DE69922945T2

DE69922945T2 - Beschichtetes schleifmittel

Info

Publication number: DE69922945T2
Application number: DE1999622945
Authority: DE
Inventors: J. Robert DEVOE; M. Thomas CLAUSEN; D. Gregg DAHLKE; A. Clayton GEORGE; Naimul Karim; A. Craig MASMAR
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2019-03-06
Also published as: CN1139461C; EP1075354B1; WO1999056913A1; DE69922945D1; CN1308570A; US6077601A; CA2330853A1; US6359027B1; US6258138B1; US6372336B1; JP2002513684A; BR9910108A; EP1075354A1; KR20010043184A

Description

Diese Erfindung betrifft Schleifgegenstände mit Schleifmittel auf Unterlage und insbesondere solche Gegenstände, die mit Energie härtbare Zusammensetzungen einschließen, die ein Epoxidharz und ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer oder ein Epoxidharz, ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und ein Acrylat enthalten.
Schleifmittel auf Unterlage umfassen im Allgemeinen einen flexiblen Träger, auf dem ein Bindemittel eine Beschichtung aus Schleifpartikeln trägt. Die Schleifpartikel werden typischerweise an dem Träger durch ein erstes Bindemittel befestigt, häufig als Bindemittelschicht bezeichnet. Außerdem sind die Schleifpartikel im Allgemeinen mit ihrer längsten Abmessung senkrecht zum Träger ausgerichtet, um eine optimale Schnittrate bereitzustellen. Ein zweites Bindemittel, häufig als Deckschicht bezeichnet, wird dann über der Bindemittelschicht und den Schleifpartikeln aufgebracht, um die Partikel am Träger zu verankern.
US-A-5 704 952 offenbart die Verwendung einer druckreaktiven härtbaren Beschichtungszusammensetzung als Schmelzkleber, die vorzugsweise ein Epoxidharz und einen Polyester umfasst, zum Herstellen eines Schleifgegenstandes.
Poröse Gewebe-, Fasergewebe- und Textilmaterialien werden häufig als Träger für Schleifgegenstände mit Schleifmittel auf Unterlage verwendet. Die Bindemittelschichtvorstufe wird typischerweise als wenig viskoses Material auf den Träger aufgebracht. Unter dieser Voraussetzung kann die Bindemittelschichtvorstufe in die Zwischenräume des porösen Trägers eindringen, wobei eine ungenügende Schichtdicke erhalten wird, was es schwer macht, die anschließend aufgebrachten Schleifpartikel am Träger zu binden, und nach dem Härten dazu führt, dass der Träger steif, hart und spröde wird. Als Ergebnis ist es üblich geworden, eine oder mehrere Behandlungsschichten, wie eine Grundschicht, Sättigungsschicht, Rückseitenschicht oder eine Unterschicht, zu verwenden, um den porösen Träger zu versiegeln.
Die Grundschicht, Sättigungsschicht, Rückseitenschicht und Unterschicht umfassen typischerweise wärmehärtbare Harzkleber, wie Phenolharze, Epoxidharze, Acrylharze, Acryllatizes, Urethanharze, Leim, Stärke und Kombinationen davon. Eine Sättigungsschicht sättigt das Gewebe und füllt Poren, was zu einem weniger porösen, steiferen Gewebe mit mehr Festigkeit führt. Eine Festigkeitszunahme stellt eine Zunahme in Härte und Haltbarkeit des Gegenstandes bereit. Eine Grundschicht, die auf die Vorderseite des Trägers aufgebracht wird, kann dem Gewebe Volumen geben und kann das Haftvermögen nachfolgender Schichten verbessern. Eine Rückseitenschicht, die auf die Rückseite des Trägers aufgebracht wird, also der Seite, die derjenigen, auf die die Schleifkörner aufgebracht werden, entgegengesetzt ist, gibt dem Träger Festigkeit und schützt die Garne des Gewebes vor Verschleiß. Eine Unterschicht ist einer Sättigungsschicht ähnlich, nur dass sie auf einen vorher behandelten Träger aufgebracht wird. Der Nachteil solch einer Grundschicht, Sättigungsschicht, Rückseitenschicht und Unterschicht ist, dass sie einen oder mehrere zusätzliche Verfahrensschritte erforderlich macht, die die Kosten und Komplexität der Herstellung erhöhen. Ebenso können Papierträger behandelt werden, um ein Eindringen von Bindemittelklebern zu verhindern und/oder um sie wasserfest zu machen.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage bereit, umfassend:

a) einen Träger mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer rückseitigen Oberfläche;
b) ein vernetztes erstes Bindemittel auf der vorderseitigen Oberfläche des Trägers, wobei das erste Bindemittel aus einer ersten Bindemittelvorstufe hergestellt ist, wobei die erste Bindemittelvorstufe eine mit Energie härtbare Zusammensetzung ist, die durch Mischen der folgenden Komponenten hergestellt wird
i) etwa 30 bis etwa 95 Gew.-% eines Epoxidharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtehalt an Harz bezogen ist,
ii) etwa 5 bis etwa 70 Gew.-% eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymerharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist,
iii) eine zum Vernetzen des Epoxidharzes wirksame Menge eines Härtungsmittels, und
c) eine Mehrzahl an Schleifpartikeln, wobei die Schleifpartikel mindestens teilweise in dem ersten Bindemittel eingebettet sind.

Die vorstehenden Bindemittelvorstufenzusammensetzungen der Erfindung sind im geschmolzenen Zustand homogen und sind vorzugsweise frei von, also enthalten keine Kohlenwasserstoffpolyolefinharze. "Kohlenwasserstoffpolyolefinharz" betrifft einen voll vorpolymerisierten unvernetzten polymeren, im Wesentlichen keine organischen funktionellen Gruppen tragenden Kohlenwasserstoff, der durch Homopolymerisation und/oder Copolymerisation eines oder mehrerer olefinischer Monomere hergestellt wird. Solche Harze können mit Epoxidharzen unverträglich sein und können eine Phasentrennung der Zusammensetzungen, die eine nennenswerte Menge an Epoxidharz enthalten, verursachen. Beispiele solcher Harze schließen Polyethylen, Polypropylen und dergleichen und Poly(ethylencopropylen), Poly(propylenco-1-buten) und dergleichen ein.
Unter einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage bereit, umfassend:

a) einen Träger mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer rückseitigen Oberfläche;
b) ein vernetztes erstes Bindemittel auf der vorderseitigen Oberfläche des Trägers, wobei das erste Bindemittel aus einer ersten Bindemittelvorstufe gebildet wird, wobei die erste Bindemittelvorstufe eine mit Energie härtbare Zusammensetzung ist, die durch Mischen der folgenden Komponenten hergestellt wird
i) etwa 2 bis etwa 98 Gew.-% eines Epoxidharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist,
ii) etwa 1 bis etwa 90 Gew.-% eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymerharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist,
iii) etwa 0,1 bis etwa 20 Gew.-% eines polyfunktionellen Acrylates, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist,
iv) eine zum Vernetzen des Epoxidharzes wirksame Menge eines Härtungsmittels, und
c) eine Mehrzahl an Schleifpartikeln, wobei die Schleifpartikel mindestens teilweise in dem ersten Bindemittel eingebettet sind.

Unter einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Träger mit Grunddeckschicht für einen Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage bereit, umfassend:

a) einen Träger, der zur Verwendung in einem Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage geeignet ist, und
b) eine vernetzte Grunddeckschicht auf dem Träger, die aus einer Grunddeckschicht-Bindemittelvorstufe gebildet ist, wobei die Grunddeckschicht-Bindemittelvorstufe eine mit Energie härtbare Zusammensetzung ist, umfassend:
i) etwa 30 bis etwa 95 Gew.-% eines Epoxidharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist,
ii) etwa 5 bis etwa 70 Gew.-% eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymerharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist, und iii) eine zum Vernetzen des Epoxidharzes wirksame Menge eines Härtungsmittels.

a) einen Träger, der zur Verwendung in einem Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage geeignet ist, und
b) eine vernetzte Grunddeckschicht auf dem Träger, die aus einer Grunddeckschicht-Bindemittelvorstufe gebildet ist, wobei die Grunddeckschicht-Bindemittelvorstufe eine mit Energie härtbare Zusammensetzung ist, umfassend:
i) etwa 2 bis etwa 98 Gew.-% eines Epoxidharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist,
ii) etwa 1 bis etwa 90 Gew.-% eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymerharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist,
iii) etwa 0,1 bis etwa 20 Gew.-% einer polyfunktionellen Acrylat-Komponente, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist, und
iv) eine zum Vernetzen des Epoxidharzes wirksame Menge eines Härtungsmittels.

Unter einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegenstandes mit Schleifmittel auf Unterlage bereit, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen eines Trägers mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer rückseitigen Oberfläche,
b) Aufbringen einer mit Energie härtbaren, schmelz-verarbeitbaren ersten Bindemittelvorstufe auf die vorderseitige Oberfläche des Trägers, wobei die erste Bindemittelvorstufe umfasst:
i) ein Epoxidharz,
ii) ein Ethylen-Vinylacetat, und
iii) ein Härtungsmittel zum Vernetzen des Epoxidharzes;
c) Aussetzen der ersten Bindemittelvorstufe einer Energiequelle, um mindestens teilweises Härten der ersten Bindemittelvorstufe zu initiieren;
d) mindestens teilweises Einbetten einer Mehrzahl an Schleifpartikeln in die erste Bindemittelvorstufe; und
e) ausreichendes Härtenlassen der ersten Bindemittelvorstufe, um eine vernetzte Beschichtung zu bilden, in der die Schleifpartikel mindestens teilweise eingebettet sind.

Die vorstehenden Bindemittelvorstufen der Erfindung sind vorzugsweise schmelzverarbeitbar.
Wie hier verwendet, betrifft ein "Schmelzkleber" eine Zusammensetzung, die bei Raumtemperatur (etwa 20 bis 22°C) ein Feststoff ist, die aber beim Erwärmen zu einer viskosen Flüssigkeit schmilzt, die leicht auf einen Träger eines Schleifgegenstandes mit Schleifmittel auf Unterlage aufgebracht werden kann. Eine "schmelzverarbeitbare" Zusammensetzung betrifft eine Zusammensetzung, die sich zum Beispiel durch Wärme und/oder Druck durch Schmelzen aus einem Feststoff in eine viskose Flüssigkeit umwandeln kann, an welchem Punkt sie leicht auf einen Träger eines Schleifgegenstandes mit Schleifmittel auf Unterlage aufgebracht werden kann. Sowohl Schmelzkleber- als auch schmelzverarbeitbare Harzzusammensetzungen können in Form eines festen Films vorliegen, der durch Übertragung auf den Träger geschichtet wird. Wünschenswerterweise können die Schmelzkleberzusammensetzungen der Erfindung als lösungsmittelfreie Systeme formuliert werden (sie weisen also weniger als 1% Lösungsmittel im festen Zustand auf).
Wenn es jedoch so gewünscht wird, kann es zulässig sein, Lösungsmittel oder andere flüchtige Stoffe in die Bindemittelvorstufe einzulagern. Wie hier verwendet, betrifft ein "Haftkleber" eine Schmelzkleberzusammensetzung, die zu der Zeit, zu der Schleifpartikel darauf aufgebracht werden, Haftklebeeigenschaften zeigt. "Haftklebeeigenschaften" bedeutet, dass die Zusammensetzung unmittelbar nach Auftragen auf einen Träger und solange sie noch warm ist und in einigen Fällen sogar nachdem sie auf Raumtemperatur abgekühlt ist klebend ist. "EVA" bedeutet Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und "Epoxidharz" bedeutet epoxidhaltiges Material oder Epoxidharz.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Deckschicht, also ein zweites Bindemittel, auf die Bindemittelschicht und Schleifpartikel aufgebracht werden, um die Anhaftung der Schleifpartikel an dem Träger zu verstärken. Eine Überschicht, also ein drittes Bindemittel, kann auch über der Deckschicht verwendet werden.
Die Bindemittelschichtvorstufe oder Bindemittelvorstufe kann vor dem Beschichten in fester Form vorliegen und kann als flüssige Lösung oder geschmolzenes Gemisch aufgetragen werden.
Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung des vorzugsweise mit Energie härtbaren, heißschmelzdruckreaktiven ersten Bindemittels als Trägerbehandlungsbeschichtung für poröse Gewebematerialien, um zum Beispiel als Sättigungsschicht, Grundschicht, Rückseitenschicht oder als Unterschicht zu fungieren, um die Gewebefasern zu schützen und/oder um das poröse Gewebematerial zu versiegeln. Falls sie verflüssigt ist, kann die Bindemittelvorstufe als Deckschicht aufgetragen werden. Vorzugsweise wird eine beliebige Trägerbehandlung, die auf die beschichtbare Seite des Trägers aufgebracht ist, zum Beispiel eine Grundschicht, gehärtet oder vernetzt, bevor eine Vorstufe und Schleifpartikel auf die behandelte Oberfläche des Trägers aufgebracht werden. Die gehärtete Beschichtung oder Behandlung auf dem Träger ist vorzugsweise im Wesentlichen frei von Schleifpartikeln.
Die Bindemittelvorstufen der vorliegenden Erfindung weisen im Allgemeinen auch eine längere offene Zeit, bessere Filmbildungseigenschaften (was Formulieren bei geringeren Mengen erlaubt) und geringere Kosten als schmelzverarbeitbare Bindemittelharze aus Polyester/Epoxidharz auf. Die Bindemittelvorstufen der Erfindung weisen auch bedeutende Klebrigkeit im ungehärteten Zustand, kontrolliertes Fließvermögen während des Härtens und wünschenswerte physikalische Eigenschaften im gehärteten Zustand, einschließlich Adhäsions- und Kohäsionsfestigkeit, auf.
1 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnittes eines Schleifgegenstandes mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Wenn man sich nun den Zeichnungen zuwendet, veranschaulicht 1 einen Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage 10 gemäß der Erfindung, der einen Träger 12 und eine daran gebundene Schleifschicht 14 umfasst.
Träger 12 kann ein herkömmlicher, versiegelter beschichteter Schleifträger oder ein poröser, nichtversiegelter Träger sein. Träger 12 kann aus Gewebe, Vulkanfiber, Papier, nichtgewebten Materialien, einem faserverstärkten thermoplastischen Träger, Trägermaterialien, die hakenförmige Stengel enthalten, verschlungenen Fasergeweben, Metallfolien, Maschen, Schaumstoffträgern und laminierten Mehrschichtkombinationen davon bestehen.
Gewebeträger können unbehandelt, gesättigt, grundiert, rückseitenbeschichtet, porös oder versiegelt sein, und sie können gewebt oder nähgewirkt sein. Die Gewebeträger können Fasern oder Garne aus Baumwolle, Polyester, Kunstseide, Seide, Nylon oder Gemische davon einschließen. Die Gewebeträger können als Laminate mit verschiedenen Trägermaterialien, die hier beschrieben sind, bereitgestellt werden.
Papierträger können auch gesättigt, zwischenbeschichtet, grundiert, rückseitenbeschichtet, unbehandelt oder faserverstärkt sein. Die Papierträger können auch als Laminate mit einer unterschiedlichen Art von Trägermaterial bereitgestellt werden. Nichtgewebte Träger schließen laminierte Textilien aus Faservlies und Laminate auf unterschiedlichen Trägermaterialien, die hier erwähnt sind, ein. Die nichtgewebten Stoffe können aus Cellulosefasern, synthetischen Fasern oder Gemischen davon gebildet werden. Der Träger kann auch ein Stengelgewebe sein, das allein verwendet wird oder einen nichtgewebten Stoff einschließt, oder ein Laminat mit einer anderen Art von Träger.
Der Träger aus Schlingenfasergewebe kann überstrichenes Nylon, überstrichener Polyester, polyestergenähtes Schlingenmaterial und Schlingenmaterial, das auf eine andere Art von Trägermaterial laminiert ist, sein. Der Schaumstoffträger kann ein natürliches Schwammmaterial oder Polyurethanschaumstoff und dergleichen sein.
Der Schaumstoffträger kann auch auf eine andere Art von Trägermaterial laminiert sein. Die Maschenträger können aus polymeren oder metallischen offen-verwebten laminierten Textilien aus Faservlies hergestellt werden. Außerdem kann der Träger ein unverstärktes Band, wie das, welches in den US-Patenten Nr. 5 573 619, 5 609 706 und 5 681 612 offenbart ist, oder ein verstärkter thermoplastischer Träger sein, der im US-Patent Nr. 5 417 726 offenbart ist.
Schleifschicht 14 umfasst eine Vielfalt an Schleifpartikeln 16, die durch ein erstes Bindemittel oder Bindemittelschicht 18 an eine Hauptoberfläche des Trägers 12 gebunden sind. Ein zweites Bindemittel oder Deckschicht 20 wird über den Schleifpartikeln und der Bindemittel schicht aufgetragen, um die Partikel zu verstärken. Die Schleifpartikel weisen typischerweise einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,1 bis 1500 Mikrometern (μm), stärker bevorzugt etwa 1 bis 1300 μm auf. Beispiele verwendbarer Schleifpartikel schließen Materialien auf Basis von geschmolzenem Aluminiumoxid, wie Aluminiumoxid, keramisches Aluminiumoxid (die einen oder mehrere Metalloxidmodifikatoren und/oder Kristallisationsmittel oder Keimbildner einschließen können) und wärmebehandeltes Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, gemeinsam geschmolzenes Aluminiumzirkoniumoxid, Diamant, Ceroxid, Titandiborid, kubisches Bornitrid, Borcarbid, Granat und Gemische davon ein. Schleifpartikel schließen auch Schleifagglomerate ein, wie sie im US-Patent Nr. 4 652 275 und US-Patent Nr. 4 799 939 offenbart sind.
Das erste Bindemittel wird aus einer ersten Bindemittelvorstufe gebildet. Der Begriff "Vorstufe" bedeutet, dass das Bindemittel ungehärtet und nicht vernetzt ist. Der Begriff "vernetzt" bedeutet ein Material mit polymeren Abschnitten, die durch chemische Bindungen (also Verbindungen zwischen den Ketten) miteinander verbunden sind, wobei ein dreidimensionales Molekülnetzwerk gebildet wird. So ist die erste Bindemittelvorstufe in einem ungehärteten Zustand, wenn sie auf den Träger aufgebracht wird. Im Allgemeinen umfasst das erste Bindemittel ein gehärtetes oder vernetztes wärmehärtbares Polymer. Für die Zwecke dieser Anmeldung können "gehärtet" und "polymerisiert" austauschbar verwendet werden. Mit den geeigneten Verarbeitungsbedingungen und Katalysatoren ist die erste Bindemittelvorstufe jedoch vernetzungsfähig, wobei ein wärmehärtbares Bindemittel gebildet wird. Für die Zwecke dieser Erfindung ist die erste Bindemittelvorstufe in dem Sinn "mit Energie härtbar", "härtbar" oder "ungehärtet", dass sie nach Einwirkenlassen von Strahlung, zum Beispiel aktinischer Strahlung, Elektronenstrahlstrahlung und/oder Wärmestrahlung, vernetzen kann (also härtet).
Außerdem ist die erste Bindemittelvorstufe unter den geeigneten Verarbeitungsbedingungen ein Heißschmelzhaftklebstoff. Zum Beispiel kann die erste Bindemittelvorstufe in Abhängigkeit von der Chemie bei Raumtemperatur ein Feststoff sein. Zum Beispiel kann die erste Bindemittelvorstufe ein fester Film sein, der durch Übertragung auf den Träger geschichtet wird. Beim Erwärmen auf eine erhöhte Temperatur ist diese erste Bindemittelvorstufe fließfähig, wobei die Klebrigkeit des Heißschmelzhaftklebstoffes erhöht wird. Alternativ kann die erste Bindemittelvorstufe bei Raumtemperatur flüssig sein, falls das Harz zum Beispiel lösungsmittelgetragen ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung schließen erste Bindemittelvorstufen, die in den Bindemittelschichtformulierungen der Schleifgegenstände mit Schleifmittel auf Unterlage der Erfindung verwendbar sind, vorzugsweise eine Heißschmelzhaftklebstoffzusammensetzung ein, die nach Einwirkenlassen von Energie härtet, wobei eine kovalent vernetzte, wärmehärtbare Bindemittelschicht bereitgestellt wird. Da die erste Bindemittelvorstufe als Schmelzkleberzusammensetzung aufgebracht werden kann, durchdringt die erste Bindemittelvorstufe mit den geeigneten Verarbeitungsbedingungen den Träger nicht so leicht, dass die dem Träger eigene Geschmeidigkeit und Flexibilität gefährdet wird. Folglich sind die hier offenbarten Bindemittelvorstufen besonders vorteilhaft, wenn sie zusammen mit porösen Gewebe-, Fasergewebe- oder Textilträgern verwendet werden. Jedoch wird die erste Bindemittelvorstufe zu einem gewissen Grad in den Träger eindringen, wobei gutes Haftvermögen an dem Träger bereitgestellt wird. Dieser Eindringgrad wird teilweise von der besonderen Chemie und den Verarbeitungsbedingungen abhängen und kann gesteuert werden.
Der Begriff "porös", wie er hier in Zusammenhang mit Trägern verwendet wird, bedeutet einen Träger, der keine Schleifschicht, keine Bindemittelschicht, keine Klebschicht, kein Versiegelungsmittel, keine Sättigungsschicht, keine Grundschicht, keine Rückseitenschicht und so weiter darauf aufweist, und der eine Gurley-Porosität von weniger als 50 Sekunden zeigt, wenn sie gemäß Federal Test Method Std. Nr. 191, Verfahren 5452 (veröffentlicht am 31. Dezember 1968) (wie in Wellington Sears Handbook of Industrial Textiles von E. R. Kaswell, Auflage 1963, Seite 575 erwähnt) unter Verwendung eines Gurley-Permeometers (erhältlich von Teledyne Gurley, Inc., Troy, New York) gemessen wird. Gewebeträger derzeit bekannter Schleifgegenstände mit Schleifmittel auf Unterlage erfordern üblicherweise spezielle Behandlungen, wie eine Sättigungsschicht, eine Grundschicht, eine Rückseitenschicht oder eine Unterschicht, um die Gewebefasern zu schützen und den Träger zu versiegeln. Der Träger kann frei von diesen Behandlungen sein. Alternativ kann der Träger eine oder mehrere dieser Behandlungen umfassen. Die Art des Trägers und der Trägerbehandlung hängt teilweise von den gewünschten Eigenschaften für die beabsichtigte Verwendung ab. Die Schmelzkleberbindemittelschichten der Erfindung können solche Behandlungen bereitstellen.
Die Haftklebequalitäten der ungehärteten Schmelzkleberbindemittelschicht ermöglichen den Schleifpartikeln vor dem Härtungsvorgang an der ungehärteten Bindemittelschicht zu haften. Die vernetzte, wärmehärtbare Bindemittelschicht ist bruchfest und noch flexibel und haftet aggressiv an dem Träger.
Die Bindemittelvorstufen, die in der Erfindung verwendbar sind, schließen ein Epoxidharz, das zur Widerstandsfähigkeit und Haltbarkeit der gehärteten Bindemittelschicht beiträgt, einen thermoplastischen Kunststoff, der berücksichtigt, dass die ungehärtete Bindemittelschicht Haftklebeeigenschaften zeigt, und vorzugsweise im Wesentlichen aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) besteht, und einen Katalysator für den Epoxidteil der Bindemittelschichtformulierung ein. Gegebenenfalls können die Bindemittelvorstufen der Erfindung auch einen thermoplastischen Polyester, um zusätzliche Haftklebeeigenschaften bereitzustellen und EVA und Epoxidharze zu kompatibilisieren, ein hydroxylgruppenhaltiges Material, um die Härtungsgeschwindigkeit und/oder Steifheit der Bindemittelschichten zu modifizieren, einen Klebrigmacher, einen Füllstoff und dergleichen einschließen.
Bevorzugte Bindemittelvorstufen der Erfindung enthalten etwa 45 bis etwa 95 Gew.-% Epoxidharz und etwa 5 bis etwa 55 Gew.-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist. Eine stärker bevorzugte Bindemittelvorstufe enthält etwa 70 bis etwa 95 Gew.-% Epoxidharz und etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und enthält kein hydroxylgruppenhaltiges Material, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist.
Andere bevorzugte Bindemittelvorstufen der Erfindung enthalten etwa 50 bis etwa 94 Gew.-% Epoxidharz, etwa 5 bis etwa 50 Gew.-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und etwa 0,1 bis etwa 15 Gew.-% einer polyfunktionellen Acrylatkomponente, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist. Andere stärker bevorzugte Bindemittelvorstufen der Erfindung enthalten etwa 70 bis etwa 92 Gew.-% Epoxidharz, etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und etwa 3 bis etwa 15 Gew.-% einer polyfunktionellen Acrylat-Komponente, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist. "Gesamtgehalt an Harz" bedeutet die Summe von Epoxidharz, EVA-Copolymer und Polyacrylatkomponente, falls anwesend.
Epoxidharze
Epoxidharze, die in den Klebstoffzusammensetzungen der Erfindung verwendbar sind, sind beliebige organische Verbindungen mit mindestens einem Oxiranring, also
die durch eine Ringöffnungsreaktion polymerisierbar sind. Solche Materialien, allgemein Epoxide genannt, schließen sowohl monomere als auch polymere Epoxide ein und können aliphatisch, alicyclisch, heterocyclisch, cycloaliphatisch oder aromatisch sein und können Kombinationen davon sein. Sie können flüssig oder fest oder Gemische davon sein, wobei die Gemische beim Bereitstellen klebriger Klebstofffilme verwendbar sind. Diese Materialien weisen im Allgemeinen durchschnittlich mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül auf und werden auch "Polyepoxide" genannt. Die polymeren Epoxide schließen lineare Polymere mit endständigen Epoxidgruppen (zum Beispiel einen Diglycidylether eines Polyoxyalkylenglycols), Polymere mit Gerüstoxiraneinheiten (zum Beispiel Polybutadienpolyepoxid) und Polymere mit anhängenden Epoxidgruppen (zum Beispiel ein Glycidylmethacrylatpolymer oder -copolymer) ein. Das Molekulargewicht des Epoxidharzes kann von etwa 74 bis etwa 100000 oder mehr variieren. Gemische verschiedener Epoxidharze können auch in den Schmelzkleberzusammensetzungen der Erfindung verwendet werden. Die "durchschnittliche" Zahl an Epoxidgruppen pro Molekül ist als die Zahl an Epoxidgruppen in dem Epoxidharz geteilt durch die Gesamtzahl an vorliegenden Epoxidmolekülen definiert.
Verwendbare Epoxidharze schließen diejenigen ein, die Cyclohexenoxidgruppen enthalten, wie die Epoxycyclohexancarboxylate, die durch 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat, 3,4-Epoxy-2-methylcyclohexylmethyl-3,4-epoxy-2-methylcyclohexancarboxylat und Bis-(3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl)adipat typisiert werden. Für eine ausführlichere Liste verwendbarer Epoxide dieser Beschaffenheit kann auf US-Patent Nr. 3 117 099 Bezug genommen werden.
Weitere Epoxidharze, die in der Ausführung dieser Erfindung besonders verwendbar sind, schließen Glycidylethermonomere der Formel:
ein, in der R' aliphatisch (zum Beispiel ein Alkylrest), aromatisch (zum Beispiel ein Arylrest) oder Kombinationen davon ist, und n eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist. Beispiele sind die Glycidylether mehrere Hydroxygruppen enthaltender Phenole, die durch Umsetzen eines mehrere Hydroxygruppen enthaltenden Phenols mit einem Überschuss Chlorhydrin, wie Epichlorhydrin, erhalten werden, zum Beispiel der Diglycidylether des 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propans (Bisphenol A). Weitere Beispiele von Epoxiden dieser Art, die in der Ausführung dieser Erfindung verwendet werden können, sind im US-Patent Nr. 3 018 262 beschrieben. Bevorzugte Epoxidharze schließen die Diglycidylether von Bisphenol A ein.
Es gibt eine Menge im Handel erhältlicher Epoxidharze, die in dieser Erfindung verwendet werden können. Insbesondere umfassen Epoxide, die leicht erhältlich sind, Octadecylenoxid, Epichlorhydrin, Styroloxid, Vinylcyclohexenoxid, Glycidylmethacrylat, Diglycidylether von Bisphenol A (zum Beispiel diejenigen, die unter den Handelsbezeichnungen "EPON 828," "EPON 1004," und "EPON 1001F" von Shell Chemical Co., Houston, TX, und "DER-332" und "DER-334" von Dow Chemical Co., Midland, MI erhältlich sind), Diglycidylether von Bisphenol F (zum Beispiel diejenigen unter den Handelsbezeichnungen "ARALDITE GY281" von Ciba-Geigy Corp., Hawthorne, NY, und "EPON 862" von Shell Chemical Co.), Vinylcyclohexendioxid (zum Beispiel mit der Handelsbezeichnung "ERL 4206" von Union Carbide Corp., Danbury, CT), 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexencarboxylat (zum Beispiel mit der Handelsbezeichnung "ERL-4221" von Union Carbide Corp.), 2-(3,4-Epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy)cyclohexanmetadioxan (zum Beispiel mit der Handelsbezeichnung "ERL-4234" von Union Carbide Corp.), Bis-(3,4-epoxycyclohexyl)adipat (zum Beispiel mit der Handelsbezeichnung "ERL-4299" von Union Carbide Corp.), Dipentendioxid (zum Beispiel mit der Handelsbezeichnung "ERL-4269" von Union Carbide Corp.), epoxidiertes Polybutadien (zum Beispiel mit der Handelsbezeichnung "OXIRON 2001" von FMC Corp.), Epoxysilane, zum Beispiel β-3,4-Epoxycyclohexylethyltrimethoxysilan und γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, im Handel erhältlich von Union Carbide, flammenhemmende Epoxidharze (zum Beispiel mit der Handelsbezeichnung "DER-542," ein bromiertes bisphenolartiges Epoxidharz, erhältlich von Dow Chemical Co.), 1,4-Butandioldiglycidylether (zum Beispiel mit der Handelsbezeichnung "ARALDITE RD-2" von Ciba-Geigy Corp.), hydrierte, auf Bisphenol A-Epichlorhydrin basierende Epoxidharze (zum Beispiel mit der Handelsbezeichnung "EPONEX 1510" von Shell Chemical Co.) und Polyglycidylether von Phenolformaldehyd-Novolakharzen (zum Beispiel mit der Handelsbezeichnung "DEN-431" und "DEN-438" von Dow Chemical Co.).
Die thermoplastische Komponente der Bindemittelvorstufen und Bindemittelharze der Erfindung umfasst und besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus einem oder mehreren thermoplastischen Ethylen-Vinylacetat-Copolymerharzen. Ethylen-Vinylacetat-("EVA-")Copolymere sind gut bekannt, und können durch Hochdruckradikalcopolymerisation von Vinylacetat und Ethylen hergestellt werden, wie es im Fachgebiet bekannt ist. Verwendbare EVA-Copolymere schließen diejenigen mit einem Gehalt an Vinylacetateinheiten von nicht weniger als etwa 30 Gew.-%, im Allgemeinen nicht weniger als etwa 40 Gew.-%, vorzugsweise nicht weniger als etwa 50 Gew.-% und sogar noch stärker bevorzugt nicht weniger als etwa 60 Gew.-% des Copolymers ein. Verwendbare EVA-Copolymere schließen auch diejenigen mit einem Vinylacetatgehalt im Bereich von etwa 20 bis etwa 99 Gew.-%, vorzugsweise etwa 40 bis etwa 95 Gew.-%, stärker bevorzugt etwa 50 bis etwa 90 Gew.-% und sogar noch stärker bevorzugt etwa 60 bis etwa 80 Gew.-% des Copolymers ein.
Es gibt viele kommerzielle Quellen für EVA-Copolymere, wie zum Beispiel E. I. Du Pont de Nemours and Co. (Wilmington, DE) unter der Handelsbezeichnung "ELVAX", Bayer Corp. (Pittsburgh, PA) unter der Handelsbezeichnung "LEVAPREN" und AT Plastics, Inc. (Ontario, Canada).
Nicht beschränkende Beispiele im Handel erhältlicher EVA-Copolymere, die in der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen AT Plastics 3325M EVA-Copolymer (33 Gew.-% Vinylacetat), ELVAX^TM 40W und LEVAPREN^TM 400 (40 Gew.-% Vinylacetat), LEVAPREN^TM 450, 452 und 456 (45 Gew.-% Vinylacetat), LEVAPREN^TM 500 HV (50 Gew.-% Vinylacetat), LEVAPREN^TM 600 HV (60 Gew.-% Vinylacetat) und LEVAPREN^TM 700 HV (70 Gew.-% Vinylacetat) ein.
Die Komponenten, die zum Bilden der Bindemittelvorstufenzusammensetzungen der Erfindung, die Epoxidharz und EVA enthalten, verwendet werden, sind im geschmolzenen Zustand kompatibel. "Kompatibel" bedeutet, dass das geschmolzene Gemisch aus mindestens dem Epoxidharz und den thermoplastischen Komponenten einphasig ist, also keine Phasentrennung zwischen den einzelnen Komponenten sichtbar ist, und ein homogenes Gemisch aus geschmolzenen Komponenten bildet. Natürlich kann ein Fachmann leicht die Konzentrationen der Epoxidharze und EVA-Copolymere und den Vinylacetatgehalt darin und die Katalysatoren variieren, um homogene Zusammensetzungen der Erfindung ohne übermäßiges Experimentieren zu bilden. Zum Beispiel würde ein Fachmann im Allgemeinen die Vinylacetatkonzentration des EVA-Copolymers so erhöhen, wie die Konzentration des Epoxidharzes in der ungehärteten Zusammensetzung zunimmt, dass eine einphasige Zusammensetzung im geschmolzenen Zustand beibehalten wird.
Die spezifischen physikalischen Eigenschaften des gehärteten Bindemittels, das Epoxidharz und EVA enthält, können auch durch Einstellen des Verhältnisses der vorstehenden Komponenten darauf abgestimmt werden, dass sie sich für die spezielle Anwendung eignen. Im Allgemeinen wird erhöhte Klebrigkeit und Haftvermögen an energiereichen Oberflächen und eine verminderte Fließneigung während der Härtung durch Erhöhen der relativen Menge an EVA-Copolymer in der Formulierung erreicht. Außerdem kann die Klebrigkeit der Zusammensetzung durch das Ausmaß an Plastifizierung des EVA-Copolymers durch ein flüssiges Epoxidharz beeinflusst werden. Die Menge an Photokatalysator wird ausgewählt, um Härtungsgeschwindigkeit und Gleichmäßigkeit der Durchhärtung zu optimieren. So werden die relativen Mengen der vorstehend erwähnten Bestandteile in Abhängigkeit von den in der endgültigen Zusammensetzung angestrebten Eigenschaften abgestimmt.
Eine "polyfunktionelle Acrylat"-Komponente einer Ausführungsform der Bindemittelvorstufenzusammensetzungen der Erfindung bedeutet Esterverbindungen, die das Umsetzungsprodukt von aliphatischen Polyhydroxyverbindungen und (Meth)acrylsäuren sind. Die aliphatischen Polyhydroxyverbindungen schließen Verbindungen wie (Poly)alkylenglycole und (Poly)glycerine ein.
(Meth)acrylsäuren sind ungesättigte Carbonsäuren, die zum Beispiel diejenigen einschließen, die durch die folgende Grundformel:
in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet, wiedergegeben werden.
Polyfunktionelle Acrylate können ein Monomer oder ein Oligomer sein. Für die Zwecke dieser Erfindung bedeutet der Begriff "Monomer" ein kleines (niedermolekulargewichtiges) Molekül mit einer eigenen Fähigkeit zum Bilden chemischer Bindungen mit dem gleichen oder anderen Monomeren in einer solchen Weise, dass lange Ketten (Polymerketten oder Makromoleküle) gebildet werden. Für diese Anmeldung bedeutet der Begriff "Oligomer" ein Polymermolekül mit 2 bis 10 Struktureinheiten (zum Beispiel Dimer, Trimer, Tetramer und so weiter) mit einer eigenen Fähigkeit zum Bilden chemischer Bindungen mit dem gleichen oder anderen Oligomeren in einer solchen Weise, dass längere Polymerketten daraus gebildet werden können. Gemische aus Monomeren und Oligomeren könnten auch als polyfunktionelle Acrylatkomponente verwendet werden. Es ist bevorzugt, dass die polyfunktionelle Acrylatkomponente monomer ist.
Repräsentative polyfunktionelle Acrylatmonomere schließen als Beispiel und nicht als Beschränkung ein: Ethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerythrittriacrylat, Pentaerythrittrimethacrylat, Pentaerythrittetraacrylat, Pentaerythrittetramethacrylat und Neopentylglycoldiacrylat. Gemische und Kombinationen verschiedener Arten solcher polyfunktionellen Acrylate können auch verwendet werden. Der Begriff "Acrylat", wie hier verwendet, umfasst Acrylate und Methacrylate.
Verwendbare im Handel erhältliche polyfunktionelle Acrylate schließen Trimethylolpropantriacrylat mit der Handelsbezeichnung "SR351", ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat mit der Handelsbezeichnung "SR454", Pentaerythrittetraacrylat mit der Handelsbezeichnung "SR295" und Neopentylglycoldiacrylat mit der Handelsbezeichnung "SR247" ein, die alle von Sartomer Co., Exton, PA erhältlich sind.
Die polyfunktionellen Acrylatmonomere härten aufgrund der vielfältigen Funktionalitäten, die an jedem Monomer verfügbar sind, schnell zu einem Netzwerk. Falls es nur eine Acrylatfunktionalität gibt, wird nach Härtung des Materials ein lineares, nicht-vernetztes Molekül resultieren. Polyfunktionelle Acrylate mit einer Funktionalität von zwei oder mehr sind in dieser Erfindung bevorzugt, um die gewünschte Bildung eines polymeren Netzwerks zu unterstützen und zu fördern.
Verwendbare polyfunktionelle Acrylatoligomere schließen im Handel erhältliche Polyetheroligomere, wie Polyethylenglycol 200-Diacrylat mit der Handelsbezeichnung "SR259" und Polyethylenglycol 400-Diacrylat mit der Handelsbezeichnung "SR344" ein, die beide von Sartomer Co., Exton, PA erhältlich sind.
Andere Oligomere schließen acrylierte Epoxidharze ein, wie diacrylierte Ester von Epoxidharzen, zum Beispiel diacrylierte Ester von Bisphenol A-Epoxidharz. Beispiele im Handel erhältlicher acrylierter Epoxidharze schließen unter den Handelsbezeichnungen "EBECRYL 3500", "EBECRYL 3600" und "EBECRYL 3700" von UCB Chemicals Corp., Smyrna, GA, erhältliche Epoxidharze ein.
Im Allgemeinen ist die optimale Menge des in der Bindemittelvorstufenzusammensetzung verwendeten polyfunktionellen Acrylats dem Äquivalentgewicht des Acrylats proportional und der Acrylatfunktionalität umgekehrt proportional.
Auf Epoxidharz und Ethylen-Vinylacetat-Copolymer basierende Bindemittelvorstufenzusammensetzungen, die auch die polyfunktionellen Acrylate enthalten, weisen nach Einwirkenlassen von UV-Strahlung auch eine höhere Viskosität auf. Diese charakteristische Eigenschaft berücksichtigt eine Feinabstimmung der relativen Geschwindigkeiten der Epoxidharzhärtung und des Harzflusses, der eine Steuerung des Grades der Schleifpartikelbenetzung und -ausrichtung berücksichtigt. Als allgemeine Formulierungsrichtlinien: mit zu wenig polyfunktionellen Acrylat kann die Bindemittelvorstufe zu leicht fließen, wobei die Schleifpartikel so gut benetzt werden, dass die Schleifpartikel unter der Oberfläche der Beschichtung versteckt werden, insbesondere bei dickeren Beschichtungen.
Mit zu viel polyfunktionellem Acrylat kann die Bindemittelvorstufe nicht ausreichend fließen, um die Schleifpartikel zu benetzen, bevor die Epoxidharzkomponente völlig gehärtet ist. In diesem Fall ist das Haftvermögen der Schleifpartikel schlecht, selbst wenn das ungehärtete Bindemittelharz bei Raumtemperatur aggressiv klebrig ist, da die Benetzung durch die Rheologie des nachbestrahlten Harzes ausgeschlossen ist. Andererseits neigen steigende Mengen Epoxidharz relativ zur Ethylen-Vinylacetat-Komponente und polyfunktionellen Acrylatkomponente dazu, zu fester gehärteten Bindemitteln zu führen. So werden die relativen Mengen dieser drei Bestandteile in Abhängigkeit von den in dem endgültigen Bindemittel angestrebten Eigenschaften abgestimmt.
Katalysatoren der vorliegenden Erfindung können vorzugsweise durch photochemische Mittel aktiviert werden, wie durch aktinische Strahlung (Strahlung mit einer Wellenlänge im ultravioletten oder sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums). Es gibt zwei allgemeine Arten verwendbarer Photokatalysatoren: Opiumsalze und kationische organometallische Salze, die beide im US-Patent 5 709 948 beschrieben sind.
Oniumsalzphotoinitiatoren für kationische Polymerisationen schließen Iodonium- und Sulfoniumkomplexsalze ein. Verwendbare aromatische Iodoniumkomplexsalze weisen die allgemeine Formel:
auf, in der
Ar¹ und Ar² gleich oder verschieden sein können und aromatische Reste mit 4 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen sind und aus Phenyl-, Thienyl-, Furanyl- und Pyrazolylgruppen ausgewählt sind;
Z aus einem Sauerstoffatom, Schwefelatom, Stickstoffatom, einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung,
ausgewählt ist, wobei R ein Arylrest (mit 6 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen, wie eine Phenylgruppe) oder Acylrest (mit 2 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen, wie eine Acetyl- oder Benzoylgruppe) und
sein kann, wobei R₁ und R₂ aus einem Wasserstoffatom, Alkylresten mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen und Alkenylresten mit 2 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen ausgewählt sind;
m Null oder 1 ist; und
X die Formel DQ_n aufweist, in der D ein Metall aus den Gruppen IB bis VIII oder ein Nichtmetall aus den Gruppen IIIA bis VA der Tabelle des Peridodensystems der Elemente (Chemical Abstracts Version) bedeutet, Q ein Halogenatom darstellt und n eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 6 ist.
Vorzugsweise sind die Metalle Kupfer, Zink, Titan, Vanadium, Chrom, Magnesium, Mangan, Eisen, Kobalt oder Nickel und die Halbmetalle sind vorzugsweise Bor, Aluminium, Antimon, Zinn, Arsen und Phosphor. Vorzugsweise ist das Halogenatom Q ein Chlor- oder Fluoratom.
Beispielhaft für geeignete Anionen sind BF₄ ^–, PF₆ ^–, SbF₆ ^–, FeCl₄ ^–, SnCl₅ ^–, AsF₆ ^–, SbF₅OH^–, SbCl₆ ^–, SbF₅ ^2–, AlF₅ ^2–, GaCl₄ ^–, InF₄ ^–, TiF₆ ^2–, ZrF₆ ^2–, CF₃SO₃ ^– und dergleichen.
Vorzugsweise sind die Anionen BF₄ ^–, PF₆ ^–, SbF₆ ^–, AsF₆ ^–, SbF₅OH^– und SbCl₆ ^–. Stärker bevorzugt sind die Anionen SbF₆ ^–, AsF₆ ^– und SbF₅OH^–.
Die aromatischen Reste Ar¹ und Ar² können gegebenenfalls einen oder mehrere kondensierte Benzoringe (zum Beispiel eine Naphthyl-, Benzothienyl-, Dibenzothienyl-, Benzofuranyl-, Dibenzofuranylgruppe usw.) umfassen. Die aromatischen Reste können auch, falls gewünscht, durch einen oder mehrere nichtbasische Reste substituiert sein, wenn sie im Wesentlichen mit Epoxid- und Hydroxylfunktionalitäten reaktionsunfähig sind.
Verwendbare aromatische Iodoniumkomplexsalze sind ausführlicher im US-Patent Nr. 4 256 828 beschrieben. Die bevorzugten aromatischen Iodoniumkomplexsalze sind (Ar)₂IPF₆ und (Ar)₂ISbF₆.
Die aromatischen Iodoniumkomplexsalze, die in der Erfindung verwendbar sind, sind nur im ultravioletten Bereich des Spektrums lichtempfindlich. Jedoch können sie für den nahen Ultraviolettbereich und den sichtbaren Bereich des Spektrums durch Sensibilisatoren für bekannte photolysierbare organische Halogenverbindungen empfindlich gemacht werden.
Beispielhafte Sensibilisatoren schließen aromatische Amine und farbige aromatische polycyclische Kohlenwasserstoffe ein, wie sie im US-Patent Nr. 4 250 053 beschrieben sind.
Aromatische Sulfoniumkomplexsalzinitiatoren, die zur Verwendung in der Erfindung geeignet sind, weisen die allgemeine Formel
auf, in der
R₃, R₄ und R₅ gleich oder verschieden sein können, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste aromatisch ist. Diese Reste können aus aromatischen Einheiten mit 4 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen (zum Beispiel substituierten und unsubstituierten Phenyl-, Thienyl- und Furanylgruppen) und Alkylresten mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen ausgewählt sein. Der Begriff "Alkylrest" umfasst substituierte Alkylreste (zum Beispiel Substituenten wie ein Halogenatom, eine Hydroxygruppe, einen Alkoxy- und einen Arylrest). Vorzugsweise sind R₃, R₄ und R₅ jeweils aromatisch; und
Z, m und X sind alle wie vorstehend in Bezug auf die Iodoniumkomplexsalze definiert.
Falls R₃, R₄ oder R₅ ein aromatischer Rest ist, kann er gegebenenfalls einen oder mehrere kondensierte Benzoringe (zum Beispiel eine Naphthyl-, Benzothienyl-, Dibenzothienyl-, Benzofuranyl-, Dibenzofuranylgruppe usw.) aufweisen. Die aromatischen Reste können, falls gewünscht, auch durch einen oder mehrere nichtbasische Reste substituiert sein, wenn sie im Wesentlichen mit Epoxid- und Hydroxylfunktionalitäten reaktionsunfähig sind.
Triarylsubstituierte Salze, wie Triphenylsulfoniumhexafluorantimonat und p-(Phenylthiophenyl)diphenylsulfoniumhexafluorantimonat sind die bevorzugten Sulfoniumsalze. Verwendbare Sulfoniumsalze sind ausführlicher im US-Patent Nr. 5 256 828 beschrieben.
Aromatische Sulfoniumkomplexsalze, die in der Erfindung verwendbar sind, sind nur im ultravioletten Bereich des Spektrums lichtempfindlich. Jedoch können sie für den nahen Ultraviolettbereich und den sichtbaren Bereich des Spektrums durch eine ausgewählte Gruppe an Sensibilisatoren, wie in den US-Patenten Nr. 4 256 828 und 4 250 053 beschrieben, empfindlich gemacht werden.
Geeignete photoaktivierbare organometallische Komplexsalze, die in der Erfindung verwendbar sind, schließen diejenigen ein, die in den US-Patenten Nr. 5 059 701, 5 191 101 und 5 252 694 beschrieben sind. Solche Salze organometallischer Kationen weisen die allgemeine Formel: [(L¹)(L²)M^m]^e+X^– auf, in der
M^m ein Metallatom wiedergibt, das aus Elementen der Gruppen IVB, VB, VIB, VIIB und VIII des Periodensystems ausgewählt ist, vorzugsweise Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe und Co;
L¹ keinen, einen oder zwei π-Elektronen beisteuernde Liganden wiedergibt, die der gleiche oder ein anderer Ligand sein können, der aus substituierten und unsubstituierten alicyclischen und cyclischen ungesättigten Verbindungen und Resten und substituierten und unsubstituierten carbocyclischen aromatischen und heterocyclischen aromatischen Verbindungen ausgewählt ist, die jeweils zwei bis zwölf π-Elektronen zur Valenzschale des Metallatoms M beisteuern können. Vorzugsweise ist L¹ aus substituierten und unsubstituierten η³-Allyl-, η⁵-Cyclopentadienyl-, η⁷-Cycloheptatrienylverbindungen und η⁶-aromatischen Verbindungen, die aus η⁶-Benzol und substituierten η⁶-Benzolverbindungen (zum Beispiel Xylolen) und Verbindungen mit 2 bis 4 kondensierten Ringen ausgewählt sind, ausgewählt, die jeweils 3 bis 8 π-Elektronen. zur Valenzschale von M^m beisteuern können;
L² keinen oder 1 bis 3 eine gleiche Zahl π-Elektronen beisteuernde Liganden wiedergibt, die der gleiche oder ein anderer Ligand sein können, der aus Kohlenmonoxid, Nitrosonium, Triphenylphosphin, Triphenylstibin und Derivaten von Phosphor, Arsen und Antimon ausgewählt ist, mit der Maßgabe, dass die Gesamtelektronenladung, die von L¹ und L² zu M^m beigesteuert wird, zu einer positiven Nettorestladung e für den Komplex führt; und
e eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 oder 2, die Restladung des Komplexkations ist;
X ein halogenhaltiges Komplexanion ist, wie es vorstehend beschrieben ist.
Beispiele geeigneter Salze organometallischer Komplexkationen, die als photoaktivierbare Katalysatoren in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, schließen ein:
(η⁶-Benzol)(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺SbF₆ ^–
(η⁶-Toluol)(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺AsF₆ ^–
(η 6-Xylol)(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺SbF₆ ^–
(η⁶-Kumol)(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺PF₆ ^–
(η⁶-Xylole(Isomerengemisch))(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺SbF₆ ^–
(η⁶-Xylole(Isomerengemisch))(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺PF₆ ^–
(η⁶-o-Xylol)(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺CF₃SO₃ ^–
(η⁶-m-Xylol)(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺BF₄ ^–
(η⁶-Mesitylen)(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺SbF₆ ^–
(η⁶-Hexamethylbenzol)(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺SbF₅OH^– und
(η⁶-Fluoren)(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺SbF₆ ^–.
Bevorzugte Salze organometallischer Komplexkationen, die in der Erfindung verwendbar sind, schließen eines oder mehrere der folgenden ein: (η⁶-Xylole(Isomerengemisch))(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺SbF₆ ^–, (η⁶-Xylole(Isomerengemisch))(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺PF₆ ^–, (η⁶-Xylol)(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺SbF₆ ^– und (η⁶-Mesitylen)(η⁵-cyclopentadienyl)Fe¹⁺SbF₆ ^–.
Verwendbare im Handel erhältliche Initiatoren schließen FX-512^TM (Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN), CD-1010^TM und CD-1012^TM (Sartomer, Exton, PA), aromatische Sulfoniumkomplexsalze, UVI^TM-6974, ein aromatisches Sulfoniumkomplexsalz (Union Carbide Corp., Danbury, CT) und IRGACURE^TM 261, ein kationisches organometallisches Komplexsalz (Ciba Geigy Chemicals, Hawthorne, NY) ein.
Vorzugsweise umfasst der Photokatalysator der Erfindung, falls er verwendet wird, etwa 0,01 bis etwa 10 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,1 bis etwa 5 Gew.-%, noch stärker bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 2 Gew.-% Photokatalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht des in der Zusammensetzung vorliegenden Harzes.
Wenn der katalytische Photoinitiator, der zum Härten des Epoxidharzes verwendet wird, ein Metallocensalzkatalysator ist, wird er vorzugsweise von einem Beschleuniger, wie einem Oxalsäureester eines tertiären Alkohols, wie im US-Patent Nr. 5 436 063 beschrieben, begleitet, obgleich dies optional ist. Oxalatcokatalysatoren, die verwendet werden können, schließen diejenigen ein, die im US-Patent Nr. 5 252 694 beschrieben sind. Der Beschleuniger umfasst vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 4% der Bindemittelzusammensetzung, bezogen auf das kombinierte Gewicht von dem Epoxidharz und dem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer.
Obgleich das bevorzugte Härtungsmittel für Epoxidharze ein kationischer Photokatalysator ist, sind bestimmte wärmeaktivierte Härtungsmittel für Epoxidharze (zum Beispiel Verbindungen, die Härtung und Vernetzung des Epoxids durch Eingehen einer chemischen Reaktion damit bewirken) in der vorliegenden Erfindung verwendbar. Vorzugsweise sind solche Härtungsmittel bei Temperaturen, bei denen das Mischen der Komponenten stattfindet, wärmestabil.
Geeignete thermische Härtungsmittel umfassen aliphatische und aromatische primäre und sekundäre Amine, zum Beispiel Di-(4-aminophenyl)sulfon, Di-(4-aminophenyl)ether und 2,2-Bis-(4-aminophenyl)propan, aliphatische und aromatische tertiäre Amine, zum Beispiel Dimethylaminopropylamin, Fluorendiamine, wie diejenigen, die im US-Patent Nr. 4 684 678 beschrieben sind, Bortrifluoridkomplexe, wie BF₃·Et₂O und BF₃·H₂NC₂H₄OH, Imidazole, wie Methylimidazol, Hydrazine, wie Adipohydrazin, und Guanidine, wie Tetramethylguanidin und Dicyandiamid (Cyanoguanidin, auch allgemein als DiCy bekannt), und Gemische davon.
Verwendbare im Handel erhältliche thermische Härtungsmittel umfassen AMICURE^TM CG-1200, Dicyandiamid (Air Products and Chemicals, Allentown, PA), und CUREZOL^TM 2MZ-AZINE, 2,4-Diamino-6-(2'-methylimidazolyl)-(1'-ethyl)-s-triazin (Air Products and Chemicals).
Vorzugsweise umfasst das thermische Härtungsmittel der Erfindung etwa 1 bis 25 Gew.-%, stärker bevorzugt etwa 2 bis etwa 20 Gew.-% und noch stärker bevorzugt etwa 3 bis etwa 15 Gew.-% eines oder mehrerer thermischer Katalysatoren, wobei Gew.-% auf das kombinierte Gewicht von dem Epoxidharz, der Ethylen-Vinylacetat-Komponente und der polyfunktionellen Acrylatkomponente, falls anwesend, bezogen ist.
Im Fall der radikalisch härtbaren polyfunktionellen Acrylatkomponente ist es nützlich, der Bindemittelschichtvorstufe einen Radikalinitiator zuzusetzen, obgleich es selbstverständlich sein sollte, dass auch eine Elektronenstrahlquelle verwendet werden könnte, um Radikale zu starten und zu erzeugen. Der Radikalinitiator wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Harzkomponenten, zugesetzt.
Beispiele verwendbarer Photoinitiatoren, die eine Radikalquelle erzeugen, wenn sie Ultraviolettlicht ausgesetzt werden, schließen organische Peroxide, Azoverbindungen, Chinone, Benzophenone, Nitrosoverbindungen, Acylhalogenide, Hydrazone, Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Triacylimidazole, Acylphosphinoxide, Bisimidazole, Chloralkyltriazine, Benzoinether, Benzilketale, Thioxanthone und Acetophenonderivate und Gemische davon ein, aber sind nicht darauf beschränkt.
Beispiele von Photoinitiatoren, die eine Quelle von Radikalen erzeugen, wenn sie sichtbarer Strahlung ausgesetzt werden, sind im US-Patent Nr. 4 735 632 beschrieben. Ein bevorzugter radikalerzeugender Initiator zur Verwendung mit Ultraviolettlicht ist ein Initiator, der im Handel von Ciba Specialty Chemicals unter der Handelsbezeichnung "IRGACURE 651" erhältlich ist.
Beispiele verwendbarer thermischer Initiatoren, die eine Radikalquelle erzeugen, wenn sie thermischer Energie ausgesetzt werden, schließen Azo-, Peroxid-, Persulfat- und Redoxinitiatoren ein.
Geeignete Azoinitiatoren umfassen 2,2'-Azobis-(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril) (VAZO 33), 2,2'-Azobis-(2-amidinopropan)dihydrochlorid (VAZO 50), 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril) (VAZO 52), 2,2'-Azobis(isobutyronitril) (VAZO 64), 2,2'-Azobis-2-methylbutyronitril (VAZO 67), 1,1'-Azobis-(1-cyclohexancarbonitril) (VAZO 88), die alle von DuPont Chemicals erhältlich sind, und 2,2'-Azobis-(methylisobutyrat) (V-601), das von Wako Chemicals erhältlich ist, aber sind nicht darauf beschränkt.
Geeignete Peroxidinitiatoren schließen Benzoylperoxid, Acetylperoxid, Lauroylperoxid, Decanoylperoxid, Dicetylperoxydicarbonat, Di-(4-t-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat (PERKADOX 16S, erhältlich von Akzo Chemicals, Inc.), Di-(2-ethylhexyl)peroxydicarbonat, t-Butylperoxypivalat (Lupersol 11, erhältlich von Atochem), t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat (Trigonox 21-C50, erhältlich von Akzo Chemicals, Inc.) und Dicumylperoxid ein, aber sind nicht darauf beschränkt.
Geeignete Persulfatinitiatoren schließen Kaliumpersulfat, Natriumpersulfat und Ammoniumpersulfat ein, aber sind nicht darauf beschränkt.
Geeignete Redox(Oxidations-Reduktionsinitiatoren schließen Kombinationen der vorstehenden Persulfatinitiatoren mit Reduktionsmitteln, wie Natriumdisulfit und Natriumhydrogensulfit, Systeme, die auf organischen Peroxiden und tertiären Aminen basieren, zum Beispiel Benzoylperoxid plus Dimethylanilin, und Systeme, die auf organischen Hydroperoxiden und Übergangsmetallen basieren, zum Beispiel Kumolhydroperoxid plus Kobaltnaphthenat ein, aber sind nicht darauf beschränkt.
Andere Initiatoren schließen Pinakole wie Tetraphenyl-1,1,2,2-ethandiol ein, aber sind nicht darauf beschränkt.
Bevorzugte thermische Radikalinitiatoren sind aus Azoverbindungen und Peroxiden ausgewählt. Am stärksten bevorzugt sind V-601, Lupersol 11 und Perkadox 16S und Gemische davon.
Der Initiator liegt in einer katalytisch wirksamen Menge vor, und solche Mengen liegen typischerweise im Bereich von etwa 0,01 Gewichtsteilen bis 5 Gewichtsteilen und stärker bevorzugt im Bereich von etwa 0,025 bis 2 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gesamtgewichtsteile der gesamten Bindemittelzusammensetzung. Falls ein Gemisch aus Initiatoren verwendet wird, würde die Gesamtmenge des Initiatorengemisches so sein, als ob ein einzelner Initiator verwendet wurde.
Gegebenenfalls können die Bindemittelvorstufen der Erfindung weiterhin einen thermoplastischen Polyester umfassen. Verwendbare Polyesterkomponenten schließen Materialien mit endständigen sowohl Hydroxyl- als auch Carboxylgruppen ein, die amorph oder halbkristallin sein können, von denen die Materialien mit endständigen Hydroxylgruppen stärker bevorzugt sind. Mit "amorph" ist ein Material gemeint, das eine Glasübergangstemperatur zeigt, aber keinen mit Differentialscanningkalorimetrie (DSC) messbaren Kristallschmelzpunkt zeigt. Vorzugsweise ist die Glasübergangstemperatur geringer als die Zersetzungstemperatur des Initiators (nachstehend diskutiert), aber ohne mehr als etwa 120°C zu sein. Mit "halbkristallin" ist eine Polyesterkomponente gemeint, die mit DSC einen Kristallschmelzpunkt zeigt, vorzugsweise mit einem maximalen Schmelzpunkt von etwa 150°C.
Die Viskosität der Polyesterkomponente ist beim Bereitstellen einer Schmelzkleberbindemittelvorstufenzusammensetzung wichtig (im Gegensatz zu einer Harzzusammensetzung, die bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit mit einer messbaren Viskosität ist). Folglich weisen Polyesterkomponenten, die in den Bindemittelvorstufenzusammensetzungen der Erfindung verwendbar sind, vorzugsweise eine Brookfield-Viskosität auf, die 10000 Millipoise (1000 Pa·s) bei 121°C übersteigt, wie sie an einem Brookfield-Viskosimeter Modell Nr. DV-II unter Verwendung einer Spindel Nr. 27 mit einem Thermoelementaufsatz gemessen wird. Die Viskosität hängt mit dem Molekulargewicht der Polyesterkomponente zusammen. Bevorzugte Polyesterkomponenten weisen auch ein Molekulargewicht-Zahlenmittel von etwa 7500 bis 200000, stärker bevorzugt etwa 10000 bis 50000 und am stärksten bevorzugt etwa 20000 bis 40000 auf.
Polyesterkomponenten, die in den Bindemittelvorstufenzusammensetzungen der Erfindung verwendbar sind, umfassen das Umsetzungsprodukt aus Dicarbonsäuren (oder deren Diesterderivaten) und Diolen. Die Disäuren (oder deren Diesterderivate) können gesättigte aliphatische Säuren, die 4 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten (einschließlich unverzweigter, verzweigter oder cyclischer Materialien mit 5 bis 6 Atomen in einem Ring), und/oder aromatische Säuren, die 8 bis 15 Kohlenstoffatome enthalten, sein. Speziellere Beispiele geeigneter Polyesterkomponenten und Polyestermaterialien sind im US-Patent Nr. 5 436 063 beschrieben.
Die Komponenten, die zum Bilden der Bindemittelvorstufenzusammensetzungen der Erfindung (ausschließlich der nachstehend beschriebenen Zusätze) verwendet werden, sind im geschmolzenen Zustand kompatibel. "Kompatibel" bedeutet, dass das geschmolzene Komponentengemisch einphasig ist, also keine Phasentrennung zwischen den einzelnen Komponenten sichtbar ist, und ein homogenes Gemisch aus geschmolzenen Komponenten bildet. Natürlich kann ein Fachmann leicht die Konzentrationen der Epoxidharze und der EVA-Copolymere und den Vinylacetatgehalt darin, den möglichen thermoplastischen Polyester und die Katalysatoren variieren, wobei Bindemittelvorstufenzusammensetzungen der Erfindung ohne übermäßiges Experimentieren gebildet werden. Zum Beispiel würde ein Fachmann im Allgemeinen die Vinylacetatkonzentration des EVA-Copolymers erhöhen, wie die Konzentration des Epoxidharzes in der Zusammensetzung steigt, so dass eine einphasige Zusammensetzung im geschmolzenen Zustand beibehalten wird.
Die spezifischen physikalischen Eigenschaften können durch Einstellen des Verhältnisses der vorstehenden Komponenten so zugeschnitten werden, dass sie sich für die spezielle Anwendung eignen. Im Allgemeinen wird erhöhte Klebrigkeit und Haftvermögen an energiereichen Oberflächen und verminderte Fließneigung während der Härtung durch Erhöhen der relativen Menge an Ethylen-Vinylacetat-Copolymer in der Zusammensetzung erreicht. Erhöhen der relativen Menge an Polyester in der Bindemittelzusammensetzung vermindert im Allgemeinen die Klebrigkeit, erhöht das Fließvermögen und verbessert die Kompatibilität der Epoxidharz- und Ethylen-Vinylacetat-Copolymerkomponenten. Die Katalysatormenge wird ausgewählt, um Härtungsgeschwindigkeit, Haltbarkeit des ungehärteten Produktes und Gleichmäßigkeit der Durchhärtung zu optimieren. So werden die relativen Mengen der vorstehend erwähnten Bestandteile in Abhängigkeit von den in dem endgültigen gehärteten Bindemittel angestrebten Eigenschaften abgestimmt.
Gegebenenfalls können die Bindemittelvorstufen der Erfindung weiterhin ein hydroxylgruppenhaltiges Material umfassen. Das hydroxylgruppenhaltige Material kann ein beliebiges flüssiges oder festes organisches Material mit einer Funktionalität von mindestens 1, vorzugsweise mindestens 2 Hydroxylgruppen sein. Das hydroxylgruppenhaltige organische Material sollte frei von anderen ein "aktives Wasserstoffatom" enthaltenden Resten, wie Amino- und Mercaptoeinheiten, sein. Das hydroxylgruppenhaltige organische Material sollte vorzugsweise auch ohne Reste, die thermisch oder photochemisch instabil sein können, sein, so dass sich das Material bei Temperaturen unter etwa 100°C oder, wenn es während des Härtens einer Energiequelle ausgesetzt wird, nicht zersetzen oder flüchtige Komponenten freisetzen wird.
Vorzugsweise enthält das organische Material zwei oder mehrere primäre oder sekundäre aliphatische Hydroxylgruppen (die Hydroxylgruppe ist also direkt an ein nichtaromatisches Kohlenstoffatom gebunden). Die Hydroxylgruppe kann endständig angeordnet sein oder kann an einem Polymer oder Copolymer hängen. Das zahlengemittelte Äquivalentgewicht des hydroxylgruppenhaltigen Materials ist vorzugsweise etwa 31 bis 2250, stärker bevorzugt etwa 80 bis 1000 und am stärksten bevorzugt etwa 80 bis 350. Stärker bevorzugt werden Polyoxyalkylenglycole und -triole als hydroxylgruppenhaltiges Material verwendet. Sogar noch stärker bevorzugt wird Cyclohexandimethanol als hydroxylgruppenhaltiges Material verwendet.
Repräsentative Beispiele geeigneter organischer Materialien mit einer Funktionalität von 1 Hydroxylgruppe schließen Alkanole, Monoalkylether von Polyoxyalkylenglycolen und Monoalkylether von Alkylenglycolen ein.
Repräsentative Beispiele verwendbarer monomerer organischer Polyhydroxymaterialien schließen Alkylenglycole (zum Beispiel 1,2-Ethandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 2-Ethyl-1,6-hexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,18-Dihydroxyoctadecan und 3-Chlor-1,2-propandiol), Polyhydroxyalkane (zum Beispiel Glycerin, Trimethylolethan, Pentaerythrit und Sorbit) und andere Polyhydroxyverbindungen wie N,N-Bis(hydroxyethyl)benzamid, Rizinusöl und dergleichen ein.
Repräsentative Beispiele verwendbarer polymerer hydroxylgruppenhaltiger Materialien schließen Polyoxyalkylenpolyole (zum Beispiel Polyoxyethylen- und Polyoxypropylenglycole und -triole mit einem Äquivalentgewicht von 31 bis 2250 für die Diole oder 80 bis 350 für die Triole), Polytetramethylenoxidglycole mit wechselndem Molekulargewicht, Polyester mit endständiger Hydroxylgruppe und Polylactone mit endständiger Hydroxylgruppe ein.
Verwendbare im Handel erhältliche hydroxylgruppenhaltige Materialien schließen diejenigen ein, die im US-Patent 5 436 063 beschrieben sind.
Die in den Bindemittelvorstufen der Erfindung verwendete Menge an hydroxylgruppenhaltigem organischen Material kann über einen breiten Bereich in Abhängigkeit von Faktoren, wie der Kompatibilität des hydroxylgruppenhaltigen Materials mit sowohl der Epoxidharz- als auch der Polyesterkomponente, dem Äquivalentgewicht und der Funktionalität des hydroxylgruppenhaltigen Materials und den in der endgültigen gehärteten Bindemittelschicht gewünschten physikalischen Eigenschaften, variieren.
Das optionale hydroxylgruppenhaltige Material ist insbesondere beim Zuschneiden der Glasübergangstemperatur und Flexibilität der Schmelzkleberbindemittelschichten der Erfindung verwendbar. Wenn das Äquivalentgewicht des hydroxylgruppenhaltigen Materials zunimmt, nimmt die Flexibilität der Schmelzkleberbindemittelschicht entsprechend zu, obgleich es einen folgerichtigen Verlust an Kohäsionsfestigkeit geben kann. Ebenso kann abnehmendes Äquivalentgewicht zu einem Verlust an Flexibilität mit einem folgerichtigen Anstieg in der Kohäsionsfestigkeit führen. So wird das Äquivalentgewicht des hydroxylgruppenhaltigen Materials so ausgewählt, dass diese zwei Eigenschaften im Gleichgewicht gehalten werden.
Wie nachstehend ausführlicher erläutert ist, ist die Einlagerung von Polyetherpolyolen in die Bindemittelvorstufen der Erfindung besonders zum Einstellen der Geschwindigkeit, mit der die Bindemittelvorstufen nach Einwirkenlassen von Energie härten, wünschenswert. Verwendbare Polyetherpolyole (also Polyoxyalkylenpolyole) zum Einstellen der Härtungsgeschwindigkeit schließen Polyoxyethylen- und Polyoxypropylenglycole und -triole mit einem Äquivalentgewicht von etwa 31 bis 2250 für die Diole und etwa 80 bis 350 für die Triole sowie Polytetramethylenoxidglycole mit wechselndem Molekulargewicht und polyoxyalkylierte Bisphenole A ein.
Die relative Menge des optionalen hydroxylgruppenhaltigen organischen Materials wird bezüglich des Verhältnisses der Zahl der Hydroxylgruppen zur Zahl der Epoxidgruppen in der Bindemittelvorstufenzusammensetzung bestimmt. Dies Verhältnis kann im Bereich von 0 : 1 bis 1 : 1, stärker bevorzugt etwa 0,4 : 1 bis 0,8 : 1 liegen. Größere Mengen des hydroxylgruppenhaltigen Materials erhöhen die Flexibilität der Bindemittelvorstufe, aber mit einem folgerichtigen Verlust an Kohäsionsfestigkeit. Falls das hydroxylgruppenhaltige Material ein Polyetherpolyol ist, werden steigende Mengen den Härtungsvorgang weiter verlangsamen.
Um die Klebrigkeit zu verbessern, kann ein Klebrigmacher in die Bindemittelvorstufenzusammensetzung eingelagert werden. Dieser Klebrigmacher kann ein Harzester, ein aromatisches Harz oder Gemische davon oder ein beliebiger anderer Klebrigmacher sein. Repräsentative Beispiele von Harzesterklebrigmachern, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, schließen Glycerinharzester, Pentaerythritharzester und hydrierte Versionen der vorstehenden ein. Repräsentative Beispiele aromatischer Harzklebrigmacher schließen α-Methylstyrolharz, Styrolmonomer, Polystyrol, Cumaron, Inden und Vinyltoluol ein. Vorzugsweise ist der Klebrigmacher ein hydrierter Harzester.
Verwendbare Klebrigmacherharztypen umfassen Terpentinharz und Terpentinharzderivative, die aus Kiefern erhalten werden, und organische Säuren vom Abietin- und Pimarsäuretyp, die verestert, hydriert oder polymerisiert (MG bis 2000) sein können, und im Handel von Hercules Chemical unter der Handelsbezeichnung "FORALS" oder von Arizona Chemical Co. als "SYLVATAC" erhältlich sind; Terpenharze, die aus Terpentin und Zitronenschalen erhalten werden, wie α- & β-Pinen oder Limonen, die kationisch polymerisiert werden können (MG 300 bis 2000) oder mit C-9 Monomeren (terpenphenolisch) modifiziert werden können, und im Handel von Hercules Chemical unter der Handelsbezeichnung "PICCOLYTE" oder von Arizona Chemical Co. unter der Handelsbezeichnung "ZONATAC" erhältlich sind; oder bestimmte aliphatische Kohlenwasserstoffharze, wie aliphatische Harze, die auf C-S-Monomeren (zum Beispiel Piperylen und Dicyclopentadien) basieren, im Handel erhältlich von Goodyear Chemicals unter der Handelsbezeichnung "WINGTACK"; aromatische Harze, die auf C-9-Monomeren (zum Beispiel Inden oder Styrol) basieren, im Handel erhältlich von Hercules Chemical unter der Handelsbezeichnung "REGALREZ" oder im Handel erhältlich von Exxon Chemical unter der Handelsbezeichnung "ESCOREZ 2000", die hydriert sein können (MG 300–1200).
Falls ein Klebrigmacher in der ersten Bindemittelvorstufe verwendet wird, kann er in einer Menge von 0,1 bis 40 Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,5 bis 20 Gewichtsteilen, bezogen auf das Gesamtgewicht der ersten Bindemittelvorstufe, vorliegen.
Deckschicht 20 wird über Schleifpartikel 16 und Bindemittelschicht 18 aufgetragen. Die Deckschicht kann einen Leim oder einen gehärteten Harzkleber umfassen. Beispiele geeigneter Harzkleber schließen Phenolkleber, Aminoplastharze mit anhängenden α,β-ungesättigten Resten, Urethan, acryliertes Urethan, Epoxidharz, acryliertes Epoxidharz, Isocyanurat, acryliertes Isocyanurat, Harnstoff-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd, Bismaleinimid und fluorenmodifizierte Epoxidharze sowie Gemische davon ein. Vorstufen für die Deckschicht können weiterhin Katalysatoren und/oder Härtungsmittel einschließen, um den nachstehend beschriebenen Härtungsvorgang zu starten und/oder zu beschleunigen. Die Deckschicht wird auf Grundlage der gewünschten Eigenschaften des fertigen Schleifgegenstandes mit Schleifmittel auf Unterlage ausgewählt.
Zusätze und Füllstoffe
Sowohl die Bindemittel- als auch die Deckschichtbindemittelvorstufen können außerdem verschiedene optionale Zusätze, wie Füllstoffe, Schleifhilfsmittel, Fasern, Gleitmittel, Netzmittel, oberflächenaktive Stoffe, Pigmente, Antischaummittel, Farbstoffe, Kupplungsmittel, Weichmacher und Suspendiermittel umfassen, solange sie die Haftklebeeigenschaften der Bindemittelschicht (bevor sie völlig härtet) nicht ungünstig beeinflussen oder die Fähigkeit der Bindemittel- oder Deckschichten, nach Einwirkenlassen von Energie zu härten, nachteilig beeinflussen. Außerdem sollte die Einlagerung dieser Zusätze und die Menge dieser Zusätze die Rheologie der Bindemittelvorstufen nicht ungünstig beeinflussen. Zum Beispiel kann der Zusatz von zu viel Füllstoff die Verarbeitbarkeit der Bindemittelschicht ungünstig beeinflussen.
Füllstoffe dieser Erfindung dürfen das ausreichende Härten des Harzsystems, in dem sie enthalten sind, nicht stören. Beispiele verwendbarer Füllstoffe für diese Erfindung umfassen Siliciumdioxid, wie Quarz, Glasperlen, Glasblasen und Glasfasern, Silikate, wie Talk, Tone, (Montmorillonit) Feldspat, Glimmer, Calciumsilikat, Calciummetasilikat, Natriumaluminiumsilikat, Natriumsilikat, Metallsulfate, wie Calciumsulfat, Bariumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumsulfat, Gips, Vermiculit, Holzmehl, Aluminiumtrihydrat, Ruß, Aluminiumoxid, Titandioxid, Kryolith, Chiolith und Metallsulfate, wie Calciumsulfit. Bevorzugte Füllstoffe sind Feldspat und Quarz.
Falls ein Schleifhilfsmittel in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet wird, schließen geeignete Schleifhilfsmittel Kryolith, Chiolith, Ammoniumkryolith, Kaliumtetrafluoroborat und dergleichen ein.
Schleifschicht 14 kann weiter ein drittes Bindemittel oder eine Überschicht 22 umfassen. Ein Typ einer verwendbaren Überschicht umfasst ein Schleifhilfsmittel, wie Kaliumtetrafluoroborat, und einen Klebstoff, wie ein Epoxidharz. Dieser Typ Überschicht wird in der veröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 486 308 weiter beschrieben. Überschicht 22 kann eingeschlossen sein, um die Ansammlung von Schleifstaub (das von einem Werkstück abgeschliffene Material) zwischen den Schleifpartikeln zu verhindern oder zu verringern, was das Schneidvermögen des Schleifgegenstandes dramatisch verringern kann. Materialien, die zum Verhindern einer Schleifstaubansammlung verwendbar sind, umfassen Metallsalze von Fettsäuren (zum Beispiel Zinkstearat oder Calciumstearat), Salze von Phosphatestern (zum Beispiel Kaliumbehenylphosphat), Phosphatester, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Mineralöle, vernetzte Silane, vernetzte Silicone, Fluorchemikalien und Kombinationen davon.
Eine mögliche Rückseitenschicht 24, wie eine Gleitschutzschicht, die einen Harzkleber mit darin dispergierten Füllstoffpartikeln umfasst, kann bereitgestellt werden. Alternativ kann die Rückseitenschicht ein Haftkleber zum Binden des Schleifgegenstandes mit Schleifmittel auf Unterlage an eine Trägerunterlage sein, die auf dem Träger 12 bereitgestellt werden kann. Beispiele geeigneter Haftkleber umfassen Latex, Krepp, Terpentinharz, Acrylatpolymere (zum Beispiel Polybutylacrylat und Polyacrylatester), Acrylatcopolymere (zum Beispiel Isooctylacrylat/Acrylsäure), Vinylether (zum Beispiel Polyvinyl-n-butylether), Alkydkleber, Kautschukkleber (zum Beispiel Naturkautschuke, Synthesekautschuke und Chlorkautschuke) und Gemische davon. Ein Beispiel einer Haftkleberbeschichtung ist im US-Patent Nr. 5 520 957 beschrieben.
Die Rückseitenschicht kann auch ein elektrisch leitendes Material, wie Vanadiumpentoxid (zum Beispiel in einem sulfonierten Polyester), oder Ruß oder Graphit in einem Bindemittel enthalten. Beispiele verwendbarer leitender Rückseitenschichten sind im US-Patent Nr. 5 108 463 und US-Patent Nr. 5 137 452 offenbart.
Um das Haftvermögen der Bindemittelschicht 18 und/oder Rückseitenschicht 24 (falls eingeschlossen) zu fördern, kann es notwendig sein, die Oberfläche, auf der diese Schichten aufgebracht werden, zu modifizieren. Falls zum Beispiel ein Polymerfilm als Träger verwendet wird, kann es bevorzugt sein, die Oberfläche des Films zu modifizieren, also zu "grundieren". Geeignete Oberflächenmodifikationen schließen Koronaentladung, Ultraviolettlichtexposition, Elektronenstrahlexposition, Flammenbeschuss und Abrieb ein.
Herstellungsverfahren
Der folgende Abschnitt wird beispielhaft Möglichkeiten beschreiben, wie die Schleifgegenstände der Erfindung herzustellen sind, insbesondere bezüglich der Arten der Bildung von deren Schleifoberflächen.
Die erste Bindemittelvorstufe kann dadurch hergestellt werden, dass die verschiedenen Bestandteile in einem geeigneten Gefäß bei einer erhöhten Temperatur gemischt werden, ausreichend, um die Materialien zu verflüssigen, so dass sie effizient unter Rühren gemischt werden können, aber ohne sie thermisch zu zersetzen, bis die Komponenten gründlich schmelzgemischt sind. Diese Temperatur hängt teilweise von der besonderen Chemie ab. Zum Beispiel kann diese Temperatur im Bereich von etwa 30 bis 150°C, typischerweise 50 bis 130°C liegen, und vorzugsweise liegt sie im Bereich von 60 bis 120°C. Die Komponenten können gleichzeitig oder nacheinander zugesetzt werden, obgleich es bevorzugt ist, zuerst das Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und das feste Epoxidharz zu mischen, worauf der Reihe nach der Zusatz des flüssigen Epoxidharzes, einer polyfunktionellen Acrylatkomponente (falls anwesend) und eines beliebigen optionalen hydroxylgruppenhaltigen Materials folgt. Dann werden die Katalysatoren (Photoinitiator, Photokatalysator und/oder thermischer Katalysator) zugesetzt, worauf beliebige optionale Zusätze, die Füllstoffe oder Schleifhilfsmittel einschließen, folgen.
Die Bindemittelvorstufe sollte in der ungehärteten Schmelzphase kompatibel sein. Es sollte also vorzugsweise keine sichtbare grobe Phasentrennung unter den Komponenten geben, bevor das Härten eingeleitet worden ist. Die Bindemittelvorstufe kann direkt nach dem Schmelzmischen verwendet werden oder kann in Kübeln, Trommeln oder anderen geeigneten Behältern, vorzugsweise in Abwesenheit von Licht, verpackt werden, bis sie gebrauchsfertig ist. Die so verpackte Bindemittelvorstufe kann an ein Schmelzmassenapplikatorsystem unter Verwendung von Kübelentladern und dergleichen abgegeben werden. Alternativ können die ungehärteten Bindemittelvorstufen der Erfindung an herkömmliche Schüttschmelzkleberapplikator- und Spendersysteme in Form von Stiften, Pellets, Formlingen, Blöcken, Kissen oder Barren abgegeben werden. Es ist auch durchführbar, organische Lösungsmittel in der Bindemittelvorstufe einzulagern, obgleich dies nicht immer bevorzugt sein kann.
Es ist auch möglich, die ersten Bindemittelvorstufen der Erfindung als ungehärtete, selbsttragende Rollen von klebendem Haftklebefilm bereitzustellen. In diesem Fall wird die Bindemittelvorstufe extrudiert, gegossen oder geschichtet, um den Film zu bilden. Solche Filme sind beim Übertragungsbeschichten der ersten Bindemittelvorstufe auf einen Schleifgegenstandträger verwendbar. Es ist wünschenswert, den klebenden Film mit einer Trenndecklage (zum Beispiel siliconbeschichtetes Kraft-Papier) zusammenzurollen, mit anschließendem Verpacken in einem Beutel oder anderem Behälter, der für aktinische Strahlung nicht durchlässig ist.
Die ersten Bindemittelvorstufen der Erfindung können auf den Schleifgegenstandträger durch Extrusion, Tiefdruck, Beschichtung (zum Beispiel unter Verwendung einer Beschichtungsdüse, einer erwärmten Rakelblattstreichmaschine, einer Walzenstreichmaschine, einer Lackgießanlage oder einer Umkehrwalzenstreichmaschine) oder eine Übertragungsstreichmaschine aufgebracht werden. Wenn sie durch irgendeines dieser Verfahren aufgebracht werden, ist es bevorzugt, dass die Bindemittelschicht bei einer Temperatur von etwa 50 bis 125°C, stärker bevorzugt etwa 80 bis 125°C aufgebracht wird.
Die Bindemittelvorstufen der Erfindung können als freistehende, selbsttragende Haftklebefilme geliefert werden, die durch Übertragung auf den Träger geschichtet und, falls notwendig, vor der Übertragungsbeschichtung zu einer vorher festgelegten Form ausgestanzt werden können. Temperaturen und Drücke für die Übertragungsbeschichtung werden so ausgewählt, dass sowohl Zersetzung des Trägers als auch Durchschlagen der Bindemittelschicht minimiert werden, und können im Bereich von Raumtemperatur bis etwa 120°C und etwa 30 bis 250 psi (2,1 bis 17,8 kg/cm²) liegen. Ein typisches Profil ist, bei Raumtemperatur und 100 psi (7,0 kg/cm²) durch Übertragung zu beschichten. Übertragungsbeschichtung ist ein besonders bevorzugtes Auftragsverfahren zur Verwendung mit hochporösen Trägern.
Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung, die Bindemittelschicht oder Bindemittelvorstufe als Flüssigkeit, wie aus einem Lösungsmittel, zu schichten, obgleich dieses Verfahren nicht bevorzugt ist. Eine flüssige Bindemittelvorstufe kann durch eine beliebige herkömmliche Technik, wie Walzenbeschichtung, Sprühbeschichtung, Schmelzbeschichtung, Rakelbeschichtung und dergleichen, auf den Träger aufgebracht werden. Nach Beschichten der resultierenden ungehärteten Bindemittelschicht, kann sie einer Energiequelle ausgesetzt werden, um den Katalysator zu aktivieren, bevor die Schleifkörner in die Bindemittelschicht eingebettet werden. Alternativ können die Schleifkörner unmittelbar nachdem die Bindemittelvorstufe der Bindemittelschicht geschichtet worden ist, bevor ein teilweises Härten ausgeführt worden ist, geschichtet werden.
Das auf einen Träger aufgebrachte Beschichtungsgewicht der Bindemittelschicht oder Bindemittelvorstufe der Erfindung kann in Abhängigkeit von der Korngröße der zu verwendenden Schleifpartikel variieren. Zum Beispiel werden feinkörnigere Schleifpartikel im Allgemeinen weniger Bindemittelschicht erfordern, um die Schleifpartikel an dem Träger zu binden. Ausreichende Mengen Bindemittelvorstufe müssen bereitgestellt werden, um die Schleifpartikel zufriedenstellend zu binden. Falls jedoch die aufgebrachte Menge an Bindemittelvorstufe zu groß ist, können die Schleifpartikel teilweise oder völlig in der Bindemittelbeschichtung versenkt werden, was nicht wünschenswert ist. Im Allgemeinen liegt die Einsatzmenge der Bindemittelvorstufenzusammensetzung dieser Erfindung (auf lösungsmittelfreier Basis) zwischen etwa 4 bis 300 g/m², vorzugsweise zwischen etwa 20 bis etwa 30 g/m².
Vorzugsweise wird die Bindemittelvorstufe der Bindemittelschicht auf den Schleifgegenstandträger durch irgendeines der vorstehend beschriebenen Verfahren aufgebracht und, wenn sie einmal so aufgebracht ist, wird sie einer Energiequelle ausgesetzt, um mindestens teilweises Härten des Epoxidharzes und der polyfunktionellen Acrylatkomponente, falls anwesend, zu starten. Das Härten der Bindemittelvorstufe der Bindemttelschicht beginnt nach Einwirkenlassen einer geeigneten Energiequelle auf die Bindemittelvorstufe und setzt sich einen Zeitraum danach fort. Die Energiequelle wird für die gewünschten Verarbeitungsbedingungen und zum geeigneten Aktivieren des Epoxidharzkatalysators ausgewählt. Die Energie kann aktinisch (zum Beispiel Strahlung mit einer Wellenlänge im ultravioletten oder sichtbaren Bereich des Spektrums), beschleunigte Teilchen (zum Beispiel Elektronenstrahlstrahlung) oder thermisch (zum Beispiel Wärme oder Infrarot-Strahlung) sein. Vorzugsweise ist die Energie aktinische Strahlung (also Strahlung mit einer Wellenlänge in ultravioletten oder sichtbaren Spektralbereichen). Geeignete Quellen aktinischer Strahlung schließen Quecksilber-, Xenon-, Kohlebogen-, Wolframfadenlampen, Sonnenlicht und so weiter ein.
Ultraviolettstrahlung, insbesondere aus einer Mitteldruckquecksilberbogenlampe, ist am stärksten bevorzugt. Die Einwirkungszeiten können von weniger als etwa 1 Sekunde bis 10 Minuten oder mehr (um vorzugsweise eine Gesamtenergieeinwirkung von etwa 0,1 bis etwa 10 Joule/Quadratzentimeter (J/cm²) bereitzustellen) in Abhängigkeit von sowohl der Menge als auch der Art der beteiligten Reaktionspartner, der Energiequelle, der Bandgeschwindigkeit, dem Abstand von der Energiequelle und der Dicke der zu härtenden Bindemittelschicht sein.
Die Bindemittelvorstufen der Erfindung können auch durch Einwirkenlassen von Elektronenstrahlstrahlung gehärtet werden. Die notwendige Dosierung ist im Allgemeinen von weniger als 1 Megarad bis 100 Megarad oder mehr. Die Härtungsgeschwindigkeit kann dazu neigen, mit steigenden Mengen Photokatalysator und/oder Photoinitiator bei einer gegebenen Energieeinwirkung oder durch Verwendung von Elektronenstrahlenergie ohne Photoinitiator zuzunehmen. Die Härtungsgeschwindigkeit kann auch dazu neigen, mit zunehmender Energieintensität zuzunehmen.
Die Verwendung des kationischen organometallischen Salzes als Epoxidharzphotokatalysator erlaubt verzögertes Härten, sogar noch in Abwesenheit von Polyolen, was der Bindemittelvorstufe ermöglicht, ihre selbstklebenden Eigenschaften eine ausreichende Zeit beizubehalten, um den Schleifpartikeln zu gestatten, daran angeklebt zu sein, nachdem die Bindemittelvorstufe der Energiequelle ausgesetzt worden ist.
Die Schleifpartikel können aufgebracht werden, bis die Bindemittelvorstufe der Bindemittelschicht ausreichend gehärtet ist, dass die Partikel nicht anhaften werden, obgleich es zum Erhöhen der Geschwindigkeit eines technischen Herstellungsvorgangs wünschenswert ist, die Schleifpartikel so schnell wie möglich aufzubringen, typischerweise innerhalb von ein paar Sekunden, wenn die Bindemittelvorstufe der Bindemittelschicht der Energiequelle ausgesetzt worden ist. Die Schleifpartikel können durch Tropfbeschichtung, vorzugsweise elektrostatische Beschichtung oder magnetische Beschichtung, gemäß in dem Gebiet herkömmlicher Verfahren aufgebracht werden. Ein Beispiel eines Verfahrens, das zum Herstellen der Schleifgegenstände der Erfindung verwendet werden kann, kann im US-Patent Nr. 5 766 277 gefunden werden.
Die Zeit, um vollständiges Härten zu erreichen, kann durch Nachhärten der Bindemittelschicht mit Wärme, wie in einem Ofen, beschleunigt werden. Nachhärten kann auch die physikalischen Eigenschaften der Bindemittelschicht beeinflussen und ist im Allgemeinen wünschenswert. Die Zeit und Temperatur der Nachhärtung werden in Abhängigkeit von der Glasübergangstemperatur des Ethylen-Vinylacetat-Copolymers, der Konzentration des Initiators, den Energieeinwirkungsbedingungen und dergleichen variieren. Die Nachhärtungsbedingungen können im Bereich von weniger als ein paar Sekunden bei einer Temperatur von etwa 150°C bis zu längeren Zeiten bei geringeren Temperaturen liegen. Typische Nachhärtungsbedingungen sind etwa eine Minute oder weniger bei einer Temperatur von etwa 100°C.
Bei einer alternativen Herstellungsart wird die Bindemittelvorstufe der Bindemittelschicht auf den Träger aufgebracht und die Schleifpartikel werden dann in die Bindemittelvorstufe der Bindemittelschicht geworfen, worauf Einwirkenlassen einer Energiequelle auf die Bindemittelvorstufe der Bindemittelschicht folgt.
Deckschicht 20 kann anschließend über den Schleifpartikeln und der Bindemittelschicht als fließfähige Flüssigkeit durch eine Vielfalt an Techniken, wie Walzenbeschichtung, Sprühbeschichtung, Tiefdruckbeschichtung oder Lackgießen, aufgebracht werden und kann anschließend durch Trocknen, Erwärmen oder mit Elektronenstrahl- oder Ultraviolettlichtstrahlung gehärtet werden. Die besondere Härtungsart kann in Abhängigkeit von der Chemie der Deckschicht variieren. Die optionale Überschicht 22 kann in einer ähnlichen Weise aufgebracht und gehärtet oder getrocknet werden.
Die optionale Rückseitenschicht 24 kann unter Verwendung irgendeiner aus einer Vielfalt an herkömmlichen Beschichtungstechniken, wie Tauchbeschichtung, Walzenbeschichtung, Sprühen, Meyer-Stange, Rakelmesser, Lackgießen, Tiefdruck, Thermostoffübertragung, Flexodruck, Siebdruck und dergleichen, auf den Träger 12 aufgebracht werden.
Bei einer alternativen Trägeranordnung kann die Rückseite des Schleifgegenstandes ein Schlingenträgermaterial enthalten. Der Zweck des Schlingenträgermaterials ist, eine Möglichkeit bereitzustellen, dass der Schleifgegenstand mit Haken einer Trägerunterlage fest gekuppelt sein kann. Das Schlingenträgermaterial kann durch eine beliebige herkömmliche Möglichkeit auf den beschichteten Schleifträger laminiert werden. Das Schlingenträgermaterial kann vor dem Auftragen der Bindemittelschichtvorstufe laminiert werden oder alternativ kann das Schlingenträgermaterial nach dem Auftragen der Bindemittelschichtvorstufe laminiert werden.
Unter einem anderen Aspekt kann das Schlingenträgermaterial im Wesentlichen der beschichtete Schleifträger sein. Das Schlingenträgermaterial wird im Allgemeinen eine ebene Oberfläche umfassen, wobei die Schlingen aus der Rückseite der Vorderseite der ebenen Oberfläche hervorragen. Die Bindemittelschichtvorstufe wird auf diese ebene Oberfläche geschichtet. Unter diesem Aspekt wird die Bindemittelschichtvorstufe direkt auf die ebene Oberfläche des Schlingenträgermaterials geschichtet. In einigen Fällen kann das Schlingenträgermaterial eine Grundbeschichtung über der ebenen Oberfläche enthalten, die das Schlingenträgermaterial versiegelt. Diese Grundbeschichtung kann ein wärmehärtbares Polymer oder ein thermoplastisches Polymer sein. Alternativ kann die Bindemittelschichtvorstufe direkt auf die nichtverschlungene Seite eines unversiegelten Schlingenträgermaterials geschichtet werden. Das Schlingenträgermaterial kann ein Chenille-genähtes Maschenmaterial, ein extrudiertes gebundenes Maschenmaterial, ein nähgewirktes Schlingenträgermaterial oder ein überstrichenes Schlingenträgermaterial (zum Beispiel überstrichener/s Polyester oder Nylon) sein. Beispiele typischer Schlingenträger sind weiter in den US-Patenten Nr. 4 609 581 und 5 254 194 beschrieben.
Das Schlingenträgermaterial kann auch eine Versiegelungsbeschichtung über der ebenen Oberfläche enthalten, um das Schlingenträgermaterial zu versiegeln und ein Eindringen der Bindemittelschichtvorstufe in das Schlingenträgermaterial zu verhindern. Außerdem kann das Schlingenträgermaterial eine thermoplastische Versiegelungsbeschichtung umfassen, und eine Mehrzahl gewellter Fasern ragen aus der thermoplastischen Versiegelung hervor. Diese Mehrzahl gewellter Fasern bildet eigentlich eine Schicht aus Fasern. Es ist bevorzugt, dass diese Fasern bogenförmige Teile aufweisen, die von in Abständen verteilten Ankerteilen in dieselbe Richtung zeigen. In einigen Fällen ist es bevorzugt, direkt auf die ebene Oberfläche des Schlingenträgermaterials zu schichten, um die Kosten zu vermeiden, die mit einem herkömmlichen Träger verbunden sind. Die Bindemittelvorstufe der Bindemittelschicht kann so formuliert und geschichtet werden, dass die Bindemittelschichtvorstufe nicht wesentlich in das Schlingenträgermaterial eindringt. Dies führt zu einer ausreichenden Menge Bindemittelschichtvorstufe, um die Schleifpartikel auf dem Schlingenträgermaterial fest zu binden.
Ebenso kann die Rückseite des Schleifgegenstandes eine Mehrzahl Haken enthalten; diese Haken haben typischerweise die Form eines plattenartigen Trägermaterials mit einer Mehrzahl Haken, die aus der Rückseite des Trägermaterials herausragen. Diese Haken werden dann die Möglichkeit des Ineinandergreifens zwischen dem Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage und einer Trägerunterlage, die ein Schlingenfasergewebe enthält, bereitstellen. Dieses mit Haken versehene Trägermaterial kann auf den beschichteten Schleifträger durch eine beliebige herkömmliche Möglichkeit laminiert werden. Das mit Haken versehene Trägermaterial kann vor dem Auftragen der Bindemittelschichtvorstufe laminiert werden oder alternativ kann das mit Haken versehene Trägermaterial nach dem Auftragen der Bindemittelschichtvorstufe laminiert werden. Unter einem anderen Aspekt kann das mit Haken versehene Trägermaterial im Wesentlichen der beschichtete Schleifträger sein. Bei diesem Szenarium wird die Bindemittelschichtvorstufe direkt auf das mit Haken versehene Trägermaterial geschichtet. In einigen Fällen ist es bevorzugt, direkt auf ein mit Haken versehenes Trägermaterial zu schichten, um die Kosten, die mit einem herkömmlichen Träger verbunden sind, zu vermeiden. Zusätzliche Details über die Verwendung von mit Haken versehenen Trägern oder die Laminierung von Haken kann im US-Patent Nr. 5 505 747 gefunden werden.
Die Bindemittelvorstufen der Erfindung stellen ein Gleichgewicht höchst wünschenswerter Eigenschaften bereit. Als lösungsmittelfreie Formulierungen werden sie leicht unter Verwendung herkömmlicher Schmelzkleberabgabesysteme aufgebracht. Folglich können sie als Haftklebefilme, die gut zur Laminierung auf einen Träger geeignet sind, geliefert werden. Der Einschluss eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers stellt die Bindemittelvorstufen mit selbstklebenden Eigenschaften bereit, was das Auftragen der Schleifpartikel darauf erleichtert. Die Bereitstellung eines Polyetherpolyols geeigneten Molekulargewichtes und geeigneter Funktionalität stellt die Bindemittelschichten der Erfindung mit einer offenen Zeit im Anschluss an die Energieeinwirkung bereit, was gestattet, dass die Schleifpartikel in die Bindemittelvorstufe projiziert werden, nachdem sie Energie ausgesetzt worden ist. Die Einlagerung einer polyfunktionellen Acrylat-Komponente in der Bindemittelschicht stellt eine bessere Rheologiesteuerung bereit.
Spezieller haben die Bindemittelvorstufenformulierungen, die in der vorliegeden Erfindung verwendet werden, geringere Kosten, eine längere offene Zeit und bessere Filmbildungseigenschaften als Bindemittelharze, die nur Epoxidharz und thermoplastischen Polyester enthalten. Als Ergebnis der verbesserten Filmbildungseigenschaften erfordern die Bindemittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung weniger thermoplastischen Kunststoff in der Formulierung, was die Kosten weiter verringert und die Eigenschaften des Materials bei erhöhter Temperatur verbessert.
Die Erfindung wird in Bezug auf die folgenden nichtbeschränkenden Beispiele, in denen alle Teile, Prozentgehalte, Verhältnisse und so weiter, sofern nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen sind, vollständiger verstanden werden.

Die in den Beispielen verwendeten Abkürzungen weisen die in der folgenden Liste gezeigten Definitionen auf.

DS1227	ein hochmolekulargewichtiger Polyester, im Handel unter der Handelsbezeichnung "DYNAPOL S1227" von Creanova, Piscataway, NJ, erhältlich
DS1402	ein hochmolekulargewichtiger Polyester mit geringer Kristallinität, im Handel unter der Handelsbezeichnung "DYNAPOL S1402" von Creanova, Piscataway, NJ, erhältlich
EL 310	ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (25% Vinylacetat), im Handel unter der Handelsbezeichnung "ELVAX 310" von E. I. Du Pont de Nemours und Co. (Wilmington, DE) erhältlich
EL 220	ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (28% Vinylacetat), im Handel unter der Handelsbezeichnung "ELVAX 220" von E. I. Du Pont de Nemours und Co. (Wilmington, DE) erhältlich
EL 140	ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (33% Vinylacetat), im Handel unter der Handelsbezeichnung "ELVAX 140" von E. I. Du Pont de Nemours und Co. (Wilmington, DE) erhältlich

L700	ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, im Handel unter der Handelsbezeichnung "LEVAPREN 700" von Bayer Corp. (Pittsburgh, PA) erhältlich
E828	ein Bisphenol A-Epoxidharz, im Handel unter der Handelsbezeichnung "EPON 828" (Epoxidharzäquivalentgew. von 185–192 g/äq.) von Shell Chemical, Houston, TX, erhältlich
E1001	ein Bisphenol A-Epoxidharz, im Handel unter der Handelsbezeichnung "EPON 1001F" (Epoxidharzäquivalentgew. von 525–550 g/äq.) von Shell Chemical, Houston, TX, erhältlich
E4221	ein cycloaliphatisches Epoxidharz, im Handel unter der Handelsbezeichnung "ERL 4221 (Epoxidharzäquivalentgew. von 126 g/äq.) von Union Carbide Corp., Danbury, CT, erhältlich
CHDM	Cyclohexandimethanol
TMPTA	Trimethylolpropantriacrylat, im Handel unter der Handelsbezeichnung "SR351" von Sartomer Co., Exton, PA, erhältlich
KB1	2,2-Dimethoxy-1,2-diphenyl-1-ethanon, im Handel unter der Handelsbezeichnung "IRGACURE 651" von Ciba Specialty Chemicals erhältlich oder im Handel unter der Handelsbezeichnung "KB1" an sich von Sartomer Co., Exton, PA, erhältlich
COM	η5-[Xylole(Isomerengemisch)]-η5-cyclopentadienyleisen⁽¹⁺⁾hexafluoroantimonat(^1–) (wirkt als Katalysator)
AMOX	Di-t-amyloxalat (wirkt als Beschleuniger)
CRY	Kryolith
AO	geschmolzenes Aluminiumoxid
HTAO	wärmebehandeltes geschmolzenes Aluminiumoxid

TESTVERFAHREN
Die nachstehend beschriebenen Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden gemäß dem folgenden Testverfahren geprüft.
TEST Nr. 1: Schiefer-Testverfahren
Der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage für das jeweilige Beispiel wurde in eine Scheibe mit 10,2 cm Durchmesser umgewandelt und mittels eines Haftklebers auf einer Schaumstoffunterstützungsunterlage befestigt. Die Baueinheit aus beschichteter Schleifscheibe und Unterstützungsunterlage wurde in einer SCHIEFER-Testmaschine eingebaut, und die beschichtete Schleifscheibe wurde verwendet, um ein Donut-förmiges Celluloseacetatbutyratpolymer oder 1018 Weichstahlwerkstück abzuschleifen. Die Belastung war 4,5 kg. Der Endpunkt des Tests war 500 Umdrehungen oder Zyklen der beschichteten Schleifscheibe. Die entfernte Menge Celluloseacetatbutyratpolymer wurde am Ende des Tests gemessen. Die erreichte Mineralaufnahme und der durch TEST Nr. 1 bestimmte Schliff für das jeweilige Beispiel sind in den nachstehenden Daten zusammengefasst.
SCHMELZMISCHEN ZUM BILDEN VON EVA/EPOXIDHARZ-GEMISCHEN
Zweihundert Gramm Proben wurden durch Schmelzen des EVA-Copolymers in einer ein Quart fassenden Anstrichdose bei 100–150°C, Zugeben flüssigen Epoxidharzes (falls E1001 zugesetzt wird, wird es erst geschmolzen), Mischen mit einem Luftmischer, Zugeben des Restes des flüssigen Epoxidharzes und Cyclohexandimethanols (CHDM), falls anwesend (2,4% der Gesamtsumme in allen Beispielen, in denen es verwendet wurde), erneutes Mischen, Verringern der Temperatur auf 100–120°C und Zugeben von CpFeXylole ⁺SbF₆ ^– (COM) und Di-tert-amyloxalat (AMOX), jeweils 0,6–1% hergestellt. Die Harze wurden unter Verwendung eines heißen Messers bei 95–100°C 0,05–0,10 mm dick auf eine Trenndeckschicht (Silicontrennmittel auf PET-Film) geschichtet. Dickere Proben wurden für die Prüfung der physikalischen Eigenschaften (DMA und DSC) verwendet. Dünnere Beschichtungen (0,05 mm) wurden auf Schleifträger laminiert, die Polybaumwolle mit 36 × 34 Fäden/cm für Gebrauchsgewebeprodukte, ein Stengelgewebeträgermaterial und eine Vielfalt an Papierträgern einschließen. Alle Bindemittelharze, die EVA-Copolymer enthalten, außer denjenigen, die L700 enthalten, wurden schmelzgemischt.
LÖSUNGSMITTELMISCHEN ZUM BILDEN VON EVA/EPOXIDHARZ-GEMISCHEN
L700 wurde in Essigester oder Methylethylketon bei 25–40% Feststoffen gelöst, Epoxidharz und CHDM (falls anwesend) zugesetzt, und Lösungsmittel unter Vakuum bei 60–90°C abgezogen. Photokatalysatorsystem wurde (Zugeben von COM und AMOX, jeweils 0,6–1%) der Schmelze bei 100–120°C zugesetzt, mit einem Luftmischer gemischt und auf ein Trägermaterial geschichtet, wie es vorstehend beschrieben ist. Lösungsmittelmischen der Bindemittelharze der Erfindung ist nicht bevorzugt, jedoch wird erwartet, dass die gemessenen physikalischen Eigenschaften der lösungsmittelgemischten und schmelzgemischten Bindemittel innerhalb des experimentellen Fehlers liegen.
Das bevorzugte Verfahren zum Mischen der Bindemittelharze, die höhere Vinylacetat-EVA-Copolymere enthalten, ist folgendermaßen: EVA-Copolymerpellets wurden in einen mitdrehenden ineinandergreifenden Doppelschneckenextruder eingespeist und zwischen einer Temperatur von 80 und 140°C geschmolzen. Feste Epoxidharzblättchen (E1001) wurden geschmolzen und als Flüssigkeit in eine Öffnung stromabwärts vom thermoplastischen Kunststoff gepumpt. Schließlich wurden alle anderen Komponenten (E828, COM, AMOX und gegebenenfalls CHDM, TMTPA und KB1) bei einer Temperatur von 75°C in einem diskontinuerlichen Verfahren gemischt. Die resultierende homogene Flüssigkeit wurde in einen Extruder stromabwärts vom festen Epoxidharz und thermoplastischen Kunststoff gepumpt. Das Extrudat wurde in siliconverkleideten Dosen gesammelt und als Feststoff bei Raumtemperatur im Dunkeln gelagert. In dieser Form wurde es zweckmäßigerweise nach Bedarf für weitere Verwendung wieder geschmolzen.
DYNAMISCHE MECHANISCHE ANALYSE (DMA)
Proben wurden durch Schichten härtbaren Schmelzklebers zwischen zwei Polyestertrenndeckschichten 0,05–0,13 mm (2–5 Mil) dick hergestellt. Die Schichten wurden etwa 3 J/cm² Strahlungsenergie aus TLD 15 W/03-Birnen (Philips B. V., Holland) durch die Trenndeckschichten ausgesetzt. Die bestrahlten Proben wurden dann 30 min in einen Ofen bei 100–110°C gelegt, um die Härtung sicherzustellen. Streifen gehärteten Films wurden 1,0 cm breit, etwa 2–3 cm lang geschnitten. Ein Seiko Instruments DMA 200 Rheometer (Seiko Instruments, Torrance, CA), das mit einer dehnbaren Probenfesthaltevorrichtung versehen war, wurde verwendet. Der Abstand der Backen war 10 mm. Der Temperaturanstieg war 2 Grad pro Minute von –80 bis 250°C bei einer einzelnen Frequenz von 1 Hz. Die DMA-Daten sind in den Tabellen 1–3 wiedergegeben.
Tabelle 1 Materialeigenschaften von schmelzverarbeitbaren EVA/Epoxidharzen
Tabelle 2 Materialeigenschaften von schmelzverarbeitbaren EVA/Epoxidharz-Gemischen
Tabelle 3 Materialeigenschaften von schmelzverarbeitbaren EVA/Epoxidharz-Gemischen; Wirkungen von Kryolith-Füllstoff
Die physikalischen Eigenschaften der EVA/Epoxidharz-Gemische zeigen, dass die am besten kompatiblen Gemische diejenigen sind, die EVA-Copolymere mit einem Vinylacetatgehalt in der Nähe von 70 Gew.-% enthalten. Bevorzugte Zusammensetzungen für Schleifanwendungen sind diejenigen Zusammensetzungen, die EVA-Copolymere mit einem Vinylacetatgehalt von etwa 60–80 Gew.-%, einer EVA-Copolymerkonzentration im Bereich von 10–20 Gew.-% bezogen auf das Epoxidharz und keinen Kettenverlängerer (CHDM) enthalten. Diese Materialien weisen Knoop-Härtewerte (KHN) von etwa zehn auf, vergleichbar mit denen schmelzverarbeitbarer Epoxidharz/Polyester/Polyacrylat-Harzsysteme. Der Zusatz von Füllstoffen ist auch möglich; die Verwendung von Kryolith ist in Tabelle 3 veranschaulicht. Bevorzugte Bindemittelzusammensetzungen weisen für beste Schleifleistung Glasübergangstemperaturen (T_g's) gut über 60°C nach Härten auf.
HERSTELLUNG VON VERGLEICHSBEISPIEL A UND BEISPIEL 1
Vergleichsbeispiel A war "3M Grade P180 216U Production Fre-Cut A Weight Paper", im Handel von Minnesota Mining and Manufacturing Company aus St. Paul, MN, erhältlich. Beispiel 1 umfasste eine Schleifkonstruktion mit einem Papierträger mit 115 g/m² von der Kammerer GmbH, (Osnabrück, Deutschland), einer Bindemittelschicht aus EVA/Epoxidharz-Gemisch (15% L700, 85% E1001, 0,6% COM und 0,6% AMOX), elektrostatisch auf die Bindemittelschicht aufgebrachtem P180 AO, einer strahlungshärtbaren Deckschicht (60% E828, 20% E4221, 20% DIPT und 1,0% COM) und einer Zinkstearatüberschicht, wie im US-Patent Nr. 5 611 825 als "A3469" beschrieben. Repräsentative (typische) Beschichtungsgewichte für Beispiel 1 waren: Bindemittelschichtgewicht = 100 g/m²; Mineralschichtgewicht = 120 g/m²; Deckschichtgewicht = 50 g/m²; Überschichtgewicht = 25 g/m².
Die Schiefer-Schneidergebnisse waren:
Die Schneidleistung des Beispiels 1 ist etwa 13% besser als die des Vergleichsbeispiels A.
HERSTELLUNG DER VERGLEICHSBEISPIELE B UND C UND DER BEISPIELE 2 UND 3
Die Vergleichsbeispiele B und C wurden bei einer Temperatur von 140°C gemischt. Die Acrylat- und Epoxidharzkatalysatoren und der Photoinitiator wurden dem geschmolzenen Gemisch zugesetzt und direkt vor dem Beschichten gemischt. Die Beispiele 2 und 3 wurden lösungsmittelgemischt (nicht bevorzugt); die Epoxidharze und das EVA-Copolymer wurden in Methylethylketon gelöst. Das Lösungsmittel wurde schrittweise in einem Vakuumofen entfernt, während die Temperatur auf 120°C erhöht wurde. Nach 30 Minuten bei einer Temperatur von 120°C und einem Vakuum von 133 Pa (1,0 Torr) wurde angenommen, dass alles Lösungsmittel entfernt worden war. Die Proben wurden in einen herkömmlichen Ofen befördert und der Rest der Komponenten wurde wie in den Vergleichsbeispielen B und C zugesetzt. Vorzugsweise werden die Proben schmelzgemischt, wie es vorstehend beschrieben ist. Die Zusammensetzungen (Gewichtsteile) sind in Tabelle 4 beschrieben.
Etwa 0,08 mm dicke Schichten wurden mit dem Abstreifmesser auf einen Papierträger (150 g/m² von UPM-Kymmene, Pietarsaari, Finnland) gestrichen, wobei sowohl das Messer als auch das Beschichtungsbett eine Temperatur von etwa 130°C aufwiesen. Zusätzliche Proben der Beispiele 2 und 3 wurden auf eine siliconbehandelte Polyestertrenndeckschicht geschichtet und bei Raumtemperatur durch Übertragung auf denselben Papierträger geschichtet. Es wurde weder in der Mineralbeschichtung noch in der Produktleistung ein Unterschied zwischen den Proben, die direkt auf dem Träger beschichtet wurden, und denjenigen, die durch Übertragung beschichtet worden waren, gesehen. Das Bindemittelschichtgewicht für jede Probe war etwa 75 g/m².
Die Schichten wurden mit einer Fusion Systems "D"-Birne mit 236 Watt/cm bei einer Bahngeschwindigkeit von 15 m/min bestrahlt. Die bestrahlten Schichten wurden dann elektrostatisch mit HTAO-Mineral der Sorte P80 beschichtet. Das Bindemittelschichtharz wurde dann 10 Minuten bei 120°C erwärmt, um schließlich das Harz zu härten.
Ein Deckschichtharz, das 40% E828, 30% E4221, 30% TMPTA, 1% KB 1 und 1% COM enthielt, wurde in Methylethylketon dispergiert und bei einem Gewicht von etwa 120 g/m² (Trockengewicht) über die Proben gestrichen. Diese beschichteten Proben wurden mit einer Fusion "D"-Birne mit 236 W/cm bei 15 m/min bestrahlt und 10 Minuten bei 120°C gehärtet.
Tabelle 5 zeigt die Mineralbeschichtungsgewichte der Sorte P80 und die Leistungsergebnisse des Schiefer-Tests der vorstehenden Beispiele und Vergleichsbeispiele.
Tabelle 4
Tabelle 5
Die Daten in Tabelle 5 zeigen, dass die Bindemittelschichtharzsysteme der beiden Beispiele 2 und 3 leichter Mineralpartikel annehmen als die Bindemittelschichtharzsysteme der beiden Vergleichsbeispiele B und C. Die Bindemittelschichtharzsysteme der Beispiele 2 und 3 weisen wahrscheinlich aufgrund der geringeren Kristallisationsgeschwindigkeit mehr Haftfähigkeit über ein verlängertes Zeitfenster auf als die Bindemittelschichtharzsysteme der Vergleichsbeispiele B und C.
Der Schiefer-Test ist sowohl als Griffigkeits-(Mineralausrichtung) als auch als Anti-Beladungstest bekannt. Da bekannt ist, dass Antibeladung durch periphere Antibeladungszusätze (hier nicht anwesend), Mineralausrichtung und offen beschichtete Konstruktionen, also denjenigen mit etwa 20–30% weniger Schleifpartikel-(Mineral) konzentration, verbessert wird, würde nicht erwartet werden, dass die Beispiele 2 und 3 mit höheren Mineral- oder Schleifpartikelbeschichtungen besseres leisten als die Vergleichsbeispiele B und C.
Durch Vergleich zeigen die Ergebnisse des Weichstahl-Schiefer-Tests, dass alle vier Konstruktionen Ähnliches (Ausreichendes) leisten und sowohl durch die Konzentration (Menge) des anwesenden Minerals als auch durch die Art der Bindemittelschichtzusammensetzung unbeeinflusst scheinen.

Claims

Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage, umfassend: a) einen Träger mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer rückseitigen Oberfläche; b) ein vernetztes erstes Bindemittel auf der vorderseitigen Oberfläche des Trägers, wobei das erste Bindemittel aus einer ersten Bindemittelvorstufe hergestellt ist, wobei die erste Bindemittelvorstufe eine mit Energie härtbare Zusammensetzung ist, welche gebildet wird durch Mischen von Komponenten, umfassend: i) etwa 30 bis etwa 95 Gew.-% eines Epoxidharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist, ii) etwa 5 bis etwa 70 Gew.-% eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymerharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist, und iii) eine zum Vernetzen des Epoxidharzes wirksame Menge eines Härtungsmittels; und c) eine Mehrzahl an Schleifpartikeln, wobei die Schleifpartikel mindestens teilweise in dem ersten Bindemittel eingebettet sind.
Träger mit Grunddeckschicht für einen Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 1, umfassend: a) einen Träger, der zur Verwendung in einem Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage geeignet ist; und b) eine vernetzte Grunddeckschicht auf dem Träger, welche aus einer Grunddeckschicht-Bindemittelvorstufe gebildet ist, wobei die Grunddeckschicht-Bindemittelvorstufe eine mit Energie härtbare Zusammensetzung ist, umfassend: i) etwa 30 bis etwa 95 Gew.-% eines Epoxidharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist, ii) etwa 5 bis etwa 70 Gew.-% eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymerharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist, und iii) eine zum Vernetzen des Epoxidharzes wirksame Menge eines Härtungsmittels.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage, umfassend: a) einen Träger mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer rückseitigen Oberfläche; b) ein vernetztes erstes Bindemittel auf der vorderseitigen Oberfläche des Trägers, wobei das erste Bindemittel aus einer ersten Bindemittelvorstufe hergestellt ist, wobei die erste Bindemittelvorstufe eine mit Energie härtbare Zusammensetzung ist, welche gebildet wird durch Mischen von Komponenten, umfassend: i) etwa 2 bis etwa 98 Gew.-% eines Epoxidharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist, ii) etwa 1 bis etwa 90 Gew.-% eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymerharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist, iii) etwa 0,1 bis etwa 20 Gew.-% einer polyfunktionellen Acrylat-Komponente, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist, und iv) eine zum Vernetzen des Epoxidharzes wirksame Menge eines Härtungsmittel; und c) eine Mehrzahl an Schleifpartikeln, wobei die Schleifpartikel mindestens teilweise in dem ersten Bindemittel eingebettet sind.
Träger mit Grunddeckschicht für einen Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 3, umfassend: a) einen Träger, der zur Verwendung in einem Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage geeignet ist; und b) eine vernetzte Grunddeckschicht auf dem Träger, welche aus einer Grunddeckschicht-Bindemittelvorstufe gebildet ist, wobei die Grunddeckschicht-Bindemittelvorstufe eine mit Energie härtbare Zusammensetzung ist, umfassend: i) etwa 2 bis etwa 98 Gew.-% eines Epoxidharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist, ii) etwa 1 bis etwa 90 Gew.-% eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymerharzes, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist, iii) etwa 0,1 bis etwa 20 Gew.-% einer polyfunktionellen Acrylat-Komponente, wobei Gew.-% auf den Gesamtgehalt an Harz bezogen ist, und iv) eine zum Vernetzen des Epoxidharzes wirksame Menge eines Härtungsmittels.
Verfahren zur Herstellung eines Schleifgegenstandes mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 1 oder 3, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Trägers mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer rückseitigen Oberfläche; b) Aufbringen einer mit Energie härtbaren, schmelz-verarbeitbaren ersten Bindemittelvorstufe auf die vorderseitige Oberfläche des Trägers, wobei die erste Bindemittelvorstufe umfasst: i) ein Epoxidharz, ii) ein Ethylen-Vinylacetat, und iii) ein Härtungsmittel zum Vernetzen des Epoxidharzes; c) Aussetzen der ersten Bindemittelvorstufe einer Energiequelle, um mindestens teilweises Härten der ersten Bindemittelvorstufe zu initiieren; d) mindestens teilweises Einbetten einer Mehrzahl an Schleifpartikeln in die erste Bindemittelvorstufe; und e) ausreichendes Härtenlassen der ersten Bindemittelvorstufe, um eine vernetzte Beschichtung zu bilden, in der die Schleifpartikel mindestens teilweise eingebettet sind.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 1 oder 3, weiterhin umfassend ein zweites Bindemittel über dem ersten Bindemittel und den Schleifpartikeln.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 1 oder 3 oder Träger mit Grunddeckschicht gemäß Anspruch 2 oder 4, wobei die erste Bindemittelvorstufe ein schmelz-verarbeitbares Harz oder eine geschmolzene Zusammensetzung ist.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 1, wobei die erste Bindemittelvorstufe ein Heißschmelzhaftklebstoff ist.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 1 oder 3 oder Träger mit Grunddeckschicht gemäß Anspruch 2 oder 4, wobei das Härtungsmittel ein kationischer Photokatalysator ist, welcher eine Säure generieren kann, um die Polymerisation des Epoxidharzes zu katalysieren.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 1 oder Träger mit Grunddeckschicht gemäß Anspruch 2, wobei das Ethylen-Vinylacetat-Copolymer nicht weniger als etwa 30 Gew.-% Vinylacetat umfasst.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 1 oder Träger mit Grunddeckschicht gemäß Anspruch 2, wobei die Bindemittelvorstufe weiterhin einen thermoplastischen Polyester umfasst.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage in Form einer Aufreihung, umfassend eine Mehrzahl an einzelnen Schleifscheiben, die miteinander verbunden eine Rolle bilden, wobei der Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage einen Träger mit Grunddeckschicht gemäß Anspruch 2 oder 4 aufweist.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 3 oder Träger mit Grunddeckschicht gemäß Anspruch 4, wobei die erste Bindemittelvorstufe weiterhin ein Vernetzungsmittel für das polyfunktionelle Acrylat umfasst.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 3 oder Träger mit Grunddeckschicht gemäß Anspruch 4, wobei das Härtungsmittel zum Vernetzen des Epoxidharzes ein Photokatalysator oder ein thermisches Härtungsmittel ist.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 14, wobei der Photokatalysator ein kationischer Photokatalysator ist, welcher eine Säure generieren kann, um die Polymerisation des Epoxidharzes zu katalysieren.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 3 oder Träger mit Grunddeckschicht gemäß Anspruch 4, wobei das Ethylen-Vinylacetat-Copolymer etwa 20 bis etwa 99 Gew.-% Vinylacetat umfasst.
Schleifgegenstand mit Schleifmittel auf Unterlage gemäß Anspruch 3 oder Träger mit Grunddeckschicht gemäß Anspruch 4, wobei die Bindemittelvorstufe etwa 50 bis etwa 94 Gew.-% Epoxidharz, etwa 5 bis etwa 50 Gew.-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, welches etwa 40 bis etwa 90 Gew.-% Vinylacetat umfasst, und etwa 0,1 bis etwa 15 Gew.-% einer polyfunktionellen Acrylat-Komponente umfasst.