专利名称：丙烯酸酯稳定颜色的、酚醛树脂粘结的磨料产品及制造其的方法
丙烯酸酯稳定颜色的、酚醛树脂粘结的磨料产品及制造其
的方法相关申请本申请要求于2008年11月17日提交的美国临时申请号61/199，471的权益。以上申请的全部传授内容通过引用结合在此。
背景技术：
术语“酚醛树脂”描述了由酚类和醛类的反应产物获得的多种多样的树脂产品。 酚类与甲醛类在酸性和碱性条件两者下均进行反应。如果苯酚和甲醛的一种碱催化的混合物每摩尔的苯酚包含一摩尔或更多摩尔的甲醛，那么这种混合物将会产生一种热固性(单步)的树脂或“可熔性酚醛树脂”。常见的用作可熔性酚醛树脂催化剂的碱性化合物包括碱金属(如钠、钾、或锂)的氢氧化物。虽然碱金属氢氧化物催化的酚醛树脂在商业上是有用的，但它们具有一种不希望的趋势，即当它们老化、经加热或以其他方式被固化时变深。已知变深的程度取决于树脂固化或使用的温度、以及暴露于这个温度下的时间。碱金属氢氧化物催化的酚醛树脂通常被用作磨料产品(如涂覆的、粘结的、以及三维的、低密度的磨料产品)的粘结系统的一种组分。树脂变深的问题在涂覆的磨料以及三维的、低密度的磨料产品中是特别显著的，因为更为直观的粘结系统的存在。而且，由于变深随温度和暴露时间的增长而增加，因而在产品的温度特性中的任何变化都会造成产品自身之内的颜色变化。对于浅色的产品而言颜色变化是特别引人注意的，从而导致人们出于审美或其他原因而不能接受此类产品。另外，磨料粘结系统可以包括着色剂以便标示制造商、产品类型、应用，等等。树脂变深能够干扰希望的着色，从而导致最终产品具有与加入的着色剂不同的颜色。例如，在固化后正常变黄的一种树脂，在与一种蓝色染料或颜料进行组合时将会产生一种带绿色颜色的产品。另一方面，如果将同一黄色树脂与一种绿色染料或颜料进行结合，那么该树脂将典型地只是产生另一种绿色调。用于在酚醛可熔性树脂中赋予颜色稳定性的一种已知的方法包括，将三聚氰胺甲醛树脂加入到该配方中。虽然这实现了颜色稳定性，但它也赋予了易碎性、花更长的时间来固化、并且导致机械性的薄弱，以及因此在最终产品中降低的研磨性能。另一个提出的方法包括将一种碱性铵盐加入到酚醛可熔性树脂中。然而，这种方法在稳定具有特定着色剂(如浅蓝色和橙色颜料或染料)的酚醛树脂产品的颜色方面不是十分有效的。所需要的是一种有效的酚醛树脂颜色稳定剂，这种颜色稳定剂减少了上述这些问题而没有在最终产品中传递不希望的特性。发明概述在一个方面，本发明针对的是一种颜色稳定的磨料物品，该磨料物品包括酚醛树脂粘结剂、颜色稳定剂、着色剂、以及磨料颗粒。颜色稳定剂包括至少一种丙烯酸酯。在另一个方面，本发明针对的是一种制造颜色稳定的磨料物品的方法，该方法包括以下步骤将一种可熔性酚醛树脂与一种颜色稳定剂进行共混以形成一种可熔性酚醛树脂组合物；使多个磨料粒子与该可熔性酚醛树脂组合物相接触；并且使该可熔性酚醛树脂组合物固化以生产该颜色稳定的磨料物品。颜色稳定剂包括至少一种丙烯酸酯。在又一个方面，本发明针对的是一种研磨工件表面的方法，该方法包括在一种研磨运动中将颜色稳定的磨料物品施用在一个工件表面以去除该工件表面的一个部分。该磨料产品包括具有酚醛树脂的粘结剂、包括至少一种丙烯酸酯的颜色稳定剂、以及磨料颗粒。因此提供了稳定颜色的酚醛树脂粘结的磨料以及一种用于制造此类磨料的方法， 这类磨料抵抗随时间的流逝以及在暴露到高温时的颜色变化并且维持了酚醛树脂的机械强度。附图简要说明从以下对本发明的示例性实施方案的更具体的说明中上述内容将是清楚的，这些实施方案是如附图中所展示的，其中贯穿这些不同的视图类似的参考符号指代相同的部分。这些图不必是按比例的，而是将重点放在展示本发明的多个实施方案上。
图1是本发明的涂覆的研磨工具的一个实施方案的截面图的示意图。图2是本发明的涂覆的研磨工具的另一个实施方案的截面图的示意图。发明详细说明在此引用的所有专利、公布的申请以及参考文献的传授内容通过引用以其全文结合在此。具体而言是 Everts 等人的标题为 “Carboxylic Acid Ester Color-stabilized Phenolic Bound Abrasive Products and Methods for Making Same，，白勺美国序歹Ij 号 61/199，472(该申请与本申请是同时提交的)通过引用以其全文结合在此。本发明涉及包括酚醛树脂粘结剂的磨料物品，该粘结剂是由丙烯酸酯来稳定颜色的。该稳定颜色的磨料物品进一步包括一种着色剂以及磨料颗粒。如在此所使用的，如果一种磨料物品或树脂在约235° F下固化约8小时之后与它在约235° F下固化约2小时之后一样本质上具有同一颜色，那么它就被认为是“颜色稳定的”。术语“酚醛树脂”是指一种酚(如苯酚、间苯二酚、烷基取代的苯酚(如苯甲酚、二甲酚、对叔丁基苯酚和对苯基苯酚)、以及类似物)与一种醛(如甲醛、乙醛和呋喃甲醛、以及类似物)的任何树脂反应产物。“稳定颜色的碱金属氢氧化物催化的酚醛树脂”是指一种由颜色稳定化剂来稳定颜色的、一种固化的碱金属氢氧化物酚醛树脂。这些磨料产品的特征在于具有一种酚醛树脂粘结剂、一种或多种丙烯酸酯颜色稳定剂、一种或多种可任选的着色剂、磨料颗粒、支持构件或背衬，并且可以进一步包括固化剂类、非反应性热塑树脂类、填充剂类、研磨助剂类、以及其他添加剂类。制造磨料物品的结构和方法在一个实施方案中，该颜色稳定的磨料物品包括酚醛树脂粘结剂，颜色稳定剂、 以及研磨材料。颜色稳定的磨料物品可以是粘结的、结构化的、亦或涂覆的磨料。本发明的涂覆的研磨工具可以包括一种基底、一种研磨材料以及将该研磨材料保持在该基底上的至少一种酚醛树脂粘结剂。如在此使用的，术语“涂覆的研磨工具”包括一种非纺织的研磨工具。该研磨材料，诸如磨料粒料、粒子或它们的团聚体，可以存在于涂覆的研磨工具的一个层中(例如，树脂-磨料层)或两个层中(例如，制作涂层以及胶料涂层)中。在图1和图2中示出了可以通过本发明的这些方法制造的此类涂覆的研磨工具的实例。参见图1，涂覆的研磨工具10中，基底12是使用可任选的背胶料涂层16和可任选的预胶料涂层18来处理的。覆盖该可任选的预胶料涂层18的是制作涂层20，该制作涂层上施用了研磨材料14，诸如磨料颗粒或粒子。胶料涂层22是可任选地施用在制作涂层20和磨料14之上的。覆盖胶料涂层22的是可任选的超级胶料涂层M。取决于它们的特定应用，涂覆的研磨工具10可以包括或可以不包括背胶料涂层16和/或预胶料涂层18。同样地，取决于它们的特定应用，涂覆的研磨工具10可以包括或可以不包括胶料涂层22和/或超级胶料涂层24。图2中示出的是通过本发明的这些方法能够形成的涂覆的研磨工具的实例，其中涂覆的研磨工具30包括具有一种研磨材料和(一种或多种)黏合剂的一个单个的粘结剂/磨料层32以及可任选的背胶料涂层16。可任选地，涂覆的研磨工具30中可以包括如图1中所示的预胶料涂层18、胶料涂层22以及超级胶料涂层M。这种涂覆的磨料物品在选自下组的至少一个层中可以包括一种颜色稳定的酚醛树脂粘结剂，该组由以下各项组成粘结剂-磨料层、背胶料涂层、预胶料涂层、制作涂层、胶料涂层、以及超级胶料涂层。在包括胶料涂层和超级胶料涂层的实施方案中，如图1中所示的，研磨材料可以通过重力、静电沉积、空气流来分离地施用，或与聚氨酯黏合剂组合物一起用作浆料。制作涂层20将研磨材料黏合到该基底的表面上，并且可以通过用没有磨料颗粒的酚醛树脂粘结剂来浸渍该支持基底而形成。图2的实施方案中，支持基底可以是用包括研磨材料和树脂组合物的一种树脂/ 磨料浆料来浸渍的以便形成一个粘结剂/磨料层32，该树脂组合物包括一种酚醛树脂粘结剂以及一种颜色稳定剂。在一个实施方案中，一种制造颜色稳定的磨料物品的方法包括将一种可熔性酚醛树脂与包括至少一种丙烯酸酯的一种颜色稳定剂进行共混以形成一种可熔性酚醛树脂组合物；将多个磨料粒子与该可熔性酚醛树脂组合物相接触；并且使该可熔性酚醛树脂组合物固化以生产该颜色稳定的磨料产品。除了上述这些涂覆的磨料之外，由这种方法形成的颜色稳定的磨料物品包括例如结构化的磨料以及粘结的磨料。关于结构化的磨料，通过在本领域中已知的那些技术中的任何一种来形成物品， 其中磨料的结构是在固化之前成形的。此类技术包括例如压纹技术。在一个实施方案中， 例如酚醛树脂粘结剂、丙烯酸酯颜色稳定剂、可任选的着色剂、以及磨料颗粒的一种混合物可以与一个背衬以及一个生产工具相接触，其中该混合物黏合到该背衬的一个表面上。因此形成了磨料结构，这些结构具有生产工具的内表面的形状。一个粘结的磨料物品可以通过制备一种团聚体而形成，该团聚体包括酚醛树脂粘结剂、丙烯酸酯颜色稳定剂、可任选的着色剂、以及磨料颗粒。然后使用在本领域已知的技术中的任何一种来使该团聚体成形从而制备一种粘结的磨料。用于制备粘结的磨料的适合技术在例如Wu的5，738，696 ；Wu等人的5，738，697 ；以及Bright等人的6，679，758美国专利号；以及Simon的美国专利公开号2003/0192258A1中进一步进行了说明，这些每个全部内容通过引用结合在此。通过在一种研磨运动中将颜色稳定的磨料物品施用在一个工件表面上而研磨一个工件表面以去除该工件表面的一个部分。酚醛树脂粘结剂在本发明中使用的典型的酚醛树脂是可熔性酚醛树脂，它是从苯酚甲醛为大约 1 1到大约1 3摩尔的摩尔比并且苯酚碱金属氢氧化物为大约1 1到大约100 1的摩尔比的苯酚与甲醛的碱金属氢氧化物催化反应来获得的。此类可熔性酚醛树脂或碱催化的酚醛树脂的颜色通过加入一种或多种丙烯酸酯而得以稳定。由Durez Corporation制造的Durez Varcum树脂94908号是可以用作粘结剂的一种基于水的、单级液体酚醛树脂的一个实例。下表1中提供了其他实例。表1 酚酵树脂粘结剂
权利要求
1.一种颜色稳定的磨料物品，包括a)一种粘结剂，该粘结剂包括一种酚醛树脂；b)一种颜色稳定剂，该颜色稳定剂包括至少一种丙烯酸酯；以及c)磨料颗粒。
2.如权利要求1所述的颜色稳定的磨料物品，其中该酚醛树脂是一种可熔性酚醛树脂。
3.如权利要求1所述的颜色稳定的磨料物品，其中该颜色稳定剂是以按重量计在约 2 %与约60 %之间的量值存在的。
4.如权利要求1所述的颜色稳定的磨料物品，其中该颜色稳定剂是以按重量计在约 7%与约15%之间的量值存在的。
5.如权利要求1所述的颜色稳定的磨料物品，其中该颜色稳定剂是选自下组的一种丙烯酸酯，该组由以下各项组成丙烯酸乙酯、环氧丙烯酸酯、五丙烯酸酯、以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)。
6.如权利要求1所述的颜色稳定的磨料物品，其中该颜色稳定剂包括丙烯酸酯，乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
7.如权利要求6所述的颜色稳定的磨料物品，进一步包括一种乙二醇共溶剂。
8.如权利要求1所述的颜色稳定的磨料物品，其中该颜色稳定剂包括一种水不可溶的丙烯酸酯树脂，该丙烯酸酯树脂是以按重量计在约2%与约15%之间的量值存在的。
9.如权利要求5所述的颜色稳定的磨料物品，其中该丙烯酸酯是以按重量计在约5% 与约60%之间的量值存在的。
10.如权利要求5所述的颜色稳定的磨料物品，其中该丙烯酸酯是以按重量计在约 10%与约60%之间的量值存在的。
11.如权利要求5所述的颜色稳定的磨料物品，其中该丙烯酸酯树脂能够与该酚醛树脂进行反应。
12.如权利要求1所述的颜色稳定的磨料物品，在约235°F下固化约8小时之后相对于在约235° F下固化约2小时之后的同一物品，视觉上没有可感知的颜色变化。
13.如权利要求1所述的颜色稳定的磨料物品，其中该酚醛树脂粘结剂以及颜色稳定剂是存在于选自下组的至少一个层中的，该组由以下各项组成粘结剂-磨料层、背胶料涂层、预胶料涂层、制作涂层、胶料涂层、以及超级胶料涂层。
14.一种制造颜色稳定的磨料物品的方法，该方法包括以下步骤a)将一种可熔性酚醛树脂与包括至少一种丙烯酸酯的一种颜色稳定剂进行共混以形成一种可熔性酚醛树脂组合物；b)将多个磨料粒子与该可熔性酚醛树脂组合物相接触；并且c)使该可熔性酚醛树脂组合物固化以生产该颜色稳定的磨料物品。
15.一种用于研磨工件表面的方法，该方法包括在一种研磨运动中将颜色稳定的磨料物品施用在一个工件表面上以去除该工件表面的一个部分，该磨料产品包括a)一种粘结剂，该粘结剂包括一种酚醛树脂；b)一种颜色稳定剂，该颜色稳定剂包括至少一种丙烯酸酯；以及c)磨料颗粒。
全文摘要
在此说明了一种颜色稳定的磨料物品，该物品包括酚醛树脂粘结剂、颜色稳定剂、着色剂、以及磨料颗粒。该颜色稳定剂包括至少一种丙烯酸酯。这种颜色稳定的磨料物品是由一种方法形成的，该方法包括以下步骤将一种可熔性酚醛树脂与一种颜色稳定剂共混以形成一种可熔性酚醛树脂组合物；将多个磨料粒子与这种可熔性酚醛树脂组合物相接触；并且使这种可熔性酚醛树脂组合物固化以生产该颜色稳定的磨料物品。因此提供了稳定颜色的、酚醛树脂粘结的磨料以及一种用于制造此类磨料的方法，这类磨料抵抗随着时间的流逝以及在暴露到高温时的颜色变化并维持酚醛树脂的机械强度。
文档编号C08J5/14GK102272258SQ200980153958
公开日2011年12月7日 申请日期2009年11月16日 优先权日2008年11月17日
发明者J·维加雅 申请人:圣戈班磨料磨具有限公司, 法国圣戈班磨料磨具公司