DE69716285T2

DE69716285T2 - Beschichtetes schleifmittel und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE69716285T2
Application number: DE69716285T
Authority: DE
Inventors: D. Dahlke; J. Devoe; K. Harmon; A. Masmar
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: BR9711408A; JP2002500568A; US5922784A; KR20000069719A; CA2264779C; WO1998012021A8; KR100463617B1; EP0932477B1; AU1833497A; AU715923B2; DE69716285D1; EP0932477A1; WO1998012021A1; US5766277A; CA2264779A1; US5863847A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft beschichtete Schleifmittel und ein Verfahren zur Herstellung der beschichteten Schleifmittel und insbesondere solche Mittel, welche einen energie- härtbaren, schmelz-verarbeitbaren Binder als die Herstellungsschicht (make-coat) enthalten.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Beschichtete Schleifmittel weisen im allgemeine eine flexible Unterlage auf, auf welcher ein Binder eine Beschichtung aus Schleifpartikeln trägt. Die Schleifpartikel werden typischerweise auf der Unterlage mittels eines ersten Binders, welcher üblicherweise als Herstellungsschicht bezeichnet wird, festgehalten. Zusätzlich werden die Schleifpartikel im allgemeinen mit ihrer längsten Abmessung senkrecht zu der Unterlage ausgerichtet, um eine optimale Abtragsrate bereitzustellen. Ein zweiter Binder, welcher üblicherweise als eine Klebeschicht (size coat) bezeichnet wird, wird dann über der Herstellungsschicht und den Schleifpartikeln aufgebracht, um die Partikel auf der Unterlage zu verankern.
Poröse Stoff-, Gewebe- und Textilmaterialien werden häufig als Unterlagen für beschichtete Schleifmittel verwendet. Der Herstellungsschicht-Vorläufer wird typischerweise auf die Unterlage als ein Material mit niedriger Viskosität aufgebracht. In diesem Zustand kann der Herstellungsschicht- Vorläufer in die Zwischenräume der porösen Unterlage unter Hinterlassung eine unzureichenden Beschichtungsdicke infiltrieren, was es schwierig macht, die anschließend aufgebrachten Schleifpartikel mit der Unterlage zu verbinden und beim Härten dazu führt, daß die Unterlage steif, hart und zerbrechlich wird. Demzufolge wurde es üblich, eine oder mehrere Behandlungsschichten, wie z. B. eine Vorklebe-, Sättigungs- Schicht, Rückseitenklebe- oder Unterklebeschicht zu verwenden, um die poröse Unterlage zu versiegeln.
Die Vorklebe-, Sättigungs-Schicht, die Rückseitenleim- und Unterklebeschicht enthalten thermisch härtbare Harzkleber, wie z. B. Phenolharze, Epoxidharze, Acrylatharze, Acrylgitter, Gitter, Urethanharze, Kleber, Stärke und Kombinationen davon. Eine Sättigungsschicht sättigt den Stoff und füllt Poren, was zu einem weniger porösen steiferen Stoff mit mehr Körper führt. Eine Zunahme in Körper ergibt eine Steigerung der Festigkeit und Beständig keit des Artikels. Eine Vorklebeschicht, welche auf die Vorderseite der Unterlage aufgebracht wird, kann dem Stoff Volumen verleihen oder kann die Haftung nachfolgender Beschichtungen verbessern. Eine Rückseitenklebeschicht, welche auf die Rückseite der Unterlage aufgebracht wird, d. h., auf die Seite, welche der gegenüberliegt, auf welche die Schleifkörnchen aufgebracht werden, trägt zu dem Körper der Unterlage bei und schützt die Fäden des Stoffes vor Verschleiß. Eine Unterklebeschicht ist ähnlich einer Sättigungsschicht, mit der Ausnahme, daß sie auf eine zuvor behandelte Unterlage aufgebracht wird. Der Nachteil einer derartigen Vorklebe-, Sättigungsschicht, Rückseiten- und Unterklebeschicht besteht darin, daß sie einen zusätzlichen Verarbeitungsschritt bzw. Verarbeitungsschritte mit sich bringen, welche die Kosten und Komplexität der Herstellung erhöhen. In gleicher Weise können Papierunterlagen behandelt werden, um das Eindringen von Herstellungsklebern zu verhindern, und/oder sie wasserdicht zu machen.
U.S. 5,436,063 (Follett et al.) beschreibt ein beschichtetes Schleifmittel, welches eine Herstellungsschicht enthält, welche leicht auf eine poröse Unterlage aufgebracht werden kann, welche erfolgreich die Notwendigkeit einer getrennten Vorklebe- oder Sättigungsschicht zur Versiegelung der Unterlage eliminiert. Das in U.S. 5,436,063 beschriebene Schleifmittel enthält im allgemeinen eine Unterlage, welche einen vernetzten ersten Binder (d. h., eine Herstellungsschicht) auf der Unterlage trägt, wobei der erste Binder aus einem Epoxidharz, einer Polyesterkomponente und einem Photokatalysator für die Vernetzung des Binders besteht.
U.S. 4,047,903 (Hesse et. al.) beschreibt einen Prozeß zur Herstellung Beschichtetes Schleifmittel und die daraus beschichteten wasserbeständigen Schleifprodukte, in welcher die Herstellungs- und Klebebinder mittels Strahlungsenergie gehärtet werden. Mindestens einer von den Herstellungsschicht- und Klebeschicht-Bindern ist ein Reaktionsprodukt von entweder (i) einer Polycarboxylsäure mit einem veresterten Epoxidharz, welches durch die Reaktion eines Epoxidharzes mit einer Acrylsäure oder einer Methacrylsäure erzeugt wird, oder aus Gemischen davon, oder (ii) das Reaktionsprodukt des vorstehend erwähnten veresterten Epoxidharzes, welches zuerst mit Diketenen zur Reaktion gebracht wird, und dann mit einer Chelat-bildenden Verbindung zur Reaktion gebracht wird.
U.S. 4,547,204 (Caul) beschreibt ein beschichtetes Schleifmittel, in welchem mindestens eine von den Rückseiten-, Basis-, Herstellungs-, und Klebeschichten ein elektronenstrahlhärtbares Epoxidacrylat oder Urethanacylatharz ist, und wobei eine andere Schicht davon ein thermisch härtbares Harz, wie z. B. ein Phenol- oder Acrylatharz ist. Die beschriebene elektronenstrahl-härtbare Harzformulierung kann ein Epoxidacrylat oder ein Urethanacrylatoligomer enthalten, ein Lösungsmittel, wie z. B. Vinylpyrrolidon, oder multi- oder mono-funktionale Acrylate und einen Füller mit kleineren Anteilen von anderen Zusätzen, wie z. B. Tensiden, Pigmenten und Suspensionsmitteln.
U.S. 4,751,138 (Tumey et al.) beschreibt ein strahlungshärtbares Bindersystem für beschichtete Schleifmittel, in welchem mindestens eine von einer Sättigungs-, Vorklebe-, Rückseitenklebe-, Herstellungs- und Klebeschichten aus einer mittels elektromagnetischer Srrahlung härtbaren Zusammensetzung hergestellt ist, die einen Photoinitiatoranteil enthält und einen härtbaren Anteil, welcher sowohl Ethylen-ungesättigte Gruppen und 1,2-Epoxidgruppen enthält, wobei die Gruppen von derselben oder von unterschiedlichen Verbindungen geliefert werden können. Dia Epoxide härten über kationische Polymerisation und die Acrylate härten über die Polymerisation freier Radikale.
U.S. 4,997,717 (Rembold et al.) beschreibt einen Prozeß zur Herstellung von beschichteten Schleifmitteln und Produkten davon, welcher das Aufbringen einer Binderschicht auf eine Unterlage, Bestrahlen der Binderschicht mit aktinischem Licht, das Aufbringen der Schleifpartikel auf die noch klebrige Binderschicht vor oder nach der Bestrahlung und das Ausführen einer anschließenden oder gleichzeitigen Wärmehärtung beinhaltet. Die Binderschicht ist ein Epoxidharz, welches in Verbindung mit mindestens einen kationischen Photoinitiator verwendet wird. Zusätzlich kann ein Klebeschicht verwendet werden.
U.S. 5,256,170 (Harmer et. al.) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifmittels, in welchem mehrere Schleifkörner auf eine Herstellungsschicht aufgebracht werden. Der Herstellungsschicht-Vorläufer enthält mindestens ein Ethylen-ungesättigtes Monomer, wenigstens ein kationisch polymerisierbares Monomer, wie z. B. ein Epoxidmonomer, oder einen Polyurethanvorläufer und eine wirksame Menge eines Katalysators. Der Herstellungsschicht-Vorläufer wird zu einem Haftkleber, wenn er teilweise oder vollständig gehärtet ist, mit ausreichender Klebrigkeit, um die Schleifkörner bei der anschließenden Aufbringung und Härtung einer Klebeschicht festzuhalten.
WO95/11111 (Follet et al.) beschreibt ein Schleifmittel und ein Verfahren für dessen Herstellung, in welchem ein Herstellungsschichtlagen-Vorläufer auf die Vorderseite eines atypischen Unterlagenmaterials, wie z. B. einen offenen Webstoff, Maschenware, porösen Stoff, unbehandeltes Papier, Schäume mit offenen oder geschlossenen Zellen und Vliese aufgebracht wird, um die Unterlagenoberfläche zu versiegeln. Eine Vielzahl von Schleifpartikeln wird an der Herstellungsschicht befestigt.
Es bleibt jedoch ein Bedarf nach einer multifunktionalen Herstellungsschicht: welche nicht nur eine poröse Unterlage versiegeln kann, sondern welche auch zusätzliche verbesserte rheologische Eigenschaften bietet, um den Betrag des Harzflusses während der Härtung zu steuern und um die Empfindlichkeit gegen die Herstellungsharz-Beschichtungsdichte zu verringern, insbesondere wenn feine Mineralgrade beschichtet werden.
Dieses Erfindung betrifft im allgemeinen ein beschichtetes Schleifmittel, unter Verwendung einer verbesserten Herstellungsschicht-Formulierung. Das beschichtete Schleifmittel weist auf eine Unterlage, die verbesserte Herstellungsschicht auf der Unterlage und mehrere Schleifpartikel, welche zumindest teilweise in der Herstellungsschicht eingebettet sind. Die Herstellungsschicht kann hierin auch als der erste Binder bezeichnet werden. Die Erfindung ist durch die Merkmale der Ansprüche definiert.
Die verbesserte Herstellungsschicht-Formulierung, welche in dem erfindungsgemäßen beschichteten Schleifmittel verwendet wird, beinhaltet die Verwendung einer polyfunktionalen Acrylatkomponente zum Modifizieren eines Bindersystems, welches ein Epoxidharz und eine Polyesterkomponente aufweist. Der Begriff polyfunktionale Acrylatkomponente ist auch im Sinne von Monomere und Oligomere enthaltend gedacht. Die polyfunktionalen Acrylatoligomere können von Polyethern, Polyestern und dergleichen abgeleitet sein. Die polyfunktionalen Acrylatmonomere sind der bevorzugte Typ eines polyfunktionalen Acrylatbindermodifikators. Ferner weist die Herstellungsschicht ein Härtungsmittel für die Vernetzung des Epoxidharzes auf.
Das Vorhandensein des polyfunktionalen Acrylatmodifikators in Verbindung mit einem Epoxidharz/Polyester-Bindersystem hat sich als günstige Unterstützung der rheologischen Steuerung herausgestellt, was sich wiederum in signifikante Verarbeitungsvorteile und in eine verbesserte Produktleistung umsetzt.
Ferner ist die bevorzugte verbesserte Herstellungsschicht-Formulierung, modifiziert mit der polyfunktionalen Acrylatkomponente, eine druckempfindliche bzw. Haft- Heißschmelzformulierung, welche energie-gehärtet werden kann, um eine vernetzte Beschichtung zu erzeugen. Als eine Heißschmelze bleibt die Herstellungsschicht-Formulierung gut geeignet für die Versiegelung von porösen Gewebe, Textilen und Gewebeunterlagen, wobei sie die intrinsische Flexibilität und Geschmeidigkeit der Unterlage bewahrt.
Die polyfunktionalen Acrylat-modifizierten Epoxid/Polyester-Systeme bieten eine überlegene rheologische Steuerung über das hinaus, was mit Heißschmelz-Epoxid/Polyster-Komponentensystemen zu leisten ist, denen der polyfunktionale Acrylatbinder-Modifikator fehlt, Insbesondere weisen die Heißschmelze-Herstellungsschicht-Formulierungen, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, eine niedrigere Schmelzviskosität vor der Bestrahlung und eine höhere Viskosität anschließend an die Bestrahlung als die einfachen Epoxid/Polyester-Komponenten ohne die polyfunktionale Acrylatkomponente auf. Demzufolge ist das Verhalten von Schleifmitteln, welche diese Heißschmelzmaterialien der vorliegenden Erfindung aufweisen, weniger empfindlich gegen die Beschichtungsdicke, als typische photohärtbare Heißschmelzharzsysteme. Ferner werden diese Verarbeitungsvorteile ohne Beeinträchtigung der erwünschten thermomechanischen Eigenschaften der Epoxid/Polyester-Komponentensysteme realisiert.
Zusätzlich können die Herstellungsschicht-Formulierungen dieser Erfindung leichter und gleichmäßiger beschichtet und gehärtet werden, was ein beschichtetes Schleifmittel mit überlegenem Verhalten über einen breiteren Bereich von Verarbeitungsbedingungen als einige frühere Heißschmelzen auf der Basis von härtbaren Gemischen von Polyester- und Epoxidharz-Komponenten alleine ergibt.
In bevorzugteren Herstellungsschicht-Formulierung ist der effektive Konzentrationsbereich des polyfunktionalen Acrylats proportional zu dem äquivalenten Gewicht des polyfunktionalen Acrylats und ist umgekehrt proportional zur Funktionalität. Es liegt innerhalb des Schutzumfang dieser Erfindung, ein monofunktionales Acrylatharz mit der polyfunktionalen Acrylatkomponente der Erfindung zu mischen. Was die Polyesterkomponente der Herstellungsschicht betrifft, ist diese bevorzugt ein thermoplastisches Polyester, welche der Heißschmelze-Herstellungsschicht-Formulierung druckempfindliche bzw. Hafteigenschaften verleiht.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Herstellungsschicht durch Härten einer Bindervorläuferzusammensetzung erzeugt, welche pro 100 Gewichtsanteile der Bindervorläuferzusammensetzung: (a) etwa 5 bis 75 Gewichtsanteile Epoxidharz; (b) etwa 94 bis 5 Gewichtsanteile Polyesterkomponente; (c) etwa 0,1 bis 20 Gewichtsanteile polyfunktionale Acrylatkomponente; (d) etwa 0,1 bis 4 Gewichtsanteile Epoxidphotokatalysator; (e) etwa 0 bis 4 Gewichtsanteile Epoxidbeschleuniger; und (f) etwa 0 bis 5 Gewichtsanteile Photoinitiator mit freien Radikalen aufweist.
Ein optionales Hydroxyl-enthaltendes Material mit einer Hydroxylfunktionalität größer als 1 kann in die Herstellungsschicht-Formulierung eingebracht werden und sowohl die Härtungsrate, falls gewünscht, und/oder die Steifigkeit der Herstellungsschicht zu verringern.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Klebeschicht, d. h., ein zweiter Binder auf die Herstellungsschicht und Schleifpartikel aufgebracht werden, um die Befestigung der Schleifpartikel auf der Unterlage zu verstärken. Eine Überklebeschicht, d. h., ein dritter Binder, über der Klebeschicht kann ebenfalls verwendet werden.
Der Herstellungsschicht-Vorläufer kann ebenfalls in einer festen Form vor der Beschichtung vorliegen, und kann als eine Heißschmelze beschichtet werden. Alternativ kann der Herstellungsschicht-Vorläufer ein fester Film sein, welcher auf die Unterlage transfer-beschichtet werden kann. Somit offenbart die Erfindung verschiedene Ausführungsformen, um den Herstellungsschicht-Vorläufer auf die Unterlage aufzubringen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Bereitstellung derartig beschichteter Schleifmittel. Der energie- härtbare druckempfindliche erste Heißmelzbinder wird (bevorzugt mittels Beschichtung) auf die Unterlage aufgebracht und wird einer Energie (bevorzugt aktinischer Strahlung) ausgesetzt. Mehrere Schleifpartikel werden in dem ersten Binder abgeschieden, entweder bevor er Energie ausgesetzt wird oder nachdem er Energie ausgesetzt wird, aber noch nicht vollständig gehärtet ist. Der Binder darf dann vollständig in eine vernetzte Beschichtung aushärten. Die druckempfindlichen bzw. Hafteigenschaften des ersten Binders (bevor der Endaushärtung) erlaubt das Anhaften der Schleifpartikel daran. Der erste Binder kann bevorzugt thermisch nachgehärtet werden.
Die Erfindung wird vollständiger durch Bezugnahme auf die nachstehenden Zeichnungen verständlich, in welcher gleiche Bezugszeichen gleiche oder analoge Komponenten durchgängig bezeichnen. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine vergrößerte Querschnittansicht eines Segments eines beschichteten Schleifmittels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Schleifmittels gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einschließlich einem mit Haken versehenen Substrat, welche mehrere daraus hervorstehende Hakenstiele aufweist.
Fig. 3a und 3b Schnittansichten einiger Ausführungsformen von Hakenstielen, welche nützlich in einem mit Haken versehenen Substrat des in Fig. 2 dargestellten Schleifmittel sind.
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung und eines Prozesses zum Kombinieren eines Schleifmittels mit einem mit Haken versehenen Substrats, wie es in Fig. 2 dargestellt ist.
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen der mit Haken versehenen Substratkomponente des in Fig. 2 dargestellten Schleifmittels.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In den Zeichnungen stellt Fig. 1 ein beschichtetes Schleifmittel 10 gemäß der Erfindung dar, welches einen Träger bzw. eine Unterlage 12 und eine damit verbundene Schleifschicht 14 aufweist.
Die Unterlage 12 kann eine herkömmliche, versiegelte, beschichtete Schleifunterlage oder eine poröse, nichtversiegelte Unterlage sein. Die Unterlage 12 kann aus Stoff, vulkanisierter Faser, Papier, Vliesmaterialien, faserverstärkten thermoplastischen Unterlagen, Polymerfilmen, Substraten, welche hakenförmige Stiele enthalten, Schlingengewebe, Metallfolien, Gitter, Schaumunterlagen und laminierte mehrlagigen Kombinationen davon bestehen. Stoffunterlagen können unbehandelt, gesättigt, vorgeklebt, rückseitengeklebt, porös oder versiegelt sein und können gewebt oder nähegewirkt sein. Die Stoffunterlagen können Fasern oder Fäden aus Baumwolle, Polyester, Rayon, Silk, Nylon oder Gemischen davon aufweisen. Die Stoffunterlagen können als Laminate mit unterschiedlichen hierin beschriebenen Verstärkungsmaterialien bereitgestellt werden. Papierunterlagen können ebenfalls gesättigt, barrierenbeschichtet, vorgeklebt, rückseitengeklebt, unbehandelt oder faserverstärkt sein. Die Papierunterlagen können auch als Laminate mit einer anderen Art von Verstärkungsmaterial bereitgestellt werden. Vliesunteralgen umfassen Gelege und Laminate auf unterschiedlichen hierin erwähnten Unterlagen. Die Vliese können aus Zellulosefasern, Synthesefasern oder Gemischen davon ausgebildet sein. Polymerische Unterlagen umfassen Polyolefin- oder Polyesterfolien. Die polymerischen Unterlagen können als Blasfolien, oder als Laminate unterschiedlicher Arten von polymerischen Materialien oder als Laminate von Polymerfolien mit einem nichtpolymerischen Typ eines Unterlagenmaterials bereitgestellt werden. Die Unterlage kann auch eine Bahn mit Stielen sein, welches alleine oder ein Vlies beinhaltend, oder als ein Laminat mit einem anderen Art von Unterlage verwendet wird. Die Schlingengewebeunterlage kann gebürstetes Nylon, gebürstetes Polyester, Polyesternähschlinge, und Schlingenmaterial laminiert auf eine Art von Unterlagenmaterial sein. Die Schaumunterlage kann ein natürliches Schwammaterial oder Polyurethanschaum und dergleichen sein. Das Schaummaterial kann auch auf eine andere Art von Unterlagenmaterial laminiert sein. Die Gitterunterlagen können aus polymerischen oder metallischen offenmaschigen Gelege bestehen. Zusätzlich kann die Unterlage ein spleißloses Endlosband sein, wie es in WO93/12911 (Benedict et al.) offenbart ist, oder eine verstärkte thermoplastische Unterlage, die in U.S. 5,417,726 (Scout et al.) offenbart ist.
Die Schleifschicht 14 weist mehrere Schleifpartikel 16 auf, welche mit einer Hauptoberfläche der Unterlage 12 über einen ersten Binder oder eine Herstellungsschicht 18 verbunden sind. Ein zweiter Binder oder eine Klebeschicht 20 ist über den Schleifpartikeln und der Herstellungsschicht aufgebracht, um die Partikel zu verstärken. Die Schleifpartikel weisen typischerweise eine Größe von etwa 0,1 bis 1500 um, bevorzugt von etwa 1 bis 1300 um auf. Beispiele nützlicher Schleifpartikel umfassen auf geschmolzenen Aluminiumoxid basierende Materialien, wie z. B. Aluminiumoxid, keramisches Aluminiumoxid (welches einen oder mehrere Metalloxidmodifikatoren und/oder Keim- oder Kasrnbildungsmittel enthalten kann) und wärmebehandeltes Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, gemeinsam geschmolzenes Aluminiumoxid--Zirkoniumoxid, Diamant, Zerium, Titan, Diborit, kubisches Bornitrit, Borkarbid, Granat und Gemische davon. Schleifpartikel umfassen auch Schleifagglomerate, wie sie in U.S. 4,652,275 und U.S. 4,799,939 offenbart sind.
Der erste Binder wird aus einem ersten Bindervorläufer hergestellt. Der Begriff "Vorläufer" bedeutet, daß der Binder ungehärtet und nicht vernetzt ist. Der Begriff "vernetzt" bedeutet ein Material mit polymerischen Abschnitten, welcher mittels chemischer Bindungen (d. h., Zwischenkettenverbindungen) miteinander verbunden sind, um ein dreidimensionales molekulares Netzwerk zu bilden. Somit befindet sich der erste Bindervorläufer in einem ungehärteten Zustand, wenn er auf die Unterlage aufgebracht wird. Im allgemeinen weist der erste Binder einen gehärtetes oder vernetztes wärmehärtendes Polymer auf. Für die Zwecke dieser Anmeldung können "gehärtet" und "polymerisiert" austauschbar verwendet werden. Mit geeigneten Verarbeitungsbedingungen und optionalen Katalysatoren ist der erste Bindervorläufer jedoch in der Lage zu vernetzten, um einen wärmehärtenden Binder zu erzeugen. Für die Zwecke dieser Erfindung ist der erste Bindervorläufer "energie- härtbar" in dem Sinne, daß er nach einer Aussetzung an Strahlung, z. B. an aktinische Strahlung, Elektronenstrahlung und/oder thermische Strahlung, vernetzt (d. h., aushärtet). Unter geeigneten Verarbeitungsbedingungen ist der erste Bindervorläufer zusätzlich druckempfindlicher Heißschmelzkleber. Außerdem ist der erste Bindervorläufer unter den geeigneten Verarbeitungsbedingungen ein Heißschmelz-Haftkleber. Beispielsweise kann abhängig von der chemischen Zusammensetzung der erste Bindervorläufer bei Raumtemperatur Feststoff sein. Beispielsweise kann der erste Bindervorläufer eine feste Folie sein, die auf die Unterlage transfer-beschichtet wird. Nach der Erwärmung auf eine erhöhte Temperatur kann dieser erst Bindervorläufer fließen, was die Klebrigkeit des Heißschmelz-Haftklebers erhöht. Alternativ kann beispielsweise, wenn das Harz aus einer Lösung stammt der erste Bindervorläufer bei Raumtemperatur flüssig sein.
In einer Ausführungsform cier Erfindung weisen erste Binder, welche in den Herstellungsschicht-Formulierungen der beschichteten Schleifmittel der Erfindung zweckmäßig sind, bevorzugt eine Heißschmelz-Haftkleberzusammensetzung auf, welche bei Aussetzung an Energie aushärtet, um eine kovalent vernetzte wärmehärtende Hezstellungsschicht bereitzustellen. Da die Herstellungsschicht als eine Heißschmelze- Zusammensetzung unter geeigneten Verarbeitungsbedingungen aufgebracht werden kann, dringt die Herstellungsschicht nicht sofort in die Unterlage unter Beeinträchtigung der inhärenten Geschmeidigkeit und Flexibilität der Unterlage ein. Demzufolge sind die hierin offenbarten Herstellungsschichten insbesondere vorteilhaft, wenn sie in Verbindung mit porösen Stoff-, Gewebe- oder Textilunterlagen verwendet werden. Der Herstellungsschicht-Vorläufer dringt jedoch in einem gewissen Umfang in die Unterlage ein, so daß eine gute Haftung an der Unterlage sichergestellt ist. Dieser Grad an Eindringung hängt zum Teil von den speziellen chemischen Zusammensetzungs- und Verarbeitungsbedingungen ab und kann gesteuert werden.
Die hierin in Verbindung mit Unterlagen verwendete Begriff "porös" bedeutet, eine keine Schleifschicht, Herstellungsschicht, Kleberschicht, Versiegelung, Sättigungsschicht, Vorklebeschicht, Rückseitenklebeschicht, usw. darauf aufweisende Unterlage, welche eine Gurley-Porosität von weniger als 50 Sekunden zeigt, wenn sie gemäß dem Federal Test Method Std. No. 191, Method 5452 (veröffentlicht am 31. Dezember 1968) (wie in den Wellington Sears Handbook of Industrial Textils by E. R. Kaswell, 1963 edition, page 575 angegeben) unter Verwendung eines Gurley-Permeometers (erhältlich von Teledyne Gurley, Inc., Troy, New York) gemessen wird. Stoffunterlagen derzeit bekannter beschichteter Schleifmittel erfordern herkömmlicherweise spezielle Behandlungen wie z. B. eine Sättigungs-Schicht, eine Vorklebe-Schicht, eine Rückseitenklebe-Schicht oder eine Unterklebe-Schicht, um die Stofffasern zu schützen und die Unterlage zu versiegeln. Die Unterlage kann frei von diesen Behandlungen sein. Alternativ kann die Unterlage eine oder mehrere von diesen Behandlungen aufweisen. Der Typ der Unterlage und der Unterlagenbehandlung hängt zum Teil von den gewünschten Eigenschaften der gedachten Nutzung ab. Die Heißschmelze-Herstellungsschichten der Erfindung können derartige Behandlungen bereitstellen.
Die Qualitäten des Haftklebers der Heißschmelze- Herstellungsschicht ermöglichen ein Anhaften der Schleifpartikel an der Herstellungsschicht, bis die Herstellungsschicht ausgehärtet ist. Die vernetzte, wärmegehärtete Herstellungsschicht ist zäh und trotzdem flexibel und haftet aggressiv an der Unterlage.
So wie hierin verwendet bezieht sich "Heißschmelze" auf eine Zusammensetzung, die bei Raumtemperatur (etwa 20 bis 22ºC) fest ist, welche aber bei Erwärmung zu einer viskosen Flüssigkeit schmilzt, die leicht auf die Unterlage eines beschichteten Schleifmittels aufgebracht werden kann. Eine "schmelz-verarbeitbare" Zusammensetzung bezeichnet eine Zusammensetzung, welche sich beispielsweise durch Wärme und/oder Druck von einem festen Zustand in eine viskose Flüssigkeit durch Schmelzen umwandeln kann, worauf sie dann leicht auf die Unterlage eines beschichteten Schleifartikels aufgebracht werden kann. Erwünschtermaßen können die Heißschmelze-Herstellungsschichten der Erfindung als lösungsmittelfreie Systeme (d. h., sie weisen weniger als 1% Lösungsmittel in dem Festzustand auf) formuliert werden. Falls erwünscht, ist es auch machbar, Lösungsmittel oder andere flüchtige Bestandteile in dem Bindervorläufer einzubeziehen. Wie hierin verwendet bezieht sich "druckempfindlicher Kleber" bzw. "Haftkleber" auf eine Heißschmelze-Zusammensetzung, die zu dem Zeitpunkt, an dem die Schleifpartikel darauf aufgebracht werden, Eigenschaften eines Haftklebers zeigt. "Eigenschaften eines Haftklebers" bedeutet, daß die Zusammensetzung unmittelbar nach der Aufbringung auf eine Unterlage und so lange sie noch warm ist, klebrig ist, und in einigen Fällen sogar nachdem sie auf Raumtemperatur abgekühlt ist.
Die in der Erfindung nützlichen Heißschmelze-Herstellungsschichten weisen auf und bestehen bevorzugter im wesentlichen aus einem Epoxidharz, welches zu der Zähigkeit und Beständigkeit der Herstellungsschicht beiträgt, einer thermoplastischen Polyesterkomponente, welche es der Herstellungsschicht ermöglicht, Eigenschaften eines Haftklebers zu zeigen, einer polyfunktionalen Acrylatkomponente, um die rheologischen Eigenschaften der Herstellungsschicht zu modifizieren und um die Empfindlichkeit der Herstellungsschicht gegenüber Prozeßvariablen zu verringern, und einem Härtungsmittel für den Epoxidanteil der Herstellungsschicht-Formulierung und einem optionalen Auslöser für den polyfunktionalen Acrylatanteil der Formulierung, welcher es der Zusammensetzung ermöglicht, bei Aussetzung an Energie auszuhärten. Optional können die Heißschmelze-Herstellungsschichten der Erfindung auch ein Hydroxyl-enthaltendes Material zum Modifizieren der Härtungsrate und/oder der Steifigkeit der Herstellungsschichten, einen Klebrigmacher, einen Füller der gleichen aufweisen.
In den Herstellungsschichten der Erfindung nützliche Epoxidharze sind alle organischen Verbindungen, welche wenigstens einen Oxiran-Ring aufweisen, d. h.
welcher durch eine Ringöffnungsreaktion polymerisierbar ist. Derartige Materialien, welche allgemein als Epoxide bezeichnet werden, umfassen sowohl monomerische, als auch polymerische Epoxide und können aliphatisch, cycloaliphatisch oder aromatisch sein. Sie können flüssig oder fest oder Gemische davon sein, wobei Gemische bei der Erzeugung von klebrigen Kleberfilmen nützlich sind. Diese Materialien haben im allgemeinen im Schnitt mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül (bevorzugt mehr als zwei Epoxidgruppen pro Molekül). Die polymerischen Epoxide umfassen lineare Polymere mit Endepoxidgruppen (z. B. einen Diglycidylether eines Polyoxyalkylenglukols), Polymere mit Glitteroxiraneinheiten (z. B. Polybutadienpolyepoxide) und Polymere mit schwebenden Epoxidgruppen, z. B. Glycidylmethacrylatpolymer oder -copolymer). Das Molekulargewicht des Epoxidharzes kann von etwa 74 bis 100.000 oder mehr variieren. Gemische von verschiedenen Epoxidharzen können ebenfalls in den Heißschmelze-Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden. Die "durchschnittlichen" Anzahl von Epoxidgruppen pro Molekül ist durch die Anzahl von Epoxidgruppen in dem Epoxidharz dividiert durch die Gesamtanzahl von vorhandenen Epoxidmolekülen definiert.
Nützliche Epoxidharze umfassen diejenigen, welche Cyclohexenoxidgruppen, wie z. B. das Epoxicyclohexancarboxylate, typisiert durch 3,4-Epoxicyclohexylmethyl-3,4-Epoxicyclohexancarboxylat, 3,4-Epoxi-2-Methylcyclohexylmethyl-3,4-Epoxi- 2-Methylcyclohexancarboxylat, und Bis(3,4-Epoxi-6-Methylcyclohexylmethyl)adipat. Für eine detailliertere Liste nützlicher Epoxide dieser Art sei auf U.S. Patent No. 3,117,099 verwiesen. Ferner weisen Epoxidharze, welche besonders nützlich in der Praxisumsetzung dieser Erfindung sind, Glycidilethermonomere der Formel
auf, wobei R' ein Alkyl oder Aryl und n eine ganze Zahl zwischen 1 und 6 ist. Beispiele sind die Glycidylether von polyhydrischen bzw. mehrwertigen Phenolen, welche durch die Reaktion eines mehrwertigen Phenols mit einem Überschuß von Chlorhydrin, wie z. B. Epichlorhydrin, z. B. Diglycidilether von 2,2-bis-2,3-epoxipropoxihenolpropan erhalten werden. Weitere Beispiele von Epoxiden dieses Typs, welche bei der Praxisumsetzung dieser Erfindung verwendet werden können, sind in U.S. 3,018,262 beschrieben.
Es gibt eine Menge kommerziell erhältlicher Epoxidharze, welche in dieser Erfindung verwendet werden. Insbesondere Epoxide, welche leicht erhältlich sind, umfassen: Octadecylenoxid, Epichlorhydrin, Styroloxid, Vinylcyclohexenoxid, Glycidol, Glycidil-Methacrylat, Diglycidilether von Bisphenol A (z. B. diejenigen, welche unter den Handelsbezeichnungen "EPON 828", "EPON 1004", und "EPON 1100F" von Shell Chemical Co. erhältlich sind, und "DER-332" und "DER-334" von Dow Chemicals Co.), Diglycidylether von Bisphenol F (z. B. "ARALDITE GY281" von Ciba Geigy), Vinylcyclohexendioxid (z. B. mit der Handelsbezeichnung "ERL 4206" von Union Carbide Corp.), 3,4- Epoxicyclohexyl-Methyl-3,4-Epoxicyclohexencarboxylat (z. B. mit der Handelsbezeichnung "ERL 4221" von Union Carbide Corp.), 2-(3,4-Epoxicyclo-Hexyl-5,5-Spiro-3,4-Epoxid)cyclohexan-Methadioxan (z. B. mit der Handelsbezeichnung "ERL 4234" von Union Carbide Corp.), Bis(3,4-Epoxi-Cyclohexyl)adipat (z. B. mit der Handelsbezeichnung "ERL 4299" von Union Carbide Corp.), Dipentendioxid (z. B. mit der Handelsbezeichnung "ERL 4269" von Union Carbide Corp.) epoxidiertes Polybutadien (z. B. mit der Handelsbezeichnung "OXIRON 2001" von FMC Corp.), Siliconharz, welches eine Epoxidfunktionalität enthält, Epoxidsilane, z. B. Beta-3,4-Epoxicyclohexylethyltri- Methoxysilan und Gamma-Glycidoxylpropyltrimethoxisilan, welche im Handel von Union Carbide erhältlich sind, flammhemmende Epoxidharze (z. B. mit der Handelsbezeichnung "DER-542", ein bromiertes Bisphenol-Epoxidharz, welches von Dow Chemical Co. erhältlich ist) 1,4-Butandioldiglycidylether (z. B. mit der Handelsbezeichnung "ARALDITE RD-2" von Ciba Geigy), hydrierte Bisphenol A-Epichlorhydrin-basierende Epoxidharze (z. B. mit der Handelsbezeichnung "EPONEX 1510" von Shell Chemical Co.) und Polyglycidylether aus Phenolformaldehydnovolak (z. B. mit der Handelsbezeichnung "DEN-431" und "DEN-438" von Dow Chemicals Co.).
Es liegt ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, eine Verbindung zu verwenden, welche sowohl eine Epoxid- als auch eine Acrylatfunktionalität aufweist, wie sie beispielsweise in U.S. 4,751,138 (Tumey et al.) beschrieben ist.
In diesem Falle ist eine getrennte polyfunktionale Acrylatkomponente erforderlich, wenn die sowohl eine Epoxid- als auch Acrylatfunktionalität aufweisende Verbindung im Acrylat monofunktional ist.
Thermoplastische Polyester werden als Polyesterkomponente der Herstellungsschicht-Formulierung bevorzugt. Nützliche Polyesterkomponenten umfassen sowohl Hydroxyl- als auch Carboxyl-abgeschlossene Materialien, welche amorph oder semikristallin sein können, von welchem die Hydroxyl-abgeschlossenen Materialien mehr bevorzugt werden. Mit "amorph" ist ein Material gemeint, das eine Glasübergangstemperatur zeigt, das aber keinen meßbaren kristallinen Schmelzpunkt bei der Differentialabtastkalorimetrie (DSC) zeigt. Bevorzugt ist die Glasübergangstemperatur niedriger als die Zerlegungstemperatur des (nachstehend diskutierten) Initiators ohne jedoch über 120ºC zu liegen. Mit "semikristallin" ist eine Polyesterkomponente gemeint, welche einen kristallinen Schmelzpunkt anhand von DSC, bevorzugt mit einem maximalen Schmelzpunkt von etwa 150ºC zeigt.
Die Viskosität der Polyesterkomponente ist bei der Bereitstellung einer Heißschmeize-Herstellungsschicht wichtig (im Gegensatz zu einer Herstellungsschicht, welche eine Flüssigkeit mit einer meßbaren Viskosität bei Raumtemperatur ist). Demzufolge weisen Polyesterkomponenten, welche in den Herstellungsschichten der Erfindung nützlich sind, bevor eine Brookfield-Viskosität auf, welche 10.000 mPa gemessen bei 121ºC auf einem Brookfield-Viskosimeter Model #DV-II unter Verwendung einer Spindel #27 mit einem Thermozellenzusatz überschreitet. Die Viskosität ist auf das Molekulargewicht der Polyesterkomponente bezogen. Bevorzugte Polyesterkomponenten weisen auch ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 7.500 bis 200.000, bevorzugter etwa 10.000 bis 50.000 und am meisten bevorzugt von etwa 20.000 bis 40.000 auf.
In den Herstellungsschichten der Erfindung nützliche Polyesterkomponenten weisen das Reaktionsprodukt von Dicarboxylsäuren (oder deren Diesterderivativen) und Diolen auf. Die Diacide (oder deren Diesterderivative) können gesättigte aliphatische Säuren sein, welche 4 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten (einschließlich unverzweigter, verzweigter oder zyklischer Materialien mit 5 bis 6 Atomen in einem Ring) und/oder aromatische Säuren, welche 8 bis 15 Kohlenstoffatome enthalten. Beispiele geeigneter aliphatischer Säuren sind Succin-, Glutat-, Atipin-, Pimelin-, Suberin-, Azelain-, Sebarin-, 1,12 Dodekandioin-, 1,4-Cyclo-Hexandicarboxyl-, 1,3- Cyclopentan-Dicarboxyl-, 2-Methyl-Succinin-, 2-Methylpentadioin-, 3-Methylhexandioin-Säuren und dergleichen. Geeignete aromatische Säuren umfassen Terephtalsäure, Isophtalinsäure, Phtalinsäure, 4,4'-Benzophenoldicarboxylsäure, 4,4'-Diphenylmethandicarboxylsäure, 4,4'-Diphenyletherdicarboxylsäure, 4,4'-Diphenylthio-Ether-Dicarboxylsäure und 4,4-Diphenylamindicarboxylsäure. Bevorzugt enthält die Struktur zwischen den zwei Carboxylgruppen dieser Diazide nur Kohlenstoff und Wasserstoff; bevorzugter ist es eine Phenylengruppe. Mischungen von irgend einer der vorstehenden Diazide können verwendet werden.
Die Diole umfassen verzweigte, unverzweigte und zyklische aliphatische Diole mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Ethylenglycol 1,3-Propylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,4- Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 2-Methyl-2,4- Pentandiol, 1,6 Hexandiol, 1,8-Oktandiol, Cyclobutan-1,3-Di (2'Ethanol), Cyclohexan-1,4-Dimethanol, 1,10-Decandiol, 1,12- Dodecandiol, und Neopentylglycol. Langkettige Diole, welche Poly(oxyalkylen)glycole umfassen, in welcher die Alkylengruppe 2 bis 9 Kohlenstoffatome (bevorzugt 2 bis 4 Kohlenstoffatome) enthalten, können ebenfalls verwendet werden. Mischungen von beliebigen dieser vorstehenden Diole können ebenfalls verwendet werden.
Zur nützlichen, im Handel erhältlichen Hydroxyl-abgeschlossenen Polyestermaterialien zählen verschiedene gesättigte, lineare semikristalline Copolyester, welche von Hüls, Americca Inc. unter der Handelsbezeichnung "DYNAPOL S1402", "DYNAPOL S1358", "DYNAPOL S1227", "DYNAPOL S1229" und "DYNAPOL S1401" erhältlich sind. Nützliche gesättigte, linear amorphe Copolyester, welche von Hüls, Amerika, Inc. erhältlich sind, umfassen Materialien unter den Handelsbezeichnungen "DYNAPOL S1313" und "DYNAPOL S1430".
Eine "polyfunktionale Acrylat"-Komponente der erfindungsgemäßen Heißschmelze-Herstellungsschicht-Formulierungen bedeutet Esterverbindungen, welche das Reaktionsprodukt von aliphatischen Polyhydroxid-Verbindungen und (Meth)acrylsäuren sind. Die aliphatischen Polyhydroxid-Verbindungen enthalten Verbindungen, wie z. B. (Poly)Alkylenglycole und (Poyl)Glycerole.
(Meth)acrylsäuren sind ungesättigte Carboxylsäuren, welche beispielsweise die umfassen, welche durch die nachstehende Grundformel dargestellt werden:
wobei R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist.
Polyfunktionale Acrylate können ein Monomer oder ein Oligomer sein. Für die Zwecke dieser Erfindung bedeutet der Begriff "monomer" ein kleines Molekül (mit niedrigem Molekulargewicht) mit der inhärenten Fähigkeit, chemische Bindungen mit denselben oder anderen Monomeren in einer solchen Weise zu bilden, daß lange Ketten (polymerische Ketten oder Makromoleküle) erzeugt werden. Für diese Anmeldung bedeutet der Begriff "Oligomer" ein Molekül mit 2 bis 10 sich wiederholenden Einheiten (z. B. Dimer, Trimer, Tetramer usw.) mit einer inhärenten Fähigkeit, chemische Bindungen mit denselben oder anderen Oligomeren in einer solchen Weise zu bilden, daß längere polymerische Ketten da raus erzeugt werden können. Gemische von Monomeren und Oligomeren könnten ebenfalls die polyfunktionale Acrylatkomponente verwendet werden. Es wird bevorzugt, daß die polyfunktionale Acrylatkomponente monomerisch ist.
Repräsentative polyfunktionale Acrylatmonomere umfassen beispielsweise, jedoch ohne Einschränkung: Ethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, ethoxiliertes Trimethylolpropantriacrylat, Glyceroltriacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Pentaerythritolmethatriacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat, Pentaerythritoltetramethacrylat, Neopentylglycoldiacrylat. Gemische und Kombinationen unterschiedlicher Typen derartiger polyfunktionaler Acrylate können ebenfalls verwendet werden. Der Begriff "Acrylat", wie er hierin verwendet wird, umfaßt Acrylate und Methacrylate.
Nützliche, kommerziell erhältliche polyfunktionale Acrylate umfassen Trimethylolpropantriacrylat mit der Handelsbezeichnung "SR351", ein ethoxyliertes Trimethylpropantriacrylat mit der Handelsbezeichnung "SR454", ein Pentaerythritoltetraacrylat mit der Handelsbezeichnung "SR295", und ein Neopentylglycoldiacrylat mit der Handelsbezeichnung "SR247", und all diese sind im Handel von Sartomer Co., Exton PA erhältlich.
Die polyfunktionalen Acrylatmonomere härten aufgrund der mehrfachen Funktionalitäten, welche in jedem Monomer zur Verfügung stehen, schnell in ein Netz aus. Wenn nur eine einzige Acrylatfunktionalität vorhanden ist, ergibt sich ein lineares, nicht-vernetztes Molekül, nach der Härtung des Materials. Polyfunktionale Acrylate mit einer Funktionalität von zwei oder mehr werden in dieser Erfindung bevorzugt, um die gewünschte polymerische Netzbildung anzuregen und zu fördern.
Nützliche polyfunktionale Acrylatoligomere umfassen im Handel erhältliche Polyetheroligomere, wie z. B. eine Polyethylenglycol 200 Diacrylat mit der Handelsbezeichnung "SR259" und ein Polyethylenglycol 400 Diacrylat mit der Handelsbezeichnung "SR 344", welche beide im Handel von Sartormer Co., Exton PA erhältlich sind.
Weitere Oligmomere umfassen acrylierte Epoxide, wie z. B. diacrylierte Ester von Epoxidharzen, z. B. diacrylierte Ester von Bisphenol A Epoxidharzen. Beispiele von kommerziell erhältlichen acrylierten Epoxiden umfassen Epoxide, welche unter den Handelsbezeichnungen "CMD 3500", "CMD 3600" und "CMD 3700" von Radcure Specialties erhältlich sind.
Beispielsweise sind Herstellungsschicht-Formulierungen, welche positive Anteile von Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) in einem Anteil von kleiner als 10 Gewichtsprozent, als Gemisch in einer photohärtbaren Heißschmelzformulierung, bestehend aus etwa 60 Gewichtsprozent Epoxid (der Rest Polyester und Klebrigmacher) enthalten, in der Viskosität bei Beschichtungstemperaturen (90 bis 100ºC) niedriger als die nicht modifizierte Formulierung (d. h., ohne das polyfunktionale Acrylat) und sind demzufolge merklich leichter zu beschichten. Diese Herstellungaschicht-Formulierungen stellen auch eine verbesserte Klebrigkeit bei Raumtemperatur bereit (d. h., die Klebrigkeit nimmt mit einem zunehmenden Anteil von TMPTA zu).
Im allgemeinen ist der optimale Anteil von dem in der Herstellungsschicht-Formulierung verwendeten polyfunktionalen Acrylat proportional zu dem Acrylatäquivalentgewicht und umgekehrt proportional zu der Acrylatfunktionalität.
Herstellungsschicht-Zusammensetzungen auf der Basis von Epoxid und Polyester, welche auch polyfunktionale Acrylate enthalten, sind nach der Aussetzung an UV-Strahlung ebenfalls in der Viskosität höher. Dieses Merkmal erlaubt eine Feinabstimmung der relativen Raten der Epoxidhärtung und des Harzflusses, was eine Steuerung des Grades der Benetzung der Schleifpartikel und der Ausrichtung ermöglicht. Als allgemeine Formulierungsrichtlinien gelten, mit zu wenig polyfunktionalen Acrylat kann das Harz zu leicht fließen, was die Schleifpartikel so gut benetzt, daß die Schleifpartikel, insbesondere bei dickeren Beschichtungen, unterhalb der Oberfläche der Beschichtung vergraben werden. Mit zuviel polyfunktionalem Acrylat kann das Harz nicht ausreichend fließen und die Schleifpartikel zu benetzen, bevor die Epoxidkomponente voll gehärtet ist. In diesem Fall ist, obwohl das ungehärtete Herstellungsschichtharz aggressiv klebrig bei Raumtemperatur ist, die Haftung der Schleifpartikel schlecht, da eine Benetzung durch die Rheologie des nachbestrahlten Harzes ausgeschlossen ist. Andererseits führt die Erhöhung der Anteile des Epoxidharzes in Bezug auf die Polyesterkomponente und die Komponente des polyfunktionalen Acrylats tendenziell zu steiferen Herstellungsschichten. Somit werden die relativen Anteile dieser drei Zutaten abhängig von dem in der gewünschten End-Herstellungsschicht gesuchten Eigenschaften gegeneinander abgewogen.
Eine bevorzugte Herstellungsschicht-Formulierung dieser Erfindung enthält pro 100 Gewichtsanteile: (a) etwa 5 bis 75 Gewichtsanteile Epoxidharz; (b) etwa 5 bis 94 Gewichtsanteile Polyesterkomponente; (c) etwa 0,1 bis 20 Gewichtsanteile polyfunktionale Acrylatkomponente; (d) etwa 0, 1 bis 4 Gewichtsanteile Epoxidphotokathalysator; (e) etwa 0 bis 4 Gewichtsanteile Epoxidbeschleuniger; und (f) etwa 0 bis 5 Gewichtsanteile Photoinitiator mit freien Radikalen. Eine bevorzugtere Herstellungsschicht-Formulierung enthält (a) etwa 40 bis 75 Gewichtsanteile Epoxidharz; (b) etwa 10 bis 55 Gewichtsanteile Polyesterkomponente; (c) etwa 0,1 bis 15 Gewichtsanteile polyfunktionales Acrylat; (d) etwa 0,1 bis 3 Gewichtsanteile Epoxidphotokatalysator; (e) 0,1 bis 3 Gewichtsanteile Epoxidbeschleuniger; und (f) etwa 0,1 bis 3 Gewichtsanteile Photoinitiator mit freien Radikalen.
Die verbesserte Herstellungsschicht kann auch Additive, wie z. B. ein Tensid, ein Benetzungsmittel, ein Antischäumungsmittel, einen Füller, einen Weichmacher, einen Klebrigmacher oder Gemische und Kombinationen davon enthalten.
Die Herstellungsschicht-Formulierung kann gehärtet werden, indem Härter zugesetzt werden, welche eine Vernetzung des Herstellungsschicht-Vorläufers begünstigen. Die Härtungsmittel können durch Aussetzung an elektromagnetische Strahlung (z. B. Licht mit einer Wellenlänge im ultravioletten oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums), durch beschleunigte Partikel (z. B. Elektronenstrahlstrahlung) oder thermisch (z. B. durch Wärme oder Infrarotstrahlung) aktiviert werden. Bevorzugt sind die Härtungsmittel photoaktiv; d. h., sie sind Photohärtungsmittel, welche durch aktinische Strahlung (Strahlung mit einer Wellenlänge im ultravioletten oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums) aktiviert werden.
Ein wichtiger Aspekt der Art der Härtung der Herstellungsschicht-Formulierung beruht darauf, daß dessen polyfunktionale Acrylatkomponente über einen Mechanismus freier Radikaler polymerisieren kann, während der Epoxidanteil der Formulierung über einen kationischen Mechanismus polymerisieren kann. In den meisten Fällen erzeugt, wenn ein Photohärter einem ultravioletten oder sichtbaren Licht ausgesetzt wird, dieser ein freies Radikal oder ein Kation, abhängig von dem Typ des Photohärters. Dann initialisiert das freie Radikal oder das Kation die Polymerisierung des harzigen Klebers.
Im Falle eine polyfunktionalen Acrylatkomponente, welche über freie Radikale härtbar ist, ist es nützlich, einen Initiator freier Radikale dem Herstellungsschicht-Vorläufer hinzuzufügen, obwohl es sich verstehen dürfte, daß eine Elektronenschallquelle ebenfalls verwendet werden könnte, um freie Radikale zu initialisieren und erzeugen. Der Initiator freier Radikale wird bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent auf der Basis der Gesamtmenge der Harzkomponenten hinzugefügt. Beispiele nützlicher Photoinitiatoren, welche eine Quelle freier Radikaler erzeugen, wenn sie einem ultravioletten Licht ausgesetzt werden umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, organische Peroxide, Azo-Verbindungen, Quinone, Benzophenone, Nitrosoverbindungen, Acylhalide, Hydrazone, Merkaptoverbindungen, Pyrilliumverbindungen, Triacylimidazole, Acylphosphinoxide, Bisimidazole, Chloracyltriazine, Benzenether, Benzilketale, Thioxanthone, und Azetophenonderivative und Gemische davon. Beispiele von Photoinitiatoren, welche eine Quelle freier Radikale erzeugen, wenn sie sichtbarer Strahlung ausgesetzt werden, sind in U.S. 4,735,632 beschrieben. Ein bevorzugter freie Radikale erzeugende Initiator zur Verwendung mit ultraviolettem Licht ist ein im Handel von Ciba Geigy Corporation unter der Handelsbezeichnung "IRGACURE 651" erhältlich.
Ein in der Herstellungsschicht-Formulierung enthaltenes Härtungsmittel zur Förderung der Polymerisation des Epoxidharzes der Heißschmelze-Herstellungsschicht ist bevorzugt ebenfalls photoaktiv; d. h., das Härtungsmittel ist bevorzugt ein durch aktinische Strahlung (Strahlung mit einer Wellenlänge in ultravioletten oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums) aktivierter Photokatalysator. Nützliche kationische Photokatalysatoren erzeugen eine Säure zum Katalysieren der Polymerisation eines Epoxidharzes. Es dürfte sich verstehen, daß der Begriff "Säure" entweder Protonen- oder Lewis-Säuren umfassen kann. Diese kationischen Photokatalysatoren können ein metallorganisches Salz mit einem Oniumkation und ein Halogen mit einem komplexen Anion eines Metalls oder eines Metalloids enthalten. Weitere nützliche kationische Photokatalysatoren umfassen ein metallorganisches Salz mit einem organometallischen Komplexkation und einem Halogen mit einem komplexen Anion eines Metalles oder eines Metalloids, welches ausführlicher in U.S. 4,751,128 (siehe z. B. Spalte 6, Zeile 65 bis Spalte 9, Zeile 45) beschrieben sind. Ein weiteres Beispiel ist ein organometallisches Salz und ein Oniumsalz, das in U.S. 4,985,340 (Spalte 4, Zeile 65 bis Spalte 14, Zeile 50); und den europäischen Patentanmeldungen 306,161; 306,162 beschrieben ist. Noch weitere kationische Photokatalysatoren umfassen ein Ionensalz eines organometallischen Komplexes, in welchem das Metall aus den Elementen der Periodengruppen IVB, VB, VIB, VIIB und VIIIB ausgewählt wird, welches in der europäischen Patentanmeldung 109,581 beschrieben ist.
Der kationische Katalysator als ein Härtungsmittel für das Epoxidharz ist bevorzugt in einer Menge enthalten, welche von 0,1 bis 3% auf der Basis des kombinierten Gewichtes des Epoxidharzes, der polyfunktionalen Acrylatkomponente und der Polyesterkomponente, d. h., den Harzkomponenten reicht. Eine Erhöhung der Anteile des Katalysators führt zu einer beschleunigten Härtungsrate, erfordert jedoch, daß die Heißschmelze-Herstellungsschicht in einer dünneren Schicht aufgebracht wird, um so eine Härtung nur an der Oberfläche zu vermeiden. Erhöhte Mengen des Katalysators können auch zu einem verringerten Bedarf an Energieaussetzung führen, und zu einer verkürzten Standzeit bei Anwendungstemperaturen. Die Menge des Katalysators wird durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit welcher die Herstellungsschicht härten sollte, der Intensität der Energiequelle, und der Dicke der Herstellungsschicht. Dieselben Richtlinien gelten auch für die Auswahl der Menge des für die Härtung des polyfunktionalen Acrylatkomponente des zugefügten Initiators.
Obwohl das bevorzugte Härtungsmittel für Epoxidharze ein kationischer Photokatalysator ist, können bestimmte latente Härter verwendet werden, wie z. B. der allgemein bekannte latente Härter Dizyandiamid.
Wenn der für die Härtung des Epoxidharzes verwendete katalytische Photoinitiator ein metallorganischer Salzkatalysator ist, wird er bevorzugt von einem Beschleuniger, wie z. B. einem Oxalatether oder einem tertiären Alkohol gemäß Beschreibung in U.S. 5,436,063 (Follet et al.) begleitet, obwohl dies optional ist. Oxalat-Cokatalysatoren, welche verwendet werden können, umfassen die in U.S. 5,252,694 (Willet) beschriebenen. Der Beschleuniger weist bevorzugt etwa 0,1 bis 4% der Herstellungsschicht auf der Basis des kombinierten Gewichtes von dem Epoxidharz, der polyfunktionalen Acrylatkomponente und der Polyesterkomponente auf.
Optional können die Heißschmelze-Herstellungsschichten der Erfindung ferner ein Hydroxyl-enthaltendes Material aufweisen. Das Hydroxyl-enthaltende Material kann jede Flüssigkeit oder organische Festmaterial mit einer Hydrofunktionalität von mindestens 1, bevorzugt mindestens 2 sein. Das Hydroxyl-enthaltende organische Material sollte frei von anderen "aktiven Wasserstoff"-enthaltenden Gruppen, wie z. B. Amino- und Merkapto-Anteilen sein. Das Hydroxyl-enthaltende organische Material sollte ebenfalls bevorzugt ohne Gruppen sein, welche thermisch oder photochemisch instabil sind, so daß sich das Material nicht bewegt oder flüchtige Komponenten bei Temperaturen bei etwa unter 100ºC freisetzt, oder wenn es einer Energie während der Härtung ausgesetzt wird. Bevorzugt weist das organische Material zwei oder mehr primäre oder sekundäre aliphatische Hydroxylgruppen (d. h., die Hydroxylgruppe ist direkt an ein nicht-aromatisches Kohlenstoffatom gebunden)auf. Die Hydroxylgruppe kann am Ende sitzen, oder kann an einem Polymer oder Copolymer hängen. Das zahlenmäßig durchschnittliche Äquivalentgewicht des Hydroxyl-enthaltenden Materials ist bevorzugt etwa 31 bis 2250, bevorzugter etwa 80 bis 1000 und am meisten bevorzugt etwa 80 bis 350. Bevorzugter werden Polyoxyalkylglycole und -triole als das Hydroxylenthaltende Material verwendet. Am meisten bevorzugt wird Cyclohexandimethanol als das Hydroxyl-enthaltende Material verwendet.
Repräsentative Beispiele geeigneter organischer Materialien mit einer Hydroxylfunktionalität von 1 umfassen Alkanole, Monoalkylether und Polyoxyalkylenglycole und Monoalkylether von Alkylenglycolen.
Repräsentative Beispiele nützlicher monomerischer polyhydroxyorganischer Materialien umfassen Alkylenglycole (z. B. 1,2-Ethandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 2-Ethyl-1,6- Hexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,18-Dihydroxyoktadecan, und 3-Chlor-1,2-Propandiol), Polyhydroxyalkane (z. B. Glycerin, Trimethylolethan, Pentaerythrytol, und Sorbitol) und andere Polyhydroxyverbindungen, wie z. B. N,N-Bis(Hydroxyethyl)Benzamid, Butan-1,4-Diol, Rizinusöl und dergleichen.
Repräsentative Beispiele nützlicher polymerischer Hydroxyl-enthaltender Materialien umfassen Polyoxyalkylpolyole (z. B. Polyoxyethylen und Polyoxypropylenglycole und -triole mit Äquivalentgewichten von 31 bis 2250 für die Diole oder 80 bis 350 für Triole), Polytetra-Methylenoxidglycole mit variierendem Molekulargewicht, Hydroxyl-abgeschlossene Polyester, und Hydroxyl-abgeschlossene Polylactone.
Nützliche, im Handel erhältliche Hydroxyl-enthaltende Materialien umfassen die von QO Chemicals Inc., unter den Handelsbezeichnungsserie "POLYMEG, wie z. B. " POLYMEG 650", "POLYMEG 1000" und "POLYMEG 2000" erhältlichen Polytetramethylenoxidglycole; die Polytetramethylenoxidglycole von E.I. DuPont de Nemours and Company, unter der Handelsbezeichnung "TERATHANE", wie z. B. "TERATHANE 650", "TERATHANE 1000" und "TERATHANE 2000"; ein Polytetramethylenoxidglycol von BASF Corp., unter der Handelsbezeichnung "POLYTHF"; die von Monsanto Chemical Company, unter der Handelsbezeichnungsserie "BUTVAR", wie z. B. "BUTVAR B-72A", "BUTVAR B-73", "BUTVAR B- 76", "BUTVAR B-90" und " BLITVAR B-98" erhältlichen Polyvinylazetalharze; die von Union Carbide erhältlichen Polykaprolactonpolyole unter der Handelsbezeichnungsserie "TONE", wie z. B. "TONE 0200", "TONE 0210", "TONE 0230", "TONE 0240" und "TONE 0260"; die gesättigten Polyesterpolyole erhältlich von Miles Inc. unter der Handelsbezeichnungsserie "DESMOPHEN", wie z. B. "DESMOPHEN 2000", "DESMOPHEN 2500", "DESMOPHEN 2501", "DESMOPHEN 2001KS", "DESMOPHEN 2502", "DESMOPHEN 2505", "DESMOPHEN 1700", "DESMOPHEN 1800" und "DESMOPHEN 2504"; die gesättigten Polyesterpolyole, welche von Ruco Corp. unter der Handelsbezeichnungsreihe "RUCOFLEX", wie z. B. "RUCOFLEX S-107", "RUCOFLEX 5-109", "RUCOFLEX S-1011" und "RUCOFLEX S-1014" erhältlich sind; ein Trimethylolpropan von Dow Chemical Company unter der Handelsbezeichnung "VORANOL 234-630"; ein Glycerolpolypropylenoxid-Addukt von Dow Chemical Company unter der Handelsbezeichnung "VORANOL 230-238"; die polyoxyalkylierten Bisphenole A's von Milliken Chemical unter der Handelsbezeichnungsserie "SYNFAC", wie z. B. "SYNFAC 8009", "SYNFAC 773240", "SYNFAC 8024", "SYNFAC 8027", "SYNFAC 8026" und "SYNFAC 8031"; und die Polyoxypropylenpolyole von Arco Chemical Co. unter der Aandelsbezeichnungsserie "ARCOL- Serie", wie z. B. "ARCOL 425", "ARCOL 1025", "Arcol 2025", "ARCOL 42", "ARCOL 112", "ARCOL 168" und "ARCOL 240".
Die Menge des Hydroxyl-enthaltenden organischen Materials, das in den Herstellungsschichten der Erfindung verwendet wird, kann über einen breiten Bereich variieren, abhängig von Faktoren, wie z. B. der Kompatibilität des Hydroxylenthaltenden Materials sowohl mit dem Epoxidharz als auch der Polyesterkomponente, dem äquivalenten Gewicht und der Funktionalität des Hydroxyl-enthaltenden Materials, und dem in der endgültig gehärteten Herstellungsschicht gewünschten physikalischen Eigenschaften.
Das optionale Hydroxyl-enthaltende Material ist insbesondere nützlich bei der Einstellung der Glasübergangstemperatur und der Flexibilität der Heißschmelze-Herstellungsschichten der Erfindung. Wenn das äquivalente Gewicht des Hydroxylenthaltenden Materials zunimmt, nimmt auch die Flexibilität der Heißschmelze-Herstellungsschicht entsprechend zu, obwohl ein damit einhergehender Verlust in der Trenn- bzw. Kohäsivfestigkeit bestehen kann. Ebenso kann eine Verringerung des äquivalenten Gewichtes zu einem Verlust an Flexibilität mit einer einhergehenden Zunahme in der Kohäsivfestigkeit führen. Somit wird das äquivalente Gewicht des Hydroxyl-enthaltenden Materials so ausgewählt, daß diese zwei Eigenschaften ausgewogen sind.
Wie es hierin nachstehend detaillierter erläutert wird, ist die Einbeziehung eines Polyetherpolyols in die Heißschmelze-Herstellungsschicht en der Erfindung, insbesondere für die Einstellung der Rate erwünscht, mit welcher die Herstellungsschichten bei der Aussetzung an Energie aushärten. Nützliche Polyetherpolyole (z. B. Polyoxyalkylenpolyole) für die Einstellung der Härtungsrate umfassen Polyoxyethylen und Polyoxypropylenglycole und -triole mit einem äquivalenten Gewicht von etwa 31 bis 2250 für die Diole und etwa 80 bis 350 für die Triole, sowie Polytetramethylenoxidglycole mit variierendem Molekulargewicht und polyoxyalkylierte Disphenol A's.
Die relative Menge der optionalen Hydroxyl-enthaltenden organischen Materials wird unter Bezugnahme auf das Verhältnis der Anzahl von Hydroxylgruppen zu der Anzahl von Epoxidgruppen in der Heißschmelze-Herstellungsschicht bestimmt. Das Verhältnis kann von 0 : 1 bis 1 : 1 variieren, bevorzugter von etwa 0,4 : 1 bis 0,8 : 1. Größere Mengen von Hydroxyl-enthaltendem Material erhöhen die Flexibilität der Heißschmelze- Herstellungsschicht, aber mit einem einhergehenden Verlust an Kohäsivfestigkeit. Wenn das Hydroxyl-enthaltende Material ein Polyetherpolyol ist, verlangsamen auch zunehmende Mengen den Härtungsprozeß.
Um die Klebrigkeit zu verbessern, kann ein Klebrigmacher in die Herstellungsschicht-Formulierung eingebaut werden. Dieser Klebrigmacher kann ein Harzester, ein aromatisches Harz oder Gemische davon oder irgendein anderer geeigneter Klebrigmacher sein. Geeignete Beispiele von Harzester- Klebrigmachern, welche in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen Glycerolharzester, Pentaerytrytolharzester und hydrierte Versionen davon. Repräsentative Beispiele von aromatischen Harzklebrigmachern umfassen Alphamethylstyrolharz, Styrolmonomer, Polysterol, Coumaron, Inden, und Vinyltulol. Bevorzugt ist der Klebrigmacher ein hydrierter Harzester.
Nützliche Klebrigmacher-Harztypen umfassen Kolophonium und Kolophoniumderivative, welche von Tannenbäumen erhalten werden und organische Säuren von Kolophonium- und Pimelintyp, welche verestert, hydriert oder polymerisiert (MW. bis 2000) werden können und im Handel von Herkules Chemical und unter der Handelsbezeichnung "FORALS" oder von Arizona Chemical Co. als "SYLVATAC" erhältlich sind; Terpenharze, welche aus Terpentin und Zitrusschalen als Alpha & Betapinene oder Limonen erhalten werden, welche kationisch polymerisiert (MW. 300 bis 2000) oder mit C-9 Monomer(terpenphenolin) modifiziert werden können und von Herkules Chemical unter der Handelsbezeichnung "PICCOLYTE" oder von Arizona Chemical Co. unter der Handelsbezeichnung "ZONATAC" erhalten werden können; oder bestimmte aliphatische Kohlenwasserstoffharze, wie z. B. aliphatische Harze basierend auf C-5 Monomeren (z. B. Piperylen und Dicyclopentadien), welche im Handel von Goodyear Chemical unter der Handelsbezeichnung "WINGTACK" erhältlich sind; aromatische Harze, basierend auf C-9 Monomeren (z. B. Inden oder Styrol, welche im Handel von Herkules Chemical unter der Handelsbezeichnung "REGALREZ" oder im Handel von Exxon Chemical unter der Handelsbezeichnung "ESCOREZ 2000" erhältlich sind, welche hydriert werden können (MW. 300 bis 1200).
Wenn ein Klebrigmacher in dem ersten Bindervorläufer verwendet wird, kann er in einem Anteil von 0,1 bis 40 Gewichtsanteilen, bevorzugt 0,5 bis 20 Gewichtsanteilen auf der Basis des Gesamtgewichtes des Ersten Bindervorläufers vorhanden sein.
Die Klebeschicht 20 wird über die Schleifpartikel 16 und die Herstellungsschicht 18 aufgebracht. Die Klebeschicht kann einen Kleber oder einen gehärteten Harzkleber aufweisen. Beispiele geeigneter Harzkleber umfassen Phenol-, Aminoplastharze mit hängenden Alpha-, Beta-ungestättigten Gruppen, Urethane, acrylierte Urethane, Epoxid, acryliertes Epoxid, Isocyanurat, acryliertes Isocyanurat, Ethylen-ungestättigtes Harnstoff-Formaldehyd, Melaminformaldehyd, Bis-Maleimid und Fluoren-modifizierte Epoxidharze sowie Gemische davon. Vorläufer für die Klebeschicht können ferner Katalysatoren und/oder Härtungsmittel zur Initialisierung und/oder Beschleunigung des nachstehend beschriebenen Härtungsprozesses enthalten. Die Klebeschicht wird auf der Basis der gewünschten Eigenschaften des fertiggestellten beschichteten Schleifmittels ausgewählt.
Sowohl die Herstellungsschicht als auch die Klebeschicht können zusätzlich verschiedene optionale Additive, wie z. B. Füller, Schleifhilfen, Fasern, Schmiermittel, Benetzungsmittel, Tenside, Pigmente, Antischäumungsmittel, Farbstoffe, Haftvermittler, Weichmacher und Suspensionsmittel enthalten, so lange sie nicht die Hafteigenschaften des Klebers der Herstellungsschicht beeinträchtigen (bevor er vollständig aushärtet) oder nachteilig die Fähigkeit der Herstellungsschicht oder Klebeschicht beeinträchtigen, nach der Aussetzung an Energie auszuhärten. Zusätzlich sollte der Einbau dieser Additive und die Menge dieser Additive nicht nachteilig die Rheologie der Bindervorläufer beeinträchtigen. Beispielsweise kann die Hinzufügung von zu viel Füller die Verarbeitbarkeit der Herstellungsschicht nachteilig beeinträchtigen.
Füller dieser Erfindung dürfen eine angemessene Aushärtung des Harzsystems, in welchem sie enthalten sind, nicht beeinträchtigen. Beispiele nützlicher Füller für diese Erfindung umfassen Silika, wie z. B. Quarz, Glaskugeln, Glasbläschen und Glasfasern; Silicate, wie z. B. Kalk, Tone (Montmorillonit)-Feldspat, Glimmer, Kalziumsilicat, Kalziummetasilicat, Natriumaluminiumsilicat, Natriumsilicat; Metallsulfate, wie z. B. Kalziumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumsulfat; Gips; Vermiculit; Holzmehl; Aluminiumtrihydrat; Ruß; Aluminiumoxid; Titandioxid; Kryolith; Chiolith und Metallsulfite, wie z. B. Kalziumsulfit. Bevorzugte Füller sind Feldspat und Quarz.
Es hat sich in einigen Fällen herausgestellt, daß die Hinzufügung von Kryolith, Chiolith oder Kombinationen von Kryolith und Chiolith zu der Herstellungsschicht zu einem verbesserten Produktverhalten führen kann. Beispielsweise kann der Herstellungsschicht-Vorläufer pro 100 Gewichtsteile zwischen 70 und 99 Gewichtsanteile, bevorzugt 80 bis 99 Gewichtsanteile der kombinierten Mischung von Epoxidharz, Polyesterkomponente und polyfunktionaler Acrylatkomponente und zwischen 1 bis 50, bevorzugt: 1 bis 30 Gewichtsanteile an Kryolith/Chiolith-Gemisch enthalten. Das Kryolith oder Chiolith kann natürlich vorkommendes oder künstlich hergestelltes sein. Ein Beispiel eines synthetisch hergestellten Kryoliths oder Chioliths ist ausführlicher in WO 96/08542 offenbart.
Wenn eine Schleifhilfe bei der Praxisumsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfassen geeignete Schleifhilfen Kryolith, Chiolith, Amoniumkryolith, Kaliumtetraflurborat und dergleichen.
Die Schleifschicht 14 kann ferner einen dritten Binder oder eine Überklebeschicht 22 aufweisen. Ein Typ einer nützlichen Überklebeschicht enthält eine Schleifhilfe, wie z. B. Kaliumtetrafluorborat, und einen Kleber, wie z. B. ein Epoxidharz. Dieser Typ einer Überklebeschicht ist ausführlicher in der Europäischen Patentanmeldung No. 486,308 beschrieben. Die Überklebeschicht 22 kann hinzugefügt werden, um die Ansammlung von Spänen (das von einem Werkstück abgetragene Material) zwischen den Schleifpartikeln zu verhindern oder zu reduzieren, welche die Abtragfähigkeit des Schleifmittels erheblich reduzieren können. Zur Verhinderung von Spanansammlung nützliche Materialien enthalten Metallsalze von Fettsäuren (z. B. Zinkstearat oder Kalziumstearat), Salze von Phosphatestern (z. B. Kaliumbehenylphosphat), Phosphatester, Harnstoff- Formaldeydharze, Wachse, Mineralöle, vernetzte Silane, vernetzte Silicone, Fluorchemikalien und Kombinationen davon.
Eine optionale Rückseitenklebeschicht 24, wie z. B. eine Antirutschschicht, welche ein Harzkleber mit darin verteilten Füllerpartikeln aufweist, kann vorgesehen werden. Alternativ kann die Rückseitenklebeschicht ein Haftkleber zur Verbindung des beschichteten Schleifmittels mit einer Trägerplatte auf der Unterlage 12 vorgesehen sein. Beispiele geeigneter Haftkleber umfassen Latex, Kreppkautschuk, Harz bzw. Kolophonium, Acrylatpolymere (z. B. Polybutylacrylat und Polyacrylatester), Acrylatcopolymere (z. B. Isooctylacrylat/Acryl-Säure), Vinylether (z. B. Polyvinyl-n-Butylether)- Alkydkleber, Kautschukkleber (z. B. Naturkautschuk, Synthesekautschuk und chlorinierte Kautschuke) und Gemische davon. Ein Beispiel einer druckempfindlichen Kleberbeschichtung ist in U.S. 5,520,957 beschrieben.
Die Rückseitenklebeschicht kann auch ein elektrisch leitendes Material, wie z. B. Vanadiumpentoxid (in beispielsweise sulfonierten Polyester) enthalten, oder Ruß oder Graphit in einem Binder. Beispiele nützlicher leitender Rückseitenklebeschichten sind in U.S. 5,108,463 und U.S. 5,137,452 offenbart.
Um die Haftung der Herstellungsschicht 18 und/oder Rückseitenklebeschicht 24 zu fördern (falls sie enthalten ist) kann es erforderlich sein, die Oberfläche, auf welche diese Schichten aufgebracht werden, zu modifizieren. Beispielsweise kann es, wenn ein polymerische Folie als Unterlage verwendet wird, bevorzugt werden, die Oberfläche zu modifizieren, d. h., die Folie zu grundieren bzw. vorzubereiten. Geeignete Oberflächenmodifikationen umfassen eine Coronaentladung, eine Bestrahlung mit Ultraviolettlicht, Elektronenstrahlbelichtung, Flammenentladung und Reihen.
Der folgende Abschnitt wird exemplarische Einrichtungen bezüglich der Herstellung der Schleifmittel der Erfindung, insbesondere im Hinblick auf die Art der Ausbildung ihrer Schleifoberfläche beschreiben.
Die Heißschmelze-Herstellungsschicht kann durch Mischen der verschiedenen Zutaten in einem geeigneten Behälter bei einer zur Verflüssigung der Materialien ausreichenden erhöhten Temperatur, so daß sie unter Rühren, aber ohne thermische Verschlechterung ausreichend gemischt werden können, bis die Komponenten sorgfältig miteinander schmelzvermischt sind, hergestellt werden. Diese Temperatur hängt zum Teil von der speziellen chemischen Zusammensetzung ab. Diese Temperatur kann beispielsweise von etwa 30 bis 150ºC, typisch von 50 bis 130ºC und bevorzugt von 60 bis 120ºC reichen. Die Komponenten können gleichzeitig oder der Reihe nach hinzugefügt werden, obwohl es bevorzugt wird, zuerst das feste Epoxidharz und die Polyesterkomponente zu mischen, gefolgt von der Hinzusetzung des polyfunktionalen Acrylats, dem flüssigen Epoxidharz und irgendeines Hydroxyl-enthaltendem Materials. Dann werden der Photoinitiator und der Photokatalysator hinzugesetzt, gefolgt von irgendwelchen optionalen Additiven, einschließlich Füllern oder Schleifhilfen.
Die Heißschmelze-Herstellungsschicht sollte in der ungehärteten Schmelzphase kompatibel sein; d. h., es sollte bevorzugt keine sichtbare starke Phasentrennung zwischen den Komponenten vorhanden sein, bevor die Härtung initialisiert wird. Die Herstellungsschicht kann direkt nach der Schmelzmischung verwendet werden oder kann in Eimern, Trommeln oder anderen geeigneten Behältern, bevorzugt unter Ausschluß von Licht bis zum Gebrauch verpackt werden. Die so verpackten Herstellungsschichten können an ein Heißschmelze-Aufbringsystem unter Verwendung von Eimerentladevorrichtungen und dergleichen geliefert werden. Alternativ können die Heißschmelze-Herstellungsschichten der Erfindung herkömmlichen Volumen-Heißschmelze-Aufbringe- und Verteilungssystemen in der Form von Stäben, Pellets, Perlen, Blöcken, Pillen oder Platten zugeführt werden. Es ist auch möglich, organisches Lösungsmittel in dem Herstellungsschicht-Vorläufer einzubringen, obwohl dieses nicht immer bevorzugt wird.
Es ist auch möglich, die Heißschmelze-Herstellungsschicht der Erfindung als ungehärtete, nicht unterstütze Rollen von klebrigen, Haftklebefolien bereitzustellen. In diesem Falle wird der Herstellungsschicht-Vorläufer extrudiert, gegossen oder beschichtet, um die Folie zu erzeugen. Solche Folien sind bei der Laminierung der Herstellungsschicht auf eine Unterlage eines Schleifmittels nützlich. Es ist erwünscht, den klebrigen Film mit einer Abziehschicht, z. B. einem siliconbeschichteten Kraftpapier aufzuwickeln, und ihn anschließend in einen Beutel oder einem anderen Behälter, welcher gegen aktinische Strahlung undurchlässig ist, zu verpacken.
Die Heißschmelze-Herstellungsschichten der Erfindung können auf die Schleifmittelunterlage durch Extrusion, Tiefdruck, Beschichtung (z. B. unter Verwendung einer Beschichtungsform, einer Beschichtungsvorrichtung mit beheizter Messerklinge, einer Walzenbeschichtungsvorrichtung, einer Vorhangbeschichtungsvorrichtung oder eine Umkehrwalzenbeschichtungsvorrichtung) oder mittels Lamination aufgebracht werden. Bei einer Aufbringung durch eines dieser Verfahren wird es bevorzugt, daß die Herstellungsschicht bei einer Temperatur von etwa 50 bis 125ºC, bevorzugter etwa 80 bis 125ºC aufgebracht wird.
Die Heißschmelze-Herstellungsschichten können als freistehende, nicht unterstützte Haftkleberfolien geliefert werden, welche auf die Unterlage laminiert werden und falls erforderlich auf eine vorbestimmte Form vor der Laminierung formgeschnitten werden. Die Laminationstemperaturen und Drücke werden so gewählt, daß sowohl die Degradierung der Unterlage als auch der durchschlagenden Herstellungsschicht minimiert werden und können von Raumtemperatur bis etwa 120ºC und etwa 2,1 bis 17,8 kg/cm² (30 bis 250 psi) betragen. Ein typisches Profil besteht darin, bei Raumtemperatur und 7.0 kg/cm² (100 psi) zu laminieren. Die Lamination ist ein besonders bevorzugtes Aufbringungsverfahren zur Verwendung bei hochporösen Unterlagen.
Es liegt ferner innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, den Herstellungsschicht-Vorläufer als eine Flüssigkeit, wie z. B. aus einem Lösungsmittel aufzutragen, obwohl dieses Verfahren nicht immer bevorzugt wird. Ein flüssiger Herstellungsschicht-Vorläufer kann auf die Unterlage durch jedes herkömmliche Verfahren, wie z. B. Walzenbeschichtung, Sprühbeschichtung, Formbeschichtung, Rakelbeschichtung und dergleichen aufgebracht werden. Nach der Beschichtung der sich ergebenden Herstellungsschicht kann diese einer Energiequelle ausgesetzt werden, um den Katalysator zu aktivieren, bevor die Schleifkörner in die Herstellungsschicht eingebettet werden. Alternativ können die Schleifkörner unmittelbar nachdem der Herstellungsschicht-Vorläufer aufgebracht wurde, aufgebracht werden, bevor eine Teilhärtung bewirkt wird.
Das Beschichtungsgewicht des Heißschmelze-Herstellungsschicht-Vorläufers der Erfindung im Vergleich zu der Unterlage kann abhängig von dem Grad der zu verwendenden Schleifpartikel variieren. Beispielsweise erfordern Schleifpartikel feineren Grades im allgemeinen weniger Herstellungsschicht, um die Schleifpartikel mit der Unterlage zu verbinden. Ausreichende Mengen an Herstellungsschicht-Vorläufer müssen vorgesehen werden, um die Schleifpartikel zufriedenstellend zu binden. Wenn jedoch die Menge des aufgebrachten Herstellungsschicht-Vorläufers zu groß ist, können die Schleifpartikel teilweise oder vollständig in der Herstellungsschicht untertauchen, was nicht erwünscht ist. Die Herstellungsschicht- Vorläufer der Erfindung sind jedoch wegen des polyfunktionalen Acrylates weniger auf Schwankungen in dem Gewicht der Herstellungsschicht als nicht modifizierte Epoxid/Polyester- Heißschmelzen empfindlich. Im allgemeinen beträgt die Aufbringungsrate der Bindervorläuferzusammensetzung der Herstellungsschicht dieser Erfindung (auf einer lösungsmittelfreien Basis) zwischen 4 bis 300 g/m², bevorzugt zwischen etwa 20 bis 30 g/m².
Bevorzugt wird die Heißschmelze-Herstellungsschicht auf die Unterlage des Schleifmittels durch irgendeines der vorstehend beschriebenen Verfahren aufgebracht, und sobald sie aufgebracht ist, einer Energiequelle ausgesetzt, um zumindest eine Teilhärtung des Epoxidharzes zu initialisieren. Das Epoxidharz und der Epoxidanteil einer Verbindung, welche sowohl eine Epoxid- als auch Acrylat-Funktionalität aufweist, sollte, wenn vorhanden, härten oder mit sich selbst, dem optionalen Hydroxyl-enthaltenden Material und eventuell bis zu einem gewissen Grad mit der Polyesterkomponente vernetzen. Andererseits vernetzt sich das polyfunktionale Acrylat und der Acrylatanteil einer Verbindung, welche sowohl Epoxid-, als auch Acrylatfunktionalität aufweist, wenn sie vorhanden ist, (getrennt) mit sich selbst.
Die Härtung der Heißschmelze-Herstellungsschicht beginnt nach der Aussetzung der Herstellungsschicht an eine geeignete Energiequelle und setzt sich für eine Zeitdauer danach fort. Die Energiequelle wird für die gewünschten Verarbeitungsbedingungen, und um die Epoxidhärter geeignet zu aktivieren, ausgewählt. Die Energie kann aktinisch sein (z. B. eine Strahlung mit einer Wellenlänge in dem ultravioletten oder sichtbaren Bereich des Spektrums), beschleunigte Partikel (z. B. Elektronenstrahlstrahlung) oder thermisch (z. B. Wärme- oder Infrarotstrahlung). Bevorzugt ist die Energie aktinische Strahlung (d. h., Strahlung mit einer Wellenlänge in dem ultravioletten oder sichtbaren Spektralbereichen). Geeignete Quellen aktinischer Strahlung umfassen Quecksilber-, Xenon-, Kohlenstoff-Lichtbogenlampen, Wolframglühfadenlampen, Sonnenlicht usw. Ultraviolette Strahlung, insbesondere aus einer Mitteldruck-Quecksilber-Lichtbogenlampe wird am meisten bevorzugt. Bestrahlungszeiten können von weniger als einer Sekunde bis 10 Minuten oder mehr (um bevorzugt eine Gesamtenergiebeaufschlagung von etwa 0,1 bis etwa 10 J/cm²) abhängig sowohl von der Menge, als auch der Art der beteiligten Reaktanten, der Energiequelle, der Bahngeschwindigkeit, dem Abstand von der Energiequelle und der Dicke der zu härtenden Herstellungsschicht betragen.
Die Herstellungsschichten können auch durch Aussetzung an eine Elektronenstrahlbestrahlung gehärtet werden. Die erforderliche Dosis liegt im allgemeinen zwischen weniger als 1 Mrd bis 100 Mrd oder darüber. Die Härtungsrate kann zur Zunahme mit zunehmenden Anteilen von Photokatalysator und/oder Photoinitiator bei einer gegebenen Energiebeaufschlagung oder bei Verwendung von Elektronenstrahlenergie ohne Photoinitiator neigen. Die Härtungsrate neigt auch zur Zunahme bei größerer Energieintensität.
Diejenigen Heißschmelze-Herstellungsschichten, welche ein Polyetherpolyol enthalten, das die Härtungsrate verzögert, sind besonders erwünscht, da die verzögerte Härtung der Herstellungsschicht ermöglicht, ihre Hafteigenschaften eine ausreichende Zeit beizubehalten, um das Anhaften der Schleifpartikel daran zu ermöglichen, nachdem die Herstellungsschicht der Energiequelle ausgesetzt wurde. Die Schleifpartikel können aufgebracht werden, bis die Herstellungsschicht ausreichend gehärtet ist, so daß keine Partikel mehr anhaften, obwohl es zur Erhöhung der kommerziellen Herstellungsoperation erwünscht ist, die Schleifpartikel so schnell wie möglich, typischerweise innerhalb weniger Sekunden aufzubringen, nachdem die Herstellungsschicht der Energiequelle ausgesetzt wurde. Die Schleifpartikel können durch Fallbeschichtung, elektrostatischer Beschichtung oder magnetischer Beschichtung gemäß herkömmlichen Techniken auf diesem Gebiet beschichtet werden. Somit wird man erkennen, daß das Polyetherpolyol der Heißschmelze-Herstellungsschicht eine "offene Zeit" verleihen kann. D. h., für eine Zeitdauer (die offene Zeit) nach der Aussetzung der Herstellungsschicht an die Energiequelle bleibt sie ausreichend klebrig und ungehärtet, um ein Anhaften der Schleifpartikel daran zu ermöglichen. Die Schleifpartikel werden in die Herstellungsschicht durch ein beliebiges geeignetes Verfahren, bevorzugt durch elektrostatische Beschichtung eingebracht.
Die Zeit bis zur Erreichung einer vollen Aushärtung kann beschleunigt werden, indem die Herstellungsschicht mittels Wärme, wie z. B. in einem Ofen, nachgehärtet wird. Eine Nachhärtung kann auch die physikalischen Eigenschaften der Herstellungsschicht beeinflussen und ist im allgemeinen erwünscht. Die Zeit und Temperatur der Nachhärtung variieren abhängig von der Glasübergangstemperatur der Polyesterkomponente, der Konzentration des Initiators, den Energieaussetzungsbedingungen und dergleichen. Die Nachhärtungsbedingungen können von weniger als ein paar Sekunden bei einer Temperatur von etwa 150ºC bis zu längeren Zeiten bei niedrigeren Temperaturen variieren. Typische Nachhärtungsbedingungen liegen bei etwa einer Minute oder darunter und bei einer Temperatur von etwa 100ºC.
In einem alternativen Herstellungsverfahren wird die Herstellungsschicht auf die Unterlage aufgebracht und die Schleifpartikel dann in die Herstellungsschicht eingeschleudert, gefolgt von der Aussetzung der Herstellungsschicht an eine Energiequelle.
Die Klebeschicht 20 kann anschließend über die Schleifpartikel und Herstellungsschicht als eine fließfähige Flüssigkeit mittels einer Vielzahl von Techniken, wie z. B. Walzenbeschichtung, Sprühbeschichtung, Tiefdruckbeschichtung oder Fließbeschichtung aufgebracht werden und kann anschließend durch Trocknen, Erwärmen oder mittels Elektronenstrahl- oder Ultraviolettlicht-Bestrahlung gehärtet werden. Das spezielle Härtungsverfahren kann abhängig von chemischen Zusammensetzung der Klebeschicht variieren. Optional kann ein Überklebeschicht 22 in ähnlicher Weise aufgebracht und gehärtet oder getrocknet werden.
Eine optionale Rückseitenklebeschicht 24 kann auf die Unterlage 12 unter Anwendung einer beliebigen von einer Vielzahl herkömmlicher Beschichtungstechniken, wie z. B. Tauchbeschichtung, Walzenbeschichtung, Sprühen, Maier-Balken-, Rakel-, Fließ-Beschichtung, Tiefdruckbeschichtung, Thermomassen-Übertragungsbeschichtung, Flexodruck, Siebdruck oder dergleichen aufgebracht werden.
In einer alternativen Unterlagenanordnung kann die Rückseite des Schleifmittels ein Schlaufensubstrat enthalten. Der Zweck des Schlaufensubstrats ist die Bereitstellung einer Einrichtung, daß das Schleifmittel sicher mit Haken an einer Trägerplatte in Eingriff gebracht werden kann. Das Schlaufensubstrat kann auf die beschichtete Schleifunterlage durch jede herkömmliche Einrichtung aufgebracht werden. Das Schlaufensubstrat kann vor der Anbringung des Herstellungsschicht- Vorläufers aufgebracht werden, oder alternativ kann das Schlaufensubstrat nach der Aufbringung des Herstellungsschicht-Vorläufers aufgebracht werden. In einem weiteren Aspekt kann das Schlaufensubstrat im wesentlichen die beschichtete Schleifmittelunterlage sein. Das Schlaufensubstrat weist im allgemeinen eine ebene Oberfläche auf, wobei die Schlaufen auf der Rückseite der Vorderseite der ebenen Oberfläche hervorstehen. Der Herstellungsschicht-Vorläufer wird auf diese ebene Oberfläche beschichtet. In diesem Aspekt wird der Herstellungsschicht-Vorläufer direkt auf die ebene Oberfläche des Schlaufensubstrats beschichtet. In einigen Fällen kann das Schlaufensubstrat eine Vorklebebeschichtung über der ebenen Oberfläche aufweisen, welche das Schlaufensubstrat versiegelt. Diese Vorklebebeschichtung kann ein wärmehärtendes Polymer oder ein thermoplastische Polymer sein. Alternativ kann der Herstellungsschicht-Vorläufer direkt auf die schlaufenlose Seite eines nicht versiegelten Schlaufensubstrats aufgebracht werden. Das Schlaufensubstrat kann eine Chenillegesteppte Schlaufe, eine extrudierte Verbundschlaufe, ein steppgebundenes Schlaufensubstrat oder ein gebürstetes Schlaufensubstrat (z. B. gebürstetes Polyester oder Nylon sein). Beispiele von typischen Schlaufenunterlagen sind ausführlicher in U.S. 4,609,581 und 5,254,194 beschrieben. Das Schlaufensubstrat kann auch eine Versiegelungsschicht über der ebenen Oberfläche aufweisen, um das Schlaufensubstrat zu versiegeln und um zu verhindern, daß der Herstellungsschicht- Vorläufer in das Schlaufensubstrat eindringt. Zusätzlich kann das Schlaufensubstrat eine thermoplastische Versiegelungsschicht aufweisen und aus der thermoplastischen Versiegelung ragen mehrere gewellte Fasern hervor. Diese gewellten Fasern bildet tatsächlich eine Bahn aus Fasern aus. Es wird bevorzugt, daß diese Fasern gekrümmte Abschnitte aufweisen, welche in dieselbe Richtung von beabstandeten Ankerabschnitten aus weisen. In einigen Fällen wird es bevorzugt, eine Beschichtung direkt auf der ebenen Oberfläche des Schlaufensubstrats durchzuführen, um die Kosten in Verbindung mit einer herkömmlichen Unterlage zu vermeiden. Der Heißschmelze- Herstellungsschicht-Vorläufer kann so formuliert und beschichtet werden, daß der Herstellungsschicht-Vorläufer nicht wesentlich in das Schlaufensubstrat eindringt. Dieses führt dazu, daß ein ausreichender Anteil des Herstellungsschicht- Vorläufers sicher die Schleifpartikel mit dem Schlaufensubstrat verbindet.
Ebenso kann die Rückseite des Schleifmittels mehrere Haken aufweisen; diese Haken liegen typischerweise in der Form eines bahnenartigen Substrates mit mehreren Haken vor, welche von der Rückseite des Substrates hervor stehen. Diese Haken stellen dann eine Einrichtung für einen Eingriff zwischen dem beschichteten Schleifmittel und einer Trägerplatte dar, welche ein Schlaufengewebe hat. Dieses mit Haken versehene Substrat kann auf die Unterlage des beschichteten Schleifmittels mittels jeder herkömmlichen Einrichtung laminiert werden. Das mit Haken versehene Substrat kann vor der Aufbringung des Herstellungsschicht-Vorläufers aufgebracht werden, oder alternativ kann das mit Haken versehene Substrat nach der Aufbringung des Herstellungsschicht-Vorläufers laminiert werden. In einem weiteren Aspekt kann das mit Haken versehene Substrat im wesentlichen die beschichtete Schleifunterlage sein. In diesem Szenario wird der Herstellungsschicht-Vorläufer direkt auf das mit Haken versehene Substrat als Schicht aufgebracht. In einigen Fällen wird es bevorzugt, die Beschichtung direkt auf einem mit Haken versehenen Substrat durchzuführen, und die in Verbindung mit einer herkömmlichen Unterlage verbundenen Kosten zu vermeiden. Zusätzliche Details über die Verwendung von mit Haken versehenen Unterlagen oder die Lamination von Haken sind in U.S. 5,505,747 (Chesley et al.) zu finden.
Zur Veranschaulichung wird Bezug auf Fig. 2 genommen, in welcher das beschichtete Schleifmittel 200 eine Unterlage 201 aufweist, welche tatsächlich ein mit Haken versehenes Substrat ist. Dieses mit Haken versehene Substrat 201 weist im allgemeinen ein ebenes Element 202 und mehrere Hakenstiele 203 auf, wovon jeder eine Hakeneinrichtung hat, um lösbar in Eingriffstrukturen einer gegenüberliegenden Oberfläche einzugreifen. Wie es in Fig. 3a und 3b zu sehen ist, weist jeder der Hakenstiele 203 längliche Stielabschnitte 301 auf, welche an einem Ende an dem ebenen Element 202 befestigt sind, und wobei das entgegengesetzte distale Ende des Stielabschnittes 203 in einem Kopf 302 endet. Die in Fig. 3a und 3b dargestellten speziellen Kopfstrukturen sind lediglich exemplarisch, da der Begriff "Kopf" jede Struktur meint, welche sich radial über den Umfang des Stielabschnittes 301 in mindestens einer Richtung hinaus erstreckt. Es liegt ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, daß die Hakenstiele durch Stielabschnitte ersetzt werden können; diese Stielabschnitte weisen keinen ihnen zugeordneten "Kopf"-Abschnitt auf.
Gemäß nochmaligem Bezug auf Fig. 2 befindet sich über der Vorderseite des mit Haken versehenen Substrats die Herstellungsschicht 204 und zumindest teilweise eingebettet in den ersten Binder oder die Herstellungsschicht 204 mehrere Schleifpartikel 206. Über den Schleifpartikeln und dem ersten Binder befindet sich der zweite Binder oder die Klebeschicht 205. Es wird bevorzugt, daß das mit Haken versehene Substrat 201 aus einem thermoplastischen Material besteht. Beispiele von derartigen thermoplastischen Materialien umfassen Polyamide, Polyester, Polyolefine (einschließlich Polypropylen und Polyethylen), Polyurethane, Polyimide und dergleichen. Weitergehende Details der Hakenstiele 203, wie z. B. die Hakenmaterialien, Hakenstrukturen, Hakenabmessungen, Arten der Befestigung der Hakenstiele an dem ebenen Element sind in U.S. 5,505,747 (Chesley et al.) beschrieben.
Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Vorrichtung und eines Prozesses zur Herstellung eines Schleifmittels der Erfindung mit einem mit Haken versehenen Substrat. Der Prozeß 400 beginnt mit einer Rolle eines mit Haken versehenen Substrates, wie z. B. eines solchen, welches zuvor mittels eines in Fig. 5 als Beispiel dargestellten und nachstehend beschriebenen Prozesses hergestellt wird, das von einer Station 401 abgewickelt wird. Dieses mit Haken versehene Substrat weist mehrere Hakenstiele 402 auf. Anschließend wird der erste Bindervorläufer 404 mittels einer Beschichtungsvorrichtung 403 auf die Außenoberfläche des mit Haken versehenen Substrates 401 aufgebracht. Diese Außenoberfläche liegt im allgemeinen den Hakenstielen 402 gegenüber. Der erste Bindervorläufer 404 kann mittels jeder geeigneten Beschichtungstechnik, wie z. B. durch einen Extruder, Düsen- bzw. Formbeschichter, Walzbeschichter und dergleichen aufgebracht werden. Alternativ kann der erste Bindervorläufer auf die Außenoberfläche des mit Haken versehenen Substrates 401 transferbeschichtet werden. Anschließend wird der erste Bindervorläufer 404 einer ersten Energiequelle 405 ausgesetzt, um die Teilpolymerisation des ersten Bindervorläufers 404 zu initialisieren und/oder einen Katalysator zu aktivieren. Typischerweise ist die erste Energiequelle 405 ein Ultraviolettlicht und/oder sichtbares Licht. Anschließend daran werden Schleifkörner 406 zumindest teilweise in den Herstellungsschicht-Vorläufer 404 mittels einer Schleifkörner- Beschichtungsvorrichtung 407 eingebettet. Diese Schleifkörner-Beschichtungsvorrichtung ist typischerweise eine elektrostatische Beschichtungsvorrichtung. Der sich ergebende Aufbau wird dann einer zweiten Energiequelle 408 ausgesetzt, um zur weiteren Beschleunigung der Polymerisation des ersten Bindervorläufers 404 beizutragen. Dann wird der zweite Bindervorläufer oder Klebeschicht-Vorläufer 410 mittels der Klebeschicht Beschichtungsvorrichtung 409 über den Schleifpartikeln 406 aufgebracht. Unmittelbar im Anschluß daran wird der sich ergebende Aufbau einer dritten Energiequelle 411 ausgesetzt, um die Polymerisation des Klebeschicht-Vorläufers 410 zu unterstützen. Die dritte Energiequelle 411 kann eine thermische (Wärme-), E-Strahl-, UV-Licht-, Sichtbares-Licht- oder eine Kombination von UV- und thermischer Energie sein. Nach diesem Härtungsschritt wird das sich ergebende beschichtete Schleifmittel 413 auf eine Rolle 412 aufgewickelt und ist für anschließende herkömmliche Fertigstellungsschritte bereit.
Fig. 5 veranschaulicht ein exemplarisches Verfahren zur Herstellung eines mit Haken versehenen Substrates 401 (201), welches als ein Ausgangsmaterial für den Prozeß der Herstellung eines Schleifmittels gemäß Darstellung in Fig. 4 verwendet werden kann. Der Prozeß umfaßt einen Extruder 530, welcher für die Extrusion eines fließfähigen Materials, wie z. B. eines thermoplastischen Harzes, in eine Form 532 angepaßt ist. Die Oberfläche der Form weist mehrere angeordnete Hohlräume 534 auf, welche dafür angepaßt sind, genauso viele Stiele aus dem fließfähigen Material zu erzeugen. Die Hohlräume 534 können nach Bedarf angeordnet, bemessen und geformt sein, um eine geeignete Stielstruktur aus dem fließfähigen Material zu erzeugen. Typischerweise wird eine ausreichende zusätzliche Menge von fließfähigen Material auf die Form 532 extrudiert, um gleichzeitig eine Basisbahn 512 zu erzeugen. Die Form 532 ist drehbar und bildet einen Spalt zusammen mit einer gegenüberliegenden Walze 536 aus. Der Spalt zwischen der Form 532 und der gegenüberliegenden Walze 536 trägt dazu bei, das fließfähige Material in die Hohlräume der Form zu drücken und erzeugt eine gleichmäßige Basisbahn 512. Die Temperatur, bei welcher der vorstehende Prozeß ausgeführt wird, hängt von dem verwendeten speziellen Material ab. Beispielsweise liegt die Temperatur in dem Bereich von 230ºC bis 290ºC für ein Zufallscopolymer aus Polypropylen, welches von Shell Oil Company of Houston, Texas unter der Handelsbezeichnung "WRS6-165" erhältlich ist.
Die Form kann von der Art sein, welche für eine kontinuierliche Verarbeitung (wie z. B. ein Band, eine Zylindertrommel oder Riemen), oder für eine Losverarbeitung (wie z. B. eine Spritzgußform) verwendet wird, obwohl die Erstere bevorzugt wird. Die Hohlräume der Form können in jeder geeigneten Weise, wie z. B. durch Bohren, Fräsen, Laserbearbeitung, Wasserstrahlbearbeitung, Gießen, Formstanzen oder Diamantdrehen erzeugt werden. Die Formhohlräume sollten so ausgelegt sein, daß sie das Lösen der Stiele daraus erleichtern und können somit schräge Seitenwände oder eine Ablösebeschichtung, wie z. B. eine Ablösebeschichtung aus Polytetrafluorethylen (eine derartige Beschichtung ist von E.I. Dupont de Nemours unter der Handelsbezeichnung "Teflon" erhältlich), auf den Hohlraumwänden aufweisen. Die Formoberfläche kann auch eine Ablösebeschichtung darauf aufweisen, um das Ablösen der Basisbahn der Form zu erleichtern.
Die Form kann aus geeigneten Materialien, die steif oder flexibel sind, hergestellt werden. Die Formkomponenten können aus Metall, Stahl, Keramik, polymerischen Materialien (einschließlich wärmehärtenden als auch thermoplastischen Polymeren) oder Kombinationen davon bestehen. Die formbildenden Materialien müssen eine ausreichende Integrität und Beständigkeit aufweisen, um der thermischen Energie zu widerstehen, welche in Verbindung mit den speziellen geschmolzenen Metall oder thermoplastischen Material auftritt, welches zur Ausbildung der Basisbahn und der Hakenstiele verwendet wird. Zusätzlich ermöglicht das die formbildende Material die Formung der Hohlräume mit verschiedenen Verfahren, ist preiswert, weist eine lange Betriebslebensdauer auf, erzeugt konsistent Material von akzeptabler Qualität und läßt Variationen in den Verarbeitungsparametern zu.
In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform sind die aus der Basisfolie hervorstehenden Stiele nicht mit Hakenstielen versehen (d. h., mit an den Stielen anliegenden Köpfen oder mit einen eingeschlossenen Winkel des distalen Endes von weniger als 90º) zu dem Zeitpunkt, an dem die Basisbahn die Form 532 verläßt. Die Hakeneinrichtung wird in der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform in der Form eines Kopfes angrenzend an den Stiel erzeugt, indem die Stiele mit einer beheizten Platte 538 erwärmt werden, um dadurch das distale Ende des Stiels zu verformen, kann jedoch auch durch eine Berührung des distalen Endes der Stiele mit einer beheizten Kalanderwalze zur Formung der Köpfe erzeugt werden. Weitere Heizeinrichtungen werden in Betracht gezogen, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, einer Konvektionserwärmung mittels heißer Luft, Strahlungserwärmung durch eine Wärmelampe oder einen beheizten Draht und Wärmeleitungsbeheizung mittels einer beheizten Walze oder Platte.
Es liegt ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindungen Markierungen über die Oberfläche der Hakenstiele zu drucken. Beispielsweise kann die entsprechende Schleifkorninformation (z. B. die Gradnummer), Produktbeschreibung, Produktidentifikationsnummer, ein Barcode oder andere derartige Beschreibung über die Oberfläche der Hakenstiele mittels jeder herkömmlichen Einrichtung gedruckt werden. Nach der Herstellung des Hakensubstrats kann dieses Hakensubstrat auf die Rückseite des beschichteten Schleifmittels laminiert werden. Alternativ kann der Herstellungsschicht-Vorläufer direkt auf die gegenüberliegende glatte Seite dieses Hakensubstrates als Schicht aufgebracht werden.
Die Herstellungsschichten der Erfindung stellen ein Gleichgewicht hocherwünschter Eigenschaften dar. Als lösungsmittelfreie Formulierungen sind sie leicht unter Verwendung herkömmlicher Heißschmelz-Verteilungssysteme aufzubringen. Demzufolge können sie als Haftkleberfolien zugeführt werden, welche gut für eine Lamination auf eine Unterlage geeignet sind. Der Einschluß einer Polyesterkomponente verleiht der Herstellungsschicht Hafteigenschaften, was die Aufbringung der Schleifpartikel darauf erleichtert. Die Vorsehung eines Polyetherpolyols mit entsprechendem Molekulargewicht und Funktionalität verleiht der Herstellungsschicht der Erfindung eine offene Zeit anschließend an die Energieaussetzung, welche es erlaubt, daß die Schleifpartikel in die Herstellungsschicht durch Aufschleudern werden eingebracht werden, nachdem sie Energie ausgesetzt wurde. Die Einbeziehung der polyfunktionalen Acrylatkomponente in die Herstellungsschicht stellt eine überlegene rheologische Steuerung über das hinaus bereit, was von Heißschmelze-Epoxid/Polyester- Komponentensystemen geleistet wird, denen der polyfunktionale Acrylatbindermodifikator fehlt. Insbesondere weisen die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Heißschmelze- Herstellungsschicht-Formulierungen eine niedrigere Viskosität vor der Bestrahlung und eine höhere Viskosität anschließend an die Bestrahlung als die einfachen Kombinationen von Epoxid und Polyester ohne die polyfunktionale Acrylatkomponente auf. Demzufolge sind die in der Herstellungsschicht der vorliegenden Erfindung verwendeten Heißschmelzmaterialien weniger gegen die Beschichtungsdicke empfindlich, als herkömmliche photohärtbare Heißschmelz-Harzsysteme. Ferner werden diese Verarbeitungsvorteile realisiert, ohne die erwünschten thermomechanische Eigenschaften der Epoxid/Polyester-Systeme zu beeinträchtigen. D. h., die Heißschmelze-Zusammensetzung härtet aus, so daß sich eine zähe, aggressiv verbundene, vernetzte, wärmegehärtete Herstellungsschicht ergibt.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachstehenden, nicht einschränkenden Beispiele verständlich, in welcher alle Teile, Prozentsätze, Verhältnisse usw. gewichtsbezogen sind, sofern nicht anderweitig angegeben.
Die in den Beispielen verwendeten Abkürzungen haben die in der nachstehenden Aufstellung dargestellten Definitionen.
DS1227 ein Polyester mit hohem Molekulargewicht unter der Handelsbezeichnung "DYNAPOL 51227", das im Handel von Hüls America, Piscataway, NJ. erhältlich ist.
DS1402 ein Polyester mit hohem Molekulargewicht unter der Handelsbezeichnung "DYNAPOL 51402", das im Handel von Hüls America, Piscataway, NJ. erhältlich ist.
EP1 ein Bisphenol A Epoxidharz unter der Handelsbezeichnung "EPON 828" (Epoxidäquivalentgewicht von 185-192 g/eq), das im Handel von Shell Chemical, Houston, TX erhältlich ist.
EP2 ein Bisphenol A Epoxidharz unter der Handelsbezeichnung "EPON 1001F" (Epoxidäquivalentgewicht von 525-550 g/eq), das im Handel von Shell Chemical, Houston, TX erhältlich ist.
CHDM Cyclohexandimethanol
HS Unterlage, hergestellt gemäß U.S. 5,505,747 mit Hakenstielen gemäß Darstellung in Fig. 2 hierin und ähnlich den in Fig. 2c und 2d von U.S. 5,505,747 dargestellten Hakenstielen.
TMPTA Trimethylolpropantriacrylat, das im Handel von Sartomer Co., Exton, PA unter der Handelsbezeichnung "SR351" erhältlich ist.
Et-TMPTA Ethoxiliertes Trimethylpropantriacrylat, das im Handel von Sartomer Co., Exton, PA unter der Handelsbezeichnung "SR454" erhältlich ist.
PETA Pentaerythrytoltetraacrylat, das im Handel von Sartomer Co., Exton, PA unter der Handelsbezeichnung "SR295" erhältlich ist.
NPGDA Neopentylglycoldiacrylat, das im Handel von Sartomer Co., Exton, PA unter der Handelsbezeichnung "SR247" erhältlich ist.
Abitol E Klebrigmacher, der von Herkules Inc., Wilmington, DE erhältlich ist.
"KB1" 2,2-Dimethoxy-1,2-Diphenyl-1-Ethanon, das von Ciba-Geigy unter der Handelsbezeichnung "IRGACURE 651" oder von Sartomer Co., Exton, PA unter der Handelsbezeichnung "KB1" erhältlich ist.
COM Eta&sup6;-[Xylol(Mischisomer)]Eta&sup5;-Cyclopentadienyleisen(1+)Hexafluorantimonat(1-) (welches als Katalysator wird).
AMOX Di-t-Amyloxalat (wirkt als ein Beschleuniger).
FLDSP Feldspat
CRY Kryolith
BAO Braungeschmolzenes Aluminiumoxid
HTAO Wärmebehandeltes geschmolzenes Aluminiumoxid

TESTPROZEDUREN

Die nachstehend beschriebenen Beispiele und Vergleichbeispiele wurde gemäß einigen oder allen von den nachstehenden Testprozeduren getestet.

TEST #1: Schiefer-Testprozedur

Das beschichtete Schleifmittel für jedes Beispiel wurde in eine Scheibe von 10,2 cm Durchmesser umgewandelt und auf einer Schaumunterlagefläche mittels eines Haftklebers befestigt. Die beschichtete Schleifscheibe und die Unterlagenflächenanordnung wurde in eins Schiefer-Testmaschine eingebaut und die beschichtete Schleifscheibe wurde zum Abtragen von Zelluloseazetatbutyratpolymer verwendet. Die Belastung war 4,5 kg. Der Endpunkt des Test war 500 Umdrehungen oder Zyklen der beschichteten Schleifscheibe. Die Menge des entfernte Zelluloseazetatbutyratpolymers und die Oberflächengüte (Ra und Rtm) des Zelluloseazetathutyratpolymers wurden am Ende des Test gemessen. Ra ist das arithmetische Mittel der Kratzergröße in Mikrometern. Rtm wurde als der Mittelwert der maximalen Spitze/Tal-Höhe in Mikrometer gemessen. Ra und Rtm wurden mittels eines Mahr Perthometer Profilometers gemessen.

TEST #2: DA-Schleiftest/Handschleiftest

Ein mit einer e-Schicht, einen Primer, einer Basisschicht und einer Klarschicht beschichtetes Stahlsubstrat, wie es typischerweise in Automobillackierungen verwendet wird, wurde in jedem Falle mit beschichteten Schleifscheiben mit 15,2 cm Durchmesser, hergestellt gemäß den Beispielen, welche auf einem beliebigen Schwingschleifer (erhältlich unter der Handelsbezeichnung "DAQ" vom National Detroit, Inc.) abgetragen. Die Stahlsubstrate wurden von ACT Company of Hillsdale, MI bezogen, und wurden anschließend mit einem PPG-Primer, erhältlich unter der Handelsbezeichnung "KONDAR, Acrylic Primer, DZ-3" beschichtet. Der Abtrag in Gramm wurde in jedem Falle berechnet, indem das farbbeschichtete Substrat vor dem Abtragen und nach dem Abtragen über eine vorbestimmte Zeit von beispielsweise 1 oder 3 Minuten gemessen wurde.

Beispiel A

Beschichtete Schleifmittel A1 bis A6 (A1 und A4 sind Vergleichsbeispiele), welche jeweils eine Unterlage verwendeten, welche eine Papierunterlage mit 115 g/m², die von Kammerer, Deutschland erhältlich ist. Ein Herstellungsschicht-Vorläufer für jedes der Beispiele A1 bis A6 wurde aus DS1227 (20,7 Teile), EP1 (30,5 Teile), EP2 (33,7 Teile), CHDM (2,9 Teile), Abitol E (7,0 Teile), COM (0,6 Teile), "KB1" (1,0 Teile) und AMOX (0,6 Teile) hergestellt. Das Los wurde durch gemeinsames Schmelzen von DS1227 und EP2 bei 140ºC, Mischen, dann Hinzufügen von EP-1, CHDM und Abitol E und Mischen bei 100ºC hergestellt. Dann wurde TMPTA in den in Tabelle 1 dargestellten Mengen unter Mischen bei 100ºC hinzugefügt. Dieser Probe wurden COM, AMOX und KB1, gefolgt von einer Mischung bei 100ºC hinzugefügt. Der Herstellungsschicht-Vorläufer wurde bei 125ºC mittels eines Rakelbeschichters auf die Papierunterlage mit einem Gewicht von etwa 100 g/m² aufgebracht.
Es wurde beobachtet, daß die 5% und 10% TMPTA enthaltenden Formulierungen, d. h., die Beispiele A2, A3, A5 und A6 eine niedrigere Viskosität bei der Beschichtungstemperatur zeigten, als die nicht modifizierten Formulierungen in den Vergleichsbeispielen A1 und A4 zeigten und demzufolge etwas leichter auf die Unterlage aufzubringen waren.
Es wurde festgestellt, daß die Formulierungen A2, A3, A5 und A6 bei Raumtemperatur klebriger waren (mit zunehmender Klebrigkeit mit zunehmendem Anteil von TMPTA).
Die Probe wurde dann bestahlt (3 Durchgänge bei 18,3 m/min) mit zwei 118 W/cm "H"-Glühlampen, entweder unmittelbar vor BAO des Grades P180 elektrostatisch auf den Herstellungsschicht-Vorläufer mit einem Gewicht von 115 g/m² aufgeschleudert wurde. Die Tabelle 1 zeigt die bei jedem Beispiel angewendete Ablauffolge an.
Das Zwischenprodukt wurde thermisch für 15 Minuten bei einer Temperatur von 100ºC gehärtet. Dann wurde ein Klebeschicht-Vorläufer über die Schleifkörner mit einem Naßgewicht von etwa 50 g/m² walzenbeschichtet. Der Klebeschicht- Vorläufer bestand aus einer 100%igen Feststoffmischung eines UV-härtbaren Harzes, bestehend aus einem Teil Et-TMPTA und zwei Teilen eines Gemisches aus flüssigen Epoxidharzen. Nach dem Härtungsschritt wurde die Probe mit einer Standard- Kalziumstearatbeschichtung mit einem Gewicht von 25 g/m² überbeschichtet.
Die erzielte Mineralaufnahme und der durch den TEST #1 für jedes Beispiel A1 bis A6 bestimmte Abtrag sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt. Tabelle 1
Die in der Tabelle 1 zusammengefaßten Ergebnisse zeigen, daß die Leistung ähnlich war, wenn die Bestrahlung vor oder nach der Mineralaufbringung (P180 BAO) stattfand. Ohne hinzugefügtem TMPTA war die Mineralaufnahme ausgezeichnet, es wurde jedoch auch beobachtet, daß sie unter der Oberfläche des Harzes erfolgte und der Abtrag vernachlässigbar war. Mit 5% TMPTA war sowohl die Mineralaufnahme, als auch der Schiefer- Abtrag ausgezeichnet. Mit 10% TMPTA war die Mineralaufnahme merklich geringer, war aber immer noch gegenüber den Vergleichbeispielen A1 und A4 ohne TMPTA verbessert.

Beispiele 1 bis 8

Das beschichtete Schleifmittel der nachstehenden Beispiele 1 bis 8 (7 ist ein Vergleichsbeispiel) und Vergleichsbeispiele 1-4 wurden mittels derselben Prozedur wie das Beispiel A mit Ausnahme einiger Unterschiede in den Formulierungen gemäß Darstellung in Tabelle 2 angezeigten und einigen anderen Abweichungen, wie in der nach den Beispielen gegebenen Zusammenfassung geschildert, hergestellt. Tabelle 2

Beispiel 1:

Das Heißschmelzharz wurde auf eine Corona-behandelte ebene Seite einer HS-Unterlage mit einem darin enthaltenen PET- Vlies transfer-beschichtet. Das Gewicht der Herstellungsschicht war 25 g/m² und sie wurde unter Verwendung einer dotierten Quecksilberbogenlampe von Fusions Systems ("D"- Glühlampe) bei 79 Watt/cm bei 9,1 m/min. und mit 125 g/m² BAO des Grades P180 beschichtet, aktiviert. Die Herstellungsschicht-Härtungsbedingungen waren 20 Sekunden bei 90ºC. Das Material wurde mit einem Klebeschicht-Vorläufer, bestehend aus einer 100%igen Feststoffmischung eines UV-härtbaren Harzes, bestehend aus einem Teil Et-TMPTA und zwei Teilen eines Gemisches aus flüssigen Epoxidharzen mit 38 g/m² überbeschichtet und unter Verwendung von zwei "H"-Glühlampen mit 79 Watt/cm, 3 Durchläufen bei 15 m/min gehärtet und dann einer thermischen Härtung 30 Minuten bei 100ºC unterzogen. Es wurde dann mit einer standardmäßigen Kalziumstearat-überklebeschicht-Formulierung mit 33 g/m² beschichtet und luftgetrocknet.

Beispiel 2:

Das Heißschmelzharz wurde auf eine Corona-behandelte ebene Seite einer HS-Unterlage gemäß Beschreibung in Beispiel 1 beschichtet. Das Gewicht der Herstellungsschicht war 27 g/m² und sie wurde unter Verwendung einer Fusion-"V"-Glühlampe bei 79 Watt/cm aktiviert und mit Grad P180 HTAO mit 71 g/m² bei einer Bahngeschwindigkeit von 15 m/min beschichtet. Die Herstellungsschicht-Härtungsbedingungen waren 10 Minuten bei 99ºC. Das Material wurde mit einem Klebeschicht-Vorläufer, bestehend aus einer 100%igen Feststoffmischung eines UV- härtbaren Harzes, bestehend aus einem Teil Et-TMPTA und zwei Teilen eines Gemisches aus flüssigen Epoxidharzen mit 33 g/m² beschichtet und unter Verwendung von 2 "H"-Glühlampen bei 79 Watt/cm, 3 Durchläufen bei 16 m/min gehärtet und dann einer thermischen Härtung für 30 Minuten bei 100ºC unterworfen. Es wurde dann mit einer Kalziumstearatüberbeschichtung (beispielsweise einer Wasser-basierenden Kalziumstearatlösung mit 50% Fettstoffanteil) mit 17 g/m² beschichtet und für 10 Minuten bei 100ºC getrocknet.

Beispiel 3

Das Heißschmelzharz wurde auf eine Corona-behandelte ebene Seite einer HS-Unterlage wie in Beispiel 1 beschichtet. Das Gewicht der Herstellungsschicht war 27 g/m² und sie wurde unter Verwendung einer Fusion-"V"-Glühlampe bei 79 Watt/cm aktiviert und mit Grad P180 HTAO mit 71 g/m² beschichtet. Die Herstellungsschicht-Härtungsbedingungen waren 10 Minuten bei 99ºC. Das Material wurde mit einem Klebeschicht-Vorläufer, bestehend aus einer 100%igen Feststoffmischung eines UV- härtbaren Harzes, bestehend aus einem Teil Et-TMPTA und zwei Teilen eines Gemisches aus flüssigen Epoxidharzen mit 33 g/m² beschichtet und unter Verwendung von 2 "H"-Glühlampen bei 79 Watt/cm, 3 Durchläufen bei 18 m/min gehärtet und dann einer thermischen Härtung für 30 Minuten bei 100ºC unterworfen. Es wurde dann mit einer Kalziumstearatüberbeschichtung wie in Beispiel 2 mit 17 g/m² beschichtet und für 10 Minuten bei 100ºC getrocknet.

Beispiel 4

Das Heißschmelzharz wurde direkt auf eine Corona- behandelte Polypropylen-Folie beschichtet. Das Gewicht der Herstellungsschicht war 27 g/m² und sie wurde unter Verwendung einer Fusion-"V"-Glühlampe bei 79 Watt/cm aktiviert und mit Grad P180 HTAO mit 84 g/m² bei einer Bahngeschwindigkeit von 15 m/min beschichtet. Die Herstellungsschicht-Härtungsbedingungen waren 10 Minuten bei 99ºC. Das Material wurde mit einem Klebeschicht-Vorläufer, bestehend aus einer 100%igen Feststoffmischung eines UV-härtbaren Harzes, bestehend aus einem Teil Et-TMPTA und zwei Teilen eines Gemisches aus flüssigen Epoxidharzen mit 33 g/m² beschichtet und unter Verwendung von 2 "H"-Glühlampen bei 79 Watt/cm, 3 Durchläufen bei 18 m/min gehärtet und dann einer thermischen Härtung für 30 Minuten bei 100ºC unterworfen. Es wurde dann mit einer Kalziumstearatüberbeschichtung wie in Beispiel 2 mit 17 g/m² beschichtet und für 10 Minuten bei 100ºC getrocknet.

Beispiel 5

Das Heißschmelzharz wurde direkt auf eine Corona- behandelte Papier-Unterlage (150 g/cm², erhältlich unter der Handelsbezeichnung "Eddy Sandback N206") beschichtet. Das Gewicht der Herstellungsschicht war 21 g/m² und sie wurde unter Verwendung einer Fusion-"V"-Glühlampe bei 79 Watt/cm aktiviert und mit Grad P180 HTAO mit 71 g/m² bei einer Bahngeschwindigkeit von 15 m/min beschichtet. Die Herstellungsschicht-Härtungsbedingungen waren 10 Minuten bei 99ºC. Das Material wurde mit einem Klebeschicht-Vorläufer, bestehend aus einer 100%igen Feststoffmischung eines UV-härtbaren Harzes, bestehend aus einem Teil Et-TMPTA und zwei Teilen eines Gemisches aus flüssigen Epoxidharzen mit 33 g/m² beschichtet und unter Verwendung von 2 "H"-Glühlampen bei 79 Watt/cm, 3 Durchläufen bei 18 m/min gehärtet und dann einer thermischen Härtung für 30 Minuten bei 100ºC unterworfen. Es wurde dann mit einer Kalziumstearatüberbeschichtung wie in Beispiel 2 mit 17 g/m² beschichtet und für 10 Minuten bei 100ºC getrocknet.

Beispiel 6

Das Heißschmelzharz wurde direkt auf eine Corona- behandelte ebene Seite einer HS-Unterlage wie in Beispiel 1 beschichtet. Das Gewicht der Herstellungsschicht war 28 g/m² und sie wurde unter Verwendung einer Fusion-"V"-Glühlampe bei 79 Watt/cm aktiviert und mit Grad P180 HTAO mit 75 g/m² bei einer Bahngeschwindigkeit von 15 m/min beschichtet. Die Herstellungsschicht-Härtungsbedingungen waren 10 Minuten bei 99ºC. Das Material wurde mit einem Klebeschicht-Vorläufer, bestehend aus einer 100%igen Feststoffmischung eines UV- härtbaren Harzes, bestehend aus einem Teil Et-TMPTA und zwei Teilen eines Gemisches aus flüssigen Epoxidharzen mit 33 g/m² beschichtet und unter Verwendung von 2 "H"-Glühlampen bei 79 Watt/cm, 3 Durchläufen bei 18 m/min gehärtet und dann einer thermischen Härtung für 30 Minuten bei 100ºC unterworfen. Es wurde dann mit einer Kalziumstearatüberbeschichtung wie in Beispiel 2 mit 17 g/m² beschichtet und für 10 Minuten bei 100ºC getrocknet.

Vergleichsbeispiel 7

Das Heißschmelzharz wurde eine von Guilford gelieferte gebürstete PET-Unterlage transfer-beschichtet. Das Gewicht der Herstellungsschicht war 84 g/m² und sie wurde unter Verwendung einer Fusion-"D"-Glühlampe bei 79 Watt/cm aktiviert und mit Grad P180 BAO mit 75 g/m² bei einer Bahngeschwindigkeit von 9 m/min beschichtet. Die Herstellungsschicht- Härtungsbedingungen waren 10 Minuten bei 99ºC. Das Material wurde mit einer Klebeschicht aus Harnstoff-Formaldehydharz mit 75 g/m² versehen und dann für 30 Minuten bei 70ºC gehärtet. Es wurde dann mit einer Kalziumstearatüberbeschichtung wie in Beispiel 2 mit 17 g/m² beschichtet und für 10 Minuten bei 100ºC getrocknet.

Beispiel 8

Das Heißschmelzharz wurde auf eine Corona-behandelte ebene Seite einer HS-Unterlage wie in Beispiel 1 transferbeschichtet. Das Gewicht der Herstellungsschicht war 22 g/m² und sie wurde unter Verwendung einer Fusion-"V"-Glühlampe bei 79 Watt/cm aktiviert und mit Grad P180 BAO mit 71 g/m² bei einer Bahngeschwindigkeit von 15 m/min beschichtet. Die Herstellungsschicht-Härtungsbedingungen waren 10 Minuten bei 99ºC. Das Material wurde mit einem Klebeschicht-Vorläufer, bestehend aus einer 100%igen Feststoffmischung eines UV- härtbaren Harzes, bestehend aus einem Teil Et-TMPTA und zwei Teilen eines Gemisches aus flüssigen Epoxidharzen mit 33 g/m² beschichtet und unter Verwendung von 2 "H"-Glühlampen bei 79 Watt/cm, 3 Durchläufen bei 18 m/min gehärtet und dann einer thermischen Härtung für 30 Minuten bei 100ºC unterworfen. Es wurde dann mit einer Kalziumstearatüberbeschichtung wie in Beispiel 2 mit 17 g/m² beschichtet und für 10 Minuten bei 100ºC getrocknet.

Vergleichsbeispiele 1 bis 4:

Die nachstehenden Vergleichsbeispiele 1 bis 4, bezeichnet als CE1- CE4 wurden vorbereitet:
CE1: eine Grad P180 beschichtete Schleifscheibe der Gewichtsklasse "A", welche im Handel von Minnesota Mining and Manufacturing Co., Saint Paul., MN unter der Handelsbezeichnung "216 U" erhältlich ist.
CE2: eine Grad P180 Schleifscheibenfolie mit 50,8 um (2 mil) Dicke, erhältlich im Handel von Minnesota Mining and Manufacturing Co., Saint Paul, MN unter der Handelsbezeichnung "255L Production HOOKIT".
CE3: eine Grad P 180 beschichtete Schleifscheibe der Gewichtsklasse "B", erhältlich im Handel von Minnesota Mining and Manufacturing Co., Saint Paul, MN unter der Handelsbezeichnung "255P HOOKIT"".
CE4: eine Grad 180-A beschichtete Schleifscheibe mit einer Papierunterlage der Gewichtsklasse "B" und im Handel von Norton Company, unter der Handelsbezeichnung "NO-FIL Adalox Speed-Grip A273" erhältlich.
Die gemäß den Beispielen 1 bis 8 (7 ist ein Vergleichsbeispiel) hergestellten Schleifmittel und die Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden dann gemäß den in Tabelle 3 dargestellten Tests mit den angegebenen Ausnahmen analysiert, bei denen keine Test durchgeführt worden sind. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Tabelle 3
* Test nicht durchgeführt

Beispiele 9 bis 14

Zusätzlich beschichtete Schleifmittel wurden gemäß derselben Prozedur, wie sie für das Beispiel A beschrieben wurde, mit der Ausnahme hergestellt, daß die Formulierungen in die in Tabelle 4 dargestellten verändert wurden. Die sechs Formulierungen für die Beispiele 9 bis 14 überdecken eine Vielfalt von Heißschmelzsystemen, welche das polyfunktionale Acrylat, den Typ des Polyesters und das Vorhandensein eines Klebrigmachers variieren. Der effektive Konzentrationsbereich des polyfunktionalen Acrylats ist proportional zu dem äquivalenten Gewicht des polyfunktionalen Acrylats und umgekehrt proportional zu der Funktionalität des polyfunktionalen Acrylats. Tabelle 4
Die aus jedem der Beispiele 9 bis 14 hergestellten beschichteten Schleifmittel wurden dann auf Mineralaufnahme und Schnittleistung gemäß Test #1 (nach 500 Zyklen) getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt. Tabelle 5
*: Test nicht durchgeführt

Claims

1. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 412), welches aufweist:

(a) eine Unterlage (12; 201; 401) mit einer Vorderseite und einer Rückseite;

(b) einen vernetzten ersten Binder (18; 204) auf dar Vorderseite der Unterlage (12; 201; 401), wobei der erste Binder (18; 204) aus einem ersten Bindervorläufer (404) erzeugt wird, und der erste Bindervorläufer (404) aufweist:

(i) ein Epoxidharz

(ii) eine polyfunktionale Acrylatkomponente

(iii) eine Polyesterkomponente

(iv) ein Härtungsmittel zum Vernetzen des Epoxidharzes; und

(c) mehrere Schleifpartikel (16; 206; 406), wobei die Schleifpartikel zumindest teilweise in dem ersten Binder (18; 204) eingebettet sind.

2. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 1, wobei der erste Bindervorläufer (404), ein energie- härtbares, schmelz-verarbeitbares Harz ist.

3. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 1, wobei die Unterlage (12; 201; 401) mehrere Hakenstiele (203; 402) aufweist, welche von der Rückseite hervorstehen, und der erste Bindervorläufer (404) ein heißschmelzverarbeitbarer Haftkleber ist.

4. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 1, wobei die Unterlage (12; 201; 401) mehrere Schlaufen aufweist, welche von der Rückseite hervorstehen, und der erste Bindervorläufer (404) ein Haft-Heißschmelzkleber ist.

5. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 2, welcher ferner einen zweiten Binder (20; 205) über dem ersten Binder (18; 204) und den Schleifpartikeln (16; 206; 406) aufweist.

6. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 5, wobei der erste Binder (18; 204) ferner Mittel zum Vernetzen der polyfunktionalen Acrylatkomponente aufweist.

7. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 6, wobei das Härtungsmittel zum Vernetzen des Epoxidharzes ein Photokatalysator ist.

8. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 7, wobei der Photokatalysator ein kationischer Photokatalysator ist, welcher in der Lage ist, eine Säure zum Katalysieren der Polymerisation des Epoxidharzes zu erzeugen.

9. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 6, wobei das Mittel zum Vernetzen der polyfunktionalen Acrylatkomponente einen Initiator mit freien Radikalen aufweist, welcher aus der aus einem thermischen Initiator und einem Photoinitiator bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

10. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 5, wobei der vernetzte erste Binder (18; 204) erzeugt wird, indem der erste Bindervorläufer (404) gehärtet wird, und der erste Bindervorläufer (404) pro 100 Gewichtsanteile aufweist:

(a) etwa 5 bis 75 Teile des Epoxidharzes;

(b) etwa 94 bis 5 Teile der Polyesterkomponente;

(c) etwa 0,1 bis 20 Teile der polyfunktionalen Acrylatkomponente;

(d) etwa 0,1 bis 4 Teile des Epoxidhärtungsmittels; und

(e) ein optionales Hydroxyl-enthaltendes Material mit einer Hydroxylfunktionalität von mindestens 1.

11. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 5, wobei der vernetzte erste Binder (18; 204) ein Polymerisationsprodukt mit freien Radikalen von der polyfunktionalen Polyacrylatkomponente aufweist.

12. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 5, wobei die polyfunktionale Acrylatkomponente aus der aus Ethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, ethoxiliertes Trimethylolpropantriacrylat, Glyceroltriacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Pentaerythritoltrimethacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat, Pentaerythritoltetramethacrylat, Neopentylglycoldiacrylat und Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

13. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 5, wobei das Epoxidharz ein Glyzidylethermonomer mit der Formel:

aufweist, wobei R' ein Alkyl oder Aryl und n eine ganze Zahl zwischen 1 und 6 ist.

14. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 5, wobei (i) die Polyesterkomponente ein Reaktionsprodukt von (a) einer Dicarboxylsäure ist, welche aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus gesättigten aliphatischen Dicarboxylsäuren, welche zwischen 4 und 12 Kohlenstoffatome enthalten (und Diesterderivate davon) und aromatischen Dicarboxylsäuren, welche 8 bis 15 Kohlenstoffatome enthalten (und Diesterderivate davon) ausgewählt wird, und (b) einem Diol mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen; oder (ii) die Polyesterkomponente eine Brookfield-Viskosität aufweist, welche 10.000 mPa bei 121ºC überschreitet; oder (iii) die Polyesterkomponente ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 7.500 bis 200.000 aufweist.

15. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 5, welcher ferner einen dritten Binder (22) über dem zweiten Binder (20; 205) aufweist.

16. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 5, wobei die Unterlage (12; 201; 401) auf der aus einem Gewebe, einer Metallfolie, einer Kunststoffolie, einem Schaum, einem Papier, und einem Mehrkomponentenmaterial bestehenden Gruppe ausgewählt wird, wobei das Gewebe aus der aus einer Webgewebe und einem Vliesgewebe bestehenden Gruppe ausgewählt wird, das Mehrkomponentenmaterial aus der aus einem mit Haken versehenen Substrat, einem Schlaufengewebe, einem vulkanisierten Fasermaterial und einem Laminat bestehenden Gruppe ausgewählt wird, oder wobei die Unterlage (12; 201; 401) ein poröses Material ist.

17. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 5, wobei die Rückseite der Unterlage (201; 401) mehrere hakenförmige Stiele (203; 402) aufweist oder wobei die Rückseitenoberfläche der Unterlage (12; 201; 401) mehrere Schlaufen aufweist: oder wobei die Rückseite der Unterlage (12; 201; 401) einen Haftkleber aufweist.

18. Beschichtetes Schleifmittel (10; 200; 413) nach Anspruch 5, wobei der erste Binder (18; 204) ferner ein Additiv aufweist, welches aus dar aus Füller, Fasern, Farbstoffen, Pigmente, Benetzungsmitteln, Weichmachern und Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

19. Verfahren (400) zum Herstellen eines beschichteten Schleifmittels (10; 200; 413) mit den Schritten:

(a) Bereitstellen einer Unterlage (12; 201; 401) mit einer Vorderseite und einer Rückseite;

(b) Aufbringen eines energiehärtbaren ersten Bindervorläufer (404) auf die Vorderseite der Unterlage (12; 201; 401), mit:

(i) einem Epoxidharz,

(ii) einer polyfunktionalen Acrylatkomponente,

(iii) einer Polyesterkomponente,

(iv) einem Härtungsmittel zum Vernetzen des Epoxidharzes;

(c) Aussetzen des ersten Bindervorläufers (404) an eine Energiequelle (405), um wenigstens eine Teilhärtung des ersten Bindervorläufers (404) zu initiieren,

(d) zumindest teilweises Einbetten mehrerer Schleifpartikel (16; 206; 406) in den ersten Bindervorläufer (404); und

(e) Zulassen einer ausreichenden Aushärtung des ersten Bindervorläufer (404), um eine vernetzte Beschichtung (18; 204) zu erzeugen, wobei die Schleifpartikel (16; 206; 406) wenigstens teilweise darin eingebettet sind.

20. Verfahren (400) nach Anspruch 19, wobei die Unterlage (12; 201; 401) mehrere Haken (203; 402) aufweist, welche von der Rückseite hervorstehen, und der erste Bindervorläufer (404) ein energie-härtbarer erster Heißschmelzbinder-Vorläufer ist.

21. Verfahren (400) nach Anspruch 19, wobei die Unterlage (12; 201; 401) mehrere Schlaufen aufweist, welche von der Rückseite hervorstehen, und der erste Bindervorläufer (404) ein energie-härtbarer erster Heißschmelzbinder- Vorläufer ist.

22. Verfahren (400) nach Anspruch 19, wobei der erste Bindervorläufer (404) ein energie-härtbarer, schmelz-verarbeitbarer erster Bindervorläufer ist.

23. Verfahren (400)nach Anspruch 22, wobei der erste Bindervorläufer (404) ferner einen Photoinitiator zum Vernetzen der polyfunktionalen Acrylatharzkomponente aufweist.

24. Verfahren (400) nach Anspruch 23, wobei die Energiequelle (405) aktinische Energie ist.

25. Verfahren (400) nach Anspruch 23, wobei die Energiequelle (405) sichtbare Lichtenergie ist.

26. Verfahren (400) nach Anspruch 23, wobei die Schleifpartikel (16; 206; 406) in dem ersten Binder (18; 204) abgeschieden werden, nachdem der erste Bindervorläufer (404) der Energiequelle (405) in dem Schritt (c) ausgesetzt wurde.

27. Verfahren (400) nach Anspruch 23, wobei der erste Bindervorläufer (404) Hafteigenschaften aufweist, wenn die Schleifpartikel (16; 206; 406) darin abgeschieden sind.

28. Verfahren (400) nach Anspruch 23, welches ferner den zusätzlichen Schritt der thermischen Härtung des ersten Bindervorläufers (404) nach dem Abschluß des Schrittes (c) und des Schrittes (b) aufweist.

29. Verfahren (400) nach Anspruch 23, welches ferner nach dem Schritt (d) die zusätzlichen Schritte einer Aufbringung eines zweiten Bindervorläufers (410) über dem ersten Bindervorläufer (404) und den Schleifpartikeln (16; 206; 406) und das Härten des zweiten Bindervorläufers (410) aufweist.

30. Verfahren (400) nach Anspruch 23, wobei der erste Bindervorläufer (404) auf die Unterlage (12; 201; 401) im Schritt (b) mittels eines Verfahrens aufgebracht wird, welches aus der aus Walzbeschichtung, Umkehrwalzbeschichtung, Transferbeschichtung, Tiefdruckbeschichtung, Rakelbeschichtung, Fließbeschichtung, Extrusion, Formbeschichtung und Lamination bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

31. Verfahren (400) nach Anspruch 23, wobei der erste Bindervorläufer (404) auf die Unterlage (12; 201; 401) im Schritt (b) bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 50 bis 125ºC aufgebracht wird.

32. Verfahren (400) nach Anspruch 23, wobei die erste Unterlage (201; 401) eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseitenoberfläche den ersten Bindervorläufer (404) wie im Schritt (b) aufgebracht aufnimmt, und die Rückseite cier Unterlage (201, 401) mehrere hakenförmige Stiele (203; 402) aufweist.