DE69301615T2

DE69301615T2 - Schleifgegenstände mit vernetztem Siloxan

Info

Publication number: DE69301615T2
Application number: DE69301615T
Authority: DE
Inventors: Charles M Leir; Albert J Ronning
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1992-02-07
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2013-02-09
Also published as: EP0560059B1; US5213589A; KR930018004A; CA2087131A1; EP0560059A3; AU660060B2; EP0560059A2; DE69301615D1; AU3197593A; JPH05278178A; ZA93226B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Schleifgegenstände, die eine Beschichtung mit einem vernetzten Siloxan über mindestens einen Teil der Schleifoberfläche einschließen.
Schleifgegenstände umfassen typischerweise ein Substrat oder einen Träger, die an einer ihrer Oberflächen eine Vielzahl von Schleifteilchen besitzen, die durch ein Bindungsmedium daran befestigt sind. In einigen Fällen schließen beschichtete Schleifmittel einen Träger, eine erste Beschichtungsschicht, die an einer Seite des Trägers gebunden ist (üblicherweise als eine Bindemittelschicht bezeichnet), mindestens eine Schicht von Schleifteilchen, die an den Träger gebunden ist, der die erste Beschichtungsschicht verwendet, und eine zweite Beschichtungsschicht, die die Schleifteilchen bedeckt, die üblicherweise als ein Leimbelag bezeichnet wird. Der Zweck des Leimbelags liegt im Verstärken des Festhaftens der Schleifteilchen. Ein anderer Typ einer Konstruktion eines beschichteten Schleifmittels schließt einen Träger mit einem verbundenen Schleifmittel ein, das an einer Seite eines Trägers gebunden ist. Das zusammengesetzte Schleifmittel schließt eine Vielzahl von Schleifteilchen ein, die in einem Bindungsmedium dispergiert sind. Typischerweise wird das zusammengesetzte Schleifmittel aus einer Schleifmittelaufschlämmung erzeugt.
Beschichtete Schleifgegenstände können in eine breite Vielfalt von verschiedenen Formen, wie Riemen, Scheiben, Kegel und Blätter, umgewandelt werden. Es ist manchmal vorzuziehen, auf mindestens einem Teil der nicht abschleifenden Seite des beschichteten Schleifmittels eine Beschichtung aus einem druckempfindlichen Klebstoff zu haben. Das beschichtete Schleifmittel, zum Beispiel eine Scheibe, kann dann an einen Trägerwulst befestigt werden und wenn die Schleifscheibe ausgewechselt werden muß, kann sie entfernt werden und eine neue Schleifscheibe wird an den gleichen Trägerwulst befestigt.
Ein übliches Verfahren zum Zusammenstellen einer Vielzahl von beschichteten Schleifscheiben, von denen jede eine Seite mit einem druckempfindlichen Kleber besitzt, ist im U.S. Patent Nr 3,849,949 (Steinhauser et al.) erläutert. Steinhauser offenbart ein Schleifscheibenprodukt, das eine zusammengerollt gewickelte Verknüpfung von beschichteten Schleifscheiben umfaßt, wobei auf der entgegengesetzten Seite des beschichteten Schleifmittels ein druckempfindlicher Kleber mit der Klebebeschichtung in ablösbarem Kontakt mit der Schleifbeschichtung angeordnet ist. Obwohl diese Konstruktionen für die meisten Zwecke geeignet sind, kann leider dieser direkte Kontakt zwischen der Schleifbeschichtung und dem druckempfindlichen Kleber die Übertragung des druckempfindlichen Klebers auf die Schleifbeschichtung, besonders bei den feineren Schleifteilchensorten von beschichteten Schleifmitteln, erleichtern. Folglich kann diese Übertragung eine Verunreinigung des Werkstückes und der Schleifbeschichtung verursachen und sie kann die Klebkraft der Beschichtung mit einem druckempfindlichen Kleber vermindern, was ein Problem für die Zuverlässigkeit darstellen kann. Außerdem kann die erforderliche Kraft, die kontinuierliche Rolle von Steinhauser aufzuwickeln, obwohl das kein unüberwindliches Problem ist, für den Verwender eine Unbequemlichkeit sein. Das beruhrt auf der Neigung vieler druckempfindlicher Kleber, die Haftfähigkeit mit der Verweilzeit auf einer Oberfläche zu verstärken, wobei dadurch eine noch größere Kraft zum Aufwickeln nötig wird.
Das Problem der Übertragung des druckempfindlichen Klebers, das mit diesem Konstruktionstyp verbunden ist, tritt dann auf, wenn die "Schälhaftung" zwischen dem druckempfindlichen Kleber und der Schleifseite des beschichteten Schleifmittels größer ist, als die anfängliche innere Kohäsionskraft des druckempfindlichen Klebers. Wenn dies zutrifft, kann sich der druckempfindliche Kleber aufspalten und er wird zum Teil auf die Seite der Schleitbeschichtung übertragen (Übertragung des druckempfindlichen Klebers). Das Problem ist besonders groß bei den feineren Sorten der Schleifteilchen von elektrostatisch beschichteten Schleifmitteln, da die feineren Sorten einen höheren Flächeninhalt besitzen. Das ergibt eine höhere Schälhaftung zum Entfernen des druckempfindlichen Klebers von der Schleifseite des beschichteten Schleifmittels.
Eine Lösung der Probleme der Klebstoffübertragung und der hohen Kraft zum Aufwickeln besteht in einem Ablöseeinsatz aus Papier oder Kunststoff, der zwischen der Beschichtung aus einem druckempfindlichen Kleber und die Schleifkörner gelegt wird, wie es im U.S. Patent Nr. 3,267,623 (Block) offenbart ist. Dadurch entsteht jedoch für den Kunden ein zusätzlicher Aufwand und der Einsatz muß entfernt werden. Wenn außerdem die beschichteten Schleifmittel verwendet werden, um eine Oberfläche zum Anstreichen zu konditionieren und wenn der Einsatz eine Beschichtung auf Silikonbasis besitzt, kann das Silikon die nicht angestrichene Oberfläche verunreinigen und kann bewirken, daß die Farbe "Blasen bildet". Deshalb bevorzugen viele Verwender, daß Schleifscheiben, die mit einem Typ eines druckempfindlichen Klebers beschichtet sind, keinen mit ihnen verbundenen Einsatz (besonders keinen Einsatz auf Silikonbasis) besitzen.
Beschichtete Schleifgegenstände werden zum Abschleifen einer breiten Vielfalt von Substraten, einschließlich Holz, holzartigen Materialien, Kunststoffen, Glasfaserstoff, Weichmetallegierungen, Emailoberflächen und bemalten Oberflächen, verwendet. Ein für alle diese verschiedenen Substrate gemeinsames Problem ist das "Beladen" oder Verstopfen. Das Beladen ist der industrielle Ausdruck, der den Vorgang beschreibt, daß Teilchen, die aus dem Werkstück abgeschliffen wurden, zwischen den Schleifteilchen steckenbleiben. Das Beladen vermindert die Schleiffähigkeit des Schleifgegenstandes, und deshalb wird die Verwendungsdauer des Schleifgegenstandes wesentlich vermindert.
Versuche, die vorstehenden Probleme zu lösen, sind in dem U.S. Patent Nr. 2,768,886, der europ. Patentanmeldung 0433 031 A1, Stubbs, veröffentlicht am 19. Juni 1991, und den U.S. Patenten Nrs. 2,881,064; 3,042,508; 3,043,673; 3,795,496; 2,202,765; 2,532,011; 4,988,554 und 4,973,338 offenbart.
Die US-A-4,974,373 betrifft ein Schleifwerkzeug, das einen Träger und ein Schleifpulver umfaßt, das an den Träger in Form einer Einzelschichtstruktur gebunden ist, in der die Teilchen sich nicht wesentlich überlagern oder aufeinanderliegen.
Außerdem betrifft die US-A-4,922,675 ein Schleifband, das ein elastisches Substrat und eine Schleifschicht umfaßt, die das elastische Substrat bedeckt und die Körner und ein Bindemittel enthält.
Weitere Patente, die von Interesse sind, schließen die US. Patente Nrs. 3,869,834; 4,720,941; 5,061,294; 4,563,539; 4,359,369; 4,554,339; 4,597,987; 4,313,988; 4,822,687; 4,269,963; 4,743,474; 4,530,882 und 4,525,566 ein. Praktische Schwierigkeiten beim Verarbeiten von Silikonen sind in einem Tagungsvortrag von D.J. Huettner unter dem Titel "Moisture Curing Silicone Release Coating Technology; A Coating Process is the Missing Component" behandelt, der beim Pressure Sensitive Tape Council Technical Seminar 1988 gehalten wurde.
In den vorstehend erwähnten Druckschriften zeigen die feineren Sorten der beschichteten und der anderen Schleifmittel, obwohl einige ladungsresistente Beschichtungen und einige die Übertragung des Klebers auf die Schleifoberfläche betreffen, weiterhin wegen der Übertragung des Klebers ein vermindertes Leistungsvermögen.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Schleifgegenstand bereit, der ein Substrat einschließt, auf dessen einer Oberfläche mit einem Bindungsmedium Teilchen eines Schleifmaterials unter Ausbildung einer Schleifoberfläche befestigt sind. Auf mindestens einem Teil der Schleifoberfläche ist eine Beschichtung aufgetragen, die ein vernetztes Siloxan einschließt, wobei das vernetzte Siloxan gekennzeichnet ist durch das Produkt der Kondensationsreaktion von
(a) 1 bis 100 Gew.-% eines Polymers, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polymeren der allgemeinen Formel:
und Gemischen davon:
wobei n und m jeweils ganze Zahlen bedeuten, wobei die Summe von n plus m eine ganze Zahl von 20 bis 5000 ist;
m einen Wert im Bereich von 0 bis 0,1 (n + m) hat;
n eine ganze Zahl von 20 bis 5000 ist;
R¹ einwertige Reste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl-, substituierten Alkyl-, Aryl und substituierten Arylresten, bedeuten;
R² einwertige Reste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl-, substituierten Alkyl-, Aryl- und substituierten Arylresten bedeuten;
W einwertige Reste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl-, substituierten Alkyl-, Aryl-, substituierten Arylresten und einem reaktiven hydrolysierbaren Rest
(R³O)&sub2;- i-(Y-Q)t-X-
bedeuten, wobei mindestens 50% der Gesamtzahl der Siliciumatome, ausgenommen die Siliciumatome in dem (den) reaktiven hydrolysierbaren Rest(en), zwei Methylgruppen gebunden haben, wobei mindestens ein reaktiver hydrolysierbarer Rest
(R³O)&sub2;-Si-(Y- )t-X-
an dem Polymer der Formel I vorhanden ist und wobei außerdem mindestens 25%, vorzugsweise 40% der Polymere der Formel I in der Beschichtung mindestens zwei reaktive hydrolysierbare Reste
(R³O)&sub2;- i-(Y-Q)t-X-
besitzen, wobei
X zweiwertige Bindungsreste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylenresten mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten;
Q zweiwertige Bindungsreste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Harnstoff-, Amid-, Urethan-, Thiourethan-, Ether- und Thioetherresten bedeuten;
Y zweiwertige Bindungsreste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylenresten mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten;
t eine ganze Zahl von 0 bis 10 bedeutet;
Z einwertige Reste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -OR und -R bedeutet, wobei R einen Alkylrest darstellt, der 1 bis 3 Kohlenstoffatome umfaßt; und
R³ einen einwertigen Alkylrest darstellt, der 1 bis 3 Kohlenstoffatome umfaßt;
und
(b) 0 bis 99 Gew.-% eines Bestandteils, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen und Polymeren der allgemeinen Formel II:
(R³O)&sub3;-Si-A (II)
Hydrolysaten davon und Gemischen davon, wobei
R³ wie vorstehend definiert ist;
A ein einwertiger Rest, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -OR³, einem einwertigen Alkylrest umfassend 1 bis 20 Kohlenstoffatome und
-X-(Q)p-[D-Q]t-(Y)b-Si(OR³)&sub3; ist, wobei
X, Q, t, Y und R³ wie vorstehend definiert sind;
D einen zweiwertigen Rest darstellt, der gleich oder verschieden sein kann, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylenresten mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen, Aralkylenresten mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, Arylenresten mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, zweiwertigen polymerischen Segmenten mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 500 bis 10000, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyether, Polyolefin, Polyester, Polydien und Gemischen davon;
p eine ganze Zahl von 0 bis 1 bedeutet; und
b eine ganze Zahl von 0 bis 1 bedeutet;
wobei falls t eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet, b gleich 1 sein muß und p gleich 1 sein muß; und
wenn t = 0 und b = 0 ist, p auch gleich 0 sein muß;
wobei die Gewichtsprozentgehalte von (a) und (b) auf das Gesamtgewicht von (a) plus (b) bezogen sind; und
(c) 1 bis 15 Gew.-% eines Bestandteils, bezogen auf das Gesamtgewicht von (a) plus (b), der aus der Gruppe bestehend aus Säuren mit den pKa-Werten von kleiner als 3, Anhydriden von Säuren mit pKa-Werten von kleiner als 3, Ammonium- und niederen Alkylammoniumsalzen von Säuren mit pKa-Werten von kleiner als 3 und Gemischen davon ausgewählt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bedeutet "Alkyl" einen Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, am stärksten bevorzugt 1 bis 3 Kohlenstoffatomen. Ein Beispiel für eine Alkylgruppe ist eine Methylgruppe. "Aryl" bedeutet einen Arylrest mit 1 bis 14 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, am stärksten bevorzugt mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Ein Beispiel für eine Arylgruppe ist eine Phenylgruppe.
Die vernetzten Siloxane der Formel I können mit dem Siloxan kompatible Polymere, wie Polypropylenoxid und Polyethylenoxid, wie in Formel II, einschließen. Die Vorteile dieser Flexibilität bei der Beschichtungszusammensetzung sind hier beschrieben.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Gegenstand, aus dem blattartige Segmente des beschichteten Schleifmittels mit einem druckempfindlichen Klebstoff auf der Trägerrückseite entfernt werden können, wobei jedes Segment eine Schleifmittelvorderseite besitzt. Der Gegenstand schließt eine Vielzahl von blattartigen Segmenten des beschichteten Schleifmittels mit einem druckempfindlichen Klebstoff auf der Trägerruckseite ein, wobei die Schleifvorderseite eines ersten Segments des beschichteten Schleifmittels mit einem druckempfindlichen Klebstoff auf der Trägerruckseite vorubergehend an das beschichtete Schleifmittel mit einem druckempfindlichen Klebstoff auf der Trägerrückseite eines angrenzenden beschichteten Schleifmittels mit einem druckempfindlichen Klebstoff auf der Trägerruckseite haftet. Die Schleifmittelvorderseite eines jeden der Vielzahl von blattartigen Segmenten schließt eine Beschichtung ein, die ein vorstehend beschriebenes vernetztes Siloxan einschließt. Es werden die Gegenstände bevorzugt, in denen die blattartigen Segmente innerhalb eines kontinuierlichen Streifens eines beschichteten Schleifmittels vorliegen, das zu einer Rolle gewickelt ist; wobei sich die blattartigen Segmente mindestens teilweise überlappen und dabei einen Stapel bilden; und wobei jedes der blattartigen Segmente an den Rändern zu mindestens einem anderen blattartigen Segment, durch leicht angerauhte Randverbindungen verbunden ist, und es auf diese Weise ermöglicht wird, daß die blattartigen Segmente zu einer Rolle gewickelt werden können.
Ein Verfahren zur Herstellung der Gegenstände der Erfindung schließt die Schritte des Auftragens einer Aufschlämmung ein, die auf die Vorderseite eines Trägers aufgetragen werden kann, wobei die Aufschlämmung eine Vielzahl von Schleifteilchen enthält, die in einer Bindemittelvorstufenlösung dispergiert sind, und der mit der Aufschlämmung beschichtete Träger Bedingungen unterworfen wird, bei der die Bindemittelvorstufenlösung gehärtet wird, eine Siloxanzusammensetzung über mindestens einen Teil der Schleifmittelbeschichtung aufgetragen wird und die Siloxanzusammensetzung durch Einwirkung von Feuchtigkeit zu einer vernetzten Siloxanbeschichtung gehärtet wird. Es werden die Verfahren bevorzugt, bei denen das vernetzte Siloxan in Form einer Beschichtung vorliegt, die durch ein Verfahren, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Walzenbeschichten, Sprühbeschichten, Gravürbeschichten, Elektrosprühbeschichten, Flutstabrakelbeschichten, Florstreichbeschichten und Kombinationen davon aufgetragen wird.
Die Beschichtung mit vernetztem Siloxan ist vorzugsweise eine ultradünne Beschichtung von mindestens 0,1 Mikrometer, vorzugsweise nicht dicker als 1,0 Mikrometer, stärker bevorzugt dünner als 0,8 Mikrometer, und beträgt am stärksten bevorzugt von 0,1 bis 0,8 Mikrometer. Die Beschichtung mit vernetztem Siloxan wird vorzugsweise ein beschichtetes Schleifmittel mit einer anfanglichen 180º-Schälhaftfestigkeit (d.h. wenn das vernetzte Siloxan anfangs in direkten Kontakt mit dem druckempfindlichen Klebstoff eines anderen beschichteten Schleifmittels gebracht wird) von weniger als 10,0 g/cm, stärker bevorzugt weniger als 4,0 g/cm, aber in allen Fällen größer als 0,1 g/cm bereitstellen. Anfangswerte der 180ºC-Schälhaftfähigkeit, die größer als die angegebenen sind, können die Trennung von zwei Folien für den Verwender schwierig gestalten, während Werte von kleiner als 0,1 g/cm vom Standpunkt, daß es dabei im wesentlichen keine Haftung zwischen einem druckempfindlichen Kleber und einem mit vernetztem Siloxan beschichteten Schleifmittel geben würde, nicht brauchbar.
Es wurde festgestellt, daß vernetzte Siloxane, wie sie hier beschrieben sind, Schleifgegenstände mit verminderter Beladung und verminderter Übertragung von druckempfindlichem Klebstoff bereitstellen, wenn eine Beschichtung mit einem druckempfindlichen Kleber auf den Träger der Schleifgegenstände aufgetragen wird und wenn die Beschichtung eines Schleifgegenstands mit dem druckempfindlichen Kleber vorübergehend an der Schleifseite eines anderen Schleifgegenstands haftet.
Fig. 1 ist eine Ansicht im Querschnitt (vergrößert) einer Ausführungsform eines beschichteten Schleifgegenstands der Erfindung, der eine Superleimbeschichtung mit vernetztem Siloxan einschließt;
Fig. 2 ist ein Grundriß (verkleinert) eines Teils einer Verknüpfung von Schleifscheiben, wobei gemäß der vorliegenden Erfindung eine Rolle erzeugt werden kann und die eine vernetzte Siloxanleim- oder Superleimbeschichtung einschließt;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht (stark verkleinert) einer Rolle mit beschichtetem Schleifmaterial der vorliegenden Erfindung, das eine Leimbeschichtung aus vernetztem Siloxan oder eine Superleimbeschichtung einschließt;
Fig. 4 ist eine Ansicht eines Querschnitts (vergrößert) einer weiteren Ausführungsform eines beschichteten Schleifgegenstands der vorliegenden Erfindung, die eine Leimbeschichtung mit vernetztem Siloxan einschließt;
Fig. 5 zeigt graphisch die Ergebnisse von 180º Schälhaftfähigkeitsprüfüngen mit einem druckempfindlichen Kleber als Funktion der Verweilzeit für einen druckempfindlichen Kleber, der an einer Standardglasoberfläche haftet;
Fig. 6 zeigt graphisch die Ergebnisse von 180º Schälhaftfähigkeitsprüfungen mit einem druckempfindlichen Kleber als Funktion der Dicke der Beschichtung mit vernetztem Siloxan an einer Reihe von beschichteten Schleifmitteln; und
Fig. 7 zeigt graphisch die Ergebnisse von 180º Schäl-"Wiederhaftungs"-Prüfungen mit einem druckempfindlichen Kleber als Funktion der Dicke der Beschichtung mit vernetztem Siloxan, wobei in jedem Fall zuerst ein mit druckempfindlichem Kleber beschichtetes Testband auf ein mit vernetztem Siloxan beschichtetes Schleifmittel aufgetragen wurde und dann auf eine Standardglasoberfläche für den Wiederhaftungstest des Testbandes wieder aufgetragen wurde.
Es wurde gefunden, daß das Vorliegen eines vernetzten Siloxans in mindestens der Schicht, die die exponierte Oberfläche des Schleifgegenstands bildet, dem so behandelten Material eine Beständigkeit gegen die Beladung und dem druckempfindlichen Kleber Ablöseeigenschalten verleiht. Die Ausdrücke "Beschichtung mit vernetztem Siloxan" und "Siloxanzusammensetzung", wie sie hier verwendet werden, beziehen sich auf die gehärteten beziehungsweise ungehärteten Formen des Siloxans.
Die Beschichtung mit vernetztem Siloxan kann eine uber die bestehenden Schichten eines Schleifgegenstandes aufgetragene Schicht sein oder sie kann in mindestens die Zusammensetzung eingebracht werden, die die Außenschicht erzeugen wird. Deshalb kann das vernetzte Siloxan in die Bindemittelschicht eines Schleifelements, das aus einer einzigen Schicht besteht, eingebracht werden; das vernetzte Siloxan kann in die Leimbeschichtung eines Schleifelements eingebracht werden, das aus Bindemittel- und Leimbeschichtungen besteht oder das vernetzte Siloxan kann in die Superleimschicht eines Schleifgegenstands eingebracht werden, die aus Beschichtungen von Bindemittel-, Leim- und Superleimschichten besteht. Wenn mehr als eine Schicht der Superleimbeschichtung vorliegt, wird das vernetzte Siloxan vorzugsweise in die äußerste Superleimschicht eingebracht. Metallstearate und andere bekannte gegen Beladung beständige- oder Ablösebeschichtungen können jedoch über die Beschichtung mit vernetztem Siloxan aufgetragen werden.
Die in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Beschichtungen mit vernetztem Siloxan sind für die Anwendung für eine breite Vielfalt von Schleifmaterialien oder -produkten geeignet, die zur Verminderung des Beladens der verwendeten Schleifoberfläche dienen und dadurch die Verwendungsdauer des Materials verlängern. Die Schleifelemente können in Form von Folien, Blöcken, Scheiben, Wülsten, Riemen und dergleichen vorliegen oder starre oder elastische 3-dimensionale Anordnungen von Fasern sein, zum Beispiel, des Typs, die von Minnesota Mining and Manufacturing Company unter der Handelsbezeichnung "SCOTCH-BRITE" erhältlich sind. Erfindungsgemäße Schleifgegenstände können vorteilhafterweise entweder unter trockenen oder feuchten Schleifbedingungen verwendet werden, da das vernetzte Siloxan wasserabstoßend ist.
Die funktionellen Polysiloxane, die den Bestandsteil (a) der Erfindung darstellen, sind durch Formel I wiedergegeben. Beispiele für bevorzugte Polysiloxane umfassen die Polysiloxane, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Formel I, wobei R¹ und R² jeweils eine Metyhlgruppe umfassen, X und Y jeweils -CH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;- umfassen, t gleich 1 ist und Q aus der Gruppe, bestehend aus Harnstoff- und Thioetherresten besteht. Diese Reste werden bevorzugt, da sie im Handel erhältlich sind und die Ausgangsstoffe, die diese funktionellen Reste oder ihre Vorstufen besitzen, leicht hergestellt werden können. Bevorzugte Polysiloxane umfassen mindestens eine Trialkoxysilanendgruppe oder -seitenkette, wobei Z -OCH&sub3; und R³ -CH&sub3; umfaßt, da die erhaltenen Trimethoxysilanendgruppen und/oder -seitenketten eine erhöhte hydrolytische Aktivität besitzen.
Die Summe von n plus m muß eine ganze Zahl von 20 bis 5000 darstellen, um ein funktionelles Polysiloxan bereitzustellen, das eine Beschichtung mit vernetztem Siloxan liefert, die die nötige Ablösekraft und die notwendigen rheologischen Eigenschaften besitzt. Wenn die Summe von n plus m viel kleiner als 20 ist, sind die Haftfähigkeitseigenschaften einer Beschichtung mit vernetztem Siloxan, die daraus hergestellt wurde, wegen einer ungenügenden Anzahl von Dimethylsiloxygruppen in der Polysiloxankette herabgesetzt. Wenn die Summe von n plus m größer als 5000 ist, wird die Viskosität der Beschichtungszusammensetzung mit vernetztem Siloxan für die allgemein bekannten Beschichtungspraktiken und -verfahren zu hoch. Die Summe von n plus m ist vorzugsweise eine ganze Zahl von 70 bis 1000, am stärksten bevorzugt von 70 bis 500, wobei das ein Bereich ist, der die Ablöseerfordernisse und rheologischen Belange ausgleicht.
Der Wert von m beträgt weniger als 0,1 (n + m). Die Ablöseeigenschaften der Beschichtung mit vernetzten Siloxanen der Erfindung sind, neben anderen Faktoren, von der Anzahl von Dimethylsiloxansegmenten in dem Gerüst des Polymers der Formel I abhängig. Deshalb muß die Zahl der reaktiven, hydrolysierbaren Seitenkettenreste beschränkt werden, um einen geeigneten Anteil der sich wiederholenden Dimethylsiloxaneinheiten in den funktionellen Polysiloxanen der Formel I sicherzustellen.
Die trialkoxysilylsubstituierten Polysiloxane der Formel I werden bequem durch die Umsetzung von geeigneten trialkoxysilylsubstituierten Reaktionspartnern mit verschiedenen funktionellen reaktiven Polysiloxanen hergestellt. Auf diese Weise kann ein Polymer der Formel I, in dem die Endgruppen W jeweils eine Methylgruppe umfassen, und wobei die Seitenkettengruppen W thiogebundene, reaktive, hydrolysierbare funktionelle Trimethoxysilylgruppen umfassen, aus der durch freie Radikale ausgelösten Addition von, zum Beispiel, im Handel erhältlichen mercaptopropylsubstituierten Polysiloxanen mit Vinyltrimethoxysilan erhalten werden. Auf ähnliche Weise stellt die Umsetzung von Isocyanatopropyltriethoxysilan mit einem anderen im Handel erhältlichen Polysiloxan mit Aminopropylseitenketten Polymere der Formel I mit Dipropylharnstoffbindungen bereit. Difunktionelle Polysiloxane können durch die Behandlung von Polysiloxanen mit Bis(aminopropyl)-endgruppen aus im Handel erhältlichen Verbindungen erzeugt werden.
Bei einem anderen Verfahren kann ein Organopolysiloxan mit Hydroxyendgruppen an beiden Kettenenden, wiedergegeben durch die allgemeine Formel
wobei R² wie vorstehend definiert ist und e eine ganze Zahl von 270 bis 1000 bedeutet, einer Kondensationsreaktion mit einer Verbindung, wiedergegeben durch die allgemeine Formel
unterworfen werden, wobei X und R² die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen, B eine Hydroxygruppe oder eine hydrolysierbare Gruppe bedeutet, und R&sup4; aus der Gruppe umfassend ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest, der 1 bis 10 Kohlenstoffatome umfaßt, einem Arylrest und einem substituierten Arylrest ausgewählt ist. Ein drittes Verfahren schließt die Umsetzung eines cyclischen Organosiloxans, wiedergegeben durch die allgemeine Formel
wobei R² die vorstehend angegebene Bedeutung besitzt und k eine positive ganze Zahl von 3 bis 8 bedeutet, mit einem funktionellen Aminendblocker, wiedergegeben durch die allgemeine Formel
wobei R&sup4;, X und R² die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen, in Gegenwart eines basischen Katalysators, wie Tetramethylammoniumhydroxid oder Triorganosilanolat, ein. Ein viertes Verfahren, eine Modifizierung des dritten Verfahrens, wird bevorzugt, es schließt die Durchführung der Umsetzung in zwei Schritten ein, und es verwendet eine minimale Menge eines im wesentlichen wasserfreien funktionellen Aminoalkylsilanolat-Katalysators, wiedergegeben durch die allgemeine Formel
wobei R&sup4;, X und R² die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen und M&spplus; ein Kation, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus K&spplus;, Na&spplus; und einem Tetraorganoammoniumion, bedeutet, wobei N(CH&sub3;)&sub4;&spplus; bevorzugt ist. Bei dem ersten Schritt der Umsetzung wird ein Organopolysiloxandiamin mit niederem Molekulargewicht, wiedergegeben durch die allgemeine Formel
wobei R&sup4;, X und R² die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen und x eine ganze Zahl von 4 bis 40 bedeutet, durch Umsetzung eines funktionellen Amindisiloxanendblockers, wiedergegeben durch die vorstehende Formel VI, mit einem cyclischen Organosiloxan, wiedergegeben durch die Formel V, in Gegenwart einer katalytischen Menge eines im wesentlichen wassertreien funktionellen Aminoalkylsilanolats, wiedergegeben durch die Formel VII, in einer inerten Atmosphäre, wie Stickstoff oder Argon, hergestellt. Der zur Verwendung bei dieser Umsetzung bevorzugte Katalysator ist 3-Aminopropyldimethyltetramethylammoniumsilanolat, das durch die Umsetzung eines molaren Äquivalents von 1,3- Bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxan mit zwei molaren Äquivalenten von Tetramethylammoniumhydroxidpentahydrat in Tetrahydrofuran unter Rückfluß und anschließendem 5-stündigen Trocknen im Vakuum (0,1 mm) bei 60ºC als kristalliner Feststoff erhalten wird. Die Menge des angewendeten Katalysators sollte geringer als 0,05 Prozent, vorzugsweise 0,005 bis 0,03 Gewichtsprozent, bezogen auf das erhaltene Organopolysiloxandiamin sein. Die Umsetzung kann mit der Hauptmasse bei einer Temperatur von 80ºC bis 90ºC durchgeführt werden und sie ist unter diesen Bedingungen gewöhnlich in 0,5 bis 2 Stunden beendet, wie es durch das im wesentlichen vollständige Verschwinden des Endblockers aus dem Reaktionsgemisch beurteilt wird, das durch Dampfphasenchromatographie bestimmt wird. Der zweite Schritt der Umsetzung schließt die langsame Zugabe des Restes des cyclischen Organosiloxans ein, der notwendig ist, um das gewünschte Molekulargewicht zu erzielen. Die Zugabe wird vorzugsweise tropfenweise mit solcher Geschwindigkeit durchgeführt, daß das cyclische Organosiloxan so schnell wie es zugegeben wird, in das Polymer eingebracht wird, das ist gewöhnlich in fünf bis sieben Stunden bei einer Reaktionstemperatur von 80ºC bis 90ºC der Fall. Bei der Anwendung des Verfahrens mit zwei Schritten mit einer minimalen Menge des im wesentlichen wasserfreien Katalysators, können Organopolysiloxandiamine, die für die Herstellung von difunktionellen Polysiloxanen verwendbar sind, und in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, mit gleichbleibend ausgezeichneter Difunktionalität mit geringen monofunktionellen und nicht- funktionellen Polysiloxanverunreinigungen hergestellt werden.
Schließlich wird das Ausgangsmonoamin für monofunktionelle Polysiloxane der Formel I, wobei eine Endgruppe W eine Alkylgruppe umfaßt, m = 0 ist, und der andere Rest W ein mit Dialkylharnstoff gebundenes Triethoxysilan umfaßt, aus der gut bekannten anionischen Polymerisation von Hexamethylcyclotrisiloxan erhalten, die mit n-Butyllithium eingeleitet und mit dem Abbruchreagens 3-Aminopropyldimethylfluorsilan beendet wird.
Die Beendigung der anionischen Polymerisation wird im allgemeinen über die direkte Umsetzung des aktiven polymerischen Anions mit fluorenthaltenden Abbruchreagentien, d.h. funktionellen Fluorsilanen erreicht, wobei polymerische Monomere mit Aminendgruppen hergestellt werden. Die Abbruchreaktion wird durch Zugabe eines kleinen molaren Überschusses des Abbruchmittels (bezogen auf die Menge des Initiators) zu dem aktiven Polymer bei der Polymerisationstemperatur durchgeführt.
Das bevorzugte Abbruchreagens wird durch Vereinigung von 1,3- Bis(aminopropyl)tetramethyldisiloxan mit einem Kohlenwasserstofflösungsmittel mit einem Siedepunkt im Bereich von 75ºC bis 85ºC, wobei eine Lösung erzeugt wird, hergestellt. Geeignete Kohlenwasserstofflösungsmittel schließen Cyclohexan, Benzol, Heptan und dergleichen ein. Die auf diese Weise erzeugte Lösung wird durch Vereinigung der Lösung mit mindestens einem molaren Äquivalent eines sauren Fluoridreaktionspartners, vorzugsweise mindestens einem 5%igen molaren Überschuß eines sauren Fluoridreaktionspartners, wie Fluorwasserstoffsäure, Kaliumbifluorid, Ammoniumfluorid oder dergleichen, vorzugsweise Ammoniumfluorid, unter azeotroper Entfernung des Wassers umgesetzt. Auf diese Weise wird das aminhydrofluoridsubstituierte Fluorsilan bereitgestellt, das als kristalline Hydrofluoridsalzfällung isoliert wird, das dann durch Erhitzen einer Aufschlämmung des Salzes in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel mit einem Siedepunkt im Bereich von 35ºC bis 50ºC, z.B. Methylenchlorid, mit einem 1 bis 5%igen molaren Überschuß einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus monosubstituierten oder disubstituierten niederen Alkylaminosilanen und Hexamethyldisilazan, zu dem freien Amin umgewandelt werden kann. Das aminsubstituierte Fluorsilan kann von dem Lösungsmittel durch Eindampfen des Lösungsmittels und Destillation des Produkts unter vermindertem Druck getrennt werden
Die in den erfindungsgemäßen Schleifgegenständen verwendbare Beschichtung mit vernetztem Siloxan umfaßt 1 bis 100 Gew.-% des Polymers der Formel I, vorzugsweise 5 bis 30%, für die Verwendung als Leim auf Trägern mit schwacher Haftung, und von 50 bis 90%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bestandteile (a) plus (b), für Anwendungen, die ein leichteres Ablösen erfordern. Der Bestandteil (a) der Beschichtung mit vernetztem Siloxan umfaßt mindestens 25% Polydiorganosiloxan der Formel I mit mindestens zwei reaktiven, hydrolysierbaren, funktionellen Silanresten pro Molekül. Der Bestandteil (a) kann Gemische von difunktionellen oder multifunktionellen Polysiloxanpolymeren der Formel I umfassen, wobei die Polysiloxane der Formel I nur eine hydrolysierbare, reaktive Silanendgruppe besitzen. Es sind auch Gemische aller drei, der monofunktionellen, difunktionellen und multifunktionellen Polysiloxane der Formel I möglich. Die genaue Zusammensetzung ist von Faktoren, wie den Erfordernissen des Beschichtungsverfahrens, den Ablöse- und/oder Beladungsbeständigkeitserfordernissen der angewendeten Schleifoberfläche und weiteren Faktoren, die im Zusammenhang mit jeder einzelnen Anwendung zu berücksichtigen sind, abhängig.
Wenn der Bestandteil (a) monofunktionelle Silanendgruppen der Formel I gemischt mit difunktionellen Polysiloxanen, multifunktionellen Polysiloxanen oder Gemischen davon umfaßt, sollten nicht mehr als 75%, und vorzugsweise nicht mehr als 60%, der Polymere der Formel I monofunktionelle Polysiloxane umfassen. Das Einmischen von größeren Mengen der monofunktionellen Polysiloxane der Formel I (d.h. mit nur einem reaktiven Trialkoxysilansubstituenten) in die Formulierung führt dazu, sowohl die Oberflächenreibung als auch in vielen Fällen die Ablösefähigkeit der gehärteten Beschichtung mit vernetztem Siloxan zu senken. Das Einbringen eines Überschusses von monofunktionellem Polysiloxan kann jedoch zu einer langsamen und/oder unvollständigen Aushärtung führen. Andererseits führt die Erhöhung der Zahl der reaktiven funktionellen Reste in die Polysiloxane der Formel I oder die Erhöhung der Menge dieser multifunktionellen Polysiloxane in Gemischen von monofunktionellen und difunktionellen Polysiloxanen zur Erhöhung der Härtungsgeschwindigkeit der Zusammensetzungen.
Die in feuchter Atmosphäre härtbare Beschichtung mit vernetztem Siloxan, die in Schleifgegenständen der Erfindung verwendbar ist, umfaßt auch 0 bis 99 Gew.-% eines Bestandteils, der kein Polysiloxan ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen und Polymeren der Formel II, Hydrolysaten davon und Gemischen davon. Wenn der Bestandteil eingeschlossen ist, der kein Polysiloxan ist, umfaßt die Ablösebeschichtungszusammensetzung typischerweise 1 bis 99 Gew.-% des Bestandteils (b), der kein Polysiloxan ist und 1 bis 99 Gew.-% Polysiloxan des Bestandteils (a) bezogen auf das Gesamtgewicht von (a) plus (b). Die Bestandteile, die kein Polysiloxan sind, können zum Regeln der Viskosität der nicht gehärteten Zusammensetzung oder zum Verleihen von zusätzlichen wünschenswerten Merkmalen der gehärteten Beschichtungen aus vernetztem Siloxan verwendet werden. Das Einbringen von bis zu 50 Gew.-% des Bestandteils (b) zu dem Bestandteil (a), zum Beispiel, stellt gehärtete Beschichtungen bereit, die den gleichen günstigen Ablösegrad des reinen, gehärteten Polysiloxanbestandteils (a) zeigen, aber an Substraten eine bessere mechanische Festigkeit und Haftfähigkeit besitzen. Um Ablösebeschichtungen mit höherer Schälhaftung zu erhalten, werden Zusammensetzungen mit wesentlich größeren Mengen des Bestandteils (b) der kein Polysiloxan ist, von 70 bis 99%, vorzugsweise 80 bis 95%, bezogen auf das Gesamtgewicht von (a) plus (b), verwendet. Beschichtungszusammensetzungen mit vernetztem Siloxan mit diesen Mengen des Bestandteils, der kein Polysiloxan ist, stellen auf eine gesteuerte Weise einen erhöhten Grad der Ablösekraft bereit.
Beispiele für verwendbare Verbindungen, die kein Polysiloxan sind, die Alkoxysilylendgruppen besitzen, schließen Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Alkanen mit Alkoxysilylendgruppen, Ethem mit Alkoxysilylendgruppen, Thioethern mit Alkoxysilylendgruppen, Tetraalkoxysilylverbindungen, polymerische Derivate mit Trialkoxysilylendgruppen, wie Polypropylenoxid mit Trialkoxysilylendgruppen, Polyethylenoxid, Polyetramethylenoxid, Polycaprolacton und dergleichen und Gemische davon ein, aber sie sind nicht auf diese Verbindungen eingeschränkt.
Wahrend des Härtens einer Siloxanzusammensetzung, die außer (c) die beiden Bestandteile (a) und (b) umfaßt, hydrolysiert atmosphärische Feuchtigkeit die Silanreste der Formel I und der Formel II zu Zwischenprodukten mit SiOH-Gruppen, die schließlich eine Kondensation eingehen, wobei Si-O-Si-Bindungen in einer zufälligen Weise erzeugt und vernetzte Silikatnetze bereitgestellt werden, in denen die funktionellen Polysiloxane der Formel I chemisch an die Verbindungen der Formel II, die kein Polysiloxan sind, gebunden sind. Auf diese Weise können die entsprechenden Hydrolysate der funktionellen Silanbestandteile der Formel II, d.h. Silikatharze, kolloide Kieselsäure, usw. an Stelle von oder zusätzlich zu Formel II in dem Bestandteil (b) der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Wenn Hydrolysate eingeschlossen werden, umfaßt die Zusammensetzung der Ablösebeschichtung vorzugsweise 1 bis 15 Gew.-% eines Hydrolysats, wie kolloide Kieselsäure, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bestandteile (a) plus (b). Der Bestandteil (b) kann gegebenenfalls außer dem (den) Hydrolysat(en) auch Verbindungen und/oder Polymere der Formel II einschließen.
Die Zusammensetzung der Ablösebeschichtung der Erfindung umfaßt 1 bis 15 Gew.-% des Bestandteils (c), bezogen auf das Gesamtgewicht von (a) plus (b), wobei der Bestandteil (c) aus der Gruppe bestehend aus Säuren mit pKa-Werten von kleiner als 3, Anhydriden von Säuren mit pKa-Werten von kleiner als 3, Ammoniumsalzen von Säuren mit pKa-Werten von kleiner als 3, niederen Alkylammoniumsalzen von Säuren mit pKa- Werten von kleiner als 3 und Gemischen davon ausgewählt ist. Die niederen Alkylammoniumsalze der Säuren beziehen sich auf Produkte, die aus der Neutralisierung von Säuren mit Aminen, die Alkylsubstituenten mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen besitzen, erhalten werden. Vorzugsweise umfaßt der Bestandteil (c) eine organische Säure oder ein Derivat davon, um die leistungsfähigste und wirksamste Härtung sicherzustellen.
Um eine schnellere Härtung zu erleichtern, sollte der saure Bestandteil (c) vorzugsweise 3 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die vereinigten Gewichte der Bestandteile (a) plus (b), umfassen. Die Säure sollte vorzugsweise einen pKa-Wert von 0,1 bis 1,5 besitzen, um eine vollständigere und wirksame Umwandlung der hydrolysierbaren Alkoxysilanreste der Zusammensetzung sicherzustellen. Wenn mehr als 15 Gew.-% des Bestandteils (c) in der Siloxanzusammensetzung, die aushärtet und dabei die vernetzte Siloxanbeschichtung erzeugt, eingeschlossen sind, wird kein zusätzlicher Nutzen erzielt, und der Überschuß der Säure oder des Säurederivates bleibt als nicht aufgenommenes Verdünnungsmittel, das sogar eine nachteilige Wirkung auf die Leistung der Ablösezusammensetzung haben kann. Wenn andererseits eine ungenügende Menge des Bestandteils (c) eingeschlossen ist, erfolgt die Hydrolyse der funktionellen Alkoxysilanreste und die folgende Kondensation zu vernetzten Siloxanbeschichtungen zu langsam.
Beispiele für verwendbare Säuren, Anhydride und niedere Alkylammoniumsalze davon für den Bestandteil (c) schließen Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trichloressigsaure, Cyanessigsaure, Malonsäure, Nitroessigsaure, Dichloressigsaure, Difluoressigsäure, Trichloressigsäureanhydrid, Dichloressigsäureanhydrid, Difluoressigsäureanhydrid, Triethylammoniumtrichloracetat, Trimethylammoniumtrichloracetat und Gemische davon ein, sie sind aber nicht darauf eingeschränkt.
Die Siloxanzusammensetzungen härten, katalysiert durch den Bestandteil (c), über die Hydrolyse der Alkoxysilanendgruppen und die Kondensation zu Silikatnetzen, zu festen vernetzten Polysiloxanbeschichtungen. Wenn sie zu dünnen Filmen gegossen werden, wie im Fall der beladungsresistenten Beschichtungen oder Ablösebeschichtungen, erfolgt die Umsetzung sehr schnell, wobei die Härtung typischerweise in 60 Sekunden oder schneller zu durchsichtigen, nicht verschmierten und gut haftenden Beschichtungen erfolgt.
Die durch Feuchtigkeit härtbaren Siloxanzusammensetzungen, die zur Herstellung der mit vernetztem Siloxan beschichteten Schleifgegenstände der vorliegenden Erfindung angewendet werden, können nach den meisten Standardbeschichtungsverfahren, entweder als verdünnte Lösungen in organischen Lösungsmitteln oder als unverdünnte Flüssigkeiten, auf die Substrate aufgetragen werden. Der Bestandteil (c) der Zusammensetzung kann, wenn er aus einem Lösungsmittel aufgetragen wird, entweder als freie Säure, als Anhydrid, als Aminsalz, wie Triethylammonium, oder als Gemisch davon vorhanden sein. Geeignete Lösungsmittel schließen flüchtige organische Flüssigkeiten ein, die die Zusammensetzungen der Erfindung auflösen, einschließend, aber nicht einschränkend, die Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkanen, Arenen, chlorierten Kohlenwasserstoffen, niederen Alkanolen und Gemischen davon. Wenn ein Lösungsmittel verwendet wird, kann die Zusammensetzung in das Lösungsmittel mit einer Konzentration eingeschlossen werden, die etwa 2% Feststoffe beträgt. Das Härten des funktionellen Polysiloxans in Form der freien Säure erfolgt fast augenblicklich beim Eindampfen des Lösungsmittels von dem beschichteten Substrat. In Form des Ammoniumsalzes ist der Katalysator jedoch inaktiv und die Härtung erfolgt solange nicht, bis die getrocknete Beschichtung genügend erwärmt wird, wobei das Salz dissoziiert und das Amin verdampft und die freie Säure als Katalysator freigesetzt und das Härten durch Feuchtigkeit ausgelöst wird. Die dafür notwendige Temperatur wird abhängig von der einzelnen angewendeten organischen Säure verschieden sein, aber im allgemeinen liegt sie im Bereich von 50 bis 150ºC, vorzugsweise 80 bis 110ºC.
Wenn Lösungen mit sehr hohen Feststoffanteilen (d.h. 80% Feststoffe oder mehr) oder unverdünnte Materialien beschichtet werden, ist es wesentlich, das niedere Alkylammoniumsalz der Säure als Bestandteil (c) zu verwenden. Andernfalls ist es nicht möglich, eine verfrühte Umsetzung mit atmosphärischer Feuchtigkeit und nachfolgende Gelierungen zu vermeiden. Mit dem inaktivierten niederen Alkylammoniumsalz des Bestandteils (c) ist es deshalb möglich, die Ablösebeschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung mit 100% Feststoffen in atmosphärischer Feuchtigkeit, ohne vorzeitiges Härten, unter Verwendung von Standardbeschichtungsverfahren, wie Gravürbeschichten, Offsetgravürbeschichten und Elektrosprühen, aufzutragen. Das Härten wird dann durch Erwärmen der Beschichtung, wie vorstehend beschrieben, eingeleitet.
Die Beschichtungszusammensetzungen der Erfindung bestehen vorzugsweise im wesentlichen aus den Bestandteilen (a), (b) und (c) und gegebenenfalls einem Lösungsmittel oder den Bestandteilen (a) und (d) und gegebenenfalls einem Lösungsmittel, am stärksten bevorzugt bestehen die Ablösebeschichtungszusammensetzungen der Erfindung aus den Bestandteilen (a), (b) und (c) und gegebenenfalls einem Lösungsmittel oder aus den Bestandteilen (a) und (c) und gegebenenfalls einem Lösungsmittel.
Die Schleifgegenstände der vorliegenden Erfindung, die Beschichtungen mit vernetztem Siloxan anwenden, verwenden im allgemeinen ein Substrat, das eine Folie, eine Faser oder ein geformter Gegenstand sein kann. Die bevorzugten Substrate sind jedoch Substrate, die für druckempfindliche Klebeprodukte verwendet werden. Die Zusammensetzung kann auf mindestens eine Hauptoberfläche eines geeigneten elastischen oder unelastischen Trägermaterials aufgetragen und dann gehärtet werden. Verwendbare elastische Trägermaterialien schließen Papier, plastische Filme, wie Poly(propylen), Poly(ethylen), Poly(vinylchlorid), Poly(tetrafluorethylen), Polyester[z.B. Poly(ethylenterephthalat)], Polyamidfilme, wie Kapton von Dupont, Celluloseacetat und Ethylcellulose ein, obwohl jede Oberfläche, die eine Ablösung von Klebstoffen erfordert, verwendet werden kann. Die Träger können deshalb auch aus einem gewebten Stoff bestehen, der aus Fäden synthetischer oder natürlicher Materialien erzeugt wurde, wie Baumwolle, Nylon, Kunstseide, Glas oder einem keramischen Material, oder sie können aus Vliesstoff bestehen, wie luftgepreßten Stoffen aus natürlichen oder synthetischen Fasern oder Mischungen dieser Fasern. Geeignete Träger können außerdem aus Metall, einem metallisierten polymerischen Film oder keramischem Plattenmaterial erzeugt werden. Es können Grundanstriche verwendet werden, aber sie sind nicht immer nötig.
In den meisten Fällen stellt die Ablösebeschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung Beschichtungen bereit, die sofort nach dem Härten den gewünschten Grad der Ablösung besitzen. Deshalb ist die Zusammensetzung zur Verwendung bei der integrierten Herstellung von Schleifmitteln geeignet, die mit einem druckempfindlichen Kleber beschichtet sind. Der bestimmte Ablösegrad, der nach dem Härten bereitgestellt wird, kann durch Veränderung des Gewichtsprozentgehalts und des Molekulargewichts des funktionellen Polysiloxans der Formel I, das in der Zusammensetzung eingeschlossen ist, steuerbar verändert werden.
Es muß eine genügend große Menge von difunktionellen und/oder multifunktionellen Siloxanen (d.h. Siloxanen mit zwei oder mehr reaktiven, hydrolysierbaren Gruppen) vorhanden sein, um einen hohen und schnellen Grad der Alkoxysilanhydrolyse sicherzustellen und die Härtung des Polysiloxans zu beenden. Deshalb enthalten Beschichtungen mit vernetztem Siloxan der Erfindung, die über die Härtung bei Feuchtigkeitseinwirkung erhalten wurden, wenig oder gar kein freies Silikon, um die Klebe- und Schäleigenschaften von druckempfindlichen Klebern, die mit ihnen in Kontakt kommen, nachteilig zu beeinflussen. Die zur Erzeugung der Beschichtung mit vernetztem Siloxan verwendete Siloxanzusammensetzung härtet schnell zu fest verbundenen, stark vernetzten, gegen Lösungsmittel beständigen, nicht klebrigen Beschichtungen, die für einen weiten Bereich von Typen von druckempfindlichen Klebern, wie Klebern auf Basis von natürlichem Kautschuk, Acryl- und anderen synthetischen filmbildenden, elastomeren Materialien verwendet werden können.
Die Umsetzung von funktionellen Aminoalkylpolydialkylsiloxanpolymeren mit Isocyanatoalkyltrialkoxysilanen stellt eine Reihe von Silikonpolymeren der Formel I mit einem weiten Bereich des Zahlenmittels der Molekulargewichte (Mn) bereit, der von 5000 bis 75000, stärker bevorzugt von 5000 bis 50000, reicht. Unter sauren Bedingungen werden die Polymere der Formel I, wenn die Polymere dünn auf das Substrat aufgetragen werden, in Gegenwart von Feuchtigkeit (typischerweise atmosphärischer Feuchtigkeit) schnell an den R-O-Bindungen hydrolysiert und kondensieren anschließend zu festen, vernetzten Siloxanen. Die Kondensation kann bei der Anwendung von Wärme, typischerweise 70ºC bis 120ºC, schneller durchgeführt werden. Die vernetzten Siloxane sind besonders gut geeignet gegen Beladung beständige und/oder Ablösebeschichtungen an Schleifgegenständen der vorliegenden Erfindung zu liefern.
Die vernetzte Siloxanzusammensetzung kann durch Veränderungen in der polymerischen Struktur innerhalb der Formel I modifiziert werden, wobei Schleifgegenstände der Erfindung mit praktisch keiner Übertragung des druckempfindlichen Klebers auf das beschichtete Schleifmittel geliefert werden, für besondere Anwendungen ist eine geringe Übertragung des druckempfindlichen Klebers oder keine Übertragung des Klebers annehmbar. Die Kondensation, durch die die vernetzten Siloxane hergestellt werden, bietet als Vorteile das äußerst schnelle, reproduzierbare und zuverlässige Härten unter milden Bedingungen; durch einfache strukturelle Modifizierungen innerhalb der Formel I wird eine exakte Kontrolle über die Leichtigkeit des Ablösens einer Schleifoberfläche von einer Oberfläche, die mit einem druckempfindlichen Kleber beschichtet ist, erreicht; und es erfolgt im wesentlichen kein Verlust der Leistung des druckempfindlichen Klebers, verursacht durch die Siloxanübertragung auf den druckempfindlichen Kleber.
Wenn Polymere der Formel I mit einem sauren Katalysator in Gegenwart von Feuchtigkeit vereinigt und auf einem Substrat zu dünnen Filmen aufgetragen werden, erfolgt die Umsetzung äußerst schnell. Eine verfrühte Gelierung kann durch Zugabe einer kleinen Menge eines Alkohols mit niederem Molekulargewicht, wie Methanol oder Ethanol, und eines Entwässerungsmittels, wie Trimethylorthoformiat oder Dimethoxymethan, vermieden werden. Diese Lösungen mit hohem Feststoffgehalt trocknen innerhalb von Sekunden nach dem Auftragen der Polymere der Formel I auf ein Substrat unter Verwendung von Walzenbeschichtungsverfahren, die nachstehend beschrieben sind, zu nicht klebrigen Beschichtungen. Alternativ können, wie es außerdem auch nachstehend erklärt wird, Polymere der Formel I unter Verwendung eines Elektrosprühverfahrens auf ein Substrat gesprüht werden. Im Falle des Elektrosprühverfahrens werden Polymere der Formel I vorzugsweise mit einem reaktiven Verdünnungsmittel, wie Tetraethoxysilan, gemischt, wobei die Polymere sprühfähig gemacht werden. Der Reaktivverdünner ist vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 10 bis 30 Gew.-% des Polymers, stärker bevorzugt im Bereich von 15 bis 25 Gew.-% des Polymers, enthalten.
Wenn gewünscht wird, einen Schleifgegenstand aus einem Gegenstand zu verwenden, aus dem blattartige Segmente des beschichteten Schleifmittels mit einem druckempfindlichen Kleber auf der Trägerrückseite entfernt werden können, wobei jedes Segment eine Schleifmittelvorderseite und eine mit einem druckempfindlichen Klebstoff beschichtete Trägeroberfläche besitzt, können die hier beschriebenen vernetzten Siloxane die Menge der Übertragung des druckempfindlichen Klebstoffs auf die Schleifmittelvorderseite eines angrenzenden beschichteten Schleifmittels vermindern. Die vernetzten Siloxane können auch die Kraft vermindern, die nötig ist, um eine Rolle mit diesen beschichteten Schleifmitteln aufzuwickeln. Die Wahl des einzelnen angewendeten vernetzten Siloxans und seine Dicke richtet sich nach dem einzelnen angewendeten druckempfindlichen Kleber, der Temperatur, die der Gegenstand erfährt oder erfahren wird, der Feuchtigkeit und dem Grad, um den die Übertragung des Klebers vermindert wird.
Funktionelle Monoaminpolydialkylsiloxane mit hoher Reinheit sind jetzt erhältlich; die Umsetzung dieser Verbindungen mit Isocyanatotrialkoxysilanen stellt Monoharnstoffalkoxysilane bereit. Monoharnstoffalkoxysilane der Formel I können mit funktionellen Diaminopolydialkylsiloxanen, ebenfalls der Formel I, formuliert und auf die gleiche Weise gehärtet werden, wobei das vernetzte Siloxan an den Vernetzungspunkten Silikon- "pfropfen" enthält.
Auf ähnliche Weise können multifunktionelle Polymere der Formel I mit Aminopropylsubstituentenseitenketten, die mit Isocyanatotrialkoxysiloxanen am Kettenende geschützt sind, in das vernetzte Siloxan eingebracht werden. Ein Beispiel eines solchen vernetzten Siloxans besitzt 60 Gew.-% Diaminopolydimethylsiloxan, 25 Gew.-% Monoaminopolydimethylsiloxan und 15 Gew.-% Multiaminopolydimethylsiloxan, wobei davon abweichende Beispiele natürlich möglich sind.
Ein halbquantitatives Maß der Fähigkeit einer einzelnen Ablösebeschichtung zum Ausschließen oder zur wesentlichen Verminderung der Klebstoffübertragung auf einzelne Schleifmittelbeschichtungen mit verschiedenen Schleifkorngrößen ist von Nutzen, ein Beispiel dafür wird in Tabelle 1 für ein vernetztes Siloxan gegeben, das in den hier beschriebenen Schleifgegenständen verwendbar ist (weitere Tabellen können leicht für andere Schleifmittelsorten und Ablösebeschichtungen ausgearbeitet werden). Die Daten für Tabelle 1 wurden durch Aufschichten eines Stapels von identisch beschichteten Schleifscheiben ausgearbeitet (bekannt unter der Handelsbezeichnung "Imperial" von Minnesota Mining and Manufacturing Company), die die Querschnittsstruktur besitzen, wie sie schematisch in Fig. 1 gezeigt wird. Der druckempfindliche Kleber 18 auf einer Scheibe war im Kontakt mit der mit vernetztem Siloxan beschichteten Schleifoberfläche einer anderen Scheibe und der Stapel wurde unter einem genügenden Gewicht 3 Tage bei 50ºC in einen Ofen gelegt, wobei ein Druck nach unten von 74 g/cm² hergestellt wurde.
Der verwendete druckempfindliche Kleber für die Scheiben mit Schleifteilchen von 30 Mikrometer Größe war ein druckempfindlicher Acrylatschmelzkleber, während für die Scheiben mit Schleifteilchen mit einer Größe von 9 Mikrometer ein druckempfindlicher Acrylamidkleber angewendet wurde. Es ist besonders zu erwähnen, daß eine Dicke der Beschichtung mit einem vernetzten Siloxan von über 0,1 Mikrometer auf der 30 Mikrometer Sorte nötig ist, damit keine Übertragung des druckempfindlichen Acrylatschmelzklebers erfolgt. Tabelle 1 Ablösebeschichtung Dicke Mikrometer Durchschnittliche Größe der Schleifkörner, Mikrometer ** Bewertung *
* 1 = Leichte Abtrennung, keine Übertragung des druckempfindlichen Klebers.
2 = Kleiner Widerstand beim Abtrennen, keine Übertragung des druckempfindlichen Klebers.
3 = Widerstand gegen das Abtrennen, mögliche Übertragung des druckempfindlichen Klebers.
4 = Widerstand gegen das Abtrennen, Übertragung des druckempfindlichen Klebers von weniger als 1% der Gesamtfläche des druckempfindlichen Klebers.
5 = Schwierig zu trennen, Übertragung des druckempfindlichen Klebers von weniger als 5% der Gesamtfläche des druckempfindlichen Klebers.
6 = Schwer zu trennen, Übertragung des druckempfindlichen Klebers größer als 5% der Gesamtfläche des druckempfindlichen Klebers.
** "9" und "30" beziehen sich auf die mikropolierten Filme, bekannt unter dem Warenzeichen "Imperial", die die angegebenen durchschnittlichen Schleifteilchengrößen besitzen, erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN.
Mit den mit vernetztem Siloxan beschichteten Schleifgegenständen der vorliegenden Erfindung kann eine breite Vielfalt von druckempfindlichen Klebern verwendet werden. Druckempfindliche Kleber mit einer 180º-Schälhaftung im Bereich von 170 bis 1000 g/cm, stärker bevorzugt im Bereich von 390 bis 560 g/cm sind alle verwendbar, die 180º-Schälhaftung unter Verwendung des Testverfahrens "a. Testsubstrat = Glasoberfläche", wird in dem Abschnitt Testverfahren erläutert. Die innere Kohäsionskraft (Scherkraft) kann von 1 Minute bis über 10000 Minuten reichen.
Die Scherkraft ist ein Maß der Kohäsion oder der inneren Kraft eines Klebers. Sie wird auf die Größe der Kraft bezogen, die nötig ist, einen Klebestreifen von eine flachen Standardoberfläche in eine Richtung parallel zu der Oberfläche zu ziehen, auf der er mit einem bestimmten Druck geklebt wurde. Sie wird als die Zeit (in Minuten) gemessen, die notwendig ist, eine Standardfläche eines mit einem Kleber beschichteten Folienmaterials von einer Testplatte aus rostfreiem Stahl unter einem Druck einer konstanten Standardlast zu ziehen.
Die Versuche wurden an Streifen, die mit einem Kleber beschichtet sind, durchgeführt, die auf eine Platte aus rostfreiem Stahl so aufgetragen wurden, daß ein 12,5 mm x 12,5 mm Teil eines jeden Streifens sich in festem Kontakt mit der Platte befand, wobei ein Endstück des Streifens frei war. Die Platte mit dem befestigten beschichteten Streifen wurde so in einem Gestell gehalten, daß die Platte mit dem gestreckten freien Ende des Bandes einen Winkel von 178º bildet, das dann durch Anwendung einer Kraft von einem Kilogramm gespannt wird, die als hängendes Gewicht von dem freien Ende des beschichteten Streifens angewendet wird. Es werden 2º weniger als 180º verwendet, um Schälkräfte auszuschalten, und auf diese Weise sicherzustellen, daß die Haltekraft des getesteten Streifens genauer bestimmt wird. Für jedes Bandbeispiel wird die abgelaufene Zeit, in der das Band von der Testplatte getrennt wird, als die Scherkraft registriert.
Für die Strukturen der vorliegenden Erfindung verwendbare druckempfindliche Kleber sind im Fachgebiet bekannt und es sind Zusammensetzungen, die ein oder mehr Latexkrepp, Kolophonium, Isobutylenpolymere, Cumaronharze, Copolymere auf Acrylbasis, Vinylether, Alkydkleber, Kautschukkleber, basierend auf Kautschuk, wie natürlichem Kautschuk, synthetischen Kautschuken und chlorierten Kautschuken, Polyisobutylen, Polyvinylisopropylen, Polybutylacrylat, Polyvinyl-n-butylether und Polyacrylatester und Gemische davon einschließen können. Die gegenwärtig bevorzugten druckempfindlichen Kleber sind wegen ihrer größeren Haltbarkeit und der Resistenz unter atmosphärischen Bedingungen die Klebefähigkeit zu verlieren Copolymerkleber auf Acrylbasis, wie sie im U.S. Patent Nr. Re 24,906 offenbart sind. Ein Beispiel für ein solches Copolymer auf Acrylbasis ist ein 95,5 : 4,5 (jeweils in Gewichtsteilen) Isooctylacrylat / Acrylsäure-Copolymer. Weitere bevorzugte Kleber sind ein 68 : 26 : 6 Terpolymer aus Ethylacrylat, Butylacrylat und Acrylsäure; ein 96 : 4 Copolymer aus Isooctylacrylat und Acrylamid; und ein 56 : 40 : 4 Terpolymer aus Isooctylacrylat, Vinylacetat und Acrylsäure. Diese druckempfindlichen Acrylkleber können auf der Rückseite von blattartigen Segmenten eines beschichteten Schleifmittels aus einer Lösung von Heptan : Isopropanol und Heptan : Isopropanol aufgetragen werden, anschließend wird eingedampft, wobei eine Beschichtung eines druckempfindlichen Klebers zurückbleibt.
Schleifgegenstände der vorliegenden Erfindung können verschiedenartige Produkte, wie blattartige Segmente und Scheiben, sein.
Die Schleifgegenstände der Erfindung können ein anorganisches Bindungsmedium, zum Beispiel, ein Silikat oder ein keramisches System, umfassen, aber stärker bevorzugt umfassen sie ein organisches Bindungsmedium. Bevorzugte organische Bindemittel schließen gehärtete Formen von phenolischen Harzen, Aminoplastharze, Harnstoff-Formaldehyd- Harze, Urethanharze, Epoxidharze, Polyester und Firnisse ein. Die phenolischen Harze des Phenol-Aldehyd-Typs werden bevorzugt. Die gegenwärtig in größtem Ausmaß verwendeten Monomere zur Herstellung phenolischer Harze sind Phenol und Formaldehyd. Weitere wichtige phenolische Ausgangsmaterialien sind die alkylsubstituierten Phenole, einschließlich Kresole, Xylenole, p-tert.-Butylphenol, p-Phenylphenol und Nonylphenol. Diphenole, zum Beispiel, Resorcin (1,3-Benzoldiol) und Bisphenol-A werden in kleineren Mengen für Anwendungen, die besondere Eigenschaften erfordern, angewendet.
Die als Bindemedien geeigneten phenolischen Harze können, wenn sie gehärtet sind, gegebenenfalls Weichmacher, Vernetzungshilfsstoffe, Reaktivverdünner oder andere Modifizierungsmittel enthalten.
In der vorliegenden Erfindung verwendbare Substrate oder Träger schließen elastische Träger ein, auf denen eine Schleifbeschichtung, die Schleifteilchen und das Bindungsmedium umfaßt, geklebt ist. Das Substrat kann aus Papier, Stoff, einer Filmfolie, Vulkanfiber und dergleichen oder einer Kombination aus einem oder mehreren dieser Materialien und der behandelten Formen davon ausgewählt werden. Der bevorzugte Träger oder das Substrat ist ein elastischer Polyesterfilm, auf dem ein Grundanstrich zwischen dem Polyesterfilm und dem Bindungsmedium, z.B. ein Ethylen / Acrylsäure-Copolymergrundanstrich, aufgetragen ist. Wenn ein druckempfindlicher Kleber auf den Träger aus dem Polyesterfilm aufgetragen werden soll, wird zwischen dem Träger aus dem Polyesterfilm und dem druckempfindlichen Kleber vorzugsweise eine Verbindung aufgetragen, die Aziridin enthält, wie die Verbindungen, die in Spalte 4 des U.S. Patents Nr.4,749,617 (Canty) offenbart sind, das als Bezugnahme hier eingefügt wird. Alternativ kann das Substrat ein Vliesstoff sein, umfassend eine voluminöse, offene, faserige Matte aus Fasern, wobei die Fasern verschiedene Polymere, einschließend Polyamide, Polyester, Polypropylen, Polyethylen und verschiedene Copolymere umfassen können. In der Natur vorkommende Fasern, wie Baumwolle, Wolle, Bastfasern und verschiedene tierische Haare können auch geeignet sein.
In Schleifgegenständen, einschließlich der erfindungsgemäßen Gegenstände, werden im allgemeinen, zur Senkung der Kosten und zur Verbesserung der Umfangsstabilität und weiterer physikalischer Merkmale, Füllstoffe verwendet. Die Füllstoffe können aus jedem Füllstoffmaterial ausgewählt werden, das die Merkmale des gehärteten Bindungsmediums nicht nachteilig beeinflußt. Bevorzugte Füllstoffe schließen Calciumcarbonat, Calciumoxid, Calciummetasilikat, Aluminiumsulfat, Aluminiumoxidtrihydrat, Kryolith, Magnesium, Kaolin, Quarz und Glas ein. Die Füllstoffe können in verschiedenen Mengen verwendet werden, die nur durch die Maßgabe eingeschränkt sind, daß der Schleifgegenstand annehmbare mechanische Eigenschaften (wie Elastizität und Zähigkeit) behält.
Die Schleifteilchen können jede übliche Sorte einschließen, die zur Erzeugung von Schleifgegenständen verwendet wird, und sie können, zum Beispiel, Flint, Granat, Aluminiumoxid, keramisches Aluminiumoxid, Tonerde-Zirkonerde (einschließlich geschmolzener Tonerde-Zirkonerde, wie in den U.S. Patenten Nrs. 3,781,172; 3,891,408; und 3,893,826 offenbart, im Handel von Norton Company of Worcester, Massachusetts unter der Handelsbezeichnung "NorZon" erhältlich), Schneidediamant, Siliciumcarbid (einschließlich feuerfest beschichtetem Siliciumcarbid, wie es im U.S. Patent Nr.4,505,720 offenbart ist), keramisches Material auf Basis von α-Aluminiumoxid (erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company unter der Handelsbezeichnung "Cubitron") wie es in den U.S. Patenten Nrs. 4,314,827; 4,518,397; 4,574,003; und 4,744,802 offenbart ist, oder Gemischen davon sein. Die Schleifteilchen können einzelne Schleifkörner oder agglomerierte Schleifkörner sein. Die Häufigkeitsansammlung der Schleifteilchen auf dem Träger oder dem Substrat ist auch die gleiche, die üblicherweise angewendet wird. Die Schleifteilchen können, abhängig von den Erfordernissen für den bestimmten Schleifgegenstand, auf dem Träger ausgerichtet sein oder sie können ohne Ausrichtung auf den Träger aufgetragen werden. Der durchschnittliche Durchmesser der Schleifteilchen liegt typischerweise in dem Bereich von 3 bis 1000 Mikrometer, stärker bevorzugt von 3 bis 100 Mikrometer. Die verwendeten Beschichtungen mit vernetztem Siloxan der vorliegenden Erfindung sind besonders für die Schleifmittel mit niederem durchschnittlichen Teilchendurchmesser, wie 3 - 15 Mikrometer, nützlich. Zur Verdünnung können nicht schleifende oder schwach schleifende Körner eingebracht werden, wie es in dem U.S. Patent Nr. 5,011,512 der Rechtsnachfolger offenbart ist.
In Scheiben und Folien von beschichteten Schleifgegenständen können die beschichteten Schleifgegenstände der vorliegenden Erfindung in einer Weise gepackt werden, daß die Beschichtung mit vernetztem Siloxan eines ersten beschichteten Schleifgegenstands in direktem Kontakt mit einer Beschichtung mit einem druckempfindlichen Kleber eines zweiten Gegenstands vorliegt. Bei einer Endlosrolle eines beschichteten Schleifmittels ist die Beschichtung mit vernetztem Siloxan eines ersten Teils der Rolle in direktem Kontakt mit dem druckempfindlichen Kleber, der dem nächsten Teil der Rolle entspricht. Lagerungsstudien haben gezeigt, daß sich die Haftfestigkeit eines Acrylatklebers an den Schleifteilchen mit der Zeit so erhöhte, daß sie eine Übertragung des Klebers auf die Schleifteilchen bewirkte, wenn die Rolle zur Verwendung aufgewickelt wurde. Bei der Analyse dieses Problems wurde klar, daß die anfängliche Schälfestigkeit und die Schälfestigkeit des gealterten druckempfindlichen Klebers, die Ablöseeigenschaften von der Oberfläche der mineralischen Leimoberfläche und die innere Kohäsionskraft des druckempfindlichen Klebers alles wichtige Faktoren sind, die für die Leistung zu berücksichtigen sind. Ein druckempfindlicher Kleber mit einer geringeren Schälfestigkeit kann, zum Beispiel, von einer Oberfläche sauber abgestreift werden, wenn seine innere Kohäsionskraft das Zerreißen und die Übertragung des Klebers auf die Oberfläche bei diesem "Schäl"-wert verhütet. Daraus folgt, daß ein druckempfindlicher Kleber mit höherer "Scherung" (innere Kohäsionskraft) von einer Oberfläche mit höherem Schälwert sauber abgestreift wird, solange seine "Zerreißschwelle" höher ist, als der Schälwert des gealterten Klebers. Außerdem können anfängliche Schälfestigkeitswerte für den Verwender wichtig sein. Druckempfindliche Kleber mit einer geringeren anfänglichen Haftfähigkeit, deren Haftfähigkeit sich als Funktion der Verweilzeit weniger erhöht, als die anderer druckempfindlicher Kleber (wobei die anderen Parameter gleich sind), werden eine geringere Übertragung des Klebers auf einer gepackten Rolle, die beim Lagern bis zur Verwendung "altert", verursachen.
Erfindungsgemäße Gegenstände können aus einer Vielzahl von Schleifgegenständen, wie blattartigen Segmenten eines beschichteten Schleifmittels mit einem druckempfindlichen Kleber auf der Trägerrückseite, erzeugt werden. Bei den erfindungsgemäßen Gegenständen können die blattartigen Segmente, vorzugsweise eines beschichteten Schleifmittels mit einem druckempfindlichen Kleber auf der Trägerrückseite, zum Beispiel durch Herausziehen eines ersten Segments eines beschichteten Schleifmittels mit einem druckempfindlichen Kleber auf der Trägerrückseite, wobei seine Schleifmittelvorderseite vorübergehend an der mit einem druckempfindlichen Kleber beschichteten Trägerrückseite eines angrenzenden beschichteten Schleifmittels mit einem druckempfindlichen Kleber auf der Trägerruckseite haftet, auf diese Weise entfernt werden, daß sie getrennt werden. Bei diesen Gegenständen schließt die Schleifmittelvorderseite eines jeden der Vielzahl von blattartigen Segmenten vorzugsweise eine Beschichtung ein, die ein vernetztes Siloxan umfaßt, wobei das vernetzte Siloxan das Produkt der Kondensation von Polymeren der vorstehenden Formel I umfaßt. Kompatible Polymere, wie die der vorstehenden Formel II, können in den Gegenständen der Erfindung auch für einen Teil der Polymere, wiedergegeben in Formel I, substituiert werden.
Eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifgegenstandes wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Das beschichtete Schleifmittel 10 schließt einen elastischen Träger 12, z.B. einen Polyesterfilm, ein, auf den eine Bindemittelschicht 20 unmittelbar an den Träger aufgetragen ist. In die Bindemittelschicht 20 ist eine Vielzahl von Schleifteilchen 14, z.B. Siliciumcarbid- oder Aluminiumoxidschleifteilchen, eingebettet. Über die Schleifteilchen wird eine Leimbeschichtung 22, in einem Abstand vom Träger, aufgetragen und dann wird eine Superleimbeschichtung 16 mit vernetztem Siloxan über die Leimbeschichtung aufgetragen. Auf der gegenüberliegenden Seite der Superleimbeschichtung 16 mit vernetztem Siloxan wird eine Schicht 18 aus einem druckempfindlichen Kleber aufgetragen. Die Schicht 18 muß eine genügende Haftfestigkeit besitzen, um das beschichtete Schleifmittel während der Verwendung an einen Trägerwulst befestigt zu halten. Eine typische beschichtete Schleifscheibe / ein Trägerwulst kann sich, zum Beispiel, in Betrieb mit einer Geschwindigkeit von bis zu 14000 Umdrehungen pro Minute drehen.
Die Fig. 2 zeigt einen Grundriß (verkleinert) eines bevorzugten Gegenstandes der Erfindung, eine Verknüpfung 30, mit am Rand verbundenen beschichteten Schleifscheiben 32, die zusammengerollt werden können, wobei eine Rolle erzeugt wird, die leicht aufgerollt werden kann. Natürlich können andere Formen von beschichteten Schleifmitteln verwendet werden. Eine Verknüpfung von beschichteten Schleifscheiben ist ausführlicher im U.S. Patent Nr.3,849,949 der Rechtsnachfolger, das hier als Bezugnahme aufgenommen ist, beschrieben. Jede Scheibe 32 besitzt vorzugsweise eine Struktur, wie sie in Fig. 1 im Querschnitt gezeigt ist, und sie ist an mindestens eine andere ähnlich konstruierte Scheibe 32, entlang einem geraden Rand der Scheibe 34, verbunden, der durch Entfernen eines kleinen Segments erzeugt wurde, das durch einen Gurt mit einer Länge von kleiner als der 1/2 Radius der Scheibe gekennzeichnet ist. Der gerade Rand 34 ist vorzugsweise zur leichten Trennung der Scheiben entlang des Gurtes perforiert. Diese Verknüpfung 30 von beschichteten Schleifscheiben besitzt, wenn sie zu einer Rolle gewickelt ist, die Leim- oder Superleimbeschichtung mit vernetztem Siloxan einer Scheibe 32 in direktem, ablösbarem Kontakt mit dem druckempfindlichen Kleber auf dem Träger einer anderen Scheibe 32, wenn die Verknüpfung zusammengerollt ist. Mit gepackten beschichteten Schleifmitteln dieses Typs ist kein Ablöseeinsatz notwendig. Die Scheiben können, wenn gewünscht, leicht voneinander getrennt werden.
Fig. 3 zeigt eine verkleinerte perspektivische Ansicht eines weiteren bevorzugten Gegenstands der Erfindung, eine gepackte Rolle 40 eines beschichteten Schleifmittels, das eine Leim- oder Superleimbeschichtung mit vernetztem Siloxan anwendet. Die Rolle 40 umfaßt eine gestreckte Folie eines beschichteten Schleifmaterials des Typs, der im Querschnitt entweder in Fig. 1 oder 4 gezeigt ist. Die zur Konstruktion einer Rolle 40 geeigneten Materialien können die gleichen sein, wie die, die bei den vorstehend erwähnten beschichteten Schleifgegenständen 10 verwendet wurden. In Fig. 3 kann man sehen, daß beim Wickeln des beschichteten Schleifmaterials zu einer Rolle die Leim- oder Superleimbeschichtung 16 mit vernetztem Siloxan in direktem, ablösbarem Kontakt mit einer Schicht eines druckempfindlichen Klebers 18 steht. Wenn der Verwender es wünscht, ein Stück des beschichteten Schleifmaterials von der Rolle 40 zu entfernen, wickelt er / sie nur einen Teil der Rolle 40 auf und schneidet oder reißt diesen Teil von der Rolle. Die Beschichtung mit vernetztem Siloxan wirkt als Ablösebeschichtung, vermindert wesentlich die Übertragung des druckempfindlichen Klebers auf die Schleifteilchen, vermindert die erforderliche Kraft, um die Rolle aufzuwickeln und vermindert die Beladung des Schleifgegenstandes.
Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines beschichteten Schleifmittels gemäß der Erfindung. Das beschichtete Schleifmittel 50 umfaßt einen Träger oder ein Substrat 52 mit einer Schleifbeschichtung 53, die an den Träger gebunden ist. Die Schleifbeschichtung 53 umfaßt eine Vielzahl von Schleifteilchen 54, die in einem Bindungsmedium 55 dispergiert sind. Bei dieser Ausführungsform wird die Schleifbeschichtung aus einer Schleifmittelaufschlämmung erzeugt. Über die Schleifbeschichtung 53 wird eine Beschichtung 56 aus einem vernetzten Siloxan aufgetragen. Auf der entgegengesetzten Seite der Schleifbeschichtung 53 befindet sich eine Beschichtung mit einem druckempfindlichen Kleber 57.
Die Verfahren zur Herstellung der vorstehend erwähnten beschichteten Schleifgegenstände mit verminderter Neigung zur Beladung, einschließend eine Leim- oder Superleimbeschichtung mit vernetztem Siloxan, werden nun beschrieben. Ein Verfahren umfaßt das Auftragen einer beschichtbaren Aufschlämmung auf eine Vorderseite eines Substrats oder eines Trägers, die Aufschlämmung umfaßt eine Vielzahl von Schleifteilchen, die in einer Bindemittelvorstufenlösung dispergiert sind; der mit der Aufschlämmung beschichtete Träger wird Bedingungen unterworfen, unter denen die Bindemittelvorstufenlösung gehärtet wird, dann wird eine Siloxanzusammensetzung über mindestens einen Teil der Schleifbeschichtung aufgetragen, und die Siloxanzusammensetzung wird durch Einwirkung von Feuchtigkeit zu einer Beschichtung mit vernetztem Siloxan gehärtet. Gegebenenfalls wird ein druckempfindlicher Kleber auf die Rückseite des Trägers aufgetragen. Die Zusammensetzung und die Dicke der Beschichtung mit vernetztem Siloxan müssen tauglich sein, um die Übertragung des Klebers wesentlich zu vermindern, die Beschichtung mit vernetztem Siloxan umfaßt, wie vorstehend beschrieben, die Produkte der Kondensation der Bestandteile (a), (b) und (c). Ein weiteres Verfahren schließt das Bereitstellen einer Beschichtung mit vernetztem Siloxan (wie vorstehend beschrieben) auf mindestens der Oberfläche eines Schleifgegenstandes zwischen den Teilchen des Schleifmaterials ein.
Es gibt verschiedene Verfahren, um die Dicke der Beschichtung mit vernetztem Siloxan zu erzielen, die in der vorliegenden Erfindung bevorzugt wird. Ein Verfahren besteht darin, eine sehr verdünnte saure Lösung der Bestandteile (a), (b) und (c) in einem Lösungsmittel, z.B. wasserfreiem Isopropylalkohol oder einem Äquivalent davon, abhängig von der besonderen Chemie der Bestandteile (a), (b) und (c), herzustellen. Der Prozentgehalt der Feststoffe (d.h der Teil, der auf dem Substrat nach dem Verdampfen des Lösungsmittels zurückbleibt) der Beschichtung mit vernetztem Siloxan wird typischerweise kleiner als 20%, vorzugsweise kleiner als 10% Feststoffe, und am stärksten bevorzugt kleiner als 5% Feststoffe, betragen. Die Bestandteile (a) und (b) können, wenn sie gelöst sind, über die Schleifbeschichtung mit einem sehr kleinen Beschichtungsgewicht aufgetragen werden. In dieser Gruppe von Verfahren können die Komponenten (a), (b) und (c) durch ein Flutstabrakelverfahren, einen Pinsel, einen Walzenbeschichter, einen Gußbeschichter oder einen Florstreichbeschichter aufgetragen werden. Das Lösungsmittel wird durch Erwärmen verdampft, und die Feuchtigkeit aus der Umgebung ermöglicht das Fortschreiten der Kondensationsumsetzung, wobei die Beschichtung aus vernetztem Siloxan zurückgelassen wird.
Bei dem Doppelwalzenbeschichten (in den Beispielen als "2 RC" bezeichnet) wird ein Gewebe eines beschichteten Schleifmittels zwischen eine Stahlwalze und eine Kautschukwalze durchgeführt, wobei die Kautschukwalze die Polymerlösung auf den Stoff aufträgt. Die Lösung der Bestandteile (a), (b) und (c) befindet sich typischerweise in einem Tiegel, dessen Flüssigkeitsspiegel über einem notwendigen Punkt liegt, um die Kautschukwalze mit der Polymerlösung zu befeuchten. Die Luftfeuchtigkeit wiederum ermöglicht das Fortschreiten der Vernetzung.
Bei dem Flutstabrakelbeschichten (hier als "FBC" bezeichnet) läuft das beschichtete Schleifmittelgewebe zwischen einer Deckwalze und einer Flutrakel durch. Die Polymerlösung wird durch eine Lösungspumpe zu der Flutrakel geführt, die die Lösung auf den Stoff aufträgt. Ein Überschuß der Lösung tropft von dem Stoff herunter, wenn der Stoff sich etwa 180º um die Deckwalze herumbewegt, wobei der Stoff in dem Zwischenraum zwischen der Deckwalze und einer glatten Walze läuft. Die glatte Walze kann zur Einstellung der Dicke der Beschichtung verwendet werden, während die Feuchtigkeit die Vernetzung ermöglicht. Jede Walze kann erwärmt werden oder, alternativ, der beschichtete Stoff kann an einem erwärmten Raum, z.B. einen durch Infrarotlampen erwärmten Raum, vorbeigezogen oder durch ihn durchgezogen werden. Die Temperatur des erwärmten Raums sollte, wenn er verwendet wird, 150ºC nicht übersteigen.
Bei einer zweiten Gruppe von Verfahren können die Beschichtungen mit vernetztem Siloxan und vernetztem Polydimethylsilikon durch ein Elektrosprühverfahren aufgetragen werden. Ein geeignetes Elektrosprühbeschichtungsverfahren ist im U.S. Patent Nr. 4,748,043 beschrieben und das Verfahren wird hier mit "ESC" bezeichnet.
Wie vorstehend festgestellt wurde, wird in dem Elektrosprühverfahren typischerweise ein Reaktivverdünner, wie Tetramethoxysilan, verwendet, um die Polymerlösung sprühfähig zu machen.
Verfahren zum Abschleifen eines Werkstückes unter Verwendung eines Schleifgegenstandes der Erfindung schließen vorzugsweise die Verwendung eines Trägerwulstes ein, an den der Schleifgegenstand durch eine Schicht mit einem druckempfindlichen Kleber auf mindestens einem Teil des Trägers so befestigt ist, daß der Schleifgegenstand an ein Gerät, z.B. eine rotierende Schleifmaschine oder Riemenschleifmaschine, befestigt werden kann.
Die Erfindung wird ferner unter Bezugnahme auf die nachstehenden Testverfahren und Beispiele beschrieben, wobei alle Anteile und Prozentgehalte mit dem Gewicht angegeben sind, wenn es nicht anders festgestellt wird.

Testverfahren

180º Schälhaftung

Das verwendete Verfahren zum Messen der notwendigen Kraft, ein mit einem druckempfindlichen Kleber beschichtetes Substrat von einem Testsubstrat zu entfernen (d.h. schälen), wobei das mit einem druckempfindlichen Kleber beschichtete Substrat von dem Testsubstrat geschält wird, wird als "Schälhaftungs"-test bezeichnet. Das in den Beispielen verwendete Verfahren wird nun beschrieben:

a. Testsubstrat = Glasoberfläche

Um zu veranschaulichen, daß die notwendige Schälhaftungskraft, um ein mit einem druckempfindlichen Kleber beschichtetes Substrat von einem Testsubstrat zu entfernen, sich mit der Verweilzeit des druckempfindlichen Klebers auf dem Testsubstrat erhöht (zum Beispiel, wenn eine Rolle eines Deckbandes eine lange Zeit zwischen den Verwendungen nicht verwendet wurde), wurde eine Standardglasplatte (10,2 cm x 30,5 cm) einmal mit Diacetonalkohol und dann dreimal mit n-Heptan gewaschen. Eine Probe eines beschichteten Schleifmittels (2,5 x 40 cm) mit einer Beschichtung mit einem druckempfindlichen Kleber wurde dann entlang der Mitte der Standardglasplatte mit der Kleberseite nach unten unter sehr geringem Druck aufgetragen. Die Probe wurde dann einmal mit einer 2,04 kg Handwalze gewalzt. Die Standardglasplatte wurde danach an einer horizontalen Platte in einem Standardschälhaftungstester, bekannt unter dem Warenzeichen "IMASS", befestigt. Ein Ende der Probe wurde anschließend an einen Haken befestigt, der ein Teil des Schälhaftungstesters war. Die Probe wurde bei einem Winkel von 180º durch horizontales Bewegen der Platte mit einer Geschwindigkeit von 228,6 cm/min (90 in/min) von der Standardglasplatte geschält (d.h. ein Ende der Probe wurde gegen das andere Ende gezogen) und die nötige Kraft in g/cm der Probenbreite für verschiedene Verweilzeiten verzeichnet.

b. Testsubstrat = Beschichtetes Schleifmittel

Die vorstehend bei "a" beschriebenen Testverfahren wurden zum Vergleich der Ergebnisse der Schälhaftung von beschichteten Schleifmitteln mit verschiedenen Dicken einer Superleimbeschichtung mit vernetztem Siloxan verwendet. Die Testsubstrate an Stelle von Glas waren die folgenden (vor dem Auftragen der Superleimbeschichtung):
Substrat 30 = 30 Mikrometer
Substrat 15 = 15 Mikrometer und
Substrat 9 = 9 Mikrometer
durchschnittliche Größe der Schleifkörner der beschichteten Schleifmittel, die unter der Handelsbezeichnung "Imperial" bekannt und von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN erhältlich sind.

In den Schälhaftungstests verwendete druckempfindliche Kleber:

Die nachstehenden druckempfindlichen Kleber wurden in den Beispielen verschiedentlich verwendet:
APSA = 56 Teile Isooctylacrylat, 40 Teile Vinylacetat und 4 Teile Acrylsäure, aufgetragen aus einem 30 : 70 Lösungsmittelgemisch von Toluol : n-Ethylacetat;
BPSA = 95,5 Teile Isooctylacrylat und 4,5 Teile Acrylsäure, aufgetragen aus einem 1 : 1 Lösungsmittelgemisch von Heptan : Isopropanol.

Wiederhaftungstest

Bei diesem Test wurde ein Testband unter Verwendung von APSA hergestellt, der auf eine Seite eines Polyesterfilms, der eine Dicke von 0,005 cm besaß, aufgetragen wurde. Die APSA-Seite des Testbands wurde auf das Substrat 30, auf die Schleifseite, aufgetragen, das Testband von der Schleifseite des Substrats 30 entfernt, und die APSA-Seite dann auf eine Standardglasoberfläche, die, wie vorstehend bei "Testsubstrat-Glasoberfläche" erklärt, hergestellt wurde, wieder aufgetragen. Dann wurde die 180º-Schälhaftung, auch wie vorstehend geprüft, wobei der "180º-Schälwiederhaftungs"-wert für das Substrat 30 mit verschiedenen Dicken von Beschichtungen mit vernetztem Siloxan, die darauf aufgetragen waren, bestimmt wurde.

Abschleiftest zur Bestimmung des Beladungswiderstandes

Beschichtete Schleifmittelproben wurden zur Prüfung in Scheiben von 10,2 cm Durchmesser geschnitten, mit einem druckempfindlichen Kleber an einen Trägerwulst aus Schaumstoff befestigt und an eine standardisierte Schleiftestvorrichtung, bekannt unter der Handelsbezeichnung "Schiefer", angebracht. Für jedes geprüfte beschichtete Schleifmittel wurde ein Versuchswerkstück (ein Celluloseacetatbutyrat in Form eines Reifens gefüllt mit 25 Gew.-% TiO&sub2;) vor und nach dem Test gewogen, um den Gewichtsverlust in Gramm des Werkstücks zu bestimmen. Der Test wurde durch Anbringen des beschichteten Testschleifmittels an eine Platte durchgeführt, wobei das Werkstück an eine stationäre Platte angebracht wurde, die gegen das rotierende beschichtete Testschleifmittel mit einer 4,54 kg großen Kraft gedrückt wurde, wobei sie auf einer Ebene parallel zu dem beschichteten Testschleifmittel rotierte. Ein Versuch war nach 500 Umdrehungscyclen beendet. Die entfernten Grammengen des Werkstücks pro 500 Cyclen lieferten das Maß der Schleifleistung des beschichteten Testschleifmittels. Der Grad der Beladung ist umgekehrt proportional zur Schleifleistung, wobei alle anderen Parameter gleich waren.

Beispiele

Beispiele 1-7; Schälhaftung gegenüber der Verweilzeit des druckempfindlichen Klebers

Um zu zeigen, daß sich die 180º-Schälhaftungswerte mit der Verweilzeit des druckempfindlichen Klebers auf einem Testsubstrat erhöhen, wurden 7 beschichtete Schleifstreifen mit einem Umfang von 2,54 x 40 cm mit einer Leimbeschichtung mit APSA auf einen Träger aufgetragen. Unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Tests "180º-Schälhaftung, Testsubstrat Glasoberfläche", wurde die Schälhaftung geprüft. Wie in Fig. 5 festgestellt werden kann, erhöhte sich die Schälhaftung abrupt mit der Verweilzeit von APSA und stabilisierte sich nach 400 Stunden auf einen Wert, der viel größer als die anfängliche 180º-Schälhaftung war.

Vergleichsbeispiele A-C (keine Ablösebeschichtung) und Beispiele 8-10

Diese Reihe von Beispielen zeigte, daß bei beschichteten Schleifmitteln, die keine Ablösebeschichtung verwenden, die Werte der 180º-Schälhaftung höher waren, wenn die durchschnittliche Größe der Schleifkörner kleiner war, und daß das Zufügen einer Beschichtung mit vernetztem Siloxan die 180º-Schälhaftung wesentlich verminderte. Es wurden drei Kontrollen durchgeführt: A = Substrat 30, B = Substrat 15 und C = Substrat 9, die Kontrollen besaßen keine Beschichtung mit vernetztem Siloxan. Die Beispiele 8-10 verwendeten das vernetzte Siloxan, das in Tabelle 2 als Superleimbeschichtung bezeichnet wurde. Die Tabelle 3 führt die in der Tabelle 2 verwendeten Bestandteile auf. Für jedes Siloxangemisch der Beispiele 8-10 in Tabelle 2 wurden durch Verdünnen jedes Siloxangemisches 8-10 mit wasserfreiem Isopropylalkohol auf 10% Feststoffe Vorstufenlösungen hergestellt. Die Vorstufenlösungen der Beispiele 8-10 wurden mit einem 2-Walzen-Laboratoriumshandwalzenbeschichter auf die Substrate 30, 15 beziehungsweise 9 aufgetragen. Nach dem Beschichten wurden die beschichteten Schleifmittel der Beispiele 8-10 für 10 Minuten in einen Ofen bei 120ºC eingebracht, wobei eine Beschichtung mit vernetztem Siloxan mit einer Dicke von 0,45 Mikrometer erzeugt wurde.
Nach dem Abkühlen wurde jedes beschichtete Schleifmittel der Beispiele A-C und 8-10 nach dem vorstehend als "b. Testsubstrat = Beschichtetes Schleifmittel" bezeichneten Verfahren geprüft.
Eine Leimbeschichtung auf dem Träger mit BPSA wurde auf eine Seite von 6 Polyesterfilmen (0,005 cm Filmdicke) zur Verwendung als Testband aufgetragen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben. Die Abnahme der 180º-Schälhaftung ist bei den Beispielen 8-10 äußerst stark. Tabelle 2 Beispiel Beschichtung, Verhältniszahlen der Bestandteile (Anteile) Tabelle 3 Bestandteil Beschreibung Struktur Diaminopolydimethylsiloxan an der Endgruppe mit Isocyanatopropyltriethoxysilan geschützt Monoaminopolydimethylsiloxan an der Endgruppe mit Isocyanatopropyltriethoxysilan geschützt Tetraethoxysilan (Reaktivverdünner) Diaminopolypropylenoxid an der Endgruppe mit Isocyanatopropyltriethoxysilan geschützt Trichloressigsäure Tabelle 4 Beispiel (g / cm) Siloxanbeschichtung Dicke µm 180º-Schälhaftung (g / cm)

Vergleichsbeispiel D und Beispiele 11-17 (verschiedene Dicke von Siloxan und die Beschichtungsverfahren)

Diese Reihe von Beispielen zeigte, daß die 180º-Schälhaftung im allgemeinen abnimmt, wenn die Dicke der Beschichtung mit vernetztem Siloxan erhöht wird, und es wird die Durchführbarkeit der drei Beschichtungsverfahren, die vorstehend als ESC, 2 RC und FBC beizeichnet wurden, gezeigt. Die ESC-Proben wurden unter Verwendung von Infrarotlampen gehärtet und die Beschichtungslösungen bei den Verfahren 2 RC und FBC wurden mit Isopropylalkohol auf 3% Feststoffe verdünnt. Die FBC-Proben wurden 2 + Minuten in einem Ofen bei 70ºC gehärtet. Die Beschichtungsdicke (trocken) des vernetzten Siloxans, die Beschichtungsverfahren, die Siloxanzusammensetzung und die Werte der 180º- Schälhaftung sind in Tabelle 5 aufgeführt. Von den drei Beschichtungsverfahren lieferten die ESC- und FBC-Verfahren gleichmäßigere Dicken der Beschichtung als 2 RC. Das Testband für die 180º-Schälhaftung war das gleiche, wie das, das in den Beispielen 1-7 verwendet wurde, außer daß BPSA mit dem Testverfahren "b. Testsubstrat = Beschichtetes Schleifmittel" verwendet wurde. Aus der Tabelle 5 ist wieder zu ersehen, daß bei der Erhöhung der Dicke der Beschichtung mit vernetztem Siloxan die 180º-Schälhaftung äußerst stark abnahm. Tabelle 5 Beispiel Beschichtungsdicke, Mikrometer Beschichtungsverfahren Verhältniszahlen (Anteile) der Beschichtungsbestandteile 180º-Schälhaftung g/cm

Vergleichsbeispiel E und Beispiel 18 (Propylenoxid-Siloxan)

Diese Beispiele verglichen die Werte der 180º-Schälhaftung, die von Schleifmitteln erhalten wurden, die ohne Siloxan beschichtet waren, mit den Werten der 180º-Schälhaftung, die von einem beschichteten Schleifmittel mit einer Superleimbeschichtung mit vernetztem Siloxan des Propylenoxid-Siloxan-Typs erhalten wurden. Es wurde das Substrat 30 und das vorstehend beschriebene Testverfahren: "Testsubstrate = Beschichtete Schleifmittel" verwendet. Das vernetzte Siloxan wurde aus einer Lösung (5% Feststoffe) von wasserfreiem Isopropylalkohol aufgetragen, 10 Minuten bei 100ºC gehärtet und am nächsten Tag wurde die 180º-Schälhaftung geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben. Tabelle 6 Beispiel Beschichtungsbestandteile Verhältniszahlen (Anteile) 180º-Schälhaftung (g/cm) * * Durchschnitt von drei Ablesungen für jedes Beispiel.

Vergleichsbeispiele F-M und Beispiele 19-22 (Schleifleistung)

Vier mit dem Substrat 30 beschichtete Schleifmittel mit Superleimbeschichtungen mit vernetztem Siloxan (Beispiele 19-22) wurden in ihrer Schleifleistung mit vier mit dem Substrat 30 beschichteten Schleifmitteln verglichen, die eine Superleimbeschichtung mit Zinkstearat des Standes der Technik besaßen (Beispiele J-M) und mit vier mit dem Substrat 30 beschichteten Schleifmitteln, die keine Superleimbeschichtung hatten (Beispiele F-I). Die verwendete Superleimbeschichtung mit Zinkstearat wurde mit der Hand unter Verwendung eines 2-Walzen-Laboratoriumsbeschichters aufgetragen. Die Zinkstearatlösung war eine 28%ige Feststofflösung, die 72,52% Wasser, 2,4% eines cellulosischen Bindemittels, 0,62% eines Netzmittels aus Sulfosuccinat, 0,5% eines Entschäumers aus einem Kohlenwasserstoff, 5% Ethylenglykolmonoethylether und 19% Zinkstearat enthielt; sie wurde aufgetragen, und nach 5 Minuten langem Trocknen in einem Ofen bei 100ºC wurde ein Beschichtungsgewicht von 0,67 g/cm² bis 0,75 g/cm² erhalten. Die verwendete Lösung war das Äquivalent der im Kontrollbeispiel A des U.S. Patentes Nr. 4,988,554 verwendeten Lösung, das Patent ist hier als Bezugnahme aufgenommen. Das Verfahren lieferte durch Trockenbeschichten von Zinkstearat eine Dicke von 2 Mikrometer.
Die Beschichtung mit vernetztem Siloxan der Beispiele 19-22 war das Äquivalent der in den Beispielen 8-10 verwendeten Beschichtung, sie wurde mit einer Flutrakel aufgetragen, wobei für jedes der Beispiele 19-22 eine trockene Beschichtungsdicke von 0,8 Mikrometer erhalten wurde. Die Beschichtung mit vernetztem Siloxan könnte mit höheren trockenen Beschichtungsgewichten als 0,8 Mikrometer beschichtet werden.
Vergleichende Daten der Schleifleistung sind in Tabelle 7 angegeben. Es ist besonders zu bemerken, daß die Schleifmittel, die mit vernetztem Siloxan beschichtet sind, auch bei einer Beschichtungsdicke, die sehr viel kleiner als die Beschichtung mit Zinkstearat ist, eine viel bessere Leistung zeigten, als beschichtete Schleifmittel ohne Superleimbeschichtung. Tabelle 7 Beispiel Schleifgrad (g/500 Cyclen) Durchschnitt Standard Abweichung

Vergleichsbeispiele N und O und Beispiele 23-26 (Wiederhaftungsversuche)

In dieser Reihe von Versuchen, deren Ergebnisse in Fig. 7 gezeigt sind, wurden Versuche unter Verwendung verschiedener Dicken von Beschichtungen mit vernetztem Siloxan durchgeführt. Die Tabelle 8 zeigt für jedes Beispiel die Dicke der Beschichtung mit vernetztem Siloxan. Der Versuch, der vorstehend als "Wiederhaftungstest" bezeichnet wurde, wurde zur Bewertung der Wiederhaftungseigenschaften von beschichteten Schleifmitteln mit verschiedenen Dicken des vernetzten Siloxans als Leim- oder Superleimbeschichtung verwendet. In den Beispielen 23-26 war das verwendete vernetzte Siloxan das gleiche, wie in den vorstehenden Beispielen 8-10, während das verwendete beschichtete Schleifmittelsubstrat, auch wie vorstehend beschrieben, das Substrat 30 war. Tabelle 8 Beispiel Dicke des vernetzten Siloxans (Mikrometer)
Die Figur 7 zeigt die Ergebnisse der Wiederhaftungsversuche. Der Wert der Wiederhaftung, der für das Beispiel N erhalten wurde, wurde für ein Testband erhalten, das von Glas, ohne Wiederhaftung, geschält wurde. Das Vergleichsbeispiel 0 zeigt den Wert der 180º-Wiederhaftung für das Testband, das anfangs auf das Substrat 30 aufgetragen wurde, von dem Substrat entfernt wurde und dann wieder auf eine Glasoberfläche aufgetragen wurde. Es ist festzustellen, daß der Schälwert der Wiederhaftung für das Beispiel 0 auf 320 g/cm von dem Wert von 410 g/cm für Beispiel N abfällt. Der Wert für das Beispiel 0 ist der "Kontroll"-wert als Bezugnahme. Es ist weiter zu bemerken, daß der Wert der Wiederhaftung für das Beispiel 24 (Dicke der Beschichtung mit vernetztem Siloxan 0,6 Mikrometer) von 270 g/cm 15% niedriger ist, als der Kontrollwert. Das ist ein typischer Bereich, der für die Verminderung des Schälwertes der Wiederhaftung für einen mit Silikon behandelten Ablöseeinsatz erwartet wurde. Bei einer Dicke der Beschichtung mit vernetztem Siloxan über 0,4 Mikrometer nehmen die Werte der Wiederhaftungsschälfestigkeit ab, was darauf hinweist, daß das Siloxan auf den druckempfindlichen Kleber übertragen und der Schälwert der Wiederhaftung vermindert wird. Deshalb beträgt der Bereich für die beste Dicke für eine Ablösebeschichtung mit dem vernetzten Siloxan von 0,1 bis 0,6 Mikrometer, wobei nicht mehr als die äquivalente Silan-Silikon-Ubertragung, wie in handelsüblichen Silikonablöseeinsätzen, erfolgt.

Claims

1.Schleifgegenstand des Typs, der ein Substrat einschließt, auf dessen Oberfläche mit einem Bindungsmedium unter Ausbildung einer Schleifoberfläche Teilchen eines Schleifmaterials befestigt sind, wobei auf mindestens einem Teil der Schleifoberfläche eine Beschichtung aufgetragen ist, die ein vernetztes Siloxan einschließt, wobei das vernetzte Siloxan gekennzeichnet ist durch das Produkt der Kondensationsreaktion von

(a) 1 bis 100 Gew.-% eines Polymers, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polymeren der allgemeinen Formel

und Gemischen davon:

wobei n und m jeweils ganze Zahlen bedeuten, wobei die Summe von n plus m eine ganze Zahl von 20 bis 5000 ist;

m einen Wert im Bereich von 0 bis 0,1 (n + m) hat

n eine ganze Zahl von 20 bis 5000 ist;

R¹ einwertige Reste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus C&sub1;&submin;&sub1;&sub2;-Alkyl-, substituierten C&sub1;&submin;&sub1;&sub2;-Alkyl-, C&sub1;&submin;&sub1;&sub4;-Aryl- und substituierten C&sub1;&submin;&sub1;&sub4;-Arylresten, bedeuten;

R² einwertige Reste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus C&sub1;&submin;&sub1;&sub2;-Alkyl-, substituierten C&sub1;&submin;&sub1;&sub2;-Alkyl-, C&sub1;&submin;&sub1;&sub4;-Aryl- und substituierten C&sub1;&submin;&sub1;&sub4;-Arylresten bedeuten;

W einwertige Reste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus C&sub1;&submin;&sub1;&sub2;-Alkyl-, substituierten C&sub1;&submin;&sub1;&sub2;-Alkyl-, C&sub1;&submin;&sub1;&sub4;-Aryl-, substituierten C&sub1;&submin;&sub1;&sub4;-Arylresten und einem reaktiven hydrolysierbaren Rest

(R³O)&sub2;- i-(Y-Q)t-X- bedeuten,

wobei mindestens 50% der Gesamtzahl der Siliciumatome, ausgenommen die Siliciumatome in dem (den) reaktiven hydrolysierbaren Rest(en), zwei Methylgruppen gebunden haben, wobei mindestens ein reaktiver hydrolysierbarer Rest

(R³O)&sub2;- i-(Y-Q)t-X-

an dem Polymer der Formel I vorhanden ist und wobei außerdem mindestens 25% der Polymere der Formel I in der Beschichtung mindestens zwei reaktive hydrolysierbare Reste

(R³O)&sub2;- i-(Y-Q)t-X-;

besitzen, wobei

X zweiwertige Bindungsreste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkylenresten mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, bedeuten;

Q zweiwertige Bindungsreste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Harnstoff-, Amid-, Urethan-, Thiourethan-, Ether- und Thioetherresten, bedeuten;

Y zweiwertige Bindungsreste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkylenresten mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, bedeuten;

t eine ganze Zahl von 0 bis 10 bedeutet;

Z einwertige Reste, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt aus der Gruppe,bestehend aus -OR und -R bedeuten, wobei R einen Aikylrest darstellt, der 1 bis 3 Kohlenstoffatome umfaßt, und

R³ einen einwertigen Alkylrest darstellt, der 1 bis 3 Kohlenstoffatome umfaßt; und

(b) 0 bis 99 Gew.-% eines Bestandteils, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Verbindungen und Polymeren der allgemeinen Formel II:

(R³O)&sub3;-Si-A (II)

Hydrolysaten davon und Gemischen davon, wobei

R³ wie vorstehend definiert ist;

A ein einwertiger Rest, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -OR³, einem einwertigen Alkylrest, umfassend 1 bis 20 Kohlenstoffatome, und

-X-(Q)p-[D-Q]t-(Y)b-Si(OR³)&sub3; ist, wobei

X, Q, t, Y und R³ wie vorstehend definiert sind;

D einen zweiwertigen Rest darstellt, der gleich oder verschieden sein kann, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkylenresten mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen, Aralkylenresten mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, Arylenresten mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, zweiwertigen Polymersegmenten mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 500 bis 10000, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyether, Polyolefin, Polyester, Polydien und Gemischen davon;

p eine ganze Zahl von 0 bis 1 bedeutet; und

b eine ganze Zahl von 0 bis 1 bedeutet;

wobei, falls t eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet, b gleich 1 sein muß und p gleich 1 sein muß, und

wenn t = 0 und b = 0 ist, p auch gleich 0 sein muß;

wobei die Anteile von (a) und (b) in Gewichtsprozent auf das Gesamtgewicht von (a) plus (b) bezogen sind; und

(c) 1 bis 15 Gew.-% eines Bestandteils, bezogen auf das Gesamtgewicht von (a) plus (b), der aus der Gruppe, bestehend aus Säuren mit pKa-Werten kleiner als 3, Anhydriden von Säuren mit pKa-Werten kleiner als 3, Ammonium- und niederen Alkylammoniumsalzen von Säuren mit pKa-Werten kleiner als 3 und Gemischen davon ausgewählt ist.

2. Schleifgegenstand nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß das Bindungsmedium ein organisches Bindungsmedium ist, das eine erste Schicht direkt an dem Substrat und eine von dem Substrat beabstandete Schicht besitzt, und wobei das vernetzte Siloxan in der beabstandeten Schicht vorliegt.

3. Schleifgegenstand nach Anspruch 1 oder 2, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß das vernetzte Siloxan aus der Gruppe, bestehend aus Polymeren der Formel I ausgewählt ist, in der R¹ und R² jeweils Methylgruppen umfassen, X und Y jeweils -CH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;- umfassen, t = 1 ist, Q aus der Gruppe, bestehend aus Harnstoff- und Thioetherresten ausgewählt ist, und die Summe von n plus m eine ganze Zahl im Bereich von 70 bis 1000 ist.

4. Schleifgegenstand nach einem der Anspruche 1 bis 3, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus 5 bis 30 Gew.-% des Polymers I, bezogen auf das Gesamtgewicht von (a) plus (b), besteht.

5. Schleifgegenstand nach einem der Anspruche 1 bis 3, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus 50 bis 90 Gew.-% des Polymers I, bezogen auf das Gesamtgewicht von (a) plus (b), besteht.

6. Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 40% der Polymeren der Formel I in der Beschichtung mindestens zwei reaktive hydrolysierbare Reste (R³O)&sub2;- i-(Y-Q)t-X- besitzen.

7. Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung bis zu 50 Gew.-% aus dem Bestandteil (b), bezogen auf das Gesamtgewicht von (a) plus (b), besteht.

8. Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil (b) aus der Gruppe, bestehend aus Alkanen mit Alkoxysilylendgruppen, Ethern mit Alkoxysilylendgruppen, Thioethern mit Alkoxysilylendgruppen, Tetraalkoxysilylverbindungen, Polypropylenoxid mit Trialkoxysilylendgruppen, Polyethylenoxid mit Trialkoxysilylendgruppen, Polytetramethylenoxid mit Trialkoxysilylendgruppen, Polycaprolacton mit Trialkoxysilylendgruppen und Gemischen davon ausgewählt ist.

9. Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil (c) aus der Gruppe, bestehend aus Trichloressigsäure, Cyanessigsäure, Malonsäure, Nitroessigsäure, Dichloressigsäure, Difluoressigsäure, Trichloressigsäureanhydrid, Dichloressigsäureanhydrid, Difluoressigsäureanhydrid, Triethylammoniumtrichloracetat, Trimethylammoniumtrichloracetat und Gemischen davon ausgewählt ist.

10. Schleifgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß er ein Gegenstand ist, von dem blattartige Segmente von beschichtetem Schleifmittel mit einem druckempfindlichen Klebstoff auf der Trägerrückseite entfernt werden können, wobei jedes Segment das Substrat und die Schleifmittelvorderseite besitzt, und wobei der Gegenstand eine Vielzahl von blattartigen Segmenten des beschichteten Schleifmittels mit einem druckempfindlichen Klebstoff auf der Trägerrückseite umfaßt, wobei die Schleifvorderseite eines ersten Segments des beschichteten Schleifmittels mit einem druckempfindlichen Klebstoff auf der Trägerrückseite vorübergehend an der mit einem druckempfindlichen Klebstoff beschichteten Rückseite eines angrenzenden beschichteten Schleifmittels mit einem druckempfindlichen Klebstoff auf der Trägerrückseite haftet, wobei die Schleifmittelvorderseite eines jeden der Vielzahl von blattartigen Segmenten eine Beschichtung einschließt, die das vernetzte Siloxan einschließt.