DE3603398A1

DE3603398A1 - Beschichtetes schleifmittel und verfahren zu dessen herstellung

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Publication number: DE3603398A1
Application number: DE19863603398
Authority: DE
Inventors: Lawrence Dean Buffalo N.Y. Caul; Paul Francis Niagara Falls N.Y. Forsyth
Original assignee: Carborundum Abrasives Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1985-02-08
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1986-08-14
Also published as: JPS61236474A; JPH0741540B2; US4588419A

Description

Beschichtetes Schleifmittel und
Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung betriff mit einem Überzug versehene Schleifmittel und speziell mit Überzug versehene Schleifmaterialprodukte. Insbesondere betrifft die Erfindung mit Überzug versehene Schleifmittelprodukte und Verfahren zur Herstellung der Produkte sowie die Verwendung von Harzüberzügen auf Stoff- oder Papierbahnen zur Erzeugung eines Handelsproduktes, das anschließend für die Herstellung überzogener Schleifmaterialien ist.
Es wird Bezug genommen auf den Inhalt der US-PS 4 457 766 und der US-PS 4 547 204.
Auf dem Gebiet der mit Uberzug versehenen Schleifmittel ist es bekannt, ein Harzbindemittel und Schleifmittelkörner auf einem Papier- oder Stoffsubstrat aufzubringen und das Bindemittel unter Erzeugung eines beschichteten Schleifmittelproduktes zu härten. Typischerweise wird über der Korn enthaltenden Schicht ein weiterer Überzug aufgebracht und seinerseits gehärtet. Beispiele geeigneter Bindemittel sind Glutelinkleister und Phenolharze. Wenn wasserabstoßende oder wasserdichte Produkt erwünscht sind, werden typischerweise Polyurethanharze, Epoxyharze und Alkydharze, gegebenenfalls in Kombination mit Melaminharzen, verwendet. Spezielle Methoden und Vorrichtungen sind für das lange Härtungsverfahren erforderlich. Um einen Abbau der Fasersubstrate zu vermeiden, die gewöhnlich aus Polyester oder Cellulose bestehen, erfolgt die Härtung bei einer Maximaltemperatur von 120 bis 130 OC. Schnelle Härtung, die die Verwendung eines horizontalen Trockners erlauben würde, wird allgemein nicht angewendet, da sich in dem Harz Gasblasen bilden, die die Haftung des Harzes auf dem Substrat nachteilig beeinflussen.
Härtung des beschichteten Materials erfordert gewöhnlich eine oder mehrere Stunden, und sie wird daher bequemerweise in einem Schleifentrockner durchgeführt. Die Schleifentrock- ner, durch die das beschichtete Bahnmaterial geführt wird, ermöglichen ein langes Härtungsverfahren, doch gibt es auch Nachteile, wie Fehler, die in den Bereichen des Materials, wo es aufgehängt ist, gebildet werden können, Herablaiifen des Bindemittels und Veränderung der Kornlage infolge der vertikalen Aufhängung. Auch können Unterschiede in der Temperatur in dem Schleifentrockner, die durch die erforderl:-che langsame Luftzirkulation hervorgerufen werden, unre-roduzierbare und unvollständige Trocknung oder Härtung des Bindemittelmaterials verursachen.
Außerdem gibt es einige andere Nachteile in der derzeiL gen gewerblichen Praxis der Gewinnung beschichteter Schlei=Tlittel. Beispielsweise sind zahlreiche getrennte Härtun$sstllfer in dem typischen Verfahren zur Herstellung von Schleifmitteln mit Stoff- oder Papiersubstrat erforderlich. Allgemein wird das Substrat zunächst so behandelt, daß eine Basis für die Aufbringung von Schleifmitteln gewonnen wird. Anschließend werden beschichtete Schleifmaterialien unter Verwendung dieser Basis hergestellt. Die Basis, wie Stoff, wird gewöhnlich mit wenigstens einem Rückenharzüberzug coschichtet, der den Stoff mit Harz imprägniert und die Zwischenräume in der Rückseite des Stoffen ausfüllt. Der Basisstoff wird auch typischerweise mit wenigstens einem Vorderseitenüberzug versehen, um die Zwischenräume des Stoffes auf der Vorderseite auszufüllen. Anschließend wird über dem Basisüberzug ein Hauptüberzug aufgebracht, das Schleifmittelkorn zugegeben und schließlich ein Endüberzug oder Decküberzug aufgebracht.
Wie oben diskutiert, wird das Trocknen oder Härten der verschiedenen Überzüge allgemein in einem Schleifentrockner durchgeführt. Solche Trockner erfordern eine wesentliche Menge an Fußbodenraum und haben hohe Energieerfordernisse.
Außerdem ist die Temperatur in großen Trocknern schwierig, wenn überhaupt, zu steuern. Außerdem gibt es ein Problem der Art, daß Harz und Körner während der Härtung wegen der erforderlichen langen Hängezeiten ihre Positionen verändern.
Es wurde in der US-PS 4 047 903 vorgeschlagen, daß wasserdichte Schleifmittel unter Verwendung von Harzen hergestellt werden, die mit einem Elektronenstrahl gehärtet werden. Es blieb aber ein Bedarf an günstigen Methoden, Zusammensetzungen und Vorrichtungen, die die gewerbliche Herstellung beschichteter Schleifmittelprodukte gestatten, welche durch Elektronenstrahlhärtung hergestellt werden.
Bei der Herstellung herkömmlich beschichteter Schleifmittelprodukte werden relativ dicke Harzüberzüge benutzt im Vergleich mit der Dicke, die allgemein bei der Elektronenstrahlhärtung verwendet wird. Die relativ dicken Überzüge erzeugen Handhabungsprobleme, da die Harze nicht rasch härten und dazu neigen, eine wesentliche Zeit vor der vollständigen Aushärtung klebrig zu bleiben.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Verwendung von Kombinationen von mit Elektronenstrahlen härtbaren Harzsystemen und herkömmlichen hitzehärtbaren Harzsystemen. Die Kombinationen ergeben viele der Vorteile von Systemen, die bloß mit Elektronenstrahlung härtbare Harze verwenden, benutzen aber wirtschaftlichere Gemische, die herkömmliche hitzehärtbare Harze einschließen. Die Hybridgemische nach der vorliegenden Erfindung, in denen ein durch Elektronenstrahlung härtbares Harzsystem und ein herkömmliches hitzehärtbares Harzsystem in einem einzigen Überzug vereinigt werden, sind besonders brauchbar. Solche Gemische werden auf einem Substrat aufgebracht und so behandelt, daß der durch Elektronenstrahlung härtbare Harzanteil härtet. Das resultierende Produkt ist eine Kombination von gehärtetem durch Elektronenstrahlung härtbarem Harz und teilweise gehärtetem hitzehärtbarem Harz. Das Produkt, das typischerweise geringfügig klebrig ist, ist ausreichend nichtanhaftend, so daß es aufgerollt und gelagert werden kann oder für kontinuierliche Verarbeitung ohne vollständige Härtung der hitzehärtbaren Harzkomponente verwendet werden kann. Verschiedene Schichten von Hybridgemischen können nacheinander ohne vollständige Aushärtung der hitzehärtbaren Anteile der Schichten aufgebracht werden. Die unvollständig gehärteten hitzehärtbaren Harze werden zweckmäßig in einer einzigen Hitzehärtungsstufe, die typischerweise am Ende stattfindet, ausgehärtet.
Die vorliegende Erfindung liefert ein beschichtetes oder mit Überzug versehenes Schleifmittelprodukt guter Quaiitt in billiger, gewerblich zufriedenstellender Weise.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, Nachteile e;er bekannten Methoden zur'Gewinnung harzbeschichteter Papier- und Stoff bahnen zu überwinden.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, Nachteile der be kannten Verfahren zur Herstellung beschichteter Schleifmittelprodukte zu beseitigen.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, Gemische von mit Elektronenstrahlen härtbaren und von hitzehärtbaren Harzen zu bekommen, die für eine Rückenbeschichtung von Stoff für die anschließende Herstellung beschichteter Schleifmittelprodukte geeignet sind.
Noch ein anderes Ziel der Erfindung ist es, verbesserte Vorderseitenbeschichtungen auf Stoff für die Verwendung ei der Herstellung beschichteter Schleifmittel unter Benutzung von mit Elektronenstrahlen härtbaren und hitzehärtbaren Harzsystemen zu bekommen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, verbesserte Hauptüberzüge zu erhalten, die für die Verwendung in Elektronenstrahlhärtungs- und Hitzehärtungsverfahren sind.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, verbesserte zusammehängende gleichmäßige Überzüge von Rücken- oder Substratmaterialien zu erhalten, die für überzogene Schleifmittelprodukte verwendet werden.
Es ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, ein mit Elektronenstrahlen härtbares und hitzehärtbares Harzsystem mit verbesserter Haftung auf Rücken- oder Substratmaterialien zu liefern.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, verbesserte Harzsysteme für die Elektronenstrahlhärtung und Hitzehärtung des Endüberzuges auf beschichteten Schleifmaterialien zu erhalten.
Noch ein anderes Ziel der Erfindung ist es, Harzsysteme zu liefern, die für das kontinuierliche Beschichten und die Schleifmittelkornaufbringung auf Bahnen in Vorrichtungen, die für die Elektronenstrahlhärtung eingerichtet sind, geeignet sind.
Diese und andere Ziele der Erfindung erreicht man mit verbesserten Harz Zusammensetzungen, die besonders für die Benutzung in Elektronenstrahlhärtungsverfahren geeignet sind.
Die Harzsysteme der vorliegenden Erfindung sind besonders geeignet für das Beschichten von Stoff, der als die Basis oder das Substrat beschichteter Schleifmittelmaterialien verwendet wird. Das behandelte Basisstoffprodukt ist brauchbar für die unmittelbare Verarbeitung zu einem beschichteten Schleifmittelprodukt durch die Aufbringung von Schleifmittelkorn, oder es känn für spätere Verwendung gelagert werden, oder es kann als wasserdichter dehnungsbeständiger Stoff, der für die Herstellung beschichteter Schleifmaterialien geeignet ist, verkauft werden.
Die Erfindung betrifft auch durch Elektronenstrahlung oder Elektronenstrahlen härtbare Harzsysteme und herkömmliche hitzehärtbare Harzsysteme, die besonders geeignet sind für die Verwendung bei der Herstellung beschichteter Schleifmittelprodukte mit mehreren Schichten oder Überzügen, wie beispielsweise Grund-, Haupt- und Endüberzüge. Der Hauptüberzug ist der Harzüberzug, auf dem das Schleifmittelkorn abgelagert wird. Der Hauptüberzug muß das Korn in dem Harz halten, während das Produkt zahlreiche Male gebogen wird, ohne daß der Überzug sich von dem Basisstoff löst oder das Korn sich aus der Harzschicht löst. Der Endüberzug ist der Überzug, der über das Schleifmittelkorn gelegt wird, um das Halten des Korn auf dem Substrat während des Biegens oder kei Schleifen zu unterstützen.
Es liegt innerhalb des Gedankens der vorliegenden Erfindung verschiedene Kombinationen von mit Elektronenstrahlung härtbaren Harzsystemen mit herkömmlichen hitzehärtbaren Harzsystemen zu benutzen. Beispielsweise könnten die RI:'rjke- und Vorderseitenüberzüge eines Stoff substrates unter Verwendung von mit Elektronenstrahlen härtbarem Harz gebildet und dar der Hauptüberzug und der Endüberzug unter Benutzung nerkommlicher hitzehärtbarer Harzsysteme hergestellt werden. Sc sind die mit Elektronenstrahlen härtenden Harzsysteme nach der vorliegenden Erfindung verträglich mit herkcsmlic'Een hitzehärtbaren Harzen und können in verschiedenen Kombinatonen mit diesen benutzt werden. Beispielsweise kann der Vorderseitenüberzug mit einem mit Elektronenstrahlen härtbarem Harz gewonnen werden, während der Rückseitenüberzug aus einem herkömmlichen hitzehärtbaren Harz bestehen kann. Verschiedene Kombinationen der verschiedenen Überzüge können leicht und einfach unter Verwendung der Harzsysteme nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Außerdem können die Harzsysteme auch bei der Herstellung einer einzigen Schicht miteinander kombiniert werden. So können die Vorderseiten-, Rückseiten-, Haupt- oder Endüberzüge getrennt aus Hybridharzsystemen, d. h. aus Gemischen von mit Elektronenstrahlen härtbaren und von hitzehärtbaren Harzen, gebildet werden. Die vorliegenden Harzsysteme gestatten dem Hersteller eine Vielseitigkeit bei der Herstellung überzogener Schleifmittelprodukte mit besserer Flexibilität, besserer Haftung der Teilchen und geringerem Abplatzen oder geringerer Schichtentrennung.
Die Zusammensetzung der verschiedenen Schichten kann zwischen mit Elektronenstrahlen härtbaren, herkömmlichen hitze- härtbaren oder Hybridharzsystemen ausgetauscht werden. Die Aufbringung einer Schicht eines mit Elektronenstrahlen härtbaren Harzes oder eines Hybridharzes direkt über einer Schicht eines hitzehärtbaren Harzes, wie einer gehärteten oder teilgehärteten Phenolharzschicht, führt jedoch zu unbefriedigender Anhaftung der Schichten.
Die vorliegenden beschichteten oder überzogenen Schleifmittelprodukte haben mehrere Schichten oder Überzüge, die aus elektronenhärtbaren Harzen, hitzehärtbaren Harzen oder Gemischen derselben ausgewählt sind. Die mehreren Überzüge enthalten wenigstens jeweils einen Grund- oder Vorderseitenüberzug, Hauptüberzug und Endüberzug. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist wenigstens ein Uberzug ein durch Elektronenstrahlen härtbares Harz und wenigstens ein Überzug ein hitzehärtbares Harz auf. So erfüllt eine Schicht eines Hybridharzes das obige Erfordernis.
In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein beschichtetes Schleifmittel auf einem Stoffsubstratmaterial und Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch ein beschichtetes Schleifmittel auf einem Papiersubstratmaterial.
Die Harzsysteme nach der Erfindung können benutzt werden, um harzbehandelte, mit einem Fasersubstrat, gewöhnlich Stoff-oder Papiersubstrat, versehene Bogen- oder Bahnmaterialien zu gewinnen. Die Harzsysteme können weiterhin dazu verwendet werden, um harzbehandelte flexible Bahnen von Stoff oder Papier zu bekommen, die an andere für die Verwendung bei der Herstellung beschichteter Schleifmittelprodukte verkauft werden können.
Beschichtete Schleifmittel, die mit den Harzsystemen nach der Erfindung gewonnen werden können, sind in den Fig. 1 und 2 erläutert. Wie in Fig. 1 erläutert ist, ist das allge- mein mit 30 bezeichnete beschichtete Schleifmittel mit einem Stoff substrat versehen. Stoff 42 wurde mit einem Rückseitenüberzug 40 und einem Vorderseitenüberzug 38 versehen. Über dem Vorderseitenüberzug liegt ein Hauptüberzug 36, in dem Schleifmittel 32, wie Siliciumcarbid oder AluminiumcEYid, eingebettet sind. Ein Endüberzug 34 ist über dem HauPtibezug 36 und den Schleifmittelkörnern 32 aufgebracht. Es {ihe keine klare Grenzlinie zwischen dem Rückseitenüberzug und dem Vorderseitenüberzug, die im Inneren des Stoffsubst ates aufeinandertreffen, welches so viel wie möglich mit den Harzen dieser Überzüge gesättigt ist.
In Fig. 2 ist ein allgemein mit 50 bezeichnetes beschichtetes Schleifmittel erläutert, das ein Papiersubstra - aufweist. Das Papiersubstrat 60 ist mit einem Rückseitentiberzug 58 und einem Vorderseitenüberzug 56 versehen. Der Vorderseitenüberzug ist mit einem Hauptüberzug 54 beschichtf2t, in welchen Schleifmittelkörner 62 eingebettet sind Die Schleifmittelkörner 62 und der Hauptüberzug 54 sind mit einem Endüberzug 52 beschichtet, der dazu beiträgt, die Schleifmittelkörner 62 während der Benutzung auf dem Substrat zu halten, und der außerdem Schneidhilfsmittel enthalten kann.
Die Reihenfolge, in welcher der Rückseitenüberzug und der Vorderseitenüberzug auf das Substrat aufgebracht werden, kann variiert werden, doch wird allgemein der Vorderseitenüberzug zuerst auf dem Substrat aufgebracht. Der Rückseitenüberzug, der Vorderseitenüberzug, der Hauptüberzug und der Endüberzug können jeweils vollstandig aus elektronenhärtbaren Harzen oder einer Kombination von Schichten aus mit Elektronenstrahlen härtbaren und herkömmlichen hitzehärtbaren Harzen bestehen, oder die getrennten Schichten können aus Gemischen von mit Elektronenstrahlen härtbaren und hitzehärtbaren Harzen bestehen, vorausgesetzt, daß wenigstens eine Schicht oder ein Überzug ein mit Elektronenstrahlen härtbares Harz aufweist. Es ist verständlich, daß eine l3ybridharzschicht (ein Gemisch von mit Elektronenstrahlen härtbaren und hitzehärtbaren Harzen) das letztere Erfordernis erfüllt. Außerdem können die Rückseiten-, Vorderseiten-oder Basis-, Haupt- und Endüberzüge mit weiteren Harzüberzügen beschichtet werden, wenn dies erwünscht oder erforderlich ist.
Die mit Elektronenstrahlung härtbaren Harzsysteme nach der Erfindung weisen ein Oligomer, ein Verdünnungsmittel, Füllstoffe und kleinere Mengen anderer Zusatzstoffe, wie oberflächenaktiver Stoffe, Pigmente und Suspendiermittel, auf.
Die Mengen und das spezielle Material werden in jedem Einzelfall so ausgewählt, daß sie bei niedrigstmöglichen Kosten für jeden Überzug die erwünschten Eigenschaften ergeben.
Die in den mit Elektronenstrahlung härtbaren Systemen nach der Erfindung verwendeten Oligomeren können irgendein reaktives Polymer sein, das dem Substratmaterial und dem beschichteten Schleifmittelprodukt die erwünschten Eigenschaften verleiht. Als geeignete elektronenhärtbare Harze erwiesen sich die Urethanacrylate und Epoxyacrylate. Besonders bevorzugt unter den acrylierten Epoxyharzen sind die Diacrylatester, wie die Diacrylatester von Bisphenol A-Expoxyharz.
Bevorzugte Urethane sind Diacrylatester von NCO-verlängerten Polyestern oder Polyethern mit Hydroxylendgruppen. Diese Harze haben gute Festigkeitseigenschaften und haften gut sowohl an den Basismaterialien als auch an dem Schleifmittelkorn. Die Urethanacrylate werden am besten in Stoffbehandlungssystemen und in dem Hauptüberzug beschichteter Schleifmittelprodukte verwendet.
Verdünnungsmittel können benutzt werden, um die Viskosität da Uberzugsgemisches auf die Verwendung verschiedener Aufbringungsmethoden, wie Messerbeschichtung, Walzendruckbeschichtung, Überführungswalzenbeschichtung und Rakelbeschichtung, einzustellen. Außerdem können die Verdünnungsmittel benutzt werden, um Härtungseigenschaften des Harzes und die Flexibilität sowohl des Harzmaterials als auch der beschichteten Schleifmittelprodukte zu modifizieren. Es kann irgendein Verdünnungsmittel bei der Erfindung verwendet werden, das für vorteilhafte Modifizierung der Eigenschaften acrylierter Urethanharze oder acrylierter Epoxyharze geeignet ist. Unter geeigneten Verdünnungsmitteln für die elektronenhärtbaren Harze befinden sich die Vinylpyrrolidone und die mehrfunktionellen und monofunktionellen Acrylate Die bevorzugten Verbindungen sind N-Vinyl-2-pyrrolidon (NVP), 1,6-Hexandioldiacrylat (HDODA), Tetraethylenglycoldlacrylat (TTEGDA) und Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA', Wenn diese Materialien zur Einstellung der Viskosität zugegeben werden, modifizieren sie die Flexibilität und vermindern sie die für die Härtung erforderliche Strahlung.
Die Harzsysteme nach der Erfindung können auch Füllstoffmaw terialien enthalten, die zweckmäßig aus irgendwelchen Füllstoffen ausgewählt werden, die die Eigenschaften des Systemes nicht nachteilig beeinflussen, von niedrigen Kosten sinJ und in der Lage sind, in wesentlichen Mengen in das System eingearbeitet zu werden. Bevorzugte Füllstoffe sind eaZciumcarbonat, Aluminiumsilikat und Aluminiumoxidtrihydrat. Solche Materialien erwiesen sich als in großen Mengen in den Harzsystemen unter Beibehaltung guter Festigkeits- und Flexibilitätseigenschaften des gehärteten Harzes geeignet.
Unter Zusatzstoffen, die für die Harzsysteme nach der vorliegenden Erfindung geeignet sind, finden sich jene, die dazu bestimmt sind, als oberflächenaktive Mittel, Färbepigmente und Suspendiermittel zu wirken. Ein bevorzugtes Suspendiermittel ist Rauchkieselsäure, vorzugsweise mit einer Teilchengröße von etwa 12 mp, da ein solches Material gute rheologische Eigenschaften gibt. Es können irgendwelche geeigneten Farbstoffe oder Pigmente benutzt werden, um mit der erwünschten Menge die beschichteten Schleifmittel anzufärben.
Bei der Herstellung verschiedener Schichten oder Überzüge von mit Elektronenstrahlung härtbarem Harz werden das Oligomere und Verdünnungsmittel häufig in einem Verhältnis von etwa 50 bis etwa 90 Gew.-% Oligomer zu etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% Verdünnungsmittel vermischt. Es wurde gefunden, daß ein bevorzugter Verdünnungsmittelbereich bei etwa 10 bis etwa 30 Gew.-% des Ologimeren liegt, um erwünschte Flexibilität und Härte zu bekommen. Die Mengen werden so ausgewählt, daß sie eine erwünschte Viskosität für die zu benutzende Aufbringungsmethode ergeben und auch die erforderliche Flexibilität und Härte ergeben.
Die bei der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung getrennter Schichten oder als eine Komponente der Hybridharzsysteme brauchbaren herkömmlichen hitzehärtbaren Harze können unter irgendwelchen hitzehärtbaren Harzen ausgewählt werden, die mit den vorliegenden durch Elektronenstrahlen härtbaren Harzen verträglich sind. Beispiele geeigneter hitzehärtbarer Harze sind Phenolharze, Melaminharze, Aminoharze, Alkyaharze und Furanharze. Phenolharze sind gewöhnlich wegen ihrer Verfügbarkeit, Kosten und leichten Handhabung bevorzugt. Außerdem verleihen solche Harze dem fertigen beschichteten Schleifmittelprodukt zusätzlich hitzebeständige Eigenschaften.
Die bei der vorliegenden Erfindung brauchbaren Hybridharzsysteme enthalten bis zu 50 Gew.-% hitzehärtbares Harz. Gemische, die etwa 25 bis etwa 40 Gew.-% hitzehärtbares Harz enthalten, erwiesen sich als besonders brauchbar.
Die Menge an Füllstoff, die in dem mit Elektronenstrahlen härtbaren System oder in dem Hybridharzsystem benutzt wird, wird durch die benutzte Harz- und Verdünnungsmittelmenge bestimmt. Allgemein werden zwischen etwa 30 und etwa 100 Gewichtsteile Füllstoff je 100 Gewichtsteile des Harz- und Verdünnungsmittelsystems verwendet. Das oberflächenaktive Mittel, Suspendiermittel und Pigmente werden allgemein in sehr kleinen Mengen und in der kleinsten Menge benutzt, die noch wirksam ist, um die erwünschte Färbung und die erwünschten Dispergiermitteleigenschaften zu ergeben.
Die Menge an Vorderseitenfüllung, die für jedes Substrat erforderlich ist, wird am besten bestimmt, indem man die erwünschten Eigenschaften in dem Endprodukt betrachtet. Im Falle von 17 pound je Ries (ream) Polyestersubstrat zeigte sich, daß zwischen etwa 25 und etwa 60 % des GewskPgev htes als Vorderseitenfüllungsbeschichtung aufgebracht werden sollten. Für das gleiche Polyestergewebe mit 17 pound erwies sich eine Rückseitenfüllung von etwa 10 bis etwa 30 Gew. % des Polyesters als geeignet, um einen gefüllten Stoff cezeichneter Flexibilität, Abnutzungsbeständigkeit und Dennungsbeständigkeit zu ergeben.
Die Menge der Haupt- und Endüberzüge, die auf dem Substrat aufgebracht werden, muß ausreichen, um die Schleif'it-telteilchen zu halten.
Die Methoden der Aufbringung der Überzüge nach der B.$indt g können aus jenen ausgewählt werden, die auf dem Gebiet der beschichteten Schleifmittel üblich sind. Unter den typischen Methoden finden sich Walzenbeschichtung mit einer Übe:fihrungswalze und Rakelbeschichtung (doctor blade). Eine bevorzugte Methode ist die Preßwalzenbeschichtung oder direkte Walzenbeschichtung.
In der Endschicht können aktive Füllstoffe benutzt werden die das Schneiden unterstützen. Unter solchen Füllstoffen finden sich Cryolith-Schneidhilfsmittel, die die Lebensdauer des Schleifmittels erhöhen. Andere typische Schneidhilfsmittel sind Kaliumfluoborat, Feldspat, Schwefel und Eisenpyrite.
Die Strahlungsmenge von einer Elektronenstrahlungsquelle, die benutzt wird, um die mit Elektronenstrahlen härtbaren Harzsysteme zu härten, wird so ausgewählt, daß man eine Härtung des mit Elektronenstrahlen härtbaren Harzanteils des Überzuges bekommt. Die ersten Überzüge brauchen nicht vollständig auszuhärten. Eine Härtung der Rückseiten- und Vorderseitenüberzüge mit 300 kV für eine Dosis von 1 Megarad ist gewöhnlich eine ausreichende Härtung, wenn die Strahlung direkt auf die feuchte Oberfläche aufgebracht wird. Der Hauptüberzug und der Endüberzug für die Harzsysteme nach der Erfindung, gewöhnlich mit einer Dicke von etwa 20 mil, erwiesen sich bei 500 kV für eine Strahlungsdosis von 5 Megarad von jeder Seite her oder durch das Substrat hindurch als ausreichend gehärtet. Das Gesamtspannungserfordernis wird so reguliert, daß die Eindringungstiefe des Elektronenstrahles oder einer anderen Elektronenstrahlungsquelle variiert.
Die Harzsysteme nach der vorliegenden Erfindung können zum Beschichten mit jeder geeigneten Elektronenstrahlungsquelle und Beschichtungsvorrichtung benutzt werden. Eine geeignete Apparatur ist in der US-PS 4 345 545 beschrieben, auf deren Inhalt hier Bezug genommen wird.
Die folgenden Beispiele erläutern die Gewinnung eines beschichteten Schleifmittels gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Teile und Prozentsätze sind Gewichtsteile und Gewichtsprozentsätze, wenn nichts anderes ausdrücklich angegeben ist. Ein Ries (ream), das in der Beschreibung und den Beispielen erwähnt ist, besteht aus 480 Bögen von 9 inch x 11 inch.
Beispiel 1 Dieses Beispiel erläutert die Gewinnung eines beschichteten Schleifmittels unter Benutzung der EB-(Elektronenstrahl)-gehärteten Harze nach der Erfindung in jedem Überzug- des Schleifmittels und Substratmaterials.
Es wurde ein Satin-Polyesterstoff in einer Webart von 103 x 40 vorgesehen. Dies bedeutet, daß 103 Fäden/inch in der Laufrichtung und 40 Fäden/inch in der Querrichtung vorhanden waren. Der Polyester war hitzebehandelt, um ein Gewebe mit sehr geringer Schrumpfung und geringen Dehnungseigenschaften zu bekommen.
Ein Vorderseitenfüllungsüberzug wurde auf der Stoffseite mit dem Vorherrschen der Füllfäden aufgebracht. Die Bestaxldteile der Vorderseitenfüllung waren folgende: Klassse Zusammensetzung Mene Oligomer Acryliertes Urethan (UvithaneX 783 Thiokol Corporation) 4064 g Verdünnungsmittel N-Vinyl-2-pyrrolidon 380G g Füllstoff Calciumcarbonat mit einem spezifischen Gewicht von etwa 2,74 mit einer mittleren Teilchengröße zwischen etwa 17 und etwa 25 pm, gemessen bei dem 50 %-Punkt auf einer Sedimentationskurve. Nicht mehr als 35 Gew.-t blieben auf einem 270 Maschen-Sieb mit Sieböffnungen 53 tjm. 3600 g Oberflächenaktives Mit- ethoxyliertes Alkylphenol (Igepalt tel der GAF Corporation) 56 g Suspendier- Rauchkieselsäure (AerosilO mittel 200, Degussa) 60 g Färbemittel Rotpigment (P.D.I. 1501 der Pigment Dispersions Inc.) 10 g Der Vorderseitenfüllungsüberzug wurde auf einem kontinuierlichen Polyestermaterial mit einem Gewicht von 17 pound je Ries, wie oben angegeben, mit einem Messer in einer Menge von etwa 11 pound je Ries in einer kontinuierlich arbeitenden Beschichtungs- und Elektronenstrahlhartungseinrichtung, die in der oben bezeichneten US-PS 4 345 545 beschrieben ist, aufgebracht. Die Schicht wurde teilweise zu einem nichtklebrigen Zustand mit etwa 300 kV bei einer Geschwindigkeit von etwa 20 Fuß/min für eine Strahlungsdosis von 0,8 Megarad gehärtet.
Nachdem die Vorderseitenfüllung teilweise gehärtet war, wurde der Stoff in die Position für die Aufbringung eines Rückseitenfüllungsüberzuges gebracht. Der Rückseitenfüllungsüberzug enthielt das folgende strahlungshärtbare Harzsystem: Klasse Zusammensetzung Menge Oligomer Diacrylatester eines Epoxyharzes vom Bisphenol A-Typ (CelradX 3600 der Celanese Chemical Co.) 2000 g Verdünnungsmittel N-Vinyl-2-pyrrolidon 2000 g Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) 780 g Füllstoff Calciumcarbonat (gleich wie bei der Vorderseitenfüllung) 5000 g Oberflächenaktives Mit- FC-430 (Fluorkohlenstoff der tel 3 M Company) 10 g Färbemittel Braun (PDI 1705) 500 g Schwarz (PDI 100) der Pigment Dispersions Inc. 50 g Suspendier- Rauchkieselsäure, Aerosil 200, mittel mittlere primäre Teilchengröße 12 m 100 g Das Harzsystem wurde durch direkte Walzenbeschichtung auf der Rückseite der vorher auf der Vorderseite gefüllten Stoffrolle aufgebracht. Die Aufbringung erfolgte mit etwa 5 pound je Ries. Der Überzug wurde dann mit 300 kV bei einer Geschwindigkeit von 20 Fuß/min gehärtet, wobei einer Strahlung von etwa 0,8 Megarad ausgesetzt wurde.
Nach der Härtung wurde der auf der Vorderseite und Rückseite beschichtete Stoff entfernt und wieder in die Beschichtungsvorrichtung gebracht.
Ein Hauptüberzug für die Aufbringung auf dem erhaltenen Substratmaterial wurde hergestellt. Der Hauptüberzug hatte fol- gende Zusammensetzung: Klasse Zusammensetzung Menge Oligomer Acryliertes Epoxyharz celradS 3500 der Celanese Chemical Co.) 530 g Verdünnungsmittel N-Vinyl-2-pyrrolidon 127j g Isobornylacrylat, erhältlich als Monomer QM-589 bei der Rohm and Haas Company lOu1 g Acryl säure 9 8 8 g Füllstoff Calciumcarbonat (gleiche Zusammensetzung wie in der der Vorderseitenfüllungsbeschichtung) 4000 g Oberflächenaktives Mittel FC-430-Fluorkohlenstoff 10 Suspendiermittel Aerosi p 200 150 g Färbemittel Rotpigment (P.D.I. 1501 der Dispersions, Inc.) 270 g Der Hauptüberzug wurde in einer Menge von etwa 15,7 pound je Ries mit einer Aufbringungsgeschwindigkeit von etwa 20 Fuß/min aufgebracht. Schleifmittelkorn wurde in einer Menge von etwa 72 pound je Ries unter Verwendung von Aluminiumoxidkorn mit einer Griesteilchengröße von 36 aufgebracht.
Die Härtung erfolgte mit 500 kV bei einer Behandlung mit etwa 5 Megarad. Die Härtung erfolgte durch Elektronenstrahl durch das Substrat hin durch statt direkt auf das Korn. Das Substrat mit dem Hauptüberzug und dem Schleifmittelkorn darauf wurde entfernt und in die Position für die Aufbringung des Endüberzuges gebracht.
Der Endüberzug der folgenden Zusammensetzung wurde für die Aufbringung auf dem Hauptüberzug und Korn hergestellt: Klasse Zusammensetzung Menge Oligomer CelradS (Identifizierung in der obigen Aufstellung für den Rückseitenüberzug) 5210 g Verdünnungs- Isobornylacrylat (Identifizierung mittel in der obigen Aufstellung für den Hauptüberzug) 1500 g NVP (Identifizierung in der obigen Aufstellung für die Vorderseitenfüllung) 1500 g TMPTA (Identifizierung in der obigen Aufstellung für die Rückseitenfüllung) 1000 g Füllstoff Calciumcarbonat (Identifizierung in der obigen Aufstellung für die Vorderseitenfüllung) 4000 g Schneidhilfs- Cryolith (95 % gehen durch ein mittel 25 Maschen-Sieb der US-Standardsiebreihe, die Gesamtheit geht durch 100 Maschen-Sieb der US-Standardsiebreihe) 8000 g Suspendiermittel Aerosile 200 100 g Pigment Schwarzpigment (P.D.I. 1800 der Pigment Dispersion Inc.) 100 g Der Endüberzug wurde mit 500 kV bei einer Geschwindigkeit von etwa 20 Fuß/min hinter dem Elektronenstrahl gehärtet.
Die Härtungsdosis lag bei etwa 5 Megarad, von der Vorderseite her aufgebracht.
Das Schleifmaterial wurde getestet und zeigte, daß die Überzugsqualität wenigstens gleich dem derzeit verfügbaren Aluminiumoxidschleifmittel ist, das auf dem gleichen Polyestersubstratmaterial gebunden ist.
Beispiel 2 Das Polyestersubstratmaterial mit einer Vorderseiteilfüllung und einer Hinterseitenbeschichtung, wie in Beispiel 1 hergestellt, wurde benutzt, um ein beschichtetes Schlelfirittei unter Benutzung herkömmlicher wasserdichter hitzehärtbarcr Haupt- und Endüberzüge herzustellen. Der Hauptüberzag hatte folgende Zusammensetzung: Klasse Zusammensetzung Menge Phenolharz Phenol-Formaldehyd-Resol.
550 cps bei 70 % Feststoffgehalt 10 10 800 o Füllstoff Calciumcarbonat (gleich wie in Beispiel 1) i0 C00 y Der Endüberzug eines herkömmlichen hitzehärtbaren Harzes was folgender: Klasse Zusammensetzung Menge Phenolharz Phenol-Formaldehyd-Resol, 500 cps bei 70 % Feststoffgehalt 8 100 g Schneidhilfsmittel Cryolith (gleich wie in Beispiel 1; 9 900 g Pigment Rußdispersion 100 q Dieses Produkt zeigte gute Schleifmitteleigenschaften nach der Beschichtung im Vergleich mit den herkömmlichen Produkten.
Beispiel 3 Das Verfahren des Beispiels 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß der rußgefüllte Überzug unter Benutzung eines herkömmlichen hitzehärtbaren Acryllatexharzes hergestellt wurde, welches aus 70 Teilen hitzehärtbarem Latex (Rohm & Haas AC 604 - 46 %aber Latexfeststoffgehalt) und 30 Teilen Calci- umcarbonat (gleiche Zusammensetzung wie in Beispiel 1) gebildet worden war.
Das Produkt war ein zufriedenstellend beschichtetes Schleifmittel mit guten Schneid- und Lebensdauereigenschaften.
Beispiel 4 Das Verfahren des Beispiels 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß ein hitzehärtender Endüberzug der nachfolgenden Phenolharzzusammensetzung anstelle des durch Elektronenstrahlen härtbaren Endüberzuges des Beispiels 1 aufgebracht wurde.
Klasse Zusammensetzung Menge Phenolharz Phenol-Formaldehyd-Resol, 500 cps bei 70 % Feststoffgehalt 10 000 g Füllstoff Calciumcarbonat (gleich wie in Beispiel 1) 10 000 g Es wurde ein zufriedenstellend beschichtetes Schleifmittel erzeugt.
Beispiel 5 Das Verfahren des Beispiels 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß eine hitzehärtbare Endüberzugszusammensetzung wie folgt anstelle des durch Elektronenstrahlen härtbaren Endüberzuges des Beispiels 1 aufgebracht wurde.
Klasse Zusammensetzung Menge Phenolharz Phenol-Formaldehyd-Resol, 500 cps bei 70 % Feststoffgehalt 8 100 g Schneidhilfsmittel Cryolith (gleich wie Beispiel 1) 9 900 g Pigment Rußdispersion 100 g Es wurde ein zufriedenstellend beschichtetes Schleifmittelmaterial erzeugt. Das Endprodukt war ein zufriedenstellend beschichtetes Schleifmittelprodukt mit guten Schneid- und Lebensdauereigenschaften.
Beispiel 6 Das Verfahren des Beispiels 2 wurde mit der Ausnahme wlederholt, daß eine Hybridharzzusammensetzung mit den nachfolgenden Bestandteilen anstelle der Vorderseitenfüllung des Beispiels 2 verwendet wurde: Klasse Zusammensetzung Menge Oligomere Acryliertes Epoxyharz (Celrad R3703 der Celanese Flastics a Speciali- 2300 ties Co.) Acryliertes Epoxyvolacharz mit 20 t TTEGDA (Celrad R 3801-20G der Celanese Plastics & Specialities Co.) 4600 g Harz Phenolresolharz (CR-3575 der Clark Chemical Co.) 4600 g Verdünnungs- N-Vinyl-2-pyrroliaon (V-Pyrol/RC mittel der GAF Corporation) 1060 g Tetraethylenglyco3.diacrylat (TTEGDA) 200 q Füllstoff Calciumcarbonat Gold Bond , superfein pulverisierter Kalkstein Nr. 7 dser National Gypsum Co.) 9400 g Oberflächenaktive Stoffe FC-430 (FluoradR 3 M Company) 5 g Modaflow (Monsanto Company) 5 g W-980 BYK (Mallinckrodt) 30 g Färbemittel Braunpigment (PDI-1705, Pigment Dispersions Inc.) 160 g Die Vorderseitenfüllung wurde mit 500 kV bei einer Geschwin- digkeit von etwa 20 Fuß/min hinter dem Elektronenstrahl gehärtet. Die Härtung erfolgte mit etwa 4 Megarad, von der Vorderseite her aufgebracht. Das resultierende teilgehärtete Produkt war etwas klebrig beim Anfühlen, konnte aber ohne zusätzliche Härtungsstufen weiterverarbeitet oder gelagert werden. Der ungehärtete Phenolharzanteil der Vorderseitenfüllung wurde nach der Hitzehärtung der Hauptschicht vollständig ausgehärtet.
Das Endprodukt war ein zufriedenstellend beschichtetes Schleifmittelprodukt mit guten Schneid- und Lebensdauereigenschaften.
Beispiel 7 Das Verfahren des Beispiels 2 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß eine Hybridharzzusammensetzung mit den nachfolgenden Bestandteilen anstelle des Hauptüberzuges des Beispiels 2 aufgebracht wurden.
Klasse Zusammensetzung Menge Oligomere Acryliertes Epoxyharz (CelradX 3703 der Celanese Plastics & Specialities Co.) 2000 g Acryliertes Epoxynovolacharz mit 20 % TTEGDA (Celra3801-20G der Celanese Plastics & Specialities Co.) 1180 g Harz Phenolresolharz (CR-3575 der Clark Chemical Co.) 3400 g Verdünnungsmittel N-Vinyl-2-pyrrolidon (V-Pyrol/RC der GAF Corporation) 1060 g Tetraethylenglycoldiacrylat (TTEGDA) 200 g Füllstoff Calciumcarbonat (Gold Bon, superfein pulverisierter Kalstein Nr. 7 der National Gypsum Co.) 2400 g Oberflächenaktive Stoffe FC-430 (FluoradR, 3M Company) 5 g ModaflowX (Monsanto Company) 5 g W-980 BYK (Mallinckrodt) 1 g Färbemittel Schwarzpigment (PDI - 1800, Pigment Dispersions, Inc.) 59 a Der Überzug wurde wie in Beispiel 6 gehärtet. Das resulttee rende teilgehärtete Produkt war zwar etwas klebrig beim Anfühlen, war aber brauchbar für die weiteren unmittelbaren Verfahrensstufen oder ohne weitere Härtung für die Lagerung geeignet. Im übrigen zeigte das Produkt normale ur rnchrr, bare Überzugshaftungseigenschaften.
Es ist verständlich, daß die oben beschriebenen .Rusführunssformen nur Erläuterungen der Erfindung sind und daß viele andere Ausführungsformen denkbar Sind, ohne den Erfindung;-gedanken zu verlassen. Beispielsweise kann die Menge de auf dem beschichteten Schleifmittelmaterial aufgebrachten durch Elektronen strahlung härtbaren Harze je nach dem Sabstratmaterial und der beabsichtigten Verwendung des Schleifmittels verändert werden. Obwohl die Erfindung speziell für acrylierte Urethanharze und acrylierte Epoxyharze als die Oligomeren erläutert wurde, gibt es zahlreiche andere acrylierte Epoxyharze und mit Elektronenstrahlung härtende acrylierte Urethanharze, die in der vorliegenden Erfindung benutzt werden könnten. Während weiterhin die Verdünnungsmittel anhand eines Acrylats spezieller Zusammensetzung erläutert wurden, gibt es auch andere Acrylate, die gegebenenfalls benutzt werden können, um Polymere unterschiedliche Härte zu ergeben. Obwohl die Harzsysteme nach der Erfindung sich als besonders geeignet für die Verwendung in Kombination miteinander erwiesen, können die Systeme nach der Erfindung auch in Kombination mit herkömmlich gehärteten Überzüge gen oder mit anderen mit Elektronenstrahlen gehärteten Überzügen benutzt werden. Außerdem könnten andere Zusatzstoffe in das System eingearbeitet werden, ohne die Erfindung nachteilig zu beeinflussen. Beispielsweise könnte Viskositätssteuerungsmittel, Antischäumungsmittel oder andere Färbemittel verwendet werden. Außerdem läge es innerhalb des Erfindungsgedankens, wie im Falle eines anderen Substrates als eines Polyestersubstrates, haftungsfördernde Mittel bei einem speziellen Substrat in der Vorderseitenschicht, Endschicht und Rückseitenschicht zu benutzen, wie Silanmaterialien, um die Haftung auf Glasfasersubstraten zu fördern.
Obwohl die Erfindung mit speziellen Ausführungsformen beschrieben wurde, gibt es Abwandlungen, die innerhalb des Erfindungsgedankens vorgenommen werden können. Beispielsweise könnte die Beschichtungsmethode geändert werden, um alle Schichten mit einer Überführungswalze oder mit Doctorwalze aufzubringen. Weiterhin wäre eine andere Abwandlung nach der Erfindung, die Überzüge entweder von der feuchten Harzseite her oder durch Aufbringung des Elektronenstrahles durch das Substrat hindurch zur Härtung des Harzes zu härten. Weiterhin wurden die Stoffbehandlungsstufen speziell anhand der Verwendung des Stoffmaterials in beschichteten Schleifmitteln erläutert, doch sind auch noch andere Anwendungen solcher Materialien möglich, wie bei der Herstellung von Kunstledern, wasserdichten Geweben für Zelte und Boote und gefüllten Geweben, die für Dampf sperren benutzt werden.

Claims

Beschichtetes Schleifmittel und Verfahren zu dessen Herstellung Priorität: Serial No. 06/686 250 vom 8. Februar 1985 in USA Patentansprüche 1. Beschichtetes Schleifmittel, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schicht ein Gemisch eines durch Elektronenstrahlung härtbaren Harzsystems, das ein Oligomer, einen Füllstoff und ein Verdünnungsmittel umfaßt, und eines hitzehärtbaren Harzsystems aufweist.
2. Schleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzehärtbare Harzsystem ein Phenolharz aufweist.
3. Schleifmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Phenolharz ein Resolharz ist.
4. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch bis zu etwa 50 Gew.-% hitzehärtbares Harz enthält.
5. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch etwa 25 bis 45 Gew.-% Phenolharz enthält.
6. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch zusätzlich ein oberflächenaktives Mittel enthält.
7. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch außerdem ein Färbemittel enthält.
8. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als Verdünnungsmittel ein Acrylsäurederivat enthält.
9. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es als Verdünnungsmittel ein Pyrrolidonderivat enthält.
10. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sein Substrat Baumwollstoff oder wasserdichtes Papier ist.
11. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Oligomer ein acryliertes Urethan ist.
12. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und L, dadurch gekennzeichnet, daß sein Substrat ein Polyesterstoff ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines Schleifmittel nsc einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man a) ein Fasersubstrat mit mehreren aufeinanderfolgenden Harzschichten beschichtet, von denen wenigstens elpe ein durch Elektronenstrahlen härtbares Harz und wenigstens eine ein hitzehärtbares Harz aufweist und b) wenigstens eine Zwischenschicht aus feinteiligem Schleifmittelmaterial aufbringt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeic?-rt daß man als durch Elektronenstrahlen härtbares Harz wenicstens ein Urethan-Acrylatharz und/oder Epoxy-Acryiatar: verwendet.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man als durch Elektronenstrahlen härtbares Harz ein Epoxy-Acrylatharz verwendet.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man als das hitzehärtbare Harz ein Phenolharz verwendet.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens eine Schicht aufbringt, die aus einem Gemisch von durch Elektronenstrahlung härtbarem und hitzehärtbarem Harz hesteht.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man als durch Elektronenstrahlung härtbares Harz ein Epoxy-Acrylatharz verwendet.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man als hitzehärtbares Harz ein Phenolharz verwendet.