 적어도 약 100 gsm, 또는 적어도 약 200 gsm, 및/또는 약 400 gsm 미만, 약 350 gsm 미만, 또는 약 300 gsm 미만(예를 들어, 경화성 조성물 또는 선택적인 프리본드 수지(pre-bond resin)에 의한 임의의 코팅 이전에 측정된 것임)이지만, 더 큰 및 더 작은 평량도 역시 사용될 수 있다. 추가로, 경화성 조성물에 의한 함침 이전에, 섬유 웨브는 전형적으로 두께가 적어도 약 5 ㎜, 적어도 약 6 ㎜, 또는 적어도 약 10 ㎜, 및/또는 약 200 ㎜ 미만, 약 75 ㎜ 미만, 또는 약 30 ㎜ 미만이지만, 더 큰 및 더 작은 두께도 역시 유용할 수 있다.
부직포 연마 용품, 연마 휠 및 그 제조 방법에 관한 추가의 상세가, 예를 들어, 미국 특허 제2,958,593호(후버(Hoover) 등); 제5,591,239호(라르손(Larson) 등); 제6,017,831호(비어드스리(Beardsley) 등); 및 미국 특허 출원 공보 제2006/0041065 A1호(바버, 주니어(Barber, Jr))에서 찾아볼 수 있다.
종종, 경화성 조성물에 의한 코팅 이전에 프리본드 수지를 부직포 웨브에 도포하는 것이 유용하다. 프리본드 수지는 예를 들어, 취급 동안에 부직포 웨브의 무결성의 유지를 돕기 위해 제공되고, 또한 부직포 웨브에 우레탄 결합제의 결합을 도울 수 있다. 프리본드 수지의 예에는 페놀 수지, 우레탄 수지, 아교(hide glue), 아크릴 수지, 우레아-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 에폭시 수지 및 이의 조합이 포함한다. 이러한 방식으로 사용되는 프리본드 수지의 양은 전형적으로 섬유들을 그들의 교차 접촉점에서 서로 결합시키는 것에 따른 최소양으로 조정된다. 부직포 웨브가 열 결합성 섬유를 포함하는 경우에, 부직포 웨브의 열결합이 또한 처리 동안 웨브 무결성을 유지하는 데 도움을 줄 수 있다.
연마 입자
본 발명의 응집체 내로 혼입시키기 위한 유용한 연마 입자는 형성된 세라믹 연마 입자, 및 특히 성형된 세라믹 연마 입자이다. 성형된 세라믹 연마 입자는 동시계속 미국 특허 공보 제2010/0151196호의 개시에 따라 제조된다. 성형된 세라믹 연마 입자는 예를 들어, 0.3 ㎜(0.012 인치)의 몰드 깊이와 1.37 ㎜(0.054 인치)의 측면 길이의 정삼각형-형태의 폴리프로필렌 몰드 캐비티로부터 알루미나 졸 겔을 성형함으로써 제조된다. 건조 및 소성 이후에, 이러한 형성된 성형된 세라믹 연마 입자는 약 570 마이크로미터(가장 긴 치수)인 삼각형 플레이트를 포함하였고, 30-메시 체(sieve)를 통과할 수 있다.
성형된 세라믹 연마 입자에 추가로, 본 발명의 용품은 또한 통상적인 (예를 들어, 분쇄된) 연마 입자를 함유할 수 있다. 성형된 세라믹 연마 입자와 블렌딩하기 위한 유용한 통상적인 연마 입자의 예에는 연마재 분야에서 공지된 임의의 연마 입자가 포함된다. 예시적인 유용한 연마 입자에는 용해(fused) 산화알루미늄계 재료, 예를 들어 산화알루미늄, 세라믹 산화알루미늄(하나 이상의 금속 산화물 개질제 및/또는 시딩제(seeding agent) 또는 핵화제(nucleating agent)를 포함할 수 있음) 및 열처리된 산화알루미늄, 탄화규소, 공용해 알루미나-지르코니아, 다이아몬드, 세리아(ceria), 이붕화티타늄(titanium diboride), 입방정 질화붕소(cubic boron nitride), 탄화붕소, 가닛(garnet), 플린트(flint), 에머리(emery), 졸-젤(sol-gel) 유도된 연마 입자들 및 이의 혼합물이 포함된다. 연마 입자는, 예를 들어, 개개의 입자, 응집체, 복합체 입자, 및 그 혼합물의 형태로 되어 있을 수 있다.
통상적인 연마 입자는 예를 들어, 적어도 약 0.1 마이크로미터, 적어도 약 1 마이크로미터, 또는 적어도 약 10 마이크로미터, 및 약 2000 마이크로미터 미만, 약 1300 마이크로미터 미만, 또는 약 1000 마이크로미터 미만의 평균 직경을 가질 수 있을지라도 더 크고 더 작은 연마 입자가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 통상적인 연마 입자는 연마재 산업 명시 공칭 등급을 가질 수 있다. 이러한 연마재 산업에서 승인된 분류 표준에는 미국 규격 협회(American National Standards Institute, Inc.; ANSI) 표준, 연마 제품의 유럽 생산자 연맹(Federation of European Producers of Abrasive Products; FEPA) 표준 및 일본 공업 규격(Japanese Industrial Standard; JIS) 표준으로 알려진 것들이 포함된다. 예시적인 ANSI 등급 명칭(즉, 규정 공칭 등급)은 ANSI 4, ANSI 6, ANSI 8, ANSI 16, ANSI 24, ANSI 36, ANSI 40, ANSI 50, ANSI 60, ANSI 80, ANSI 100, ANSI 120, ANSI 150, ANSI 180, ANSI 220, ANSI 240, ANSI 280, ANSI 320, ANSI 360, ANSI 400, 및 ANSI 600을 포함한다. 예시적인 FEPA 등급 명칭은 P8, P12, P16, P24, P36, P40, P50, P60, P80, P100, P120, P150, P180, P220, P320, P400, P500, 600, P800, P1000 및 P1200을 포함한다. 예시적인 JIS 등급 명칭은 HS8, JIS12, JIS16, JIS24, JIS36, JIS46, JIS54, JIS60, JIS80, JIS100, JIS 150, JIS 180, JIS220, JIS 240, JIS280, JIS320, JIS360, , JIS400JIS400, JIS600, JIS800, JIS1000, JIS1500, JIS2500, JIS4000, JIS6000, JIS8000, 및 JIS10000을 포함한다.
연마 입자 응집체
본 발명의 응집체는 제1 가요성 결합제를 포함한다. 적합한 가요성 결합제의 예에는 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리아이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌, 부틸 고무, 스티렌-부타디엔 공중합체, 및 니트릴 고무의 것들이 포함된다.
형성된 세라믹 연마 입자를 포함하는 응집체의 제조를 위한 전형적인 가요성 결합제는 폴리우레탄 결합제이다. 유용한 우레탄 프리폴리머의 예는 폴리아이소시아네이트 및 이의 블로킹된 버전을 포함한다. 전형적으로, 블로킹된 폴리아이소시아네이트는 주변 조건(예를 들어, 약 20℃ 내지 약 25℃ 범위의 온도) 하에서 아이소시아네이트 반응성 화합물(예를 들어, 아민, 알코올, 티올 등)에 실질적으로 비반응성이지만, 충분한 열 에너지를 가할 시에 블로킹제(blocking agent)가 해제되고, 그로써 아민 경화제와 반응하는 아이소시아네이트 작용기(isocyanate functionality)를 발생하여 공유 결합을 형성한다.
유용한 폴리아이소시아네이트는, 예를 들어, 지방족 폴리아이소시아네이트(예를 들어, 헥사메틸렌 다이아이소시아네이트 또는 트라이메틸헥사메틸렌 다이아이소시아네이트); 지환족 폴리아이소시아네이트(예를 들어, 수소화한 크실리렌 다이아이소시아네이트 또는 아이소포론 다이아이소시아네이트); 방향족 폴리아이소시아네이트(예를 들어, 톨릴렌 다이아이소시아네이트 또는 4,4'-다이페닐메탄 다이아이소시아네이트); 다가 알코올을 갖는 상기 폴리아이소시아네이트들 중 임의의 것의 부가물(예를 들어, 다이올, 저분자량 하이드록실 기-함유 폴리에스테르 수지, 물 등); 상기 폴리아이소시아네이트의 부가물(예를 들어, 아이소시아누레이트, 뷰렛); 및 그 혼합물을 포함한다.
유용한 구매가능한 폴리아이소시아네이트는, 예를 들어, 미국 코네티컷 미들베리 소재의 쳄투라 코포레이션(Chemtura Corporation)으로부터 "아디프렌(ADIPRENE)"이라는 상표명으로 입수가능한 것들(예를 들어, "아디프렌 L 0311", "아디프렌 L 100", "아디프렌 L 167", "아디프렌 L 213", "아디프렌 L 315", "아디프렌 L 680", "아디프렌 LF 1800A", "아디프렌 LF 600D", "아디프렌 LFP 1950A", "아디프렌 LFP 2950A", "아디프렌 LFP 590D", "아디프렌 LW 520", 및 "아디프렌 PP 1095"); 미국 펜실베니아 피츠버그 소재의 베이어 코포레이션(Bayer Corporation)으로부터 "몬더(MONDUR)"라는 상표명으로 입수가능한 폴리아이소시아네이트(예를 들어, "몬더 1437", "몬더 MP-095", 또는 "몬더 448"); 및 미국 펜실베니아 알렌타운 소재의 에어 프로덕츠 앤 케미컬즈(Air Products and Chemicals)로부터 "에어탄(AIRTHANE)" 및 "베르사탄(VERSATHANE)"이라는 상표명으로 입수가능한 폴리아이소시아네이트(예를 들어, "에어탄 APC-504", "에어탄 PST-95A", "에어탄 PST-85A", "에어탄 PET-91A", "에어탄 PET-75D", "베르사탄 STE-95A", "베르사탄 STE-P95", "베르사탄 STS-55", "베르사탄 SME-90A", 및 "베르사탄 MS-90A")를 포함한다.
포트-라이프(pot-life)를 연장시키기 위해, 예를 들어, 앞서 언급한 것과 같은 폴리아이소시아네이트는 기술 분야에 공지된 다양한 기법에 따라 블로킹제로 블로킹될 수 있다. 예시적인 블로킹제는 케톡심(예를 들어, 2-부타논 옥심); 락탐(예를 들어, 엡실론-카프로락탐); 말론산 에스테르(예를 들어, 다이메틸 말로네이트 및 다이에틸 말로네이트); 피라졸(예를 들어, 3,5-다이메틸피라졸); 3차 알코올을 포함한 알코올(예를 들어, t-부탄올 또는 2,2-다이메틸펜탄올), 페놀(예를 들어, 알킬화한 페놀), 및 기술된 알코올들의 혼합물을 포함한다.
예시적인 유용한 구매가능한 블로킹된 폴리아이소시아네이트는 "아디프렌 BL 11", "아디프렌 BL 16", "아디프렌 BL 31"라는 상표명으로 쳄투라 코포레이션에 의해 시판되는 것들, 및 "트리젠(TRIXENE)"(예를 들어, "트리젠 BL 7641", "트리젠 BL 7642", "트리젠 BL 7772", 및 "트리젠 BL 7774")라는 상표명으로 영국 아크링톤 소재의 바센덴 케미컬즈, 리미티드(Baxenden Chemicals, Ltd)에 의해 시판되는 블로킹된 폴리아이소시아네이트를 포함한다.
전형적으로 경화성 조성물에 존재하는 우레탄 프리폴리머의 양은 경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 10 중량% 내지 40 중량%의 양으로, 보다 전형적으로 15 중량% 내지 30 중량%의 양으로, 그리고 심지어 더 전형적으로 20 중량% 내지 25 중량%의 양으로 있지만, 이들 범위 밖의 양도 역시 사용될 수 있다.
적당한 아민 경화제는 방향족, 알킬-방향족, 또는 알킬 다작용성 아민, 바람직하게는 1차 아민을 포함한다. 유용한 아민 경화제의 예는 4,4'-메틸렌다이아닐린; 다우 케미컬 컴퍼니(Dow Chemical Company)로부터 구매가능한 "큐리탄(CURITHANE) 103" 및 미국 펜실베니아 피츠버그 소재의 베이어 코포레이션(Bayer Corporation)로부터의 "MDA-85"라는 상표명으로 알려진 것들을 포함하는 2.1 내지 4.0의 작용기를 갖는 중합체성 메틸렌 다이아닐린; 1,5-다이아민-2-메틸펜탄; 트리스(2-아미노에틸) 아민; 3-아미노메틸-3,5,5-트라이메틸사이클로헥실아민(즉, 아이소포론다이아민), 트라이메틸렌 글리콜 다이-p-아미노벤조에이트, 비스(o-아미노페닐티오)에탄, 4,4'-메틸렌비스(다이메틸 안트라닐레이트), 비스(4-아미노-3-에틸페닐)메탄(예를 들어, 일본 도쿄 소재의 니폰 카야쿠 컴퍼니, 리미티드(Nippon Kayaku Company, Ltd)에 의해 "카야하드(KAYAHARD) AA"라는 상표명으로 시판됨), 및 비스(4-아미노-3,5-다이에틸페닐)메탄(예를 들어, 스위스 바젤 소재의 론자, 리미티드(Lonza, Ltd)에 의해 "론자큐어(LONZACURE) M-DEA"라는 상표명으로 시판됨), 및 이의 혼합물을 포함한다. 원하는 경우, 예를 들어, 의도된 사용에서 필요로 하는 바에 따라 경화 속도를 수정하기 위해(예를 들어, 지연시키기 위해) 폴리올(들)이 경화성 조성물에 첨가될 수 있다.
아민 경화제는 블로킹된 폴리아이소시아네이트를 의도된 용도에 의해 요구되는 정도로 경화시키는 데 효과적인 양(즉, 유효량)으로 존재해야만 하며, 예를 들어, 아민 경화제가 0.8 내지 1.35의 범위의; 예를 들어, 0.85 내지 1.20의 범위의, 또는 0.90 내지 0.95의 범위의 경화제 대 아이소시아네이트(또는 블로킹된 아이소시아네이트)의 화학량론비(stoichiometric ratio)로 존재할 수 있지만, 이들 범위 밖의 화학량론비도 또한 사용될 수 있다.
전형적으로, 경화성 조성물은 부직포 섬유 웨브 상에 경화성 조성물을 코팅하는 것을 용이하게 해주기 위해 적어도 하나의 유기 용매(예를 들어, 아이소프로필 알코올 또는 메틸 에틸 케톤)를 포함할 것이지만, 꼭 이럴 필요는 없다. 선택적으로, 경화성 조성물은 하나 이상의 첨가제와 혼합될 수 있고 및/또는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 예시적인 첨가제는 충전제, 가소제, 계면 활성제, 윤활제, 착색제(예를 들어, 안료), 항균제, 살균제, 연삭 보조제, 및 대전 방지제를 포함한다. 전형적으로, 경화성 조성물(존재할 수 있는 임의의 용매를 포함함)이 부직포 섬유 웨브 상에 1120 gsm 내지 2080 gsm, 더욱 전형적으로 1280 gsm 내지 1920 gsm, 그리고 심지어 더 전형적으로 1440 gsm 내지 1760 gsm의 양으로 코팅되지만, 이들 범위 밖의 값들도 역시 사용될 수 있다.
통상적인 연마 입자 이외의 충전제 재료는 본 발명의 응집체 내의 성형된 세라믹 연마 입자와 블렌딩될 수 있다. 본 발명에 유용한 충전제의 예에는 금속 탄산염(예를 들어, 칼슘 탄산염, 칼슘 마그네슘 탄산염, 소듐 탄산염, 마그네슘 탄산염), 실리카(예를 들어, 활석, 점토, 몬모릴로나이트(montmorillonite), 장석, 운모, 칼슘 규산염, 칼슘 메타실리케이트(metasilicate), 금속 황산염(예를 들어, 칼슘 황산염, 바륨 황산염, 소듐 황산염, 알루미늄 소듐 황산염, 알루미늄 황산염), 석고, 질석, 설탕, 나무 플로어, 알루미늄 트리하이드레이트(trihydrate), 카본 블랙, 금속 산화물(예를 들어, 칼슘 산화물, 알루미늄 산화물, 주석 산화물, 티타늄 이산화물), 금속 설파이트(예를 들어, 칼슘 설파이트), 열가소성 입자(예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리(비닐클로라이드), 폴리설폰, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 폴리프로필렌, 아세탈 폴리머, 폴리우레탄, 나일론 입자) 및 열경화성 입자(예를 들어, 페놀 버블, 페놀 비드, 폴리우레탄 폼 입자 등)가 포함된다. 또한, 충전제는 할로겐화물 염류와 같은 염일 수 있다. 할라이드 염의 예는 염화나트륨, 칼륨 빙정석, 나트륨 빙정석, 암모늄 빙정석, 사플루오로붕산칼륨, 사플루오로붕산나트륨, 플루오르화규소, 염화칼륨, 염화마그네슘을 포함한다. 금속 충전제의 예에는 주석, 납, 비스무스, 코발트, 안티몬, 카드뮴, 철, 및 티타늄이 포함된다. 다른 다양한 충전제는 황, 유기적 황 화합물, 그래파이트, 리듐 스테아르산염 및 금속 황화물을 포함한다.
최상의 결과를 위해, 응집체의 크기는 0.8 ㎜ 내지 5 ㎜, 또는 1.4 ㎜ 내지 4 ㎜, 또는 1.8 ㎜ 내지 3 ㎜ 범위의 최대 측면 에지 길이(일반적으로 원통형, 난형, 또는 다른 기하학적 형상인 경우) 또는 최대 직경(일반적으로 구형인 경우)을 가지며, 구형, 난형, 원통형, 피라미드형, 원뿔형 또는 임의의 다-측 플라톤 입체(Platonic solid)(사면체, 8면체 등)일 수 있다. 최상의 결과를 위해, 응집체 크기(응집체의 최대 직경 또는 최대 측면 에지 길이를 측정)로 나눈 형성된 연마 입자 크기(형성된 연마 입자의 에지 길이를 측정)의 비율은 0.0033 내지 0.5(응집체에 걸쳐서 대략 300 대 2의 형성된 연마 입자) 또는 0.01 내지 0.33(응집체에 걸쳐서 대략 100 대 3의 형성된 연마 입자), 또는 0.05 내지 0.25(응집체에 걸쳐서 대략 20 대 4의 형성된 연마 입자)이다. 최상의 결과를 위해, 충전제 입자(통상적으로 분쇄된 연마 입자 또는 희석제)가 사용되는 경우, 이는 형성된 세라믹 연마 입자의 평균 입자 크기보다 작은 평균 입자 크기를 갖거나, 또는 형성된 연마 입자 크기(응집체의 최대 직경 또는 최대 측면 에지 길이를 측정)로 나눈 충전제 입자 크기(최대 직경)의 비율은 0.001 내지 1.0, 또는 0.003 내지 0.5, 또는 0.01 내지 0.1이다. 전형적인 본 발명의 응집체는 30 중량%(wt. %) 이하의 제1 가요성 결합제, 20 중량% 이하의 제1 가요성 결합제, 15 중량% 이하의 제1 가요성 결합제, 또는 심지어 10 중량% 이하의 제1 가요성 결합제를 포함할 수 있다. 전형적인 본 발명의 응집체는 적어도 50 중량%의 형성된 세라믹 연마 입자를 포함한다. 최상의 결과를 위해, 형성된 세라믹 연마 입자 함량은 50 중량% 내지 98 중량%, 75 중량% 내지 96 중량%, 또는 80 중량% 내지 94 중량%이고, 수지 함량은 2 중량% 내지 20 중량%, 4 중량% 내지 10 중량%, 또는 5 중량% 내지 8 중량%이고, 충전제 입자 함량은 0 중량% 내지 40 중량%, 10 중량% 내지 35 중량%, 또는 15 중량% 내지 30 중량%이다. 다양한 특성에 대한 상기 범위는 응집체의 속성을 특정하기 위한 임의의 방식으로 조합 또는 선택될 수 있다.
부직포 연마 웨브
부직포 연마 웨브는 경화성 제2 결합제를 이용하여 부직포 웨브에 본 발명의 응집체를 접착시킴으로써 제조된다. 전형적으로, (경화성 조성물 내의 다른 성분과 독립적인) 연마 응집체에 대한 코팅 중량은, 예를 들어, 사용되는 특정의 제2 결합제, 연마 응집체를 도포하기 위한 방법, 및 연마 응집체의 크기에 의존할 수 있다. 예를 들어, (임의의 압착 이전의) 부직포 웨브 상의 연마 응집체의 코팅 중량은 적어도 200 g/m(gram per square meter), 적어도 600 g/m, 또는 적어도 800 g/m; 및/또는 2000 g/m 미만, 약 1600 g/m 미만, 또는 약 1200 g/m 미만일 수 있지만, 더 큰 또는 더 작은 코팅 중량도 역시 사용될 수 있다.
응집체를 부직포 섬유 웨브에 접착하기에 유용한 제2 결합제는 기술 분야에 공지되었으며 최종 제품 요건에 따라 선택된다. 전형적인 결합제는 우레탄, 페놀, 아크릴레이트, 및 페놀과 아크릴레이트의 블렌드를 포함하는 것들을 포함한다. 유용한 우레탄 결합제 재료 및 응집체를 부직포 웨브에 접착하기 위한 이들의 전구체가 상기에서 기재되었다.
페놀 재료는 이의 열 특성, 입수가능성, 비용 및 취급의 용이성으로 인해 유용한 결합제 전구체이다. 레졸 페놀은 1 이상의 포름알데히드 대 페놀의 몰 비율을 가지며, 전형적으로 1.5:1.0 내지 3.0:1.0의 범위이다. 노볼락 페놀은 1.0:1.0 미만의 포름알데히드 대 페놀의 몰 비율을 갖는다. 구매가능한 페놀의 예에는 옥시덴탈 케미컬즈 코포레이션(Occidental Chemicals Corp)으로부터의 상표명 "두레즈(DUREZ)" 및 "바르쿰(VARCUM)"; 몬산토(Monsanto)로부터의 "레지녹스(RESINOX)"; 애쉬랜드 케미컬 컴퍼니(Ashland Chemical Co)로부터의 "아로펜(AROFENE)"; 및 애쉬랜드 케미컬 컴퍼니로부터의 "아로탭(AROTAP )"으로 공지된 것들이 포함된다.
교차결합된 아크릴 수지 입자의 유제는 또한 본 발명에서 유용성을 가질 수 있다.
일부 결합제 전구체는 라텍스와 혼합된 페놀을 포함한다. 이러한 라텍스의 예에는 아크릴로니트릴 부타디엔, 아크릴, 부타디엔, 부타디엔-스티렌, 및 이의 조합을 함유하는 재료가 포함된다. 이들 라텍스는 다수의 다양한 공급원으로부터 구매가능하고, 롬 앤드 하스 컴퍼니(Rohm and Haas Company)로부터 구매가능한 상표명 "로플렉스(RHOPLEX)" 및 "아크릴졸(ACRYLSOL)", 에어 프로덕츠 앤드 케미컬즈 인코포레이티드(Air Products & Chemicals Inc)로부터 구매가능한 "플렉스크릴(FLEXCRYL)" 및 "발탁(VALTAC)", 레이촐드 케미컬 컴퍼니(Reichold Chemical Co)로부터 구매가능한 "신테멀(SYNTHEMUL)", "타이크릴(TYCRYL)" 및 "타일락(TYLAC)", 비.에프. 굿리히(B.F. Goodrich)로부터 구매가능한 "하이카(HYCAR)" 및 "굿라이트(GOODRITE)", 굿이어 타이어 앤드 러버 컴퍼니(Goodyear Tire and Rubber Co)로부터 구매가능한 "케미검(CHEMIGUM)", 아이씨아이(ICI)로부터 구매가능한 "네오크릴NEOCRYL)", 바스프(BASF)로부터 구매가능한 "부타폰(BUTAFON)" 및 유니온 카아바이드(Union Carbide)로부터 구매가능한 "레스(RES)"로 입수가능한 것들을 포함한다.
부직포 연마 용품
본 발명의 부직포 연마 용품은 임의의 다양한 통상적인 형태를 취할 수 있다. 도 1에는 부직포 웨브, 제1 가요성 결합제에 의해 서로 결합된 형성된 세라믹 연마 입자를 포함하는 응집체, 및 응집체를 부직포 섬유 웨브에 결합하는 제2 결합제를 포함하는 부직포 연마 용품(100)이 도시된다. 도 4 내지 도 6에는 성형된 세라믹 연마 입자 및 제1 가요성 결합제를 포함하는 연마 응집체가 도시된다. 성형된 세라믹 연마 입자는 도시된 바와 같이 삼각형 플레이트를 포함한다.
선호되는 부직포 연마 용품은 휠의 형태이다. 부직포 연마 휠은 전형적으로 예를 들어, 실린더의 높이가 매우 작을 수 있거나(예를 들어, 수 밀리미터) 또는 예를 들어, 매우 클 수 있는(예를 들어, 미터 초과) 치수를 갖는 디스크 또는 수직 실린더(right cylinder)의 형태이며, 이 직경은 매우 작을 수 있거나(예를 들어, 수 센티미터), 또는 매우 클 수 있다(예를 들어, 수십 센티미터). 휠은 전형적으로 휠이 사용 중에 회전할 수 있도록 하는 적합한 아버 또는 다른 기계적 보유 수단에 의해 지지를 위한 중앙 개구를 갖는다. 휠 치수, 형상, 지지 수단, 및 회전 수단 모두가 기술 분야에 잘 공지되었다.
콘볼루트 연마 휠은 예를 들어, 함침된 부직포 층이 압착되도록 코어 부재(예를 들어, 관형 또는 로드-형 코어 부재) 주위에 인장 하에서 경화성 조성물로 함침되는 부직포 웨브를 권취하고, 그 뒤에 일 실시 형태에서 연마 응집체를 층형 부직포 웨브에 결합하고 층형 부직포 웨브의 층들을 서로 결합하는 폴리우레탄 결합제를 제공하기 위하여 경화성 조성물을 경화시킴으로써 제공될 수 있다. 예시적인 콘볼루트 연마 휠(200)이 도 2에 도시되고, 층형 부직포 섬유 웨브에 연마 응집체를 결합하고 층형 부직포 섬유 웨브의 층들을 서로 결합하는 결합제로 코팅된 층형 부직포 섬유 웨브(210)는 코어 부재(230) 주위에 나선형으로 배열되고 이에 부착된다. 원하는 경우, 콘볼루트 연마 휠은 예를 들어, 연마재 분야에서 공지된 방법을 사용하여 표면 부조를 제거하기 위한 사용에 앞서 드레싱될 수 있다.
예시적인 유나이티즈드 연마 휠이 도 3에 도시되고, 예를 들어 부직포 층들을 압착시키는 함침된 상기 제공된 부직포 웨브(310)(예를 들어, 층형 연속 웨브 또는 시트들의 스택과 같이)를 층화시키고, 경화성 조성물을 경화시키며(예를 들어, 열을 사용하여), 중공 축방향 코어(320)를 갖는 유나이티즈드 연마 휠을 제공하기 위해 결과적으로 생성된 연마 용품을 다이 커팅함으로써 제공될 수 있다. 함침된 부직포 웨브의 층들을 압착시킬 때, 층들이 전형적으로 압착되어, 그의 비압착된 상태에서의 층들의 밀도보다 1 내지 20 배의 밀도를 가지는 번을 형성한다. 전형적으로 우레탄 프리폴리머 및 번 크기(bun size)에 따라, 번은 그 뒤에 전형적으로 상승된 온도에서(예컨대, 135℃에서)(예를 들어, 2 시간 내지 20 시간 동안) 열 성형을 거친다.
실시예
본 개시 내용의 목적 및 이점들은 이후의 비제한적 실시예에 의해 더욱 예시된다. 이들 실시예에서 열거된 특정 재료 및 그 양과 그 외의 조건 및 상세 사항은 본 개시 내용을 부당하게 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 특별한 언급이 없는 한 , 본 실시예들 및 본 명세서의 나머지 부분에서 모든 부분, 퍼센트, 비율 등은 중량으로 나타낸다.
하기의 약어들이 실시예들의 전반에 걸쳐 이용된다.

Figure pct00001

Figure pct00002

응집체 결합제의 제조
실시예에 대한 응집된 결합제 용액을 후술된 바와 같이 구성요소들을 혼합함으로써 제조하였다.
결합제 AR1은 72.3%의 BL16, 26.8%의 K-450S, 및 0.9%의 D-1122이었다.
결합제 AR2는 63.9%의 페놀, 27.7%의 수돗물, 7.8%의 SR511, 및 0.6%의 D-1122이었다.
결합제 AR3은 포괄적으로 아크릴1 내지 아크릴7로부터 선택된 87%의 자유 라디칼-경화 수지, 및 13%의 개시제 S이었다.
결합제 AR4는 61.4%의 BL16, 22.7%의 K4-450S, 15.3%의 PMA, 및 0.6%의 D-1122이었다.
응집체의 제조
응집체 전구체 조성물은 약수저(spatula)를 이용하여 손으로 혼합된 결합제 및 광물(선택적 충전제를 포함하는 연마 입자)을 포함하였다. AR1, AR2, 및 AR4로 제조된 응집체는 고체 함량을 기초로 94 중량%의 광물이었다. AR3로 제조된 응집체는 고체 함량을 기초로 90 중량%의 광물이었다.
방법 1
미세복제된 폴리프로필렌 공구의 15 ㎝ × 86 ㎝ 시트의 캐비티 내로 응집체 전구체 조성물을 밀어 넣기 위하여 스테인리스 스틸 퍼티 나이프를 사용하였다. 공구는 2.2 ㎜의 총 두께, 복수의 정밀하게 성형되고 미세복제된 캐비티(4.0 ㎜ 제곱) 및 1.5 ㎜ 두께의 벽에 의해 분리되는 1.6 ㎜ 깊이를 가졌다. 공구를 일반적으로 후프만(Hoopman) 등의 미국 특허 제6,076,248호의 절차에 따라 해당 마스터 롤로부터 제조하였다.
폴리프로필렌 공구의 충전된 시트를 강제 공기 오븐 내에서 가열하여 응집체를 경화시켰다. 우레탄 응집체를 127℃(260℉)에서 20분 동안 경화하였다. 페놀 응집체를 91℃(200℉)에서 90분 동안, 그 후에 102℃(215℉)에서 16분 동안 경화하였다. 자유 라디칼 경화 수지를 함유하는 응집체를 138℃(280℉)에서 30분 동안 경화하였다. 경화된 응집체를 초음파 에너지에 의해 공구로부터 제거하였다. 보다 구체적으로, 공구의 후방측을 단일의 에지에 테이퍼링된 초음파 혼의 전방 에지를 가로질러 인장 하에서 잡아당겼다. 혼을 약 130 마이크로미터의 진폭에서 19,100 HZ의 주파수에서 진동시켰다. 혼은 6-4 티타늄으로 구성되었고, 2:1 부스터(Booster) 802 압전 변환기와 결합된 900 와트 184 V 브란손(Branson) 파워 소스를 이용하여 구동시켰다. 생성된 연마 응집체의 예가 도 4에 도시된다.
방법 2
연마 입자 3000 그램을 AR1의 250 그램과 완전히 혼합시켜 깨지기 쉽고 점착성의 응집체 전구체 조성물을 제조하였다. 응집체 전구체 조성물을 상표명 "쿼드로 코밀(QUADRO COMIL)"(캐나다 온타리오 워털루 소재의 쿼드로 엔지니어링 인코포레이티드(Quadro Engineering Incorporated)로부터의 모델(Model) #197)로 입수된 크기 감소 장치(size reduction machine)의 도움으로 연마 응집체 입자로 가공하였다. 크기 감소 장치의 작동의 세부는 쿨러(Culler) 등의 제WO 02/32832 A1호에서 찾을 수 있다. 50 rpm 내지 3500 rpm의 범위에서 구동되는 임펠러를 사용하여 원뿔형 스크린의 1.9 ㎜(75 밀) 원형 개구를 통하여 예비혼합물을 밀어 넣었다. 임계 길이가 획득 시에, 필라멘트 형태의 응집물 전구체 입자는 분리되고 알루미늄 수집 팬으로 중력에 의해 떨어진다. 전구체 입자의 단일- 또는 2-층을 팬 내에 수집하였고, 그 뒤에 결합제 수지를 경화시키기 위하여 15 분 동안 160℃(320℉)로 설정된 오븐 내에 배치하였다. 실온으로 냉각한 후에, 2.4 ㎜(95 밀)의 둥근 홀이 천공된 원뿔형 스크린을 포함하도록 설치된 크기 감소 장치("쿼드로 코밀")를 통하여 1회 연마 응집체 입자를 통과시킴으로써 이의 크기를 감소시켰다. 크기-감소된 입자를 14-메시(1400 미크론) 스크린 상에서 체로 걸렀다. 유나이티즈드 연마 휠을 제조하기 위해 스크린 상에 보유된 이들 입자를 사용하였다. 연마 응집체의 예가 도 5에 도시된다.
방법 3
연마 그레인, 또는 연마 그레인 및 충전제의 응집체를 두께가 1 ㎝ 내지 2 ㎝인 광물의 베드에 AR4의 액적을 도포함으로써 제조하였다. 광물 베드 위의 대략 7 ㎝의 수직 위치에서 지지된 무딘 팁을 갖는(blunt-tipped) 22-게이지(guage) 피하주사 니들(hypodermic needle)을 통하여 용액을 공급함으로써 액적을 형성하였다. 광물 또는 광물/충전제 블렌드의 표면적에 따라 소정 부피의 재료를 습윤시키는, 10초의 도포 시간 내에 광물 베드 내로 수지 액적을 위킹하였다(wicked). 30분 동안 150℃(302℉)에서 응집체를 경화하였고, 그 뒤에 응집체 형성 방법에서 재차 재활용된 비-응집된 광물로부터 체로 걸렀다. 대안으로, AR2를 광물/충전제 베드 상으로 유사한 방식으로 떨어뜨렸고, 91℃(200℉)에서 90분 동안, 그 후에 102℃(215℉)에서 16시간 동안 경화시켰다. 개별 응집체는 0.033 그램 내지 0.076 그램으로 계량되었고, 12 중량% 내지 4 중량%의 수지를 함유하였다. 형성된 연마 응집체의 예가 도 6에 도시된다.
유나티즈드 연마 휠 제조
미국 뉴욕 마세돈 소재의 란도 머신 코포레이션으로부터 상표명 "란도-웨버"로 입수가능한 에어 레이드 섬유 웨브 형성 장치 상에서 부직포 웨브를 형성하였다. 25.4 ㎜ + 12.7 ㎜(1 인치 + 1/2 인치)의 스테이플 길이를 갖는 70 데니어 나일론 크림프 세트 섬유(미국 델라웨어 윌밍턴 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E. I. du Pont de Nemours & Company)로부터 입수가능함)로부터 섬유 웨브를 형성하였다. 웨브의 중량은 대략 105 gsm(gram per square meter)이었고, 두께는 대략 10 ㎜(0.4 인치)이었다. 프리본드 수지가 89 gsm의 습윤 부가 중량(wet add-on weight)으로 도포되는 수평 2-롤 코터에 웨브를 이송하였다. 프리본드 수지는 하기 조성물(모두가 구성요소 중량에 대한 백분율): 54.1%의 BL16, 19.9%의 K450S, 26%의 PMA를 가졌다. 프리본드 수지를 4.5분 동안 166℃(330℉)에서 컨벡션 오븐(convection oven)을 통해 코팅된 웨브를 통과시킴으로써 비-점착 상태로 경화시켜 평량이 168 gsm이고 두께가 대략 6 ㎜인 미리 접합된 부직포 웨브를 산출하였다.
유나이티즈드 연마 휠을 다음과 같이 미리 접합된 부직포 웨브로부터 제조하였다. 23-㎝(9-인치)의 정사각형 섹션을 미리 접합된 부직포 웨브로부터 절단하였고, 두 가지의 휠 접착제들 중 하나로 적셨다. 휠 접착제 1(WA1)은 44%의 BL16, 16.4%의 K-450S, 15.8%의 PMA, 7%의 MP-22VF, 6%의 페녹시, 9.9%의 카오린, 및 0.4%의 D-1122이었다. 휠 접착제 2(WA2)는 60.8%의 페녹시, 31.2%의 물, 7.4%의 SR511, 및 0.6%의 D-1122이었다. 적셔지고 미리 접합된 웨브를 그 뒤에 85-쇼어(Shore) A 듀로미터 경도(durometer hardness)의 10-㎝(4-인치) 직경의 고무 롤을 갖는 롤 코터의 닙을 통과시켜 WA1에 대해 14.5 ± 1.03 mL (0.49 ± 0.035 온스 (14 ± 1 g)) 또는 WA2에 대해 17.7 ± 1.03 mL (0.60 ± 0.035 온스(17 ± 1 g))의 원하는 수지 부가 중량이 수득된 때까지 초과 수지를 제거하였다. 전형적으로 69-145 kPa(10-21 psi)의 압력 하에서 0.06 m/s(11 fpm(3.35 mpm))로 닙을 통한 다수회의 통과가 목표 중량에 도달되기 위해 요구되었다. 각각의 휠에 대해, 미리 접합된 웨브의 7개의 섹션을 전술된 방식으로 코팅하였다. 미리 접합된 웨브의 코팅된 섹션을 용매 대부분을 제거하기 위하여 1분 동안 127℃(260℉)로 설정된 강제 공기 오븐 내에 배치하였다. 부직포 연마 재료의 단일의 유나이티즈드 슬래브를 형성하기 위하여, 프리본드의 6개의 섹션을 무작위로 균일하게 분포된 광물 또는 광물 응집체 42 그램으로 각각 덮었다. 6개의 코팅된 섹션을 그 뒤에 적층하였고 프리본드의 일곱 번째 섹션으로 덮었다. 이형 라이너가 유압식 가열 플래튼 프레스 내에 배치되기 전에, 이를 그 뒤에 스택의 상부와 하부에 도포하였다. 34.5 MPa(5,000 psi)의 압력을 플래튼에 인가하였다. 플래튼의 각각의 코너에서 0.635 ㎝(0.25 인치) 두께의 금속 스페이서를 배치시킴으로써 유나이티즈드 슬래브의 규일한 두께가 유지되었다. WA1(우레탄)을 함유하는 스택을 30분 동안 127℃(260℉)로 설정된 프레스 내에 두었다. WA2(페놀)을 함유하는 스택을 5시간 동안 93℃(200℉)로 설정된 프레스 내에 두었다. 프레스가 개방될 때, 웨브의 섹션들은 단일의 유나이티즈드 슬래브로 함께 융합되었다. 슬래브를 그 뒤에 2시간 동안 127℃(260℉)(WA1), 또는 16시간 동안 102℃(215℉)(WA2)로 설정된 강제 공기 오븐 내에 배치하였다. 오븐으로부터 제거한 후에, 슬래브를 실온으로 냉각하였고, 3.2-㎝(1.25-인치)의 중심 홀을 갖는 20-㎝(8.0-인치) 직경의 유나이티즈드 연마 휠을 독일 프랑크푸르트 소재의 도이치 베레이니그테 쉬마치엔 게엠베하 & 컴퍼니(Deutsche Vereinigte Schuhmaschinen GmbH & Co)에 의해 제조된 삼코(SAMCO) SB-25 스윙 빔 프레스(swing beam press)를 사용하여 이로부터 다이 커팅하였다.
유나이티즈드 연마 휠 성능 시험
시험되는 미리 계량된 6.4 ㎜(0.25 인치)-두께의 유나이티즈드 연마 휠을 분당 대략 1065 미터(3500 피트)의 휠 에지에서의 표면 속도를 생성하도록 조절된 기계 구동식 가변 속도 선반의 아버 상에 수직 배향으로 장착하였다. 아버의 높이에서 수평방향으로 보유된 1.59 ㎜(0.0625 인치)-두께, 5.08-㎝ × 27.9-㎝(2-인치 × 7-인치)의 냉각 롤링된 탄소강 또는 T304 스테인리스 스틸 패널의 에지를 20초 동안에 대략 22.2 뉴턴(5 파운드)의 힘으로 휠의 회전 에지 내로 눌러 넣었다. 시험 순서 동안에 패널로부터 제거된 재료의 양은 "절단량(cut)"으로 지칭되고, 시험 순서 이전 그리고 이후에 패널의 중량 간의 차이로서 정해진다. 시험 순서 동안에 휠로부터 제거된 재료의 양은 "마모량"으로 지칭되고, 시험 순서 이전 그리고 이후에 휠의 중량 간의 차이로서 정해진다.
유나이티즈드 연마 휠 거칠기 시험
분당 대략 1065 미터(3500 피트)의 표면 속도를 형성하기 위하여 속도를 조절하고 후방 스탠드 상에 6.4 ㎜-두께의 휠을 배치함으로써 거칠기 샘플을 제조하였다. 대략 22.2 뉴턴(5 파운드)의 압력을 인가하면서, 1.59 ㎜(0.0625 인치)-두께, 5.08-㎝ × 27.94-㎝(2-인치 × 11-인치)의 냉간 롤링된 탄소강 또는 T304 스테인리스 스틸 패널의 면을 연마하였다. 휠에 걸쳐서 패널을 8회 이동시키고, 이동들 간에 대략 6.4 ㎜(0.25 인치)를 스텝핑하며, 패널을 분당 대략 5.04 ㎝(2 인치) 이동시킴으로써 패널의 10.2-㎝(4-인치) 길이를 완성하였다. 거칠기를 페르토미터(Perthometer) PRK 프로필로미터(profilometer)(독일 고팅겐 소재의 파인프뤼프 게엠베하(Feinpruf GmbH))를 사용하여 측정하였다. 각각의 표면에 대해 10개의 측정차를 취하였다.높고 낮은 값을 제외하였고, 나머지 8개의 데이터값을 평균하였다.
수지 모듈러스의 측정
모듈러스 측정을 위한 필름을 14 ㎝(5.5 인치)의 직경과 3 ㎜(0.12 인치) 높이의 측벽을 갖는 원형 스테인리스 스틸 폼 상에 AR1(16 그램)을 배치함으로써 제조하였다. 대부분의 용매를 제거하기 위하여 1 시간 동안 82℃(180℉)로 설정된 강제 공기 오븐에 샘플을 배치하였다. 오븐을 그 뒤에 경화를 완료하기 위하여 2 시간 동안 127℃(260℉)로 설정하였다. 대략 0.69 ㎜(0.027 인치) 두께의 형성된 필름을 스틸 폼으로부터 제거하였다. 22.54 ㎝ × 10.2 ㎝(1 인치 × 4 인치)로 측정되는 시편을 필름으로부터 절단하였고, 미국 미네소타 에덴 프레리 소재의 MTS 시스템즈 코포레이션(Systems Corporation)으로부터 입수가능한 어드밴티지(Advantage)™ 2000N 용량의 공압 샘플 그립이 장착된 MTS 모델 큐테스트 엘리트(Model QTest Elite) 100 인장 시험기를 사용하여 ASTM D882-10 "얇은 플라스틱 시팅의 인장 특성을 위한 표준 시험 방법(Standard Test Method)"에 따라 측정하였다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 A 내지 L
표 1에 보고된 구성요소를 사용하여 유나이티즈드 연마 휠 제조 및 응집체의 제조에 대한 부분에서 전술된 절차에 따라 우레탄-결합된 유나이티즈드 연마 휠을 제조하였다. 유나이티즈드 연마 휠 성능 시험 및 유나이티즈드 연마 휠 거칠기 시험에 따라 유나이티즈드 연마 휠을 시험하였다. 결과가 표 2에 보고되어 있다. 비교예 G 내지 L의 경우, 절단량과 마모량 데이터가 수집되지 않았고, 이는 더 작은 연마 입자 크기가 매우 작은 절단량에서 야기되기 때문이다. 비교예 G 내지 L은 수득된 비교 거칠기를 나타내기 위해 제시된다.
결과는, 가요성 결합제(우레탄)와의 응집 시에 유사한(우레탄 결합된) 부직포 연마 휠, 성형된 세라믹 연마 그레인이 동일한 구성에서 비 응집된 동일한 성형된 세라믹 연마 그레인에 대해 더 미세한 거칠기를 형성하는 것을 보여준다. 게다가, 세라믹 또는 산화알루미늄이든지 유사한 입자 크기의 표준 분쇄된 그레인이 동일한 우레탄 결합제와의 응집 시에 더 조대한 거칠기를 생성한다. 시험되는 모든 연마 입자는 강성의 결합제(페놀)와 응집 시에 이의 비 응집된 제어에 대해 더 조대한 거칠기를 생성하였다. 최종적으로, 더 미세한 거칠기에 추가로, 성형된 세라믹 연마 입자는 응집된 연마 입자로부터 예상되는 성능 향상(절단량 및 마모량)이 여전히 제공되는 응집체로 형성되었다.
[표 1]
Figure pct00003

[표 2]
Figure pct00004

실시예 4 내지 6 및 비교예 M 내지 R
표 3에 보고된 성분들을 사용하여 유나이티즈드 연마 휠 제조 및 응집체의 제조에 대한 부분에서 전술된 절차에 따라 페놀-결합된 유나이티즈드 연마 휠을 제조하였다. 유나이티즈드 연마 휠 성능 시험 및 유나이티즈드 연마 휠 거칠기 시험에 따라 유나이티즈드 연마 휠을 시험하였다. 결과가 표 4에 보고되어 있다.
결과는 거칠기 데이터의 트렌드(비 응집된/우레탄 응집된/페놀 응집된)가 또한 페놀 제2 결합제와 결합된 비 유사 휠에 대해 보유되는 것을 나타낸다. 우레탄 응집체는 제어에 비해 더 미세한 거칠기를 제공하고, 페놀 응집체는 더 조대한 거칠기를 제공한다.
[표 3]
Figure pct00005

[표 4]
Figure pct00006

실시예 7a, 7b, 및 7c 및 비교예 S 내지 Y
AR1의 모듈러스를 상기 수지 모듈러스의 측정에 대해 부분에서의 절차에 따라 측정하였다. 표 5에 보고된 성분들을 사용하여 유나이티즈드 연마 휠 제조 및 응집체의 제조에 대한 부분에서 전술된 절차에 따라 다양한 자유 라디칼 경화 수지에 의해 결합된 응집체를 함유하는 우레탄 결합된 유나이티즈드 휠을 제조하였다. 유나이티즈드 연마 휠 거칠기 시험에 따라 유나이티즈드 연마 휠을 시험하였다. 결과가 표 6에 보고되어 있다.
결과는 응집체 결합제 수지를 '가요성' 또는 '강성'으로 형성하는 목적으로 ASTM D882에 따라 측정 시에 모듈러스 값이 206.84 MPa(30,000 psi) 미만으로 감소될 때 전이가 발생되는 것을 입증하는 데이터를 나타낸다.
[표 5]
Figure pct00007

[표 6]
Figure pct00008

실시예 8 및 9 및 실시예 Z 및 AA
정밀 성형된 그레인의 응집체에 의해 형성되는 거칠기에 대한 충전제의 효과를 입증하기 위하여 실시예 8 및 9 및 실시예 Z 및 AA를 제조하였다. 표 7에 보고된 성분들을 사용하여 유나이티즈드 연마 휠 제조 및 응집체의 제조에 대한 부분에서 전술된 절차에 따라 우레탄 결합된 유나이티즈드 연마 휠을 제조하였다. 유나이티즈드 연마 휠 성능 시험 및 유나이티즈드 연마 휠 거칠기 시험에 따라 유나이티즈드 연마 휠을 시험하였다. 결과가 표 8에 보고되어 있다.
결과는 형성된 세라믹 연마 입자의 가요성 결합제 응집체 내에 충전제(형성된 세라믹 연마 입자 이외의 입자)의 첨가가 더 미세한 거칠기를 형성하는 것을 나타낸다.
[표 7]
Figure pct00009

[표 8]
Figure pct00010

실시예 10 및 11
뜻밖의 향상된 거칠기 결과가 응집체 제조 방법과는 독립적인 것을 입증하기 위하여 실시예 10 및 11을 제조하였다. 표 9에 보고된 변수들을 사용하여 유나이티즈드 연마 휠 제조 및 응집체의 제조에 대한 부분에서 전술된 절차에 따라 우레탄 접합된 유나이티즈드 연마 휠을 제조하였다. 유나이티즈드 연마 휠 성능 시험 및 유나이티즈드 연마 휠 거칠기 시험에 따라 유나이티즈드 연마 휠을 시험하였다. 결과가 표 10에 보고되어 있다.
결과는 가요성 수지와 성형된 세라믹 연마 입자를 응집시킴으로써 제공되는 놀라운 거칠기 향상이 응집체의 형상과 독립적이라는 것을 보여준다. 실시예 1 내지 7 및 비교예 A 내지 Y는 몰딩된 정사각형이었다. 실시예 10 및 11은 무작위 형상이었다.
[표 9]
Figure pct00011

[표 10]
Figure pct00012

본 개시 내용에 대한 다른 수정 및 변형은 첨부하는 특허청구의 범위에 보다 구체적으로 개시된 본 개시 내용의 정신 및 범위로부터 일탈함 없이 본 기술 분야의 통상의 기량을 가진 자에 의해 실시될 수 있다. 위의 다양한 실시예의 태양들은 전체적으로 또는 부분적으로 상호 교환될 수 있거나 또는 다양한 실시예의 다른 태양과 결합될 수 있다. 특허증을 위한 상기 출원에서 열거한 모든 참고 문헌, 특허 또는 특허 출원들은 그 전체 내용을 일관된 방식으로 언급함으로써 본 명세서에 인용한다. 인용된 참고 문헌 부분들과 본 출원 사이에 불일치나 모순이 있는 경우, 앞의 설명의 정보가 지배하여야 한다. 본 기술 분야의 통상의 기량을 가진 자가 청구 범위의 개시 내용을 실시할 수 있도록 제공한 앞의 설명은 청구 범위 및 그 등가물에 의해 한정되는 본 개시 내용의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.Repeat use of reference characters in the present specification and drawings is intended to represent the same or similar features or elements of the present disclosure.
&Lt; 1 >
1 is a perspective view of an exemplary nonwoven abrasive article in accordance with the present invention.
<FIG. 2>
2 is a schematic perspective view of an exemplary convoluted abrasive wheel in accordance with an aspect of the present invention.
3,
3 is a schematic perspective view of an exemplary united abrasive wheel in accordance with another aspect of the present invention.
<Fig. 4>
4 is a micrograph of one embodiment of an abrasive aggregate made from the abrasive particles formed.
5,
5 is a micrograph of another embodiment of an abrasive aggregate made from the abrasive particles formed.
6,
6 is a micrograph of another embodiment of an abrasive aggregate made from the abrasive particles formed.
Justice
As used herein, variations of the words "include", "have", and "include" are legally equivalent and without limitation. Thus, in addition to the listed elements, actions, steps, or limitations, additional non-listed elements, actions, steps, or limitations may be presented.
As used herein, the term "curing" refers to the material by drying (ie evaporating the solvent), polymerizing (eg, providing a sufficient degree of chain extension of the curable polyurethane prepolymer), or cooling the molten material. It means to solidify.
As used herein, the term "flexible binder" means that the cured binder material has a modulus of elasticity such that the cured binder material can be bent to a sufficient degree without breaking, unlike phenolic binders, which can be broken. . In various embodiments of the present invention, the modulus of elasticity may be less than 193.05 MPa (28,000 psi), or less than 172.37 MPa or 158.58 MPa (less than 25,000 psi or 23,000 psi) when tested by ASTM D882. Examples of suitable flexible binders include those of polyurethanes, polyureas, polyisoprene, polybutadiene, polychloroprene, butyl rubber, styrene-butadiene copolymers, and nitrile rubbers.
As used herein, “formed ceramic abrasive particles” means abrasive particles having a shape that is at least partially replicated. A non-limiting method for producing the formed abrasive particles includes molding precursor ceramic abrasive particles in a mold having a predetermined shape to produce shaped ceramic abrasive particles, and forming the precursor ceramic abrasive particles through an orifice having a predetermined shape. Extruding, printing the precursor ceramic abrasive particles through an opening in a printing screen having a predetermined shape, or embossing the precursor ceramic abrasive particles in a predetermined shape or pattern. Non-limiting examples of ceramic abrasive particles formed include US RE 35,570, 5,201,916, and 5,984,998, US Patent Publications 2009/0169816, 2009/0165394, 2010/0151195, 2010/2010. Ceramic abrasive particles shaped as triangle plates, or Saint-Gobain Abrasives, as disclosed in 0151201, 2010/0146867, 2010/0151196 and 2010/0319269. Elongated ceramic rods / filaments having a generally circular cross-section, manufactured by US Patent No. 5,372,620, are included.
As used herein, the term "mineral" means abrasive particles or a mixture of abrasive particles and a filler.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [
Various exemplary abrasive articles in accordance with the present invention, including lofty open nonwoven abrasive articles (eg, webs and sheets), unitized abrasive wheels, and convolute abrasive wheels, are, for example, nonwoven fabrics. It can be prepared via a method comprising the step of coating a curable composition, typically in slurry form, on a web. The curable composition includes at least one of a curable polyurethane prepolymer, an effective amount of an amine curing agent, a cationic surfactant, an anionic surfactant, a fluorinated nonionic surfactant, or a silicone-based nonionic surfactant, and an amphoteric aminosilane. do. In forming a convoluted or united abrasive wheel, the nonwoven web is typically pressed (ie, densified) against the nonwoven web used in the lofty open nonwoven fibrous article.
Nonwoven web
Nonwoven webs suitable for use in the abrasive articles described above are well known in the abrasive art. Typically, nonwoven webs include entangled fiber webs. The fibers may comprise continuous fibers, staple fibers, or a combination thereof. For example, the nonwoven web can include staple fibers that are at least about 20 millimeters (mm), at least about 30 mm, or at least about 40 mm, and less than about 110 mm, less than about 85 mm, or less than about 65 mm in length. However, shorter fibers and longer fibers (eg continuous filaments) may also be useful. The fibers may have a fineness of at least about 1.7 decitex (ie, grams / 10000 meters), at least about 6 dtex, or at least about 17 dtex, and less than about 560 dtex, less than about 280 dtex, or less than about 120 dtex, or Fibers having smaller and / or larger linear densities may also be useful, although they may have a linear density. Mixtures of fibers having different line densities can be useful, for example, in providing abrasive articles in which particularly desirable surface roughness will be obtained in use. If spunbond nonwovens are used, the filaments may have a substantially larger diameter (eg, up to 2 mm or more in diameter).
Nonwoven webs may be, for example, conventional air laid, carded, stitch bonded, spun bonded, wet laid, and / or melt blown ( melt blown). For example, airlaid fiber webs can be made using equipment such as those available under the trade name “RANDO WEBBER”, available from Rando Machine Company, Macedon, NY. have.
Nonwoven webs are typically selected to be suitably compatible with adhesive binders and abrasive particles and also to be treated in combination with other components of the article, and are typically treated with processing conditions such as those used during application and curing of the curable composition. Temperature, for example). The fibers can be selected to affect the properties of the abrasive article (eg, flexibility, elasticity, durability or lifespan, wear and roughness properties). Examples of fibers that may be suitable include natural fibers, synthetic fibers and mixtures of natural fibers and / or synthetic fibers. Examples of synthetic fibers include polyester (e.g. polyethylene terephthalate), nylon (e.g. hexamethylene adipamide, polycaprolactam), polypropylene, acrylonitrile (i.e. acrylic), rayon, cellulose acetate , Polyvinylidene chloride-vinyl chloride copolymers, and those made from vinyl chloride-acrylonitrile copolymers. Examples of suitable natural fibers include cotton, wool, jute, and hemp. The fibers may be of virgin material or may be of recycled or waste material, for example recycled from garment altars, carpet making, fiber making, or textile processing. The fibers can be homogeneous or composite such as bicomponent fibers (eg, co-spun sheath-core fibers). The fibers may be stretched and crimped, but may also be continuous filaments as formed by the extrusion method. Combinations of fibers can also be used.
Prior to impregnation with the curable composition, the nonwoven fiber web typically has a unit suitable weight (ie, a basis weight) of at least about 50 grams per square meter, at least about 100 gsm, or at least about 200 gsm, and And / or less than about 400 gsm, less than about 350 gsm, or less than about 300 gsm (eg, measured prior to any coating with the curable composition or optional pre-bond resin), but more Larger and smaller basis weights can also be used. Additionally, prior to impregnation with the curable composition, the fiber web typically has a thickness of at least about 5 mm, at least about 6 mm, or at least about 10 mm, and / or less than about 200 mm, less than about 75 mm, or about 30 Although less than mm, larger and smaller thicknesses may also be useful.
Further details regarding nonwoven abrasive articles, abrasive wheels and methods of making the same are described, for example, in US Pat. No. 2,958,593 (Hoover et al.); 5,591,239 (Larson et al.); 6,017,831 (Beardsley et al.); And US Patent Application Publication No. 2006/0041065 A1 (Barber, Jr.).
Often, it is useful to apply the prebond resin to the nonwoven web prior to coating with the curable composition. Prebond resins are provided, for example, to help maintain the integrity of the nonwoven web during handling, and may also assist in bonding the urethane binder to the nonwoven web. Examples of prebond resins include phenolic resins, urethane resins, hide glue, acrylic resins, urea-formaldehyde resins, melamine-formaldehyde resins, epoxy resins and combinations thereof. The amount of prebond resin used in this way is typically adjusted to the minimum amount by joining the fibers to each other at their cross contact points. If the nonwoven web comprises thermally bondable fibers, thermal bonding of the nonwoven web may also help maintain web integrity during processing.
Abrasive particles
Useful abrasive particles for incorporation into the agglomerates of the present invention are formed ceramic abrasive particles, and in particular shaped ceramic abrasive particles. Molded ceramic abrasive particles are prepared according to the disclosure of US Patent Publication No. 2010/0151196. Molded ceramic abrasive particles are made by molding alumina sol gel, for example, from an equilateral triangle-shaped polypropylene mold cavity of 0.3 mm (0.012 inch) mold depth and 1.37 mm (0.054 inch) side length. After drying and firing, these formed shaped ceramic abrasive particles included a triangular plate that was about 570 micrometers (longest dimension) and could pass through a 30-mesh sieve.
In addition to shaped ceramic abrasive particles, the articles of the present invention may also contain conventional (eg, ground) abrasive particles. Examples of conventional abrasive particles useful for blending with shaped ceramic abrasive particles include any abrasive particles known in the abrasive arts. Exemplary useful abrasive particles may include fused aluminum oxide based materials such as aluminum oxide, ceramic aluminum oxide (one or more metal oxide modifiers and / or seeding agents or nucleating agents). Aluminum oxide, silicon carbide, common solution alumina-zirconia, diamond, ceria, titanium diboride, cubic boron nitride, boron carbide, garnet, flint flint, emery, sol-gel derived abrasive particles and mixtures thereof. The abrasive particles may be, for example, in the form of individual particles, aggregates, composite particles, and mixtures thereof.
Conventional abrasive particles have, for example, an average diameter of at least about 0.1 micrometers, at least about 1 micrometers, or at least about 10 micrometers, and less than about 2000 micrometers, less than about 1300 micrometers, or less than about 1000 micrometers. Larger and smaller abrasive particles may also be used, although they may have. For example, conventional abrasive particles can have an abrasive industry specified nominal rating. Classification standards approved by these abrasive industries include the American National Standards Institute, Inc. (ANSI) standard, the Federation of European Producers of Abrasive Products (FEPA) standard, and the Japanese Industrial Standard. Standard (JIS) standards include those known as. Exemplary ANSI class names (ie, regulatory nominal grades) are ANSI 4, ANSI 6, ANSI 8, ANSI 16, ANSI 24, ANSI 36, ANSI 40, ANSI 50, ANSI 60, ANSI 80, ANSI 100, ANSI 120, ANSI Includes 150, ANSI 180, ANSI 220, ANSI 240, ANSI 280, ANSI 320, ANSI 360, ANSI 400, and ANSI 600. Exemplary FEPA class names include P8, P12, P16, P24, P36, P40, P50, P60, P80, P100, P120, P150, P180, P220, P320, P400, P500, 600, P800, P1000 and P1200 . Exemplary JIS grade names are HS8, JIS12, JIS16, JIS24, JIS36, JIS46, JIS54, JIS60, JIS80, JIS100, JIS 150, JIS 180, JIS220, JIS 240, JIS280, JIS320, JIS360,, JIS400JIS400, JIS600, JIS800, JIS1000, JIS1500, JIS2500, JIS4000, JIS6000, JIS8000, and JIS10000.
Abrasive grain aggregate
Aggregates of the invention comprise a first flexible binder. Examples of suitable flexible binders include those of polyurethanes, polyureas, polyisoprene, polybutadiene, polychloroprene, butyl rubber, styrene-butadiene copolymers, and nitrile rubbers.
Typical flexible binders for the production of aggregates comprising ceramic abrasive particles formed are polyurethane binders. Examples of useful urethane prepolymers include polyisocyanates and blocked versions thereof. Typically, blocked polyisocyanates are substantially non-reactive to isocyanate-reactive compounds (eg, amines, alcohols, thiols, etc.) under ambient conditions (eg, temperatures ranging from about 20 ° C. to about 25 ° C.) Upon application of sufficient thermal energy, the blocking agent is released, thereby generating isocyanate functionality that reacts with the amine curing agent to form covalent bonds.
 Useful polyisocyanates include, for example, aliphatic polyisocyanates (eg, hexamethylene diisocyanate or trimethylhexamethylene diisocyanate); Alicyclic polyisocyanates (eg, hydrogenated xylene diisocyanates or isophorone diisocyanates); Aromatic polyisocyanates (eg tolylene diisocyanate or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate); Adducts of any of the above polyisocyanates with polyhydric alcohols (eg, diols, low molecular weight hydroxyl group-containing polyester resins, water, etc.); Adducts of the polyisocyanates (eg, isocyanurate, biuret); And mixtures thereof.
Useful commercially available polyisocyanates are, for example, those available under the trade name "ADIPRENE" from Chemtura Corporation, Middlebury, Connecticut, USA (e.g., "adiprene L 0311", "Adiprene L 100", "adiprene L 167", "adiprene L 213", "adiprene L 315", "adiprene L 680", "adiprene LF 1800A", "adiprene LF 600D", " Adiprene LFP 1950A "," adiprene LFP 2950A "," adiprene LFP 590D "," adiprene LW 520 ", and" adiprene PP 1095 "); Polyisocyanates available under the trade name "MONDUR" from Bayer Corporation, Pittsburgh, Pennsylvania (eg, "Monder 1437", "Monder MP-095", or "Monder 448"); And polyisocyanates (for example, "Airtan APC", available under the trade names "AIRTHANE" and "VERSATHANE" from Air Products and Chemicals, Allentown, Pennsylvania, USA). -504 "," Airtan PST-95A "," Airtan PST-85A "," Airtan PET-91A "," Airtan PET-75D "," Versatan STE-95A "," Versatan STE-P95 "," Versatan STS-55 "," Versatan SME-90A ", and" Versatan MS-90A ").
To extend the pot-life, for example, polyisocyanates such as those mentioned above can be blocked with a blocking agent according to various techniques known in the art. Exemplary blocking agents include ketoxime (eg, 2-butanone oxime); Lactams (eg epsilon-caprolactam); Malonic acid esters (eg, dimethyl malonate and diethyl malonate); Pyrazoles (eg, 3,5-dimethylpyrazole); Alcohols including tertiary alcohols (eg t-butanol or 2,2-dimethylpentanol), phenols (eg alkylated phenols), and mixtures of the described alcohols.
Exemplary useful commercially available blocked polyisocyanates are those sold by Futura Corporation under the trade names "adiprene BL 11", "adiprene BL 16", "adiprene BL 31", and "TRIXENE". (E.g., "Trissen BL 7641", "Trisen BL 7642", "Trisen BL 7772", and "Trisen BL 7774") under the trade names Baseenden Chemicals, Waxenden, Aklington, UK. Blocked polyisocyanates sold by Chemicals, Ltd.).
Typically the amount of urethane prepolymer present in the curable composition is in an amount of 10% to 40% by weight, more typically in an amount of 15% to 30% by weight, and even more typically 20% by weight based on the total weight of the curable composition. Although in amounts of 25% by weight, amounts outside these ranges may also be used.
Suitable amine curing agents include aromatic, alkyl-aromatic, or alkyl multifunctional amines, preferably primary amines. Examples of useful amine curing agents include 4,4'-methylenedianiline; Functional groups from 2.1 to 4.0, including those known under the trade name "CURITHANE 103" available from Dow Chemical Company and "MDA-85" from Bayer Corporation, Pittsburgh, Pennsylvania, USA Polymeric methylene dianiline having; 1,5-diamine-2-methylpentane; Tris (2-aminoethyl) amine; 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine (ie isophoronediamine), trimethylene glycol di-p-aminobenzoate, bis (o-aminophenylthio) ethane, 4,4 ' Methylenebis (dimethyl anthranilate), bis (4-amino-3-ethylphenyl) methane (eg Nippon Kayaku Company, Ltd., Tokyo, Japan) (KAYAHARD) AA ", and bis (4-amino-3,5-diethylphenyl) methane (eg," Lonzacure "by Lonza, Ltd., Basel, Switzerland) (LONZACURE) under the trade name M-DEA ", and mixtures thereof. If desired, polyol (s) can be added to the curable composition, for example, to modify (eg, delay) the cure rate as needed for the intended use.
The amine curing agent must be present in an amount (ie, an effective amount) effective to cure the blocked polyisocyanate to the extent required by the intended use, for example, with an amine curing agent in the range of 0.8-1.35; For example, a stoichiometric ratio of the curing agent to isocyanate (or blocked isocyanate) in the range of 0.85 to 1.20, or in the range of 0.90 to 0.95, may be present, but stoichiometric ratios outside these ranges may also be used. have.
  Typically, the curable composition will include, but need not be, at least one organic solvent (eg, isopropyl alcohol or methyl ethyl ketone) to facilitate coating the curable composition on the nonwoven fibrous web. Optionally, the curable composition may be mixed with one or more additives and / or may include one or more additives. Exemplary additives include fillers, plasticizers, surfactants, lubricants, colorants (eg, pigments), antibacterial agents, bactericides, grinding aids, and antistatic agents. Typically, the curable composition (including any solvents that may be present) is present in an amount of 1120 gsm to 2080 gsm, more typically 1280 gsm to 1920 gsm, and even more typically 1440 gsm to 1760 gsm on the nonwoven fiber web. Although coated, values outside these ranges can also be used.
Filler materials other than conventional abrasive particles may be blended with shaped ceramic abrasive particles in the aggregates of the present invention. Examples of fillers useful in the present invention include metal carbonates (eg calcium carbonate, calcium magnesium carbonate, sodium carbonate, magnesium carbonate), silica (eg talc, clay, montmorillonite, feldspar, mica, calcium silicate , Calcium metasilicate, metal sulfates (e.g. calcium sulfate, barium sulfate, sodium sulfate, aluminum sodium sulfate, aluminum sulfate), gypsum, vermiculite, sugar, wood floor, aluminum trihydrate, carbon black , Metal oxides (eg calcium oxide, aluminum oxide, tin oxide, titanium dioxide), metal sulfites (eg calcium sulfite), thermoplastic particles (eg polycarbonate, polyetherimide, polyester , Polyethylene, poly (vinylchloride), polysulfone, polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene block copolymerization , Polypropylene, acetal polymer, polyurethane, nylon particles) and thermosetting particles (eg, phenol bubbles, phenol beads, polyurethane foam particles, etc.) The filler may also be a salt such as halide salts. Examples of halide salts include sodium chloride, potassium cryolite, sodium cryolite, ammonium cryolite, potassium tetrafluoroborate, sodium tetrafluoroborate, silicon fluoride, potassium chloride, magnesium chloride, etc. Examples of metal fillers include tin, lead, bismuth, Cobalt, antimony, cadmium, iron, and titanium Other various fillers include sulfur, organic sulfur compounds, graphite, lithium stearate and metal sulfides.
For best results, the size of the agglomerates can range from 0.8 mm to 5 mm, or 1.4 mm to 4 mm, or 1.8 mm to 3 mm in maximum lateral edge length (usually cylindrical, oval, or other geometric shape) or maximum It has a diameter (usually spherical) and may be spherical, ovoid, cylindrical, pyramid, conical or any multi-sided Platonic solid (tetrahedron, octahedron, etc.). For best results, the ratio of formed abrasive particle size (measured edge length of formed abrasive particles) divided by aggregate size (measuring the maximum diameter or maximum lateral edge length of the aggregate) is 0.0033 to 0.5 (approximately 300 to 2 over the aggregate). Formed abrasive particles) or 0.01 to 0.33 (approximately 100 to 3 formed abrasive particles across aggregates), or 0.05 to 0.25 (approximately 20 to 4 formed abrasive particles across aggregates). For best results, when filler particles (usually ground abrasive particles or diluents) are used, they have an average particle size less than the average particle size of the ceramic abrasive particles formed, or the abrasive particle sizes formed (the maximum diameter of the aggregates). Or by measuring the maximum lateral edge length), the ratio of filler particle size (maximum diameter) is 0.001 to 1.0, or 0.003 to 0.5, or 0.01 to 0.1. Typical aggregates of the invention include up to 30 wt% (wt.%) Of the first flexible binder, up to 20 wt% of the first flexible binder, up to 15 wt% of the first flexible binder, or even up to 10 wt% It may comprise a first flexible binder of. Typical aggregates of the invention comprise at least 50% by weight of formed ceramic abrasive particles. For best results, the ceramic abrasive particle content formed is 50% to 98%, 75% to 96%, or 80% to 94% by weight, and the resin content is 2% to 20%, 4% by weight. % To 10% by weight, or 5% to 8% by weight, and the filler particle content is 0% to 40% by weight, 10% to 35% by weight, or 15% to 30% by weight. The above ranges for various properties may be combined or selected in any manner to specify the properties of the aggregates.
Nonwoven Polishing Web
Nonwoven abrasive webs are prepared by adhering the aggregates of the present invention to nonwoven webs using a curable second binder. Typically, the coating weight for the abrasive aggregates (independent of other components in the curable composition) may depend, for example, on the particular second binder used, the method for applying the abrasive aggregates, and the size of the abrasive aggregates. have. For example, the coating weight of the abrasive aggregates on the nonwoven web (prior to any compression) may be at least 200 grams per square meter, at least 600 g / m, or at least 800 g / m; And / or less than 2000 g / m, less than about 1600 g / m, or less than about 1200 g / m, although larger or smaller coating weights may also be used.
Secondary binders useful for adhering aggregates to nonwoven fibrous webs are known in the art and are selected according to the final product requirements. Typical binders include urethanes, phenols, acrylates, and blends of phenols and acrylates. The precursors for bonding useful urethane binder materials and aggregates to nonwoven webs have been described above.
Phenolic materials are useful binder precursors because of their thermal properties, availability, cost and ease of handling. Resol phenols have a molar ratio of at least one formaldehyde to phenol and typically range from 1.5: 1.0 to 3.0: 1.0. Novolac phenol has a molar ratio of formaldehyde to phenol of less than 1.0: 1.0. Examples of commercially available phenols include the trade names "DUREZ" and "VARCUM" from Occidental Chemicals Corp; "RESINOX" from Monsanto; "AROFENE" from Ashland Chemical Co; And those known as "AROTAP" from Ashland Chemical Company.
Emulsions of crosslinked acrylic resin particles may also have utility in the present invention.
Some binder precursors include phenol mixed with latex. Examples of such latexes include materials containing acrylonitrile butadiene, acrylics, butadiene, butadiene-styrene, and combinations thereof. These latexes are available from a number of different sources and are available from the Rohm and Haas Company under the trade names "RHOPLEX" and "ACRYLSOL", Air Products and Chemicals Inc. "FLEXCRYL" and "VALTAC", available from Air Products & Chemicals Inc, "SYNTHEMUL", "Ticryl" available from Reichold Chemical Co. TYCRYL) "and" TYLAC ", B.F. "HYCAR" and "GOODRITE" available from BF Goodrich, "CHEMIGUM" available from Goodyear Tire and Rubber Co, IC "NEOCRYL", available from (ICI), "BUTAFON", available from BASF, and those available as "RES", available from Union Carbide. .
Nonwoven abrasive supplies
The nonwoven abrasive articles of the present invention may take any of a variety of conventional forms. 1 shows a nonwoven abrasive article 100 that includes a nonwoven web, an aggregate comprising formed ceramic abrasive particles bonded to each other by a first flexible binder, and a second binder that binds the aggregate to the nonwoven fiber web. 4-6 show abrasive aggregates comprising shaped ceramic abrasive particles and a first flexible binder. The shaped ceramic abrasive particles comprise a triangular plate as shown.
Preferred nonwoven abrasive articles are in the form of wheels. Nonwoven abrasive wheels typically have discs or vertical cylinders that have dimensions, for example, the height of the cylinder can be very small (eg, a few millimeters) or can be very large (eg, more than a meter), for example. in the form of a right cylinder, which can be very small (eg, a few centimeters) or very large (eg, a few tens of centimeters). The wheel typically has a central opening for support by a suitable arbor or other mechanical retention means that allows the wheel to rotate during use. Wheel dimensions, shapes, support means, and rotation means are all well known in the art.
The convoluted abrasive wheel, for example, winds a nonwoven web impregnated with a curable composition under tension around a core member (eg, a tubular or rod-shaped core member) such that the impregnated nonwoven layer is compressed, followed by one implementation. It can be provided by curing the curable composition in order to provide a polyurethane binder that bonds the abrasive aggregate to the layered nonwoven web and couples the layers of the layered nonwoven web to each other. An exemplary convoluted abrasive wheel 200 is shown in FIG. 2, wherein the layered nonwoven fiber web 210 coated with a binder that bonds abrasive aggregates to the layered nonwoven fiber web and joins the layers of the layered nonwoven fiber web to each other is a core member. Spirally arranged around and attached to 230. If desired, the convoluted abrasive wheel can be dressed prior to use for removing surface relief, for example using methods known in the abrasive arts.
An exemplary united abrasive wheel is shown in FIG. 3, for example layering an impregnated provided nonwoven web 310 (eg, such as a stack of layered continuous webs or sheets) that compresses nonwoven layers, It can be provided by curing the curable composition (eg, using heat) and die cutting the resulting abrasive article to provide a united abrasive wheel having a hollow axial core 320. When compressing the layers of the impregnated nonwoven web, the layers are typically compacted to form a burn having a density of 1 to 20 times the density of the layers in their non-compressed state. Typically, depending on the urethane prepolymer and the bun size, the bun is then thermoformed typically at elevated temperatures (eg, at 135 ° C.) (eg, for 2 to 20 hours).
Example
The objects and advantages of the present disclosure are further illustrated by the following non-limiting examples. The specific materials recited in these examples and their amounts and other conditions and details should not be construed as unduly limiting the present disclosure. Unless otherwise noted, all parts, percentages, ratios, and the like in the present examples and the rest of the specification are by weight.
The following abbreviations are used throughout the Examples.
Figure pct00001

Figure pct00002

Preparation of Aggregate Binder
Agglomerated binder solutions for the examples were prepared by mixing the components as described below.
Binder AR1 was 72.3% BL16, 26.8% K-450S, and 0.9% D-1122.
Binder AR2 was 63.9% phenol, 27.7% tap water, 7.8% SR511, and 0.6% D-1122.
Binder AR3 was 87% free radical-cured resin, and 13% of initiator S, globally selected from acryl1 to acryl7.
Binder AR4 was 61.4% BL16, 22.7% K4-450S, 15.3% PMA, and 0.6% D-1122.
Preparation of Aggregates
The aggregate precursor composition included binders and minerals (abrasive particles comprising optional filler) mixed by hand using a spatula. Aggregates made from AR1, AR2, and AR4 were 94% by weight minerals based on solids content. Aggregates made from AR3 were 90% by weight minerals based on solids content.
Method 1
A stainless steel putty knife was used to push the aggregate precursor composition into a cavity of 15 cm x 86 cm sheet of microreplicated polypropylene tool. The tool had a total thickness of 2.2 mm, a plurality of precisely shaped and microreplicated cavities (4.0 mm squared) and 1.6 mm depth separated by a 1.5 mm thick wall. Tools were generally manufactured from the corresponding master rolls according to the procedures of US Pat. No. 6,076,248 to Hoopman et al.
The filled sheet of polypropylene tool was heated in a forced air oven to cure the aggregates. Urethane aggregates were cured at 127 ° C. (260 ° F.) for 20 minutes. The phenol aggregates were cured at 91 ° C. (200 ° F.) for 90 minutes and then at 102 ° C. (215 ° F.) for 16 minutes. Aggregates containing free radical curable resins were cured at 138 ° C. (280 ° F.) for 30 minutes. Cured aggregates were removed from the tool by ultrasonic energy. More specifically, the back side of the tool was pulled under tension across the front edge of the ultrasonic horn tapered to a single edge. The horn was vibrated at a frequency of 19,100 HZ at an amplitude of about 130 micrometers. The horn consisted of 6-4 titanium and was driven using a 900 Watt 184 V Branson power source coupled with a 2: 1 Booster 802 piezoelectric transducer. An example of the resulting abrasive aggregate is shown in FIG. 4.
Method 2
3000 grams of abrasive particles were thoroughly mixed with 250 grams of AR1 to prepare a fragile and sticky aggregate precursor composition. Aggregate precursor compositions were obtained under the trade name “QUADRO COMIL” (Model # 197 from Quadro Engineering Incorporated, Waterloo, Ontario). with the aid of a machine). Details of the operation of the size reduction device can be found in WO 02/32832 A1 to Cooler et al. The premix was pushed through the 1.9 mm (75 mil) circular opening of the conical screen using an impeller driven in the range of 50 rpm to 3500 rpm. When the critical length is obtained, the aggregate precursor particles in the form of filaments are separated and dropped by gravity into an aluminum collection pan. Single- or two-layers of precursor particles were collected in a pan and then placed in an oven set at 160 ° C. (320 ° F.) for 15 minutes to cure the binder resin. After cooling to room temperature, its size was reduced by passing the abrasive agglomerate particles once through a size reduction device (" comil " quadruple) installed so that a 2.4 mm (95 mil) round hole included a perforated conical screen. Size-reduced particles were sieved on a 14-mesh (1400 micron) screen. These particles retained on the screen were used to produce united abrasive wheels. An example of an abrasive aggregate is shown in FIG. 5.
Method 3
Abrasive grains, or aggregates of abrasive grains and fillers, were prepared by applying droplets of AR4 to a bed of mineral having a thickness of 1 cm to 2 cm. Droplets were formed by feeding the solution through a blunt-tipped 22-gauge hypodermic needle supported at a vertical position of approximately 7 cm above the mineral bed. The resin droplets were wicked into the mineral bed within 10 seconds of application time, which wetted a volume of material depending on the surface area of the mineral or mineral / filler blend. The aggregates were cured at 150 ° C. (302 ° F.) for 30 minutes, and then sieved from non-aggregated minerals recycled again in the aggregate formation method. Alternatively, AR2 was dropped in a similar manner onto the mineral / filler bed and cured for 90 minutes at 91 ° C. (200 ° F.), followed by 16 hours at 102 ° C. (215 ° F.). Individual aggregates weighed from 0.033 grams to 0.076 grams and contained 12% to 4% by weight of resin. An example of the abrasive aggregate formed is shown in FIG. 6.
Unitized abrasive wheel manufacturers
Nonwoven webs were formed on an air laid fiber web forming apparatus available under the trade name "Rando-Weber" from Rando Machine Corporation, Macedon, NY. 70 denier nylon crimp set fiber with staple length of 25.4 mm + 12.7 mm (1 inch + 1/2 inch) (EI du Pont de Nemours & Company, Wilmington, Delaware, USA) Fibrous web). The weight of the web was approximately 105 gsm (gram per square meter) and the thickness was approximately 10 mm (0.4 inch). The web was transferred to a horizontal two-roll coater where the prebond resin was applied at a wet add-on weight of 89 gsm. The prebond resin had the following composition (all percentages of component weight): 54.1% BL16, 19.9% K450S, 26% PMA. The prebond resin is cured non-tacky by passing the coated web through a convection oven at 166 ° C. (330 ° F.) for 4.5 minutes to pre-bonded nonwoven fabric having a basis weight of 168 gsm and a thickness of approximately 6 mm. The web was calculated.
United abrasive wheels were prepared from prebonded nonwoven webs as follows. 23-cm (9-inch) square sections were cut from prebonded nonwoven webs and wetted with one of two wheel adhesives. Wheel Adhesive 1 (WA1) was 44% BL16, 16.4% K-450S, 15.8% PMA, 7% MP-22VF, 6% phenoxy, 9.9% kaolin, and 0.4% D-1122. . Wheel Adhesive 2 (WA2) was 60.8% phenoxy, 31.2% water, 7.4% SR511, and 0.6% D-1122. The wet and prebonded web was then passed through a nip of a roll coater with a 10-cm (4-inch) diameter rubber roll of 85-Shore A durometer hardness to 14.5 ± for WA1. Excess resin was removed until the desired resin addition weight of 1.03 mL (0.49 ± 0.035 oz (14 ± 1 g)) or 17.7 ± 1.03 mL (0.60 ± 0.035 oz (17 ± 1 g)) for WA2 was obtained. Typically multiple passes through the nip at 0.06 m / s (11 fpm (3.35 mpm)) under pressures of 10-21 psi (69-145 kPa) were required to reach the target weight. For each wheel, seven sections of the prebonded web were coated in the manner described above. The coated section of the prebonded web was placed in a forced air oven set at 127 ° C. (260 ° F.) for 1 minute to remove most of the solvent. To form a single united slab of nonwoven abrasive material, six sections of the prebond were each covered with 42 grams of randomly evenly distributed minerals or mineral aggregates. Six coated sections were then laminated and covered with the seventh section of the prebond. Before the release liner was placed in the hydraulic heated platen press, it was then applied to the top and bottom of the stack. A pressure of 34.5 MPa (5,000 psi) was applied to the platen. The uniform thickness of the united slab was maintained by placing a 0.635 cm (0.25 inch) thick metal spacer at each corner of the platen. The stack containing WA1 (urethane) was placed in a press set at 127 ° C. (260 ° F.) for 30 minutes. The stack containing WA 2 (phenol) was placed in a press set at 93 ° C. (200 ° F.) for 5 hours. When the press was open, the sections of the web were fused together into a single united slab. The slab was then placed in a forced air oven set at 127 ° C. (260 ° F.) (WA1) for 2 hours, or 102 ° C. (215 ° F.) (WA2) for 16 hours. After removal from the oven, the slab was cooled to room temperature, and a 20-cm (8.0-inch) diameter united abrasive wheel with a 3.2-cm (1.25-inch) center hole was removed from Deutsche Berreiigtesch, Frankfurt, Germany. Die cutting therefrom using a Samco SB-25 swing beam press manufactured by Deutsche Vereinigte Schuhmaschinen GmbH & Co.
Unitized Abrasive Wheel Performance Test
The pre-weighed 6.4 mm (0.25 inch) -thick united abrasive wheels tested were placed on an arbor of a machine driven variable speed lathe adjusted to produce surface speeds at wheel edges of approximately 1065 meters (3500 feet) per minute. Mounted in a vertical orientation. 1.59 mm (0.0625 inch) -thick, 5.08-cm × 27.9-cm (2-inch × 7-inch) edges held horizontally at the height of the arbor in 20 seconds for the edge of the cold rolled carbon steel or T304 stainless steel panel. Pressed into the rotating edge of the wheel with a force of approximately 22.2 Newtons (5 pounds). The amount of material removed from the panel during the test sequence is referred to as a "cut" and is defined as the difference between the weight of the panel before and after the test sequence. The amount of material removed from the wheel during the test sequence is referred to as the “wear amount” and is defined as the difference between the weight of the wheel before and after the test sequence.
United Grinding Wheel Roughness Test
Roughness samples were made by adjusting the speed to place a surface speed of approximately 1065 meters (3500 feet) per minute and placing a 6.4 mm-thick wheel on the rear stand. 1.59 mm (0.0625 inch) -thick, 5.08-cm × 27.94-cm (2-inch × 11-inch) side of cold rolled carbon steel or T304 stainless steel panel, applying a pressure of approximately 22.2 Newtons (5 pounds) Was polished. The panel was completed eight times, stepped approximately 6.4 mm (0.25 inch) between movements, and moved the panel approximately 5.04 cm (2 inches) per minute to complete the 10.2-cm (4-inch) length of the panel. . Roughness was measured using a Perthometer PRK profilometer (Feinpruf GmbH, Gotingen, Germany). Ten measurement differences were taken for each surface. The high and low values were excluded and the remaining eight data values were averaged.
Measurement of Resin Modulus
Films for modulus measurements were prepared by placing AR1 (16 grams) on a circular stainless steel foam having a diameter of 14 cm (5.5 inches) and a side wall 3 mm (0.12 inches) high. Samples were placed in a forced air oven set at 82 ° C. (180 ° F.) for 1 hour to remove most solvent. The oven was then set to 127 ° C. (260 ° F.) for 2 hours to complete curing. Approximately 0.69 mm (0.027 inch) thick formed film was removed from the steel foam. Specimens measuring 22.54 cm by 10.2 cm (1 inch by 4 inches) were cut from the film and the Pneumatic Sample Grips of the Advantage ™ 2000N capacity available from MTS Systems Corporation, Eden Prairie, Minn. Measurements were made in accordance with ASTM D882-10 “Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Seating” using a fitted MTS Model QTest Elite 100 tensile tester.
Examples 1-3 and Comparative Examples A-L
The components reported in Table 1 were used to prepare urethane-bonded united abrasive wheels according to the procedures described above in the section on united abrasive wheel manufacture and the preparation of aggregates. The united abrasive wheels were tested according to the united abrasive wheel performance test and the united abrasive wheel roughness test. The results are reported in Table 2. For Comparative Examples G-L, the cut and wear data were not collected because smaller abrasive particle sizes result in very small cuts. Comparative Examples G to L are shown to show the comparative roughness obtained.
The result is that similar (urethane bonded) nonwoven abrasive wheels, molded ceramic abrasive grains, upon flocculation with the flexible binder (urethane) form finer roughness for the same molded ceramic abrasive grains that are non-aggregated in the same configuration. Shows. In addition, standard milled grains of similar particle size, whether ceramic or aluminum oxide, produce coarser roughness upon aggregation with the same urethane binder. All abrasive particles tested produced coarser roughness for their non-aggregated control upon coagulation with the rigid binder (phenol). Finally, in addition to finer roughness, the shaped ceramic abrasive particles were formed into agglomerates that still provide the expected performance improvement (amount of cut and abrasion) from the agglomerated abrasive particles.
[Table 1]
Figure pct00003

[Table 2]
Figure pct00004

Examples 4-6 and Comparative Examples M-R
Using the components reported in Table 3, phenol-bonded united abrasive wheels were prepared according to the procedures described above in the section on united abrasive wheel preparation and preparation of aggregates. The united abrasive wheels were tested according to the united abrasive wheel performance test and the united abrasive wheel roughness test. The results are reported in Table 4.
The results indicate that trends in roughness data (non aggregated / urethane aggregated / phenol aggregated) are also retained for non-like wheels combined with phenolic second binders. Urethane aggregates provide finer roughness than control, and phenol aggregates provide coarser roughness.
[Table 3]
Figure pct00005

[Table 4]
Figure pct00006

Examples 7a, 7b, and 7c and comparative examples S to Y
The modulus of AR1 was measured following the procedure in part for the measurement of the resin modulus. The components reported in Table 5 were used to prepare urethane bonded united wheels containing aggregates bound by various free radical curable resins according to the procedures described above in the section on preparing united abrasive wheels and preparing aggregates. It was. The united abrasive wheels were tested according to the united abrasive wheel roughness test. The results are reported in Table 6.
The results show data demonstrating that a transition occurs when the modulus value decreases below 206.84 MPa (30,000 psi) as measured according to ASTM D882 for the purpose of forming the aggregate binder resin to be 'flexible' or 'rigid'. .
[Table 5]
Figure pct00007

TABLE 6
Figure pct00008

Examples 8 and 9 and Examples Z and AA
Examples 8 and 9 and Examples Z and AA were prepared to demonstrate the effect of fillers on roughness formed by agglomerates of precision molded grains. The components reported in Table 7 were used to prepare urethane bonded united abrasive wheels according to the procedures described above in the section on united abrasive wheel preparation and preparation of aggregates. The united abrasive wheels were tested according to the united abrasive wheel performance test and the united abrasive wheel roughness test. The results are reported in Table 8.
The results indicate that the addition of fillers (particles other than the formed ceramic abrasive particles) into the flexible binder aggregate of the formed ceramic abrasive particles forms finer roughness.
[Table 7]
Figure pct00009

[Table 8]
Figure pct00010

Examples 10 and 11
Examples 10 and 11 were prepared to demonstrate that unexpectedly improved roughness results are independent of the aggregate preparation method. The variables reported in Table 9 were used to prepare urethane bonded united abrasive wheels according to the procedures described above in the section on united abrasive wheel manufacture and the preparation of aggregates. The united abrasive wheels were tested according to the united abrasive wheel performance test and the united abrasive wheel roughness test. The results are reported in Table 10.
The results show that the surprising roughness enhancement provided by flocculating the flexible resin with the shaped ceramic abrasive particles is independent of the shape of the aggregate. Examples 1-7 and Comparative Examples A-Y were molded squares. Examples 10 and 11 were random shapes.
TABLE 9
Figure pct00011

[Table 10]
Figure pct00012

Other modifications and variations of the present disclosure can be made by those of ordinary skill in the art without departing from the spirit and scope of the disclosure as disclosed in more detail in the appended claims. The aspects of the various embodiments above may be wholly or partly interchanged or combined with other aspects of the various embodiments. All references, patents or patent applications enumerated in the above application for a patent document are hereby incorporated by reference in their entirety in a consistent manner. In case of inconsistency or inconsistency between the cited references and this application, the information in the preceding description shall control. The foregoing description, which is provided to enable those of ordinary skill in the art to practice the disclosure of the claims, should not be construed as limiting the scope of the disclosure, which is defined by the claims and their equivalents.

Claims (11)

부직포 연마 용품으로서,
부직포 웨브,
제1 가요성 결합제에 의해 서로 결합된 형성된 세라믹 연마 입자를 포함하는 응집체, 및
부직포 섬유 웨브에 응집체를 결합하는 제2 결합제를 포함하는 부직포 연마 용품.
As a nonwoven abrasive article,
Nonwoven web,
An aggregate comprising formed ceramic abrasive particles bonded to each other by a first flexible binder, and
A nonwoven abrasive article comprising a second binder that binds the aggregate to the nonwoven fiber web.
제1항에 있어서, 형성된 세라믹 입자는 삼각형 플레이트를 포함하는 성형된 세라믹 연마 입자를 포함하는 부직포 연마 용품.The nonwoven abrasive article of claim 1, wherein the formed ceramic particles comprise shaped ceramic abrasive particles comprising a triangular plate. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 가요성 결합제는 폴리우레탄을 포함하고, 제2 결합제는 폴리우레탄을 포함하는 부직포 연마 용품.The nonwoven abrasive article of claim 1, wherein the first flexible binder comprises polyurethane and the second binder comprises polyurethane. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 가요성 결합제는 폴리우레탄을 포함하고, 제2 결합제는 페놀을 포함하는 부직포 연마 용품.The nonwoven abrasive article of claim 1, wherein the first flexible binder comprises polyurethane and the second binder comprises phenol. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 가요성 결합제의 탄성 계수는 193.05 MPa(28,000 psi) 미만인 부직포 연마 용품.3. The nonwoven abrasive article of claim 1, wherein the elastic modulus of the first flexible binder is less than 18,000 MPa (28,000 psi). 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 가요성 결합제의 탄성 계수는 158.58 MPa(23,000 psi) 미만인 부직포 연마 용품.The nonwoven abrasive article of claim 1, wherein the elastic modulus of the first flexible binder is less than 158.58 MPa (23,000 psi). 제1항 또는 제2항에 있어서, 응집체는 형성된 세라믹 연마 입자의 평균 입자 크기보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 충전제 입자를 포함하고, 충전제 입자는 응집체 중에 총 입자의 5 중량% 내지 40 중량%를 차지하는 부직포 연마 용품.3. The aggregate of claim 1, wherein the aggregate comprises filler particles having an average particle size less than the average particle size of the ceramic abrasive particles formed, wherein the filler particles comprise from 5% to 40% by weight of the total particles in the aggregate. Nonwoven Abrasive Supplies. 제1항 또는 제2항에 있어서, 응집체는 일반적으로 구형일 경우 최대 직경을 포함하는 크기를 갖거나 또는 비-구형일 경우 1.8 ㎜ 내지 3 ㎜의 최대 측면 에지 길이를 갖는 부직포 연마 용품.3. The nonwoven abrasive article of claim 1, wherein the aggregate generally has a size that includes a maximum diameter when spherical or has a maximum side edge length of 1.8 mm to 3 mm when non-spherical. 제1항 또는 제2항에 있어서, 형성된 세라믹 연마 입자 크기를 응집체 크기로 나눈 비율은 0.0033 내지 0.5인 부직포 연마 용품.The nonwoven abrasive article according to claim 1 or 2, wherein the ratio of the formed ceramic abrasive grain size divided by the aggregate size is 0.0033 to 0.5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 응집체는 충전제 입자를 포함하고, 형성된 세라믹 연마 입자 함량은 75 중량% 내지 96 중량%이고, 제1 가요성 결합제 함량은 4 중량% 내지 10 중량%이며, 충전제 입자 함량은 10 중량% 내지 35 중량%인 부직포 연마 용품.3. The method of claim 1, wherein the aggregate comprises filler particles, the ceramic abrasive particles content formed is 75 wt% to 96 wt%, the first flexible binder content is 4 wt% to 10 wt%, and the filler A nonwoven abrasive article having a particle content of 10% to 35% by weight. 제1항 또는 제2항에 있어서, 콘볼루트(convolute) 연마 휠 또는 유나이티즈드(unitized) 연마 휠을 포함하는 부직포 연마 용품.3. The nonwoven abrasive article of claim 1 or 2 comprising a convolute abrasive wheel or a unitized abrasive wheel.
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