KR101211944B1 - 페놀수지 제형 및 연마제품용 코팅재 - Google Patents

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Abstract

염기성 촉매와 포름알데하이드와 물과 벤젠올을 반응시켜 중간조성물을 형성하고, 후속으로는 레조르시놀을 상기 중간조성물에 첨가하여 유리 포름알데하이드의 존재량을 감소시킴으로써 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물을 형성한다. 선택적으로는, 알칸올아민을 혼합하고 레조르시놀-변성 페놀수지와 반응시켜 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지 조성물을 형성할 수 있다. 레조르시놀-변성 페놀수지와 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지는 비교적 저함량의 유리 포름알데하이드를 가진 연마제품을 도포하는 데에 이용될 수 있다.

Description

페놀수지 제형 및 연마제품용 코팅재{PHENOLIC RESIN FORMULATION AND COATINGS FOR ABRASIVE PRODUCTS}
본 출원은, 35 U.S.C. § 119 또는 365 하에, 2007년 9월 21일에 출원된 미국 가출원 제60/994,743호의 이점을 주장하며, 그의 전체가 본원에 참조로써 통합된다.
본 발명은 페놀수지 제형 및 연마제품용 코팅재에 관한 것이다.
레졸은 알칼리와 알콜에 용해가능한 용융성 수지이며 페놀과 알데하이드의 알칼리 축합에 의해 형성되어 페놀수지를 생성한다. 일반적으로 페놀수지는 종이와 직물을 적층하고 함침시킬 경우와 연마제품용 코팅재를 형성하는 경우에 사용된다. 일반적으로 유리 포름알데하이드는 페놀수지로 도포된 연마제품의 제조 도중에 배출될 수 있는 페놀수지를 형성하는 과정의 부산물이다. 포름알데하이드는 잠재적인 건강 유해물질을 상징하기도 한다.
용도에 따라, 폴리아크릴아미드, 요소 및 기타 다른 화합물을 이용하여 포름알데하이드를 포착(scavenge)함으로써, 페놀수지가 처리 및 사용되는 동안 포름알데하이드의 배출을 최소화하였다. 그러나, 공지된 포착제는 자신들과 결합된 수지의 처리 특성에 해로운 영향을 줄 수 있으며, 이러한 수지가 함유된 제품의 성능을 제한할 수 있다.
따라서, 페놀수지가 함유된 제품의 성능을 저하시키지 않으면서, 포름알데하이드의 배출과 관련된 잠재적 유해성을 최소화하거나 제거하는 페놀수지 제제, 특히 연마제품의 코팅재에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 저함량의 포름알데하이드를 가진 페놀수지 제제의 형성방법과, 연마제품 및 저함량의 포름알데하이드를 가진 페놀수지 제제를 포함하는 연마제품의 제조방법을 제공한다.
일 구현예에서, 본 발명은 저함량의 포름알데하이드를 가진 변성 페놀수지의 형성방법을 제공한다. 상기 방법에는 염기성 촉매와 포름알데하이드와 물과 벤젠올을 혼합(combine)하여 화학 반응되는 반응혼합물을 형성하는 단계가 포함된다. 반응혼합물의 물허용도(water tolerance)이 약 150% 내지 약 1000% 범위에 속할 때 반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하도록 한다. 그런 후에는, 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 벤젠올의 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위에 속하는 양의 레조르시놀을 첨가함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 변성 페놀수지 조성물을 형성한다.
다른 구현예에서, 본 발명은 전술된 방법에 의해 형성된 변성 페놀수지 조성물을 제공한다.
또 다른 구현예에서는, 변성 페놀수지 조성물을 함유하는 경화성 수지 조성물을 형성하는 단계, 복수의 연마입자를 경화성 수지 조성물과 접촉시키는 단계 및 경화성 수지 조성물을 경화시켜 연마제품을 생성하는 단계가 포함된 방법에 의해, 연마제품을 제조한다. 변성 페놀수지 조성물은 염기성 촉매와 포름알데하이드와 물과 벤젠올을 혼합하여 화학 반응되는 반응혼합물을 형성함으로써 얻어진다. 반응혼합물의 물허용도가 약 150% 내지 약 1000% 범위에 속할 때 반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하도록 한다. 그런 후에는, 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 벤젠올의 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위에 속하는 양의 레조르시놀을 상기 중간조성물에 첨가함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 변성 페놀수지를 형성한다.
또 다른 구현예에서, 본 발명은 전술된 방법에 의해 제조된 연마제품을 제공한다.
또 다른 구현예에서는, 염기성 촉매와 포름알데하이드와 물과 벤젠올을 혼합하여 화학 반응되는 반응혼합물을 형성하는 단계가 포함된 방법에 의해, 연마포지 제품(coated abrasive product)을 제조한다. 반응혼합물의 물허용도가 약 150% 내지 약 1000% 범위에 속할 때 반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하도록 한다. 그런 후에는, 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 벤젠올의 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위에 속하는 양의 레조르시놀을 상기 중간조성물에 첨가함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지를 형성한다. 레조르시놀-변성 페놀수지가 함유된 코팅재를 연마제품에 도포하면, 코팅재가 경화되어 연마포지 제품이 제조된다.
또 다른 구현예에서는, 염기성 촉매와 포름알데하이드와 물과 벤젠올을 혼합하여 화학 반응되는 반응혼합물을 형성하는 단계가 포함된 방법에 의해, 연마포지 제품을 제조한다. 반응혼합물의 물허용도가 약 150% 내지 약 1000% 범위에 속할 때 반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하도록 한다. 그런 후에는, 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 벤젠올의 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위에 속하는 양의 레조르시놀을 첨가함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지가 포함된 조성물을 형성한다. 다음으로는, 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 벤젠올의 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량% 범위에 속하는 양의 알칸올아민을 상기 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물에 첨가함으로써, 알칸올아민이 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물과 화학반응되어 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 형성한다. 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지가 함유된 코팅재를 연마제품에 도포하면, 코팅재가 경화되어 연마포지 제품이 제조된다.
또 다른 구현예에서, 본 발명은 전술된 방법에 의해 제조된 연마포지 제품을 제공한다.
또 다른 구현예에서는, 염기성 촉매와 포름알데하이드와 물과 벤젠올을 혼합하여 화학 반응되는 반응혼합물을 형성하는 단계가 포함된 방법에 의해, 연마지석 제품(bonded abrasive product)을 제조한다. 반응혼합물의 물허용도가 약 150% 내지 약 1000% 범위에 속할 때 반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하도록 한다. 그런 후에는, 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 벤젠올의 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위에 속하는 양의 레조르시놀을 상기 중간조성물에 첨가함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지를 형성한다. 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 경화성 수지 조성물을 연마 입자와 혼합하고, 생성된 혼합물을 원하는 형상으로 성형한다. 다음으로는 이러한 경화성 수지 조성물을 경화시켜 연마지석 제품을 제조한다.
또 다른 구현예에서는, 염기성 촉매와 포름알데하이드와 물과 벤젠올을 혼합하여 화학 반응되는 반응혼합물을 형성하는 단계가 포함된 방법에 의해, 연마지석 제품을 제조한다. 반응혼합물의 물허용도가 약 150% 내지 약 1000% 범위에 속할 때 반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하도록 한다. 그런 후에는, 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 벤젠올의 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위에 속하는 양의 레조르시놀을 상기 중간조성물에 첨가함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 조성물을 형성한다. 다음으로는, 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 벤젠올의 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량% 범위에 속하는 양의 알칸올아민을 상기 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물에 첨가함으로써, 알칸올아민이 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물과 화학반응되어 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 형성한다. 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 함유하는 경화성 수지 조성물을 연마 입자와 혼합하고, 생성된 혼합물을 원하는 형상으로 성형한다. 다음으로는 이러한 경화성 수지 조성물을 경화시켜 연마지석 제품을 제조한다.
또 다른 구현예에서, 본 발명은 전술된 방법에 의해 제조된 연마지석 제품을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는, 물 중의 포름알데하이드와, 포름알데하이드에 대한 몰비가 약 1:1 내지 약 1:2.3 범위에 속하는 페놀과, 페놀 중량의 약 1% 내지 약 5% 범위에 속하는 양의 수산화나트륨을 혼합하여, 화학반응을 거치는 반응혼합물을 형성하는 단계에 의해, 저함량의 포름알데하이드를 가진 레조르시놀-변성 페놀수지 제제를 형성한다. 반응혼합물의 온도를 약 85oC 내지 약 95oC 범위에 속하도록 조절한다. 반응혼합물의 물허용도가 약 150% 내지 약 1000% 범위에 속하면, 온도를 약 50oC 이하로 낮춤으로써 반응혼합물의 반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하도록 한다. 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위에 속하는 양의 레조르시놀을 상기 중간조성물에 첨가한다. 레조르시놀과 중간조성물의 혼합물 온도를 약 55oC 내지 약 65oC 범위에 속하는 온도로 조절함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응을 거치게 된다. 레조르시놀과의 반응으로부터 생성된 반응혼합물에 포함된 물의 적어도 일부를 감압증류법(vacuum distillation)에 의해 제거하여, 약 25oC에서 약 2,000cps 내지 약 20,000cps 범위에 속하는 점도를 가진 레조르시놀-변성 페놀수지 제제를 얻게 된다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는, 물 중의 포름알데하이드와, 포름알데하이드에 대한 몰비가 약 1:1 내지 약 1:2.3 범위에 속하는 페놀과, 페놀 중량의 약 1% 내지 약 5% 범위에 속하는 양의 수산화나트륨을 혼합하여, 화학반응을 거치는 반응혼합물을 형성하는 단계에 의해, 저함량의 포름알데하이드를 가진 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 형성한다. 반응혼합물의 온도를 약 85oC 내지 약 95oC 범위에 속하도록 조절한다. 반응혼합물의 물허용도가 약 150% 내지 약 1000% 범위에 속하면, 온도를 약 50oC 이하로 낮춤으로써 반응혼합물의 반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하도록 한다. 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위에 속하는 양의 레조르시놀을 상기 중간조성물에 첨가한다. 레조르시놀과 중간조성물의 혼합물 온도를 약 55oC 내지 약 65oC 범위에 속하는 온도로 조절함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응을 하면서 레조르시놀-변성 페놀산을 함유하는 조성물을 형성한다. 다음으로는, 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 벤젠올의 중량 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량% 범위에 속하는 양의 알칸올아민을 상기 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물에 첨가한다. 알칸올아민과 레조르시놀-변성 페놀수지의 혼합물 온도를 약 55oC 내지 약 65oC 범위에 속하도록 조절함으로써, 알칸올아민이 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물과 화학반응을 거치게 되어 약 25oC에서 약 2,000cps 내지 약 20,000cps 범위에 속하는 점도를 가진 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지 제제를 얻게 된다.
본 발명은 다수의 장점을 가진다. 예를 들면, 포름알데하이드 함량은 공지된 페놀수지 조성물의 일반적 수준인 약 1.2%에 해당하는 양에서, 수지의 물성(property)에 영향을 미치지 않으면서도 약 0.3% 미만까지 감소될 수 있다. 게다가, 반응혼합물의 물허용도가 상대적으로 높아질 수 있게 됨으로써 겔화시간이 일반적으로 공지된 수지의 겔화시간 보다 다소 더 길어진다. 또한, 본 발명의 변성 페놀수지 제제는 실온에서 장시간에 걸쳐 비교적으로 안정적인 점도를 가진다. 따라서, 포름알데하이드의 배출과 관련된 처리 문제들도 없고, 수지의 안정성 및 기타 물성을 약화시키지 않으면서, 본 발명의 변성 페놀수지 제제를 이용하여 연마포지 제품을 형성할 수 있게 된다. 더욱이, 본 발명의 변성 페놀수지 제제로 도포된 연마제품은 공지된 페놀수지를 이용하여 도포된 제품들보다 월등한 성능 특성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 연마포지 제품의 일 구현예에 대한 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 연마포지 제품의 다른 구현예에 대한 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 일 구현예에 의해 제조된 레조르시놀-변성 페놀수지에 있어서의 포름알데하이드 감소 효과를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 일 구현예에 의해 제조된 레조르시놀-변성 페놀수지의 인장강도를 보여주는 그래프이다.
본 발명의 전술한 목적과 기타 목적, 특징 및 이점들은 첨부된 도면에 도시된 바와 같이 하기의 본 발명의 바람직한 구현예들의 보다 상세한 설명에 의해 명백해질 것이고, 여기서 동일한 도면 부호는 상이한 도면 전반에서 동일한 구성 요소를 가리킨다. 이들 도면이 반드시 비례적인 것은 아니며, 그 대신 본 발명의 원리를 도시하는 데에 중점을 두었다.
본 발명은 일반적으로 연마제품을 위한 레조르시놀-변성 페놀수지 또는 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 함유하는 안정적 변성 페놀수지 제제의 제조방법과, 연마제품의 제조 및/또는 저장 동안 포름알데하이드 배출을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 연마제품의 기계적/열적 물성을 개선하기 위해 사용되는 변성 페놀수지에 관한 것이다. 어느 한 특정의 메커니즘에 한정되고 싶지는 않지만, 본 발명의 방법의 일환으로 첨가된 레조르시놀 및/또는 알칸올아민은 수지 합성 동안에 포름알데하이드 포착제로 작용함으로써, 상대적으로 안정적이면서 수지 생성물의 후속 처리과정시 포름알데하이드의 배출을 감소시키는 제제를 생성한다.
저함량의 포름알데하이드를 가진 변성 페놀수지의 형성방법은 포름알데하이드(바람직하게는 수용액 중의 포름알데하이드)와 벤젠올과 염기성 촉매를 함유하는 반응혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, “벤젠올”은
Figure 112010020598234-pct00001
(A)와
Figure 112010020598234-pct00002
(B)로 구성되는 군 중에서 선택된 구조식(식에서, 각 R은 독립적으로 ? H 거나 임의 치환되는 C1-C6 알킬이며; 각 n은 독립적으로 1, 2 또는 3이고; 각 x는 1,2 또는 3임)로 표현되는 페놀형 화합물을 의미한다. 바람직하게, 각 R은 독립적으로 -H 이거나 -CH3 또는 -C2H5 같은 비치환 C1-C6 알킬이다. 고리 A는 -OH를 제외한 하나 이상의 치환기로 임의 치환된다. 적합한 치환기로는 할로겐(예컨대, F, Cl, Br, I), C1-C5의 알킬기(예컨대 메틸, 에틸, 터트-부틸, n-펜틸 등), 페닐 및 벤질이 있다. 페놀형 화합물로 적합한 구체적 예로는 페놀(즉, C6H4OH), p-터트-부틸 페놀, p-아밀 페놀, CH2(C6H4OH)2 또는 C(CH3)2(C6H4OH)2가 있다. 구체적인 구현예에 따르면, 고리 A는 치환되지 않는다. 바람직하게, 벤젠올은 구조식(A)로 표현되는 페놀형 화합물이다. 대안으로는, 벤젠올이 구조식(B)(식에서, 각 R은 독립적으로 ? H 이거나, -CH3 또는 -C2H5 같은 비치환 C1-C6 알킬임)로 표현되는 페놀형 화합물이다. 대안으로는, 벤젠올이 구조식(B)(식에서, 각 R은 독립적으로 -H 이거나, -CH3 또는 -C2H5 같은 비치환 C1-C6 알킬이며, x는 1 또는 2임)로 표현되는 페놀형 화합물이다. 더 바람직하게, 벤젠올은 구조식(A)로 표현되는 페놀형 화합물이며, 이때 고리 A는 치환되지 않는다. 훨씬 더 바람직하게, 벤젠올은 페놀(즉, C6H5OH)이다. 일 구현예에서, 벤젠올은 최소 순도가 약 94%인 공업용급 페놀이다.
일반적으로 포름알데하이드는 H2CO로 표현되는 단량체, 환상 3량체(트록산) 및 다량체(파라포름알데하이드)를 포함하는 여러 형태로 존재한다. 게다가, 포름알데하이드는, 물 중에서, 수화물 H2C(OH)2로서 존재한다. 본원에 사용된 바와 같이, “포름알데하이드”는 이들 형태 모두를 포함한다. 포름알데하이드 용액을 포함하여, 시판 중인 적합한 포름알데하이드 중 어느 것이라도 본 발명에 사용될 수 있다. 일 구현예에서는, 포름알데하이드 수용액이 본 발명에 이용되며, 여기서 포름알데하이드 수용액의 포름알데하이드 함량은 약 30 중량% 내지 약 38.5 중량%, 바람직하게는 약 35 중량% 내지 약 38.5 중량%(예컨대 약 35 중량%, 약 36.5 중량%, 약 37 중량% 약 37.5 중량%, 약 38 중량% 및 약 38.3 중량%)이다. 바람직한 일 구현예에서는, 포름알데하이드를 안정화시키고 파라포름알데하이드의 형성을 피하기 위해 포름알데하이드 용액에 메탄올을 첨가한다. 특히 바람직한 일 구현예에서, 수용액 내의 메탄올 함량은 약 1 중량% 내지 약 5 중량% 범위에 속하며, 더 바람직하게는 약 3.5 중량%에 해당된다. 또 다른 구현예에서는, 파라포름알데하이드가 본 발명에 이용된다.
일반적으로, 반응혼합물 내에 존재하는 벤젠올(예컨대, 페놀)의 함량은 포름알데하이드에 대한 벤젠올의 몰비가 약 1:1 내지 약 1:2.3 범위에 속하도록, 바람직하게는 약 1:1.73의 몰비로 함유된다.
페놀수지와 관련된 당해 기술분야에서 공지된 적합한 염기성 촉매 중 어느 것이라도 본 발명에 사용될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 적합한 염기성 촉매는 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화 바륨 및 이들의 수산화물로 구성되는 군 중에서 선택된다. 이들 촉매의 조합물들, 예를 들어, 수산화바륨과 수산화리튬의 혼합물이 또한 사용가능하다. 바람직한 일 구현예에 따르면, 염기성 촉매는 수산화나트륨이다. 일반적으로, 수산화나트륨 촉매의 함량은 반응혼합물 내의 벤젠올(예컨대, 페놀)의 함량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 5 중량% 범위에 해당된다. 구체적인 구현예에서는, 수산화나트륨 촉매의 함량은 반응혼합물 내의 벤젠올(예컨대, 페놀)의 함량을 기준으로 약 2 중량%에 해당된다. 일반적으로, 반응혼합물 내의 벤젠올의 함량은 벤젠올 공급원의 농도 또는 순도에 근거하여 계산된다.
일 구현예에서는, 포름알데하이드와 벤젠올을 함유하는 반응혼합물을 약 40oC 내지 약 50oC 범위에 속하는 온도로, 예를 들어 약 45oC 내지 약 50oC 범위에 속하는 온도(예컨대, 약 45oC)까지 가열한다. 그런 후에는 염기성 촉매를 반응혼합물에 첨가한다. 구체적인 구현예에 따르면, 염기성 촉매가 첨가된 반응혼합물의 온도는 약 50oC를 초과하지 않는다. 바람직하게는, 반응혼합물의 온도를 약 1oC 이내로 조절한다. 파라포름알데하이드 형태의 포름알데하이드가 이용되는 다른 구체적인 구현예에 따르면, 포름알데하이드와 벤젠올과 염기성 촉매가 함유된 반응혼합물을 약 40oC 내지 약 50oC 범위에 속하는 온도에서, 예를 들어 약 45oC 내지 약 50oC 범위에 속하는 온도(예컨대, 약 45oC)에서 약 30분 이상 동안, 예를 들어 약 1 시간 동안 또는 약 2시간 이상(예컨대, 약 2.5 시간 동안) 동안 유지한다.
후속으로, 일 구현예에서는, 포름알데하이드와 벤젠올과 염기성 촉매를 함유하며 결과적으로 생성된 반응혼합물을 약 50oC 내지 약 90oC 범위에 속하는 온도까지 가열시킨다. 구체적인 구현예에서는, 반응혼합물의 온도가 분당 약 1oC 내지 약 10oC 범위에 속하는 승온속도로 증가된다. 이러한 반응은 발열반응이며, 바람직하게는 원하는 최고의 반응온도에 도달되면 ±1oC 이내로 조절된다. 바람직하게는, 약 80oC 내지 95oC 범위에 속하는 온도, 예를 들어 약 80oC 내지 약 90oC 범위와 약 85oC 내지 약 95oC 범위에 속하는 온도가 원하는 최고의 반응온도이다. 원하는 최고의 온도에서 반응혼합물을 유지하는 시간은 반응의 규모와 원하는 물허용도에 따라 변경될 수 있으며, 이는 당해 기술분야에서 숙련된 기술자가 과도한 실험없이도 본 출원의 내용을 감안하여 결정할 수 있다. 일반적으로, 원하는 최고의 온도에서 반응혼합물을 유지하는 시간은 약 1.5 시간 미만이며, 가장 바람직하게는 약 1 시간이다. 바람직한 일 구현예에서는, 반응혼합물이 약 85oC 내지 약 95oC, 또는 약 85oC 내지 약 90oC의 온도에서 약 0.5 시간 내지 약 1.5 시간 범위에 속하는 반응기간 동안 유지된다. 바람직하게, 수조와 같은 반응조를 사용하여 반응혼합물의 온도를 조절한다.
반응혼합물의 pH는 바람직하게 약 8.3 내지 약 9.3 범위에 속하며, 가장 바람직하게는 약 8.9이다. 적합한 산을 이용하거나 적합한 염기를 첨가함으로써 반응혼합물의 pH를 조절할 수 있다. 당해 기술분야에 공지되어 있는 적합한 산과 염기 중 어떠한 것이든지 본 발명에 사용될 수 있다. 적합한 산의 예로는 p-톨루엔 설폰산, 페놀설폰산, 쿠멘설폰산 및 메탄설폰산과 같은 설폰산과 인산이 포함된다. 적합한 염기의 예로는 알칼리 및/또는 알칼리성 금속 수산화물, 예를 들어 NaOH, LiOH, KOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2 및 Ba(OH)2, 그리고 이들의 조합물, 예를 들어 Ba(OH)2 와Li(OH)의 혼합물이 포함된다.
페놀수지의 분자량은 벤젠올과 포름알데하이드간의 반응시 증가하며, 본 반응의 진행도는 물허용도에 의해 나타내어질 수 있다. 일반적으로 물허용도가 나타내는 것은 벤젠올과 포름알데하이드간의 반응으로부터 형성되는 페놀수지의 근사치 분자량이다. 일단 반응이 진행되면, 물허용도를 측정하기 위해 반응혼합물의 일부, 예를 들어 반응혼합물의 약 10-20ml를 취한다. 이렇게 취한 혼합물(중량 W1)을 글래스 비이커와 같은 용기에 붓는다. 다음으로는, 탁도가 나타날 때까지 증류수(중량 W2)를 동일 용기에 붓는다. 탁도가 생기기 시작하면, 물허용도를 하기와 같이 계산할 수 있다:
물허용도 % = (W2)/(W1)*100. (1)
물허용도가 적합한 비율(percentage)에 이르면 벤젠올과 포름알데하이드 간의 반응을 종료함으로서 중간조성물을 형성한다. 적합한 물허용도의 예는 약 150% 내지 1000% 범위에 속하는 물허용도가다. 바람직하게는, 물허용도가 약 150% 내지 약 800% 범위에 속한다. 더 바람직하게는, 물허용도가 약 150% 내지 약 600% 범위에 속한다. 훨씬 더 바람직하게는, 물허용도가 약 300% 내지 약 500% 사이 또는 약 200% 내지 약 400% 범위에 속한다. 특정의 일 구현예에서, 반응혼합물의 반응종료시 물허용도는 약 390%이다. 반응을 종료시키는 일은 반응혼합물의 온도를 약 50oC 이하의 온도로, 바람직하게는 약 40oC 이하의 온도로 조절함으로써 달성된다. 바람직한 일 구현예에 따르면, 반응혼합물의 온도가 약 85oC 내지 약 95oC 사이, 바람직하게는 약 90oC 내지 약 95oC 범위에 속하며, 목적하는 물허용도에 이른 후에는 반응혼합물을 약 40oC 이하로 냉각시킨다. 반응온도를 낮추는 일은 당해 기술분야에 공지된 임의의 적합한 방법으로 행해질 수 있다. 일 구현예에서는, 반응용기를 물과 같은 저온(chilled) 용액에 두고, 진공압 (예컨대 200-700 mmHg)을 인가하고/하거나, 증발기법을 이용하여 온도를 낮춘다. 바람직하게, 반응용기를 저온의 물과 같은 저온 용액에 두고/두거나 감압(즉, 진공압을 인가함)조건을 이용함으로써, 반응을 종료한다. 바람직하게는, 냉각되는 동안, 반응혼합물을 지속적으로 교반시킨다. 바람직하는 냉각속도는 약 5oC/분 내지 약 1oC/분 범위에 속하며, 가장 바람직하게는 약 2oC/분이다.
중간조성물을 형성하도록 반응혼합물을 냉각시킨 후에, 적합한 양의 레조르시놀을 형성된 중간조성물에 첨가하여 레조르시놀-변성 페놀수지를 형성하도록 한다. 바람직하게, 중간조성물 내의 물 함량은 중간조성물의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상을 차지한다. 더 바람직하게, 중간조성물 내의 물 함량은 중간조성물의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 약 60 중량% 범위에 속한다. 훨씬 더 바람직하게, 중간조성물 내의 물 함량은 중간조성물의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 약 55 중량% 범위에 속한다. 레조르시놀은 임의 형태로 중간조성물과 혼합될 수 있다. 일 구현예에서, 레조르시놀은 수용액 형태로 중간조성물에 첨가된다. 바람직하게, 이 수용액에서 레조르시놀은 전체 용액의 약 50 중량% 내지 약 99 중량% 사이의 양을 차지하며, 나머지는 물로 구성된다. 대안으로는, 기본적으로 순수한 레조르시놀도 본 발명의 방법에 이용될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 후속으로, 레조르시놀-함유 반응혼합물을 약 50oC 내지 약 70oC 범위에 속한 온도까지, 바람직하게는 약 55oC 내지 약 65oC 범위에 속한 온도까지, 더 바람직하게는 약 60oC 까지 가열하여 레조르시놀-변성 페놀수지를 형성한다. 바람직한 일 구현예에 따르면, 이렇게 높아진 온도를 반응기간 동안에 유지하여, 레조르시놀이 중간조성물과, 예를 들어, 중간조성물 내에 존재하는 포름알데하이드의 적어도 일부와 반응하도록 허용한다. 반응기간의 임의의 특정 적용에 대해 최적의 값은 반응의 규모에 따라 변경될 수 있으며, 이는 당해 기술분야에서 숙련된 기술자가 과도한 실험없이 정할 수 있다. 구체적인 구현예에 따르면, 반응기간은 약 45분 내지 약 90분 범위에, 더 구체적으로는 약 45분 내지 약 75분 범위에 속한다. 더 구체적인 구현예에 따르면, 반응온도는 약 60분의 시간 동안 약 60oC에 유지된다.
레조르시놀-변성 페놀수지는 임의적으로 알칸올아민으로 더 변성되어 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 형성할 수 있다. 일 구현예에서는, 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유한 조성물에 알칸올아민을 첨가함으로써 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 형성한다. 구체적인 구현예에 따르면, 이러한 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 조성물은 전술한 바와 같이 레조르시놀-변성 페놀수지의 형성과정으로부터 생성되는 조성물이기도 하다. 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 벤젠올의 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량% 사이(예컨대, 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 사이, 즉 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 사이, 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량% 사이, 약 1 중량% 내지 약 10 중량% 사이, 약 1 중량% 내지 약 5 중량% 사이, 또는 약 1 중량% 내지 약 3 중량% 사이)의 양의 알칸올아민을 첨가함으로써, 알칸올아민이 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 조성물과 화학반응되어 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 형성한다. 본원에 사용된 바와 같이, “알칸올아민”은 NR′(3-x)(R˝OH)x로 표현되는 화합물을 의미하며, 식에서 x는 1, 2 또는 3이되, 특히는 1이고; R′은 -H 또는 C1-C10 알킬이되, 특히는 -H이며; R˝은 C1-C10 알킬렌기이다. R′와 R˝로 각각 표현된 알킬기와 알킬렌기는 독립적으로 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있다. 적합한 치환기의 예로는 할로겐(예컨대, F, Cl, Br, I), C1-C6 알콕시, C1-C6 할로알콕시, C1-C6 할로알킬, 페닐 및 벤질이 포함된다. 구체적인 구현예에서, R′는 -H 또는 C1-C6 알킬기(예컨대, -CH3 또는 C2H5)이되, 특히는 -H이며; R˝는 C1-C6 알킬렌기이다. 더 구체적인 구현예에서, x는 1이고; R′는 -H 또는 C1-C6 알킬기(예컨대, -CH3 또는 C2H5)이되, 특히는 -H이며; R˝는 C1-C6 알킬렌기이다. 또 다른 구체적인 구현예에서, 알칸올아민은 NR′(3-x)(C2H5OH)x로 표현되는 에탄올아민이며, 식에서 x는 1, 2 또는 3이되, 특히는 1이고; R′는 -H 또는 C1-C10 알킬기이다. 또 다른 구체적인 구현예에 따르면, 에탄올아민은 NR′(3-x)(C2H5OH)x로 표현되며, 식에서 x는 1, 2 또는 3이되, 특히는 1이고; R′는 -H 또는 C1-C6 알킬기이되, 특히는 -H이다. 또 다른 구체적인 구현예에서, 에탄올아민은 NH2(C2H5OH) 또는 NH(C2H5OH)2로 표현된다.
레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지 형성의 바람직한 일 구현예에서는, 알칼올아민과 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 반응혼합물을 약 50oC 내지 약 70oC 범위에 속하는 온도에, 바람직하게는 약 55oC 내지 약 65oC 범위에 속하는 온도에, 더 바람직하게는 약 60oC에 유지한다. 바람직한 일 구현예에 따르면, 이러한 온도는 반응기간 동안에 유지되며, 예를 들어, 이 온도는 조성물 내에 포름알데하이드의 적어도 일부가 존재할 때까지 유지된다. 반응기간의 임의의 특정 적용에 대한 최적값은 반응의 규모에 따라 변경될 수 있으며, 이는 당해 기술분야에서 숙련된 기술자가 과도한 실험없이 정할 수 있다. 구체적인 구현예에 따르면, 반응기간은 약 25분 내지 약 60분 범위에, 더 구체적으로는 약 25분 내지 약 45분 범위에 속한다. 더 구체적인 구현예에 따르면, 반응온도는 약 30분의 시간 동안 약 60oC에 유지된다.
또 다른 구체적인 구현예에 따르면, 레조르시놀-변성 페놀수지 형성과정에서 레조르시놀의 반응 후속으로, 또는 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지 형성과정에서 알칸올아민의 반응 후속으로, 존재하고 있는 물의 적어도 일부를 적합한 방법에 의해 제거한다. 더 구체적인 구현예에 따르면, 존재하고 있는 물의 약 60 중량% 내지 약 80 중량% 사이에 해당하는 양을 예를 들어 감압증류법과 같은 적합한 방법에 의해 제거한다. 훨씬 더 구체적인 구현예에 따르면, 약 55oC 내지 약 65oC 범위에 속하는 온도에서 감압증류를 수행한다. 바람직하게는 약 60oC의 온도에서 감압증류를 수행한다.
또 다른 구체적인 구현예에 따르면, 레조르시놀-변성 페놀수지 형성과정에서 레조르시놀의 반응 후속으로, 또는 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지 형성과정에서 알칸올아민의 반응 후속으로, 존재하고 있는 물의 적어도 일부를 적합한 방법에 의해 제거한다. 구체적인 구현예에 따르면, 존재하고 있는 물의 약 60 중량% 내지 약 80 중량% 사이에 해당하는 양을 예를 들어 감압증류법과 같은 적합한 방법에 의해 제거한다. 일 구현예에 따르면, 약 55oC 내지 약 65oC 범위에 속하는 온도에서 감압증류를 수행한다. 바람직하게는 약 60oC의 온도에서 감압증류를 수행한다.
바람직하게, 레조르시놀-변성 페놀수지의 점도와 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지의 점도는, 독립적으로, 약 25oC의 온도에서 약 2,000cps 내지 약 20,000cps 범위에 속한다. 바람직하게, 레조르시놀-변성 페놀수지의 점도와 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지의 점도는, 독립적으로, 약 2,000cps 내지 약 10,000cps 사이, 더 바람직하게는 약 2,000cps 내지 약 5,000cps(예컨대, 3000cps) 범위에 속한다. 레조르시놀-변성 페놀수지의 점도와 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지의 점도는, 독립적으로, 적어도 약 1 시간 동안 기본적으로 일정한 수준에 보통 유지된다. 본원에 사용된 바와 같이 ˝기본적으로 일정한˝ 점도가 의미하는 것은 시간의 경과에 따른 점도의 변화가 본래의 점도에서 약 10% 미만이라는 것이다. 바람직하게, 레조르시놀-변성 페놀수지는 적어도 약 3 시간 동안 기본적으로 일정한 수준에 보통 유지된다.
바람직하게, 레조르시놀-변성 페놀수지와 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지는, 독립적으로, 적어도 약 1 시간 동안 기본적으로 일정한 수준의 물허용도를 가진다. 본원에 사용된 바와 같이, ˝기본적으로 일정한˝ 물허용도가 의미하는 바는 물허용도의 변화가 본래의 물허용도에서 약 10% 미만이라는 것이다. 바람직하게, 레조르시놀-변성 페놀수지의 물허용도과 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지의 물허용도는, 독립적으로, 적어도 약 3 시간 동안 기본적으로 일정한 수준에 보통 유지된다.
일 구현예에서는, 일반적으로 레조르시놀-변성 수지와 레조르시놀-알칸올아민-변성 수지 내의 유리 포름알데하이드 함량이 각각 독립적으로 수지 100g을 기준으로 약 0.3 중량% 미만으로, 예컨대 수지 100g을 기준으로 약 0.1 내지 0.295 중량% 범위에 속하거나, 또는 수지 100g을 기준으로 약 0.1 내지 약 0.2 중량% 범위에 속한다. 수지 형성과정 동안의 레조르시놀 첨가량과 물허용도를 최적화함으로써 생성되는 수지 내의 유리 포름알데하이드 함량을 수지 100g당 약 0.05 중량% 미만까지 감소시킬 수 있다. 다른 구현예에서는, 레조르시놀-변성 수지 또는 레조르시놀-알칸올아민-변성 수지를 함유하는 본 발명의 변성 페놀수지 조성물 내의 유리 포름알데하이드 함량이 각각 독립적으로 수지 100g을 기준으로 약 0.3 중량% 미만으로, 예컨대 수지 100g을 기준으로 약 0.1 내지 0.295 중량% 범위에 속하거나, 또는 수지 100g을 기준으로 약 0.1 내지 약 0.2 중량% 범위에 속한다. 포름알데하이드의 함량은 당해 기술분야에 공지된 임의의 적합한 방법에 의해 측정할 수 있다. 예를 들면, 하기의 반응식에 나타난 바와 같이, 하이드록실아민(NH2HOH)(예컨대, 하이드록실아민 하이드로클로라이드(NH2HOH?Cl))로 유리 포름알데하이드(HCHO)를 적정함으로써 포름알데하이드의 함량을 측정할 수 있다:
HCHO +NH2HOH?Cl → H2O + CH2NOH + HCl (2)
반응식(2)에서 형성된 염산은 시약등급 NaOH 용액을 이용한 전위차법으로 결정된다.
단독으로 사용되거나 더 큰 잔기의 일부로, 예를 들어 “알콕시”, “할로알킬” 등에 사용된“알킬”이란 용어는, 본원에 사용된 바와 같이 직쇄, 환상 또는 분쇄의 포화 지방족기를 의미한다. 일반적으로 알킬기는 1-10개의 탄소원자를 포함한다. 일부 구현예에서는, 알킬기가 1-6개의 탄소원자를, 구체적으로는 1-5개의 탄소원자를 포함한다. 대안으로, 알킬기는 1-4개의 탄소원자를 포함한다.
“알콕시”란 용어는 -O-알킬을 의미한다.
“할로알킬”과 “할로알콕시”란 용어는, 경우에 따라서, 1개 이상의 할로겐 원자로 치환되는 알킬 또는 알콕시를 의미한다. “할로겐”이란 용어는 F, Cl, Br 또는 I를 의미한다. 바람직하게, 할로알킬이나 할로알콕시에서의 할로겐은 F 또는 Cl이다.
“알킬렌기”는 -[CH2]z 에 의해 표현되며, 식에서 z는 양의 정수로서, 예를 들어 1 내지 10, 1 내지 6, 또는 1 내지 4 중에서의 양의 정수이다.
본 발명의 경화성 수지 조성물은 전술된 방법에 의해 제조된 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물 또는 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 미경화되거나 가교결합되지 않은 "수지"는 경화 또는 가교결합용 조성물이며, 단량체, 올리고머 및 중합체 중에서 선택된 하나 이상의 성분을 포함하고 착색제, 안정화제, 가소제, 충전재, 용매, 로딩방지제(antiloading agent) 등과 같은 기타 첨가제를 임의로 함유할 수 있다. 일반적으로, 수지는 부분적으로 중합된 성분들의 혼합물을 포함하며, 이들 성분은 일반적으로 가교결합 반응의 결과로서 경화공정시 굳어진다. 미경화되거나 가교결합되지 않은 수지는 광, 전자빔 조사, 산, 염기, 열 및 이들의 조합 등으로 개시시킴으로써 경화될 수 있다.
전술된 방법에 의해 제조된 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물 또는 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지 조성물을 함유하는 본 발명의 경화성 수지 조성물은 수지 결합제로서 연마제품들, 예를 들어 연마지석 제품(예컨대, 연마휠, 연마디스크 및 혼)과 연마포지 제품(예컨대, 연마필름 및 연마지)에 이용될 수 있다. 일 구현예에서, 본 발명의 연마제품은 복수의 연마입자와, 수지조성물로부터 경화된 수지결합제를 포함한다. 수지 조성물을 복수의 연마입자와 배합하거나, 대안으로는, 수지 조성물을 연마입자 상부에 도포한 후 경화시켜 연마제품의 기저층 상부에 그리고 복수의 연마입자 상부에 메이크 코트(생산 1차 접착제) 또는 사이즈 코트(코팅 2차 접착제)를 형성할 수 있다. 수지 조성물을 결합제로서, 또는 메이크 코트로서, 또는 사이즈 코트로서 도포한 후에는, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적합한 조건하에 수지 조성물을 경화시킨다.
일 구현예에 따르면, 본 발명의 연마제품은 기저층, 복수의 연마입자, 이러한 복수의 연마입자를 기저층에 부착시키는 수지 코트(resin coat)를 포함하는 연마포지 제품이다. 수지 코트는 전술된 본 발명의 경화성 수지 조성물로부터 경화된다. 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 연마제품은 복수의 연마재 분말과 전술된 본 발명의 경화성 수지 조성물로부터 경화된 수지 결합제를 포함하는 연마지석 제품이다. 연마지석 제품에서, 일반적으로 연마재 분말은 통상의 수지 결합제를 이용하여 서로 결합되며, 휠과 같은 입체형상을 형성한다.
본 발명의 연마포지 제품은 일반적으로 기재(즉, 기저층), 연마입자 및 연마입자를 기재에 고정시키기 위한 1종 이상의 결합제를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이 “연마포지 제품”은 부직포 연마제품을 포함한다. 도 1 과 도 2는 본 발명에 따른 연마포지 제품(10 및 30)을 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 연마포지 제품(10)에 있어서, 기재(12)는 선택적 백사이즈 코트(backsize coat)(16)와 선택적 프리사이즈 코트(presize coat)(18)로 처리된다. 선택적 프리사이즈 코트(18)의 상부에는 메이크 코트(20)가 적층되며, 그 위에는 지립 또는 연마입자와 같은 연마재료(14)가 도포된다. 선택적으로, 사이즈 코트(22)가 메이크 코트(20)과 연마입자(14) 상부에 도포된다. 사이즈 코트(22)의 상부에는 슈퍼사이즈 코트(3차 접착제)(24)가 적층된다. 이들의 구체적인 용도에 따라, 연마포지 제품(10)은 백사이즈 코트(16) 및/또는 프리사이즈 코트(18)를 포함하거나 포함하지 않을 수도 있다. 또한, 이들의 구체적인 용도에 따라, 연마포지 제품(10)은 사이즈 코트(22) 및/또는 슈퍼사이즈 코트(24)를 포함하거나 포함하지 않을 수도 있다. 도 2에 도시된 것은, 연마입자(14)와 연마재(들)로 된 단층(결합제-연마재 층(32))과 선택적으로 백사이즈 코트(16)를 포함하는 연마포지 제품(30)이다. 선택적으로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 프리사이즈 코트(18)와 사이즈 코트(22)와 슈퍼사이즈 코트(24)가 연마포지 제품(30)에 포함될 수 있다.
일부 구현예에서는, 본 발명의 경화성 수지 조성물이 결합제-연마재 층(32), 백사이즈 코트(16), 프리사이즈 코트(18), 메이크 코트(20), 사이즈 코트(22) 및 슈퍼사이즈 코트(24)로 구성되는 군 중에서 선택된 적어도 하나의 층을 형성하는데 사용된다. 구체적인 구현예에서는, 본 발명의 경화성 수지 조성물이 프리사이즈 코트(18), 메이크 코트(20) 및 사이즈 코트(22)로 구성되는 군 중에서 선택된 적어도 하나의 접착층을 형성하는데 사용된다. 바람직한 일 구현예에서는, 본 발명의 경화성 수지 조성물이 연마입자(14)를 기재(12)에 고착시키기 위한 결합제의 형성에, 예를 들면, 결합제-연마재 층(32) 또는 메이크 코트(20)/사이즈 코트(22) 중 적어도 한 코트를 형성하는 데에 사용된다. 구체적으로 바람직한 구현예에서는, 본 발명의 경화성 수지 조성물이 결합제-연마재 층(32)을 위한 결합제를 형성하는 데에 사용된다. 이들 구현예에서, 연마입자(14)는 중력이나 정전기적 증착에 의해 도포되거나 공기 스트림에 수반되어 도포되거나 경화성 수지 조성물과 함께 슬러리로서 별도 도포될 수 있다.
전술한 바와 같이, 마무리가공된 연마포지 도구에 요구되는 화학적 활성(aggressiveness)에 따라서, 기재(12)를 지립이 함유되지 않은 수지-연마재 슬러리 또는 수지 결합제로 함침시켜도 된다. 본 발명에 유용한 기재(12)는 단단하여도 되지만, 일반적으로는 가요성을 가진다. 기재(12)는 종이, 직물, 필름, 섬유, 중합체성 재료, 부직포 재료, 가황고무, 가황섬유 등, 또는 이들 재료 중 1종 이상의 조합, 또는 이들의 처리된 형태로 만들어진다. 일반적으로 기재 재질에 대한 선택은 형성되는 연마포지 공구의 목적하는 용도에 따라 결정된다. 바람직한 구현예에서는, 기재(12)의 재질은 부직포 재료이다. 본원에 사용된 바와 같이, “부직”은 기계적으로나, 화학적으로나, 물리적으로, 또는 이들 중 임의의 조합으로 함께 묶여있는 불규칙(random) 섬유 또는 방향성 섬유의 웹을 의미한다. 부직포 재료의 예로는 입체적인 집적 네트워크 구조로서 제공되는 부직포 웹으로 형성된 섬유가 포함된다. 부직포 연마공구에 유용한 것으로 공지된 어떠한 섬유라도 본 발명에 이용가능하다. 일반적으로 이러한 섬유는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이들의 다양한 공중합체를 포함하는 각종 중합체로부터 형성된다. 면, 모, 인피섬유 및 다양한 동물의 털 역시 부직포 섬유의 형성용으로 사용가능하다. 일부 용도에서, 부직포 기재는, 전체에 연마입자(14)를 가지는 연마 웹을 제공하도록 연마입자(14)가 첨가된 올이 성긴 섬유(loose fibers)의 집합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 경화성 수지 조성물이 어느 연마재 층(들)에 활용되느냐에 따라서, 연마입자(14)를 기재 상부에 도포하는 일은 기재에 경화성 수지 조성물을 도포하기 전, 후 및/또는 동시에 수행된다. 연마입자(14)는 분사법(중력, 정전기적 증착 또는 공기 스트림을 통해)에 의하거나 코팅법에 의해 기재(12) 상부에 도포될 수 있다. 구체적인 구현예에서는, 연마입자(14)가 경화성 수지 조성물과 동시에 기재(12) 상부에 도포된다. 이 구현예의 예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 경화성 수지 조성물과 연마입자를 함께 혼합하여 결합제-연마재 조성물 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 기재(12) 상부에 도포하여 단일 결합제-연마재 조성물 층(32)을 형성한다. 또 다른 구체적인 구현예에서는, 연마입자(14)를 경화성 수지 조성물의 코팅재 상부에 도포한다. 이 구현예의 예로서, 백사이즈 코트, 프리사이즈 코트 및 메이크 코트 중 하나 이상을 형성하는 데에 경화성 수지 조성물을 사용한다. 또 다른 구현예에서는, 경화성 수지 조성물을 도포하기 전에 연마입자(14)를 기재(12)에 도포한다. 이 구현예의 예로서, 사이즈 코트와 슈퍼사이즈 코트 중 하나 이상을 형성하는 데에 경화성 수지 조성물을 사용한다.
연마포지 공구의 형성에 활용되는 통상의 연마입자 재료 중 어떤 것이라도 본 발명에 유용한 연마입자(14)용으로 적합한 재료가 될 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 연마입자 재료의 예로는 다이아몬드, 코런덤, 에머리, 가네트, 처트, 석영, 사암(sandstone), 옥수, 부싯돌, 규암, 실리카, 장석(feldspar), 속돌(pumice) 및 운모, 탄화붕소, 입방붕소질화물, 용융알루미나, 세라믹 산화알루미늄, 열처리된 산화알루미늄, 알루미나 지르코니아, 글래스, 탄화규소, 산화철, 탄화탄탈륨, 산화세륨, 산화주석, 탄화티타늄, 합성 다이아몬드, 이산화망간, 산화지르코늄 및 실리콘 질화물이 포함된다. 연마포지 공구에 구체적으로 원하는 물성에 따라서, 연마재를 배향시키거나, 또는 연마제를 배향시키지 않고(즉, 불규칙하게) 기재에 도포할 수도 있다. 적절한 연마재를 선택하는 일에는, 크기, 경도, 공작물과의 양립성 및 열전도도와 같은 특성들이 일반적으로 고려된다. 본 발명에 유용한 연마입자 재료는 일반적으로 약 0.1 마이크로미터 내지 약 1,500 마이크로미터의 범위, 예를 들면 약 10 마이크로미터 내지 약 1000 마이크로미터 범위의 입경을 가진다.
연마포지 제품(10 및 30)의 접착층(들)은 당해 기술분야에 일반적으로 공지된 것과 같은 임의의 적합한 방법으로 제조될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 연마입자(14)를 함유하지 않는 선택적 백사이즈 코트(16)와 연마입자(14)를 함유하지 않는 선택적 프리사이즈 코트(18)를 기재(12) 상부에 도포하고, 이를 열에 노출하여 경화시킴으로써 기재(12)가 추가 처리시 충분한 강도를 가지도록 한다. 다음으로는 메이크 코트(20)를 기재(12)에 도포하여 기재(12) 전체에 연마입자(14)를 고정시키며, 코트에 아직 점착력이 있을 때 연마입자(14)를 메이크 코트(20) 상부에 도포한다. 후속으로 메이크 코트를 경화시켜 연마입자(14)가 제자리에 유지되도록 한다. 그 후에, 사이즈 코트(22)를 기재(12) 상부에 도포한 다음 경화시킨다. 일반적으로 사이즈 코트(22)의 주된 기능은 연마입자(14)를 제자리에 고정시키고, 이들 연마입자의 연삭능이 고갈되기 전에 연마포지 구조로부터 떼어지지 않은 채 연마입자가 공작물을 연마하도록 하는 것이다. 다른 구현예에 따르면, 연마입자(14)와 전술한 수지 결합제 조성물의 슬러리를 기재(12) 상부에, 선택적으로는 기재(12) 상의 프리사이즈 코트(18)에 도포한 다음에 경화시킨다.
일부 경우에서는, 슈퍼사이즈 코트(24)가 사이즈 코트(22) 상부에 증착된다. 전술된 바와 같이 슈퍼사이즈 코트(24)는 결합제를 사용하거나 결합제를 사용하지 않고 증착될 수 있다. 일반적으로, 슈퍼사이즈 코트(24)의 기능은, 도포된 연마재(14)의 표면에 특별한 특성들 예를 들어 개선된 연삭능, 표면윤활성, 대전방지성 또는 로딩방지성을 제공하는 첨가제를 배치시키는 것이다. 적합한 연삭 보조제의 예로는 KBF4와 탄산칼슘이 포함된다. 슈퍼사이즈 코트(24)를 위한 적합한 윤활제의 예로는 리튬스테아레이트가 포함된다. 적합한 대전방지제의 예로는 알칼리 금속 설폰산염, 3차 아민 등이 포함된다. 적합한 로딩방지제의 예로는 지방산의 금속염, 예를 들어, 아연스테아레이트, 칼슘스테아레이트, 리튬스테아레이트, 라우릴황산나트륨 등이 포함된다. 유기 음이온 계면활성제도 효과적인 로딩방지제로서 사용가능하다. 이러한 음이온 계면활성제와 이러한 음이온 계면활성제를 함유하는 로딩방지 조성물의 다양한 예는 그 전체 내용이 본원에 참조로써 통합된 미국특허공개공보 제2005/0085167 A1호에 개시되어 았다. 적합한 로딩방지제의 기타 예로는 무기 로딩방지제, 예를 들어, 금속규산염, 실리카, 금속탄산염 및 금속황산염이 포함된다. 이러한 무기 로딩방지제의 예는 그 전체 내용이 본원에 참조로써 통합된 WO 02/062531에서 찾을 수 있다.
일부 구체적인 구현예에서, 본 발명의 연마포지 제품은 당해 기술분야에 잘 공지된 에어-레이드법으로 제조된 부직포 기재와 같은 부직포 기재를 포함한다. 부직포 기재는 전술된 코팅재 조성물, 및 미세연마입자와 같은 연마재로 함침된다. 미경화상태의 함침된 부직포 기재를 나사형으로 감아서 로그(log)를 형성한다. 대안으로는, 미경화상태의 함침된 부직포 기재를 시트로 절단하고, 이들 시트를 두 금속판 사이에 적층하여 슬랩(slab)을 형성한다. 그 후, 로그 또는 슬랩을 가열시켜 부직포 연마공구를 형성한다. 선택적으로는, 경화된 로그 또는 슬랩을 금속/목재 산업에서의 연마(polishing), 디버링 또는 마무리가공 용도에 보통 사용되는 최종 형상으로 전환시킨다.
본 발명의 경화성 수지 조성물은 선택적으로 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 예로는 충전재, 결합제, 섬유, 윤활제, 계면활성제, 안료, 염료, 습윤제, 연삭보조제, 로딩방지제, 대전방지제 및 현탁화제가 있다. 수지 조성물에 함유되는 구체적인 첨가제(들)은 수지 조성물이 어떤 접착층(들)(예컨대, 도 1과 도 2의 코트들(16, 18, 20, 22, 24 및 32))을 위해 이용되었느냐에 따라서 선택된다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 슈퍼사이즈 코트(24)는 1종 이상의 로딩방지제를 함유할 수 있다. 사이즈 코트(22) 및/또는 메이크 코트(20)는 1종 이상의 연삭보조제를 함유할 수 있다. 달성하고자 하는 원하는 물성에 따라서, 이들 재료의 양이 선택된다.
본 발명의 연마제품은 일반적으로 시트, 디스크, 벨트, 밴드 등의 형태를 취할 수 있으며, 풀리, 휠 또는 드럼에 장착되도록 추가적 개조가 가능하다. 본 발명의 연마포지 제품은, 예를 들어, 강철 및 기타 금속, 목재, 목재와 유사한 적층물, 플라스틱, 유리섬유(fiberglass), 가죽 또는 세라믹의 각종 표면의 사포작업, 연삭작업 또는 연마작업용으로 사용가능하다. 일 구현예에서는, 본 발명의 연마제품이 작업표면(work surface)의 연마용으로 사용되며, 이는 연마운동을 하는 연마제품을 작업표면의 일부를 제거하는 데에 적용함으로써 이루어진다.
이하의 실시예들은 본 발명을 대표하되, 어떠한 방식으로든 본 발명을 한정하고자 함이 아니다.
실시예
실시예 1. 본 발명의 변성 PF 수지의 합성
A. 원료사양
페놀:
페놀 사용량 = 500 gm
최소 순도가 94%로 정의된 일반적 공업용급 페놀
어는점 = 40.9oC
끓는점 = 181.1oC
비중 = 1.0563
포름알데하이드 용액
포름알데하이드는 수용액으로서 사용되었으며, 농도는 38.3%이었다. 포름알데하이드를 안정화시키고 파라-포름알데하이드의 형성을 피하기 위해 포름알데하이드에 약 5 중량% 이하의 메탄올을 첨가하였다.
포름알데하이드 사용량 = (500*0.94*1.73*30*100)/(94*38.3)
= 677.546g
파라 포름알데하이드
파라 포름알데하이드는 96%의 순도를 가진 고형분말로서 사용되었다.
파라 포름알데하이드 사용량 = (500*0.94*1.73*30*100)/(94*96)
= 270.316g
NaOH 촉매
실시예용으로 사용된 페놀 중량을 기준으로 2%:
NaOH 사용량 = 0.94*500*0.02
= 9.4gm, 물 9.4gm에 용해됨
레조르시놀
본 실시예에서는, 실시예용으로 사용된 페놀의 중량을 기준으로 5 중량%에 해당하는 레조르시놀을 사용하였다. 포름알데하이드 수지에 대한 특정의 물허용도를 얻은 후 페놀 포름알데하이드 수지 내에 존재하는 유리 포름알데하이드를 감소시키기 위해 레조르시놀을 수용액으로서 첨가하였다.
레조르시놀 사용량 = 0.94*500*0.05
= 23.5gm, 물 23.5gm에 용해됨
모노에탄올아민( MEA )
순도 = 최소 98%
황산회분: 최대 0.1%
어는점 = 9 - 10.5oC
모노에탄올아민 = 0.94*500*0.004
= 1.88g
B. 페놀수지의 합성
B1. 레조르시놀-변성 페놀수지
레조르시놀-변성 레졸수지를 하기와 같이 제조하였다:
교반기와 응축기가 구비된 반응솥에 약 500gm의 페놀과, 677.546g(38.3%)의 포르말린과, 페놀의 중량 기준으로 2%부에 해당하는 염기성 촉매를 투입하였다. 알칼리성 촉매를 첨가한 후에 이 회분의 pH를 확인하였다. 생성된 혼합물을 수조 내에서 외부가열식으로 가열하고 수조의 온도를 간접적으로 조절함으로써, 반응온도를 약 1oC 이내로 조절하였다.
반응솥 내부의 온도를 관찰하면서 수조의 설정온도를 50oC 내지 약 90oC까지 단계적으로 변경시켰다. 충분한 발열반응이 발생함에 따라, 반응온도가 60-70oC에 이르렀을 때는 반응솥을 더 이상 가열하지 않았다. 원하는 물허용도에서 반응을 중단시켰다. 물허용도는 레졸의 근사치 분자량을 나타내었다. 이 실시예에서는, 물허용도가 약 390%일 때 반응을 중단시켰다. 명세서에 전술된 바와 같이 물허용도를 측정하였다.
그런 후에 반응혼합물을 40oC까지 냉각시켰다. 새로 준비한 레조르시놀 용액(23.5g 물에 23.5g이 용해됨)을 혼합물에 첨가하였다. 그런 후, 생성된 반응혼합물이 60oC에서 약 1시간 동안 반응하도록 허용하였다. 원하는 점도를 얻기 위해 반응혼합물 내에 존재하는 물의 일부를 60oC에서 감압증류하에 증류시켰다. 적합한 점도를 결정하는 한가지 방법은 점도에 일반적으로 비례하는 굴절률을 결정하는 것이다. 이 실시예에서는, 약 324ml의 물이 수지로부터 증류되었다. 증류단계 이후, 수지의 점도는 25oC에서 3000cps였다. 수지의 겔화시간과 유리 포름알데하이드의 함량과 물허용도를 또한 측정하였다.
B1. 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지
레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 하기와 같이 제조하였다:
교반기와 응축기가 구비된 반응기에 약 500gm의 페놀과 270.316g(96%)의 파라포름알데하이드를 투입하고, 반응혼합물을 45oC에 유지하였다. 4등분한 염기성 촉매(NaOH 촉매)를 30분 간격으로 반응혼합물에 첨가하였다. 반응온도가 50oC를 넘지않도록 조절하였다. 혼합물을 수조 내에서 외부가열식으로 가열하고 수조의 온도를 간접적으로 조절함으로써, 반응온도를 약 1oC 이내로 조절하였다.
촉매 투입이 끝나면, 반응혼합물을 50oC에 2시간 30분 동안 더 방치함으로써 모든 발열반응이 확실히 약화되도록 하였다. 그런 후 반응온도를 50oC 에서 약 90oC까지 단계적으로 증가시켰다. 물허용도가 약 390%일 때 반응을 중단시켰다. 명세서에 전술된 바와 같이 물허용도를 측정하였다.
그런 후에 반응혼합물을 40oC까지 냉각시켰다. 새로 준비한 레조르시놀 용액(23.5g 물에 23.5g이 용해됨)을 혼합물에 첨가하였다. 그런 후, 생성된 반응혼합물이 60oC에서 약 1시간 동안 반응하도록 허용하였다. 그리고나서, MEA 1.88g을 첨가하고, 반응혼합물을 60oC에서 30분 동안 방치하였다. 반응이 끝난 후, 수지의 점도는 25oC에서 2400cps였다. 수지의 겔화시간과 유리 포름알데하이드의 함량과 물허용도를 또한 측정하였다.
C1 . 유리 포름알데하이드의 함량
종래의 PH 레졸 내의 유리 포름알데하이드의 함량, 레조르시놀-변성 수지의 함량 및 레조르시놀-알칸올아민-변성 수지의 함량을, 하기 반응식(2)에 보여진 바와 같이, 하이드록실아민 하이드로클로라이드와 포름알데하이드 간의 반응에 기초하여 결정하였다:
CH2O+NH2HOH?Cl → H2O+CH2NOH+HCl (2).
반응에서 형성된 염산은 시약등급 NaOH 용액을 이용한 전위차법으로 결정하였다. 일례로, 수지의 약 3g을 글래스비이커 내에서 무게를 달고, 연속적으로 교반하면서 메탄올 50ml을 비이커 내로 서서히 첨가하였다. 측정기구의 전극들을 증류수와 아세톤으로 여러번 세정하고, 즉시 pH 전극을 용액 내에 배치하였다. 그런 후, 밀리-볼트 눈금이 표준값인 123(표준값 123은 pH 4와 동일함)에 접근할 때까지, 1N 염산을 이용하여 용액을 중화시켰다. 그런 후에는, 하이드록실 암모늄클로라이드 25ml을 용액에 첨가하였다. 약 5분이 경과한 후, 용액의 pH가 표준값(pH 4)에 이를 때까지, 0.5N NaOH를 사용하여 용액을 적정시켰다. 시료를 생략한 것을 제외하고는 동일한 시약과 동일한 조건을 이용하여 바탕시험(blank test)을 수행하고 이를 기준값(바탕시험값)으로 이용하였다. 정상 조건하에서, 바탕시험군(blank)의 역가가 일반적으로 0.1ml 미만이므로, 이를 제로값으로 간주하였다. 유리 포름알데하이드의 함량(FFC)을 하기에 나타난 바와 같이 적정결과에 기초하여 계산하였다:
F.F.C = ((적정된값-바탕시험값)*3.003*NaOH의 노르말농도)/수지의 중량 (3).
레조르시놀-변성 단계를 제외하고는, 전술한 바와 같이 교반기와 응축기가 구비된 4구 환저플라스크(반응솥)에 회분식 공정에 의해 대조군인 종래 페놀수지를 제조하였다.
표 1에는 레조르시놀-변성 페놀수지와 레조르시놀-MEA변성 페놀수지와 종래 페놀수지의 특정 물성이 나타나 있다. 표 1에 보여진 바와 같이, 레조르시놀-변성 페놀수지 내의 유리 포름알데하이드 함량과 레조르시놀-MEA변성 페놀수지 내의 유리 포름알데하이드 함량이 대조군인 종래 페놀수지 내의 유리 포름알데하이드 함량보다 상당히 낮았다.
종래 페놀수지와 레조르시놀-변성 페놀수지류의 물성
물성 대조 수지 레조르시놀-변성 수지 레조르시놀- MEA변성 수지
점도 (cps) 2500-4500 3000 2400
유리 포름알데하이드 1.2% 0.1-0.295% 0.08-0.15
겔화시간@121 0oC 10.30-11.0 11.45 10.23
물허용도(%) 200-300 573.6 304.09
실시예 2: 포름알데하이드 감소 VS 레조르시놀 투입량
레조르시놀-변성 페놀수지의 제조에 사용된 페놀의 중량을 기준으로, 2.5 중량%의 레조르시놀, 5 중량%의 레조르시놀, 7.5 중량%의 레조르시놀과 10 중량%의 레조르시놀을 각각 함유한 레조르시놀-변성 페놀수지(“LTR”)를 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조하였다.
도 3은 레조르시놀-변성 페놀수지 내의 유리 포름알데하이드 감소에 대한 레조르시놀 투입량의 효과를 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 레조르시놀의 투입량이 증가함에 따라, 유리 포름알데하이드의 함량(FFC)이 감소된다. 도 3에서, 대조군인 종래 시료는 “std”라는 글자로 표시되어 있다.
레조르시놀-변성 페놀수지의 인장강도와 대조 수지의 인장강도가 도 4에 도시되어 있다(std: 종래 수지; LTR 2.5: 2.5 중량% 레조르시놀-변성 수지; LTR 5: 5 중량% 레조르시놀-변성 수지; LTR 7.5: 7.5 중량% 레조르시놀-변성 수지; LTR 10: 10 중량% 레조르시놀-변성 수지). 도 4에 도시된 바와 같이, 레조르시놀-변성 페놀수지(2.5 중량% 레조르시놀-변성 수지, 5 중량% 레조르시놀-변성 수지 및 7.5 중량% 레조르시놀-변성 수지)는 대조 수지와 대등하거나 심지어는 더 큰 인장강도를 지녔다.
종래 페놀수지와 5 중량% 레조르시놀-변성 페놀수지의 다양한 기계적 물성을 하기의 표 2에 정리하였다. 표에 보여진 바와 같이, 5 중량% 레조르시놀-변성 페놀수지는 종래 페놀수지보다 기계적 강도가 더 컸다.
레조르시놀-변성 페놀수지와 대조군인 종래 페놀수지의 기계적 물성
수지의 종류 충격특성
(J/m)		 굴곡강도
(N/mm2)		 굴곡계수
(N/mm2)		 HDT*(oC)
Std LT 132.63 49.723 2976.92 181.2
LTR 5 154.94 61.94 3483.78 185.1
*열변형 온도
실시예 3: 레조르시놀-변성 페놀수지 본드를 이용하는 연마포지 제품의 성능
프리사이즈 코트, 메이크 코트 및 사이즈 코트용으로 실시예 1에 기재된 대로 제조된 5 중량% 레조르시놀-변성 페놀수지(“LTR 수지 2”)를 이용하는 본 발명의 연마포지 제품을 제조하였다. 프리사이드 코트, 메이크 코트 및 사이즈 코트용으로 웨스트 코스트 폴리머즈사(West Coast Polymers, Ltd)에서 시판되는 종래 페놀수지 CGF-1(“표준 수지 1”)과 CGF-2(“표준 수지 2”)를 이용하는 대조군으로서의 연마포지 제품을 또한 제조하였다. 본 발명의 연마포지 제품(“레조르시놀-변성 제품)을 위한 이들 프리사이즈 코트, 메이크 코트 및 사이즈 코트의 사양과 대조 연마제품(“표준 연마제품”)의 사양을 하기의 표 3에 정리하였다.
제제 표준제품 레조르시놀-변성 연마제품
선충전
(프리사이즈 코트)

표준수지 1 = 630 gm
표준수지 2 = 1.46 kg
충전재 = 1.0 kg
물 = 250 gm
점도 ? 2000 cps @ 28C
습윤(wet add-on) 코팅재 ? 90 gsm
표준수지 1 = 630 gm
LTR 수지 2 = 1.46 kg
충전재 = 1.0 kg
물 = 50 gm
점도 ? 2000 cps @ 28C
습윤 코팅재 ? 90 gsm
메이크 코트



표준수지 1 = 1.5 kg
표준수지 2 = 3.5 kg
아미노실란 = 22gms
충전재 = 3.75 kg
물 = 500 gm
점도 ? 6000 cps @ 28C
습윤 코팅재 ? 154 gsm		 표준수지 1 = 1.5 kg
LTR 수지 2 = 3.5 kg
아미노실란 = 22gms
충전재 = 3.75 kg
물 = 400 gm
점도 ? 6100 cps @ 28C
습윤 코팅재 ? 150 gsm
사이즈 코트


표준수지 1 = 1.5 kg
표준수지 2 = 3.5 kg
아미노실란 = 22gm
충전재 = 2.4 kg
물 = 800 gm
점도 ? 1000 cps @ 30C		 표준수지 1 = 1.5 gms
LTR 수지 2 = 3.5 kg
아미노실란 = 22gms
충전재 = 2.4 kg
물 = 600 gm
점도 ? 980 cps @ 30C
이 실시예에서는, 반가공(포화된 후충전 직물) 폴리-면 직물을 기재로서 사용하였다. 레조르시놀-변성 연마제품과 표준 연마제품 양쪽 모두를 위해, 프리사이즈 코트를 우선 30% 수준까지 경화시키고, 이어서 메이크 코트를 그 위에 도포하였다. 그리고나서 메이크 코트를 우선 약 70% 정도까지 경화시켰다. 메이크 코트에 아직 점착력이 있을 때, 연마재 분말(산화알루미늄, ALO 50#)을 도포하였다. 연마재 분말 상부에 사이즈 코트를 도포한 후 경화시켰다. 레조르시놀-변성 연마제품과 표준 연마제품 양쪽 모두가 완전히 경화된 후에(예컨대, 115oC에서 8시간 동안), 이들 제품을 하루 동안 방치하고, 50psi 에서 38mm 강철 막대로 구부렸다. 그런 후에, 이들 제품은 하기의 물성에 대한 시험을 거쳤다:
1. 실온에서의 베이스 접착성(저온 베이스 접착성)과 110oC 에서 2시간 동안의 고온 베이스 접착성
2. 6mm 두께의 알루미늄을 이용한 50X200 벨트 시험
3. 12mm 두께의 EN-8을 이용한 50X2000 벨트 시험
이들 시험결과를 하기의 표 4에 정리하였다. 표 4에 보여진 바와 같이, 레조르시놀-변성 연마제품은 표준 연마제품의 저온 베이스 접착성과 대등한 저온 베이스 접착성을 나타내었다. 또한, 레조르시놀-변성 연마제품은 표준 연마제품의 고온 베이스 접착성과 비교하였을 때 개선된 고온 베이스 접착성을 나타내었다. 알루미늄과 연강(mild steel)에 대한 연삭성능 면에서, 레조르시놀-변성 연마제품이 표준 연마제품의 연삭성능과 비교하였을 때 개선된 연삭성능을 나타내었다. 이들 결과가 가리키는 바는 본 발명의 레조르시놀-변성 PF 수지가 표준 PF 수지와 대등하거나 더 나은 성능을 지녔다는 점이다.
접착성 및 물질제거 특성
표준제품 레조르시놀-변성 제품
저온 베이스 접착성 18.36 18.3
고온 베이스 접착성 11.58 14.56
알루미늄
입자탈락(shed) 시험
연삭시간
재료제거(gm)
지립탈락(gm)

3′.00˝
13.3
7.8

3′.00˝
18.1
7.9
EN8 시험
재료제거(gm)
812.5
833
실시예 4: 레조르시놀-변성 페놀수지 본드를 이용하여 도포된(coated) 디스크의 성능
이 실시예에서는, 산화알루미늄이 지립으로서 이용된 ZC 5(지르콘 디스크 36) 제품들을 하기의 제제들을 가지고 제조하였다. 메이크 코트와 사이즈 코트용으로, 레조르시놀-변성 연마디스크는 실시예 1에서 제조된 것과 같은 5 중량% 레조르시놀-변성 PF 수지(“LTR”)와 웨스트 코스트 폴리머즈사에서 시판하는 종래의 HT PF 수지와의 배합물을 이용하였다. 메이크 코트와 사이즈 코트용으로, 대조군인 표준 연마디스크는 종래의 LT와 웨스트 코스트 폴리머즈사에서 시판하는 종래의 HT PF 수지와의 배합물을 이용하였다.
본 발명의 연마디스크와 대조 디스크용 메이크 코트와 사이즈 코트의 사양
제제 코드 메이크 코트 사이즈 코트
표준 연마디스크 LT - 2 부
HT - 1 부
충전재 - 1.5 부
 LT - 2 부
HT - 1 부
충전재- 1.5 부
청색 안료
레조르시놀-변성 연마디스크 LTR - 2 부
HT - 1 부
충전재 - 1.5 부
 LTR - 2 부
HT - 1 부
DURA(탄산칼슘) -1.5 부
청색 안료
이들 제제를 수동으로 섬유에 도포한 후 회전(spinning)시켜 표준 메이크 부가물(add-on)을 얻었다. 표준사양에 따라서 중력과 UP 코트를 행하였다. OLC(표준 체류시간)에 걸쳐 디스크들을 건조시켰다. 사이징 이전에 이들 디스크를 냉각시켰다. 사이징 제제들을 수동으로 메이크 건조 제품에 도포하였다. 이들 디스크를 회전시켜 필요한 부가물을 얻었다.
알루미늄과 연강(“MS”) 상에서 표준 연마제품(디스크) 및 레조르시놀-변성 연마디스크의 연삭성능을 시험하였다. 결과를 하기의 표 6에 정리하였다.
본 발명의 연마디스크 및 대조 디스크의 성능
연마제품 디스크 중량 JOB 재료제거
(gm)		 지립탈락(Grain shedding)
(gms)
표준 연마제품 59.2 MS 332 2.8
레조르시놀-변성 연마디스크 59.3 MS 368 2.5
표준 연마디스크 58.7 알루미늄 19.4 3.7
레조르시놀-변성 연마디스크 61.3 알루미늄 19.2 1.6
표 6에 보여진 바와 같이, 본 발명의 레조르시놀-변성 PF 수지를 이용하는 레조르시놀-변성 연마디스크는 표준 대조 연마디스크에 대등하거나 심지어는 더 월등한 재료제거 성능을 보였다. 특히, 연강 시험과 알루미늄 시험 양쪽 모두에 있어서 레조르시놀-변성 제품의 입자탈락 값(본드 열화도)은 표준제품의 입자탈락 값보다 작았다. 이들 결과가 가리키는 바는 레조르시놀-변성 PF 수지 본드가 표준 PF 수지 본드와 대등하거나 개선된 성능을 제공하였다는 점이다.
바람직한 구현예들을 참조하여 본 발명을 제시하고 설명하였지만, 당해 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위에 의해 제한되는 발명의 범주를 이탈하지 않으면서 형태 및 상세사항에 있어서 다양한 형태로 변경하는 것이 가능하다는 것을 이해할 것이다.

Claims (98)

  1. a) 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화바륨, 이들의 수화물 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 염기성 촉매와, 포름알데하이드, 물 및 페놀을, 1:1 내지 1.73:1 범위의 포름알데하이드 대 페놀 비로, 혼합하여 화학 반응되는 반응혼합물을 형성하는 단계;
    b) 반응혼합물의 물허용도가 150% 내지 500% 범위에 속할 때 반응혼합물의 화학반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하는 단계;
    c) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 2.5 중량% 내지 7.5 중량% 범위에 속하는 양으로 레조르시놀을 중간조성물에 첨가함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 변성 페놀수지 조성물을 형성하는 단계;
    d) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 15 중량% 범위에 속하는 양으로 화학식 NH2(C2H5OH) 또는 NH(C2H5OH)2의 알칸올아민을 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물에 첨가함으로써, 알칸올아민이 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물과 화학반응되어 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 함유하는 변성 페놀수지 조성물을 형성하는 단계를 포함하는,
    25℃에서 점도가 2,000 cps 내지 5,000 cps 범위이고 유리 포름알데하이드 함량이 수지 100g을 기준으로 0.01 내지 0.3 중량%인 변성 페놀수지 조성물의 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물에 존재하는 물의 적어도 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 반응혼합물의 온도를 50oC 이하의 온도로 조절함으로써 반응혼합물의 화학반응을 종료시키는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 반응혼합물의 물허용도가 300% 내지 500% 범위에 속할 때 화학반응을 종료시키는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 반응혼합물을 50oC 내지 90oC 범위에 속하는 온도에 노출시킴으로써 반응혼합물의 반응을 개시하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 중간조성물 내의 물 함량이 중간조성물의 총 중량의 50 중량% 이상인 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 알칸올아민과 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물을 함유하는 혼합물의 온도를 50oC 내지 70oC 범위에 속하는 온도로 조절하는 방법.
  9. a) 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화바륨, 이들의 수화물 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 염기성 촉매와, 포름알데하이드, 물 및 페놀을, 1:1 내지 1.73:1 범위의 포름알데하이드 대 페놀 비로, 혼합하여 화학 반응되는 반응혼합물을 형성하는 단계;
    b) 반응혼합물의 물허용도가 150% 내지 500% 범위에 속할 때 반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하는 단계;
    c) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 2.5 중량% 내지 7.5 중량% 범위에 속하는 양으로 레조르시놀을 중간조성물에 첨가함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 조성물을 형성하는 단계;
    d) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 15 중량% 범위에 속하는 양으로 화학식 NH2(C2H5OH) 또는 NH(C2H5OH)2의 알칸올아민을 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물에 첨가함으로써, 알칸올아민이 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물과 화학반응되어 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 함유하는 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성되는,
    25℃에서 점도가 2,000 cps 내지 5,000 cps 범위이고 유리 포름알데하이드 함량이 수지 100g을 기준으로 0.01 내지 0.3 중량%인 변성 페놀수지 조성물.
  10. a) i) 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화바륨, 이들의 수화물 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 염기성 촉매와, 포름알데하이드, 물 및 페놀을, 1:1 내지 1.73:1 범위의 포름알데하이드 대 페놀 비로, 혼합하여 화학 반응되는 반응혼합물을 형성하는 단계;
    ii) 반응혼합물의 물허용도가 150% 내지 500% 범위에 속할 때 반응혼합물의 화학반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하는 단계;
    iii) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 2.5 중량% 내지 7.5 중량% 범위에 속하는 양으로 레조르시놀을 중간조성물에 첨가함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 변성 페놀수지 조성물을 형성하는 단계; 및
    iv) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 15 중량% 범위에 속하는 양으로 화학식 NH2(C2H5OH) 또는 NH(C2H5OH)2의 알칸올아민을 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물에 첨가함으로써, 알칸올아민이 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물과 화학반응되어 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 함유하는 변성 페놀수지 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성되는,
    25℃에서 점도가 2,000 cps 내지 5,000 cps 범위이고 유리 포름알데하이드 함량이 수지 100g을 기준으로 0.01 내지 0.3 중량%인 변성 페놀수지 조성물이 포함된 경화성 수지 조성물을 형성하는 단계;
    b) 복수의 연마입자를 경화성 수지 조성물과 접촉시키는 단계; 및
    c) 경화성 조성물을 경화시켜 연마제품을 생산하는 단계
    를 포함하는 연마제품의 제조방법.
  11. a) i) 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화바륨, 이들의 수화물 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 염기성 촉매와, 포름알데하이드, 물 및 페놀을, 1:1 내지 1.73:1 범위의 포름알데하이드 대 페놀 비로, 혼합하여 화학 반응되는 반응혼합물을 형성하는 단계;
    ii) 반응혼합물의 물허용도가 150% 내지 500% 범위에 속할 때 반응혼합물의 화학반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하는 단계;
    iii) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 2.5 중량% 내지 7.5 중량% 범위에 속하는 양으로 레조르시놀을 중간조성물에 첨가함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 변성 페놀수지 조성물을 형성하는 단계; 및
    iv) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 15 중량% 범위에 속하는 양으로 화학식 NH2(C2H5OH) 또는 NH(C2H5OH)2의 알칸올아민을 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물에 첨가함으로써, 알칸올아민이 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물과 화학반응되어 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 함유하는 변성 페놀수지 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성되는,
    25℃에서 점도가 2,000 cps 내지 5,000 cps 범위이고 유리 포름알데하이드 함량이 수지 100g을 기준으로 0.01 내지 0.3 중량%인 변성 페놀수지 조성물이 포함된 경화성 수지 조성물을 형성하는 단계;
    b) 복수의 연마입자를 경화성 수지 조성물과 접촉시키는 단계; 및
    c) 경화성 조성물을 경화시켜 연마제품을 생산하는 단계
    를 포함하는 방법에 의해 제조되는, 연마제품.
  12. 삭제
  13. a) 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화바륨, 이들의 수화물 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 염기성 촉매와, 포름알데하이드, 물 및 페놀을, 1:1 내지 1.73:1 범위의 포름알데하이드 대 페놀 비로, 혼합하여 화학 반응되는 반응혼합물을 형성하는 단계;
    b) 반응혼합물의 물허용도가 150% 내지 500% 범위에 속할 때 반응혼합물의 화학반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하는 단계;
    c) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 2.5 중량% 내지 7.5 중량% 범위에 속하는 양으로 레조르시놀을 중간조성물에 첨가함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 조성물을 형성하는 단계;
    d) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 15 중량% 범위에 속하는 양으로 화학식 NH2(C2H5OH) 또는 NH(C2H5OH)2의 알칸올아민을 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물에 첨가함으로써, 알칸올아민이 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물과 화학반응되어 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 형성하는 단계;
    e) 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 함유하는 경화성 코팅재를 연마제품에 도포하는 단계; 및
    f) 코팅재를 경화시켜 연마포지 제품을 성형하는 단계
    를 포함한 방법에 의해 제조되는, 연마포지 제품.
  14. a) 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화바륨, 이들의 수화물 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 염기성 촉매와, 포름알데하이드, 물 및 페놀을, 1:1 내지 1.73:1 범위의 포름알데하이드 대 페놀 비로, 혼합하여 화학 반응되는 반응혼합물을 형성하는 단계;
    b) 반응혼합물의 물허용도가 150% 내지 500% 범위에 속할 때 반응혼합물의 화학반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하는 단계; 및
    c) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 2.5 중량% 내지 7.5 중량% 범위에 속하는 양으로 레조르시놀을 중간조성물에 첨가함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 조성물을 형성하는 단계;
    d) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 15 중량% 범위에 속하는 양으로 화학식 NH2(C2H5OH) 또는 NH(C2H5OH)2의 알칸올아민을 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물에 첨가함으로써, 알칸올아민이 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물과 화학반응되어 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 형성하는 단계;
    e) 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지를 함유하는 경화성 수지 조성물을 연마입자와 혼합하는 단계;
    f) 경화성 수지 조성물과 연마입자의 혼합물을 원하는 형상으로 형성하는 단계; 및
    g) 경화성 수지 조성물을 경화시켜 연마지석 제품을 성형하는 단계
    를 포함한 방법에 의해 제조되는, 연마지석 제품.
  15. a) i. 파라포름알데하이드와,
    ii. 포름알데하이드에 대한 몰비가 1:1 내지 1:1.73 범위에 속하는 페놀과,
    iii. 페놀 중량의 1% 내지 5% 범위에 속하는 양의 수산화나트륨
    을 혼합하여, 화학반응을 거치는 반응혼합물을 형성하는 단계;
    b) 반응혼합물의 온도를 85oC 내지 95oC 범위에 속하는 온도로 조절하는 단계;
    c) 반응혼합물의 물허용도가 150% 내지 500% 범위에 속하면, 온도를 50oC 이하의 온도로 낮춤으로써 반응혼합물의 반응을 종료시켜 중간조성물을 형성하는 단계;
    d) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 2.5 중량% 내지 7.5 중량% 범위에 속하는 양으로 레조르시놀을 중간조성물에 첨가하는 단계;
    e) 레조르시놀과 중간조성물의 혼합물 온도를 55oC 내지 65oC 범위에 속하는 온도로 조절함으로써, 레조르시놀이 중간조성물과 화학반응되어 레조르시놀-변성 페놀수지를 함유하는 조성물을 형성하게 하는 단계;
    f) 반응혼합물을 형성하기 위해 혼합된 페놀의 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 15 중량% 범위에 속하는 양으로 화학식 NH2(C2H5OH) 또는 NH(C2H5OH)2의 알칸올아민을 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물에 첨가하는 단계; 및
    g) 알칸올아민과 레조르시놀-변성 페놀수지의 혼합물 온도를 55oC 내지 65oC 범위에 속하는 온도로 조절함으로써, 알칸올아민이 레조르시놀-변성 페놀수지 조성물과 화학반응을 거치게 되어 25oC에서 2,000cps 내지 5,000cps 범위에 속하는 점도 및 수지 100g을 기준으로 0.01 내지 0.3 중량% 범위에 속하는 유리 포름알데하이드 함량을 가진 레조르시놀-알칸올아민-변성 페놀수지 제제를 얻는 단계를 포함하는,
    알칸올아민-레조르시놀-변성 페놀수지 제제의 형성 방법.
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