專利名稱：丙烯酸酯穩定顏色的、酚醛樹脂粘結的磨料產品及制造其的方法
丙烯酸酯穩定顏色的、酚醛樹脂粘結的磨料產品及制造其
的方法相關申請本申請要求于2008年11月17日提交的美國臨時申請號61/199，471的權益。以上申請的全部傳授內容通過引用結合在此。
背景技術：
術語“酚醛樹脂”描述了由酚類和醛類的反應產物獲得的多種多樣的樹脂產品。 酚類與甲醛類在酸性和堿性條件兩者下均進行反應。如果苯酚和甲醛的一種堿催化的混合物每摩爾的苯酚包含一摩爾或更多摩爾的甲醛，那么這種混合物將會產生一種熱固性(單步)的樹脂或“可熔性酚醛樹脂”。常見的用作可熔性酚醛樹脂催化劑的堿性化合物包括堿金屬(如鈉、鉀、或鋰)的氫氧化物。雖然堿金屬氫氧化物催化的酚醛樹脂在商業上是有用的，但它們具有一種不希望的趨勢，即當它們老化、經加熱或以其他方式被固化時變深。已知變深的程度取決于樹脂固化或使用的溫度、以及暴露于這個溫度下的時間。堿金屬氫氧化物催化的酚醛樹脂通常被用作磨料產品(如涂覆的、粘結的、以及三維的、低密度的磨料產品)的粘結系統的一種組分。樹脂變深的問題在涂覆的磨料以及三維的、低密度的磨料產品中是特別顯著的，因為更為直觀的粘結系統的存在。而且，由于變深隨溫度和暴露時間的增長而增加，因而在產品的溫度特性中的任何變化都會造成產品自身之內的顏色變化。對于淺色的產品而言顏色變化是特別引人注意的，從而導致人們出于審美或其他原因而不能接受此類產品。另外，磨料粘結系統可以包括著色劑以便標示制造商、產品類型、應用，等等。樹脂變深能夠干擾希望的著色，從而導致最終產品具有與加入的著色劑不同的顏色。例如，在固化后正常變黃的一種樹脂，在與一種藍色染料或顏料進行組合時將會產生一種帶綠色顏色的產品。另一方面，如果將同一黃色樹脂與一種綠色染料或顏料進行結合，那么該樹脂將典型地只是產生另一種綠色調。用于在酚醛可熔性樹脂中賦予顏色穩定性的一種已知的方法包括，將三聚氰胺甲醛樹脂加入到該配方中。雖然這實現了顏色穩定性，但它也賦予了易碎性、花更長的時間來固化、并且導致機械性的薄弱，以及因此在最終產品中降低的研磨性能。另一個提出的方法包括將一種堿性銨鹽加入到酚醛可熔性樹脂中。然而，這種方法在穩定具有特定著色劑(如淺藍色和橙色顏料或染料)的酚醛樹脂產品的顏色方面不是十分有效的。所需要的是一種有效的酚醛樹脂顏色穩定劑，這種顏色穩定劑減少了上述這些問題而沒有在最終產品中傳遞不希望的特性。發明概述在一個方面，本發明針對的是一種顏色穩定的磨料物品，該磨料物品包括酚醛樹脂粘結劑、顏色穩定劑、著色劑、以及磨料顆粒。顏色穩定劑包括至少一種丙烯酸酯。在另一個方面，本發明針對的是一種制造顏色穩定的磨料物品的方法，該方法包括以下步驟將一種可熔性酚醛樹脂與一種顏色穩定劑進行共混以形成一種可熔性酚醛樹脂組合物；使多個磨料粒子與該可熔性酚醛樹脂組合物相接觸；并且使該可熔性酚醛樹脂組合物固化以生產該顏色穩定的磨料物品。顏色穩定劑包括至少一種丙烯酸酯。在又一個方面，本發明針對的是一種研磨工件表面的方法，該方法包括在一種研磨運動中將顏色穩定的磨料物品施用在一個工件表面以去除該工件表面的一個部分。該磨料產品包括具有酚醛樹脂的粘結劑、包括至少一種丙烯酸酯的顏色穩定劑、以及磨料顆粒。因此提供了穩定顏色的酚醛樹脂粘結的磨料以及一種用于制造此類磨料的方法， 這類磨料抵抗隨時間的流逝以及在暴露到高溫時的顏色變化并且維持了酚醛樹脂的機械強度。附圖簡要說明從以下對本發明的示例性實施方案的更具體的說明中上述內容將是清楚的，這些實施方案是如附圖中所展示的，其中貫穿這些不同的視圖類似的參考符號指代相同的部分。這些圖不必是按比例的，而是將重點放在展示本發明的多個實施方案上。
圖1是本發明的涂覆的研磨工具的一個實施方案的截面圖的示意圖。圖2是本發明的涂覆的研磨工具的另一個實施方案的截面圖的示意圖。發明詳細說明在此引用的所有專利、公布的申請以及參考文獻的傳授內容通過引用以其全文結合在此。具體而言是 Everts 等人的標題為 “Carboxylic Acid Ester Color-stabilized Phenolic Bound Abrasive Products and Methods for Making Same，，白勺美國序歹Ij 號 61/199，472(該申請與本申請是同時提交的)通過引用以其全文結合在此。本發明涉及包括酚醛樹脂粘結劑的磨料物品，該粘結劑是由丙烯酸酯來穩定顏色的。該穩定顏色的磨料物品進一步包括一種著色劑以及磨料顆粒。如在此所使用的，如果一種磨料物品或樹脂在約235° F下固化約8小時之后與它在約235° F下固化約2小時之后一樣本質上具有同一顏色，那么它就被認為是“顏色穩定的”。術語“酚醛樹脂”是指一種酚(如苯酚、間苯二酚、烷基取代的苯酚(如苯甲酚、二甲酚、對叔丁基苯酚和對苯基苯酚)、以及類似物)與一種醛(如甲醛、乙醛和呋喃甲醛、以及類似物)的任何樹脂反應產物。“穩定顏色的堿金屬氫氧化物催化的酚醛樹脂”是指一種由顏色穩定化劑來穩定顏色的、一種固化的堿金屬氫氧化物酚醛樹脂。這些磨料產品的特征在于具有一種酚醛樹脂粘結劑、一種或多種丙烯酸酯顏色穩定劑、一種或多種可任選的著色劑、磨料顆粒、支持構件或背襯，并且可以進一步包括固化劑類、非反應性熱塑樹脂類、填充劑類、研磨助劑類、以及其他添加劑類。制造磨料物品的結構和方法在一個實施方案中，該顏色穩定的磨料物品包括酚醛樹脂粘結劑，顏色穩定劑、 以及研磨材料。顏色穩定的磨料物品可以是粘結的、結構化的、亦或涂覆的磨料。本發明的涂覆的研磨工具可以包括一種基底、一種研磨材料以及將該研磨材料保持在該基底上的至少一種酚醛樹脂粘結劑。如在此使用的，術語“涂覆的研磨工具”包括一種非紡織的研磨工具。該研磨材料，諸如磨料粒料、粒子或它們的團聚體，可以存在于涂覆的研磨工具的一個層中(例如，樹脂-磨料層)或兩個層中(例如，制作涂層以及膠料涂層)中。在圖1和圖2中示出了可以通過本發明的這些方法制造的此類涂覆的研磨工具的實例。參見圖1，涂覆的研磨工具10中，基底12是使用可任選的背膠料涂層16和可任選的預膠料涂層18來處理的。覆蓋該可任選的預膠料涂層18的是制作涂層20，該制作涂層上施用了研磨材料14，諸如磨料顆粒或粒子。膠料涂層22是可任選地施用在制作涂層20和磨料14之上的。覆蓋膠料涂層22的是可任選的超級膠料涂層M。取決于它們的特定應用，涂覆的研磨工具10可以包括或可以不包括背膠料涂層16和/或預膠料涂層18。同樣地，取決于它們的特定應用，涂覆的研磨工具10可以包括或可以不包括膠料涂層22和/或超級膠料涂層24。圖2中示出的是通過本發明的這些方法能夠形成的涂覆的研磨工具的實例，其中涂覆的研磨工具30包括具有一種研磨材料和(一種或多種)黏合劑的一個單個的粘結劑/磨料層32以及可任選的背膠料涂層16。可任選地，涂覆的研磨工具30中可以包括如圖1中所示的預膠料涂層18、膠料涂層22以及超級膠料涂層M。這種涂覆的磨料物品在選自下組的至少一個層中可以包括一種顏色穩定的酚醛樹脂粘結劑，該組由以下各項組成粘結劑-磨料層、背膠料涂層、預膠料涂層、制作涂層、膠料涂層、以及超級膠料涂層。在包括膠料涂層和超級膠料涂層的實施方案中，如圖1中所示的，研磨材料可以通過重力、靜電沉積、空氣流來分離地施用，或與聚氨酯黏合劑組合物一起用作漿料。制作涂層20將研磨材料黏合到該基底的表面上，并且可以通過用沒有磨料顆粒的酚醛樹脂粘結劑來浸漬該支持基底而形成。圖2的實施方案中，支持基底可以是用包括研磨材料和樹脂組合物的一種樹脂/ 磨料漿料來浸漬的以便形成一個粘結劑/磨料層32，該樹脂組合物包括一種酚醛樹脂粘結劑以及一種顏色穩定劑。在一個實施方案中，一種制造顏色穩定的磨料物品的方法包括將一種可熔性酚醛樹脂與包括至少一種丙烯酸酯的一種顏色穩定劑進行共混以形成一種可熔性酚醛樹脂組合物；將多個磨料粒子與該可熔性酚醛樹脂組合物相接觸；并且使該可熔性酚醛樹脂組合物固化以生產該顏色穩定的磨料產品。除了上述這些涂覆的磨料之外，由這種方法形成的顏色穩定的磨料物品包括例如結構化的磨料以及粘結的磨料。關于結構化的磨料，通過在本領域中已知的那些技術中的任何一種來形成物品， 其中磨料的結構是在固化之前成形的。此類技術包括例如壓紋技術。在一個實施方案中， 例如酚醛樹脂粘結劑、丙烯酸酯顏色穩定劑、可任選的著色劑、以及磨料顆粒的一種混合物可以與一個背襯以及一個生產工具相接觸，其中該混合物黏合到該背襯的一個表面上。因此形成了磨料結構，這些結構具有生產工具的內表面的形狀。一個粘結的磨料物品可以通過制備一種團聚體而形成，該團聚體包括酚醛樹脂粘結劑、丙烯酸酯顏色穩定劑、可任選的著色劑、以及磨料顆粒。然后使用在本領域已知的技術中的任何一種來使該團聚體成形從而制備一種粘結的磨料。用于制備粘結的磨料的適合技術在例如Wu的5，738，696 ；Wu等人的5，738，697 ；以及Bright等人的6，679，758美國專利號；以及Simon的美國專利公開號2003/0192258A1中進一步進行了說明，這些每個全部內容通過引用結合在此。通過在一種研磨運動中將顏色穩定的磨料物品施用在一個工件表面上而研磨一個工件表面以去除該工件表面的一個部分。酚醛樹脂粘結劑在本發明中使用的典型的酚醛樹脂是可熔性酚醛樹脂，它是從苯酚甲醛為大約 1 1到大約1 3摩爾的摩爾比并且苯酚堿金屬氫氧化物為大約1 1到大約100 1的摩爾比的苯酚與甲醛的堿金屬氫氧化物催化反應來獲得的。此類可熔性酚醛樹脂或堿催化的酚醛樹脂的顏色通過加入一種或多種丙烯酸酯而得以穩定。由Durez Corporation制造的Durez Varcum樹脂94908號是可以用作粘結劑的一種基于水的、單級液體酚醛樹脂的一個實例。下表1中提供了其他實例。表1 酚酵樹脂粘結劑
權利要求
1.一種顏色穩定的磨料物品，包括a)一種粘結劑，該粘結劑包括一種酚醛樹脂；b)一種顏色穩定劑，該顏色穩定劑包括至少一種丙烯酸酯；以及c)磨料顆粒。
2.如權利要求1所述的顏色穩定的磨料物品，其中該酚醛樹脂是一種可熔性酚醛樹脂。
3.如權利要求1所述的顏色穩定的磨料物品，其中該顏色穩定劑是以按重量計在約 2 %與約60 %之間的量值存在的。
4.如權利要求1所述的顏色穩定的磨料物品，其中該顏色穩定劑是以按重量計在約 7%與約15%之間的量值存在的。
5.如權利要求1所述的顏色穩定的磨料物品，其中該顏色穩定劑是選自下組的一種丙烯酸酯，該組由以下各項組成丙烯酸乙酯、環氧丙烯酸酯、五丙烯酸酯、以及三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)。
6.如權利要求1所述的顏色穩定的磨料物品，其中該顏色穩定劑包括丙烯酸酯，乙氧基化的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。
7.如權利要求6所述的顏色穩定的磨料物品，進一步包括一種乙二醇共溶劑。
8.如權利要求1所述的顏色穩定的磨料物品，其中該顏色穩定劑包括一種水不可溶的丙烯酸酯樹脂，該丙烯酸酯樹脂是以按重量計在約2%與約15%之間的量值存在的。
9.如權利要求5所述的顏色穩定的磨料物品，其中該丙烯酸酯是以按重量計在約5% 與約60%之間的量值存在的。
10.如權利要求5所述的顏色穩定的磨料物品，其中該丙烯酸酯是以按重量計在約 10%與約60%之間的量值存在的。
11.如權利要求5所述的顏色穩定的磨料物品，其中該丙烯酸酯樹脂能夠與該酚醛樹脂進行反應。
12.如權利要求1所述的顏色穩定的磨料物品，在約235°F下固化約8小時之后相對于在約235° F下固化約2小時之后的同一物品，視覺上沒有可感知的顏色變化。
13.如權利要求1所述的顏色穩定的磨料物品，其中該酚醛樹脂粘結劑以及顏色穩定劑是存在于選自下組的至少一個層中的，該組由以下各項組成粘結劑-磨料層、背膠料涂層、預膠料涂層、制作涂層、膠料涂層、以及超級膠料涂層。
14.一種制造顏色穩定的磨料物品的方法，該方法包括以下步驟a)將一種可熔性酚醛樹脂與包括至少一種丙烯酸酯的一種顏色穩定劑進行共混以形成一種可熔性酚醛樹脂組合物；b)將多個磨料粒子與該可熔性酚醛樹脂組合物相接觸；并且c)使該可熔性酚醛樹脂組合物固化以生產該顏色穩定的磨料物品。
15.一種用于研磨工件表面的方法，該方法包括在一種研磨運動中將顏色穩定的磨料物品施用在一個工件表面上以去除該工件表面的一個部分，該磨料產品包括a)一種粘結劑，該粘結劑包括一種酚醛樹脂；b)一種顏色穩定劑，該顏色穩定劑包括至少一種丙烯酸酯；以及c)磨料顆粒。
全文摘要
在此說明了一種顏色穩定的磨料物品，該物品包括酚醛樹脂粘結劑、顏色穩定劑、著色劑、以及磨料顆粒。該顏色穩定劑包括至少一種丙烯酸酯。這種顏色穩定的磨料物品是由一種方法形成的，該方法包括以下步驟將一種可熔性酚醛樹脂與一種顏色穩定劑共混以形成一種可熔性酚醛樹脂組合物；將多個磨料粒子與這種可熔性酚醛樹脂組合物相接觸；并且使這種可熔性酚醛樹脂組合物固化以生產該顏色穩定的磨料物品。因此提供了穩定顏色的、酚醛樹脂粘結的磨料以及一種用于制造此類磨料的方法，這類磨料抵抗隨著時間的流逝以及在暴露到高溫時的顏色變化并維持酚醛樹脂的機械強度。
文檔編號C08J5/14GK102272258SQ200980153958
公開日2011年12月7日 申請日期2009年11月16日 優先權日2008年11月17日
發明者J·維加雅 申請人:圣戈班磨料磨具有限公司, 法國圣戈班磨料磨具公司