KR20070121841A - 구조화된 연마 제품의 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조화된 연마 제품(100)의 형성방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은, 기재(102)를, 결합제 및 연마 입자(104)를 포함하는 연마 슬러리로 피복하는 단계, 연마 슬러리를 부분 경화시키는 단계 및 패턴을 부분 경화된 연마 슬러리에 형성하는 단계를 포함한다.
연마 제품, 결합제, 연마 입자, 연마 슬러리, 부분 경화.

Description

구조화된 연마 제품의 형성방법{Method of forming structured abrasive article}
본 발명의 기재내용은 일반적으로 구조화된 연마 제품을 형성하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
피복된 제품, 예를 들면, 피복된 연마재 및 결합된 연마재는 래핑, 분쇄 또는 광택 등에 의해 가공물을 가공하기 위해 다양한 산업에서 사용되고 있다. 연마 제품을 사용하는 가공은 광학 산업, 자동차 도장 수리 산업으로부터 금속 제조 산업에 이르기까지 광범위한 산업적 범위에 이르고 있다. 이들 각각의 예에 있어서, 제조 설비는 연마재를 사용하여 벌크 재료를 제거하고 제품의 표면 특성에 영향을 미친다.
표면 특징은 광택, 질감 및 균일성을 포함한다. 예를 들면, 금속 부품의 제조는 표면을 미세하고 윤이 나도록 하기 위해 연마 제품을 사용하고, 종종 균일하게 평탄한 표면을 필요로 한다. 유사하게는, 광학 제조업자는 광 회절 및 산란을 방지하기 위해 결함 비함유 표면을 생성하는 연마 제품을 필요로 한다.
또한, 제조업자는 특정한 분야를 위해 높은 스톡 제거율을 갖는 연마 제품을 필요로 한다. 그러나, 제거율과 표면 품질 사이에는 종종 교환조건이 존재한다. 보다 미세한 입자의 연마 제품은 통상적으로 보다 평탄한 표면을 생성하지만, 보다 낮은 스톡 제거율을 갖는다. 보다 낮은 제거율은 생성 속도를 보다 느리게 하고 비용을 증가시킨다.
특히 피복된 연마 제품과 관련하여, 연마 제품의 제조에는 표면 품질을 유지하면서 스톡 제거율을 향상시키기 위해 표면 구조물이 도입된다. 표면 구조물 또는 상승된 연마 층 패턴을 갖는 피복된 연마 제품(종종 가공된 또는 구조화된 연마재라 함)은 통상적으로 향상된 사용 수명을 나타낸다.
그러나, 구조화된 연마 제품을 형성하는 통상의 기술은 불확실하며, 성능 제한으로 인한 단점이 있다. 구조화된 연마 제품을 형성하는 통상의 방법은 기재를 점성 결합제로 피복하는 단계, 점성 결합제를 기능성 분말로 피복하는 단계 및 구조 패턴을 점성 결합제에 스탬핑 또는 롤링하는 단계를 포함한다. 기능성 분말은 결합제가 패턴화 도구에 점착하는 것을 방지한다. 결합제는 후속적으로 경화시킨다.
기능성 분말에 의한 점성 결합제의 불완전한 피복은 패턴화 도구 상의 결합제 점착을 유도한다. 결합제 점착은 불량한 구조물을 생성하여, 불량한 제품 성능 및 폐기물을 유도한다.
통상의 구조화된 연마 제형 기술에 적절한 결합제의 선택은 당해 공정으로 제한된다. 통상의 결합제는 결합제의 점도를 증가시키는 고하중의 종래 충전제를 포함한다. 이러한 종래 충전제는 결합제의 기계적 특성에 영향을 미친다. 예를 들면, 고하중의 종래 충전제는 인장 강도, 인장 모듈러스 및 결합제의 파단 신도 특성에 역효과를 미칠 수 있다. 결합제의 불량한 기계적 특성은 연마 입자를 소실시켜, 표면 상에서의 스크래칭 및 헤이즈를 유도하고 연마 제품의 수명을 감소시킨다.
입자의 소실은 또한 연마 제품의 성능을 열화시켜, 빈번한 교체를 유도한다. 연마 제품의 빈번한 교체는 제조업자에게 비용을 발생시킨다. 따라서, 개선된 연마 제품 및 연마 제품의 개선된 제조방법이 바람직할 것이다.
발명의 기재
특정한 양태에서, 구조화된 연마 제품을 형성하는 방법은, 기재를 결합제 제형으로 피복하는 단계, 결합제 제형을 부분 경화시키는 단계 및 패턴을 부분 경화된 결합제 제형에 형성하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 구조화된 연마 제품을 형성하는 방법은, 기재를, 결합제와 연마 입자를 포함하는 연마 슬러리로 피복하는 단계, 연마 슬러리를 부분 경화시키는 단계 및 패턴을 부분 경화된 연마 슬러리에 형성하는 단계를 포함한다.
추가의 양태에서, 구조화된 연마 제품을 형성하는 방법은 결합제 제형을 약 1.1 이상의 점도 지수까지 부분 경화시키는 단계, 구조물의 패턴을 부분 경화된 결합제 제형에 형성하는 단계 및 부분 경화된 결합제 제형을 추가로 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부 도면을 참조함으로써 보다 잘 이해될 것이며, 이의 다수의 특징 및 잇점이 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백해질 것이다.
도 1은 예시적 연마 제품의 설명을 포함한다.
도 2는 구조화된 연마 제품을 제조하기 위한 예시적 장치의 설명을 포함한다.
특정한 양태에서, 구조화된 연마 제품 등의 연마 제품의 형성방법은 기재를 결합제 제형으로 피복하는 단계, 결합제 제형을 부분 경화시키는 단계 및 패턴을 부분 경화된 결합제 제형에 형성하는 단계를 포함한다. 결합제 제형은, 결합제 제형 및 연마 입자를 포함하는 연마 슬러리에 도입될 수 있다. 당해 슬러리는 피복물에 도포될 수 있다. 예시적 양태에서, 결합제 제형은 약 1.1 이상의 점도 지수까지 부분 경화시킨다. 본 발명의 방법은 패턴화된 및 부분 경화된 결합제 제형을 완전히 경화시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예시적 양태에서, 결합제 제형은 나노복합체 결합제 제형으로 형성된다.
가공되거나 구조화된 연마재는 일반적으로 기재 또는 지지체 위에 배치된 연마 구조물의 패턴을 포함한다. 구조화된 연마재의 예는 미국 특허 제6,293,980호에 기재되어 있으며, 당해 특허는 이의 전체 내용이 본원에서 참조로서 인용된다. 가공되거나 구조화된 연마재의 예시적 양태는 도 1에 설명되어 있다. 구조화된 연마재는 기재(102) 및 연마 입자를 포함하는 층(104)을 포함한다. 일반적으로, 층(104)는 패턴화되어 표면 구조물(106)을 갖는다.
기재(102)는 가요성 또는 강성일 수 있다. 기재(102)는 피복된 연마재의 제조에 기재로서 통상 사용되는 것들을 포함하는 다수의 다양한 재료로 제조할 수 있다. 가요성 기재의 예에는 중합체성 필름(예: 인쇄된 필름), 예를 들면, 폴리올레핀 필름(예: 이축 배향 폴리프로필렌을 포함하는 폴리프로필렌), 폴리에스테르 필름(예: 폴리에틸렌 테레프탈레이트), 폴리아미드 필름 또는 셀룰로즈 에스테르 필름; 금속 호일; 메쉬; 발포체(예: 천연 스폰지 재료 또는 폴리우레탄 발포체); 직물(예: 폴리에스테르, 나일론, 실크, 목면, 폴리-목면 또는 레이욘을 포함하는 섬유 또는 얀으로 제조한 직물); 종이; 가황 종이; 가황 고무; 가황 섬유; 부직포 재료; 이들의 배합물; 또는 이들의 처리된 형태가 포함된다. 직물 기재는 편직 또는 바느질로 결합될 수 있다. 특정한 예에 있어서, 기재는 종이, 중합체 필름, 직물, 목면, 폴리-목면, 레이욘, 폴리에스테르, 폴리-나일론, 가황 고무, 가황 섬유, 금속 호일 및 이들의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 다른 예에서, 기재는 폴리프로필렌 필름 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 포함한다.
기재(102)는 하나 이상의 포화제, 프리사이징 층 또는 백사이징 층을 하나 이상 임의로 가질 수 있다. 이들 층의 목적은 통상적으로 기재를 밀봉하거나 기재 중의 얀 또는 섬유를 보호하기 위한 것이다. 기재(102)가 직물 재료인 경우, 하나 이상의 이들 층이 통상적으로 사용된다. 프리사이징 층 또는 백사이징 층의 부가는 추가로 기재(102)의 전면 또는 배면 위에 "보다 평탄한" 표면을 생성시킬 수 있다. 당해 기술분야에 공지된 기타 임의의 층을 사용할 수도 있다(예를 들면, 결합 층; 전체 내용이 본원에서 참조로서 인용되는 미국 특허 제5,700,302호 참조(Stoetzel et al.)).
정전기 방지 재료가 직물 처리 재료에 포함될 수도 있다. 정전기 방지 재료의 추가는, 목질 또는 목질 유사 재료를 샌딩하는 경우, 피복된 연마 제품이 정전기 전기를 축적하는 경향을 감소시킬 수 있다. 정전기 방지 기재 및 기재 처리에 관한 추가의 설명은, 예를 들면, 미국 특허 제5,108,463호(Buchanan et al.); 미국 특허 제5,137,542호(Buchanan et al.); 미국 특허 제5,328,716호(Buchanan) 및 미국 특허 제5,560,753호(Buchanan et al.)에서 발견할 수 있고, 이들 특허의 전체 내용은 본원에서 참조로서 인용된다.
기재(102)는, 예를 들면, 미국 특허 제5,417,726호(Stout et al.)에 기재되어 있는 바와 같은 섬유 강화 열가소성 수지 또는 미국 특허 제5,573,619호(Benedict et al.)에 기재되어 있는 바와 같은 무한 접착 벨트일 수 있고, 상기 특허의 전체 내용은 본원에서 참조로서 인용된다. 마찬가지로, 기재(102)는, 예를 들면, 미국 특허 제5,505,747호(Chesley et al.)(이의 전체 내용은 본원에서 참조로서 인용된다)에 기재되어 있는 바와 같이 후크 줄기가 돌출하는 중합체성 기판일 수 있다. 유사하게는, 기재는, 예를 들면, 미국 특허 제5,565,011호(Follett et al.)(이의 전체 내용은 본원에서 참조로서 인용된다)에 기재되어 있는 바와 같이 루프 직물일 수 있다.
몇몇 예에서, 감압성 접착제를 피복된 연마 제품의 배면에 도입하여, 생성되는 피복된 연마 제품을 패드에 고정시킬 수 있다. 감압성 접착제의 예에는 라텍스 크레이프, 로진, 아크릴계 중합체, 또는 폴리아크릴레이트 에스테르(예: 폴리(부틸 아크릴레이트)), 비닐 에테르(예: 폴리(비닐 n-부틸 에테르)), 알키드 접착제, 고무 접착제(예: 천연 고무, 합성 고무 또는 염소화 고무) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 공중합체가 포함된다.
강성 기재의 예에는 금속 플레이트, 세라믹 플레이트 등이 포함된다. 적합한 강성 기재의 또 다른 예는, 예를 들면, 미국 특허 제5,417,726호(Stout et al.)(이의 전체 내용은 본원에서 참조로서 인용된다)에 기재되어 있다.
층(104)은 하나 이상의 피복물로 형성될 수 있다. 예를 들면, 층(104)은 1차 피복물(make coat) 및 임의로 2차 피복물(size coat)을 포함할 수 있다. 층(104)은 일반적으로 연마 입자 및 결합제를 포함한다. 예시적 양태에서, 연마 입자를 결합제 제형과 블렌딩하여 연마 슬러리를 형성한다. 또는, 연마 입자를, 결합제 제형을 기재(102)에 피복한 후에, 결합제 제형 위에 도포한다. 임의로, 기능성 분말을 층(104) 위에 도포하여 층(104)이 패턴화 도구에 점착하는 것을 방지할 수 있다. 또는, 패턴을 기능성 분말의 부재하에 층(104)에 형성할 수 있다.
1차 피복물 또는 2차 피복물의 결합제는 단일 중합체 또는 중합체의 블렌드로 형성될 수 있다. 예를 들면, 결합제는, 에폭시, 아크릴계 중합체 또는 이들의 배합물로 형성될 수 있다. 또한, 결합제는 충전제, 예를 들면, 나노 크기의 충전제 또는 나노 크기의 충전제와 마이크론 크기의 충전제의 배합물을 포함할 수 있다. 특정한 양태에서, 결합제는 콜로이드성 결합제이고, 여기서 경화되어 결합제를 형성하는 제형은 미립자 충전제를 포함하는 콜로이드성 현탁액이다. 달리는 또는 또한, 결합제는 마이크론 이하의 미립자 충전제를 포함하는 나노복합체 결합제일 수 있다.
구조화된 연마 제품(100)은 유연 피복물 및 기재 피복물(도시되지 않음)을 임의로 포함할 수 있다. 이들 피복물은 위에 기재한 바와 같이 작용할 수 있고, 결합제 조성물로 형성될 수 있다.
결합제는 일반적으로 중합체 매트릭스를 포함하며, 당해 매트릭스는 연마 입자를 배면 또는 유연 피복물(존재하는 경우)에 결합시킨다. 통상적으로, 결합제는 경화된 결합제 제형으로 형성된다. 한 가지 예시적 양태에서, 결합제 제형은 중합체 성분 및 분산 상을 포함한다.
결합제 제형은 하나 이상의 반응 성분, 또는 중합체 제조용 중합체 성분을 포함할 수 있다. 중합체 성분은 단량체성 분자, 중합체성 분자 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 결합제 제형은 용매, 가소화제, 연쇄 전이제, 촉매, 안정화제, 분산제, 경화제, 반응 조절제 및 분산액의 유동성에 영향을 미치는 제제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 성분을 추가로 포함할 수 있다.
중합체 성분은 열가소성 또는 열경화성 수지일 수 있다. 예를 들면, 중합체 성분은 폴리우레탄, 폴리우레아, 중합화 에폭시, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리실록산(실리콘), 중합화 알키드, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 폴리부타디엔을 형성하기 위한 단량체 및 수지, 또는 일반적으로 열경화성 중합체를 제조하기 위한 반응성 수지를 포함할 수 있다. 또 다른 예에는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중합체 성분이 포함된다. 전구체 중합체 성분은 통상적으로 경화성 유기 재료(즉, 열 또는 기타 에너지 공급원, 예를 들면, 전자 빔, 자외선 광, 가시광 등에의 노출시에, 또는 화학적 촉매 및 수분의 첨가시에 중합 또는 가교반응할 수 있는 중합체 단량체 또는 재료, 또는 중합체의 경화 또는 중합을 유발하는 기타 제제)이다. 전구체 중합체 성분의 예에는 아미노 중합체 또는 아미노플라스트 중합체를 형성하기 위한 반응성 성분, 예를 들면, 알킬화 우레아-포름알데하이드 중합체, 멜라민-포름알데하이드 중합체 및 알킬화 벤조구안아민-포름알데하이드 중합체; 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 중합체를 포함하는 아크릴레이트 중합체, 알킬 아크릴레이트, 아크릴화 에폭시, 아크릴화 우레탄, 아크릴화 폴리에스테르, 아크릴화 폴리에테르, 비닐 에테르, 아크릴화 오일 또는 아크릴화 실리콘; 우레탄 알키드 중합체 등의 알키드 중합체; 폴리에스테르 중합체; 반응성 우레탄 중합체; 레졸 및 노볼락 중합체 등의 페놀계 중합체; 페놀/라텍스 중합체; 비스페놀 에폭시 중합체 등의 에폭시 중합체; 이소시아네이트; 이소시아누레이트; 알킬알콕시실란 중합체를 포함하는 폴리실록산 중합체, 또는 반응성 비닐 중합체가 포함된다. 결합제 제형은 단량체, 올리고머, 중합체 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 특정한 양태에서, 결합제 제형은 경화시 가교결합할 수 있는 2종 이상의 중합체의 단량체를 포함한다. 예를 들면, 결합제 제형은 경화시 에폭시/아크릴 중합체를 형성하는 에폭시 성분 및 아크릴 성분을 포함할 수 있다.
예시적 양태에서, 중합체 반응 성분은 음이온성 및 양이온성 중합 가능한 전구체를 포함한다. 예를 들면, 결합제 제형은 하나 이상의 양이온성 경화성 성분, 예를 들면, 하나 이상의 사이클릭 에테르 성분, 사이클릭 락톤 성분, 사이클릭 아세탈 성분, 사이클릭 티오에테르 성분, 스피로 오르토에스테르 성분, 에폭시 관능성 성분 또는 옥세탄 관능성 성분을 포함할 수 있다. 통상적으로, 결합제 제형은 에폭시 관능성 성분 및 옥세탄 관능성 성분으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 포함한다. 결합제 제형은, 결합제 제형의 총 중량에 대하여, 약 10중량% 이상, 예를 들면, 약 20중량% 이상, 통상적으로 약 40중량% 이상 또는 약 50중량% 이상의 양이온성 경화성 성분을 포함할 수 있다. 일반적으로, 결합제 제형은, 결합제 제형의 총 중량에 대하여, 약 95중량% 이하, 예를 들면, 약 90중량% 이하, 약 80중량% 이하 또는 약 70중량% 이하의 양이온성 경화성 성분을 포함한다.
결합제 제형은 하나 이상의 에폭시 관능성 성분, 예를 들면, 방향족 에폭시 관능성 성분("방향족 에폭시") 또는 지방족 에폭시 관능성 성분("지방족 에폭시")을 포함할 수 있다. 에폭시 관능성 성분은 하나 이상의 에폭시 그룹, 즉 하나 이상의 3원 환 구조(옥시란)를 포함하는 성분이다.
방향족 에폭시 화합물은 하나 이상의 에폭시 그룹과 하나 이상의 방향족 그룹을 포함한다. 결합제 제형은 하나 이상의 방향족 에폭시 성분을 포함할 수 있다. 방향족 에폭시 성분의 예에는 폴리페놀, 예를 들면, 비스페놀, 예를 들면, 비스페놀 A(4,4'-이소프로필리덴디페놀), 비스페놀 F(비스[4-하이드록시페닐]메탄), 비스페놀 S(4,4'-설포닐디페놀), 4,4'-사이클로헥실리덴비스페놀, 4,4'-비페놀 또는 4,4'-(9-플루오레닐리덴)디페놀로부터 유도된 방향족 에폭시를 포함한다. 비스페놀은 알콕실화(예: 에톡실화 또는 프로폭실화) 또는 할로겐화(예: 브롬화)될 수 있다. 비스페놀 에폭시의 예에는 비스페놀 디글리시딜 에테르, 예를 들면, 비스페놀 A 또는 비스페놀 F의 디글리시딜 에테르가 포함된다.
방향족 에폭시의 추가의 예에는 트리페닐올메탄 트리글리시딜 에테르, 1,1,1-트리스(p-하이드록시페닐)에탄 트리글리시딜 에테르, 또는 모노페놀, 예를 들면, 레조르시놀(예: 레조르신 디글리시딜 에테르) 또는 하이드로퀴논(예: 하이드로퀴논 디글리시딜 에테르)로부터 유도된 방향족 에폭시가 포함된다. 또 다른 예는 노닐페닐 글리시딜 에테르이다.
또한, 방향족 에폭시의 예에는 에폭시 노볼락, 예를 들면, 페놀 에폭시 노볼락 및 크레졸 에폭시 노볼락이 포함된다. 크레졸 에폭시 노볼락의 시판되는 예에는, 예를 들면, 다이니폰 잉크 앤드 케미칼스 인코포레이티드(Dainippon Ink and Chemicals, Inc.)사에서 제조한 에피클론(EPICLON) N-660, N-665, N-667, N-670, N-673, N-680, N-690 또는 N-695가 포함된다. 페놀 에폭시 노볼락의 예에는, 예를 들면, 다이니폰 잉크 앤드 케미칼스 인코포레이티드에서 제조한 에피클론 N-740, N-770, N-775 또는 N-865가 포함된다.
한 가지 양태에서, 결합제 제형은, 결합제 제형의 총 중량에 대하여, 10중량% 이상의 방향족 에폭시를 함유할 수 있다.
지방족 에폭시 성분은 하나 이상의 에폭시 그룹을 갖고, 방향족 환을 포함하지 않는다. 결합제 제형은 하나 이상의 지방족 에폭시를 포함할 수 있다. 지방족 에폭시의 예에는 C2-C30 알킬의 글리시딜 에테르; C3-C30 알킬의 1,2 에폭시; 지방족 알콜의 단일 또는 다중 글리시딜 에테르 또는 폴리올, 예를 들면, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 사이클로헥산 디메탄올, 디브로모 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올 프로판, 폴리테트라메틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드, 글리세롤 및 알콕실화 지방족 알콜 또는 폴리올이 포함된다.
한 가지 양태에서, 지방족 에폭시는 하나 이상의 지환족 환 구조를 포함한다. 예를 들면, 지방족 에폭시는 하나 이상의 사이클로헥센 옥사이드 구조, 예를 들면, 2개의 사이클로헥센 옥사이드 구조를 가질 수 있다. 환 구조를 포함하는 지방족 에폭시의 예에는 수소화 비스페놀 A 디글리시딜 에테르, 수소화 비스페놀 F 디글리시딜 에테르, 수소화 비스페놀 S 디글리시딜 에테르, 비스(4-하이드록시사이클로헥실)메탄 디글리시딜 에테르, 2,2-비스(4-하이드록시사이클로헥실)프로판 디글리시딜 에테르, 3,4-에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로헥산카복실레이트, 3,4-에폭시-6-메틸사이클로헥실메틸-3,4-에폭시-6-메틸사이클로헥산카복실레이트, 디(3,4-에폭시사이클로헥실메틸)헥산디오에이트, 디(3,4-에폭시-6-메틸사이클로헥실메틸)헥산디오에이트, 에틸렌비스(3,4-에폭시사이클로헥산카복실레이트), 에탄디올 디(3,4-에폭시사이클로헥실메틸)에테르 또는 2-(3,4-에폭시사이클로헥실-5,5-스피로-3,4-에폭시)사이클로헥산-1,3-디옥산이 포함된다. 방향족 에폭시의 예는 또한 미국 특허 제6,410,127호(이의 전체 내용은 본원에서 참조로서 인용된다)에 기재되어 있다.
한 가지 양태에서, 결합제 제형은, 결합제 제형의 총 중량에 대하여, 약 5중량% 이상, 예를 들면, 약 10중량% 이상 또는 약 20중량% 이상의 지방족 에폭시를 포함한다. 일반적으로, 결합제 제형은, 결합제 제형의 총 중량에 대하여, 약 70중량% 이하, 예를 들면, 약 50중량% 이하, 약 40중량% 이하의 지방족 에폭시를 포함한다.
전형적으로, 결합제 제형은 지방족 알콜, 지방족 폴리올, 폴리에스테르폴리올 또는 폴리에테르폴리올의 모노 또는 폴리 글리시딜에테르를 하나 이상 포함한다. 이러한 성분의 예에는 1,4-부탄디올디글리시딜에테르, 폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시프로필렌 글리콜의 글리시딜에테르 또는 분자량 약 200 내지 약 10,000의 트리올; 폴리테트라메틸렌 글리콜 또는 폴리(옥시에틸렌-옥시부틸렌) 랜덤 또는 블록 공중합체의 글리시딜에테르가 포함된다. 상업적으로 시판되는 글리시딜에테르의 예에는 다관능성 글리시딜에테르, 예를 들면, 헬록시(Heloxy) 48, 헬록시 67, 헬록시 68, 헬록시 107 및 그릴로니트(Grilonit) F713; 또는 일관능성 글리시딜에테르, 예를 들면, 헬록시 71, 헬록시 505, 헬록시 7, 헬록시 8 및 헬록시 61[레졸류션 퍼포먼스사에서 시판됨, www.resins.com]이 포함된다.
결합제 제형은 지방족 알콜, 지방족 폴리올, 폴리에스테르폴리올 또는 폴리에테르폴리올의 모노 또는 폴리 글리시딜 에테르를 약 3 내지 약 40중량%, 보다 통상적으로는 약 5 내지 약 20중량% 함유할 수 있다.
결합제 제형은 하나 이상의 옥세탄 관능성 성분("옥세탄")을 포함할 수 있다. 옥세탄은 하나 이상의 옥세탄 그룹, 즉 1개의 산소와 3개의 탄소 원을 포함하는 1원 환 내지 4원 환 구조를 함유하는 성분이다.
옥세탄의 예는 다음 화학식의 성분을 포함한다:
Figure 112007081539546-PCT00001
위의 화학식에서,
Q1은 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹(예: 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸 그룹), 탄소수 1 내지 6의 플루오로알킬 그룹, 알릴 그룹, 아릴 그룹, 푸릴 그룹 또는 티에닐 그룹이고,
Q2는 탄소수 1 내지 6의 알킬렌 그룹(예: 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌 또는 부틸렌 그룹), 또는 에테르 결합을 함유하는 알킬렌 그룹, 예를 들면, 옥시알킬렌 그룹, 예를 들면, 옥시에틸렌, 옥시프로필렌 또는 옥시부틸렌 그룹이며,
Z는 산소 원자 또는 황 원자이고,
R2는 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹(예: 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹 또는 부틸 그룹), 탄소수 2 내지 6의 알케닐 그룹(예: 1-프로페닐 그룹, 2-프로페닐 그룹, 2-메틸-1-프로페닐 그룹, 2-메틸-2-프로페닐 그룹, 1-부테닐 그룹, 2-부테닐 그룹 또는 3-부테닐 그룹), 탄소수 6 내지 18의 아릴 그룹(예: 페닐 그룹, 나프틸 그룹, 안트라닐 그룹 또는 페난트릴 그룹), 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 7 내지 18의 아르알킬 그룹(예: 벤질 그룹, 플루오로벤질 그룹, 메톡시 벤질 그룹, 펜에틸 그룹, 스티릴 그룹, 신나밀 그룹, 에톡시벤질 그룹), 아릴옥시알킬 그룹(예: 페녹시메틸 그룹 또는 페녹시에틸 그룹), 탄소수 2 내지 6의 알킬카보닐 그룹(예: 에틸카보닐 그룹, 프로필카보닐 그룹 또는 부틸카보닐 그룹), 탄소수 2 내지 6의 알콕시 카보닐 그룹(예: 에톡시카보닐 그룹, 프로폭시카보닐 그룹 또는 부톡시카보닐 그룹), 탄소수 2 내지 6의 N-알킬카바모일 그룹(예: 에틸카바모일 그룹, 프로필카바모일 그룹, 부틸카바모일 그룹 또는 펜틸카바모일 그룹) 또는 탄소수 2 내지 1000의 폴리에테르 그룹이다. 한 가지 특히 유용한 옥세탄은 3-에틸-3-(2-에틸헥실옥시메틸)옥세탄이다.
하나 이상의 양이온성 경화성 성분 이외에 또는 대신에, 결합제 제형은 하나 이상의 자유 라디칼 경화성 성분, 예를 들면, 하나 이상의 에틸렌계 불포화 그룹을 갖는 하나 이상의 자유 라디칼 중합성 성분, 예를 들면, (메트)아크릴레이트(즉, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트) 관능성 성분을 포함할 수 있다.
일관능성 에틸렌계 불포화 성분의 예에는 아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, (메트)아크릴로일모르폴린, 7-아미노-3,7-디메틸옥틸 (메트)아크릴레이트, 이소부톡시메틸(메트)아크릴아미드, 이소보르닐옥시에틸(메트)아크릴레이트, 이소보르닐 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 에틸디에틸렌 글리콜 (메트)아크릴레이트, t-옥틸 (메트)아크릴아미드, 디아세톤 (메트)아크릴아미드, 디메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, 디에틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, 라우릴 (메트)아크릴레이트, 디사이클로펜타디엔 (메트)아크릴레이트, 디사이클로펜테닐옥시에틸 (메트)아크릴레이트, 디사이클로펜테닐 (메트)아크릴레이트, N,N-디메틸 (메트)아크릴아미드테트라클로로페닐 (메트)아크릴레이트, 2-테트라클로로페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 (메트)아크릴레이트, 테트라브로모페닐 (메트)아크릴레이트, 2-테트라브로모페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-트리클로로페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 트리브로모페닐 (메트)아크릴레이트, 2-트리브로모페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 비닐카프롤락탐, N-비닐피롤리돈, 페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 부톡시에틸 (메트)아크릴레이트, 펜타클로로페닐 (메트)아크릴레이트, 펜타브로모페닐 (메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 모노(메트)아크릴레이트, 보르닐 (메트)아크릴레이트, 메틸트리에틸렌 디글리콜 (메트)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물이 포함된다.
다관능성 에틸렌계 불포화 성분의 예에는 에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디사이클로펜테닐 디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리사이클로데칸디일디메틸렌 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 에톡실화 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 프로폭실화 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르의 양 말단 (메트)아크릴산 부가물, 1,4-부탄디올 디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴레이트 관능성 펜타에리트리톨 유도체(예: 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메트)아크릴레이트 또는 디펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트), 디트리메틸올프로판 테트라(메트)아크릴레이트, 에톡실화 비스페놀 A 디(메트)아크릴레이트, 프로폭실화 비스페놀 A 디(메트)아크릴레이트, 에톡실화 수소화 비스페놀 A 디(메트)아크릴레이트, 프로폭실화 개질된 수소화 비스페놀 A 디(메트)아크릴레이트, 에톡실화 비스페놀 F 디(메트)아크릴레이트 또는 이들의 배합물이 포함된다.
한 가지 양태에서, 결합제 제형은 3개 이상의 (메트)아크릴레이트 그룹, 예를 들면, 3 내지 6개의 (메트)아크릴레이트 그룹 또는 5 또는 6개의 (메트)아크릴레이트 그룹을 갖는 하나 이상의 성분을 포함한다.
특정한 양태에서, 결합제 제형은, 결합제 제형의 총 중량에 대하여, 약 3중량% 이상, 예를 들면, 약 5중량% 이상 또는 약 9중량% 이상의 하나 이상의 자유 라디칼 중합성 성분을 포함한다. 일반적으로, 결합제 제형은 약 50중량% 이하, 예를 들면, 약 35중량% 이하, 약 25중량% 이하, 약 20중량% 이하 또는 약 15중량% 이하의 자유 라디칼 중합성 성분을 포함한다.
일반적으로, 중합체 반응 성분 또는 전구체는 평균 2개 이상의 관능성 그룹, 예를 들면, 평균 2.5개 이상 또는 3.0개 이상의 관능성 그룹을 갖는다. 예를 들면, 에폭시 전구체는 2개 이상의 에폭시 관능성 그룹을 가질 수 있다. 또 다른 양태에서, 아크릴계 전구체는 2개 이상의 메타크릴레이트 관능성 그룹을 가질 수 있다.
놀랍게도, 폴리에테르 골격을 갖는 성분을 포함하는 결합제 제형은 결합제 제형의 경화 후에 우수한 기계적 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 폴리에테르 골격을 갖는 화합물의 예에는 폴리테트라메틸렌디올, 폴리테트라메틸렌디올의 글리시딜에테르, 폴리테트라메틸렌디올의 아크릴레이트, 하나 이상의 폴리카보네이트 그룹을 함유하는 폴리테트라메틸렌디올 또는 이들의 배합물이 포함된다. 한 가지 양태에서, 결합제 제형은 폴리에테르 골격을 갖는 화합물을 5 내지 20중량% 포함한다.
결합제 제형은 또한 촉매 및 개시제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 양이온성 개시제는 양이온성 중합성 성분 사이의 반응을 촉매할 수 있다. 라디칼 개시제는 라디칼 중합성 성분의 자유 라디칼 중합을 활성화시킬 수 있다. 개시제는 열 에너지 또는 화학 방사선에 의해 활성화시킬 수 있다. 예를 들면, 개시제는, 화학 방사선에의 노출시에 양이온성 중합 반응을 촉매하는 양이온성 광개시제를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 개시제는, 화학 방사선에의 노출시에 자유 라디칼 중합 반응을 개시하는 라디칼 광개시제를 포함할 수 있다. 화학 방사선에는 미립자 또는 비미립자 방사선이 포함되며, 전자 빔 방사선 및 전자기 방사선도 포함하는 것으로 간주된다. 특정한 양태에서, 전자기 방사선은 약 100 내지 약 700nm의 범위에 하나 이상의 파장을 갖는 방사선 및 특히 전자기 스펙트럼의 자외선 범위에 파장을 갖는 방사선이 포함된다.
일반적으로, 양이온성 광개시제는, 화학 방사선에의 노출시에 에폭사이드 또는 옥세탄을 적어도 부분적으로 중합시킬 수 있는 활성 화합물을 형성하는 물질이다. 예를 들면, 양이온성 광개시제는, 화학 방사선에의 노출시에, 에폭사이드 또는 옥세탄 등의 양이온성 중합성 성분의 반응 개시시킬 수 있는 양이온을 형성할 수 있다.
양이온성 광개시제의 예에는, 예를 들면, 친핵성이 약한 오늄 염이 포함된다. 이의 예에는 유럽 공개 특허원 제EP 153904호 및 국제 공개공보 제WO 98/28663호에 기재되어 있는 바와 같은 할로늄 염, 요오도실 염 또는 설포늄 염, 예를 들면, 유럽 공개 특허원 제EP 35969호, 제EP 44274호, 제EP 54509호 및 제EP 164314호에 기재되어 있는 바와 같은 설포옥소늄 염, 또는 미국 특허 제3,708,296호 및 제5,002,856호에 기재되어 있는 바와 같은 디아조늄 염이 포함된다. 이들 8개 모든 특허원의 기재 내용은 전체가 본원에서 참조로서 인용된다. 양이온성 광개시제의 다른 예에는, 예를 들면, 유럽 공개 특허원 제EP 94914호 및 제EP 94915호(이들 특허원의 기재 내용은 전체가 본원에서 참조로서 인용된다)에 기재되어 있는 바와 같은 메탈로센 염이 포함된다.
예시적 양태에서, 결합제 제형은 다음 화학식 1 또는 화학식 2의 하나 이상의 광개시제를 포함한다.
Figure 112007081539546-PCT00002
Figure 112007081539546-PCT00003
위의 화학식 1 및 화학식 2에서,
Q3은 수소 원자, 탄소수 1 내지 18의 알킬 그룹 또는 탄소수 1 내지 18의 알콕실 그룹이고,
M은 금속 원자, 예를 들면, 안티몬이며,
Z는 할로겐 원자, 예를 들면, 불소이고,
t는 금속의 원자가, 예를 들면, 안티몬의 경우에 5이다.
특정한 양태에서, 결합제 제형은, 결합제 제형의 총 중량에 대하여, 약 0.1 내지 약 15중량%, 예를 들면, 약 1 내지 약 10중량%의 양이온성 광개시제를 하나 이상 포함한다.
통상적으로, 오늄 염 광개시제에는 오늄 착화합물 염 또는 설포늄 착화합물 염이 포함된다. 유용한 방향족 오늄 착화물 염은, 예를 들면, 미국 특허 제4,256,828호(Smith)(이의 전체 내용은 본원에서 참조로서 인용된다)에 기재되어 있다. 방향족 요오도늄 착화합물 염의 예에는 디아릴요오도늄 헥사플루오로포스페이트 또는 디아릴요오도늄 헥사플루오로안티모네이트가 포함된다. 방향족 설포늄 착화합물 염의 예에는 트리페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트 p-페닐(티오페닐)디페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트 또는 설포늄 (티오디-4,1-페닐렌)비스(디페닐-비스((OC-6-11)헥사플루오로안티모네이트))가 포함된다.
방향족 오늄 염은 통상적으로 당해 스펙트럼의 자외선 영역에서만 감광성이다. 그러나, 이들은 공지된 광분해성 유기 할로겐 화합물용의 감작화제에 의해 근자외선 및 가시광 범위에 민감할 수 있다. 감작화제의 예에는, 예를 들면, 미국 특허 제4,250,053호(Smith)(이의 전체 내용은 본원에서 참조로서 인용된다)에 기재 되어 있는 바와 같은 방향족 아민 또는 착색 방향족 폴리사이클릭 탄화수소가 포함된다.
적합한 광활성화 유기 금속 착화합물 염에는, 예를 들면, 미국 특허 제5,059,701호(Keipert); 제5,191,101호(Palazzotto et al.) 및 제5,252,694호(Willett et al.)(이들의 전체 내용은 본원에서 참조로서 인용된다)에 기재되어 있는 것들이 포함된다. 광활성 개시제로서 유용한 유기 금속 착화합물 염의 예에는 (c6-벤젠)(c5-사이클로펜타디에닐)Fe+1 SbF6 -; (c6-톨루엔)(c5-사이클로펜타디에닐)Fe+1 AsF6 -; (c6-크실렌)(c5-사이클로펜타디에닐)Fe+1 SbF6 -, (c6-쿠멘)(c5-사이클로펜타디에닐)Fe+1 PF6 -, (c6-크실렌(혼합된 이성체))(c5-사이클로펜타디에닐)- Fe+1 SbF6 -, (c6-크실렌(혼합된 이성체))(c5-사이클로펜타디에닐)Fe+1 PF6 -, (c6-o-크실렌)(c5-사이클로펜타디에닐)Fe+1 CF3 SO3 -, (c6 m-크실렌)(c5-사이클로펜타디에닐)Fe+1 BF4 -, (c6-메시틸렌)(c5-사이클로펜타디에닐)Fe+1 SbF6 -, (c6-헥사메틸벤젠)(c5-사이클로펜타디에닐)Fe+1 SbF5OH-, (c6-플루오렌)(c6-사이클로펜타디에닐)Fe+1 SbF6 - 또는 이들의 배합물이 포함된다.
임의로, 유기 금속 염 촉매는 촉진제, 예를 들면, 3급 알콜의 옥살레이트 에 스테르에 의해 달성될 수 있다. 존재하는 경우, 촉진제는 바람직하게는 전체 결합제 제형의 약 0.1 내지 약 4중량%을 포함한다.
상업적으로 시판되는 유용한 양이온성 광개시제에는, 예를 들면, 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩튜어링 캄파니(Minnesota Mining and Manufacturing Company; 미네소타주 세인트 폴 소재)로부터 상표명 "FX-512"로서 시판되는 방향족 설포늄 착화합물 염, 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Co.)로부터 상표명 "UVI-6974"으로 시판되는 방향족 설포늄 착화합물 염 또는 쉬바큐어(Chivacure) 1176이 포함된다.
결합제 제형은 자유 라디칼 다관능성 아크릴레이트의 광경화에 유용한 광개시제를 임의로 포함할 수 있다. 자유 라디칼 광개시제의 예에는 벤조페논(예: 벤조페논, 알킬 치환된 벤조페논 또는 알콕시 치환된 벤조페논); 벤조인(예: 벤조인, 벤조인 에테르, 예를 들면, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르 및 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 페닐 에테르 및 벤조인 아세테이트); 아세토페논, 예를 들면, 아세토페논, 2,2-디메톡시아세토페논, 4-(페닐티오)아세토페논 및 1,1-디클로로아세토페논; 벤질 케탈, 예를 들면, 벤질 디메틸 케탈 및 벤질 디에틸 케탈; 안트라퀴논, 예를 들면, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-3급-부틸안트라퀴논, 1-클로로안트라퀴논 및 2-아밀안트라퀴논; 트리페닐포스핀; 벤조일포스핀 옥사이드, 예를 들면, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥사이드; 티오크산톤 또는 크산톤; 아크리딘 유도체; 페나젠 유도체; 퀴녹살린 유도체; 1-페닐-1,2-프로판디온-2-O-벤조일옥심; 1-아미노페닐 케톤 또는 1-하이드록시페닐 케톤, 예를 들면, 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤, 페닐 (1-하이드록시이소프로필)케톤 및 4-이 소프로필페닐(1-하이드록시이소프로필)케톤; 또는 트리아진 화합물, 예를 들면, 4"'-메틸 티오페닐-1-디(트리클로로메틸)-3,5-S-트리아진, S-트리아진-2-(스틸벤)-4,6-비스트리클로로메틸 또는 파라메톡시 스티릴 트리아진이 포함된다.
광개시제의 예에는 벤조인 또는 이의 유도체, 예를 들면, α-메틸 벤조인; U-페닐벤조인; α-알릴벤조일; α-벤질벤조인; 벤조인 에테르, 예를 들면, 벤질 디메틸 케탈(예를 들면, 시바 스페셜티 케미칼(Ciba Specialty Chemicals)에서 상표명 "이르가큐어(IRGACURE) 651"로서 시판됨), 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 n-부틸 에테르; 아세토페논 또는 이의 유도체, 예를 들면, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온(예를 들면, 시바 스페셜티 케미칼스에서 상표명 "다로큐어(DAROCUR) 1173"으로 시판됨) 및 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤(예를 들면, 시바 스페셜티 케미칼스로부터 상표명 "이르가큐어 184"로 시판됨; 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온(예를 들면, 시바 스페셜티 케미칼스에서 상표명 "이르가큐어 907"로서 시판됨); 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부탄온(예를 들면, 시바 스페셜티 케미칼스에서 상표명 "이르가큐어 369"로서 시판됨) 또는 이들의 블렌드가 포함된다.
다른 유용한 광개시제에는 피발로인 에틸 에테르, 아니소인 에틸 에테르; 안트라퀴논, 예를 들면, 안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 1-클로로안트라퀴논, 1,4-디메틸안트라퀴논, 1-메톡시안트라퀴논, 벤즈안트라퀴논할로메틸트리아진 등; 벤조페논 또는 이의 유도체; 위에 기재된 바와 같은 요오도늄 염 또는 설포늄 염; 티탄 착화합물, 예를 들면 비스(c5-2,4-사이클로펜타디에닐)비스[2,6-디플루오로-3-(1H- 피롤릴)페닐)티탄(시바 스페셜티 케미칼스에서 상표명 "CGI784DC"로서 시판됨); 할로메틸니트로벤젠, 예를 들면, 4-브로모메틸니트로벤젠 등; 또는 모노- 또는 비스-아실포스핀(예를 들면, 시바 스페셜티 케미칼스에서 상표명 "이르가큐어 1700", "이르가큐어 1800", "이르가큐어 1850" 및 "다로큐어 4265"로서 시판됨)이 포함된다. 적합한 광개시제에는 상술한 화합물의 블렌드, 예를 들면, α-하이드록시 케톤/아크릴포스핀 옥사이드 블렌드(예를 들면, 시바 스페셜티 케미칼스에서 상표명 "이르가큐어 2022"로서 시판됨)가 포함된다.
추가로 적합한 자유 라디칼 광개시제에는 이온성 염료 카운터 이온 화합물이 포함되며, 이들은 화학 선을 흡수하고 자유 라디칼을 생성할 수 있으며, 아크릴레이트의 중합을 개시할 수 있다[참조: 유럽 공개 특허원 제EP 223587호 및 미국 특허 제4,751,102호, 제4,772,530호 및 제4,772,541호(이들의 전체 내용은 본원에서 참조로서 인용된다)].
광개시제는, 결합제 제형의 총 중량을 기준으로 하여, 약 20중량% 이하, 예를 들면, 약 10중량% 이하, 전형적으로 약 5중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 예를 들면, 광개시제는, 결합제 제형의 총 중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 20.0중량%, 예를 들면, 0.1 내지 5.0중량% 또는 가장 통상적으로 0.1 내지 2.0중량%의 양으로 존재할 수 있지만, 이들 범위 외의 양도 또한 유용할 수 있다. 한 가지 예에서, 광개시제는 약 0.1중량% 이상, 예를 들면, 약 1.0중량% 이상 또는 1.0중량% 내지 10.0중량%의 양으로 존재할 수 있다.
임의로, 열 경화제가 결합제 제형에 포함될 수 있다. 이러한 열 경화제는 일반적으로 성분의 혼합이 발생하는 온도에서 열적으로 안정하다. 에폭시 수지 및 아크릴레이트에 대한 열 경화제의 예에는 당해 기술분야에 공지되어 있고, 예를 들면, 미국 특허 제6,258,138호(DeVoe et al.)(이의 전체 내용은 본원에서 참조로서 인용된다)에 기재되어 있다. 열 경화제는 결합제 전구체에 유효량으로 존재할 수 있다. 이러한 양은, 결합제 제형의 중량을 기준으로 하여, 통상적으로 약 0.01 내지 약 5.0중량%, 바람직하게는 약 0.025 내지 약 2.0중량% 범위이지만, 이들 범위 외의 양도 또한 유용할 수 있다.
결합제 제형은 또한 기타 성분, 예를 들면, 용매, 가소제, 가교결합제, 연쇄 전이제, 안정화제, 분산제, 경화제, 반응 조절제 및 분산액의 유동성에 영향을 미치는 제제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 결합제 제형은 또한 폴리올, 폴리아민, 선형 또는 분지형 폴리글리콜 에테르, 폴리에스테르 및 폴리락톤으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 연쇄 전이제를 포함할 수 있다.
또 다른 예에서, 결합제 제형은 추가의 성분, 예를 들면, 하이드록시 관능성 또는 아민 관능성 성분 및 첨가제를 포함할 수 있다. 일반적으로, 특정한 하이드록시 관능성 성분은 부재 경화성 그룹(예를 들면, 아크릴레이트-, 에폭시- 또는 옥세탄 그룹)이고, 광개시제로 이루어진 그룹으로부터 선택되지 않는다.
결합제 제형은 하나 이상의 하이드록시 관능성 성분을 포함할 수 있다. 하이드록시 관능성 성분은 경화시에 결합제 제형의 기계적 특성을 추가로 조정하는 데 도움을 줄 수 있다. 하이드록시 관능성 성분에는 모놀(하나의 하이드록시 그룹을 포함하는 하이드록시 관능성 성분) 또는 폴리올(하나 이상의 하이드록시 그룹을 포함하는 하이드록시 관능성 성분)이 포함된다.
하이드록시 관능성 성분의 대표적인 예에는 알칸올, 폴리옥시알킬렌글리콜의 모노알킬 에테르, 알킬렌글리콜의 모노알킬 에테르, 알킬렌 및 아릴알킬렌 글리콜, 예를 들면, 1,2,4-부탄트리올, 1,2,6-헥산트리올, 1,2,3-헵탄트리올, 2,6-디메틸-1,2,6-헥산트리올, (2R,3R)-(-)-2-벤질옥시-1,3,4-부탄트리올, 1,2,3-헥산트리올, 1,2,3-부탄트리올, 3-메틸-1,3,5-펜탄트리올, 1,2,3-사이클로헥산트리올, 1,3,5-사이클로헥산트리올, 3,7,11,15-테트라메틸-1,2,3-헥사데칸트리올, 2-하이드록시메틸테트라하이드로피란-3,4,5-트리올, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올, 1,3-사이클로펜탄디올, 트랜스-1,2-사이클로옥탄디올, 1,1,6-헥사데칸디올, 3,6-디티아-1,8-옥탄디올, 2-부틴-1,4-디올, 1,2- 또는 1,3-프로판디올, 1,2- 또는 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1-페닐-1,2-에탄디올, 1,2-사이클로헥산디올, 1,5-데칼린디올, 2,5-디메틸-3-헥신-2,5-디올, 2,2,4-트리메틸펜탄-1,3-디올, 네오펜틸글리콜, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2,7-디메틸-3,5-옥타디인-2,7-디올, 2,3-부탄디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시프로필렌 글리콜 또는 분자량 약 200 내지 약 10,000의 트리올, 분자량이 상이한 폴리테트라메틸렌 글리콜, 폴리(옥시에틸렌-옥시부틸렌) 랜덤 또는 블록 공중합체, 비닐 아세테이트 공중합체의 가수분해 또는 부분 가수분해에 의해 형성된 펜던트 하이드록시 그룹을 함유하는 공중합체, 펜던트 하이드록실 그룹을 함유하는 폴리비닐아세탈 수지, 하이드록시 관능성 (예를 들면, 하이드록시 말단화된) 폴리에스테르 또는 하이드록시 관능성 (예를 들면, 하이드록시 말단화된) 폴리락톤, 지방족 폴리카보네이트 폴리올(예: 지방족 폴리카보네이트 디올), 하이드록시 관능성 (예: 하이드록시 말단화된) 폴리에테르(예를 들면, 수평균 분자량 범위가 150 내지 4000g/mol, 150 내지 1500g/mol 또는 150 내지 750g/mol인 폴리테트라하이드로푸란 폴리올) 또는 이들의 배합물이 포함된다. 폴리올의 예에는 추가로 지방족 폴리올, 예를 들면, 글리세롤, 트리메틸올프로판 또는 당 알콜, 예를 들면, 에리트리톨, 크실리톨, 만니톨 또는 솔비톨이 포함된다. 특정한 양태에서, 결합제 제형은 하나 이상의 지환족 폴리올, 예를 들면, 1,4-사이클로헥산-디메탄올, 수크로즈 또는 4,8-비스(하이드록시메틸) 트리사이클로(5,2,1,0)데칸을 포함한다.
결합제 제형에 적합한 폴리에테르에는 특히, 폴리올, 예를 들면, 상술한 폴리올; 폴리글리콜 에테르, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 또는 폴리테트라메틸렌 글리콜 또는 이들의 공중합체의 존재하에 사이클릭 에테르를 개환 중합시켜 수득할 수 있는 선형 또는 분지형 폴리글리콜 에테르가 포함된다.
결합제 제형에 적합한 또 다른 폴리에스테르에는 폴리올 및 지방족, 지환족 또는 방향족 다관능성 카복실산(예를 들면, 디카복실산)을 기본으로 하는 폴리에스테르, 또는 구체적으로는, 18 내지 300℃, 전형적으로 18 내지 150℃의 온도에서 액체인 모든 상응하는 포화 폴리에스테르, 전형적으로 석신산 에스테르, 글루타르산 에스테르, 아디프산 에스테르, 시트르산 에스테르, 프탈산 에스테르, 이소프탈산 에스테르, 테레프탈산 에스테르 또는 상응하는 수소화 생성물의 에스테르(여기서, 알콜 성분은 상술한 종류의 단량체성 또는 중합체성 폴리올로 이루어져 있다) 가 포함된다.
추가의 폴리에스테르에는 지방족 폴리락톤, 예를 들면, α-폴리카프로락톤 또는 폴리카보네이트가 포함되며, 이들은, 예를 들면, 디올을 포스겐과 중축합시켜 수득할 수 있다. 결합제 제형의 경우, 평균 분자량이 500 내지 100,000인 비스페놀 A의 폴리카보네이트를 사용하는 것이 통상적이다.
결합제 제형의 점도 및 특히 점도 감소 또는 액화에 영향을 주기 위해, 폴리올, 폴리에테르 또는 포화 폴리에스테르 또는 이들의 혼합물을, 적절한 경우, 추가의 적합한 보조제, 특히 용매, 가소제, 희석제 등과 혼합할 수 있다. 한 가지 양태에서, 조성물은, 결합제 제형의 총 중량에 대하여, 약 15중량% 이하, 예를 들면, 약 10중량% 이하, 약 6중량% 이하, 약 4중량% 이하, 약 2중량% 이하 또는 약 0중량%의 하이드록시 관능성 성분을 포함할 수 있다. 한 가지 예에서, 결합제 제형은 실질적인 양의 하이드록시 관능성 성분을 포함하지 않는다. 실질적인 양의 하이드록시 관능성 성분의 부재는 결합제 제형 또는 이로부터 수득한 제품의 흡습성을 저하시킬 수 있다.
알킬렌 옥사이드와의 축합 생성물을 제조하기 위한 하이드록시 또는 아민 관능성 유기 화합물의 예에는 탄소수 3 내지 20의 폴리올, 지방산 에탄올 아미드 등의 (C8-C18) 지방산 (C1-C8) 알칸올 아미드, 지방 알콜, 탄소수 2 내지 5의 알킬페놀 또는 디아민이 포함된다. 이러한 화합물은 알킬렌 옥사이드, 예를 들면, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물과 반응시킨다. 반응은, 예를 들면, 유기 화합물을 함유하는 하이드록시 또는 아민 대 알킬렌 옥사이드의 몰 비 1:2 내지 1:65에서 발생할 수 있다. 축합 생성물은 전형적으로 중량 평균 분자량이 약 500 내지 약 10,000이고, 분지형, 사이클릭, 선형 및 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체일 수 있다.
결합제 제형은 미립자 충전제의 표면과 반응하여 이를 개질시키는 분산제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 분산제는 오가노실록산, 관능화된 오가노실록산, 알킬 치환된 피롤리돈, 폴리옥시알킬렌 에테르, 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 공중합체 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 다양한 미립자 충전제 및 특히 실리카 충전제의 경우, 적합한 표면 개질제는 실록산을 포함한다.
실록산의 예에는 관능화된 또는 관능화되지 않은 실록산이 포함된다. 실론산의 예에는 화학식
Figure 112007081539546-PCT00004
의 화합물(여기서, R은 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 선형, 분지형 또는 사이클릭 C1-10 알킬, C1-10 알콕시, 치환되거나 치환되지 않은 아릴, 아릴옥시, 트리할로알킬, 시아노알킬 또는 비닐 그룹이고, B1 또는 B2는 수소, 실록시 그룹, 비닐, 실란올, 알콕시, 아민, 에폭시, 하이드록시, (메트)아크릴레이트, 머캅토 또는 용매 기피 그룹, 예를 들면, 친지성 또는 친수성(예: 음이온성, 양이온성) 그룹이며, n은 약 1 내지 약 10,000의 정수, 특히 약 1 내지 약 100의 정수이다)이 포함된다.
일반적으로, 관능화된 실록산은 분자량 범위가 약 300 내지 약 20,000인 화합물이다. 이러한 화합물은, 예를 들면, 제너럴 일렉트릭 캄파니(General Electric Company) 또는 골드슈미트 인코포레이티드(Goldschmidt, Inc)에서 시판되고 있다. 통상의 관능화된 실록산은 아민 관능화된 실록산이고, 여기서 관능화는 통상적으로 실록산의 말단에 존재한다.
오가노실록산의 예는 위트코 코포레이션(Witco Corporation)에 의해 상품명 실웨트(Silwet)로 시판되고 있다. 이러한 오가노실록산은 통상적으로 평균 중량 분자량이 약 350 내지 약 15,000이고, 수소 또는 C1-C4 알킬 캡핑되어 있으며, 가수분해 또는 비가수분해된 것일 수 있다. 통상의 오가노실록산에는, 폴리알킬렌 옥사이드 개질된 디알킬 폴리실록산인 상품명 실웨트 L-77, L-7602, L-7604 및 L-7605로 시판되는 것들이다.
적합한 음이온성 분산제의 예에는 (C8-C16) 알킬벤젠 설포네이트, (C8-C16) 알칸 설포네이트, (C8-C18) α-올레핀 설포네이트, α-설포(C8-C16) 지방산 메틸 에스테르, (C8-C16) 지방 알콜 설페이트, 모노- 또는 디-알킬 설포석시네이트(여기서, 알킬은 각각 독립적으로 (C8-C16) 알킬 그룹이다), 알킬 에테르 설페이트, 카복실산의 (C8-C16) 염 또는 탄소수 약 8 내지 약 18의 지방산 쇄를 갖는 이세티오네이트, 예를 들면, 나트륨 디에틸헥실 설포석시네이트, 나트륨 메틸 벤젠 설포네이트 또는 나트륨 비스(2-에틸헥실)설포석시네이트(예를 들면, 아에로솔(Aerosol) OT 또는 AOT)가 포함된다.
통상적으로, 분산제는 오가노실록산, 관능화된 오가노실록산, 알킬 치환된 피롤리돈, 폴리옥시알킬렌 에테르 또는 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 블록 공중합체로부터 선택된 화합물이다.
시판되는 분산제의 예에는 사이클릭 오가노-실리콘(예: SF1204, SF1256, SF1328, SF1202(데카메틸-사이클로펜타실록산(펜타머)), SF1258, SF1528, 다우 코닝 245 유체, 다우 코닝 246 유체, 도데카메틸-사이클로-헥사실록산(헥시머) 및 SF1173); 폴리디메틸실록산과 폴리옥시알킬렌 옥사이드의 공중합체(예: SF1488 및 SF1288); 선형 규소 포함 올리고머(예: 다우 코닝 200(R) 유체); 실웨트 L-7200, 실웨트 L-7600, 실웨트 L-7602, 실웨트 L-7605, 실웨트 L-7608 또는 실웨트 L-7622; 비이온성 계면활성제(예: 트리톤 X-100, 이게팔 CO-630, PVP 시리즈, 에어볼(Airvol) 125, 에어볼 305, 에어볼 502 및 에어볼 205); 유기 폴리에테르(예: 서피놀(Surfynol) 420, 서피놀 440 및 서피놀 465) 또는 솔스퍼스(Solsperse) 41000이 포함된다.
또 다른 시판되는 분산제의 예에는 SF1173(GE 실리콘 제품); 유기 폴리에테르, 예를 들면, 서피놀 420, 서피놀 440 및 서피놀 465(에어 프로덕츠 인코포레이티드(Air Products Inc) 제품); 실웨트 L-7200, 실웨트 L-7600, 실웨트 L-7602, 실웨트 L-7605, 실웨트 L-7608 또는 실웨트 L-7622(위트코 제품) 또는 비이온성 계면활성제, 예를 들면, 트리톤 X-100(다우 케미칼 제품), 이게팔 CO-630(로디아(Rhodia) 제품), PVP 시리즈(아이에스피 테크놀로지스(ISP Technologies) 제품) 및 솔스퍼스 41000(아베시아(Avecia) 제품)이 포함된다.
분산제의 양은 0 내지 5중량% 범위이다. 보다 통상적으로는, 분산제의 양은 0.1 내지 2중량%이다. 실란은 통상적으로, 나노 크기의 미립자 충전제 표면 위의 분자량 표면 활성 부위에 대하여, 40 내지 200mol%, 특히 60 내지 150mol%의 농도로 사용된다. 일반적으로, 결합제 제형은, 결합제 제형의 총 중량을 기준으로 하여, 약 5중량% 이하의 분산제, 예를 들면, 약 0.1 내지 약 5.0중량%의 분산제를 포함한다.
결합제 제형은 외부 상에 현탁된 분산된 상을 추가로 포함할 수 있다. 외부 상은 통상적으로 중합체 성분을 포함한다. 분산된 상은 일반적으로 미립자 충전제를 포함한다. 미립자 충전제는 무기 입자, 예를 들면, 금속(예: 강, 은 또는 금) 또는 금속 착화합물, 예를 들면, 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 황화물, 금속 할로겐 착화합물, 금속 탄화물, 금속 인산염, 무기 염(예를 들면, CaCO3), 세라믹 또는 이들의 배합물의 입자로 형성될 수 있다. 금속 산화물의 예는 ZnO, CdO, SiO2, TiO2, ZrO2, CeO2, SnO2, MoO3, WO3, Al2O3, In2O3, Fe2O3, La2O3, Fe2O3, CuO, Ta2O5, Sb2O3, Sb2O5 또는 이들의 배합물이다. 상이한 금속을 함유하는 혼합 산화물이 또한 존재할 수 있다. 나노입자는, 예를 들면, ZnO, SiO2, TiO2, ZrO2, SnO2, Al2O3, 공형성된 실리카 알루미나 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 입자를 포함할 수 있다. 나노미터 크기의 입자는 또한 유기 성분, 예를 들면, 카본 블랙, 고도 가교결합된/코어 쉘 중합체 나노입자, 유기 개질된 나노 크기의 입자 등을 가질 수 있다. 이러한 충전제는, 예를 들면, 미국 특허 제6,467,897호 및 국제 공개공보 제WO 98/51747호(본원에서 참조로서 인용됨)에 기재되어 있다.
용액계 공정을 통해 형성된 미립자 충전제, 예를 들면, 졸 형성된 및 졸-겔 형성된 세라믹은 복합 결합제의 형성에 사용하기에 특히 적합하다. 적합한 졸은 상업적으로 시판되고 있다. 예를 들면, 수용액 중의 콜로이드성 실리카는 상표명 "루독스(LUDOX)"(이.아이. 듀퐁 드 네모어 앤드 캄파니 인코포레이티드(E.I. DuPont de Nemours and Co., Inc.) 제품, 델라웨어주 윌밍톤 소재), "니아콜(NYACOL)"(니아콜 캄파니(Nyacol Co.)사 제품, 매사추세츠주 애쉬랜드 소재) 및 "날코(NALCO)"(날코 케미칼 캄파니(Nalco Chemical Co.)사 제품, 일리노이주 옥크 브룩 소재)로서 상업적으로 시판되고 있다. 다수의 상업적으로 시판되는 졸은 염기성이고, 알칼리, 예를 들면, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 수산화암모늄에 의해 안정화된다. 적합한 콜로이드성 실리카의 추가의 예는 미국 특허 제5,126,394호(본원에서 참조로서 인용됨)에 기재되어 있다. 졸 형성된 실리카 및 졸 형성된 알루미나가 특히 적합하다. 졸은 하나 이상의 적절한 표면 처리제를 졸 중의 무기 산화물 기판 입자와 반응시킴으로써 관능화시킬 수 있다.
특정한 양태에서, 미립자 충전제는 마이크론 이하의 크기이다. 예를 들면, 미립자 충전제는 나노 크기의 미립자 충전제, 예를 들면, 평균 입자 크기가 약 3 내지 약 500nm인 미립자 충전제일 수 있다. 예시적 양태에서, 미립자 충전제는 평균 입자 크기가 약 3 내지 약 200nm, 예를 들면, 약 3 내지 약 100nm, 약 3 내지 약 50nm, 약 8 내지 약 30nm 또는 약 10 내지 약 25nm이다. 특정한 양태에서, 평균 입자 크기는 약 500nm 이하, 예를 들면, 약 200nm 이하, 약 100nm 미만 또는 약 50nm 이하이다. 미립자 충전제의 경우, 평균 입자 크기는 소각 중성자 산란(SANS) 분포 곡선 중의 피크 용적 분획에 상응하는 입자 크기 또는 SANS 분포 곡선의 0.5 누적 용적 분획에 상응하는 입자 크기로서 정의될 수 있다.
미립자 충전제는 또한 평균 입자 크기의 약 2.0배 이하인 절반폭을 갖는 좁은 분포 곡선에 의해 특징지워질 수 있다. 예를 들면, 절반폭은 약 1.5 이하 또는 약 1.0 이하일 수 있다. 분포의 절반폭은 최대 높이의 절반에서의 분포 폭, 예를 들면, 분포 곡선 피크에서의 입자 분획의 절반이다. 특정한 양태에서, 입자 큭 분포는 이정이거나 입자 크기 분포에서 하나 이상의 피크를 갖는다.
특정한 양태에서, 결합제 제형은 2개 이상의 미립자 충전제를 포함할 수 있다. 미립자 충전제 각각은 미립자 충전제와 관련하여 위에 기재한 재료로부터 선택된 재료로 형성될 수 있다. 미립자 충전제는 동일한 재료 또는 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 미립자 충전제 각각은 실리카로 형성될 수 있다. 또 다른 예에서, 한 가지 충전제는 실리카로 형성되고, 또 다른 충전제는 알루미나로 형성될 수 있다. 한 가지 예에서, 미립자 충전제 각각은 평균 입자 크기가 약 1000nm 이하, 예를 들면, 약 500nm 이하 또는 약 100nm 미만인 입자 크기 분포를 갖는다. 또 다른 예에서, 미립자 충전제 중의 하나는 평균 입자 크기가 약 1000nm 이하, 예를 들면, 약 500nm 이하 또는 약 100nm 미만인 입자 크기 분포를 갖고, 제2 미립자 충전제는 평균 입자 크기가 약 1μ 초과, 예를 들면, 약 1 내지 약 10μ 또는 약 1 내지 약 5μ이다. 또는, 제2 미립자 충전제는 평균 입자 크기가 1500μ와 같이 높을 수 있다. 특정한 양태에서, 마이크론 이하의 평균 입자 크기를 갖는 제1 미립자 충전제 및 평균 입자 크기가 1μ 초과인 제2 미립자 충전제를 포함하는 결합제 제형은 유리하게는, 경화되어 결합제를 형성하는 경우, 개선된 기계적 특성을 제공한다.
통상적으로, 제2 미립자 충전제는 낮은 종횡비를 갖는다. 예를 들면, 제2 미립자 충전제는 종횡비가 약 2 이하, 예를 들면, 약 1 또는 대략 구형일 수 있다. 일반적으로, 제2 미립자 충전제는 무처리되고, 처리를 통해 경화되지 않는다. 반대로, 연마 입자는 통상적으로 종횡비가 약 2 이상 및 예리한 엣지를 갖는 경화 미립자이다.
제2 미립자 충전제를 선택하는 경우, 침강 속도 및 속력이 일반적으로 고려된다. 크기가 증가함에 따라, 크기가 1μ을 초과하는 미립자 충전제는 보다 신속하게 침강하는 경향이 있지만, 보다 높은 하중에서 보다 낮은 점도를 나타낸다. 또한, 미립자 충전제의 굴절률도 고려될 수 있다. 예를 들면, 미립자 충전제는 약 1.35 이상의 굴절률로 선택될 수 있다. 추가로, 미립자 충전제는, 염기성 잔기가 양이온성 중합 성분의 중합에 역효과를 나타낼 수 있기 때문에, 염기성 잔기를 포함하지 않도록 선택될 수 있다.
미립자 충전제는 일반적으로 결합제 제형에 분산되어 있다. 경화 전에, 미립자 충전제는 결합제 현탁액 속에 콜로이드 상태로 분산되고, 경화되어 콜로이드성 복합 결합제를 형성한다. 예를 들면, 미립자 재료는, 브라운 운동이 미립자 충전제를 현탁액에서 지속시키도록 분산시킬 수 있다. 일반적으로, 미립자 충전제는 실질적으로 미립자 응집물을 포함하지 않는다. 예를 들면, 미립자 충전제는, 당해 미립자 충전제가 단일 입자로서 분산되고, 특히 예를 들면, 존재하는 경우, 무의미 한 미립자 응집만을 갖도록, 실질적으로 단분산시킬 수 있다.
특정한 양태에서, 미립자 충전제의 입자는 실질적으로 구형이다. 또는, 입자는 1차 종횡비가 1 초과, 예를 들면, 약 2 이상, 약 3 이상 또는 약 6 이상일 수 있고, 여기서 1차 종횡비는 최장 치수 대 당해 최장 치수에 직교하는 최단 치수의 비이다. 입자는 최장 치수에 일반적으로 수직인 평면에서 직교 치수의 비로서 정의된 2차 종횡비를 특징으로 할 수 있다. 당해 입자는 침상, 예를 들면, 1차 종횡비가 약 2 이상이고 2차 종횡비가 약 2 이하, 예를 들면, 약 1일 수 있다. 또는, 당해 입자는 판상, 예를 들면, 종횡비가 약 2 이상이고 2차 종횡비가 약 2 이상일 수 있다.
예시적 양태에서, 미립자 충전제는 수용액으로 제조하고, 결합제 제형의 현탁액과 혼합한다. 이러한 현탁액의 제조방법은 수용액, 예를 들면, 실리카 수용액을 도입하는 단계, 실리케이트를, 예를 들면, 3 내지 50nm의 입자 크기로 중축합시키는 단계, 생성된 실리카 졸을 알칼리 pH로 조정하는 단계, 졸을 임의로 농축시키는 단계, 졸을 외부 유체 상의 현탁액 성분과 혼합하는 단계 및 물 또는 기타 용매 성분을 현탁액으로부터 임의로 제거하는 단계를 포함한다. 예를 들면, 실리케이트 수용액, 예를 들면, 용액의 중량을 기준으로 하여, 20 내지 50중량% 범위의 농도를 갖는 알칼리 금속 실리케이트 용액(예: 규산나트륨 또는 규산칼륨 용액)을 도입한다. 실리케이트는, 예를 들면, 알칼리 금속 실리케이트 용액을 산성 이온 교환제로 처리함으로써 3 내지 50nm 입자 크기로 중축합시킨다. 생성된 실리카 졸을 알칼리 pH(예: pH > 8)로 조정하여, 존재하는 입자의 추가의 중축합 또는 응집에 대 해 안정화시킨다. 임의로, 졸은, 예를 들면, 증류, 통상적으로 약 30 내지 40중량%의 SiO2 농도까지 증류시켜 농축시킬 수 있다. 졸을 외부 유체 상의 성분과 혼합한다. 이어서, 물 또는 기타 용매 성분을 현탁액으로부터 제거한다. 특정한 양태에서, 현탁액은 물을 실질적으로 포함하지 않는다.
유기 중합체 성분을 일반적으로 포함하는, 예비 경화된 결합제 제형 중의 외부 상 분획은, 결합제 제형의 비율로서, 약 20 내지 약 95중량%, 예를 들면, 약 30 내지 약 95중량%, 전형적으로 약 50 내지 약 95중량%, 보다 더 통상적으로 약 55 내지 약 80중량%일 수 있다. 분산된 미립자 충전제 상의 분획은 약 5 내지 약 80중량%, 예를 들면, 약 5 내지 약 70중량%, 통상적으로 약 5 내지 약 50중량%, 보다 통상적으로 약 20 내지 약 45중량%일 수 있다. 위에 기재한 바와 같은 콜로이드상 분산된 및 마이크론 이하의 미립자 충전제는 약 5중량% 이상, 예를 들면, 약 10중량% 이상, 약 15중량% 이상, 약 20중량% 이상 또는 약 40중량% 이상의 농도에서 특히 유용하다. 종래의 충전제와는 대조적으로, 용액 형성된 나노복합체는 보다 높은 하중에서 낮은 점도 및 개선된 처리 특성을 나타낸다. 성분의 양은, 달리 명시하지 않는 한, 결합제 제형의 총 중량에 대하여 당해 성분의 중량%로 표시된다.
특정한 양태에서, 결합제 제형은, 결합제 제형의 총 중량을 기준으로 하여, 약 10 내지 약 90중량%의 양이온성 중합성 화합물, 약 40중량% 이하의 라디칼 중합성 화합물 및 약 5 내지 약 80중량%의 미립자 충전제를 포함한다. 결합제 제형 성분의 합계 양은 100중량%로 첨가하고, 예를 들면, 하나 이상의 성분의 양이 특정되는 경우, 다른 성분의 양은 당해 양의 합계가 100중량%를 초과하지 않도록 하는 양 에 상응하는 것으로 이해된다.
양이온성 중합성 화합물은, 예를 들면, 에폭시 관능성 성분 또는 옥세탄 관능성 성분을 포함한다. 예를 들면, 결합제 제형은, 결합제 제형의 총 중량을 기준으로 하여, 약 10 내지 약 60중량%의 양이온성 중합성 화합물, 예를 들면, 약 20 내지 약 50중량%의 양이온성 중합체 화합물을 포함할 수 있다. 예시적 결합제 제형은 약 20중량% 이하, 예를 들면, 약 5 내지 약 20중량%의 지방족 알콜, 지방족 폴리올, 폴리에스테르폴리올 또는 폴리에테르폴리올의 모노 또는 폴리 글리시딜 에테르를 포함할 수 있다. 예시적 결합제 제형은 약 50중량% 이하, 예를 들면, 약 5 내지 약 50중량%의 폴리에테르 골격을 갖는 성분, 예를 들면, 폴리테트라메틸렌디올, 폴리테트라메틸렌디올의 글리시딜에테르, 폴리테트라메틸렌디올의 아크릴레이트 또는 하나 이상의 폴리카보네이트 그룹을 함유하는 폴리테트라메틸렌디올을 포함할 수 있다.
상기 예의 라디칼 중합성 화합물은, 예를 들면, 하나 이상의 메타크릴레이트 그룹을 함유하는 화합물, 예를 들면, 3개 이상의 메타크릴레이트 그룹을 갖는 성분을 포함한다. 다른 예에서, 결합제 제형은 약 30중량% 이하, 예를 들면, 약 20중량% 이하, 약 10중량% 이하 또는 약 5중량% 이하의 라디칼 중합성 화합물을 포함한다.
당해 제형은 약 20중량% 이하, 예를 들면, 약 0.1 내지 약 20중량%의 양이온성 광개시제, 또는 약 20중량% 이하, 예를 들면, 약 0.1 내지 약 20중량%의 라디칼 광개시제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 결합제 제형은 약 10중량% 이하, 예를 들면, 약 5중량% 이하의 양이온성 광개시제를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 결합제 제형은 약 10중량% 이하, 예를 들면, 약 5중량% 이하의 자유 라디칼 광개시제를 포함할 수 있다.
특정한 충전제는 마이크론 이하의 분산된 미립자를 포함한다. 일반적으로, 결합제 제형은 5 내지 80중량%, 예를 들면, 5 내지 60중량%, 예를 들면, 5 내지 50중량% 또는 20 내지 45중량%의 마이크론 이하의 미립자 충전제를 포함한다. 특정한 양태는 약 5중량% 이상, 예를 들면, 약 10중량% 이상 또는 약 20중량% 이상의 미립자 충전제를 포함한다. 한 가지 특정한 양태에서, 미립자 충전제는 실리카 미립자로 형성된 용액이고, 중합체 성분에 콜로이드상으로 분산될 수 있다. 예시적 결합제 제형은, 오가노실록산, 관능화된 오가노실록산, 알킬 치환된 피롤리돈, 폴리옥시알킬렌 에테르 및 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 블록 공중합체로부터 선택된, 약 5중량% 이하, 예를 들면, 0.1 내지 5중량%의 분산제를 추가로 포함하지 않는다.
특정한 양태에서, 결합제 제형은 나노복합체 에폭시 또는 아크릴레이트 전구체, 즉 마이크론 이하의 미립자 충전제를 포함하는 전구체를 혼합하여 형성한다. 예를 들면, 결합제 제형은 약 90중량% 이하의 나노복합체 에폭시를 포함할 수 있고, 아크릴 전구체, 예를 들면, 50중량% 이하의 아크릴 전구체를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 나노복합체 아크릴 전구체는 에폭시와 혼합할 수 있다.
중합체성 또는 단량체성 성분을 포함하고 분산된 미립자 충전제를 포함하는 결합제 제형을 사용하여 1차 피복물, 2차 피복물, 유연 피복물 또는 피복된 연마 제품의 기재 피복물을 형성할 수 있다. 1차 피복물을 형성하는 예시적 공정에서, 결합제 제형을 기재에 피복하고, 연마 입자를 1차 피복물 위에 도포하며, 1차 피복물을 패턴화 전에 부분 경화시킨다. 2차 피복물을 1차 피복물 및 연마 입자 위에 도포한다. 또 다른 예시적 양태에서, 결합제 제형을 연마 입자와 블렌딩하여, 기재에 피복되고 부분 경화되며 패턴화된 연마 슬러리를 형성할 수 있다.
연마 입자는, 실리카, 알루미나(발연 또는 소결), 지르코니아, 지르코니아/알루미나 산화물, 탄화규소, 가닛, 다이아몬드, 입방 질화붕소, 질화규소, 산화세륨, 이산화티탄, 이붕소화티탄, 탄화붕소, 산화주석, 탄화텅스텐, 탄화티탄, 산화철, 크롬, 부싯돌, 금강사를 포함하는 연마 입자 중의 하나 또는 이들의 배합물로 형성될 수 있다. 예를 들면, 연마 입자는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 탄화규소, 질화규소, 질화붕소, 가닛, 다이아몬드, 공용융 알루미나 지르코니아, 산화세륨, 이붕소화티탄, 탄화붕소, 부싯돌, 금강사, 질화알루미늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 특정한 양태는 원칙적으로 알파-알루미나로 이루어진 치밀한 연마 입자를 사용하여 제조할 수 있다.
연마 입자는 특정한 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상의 예에는 막대, 삼각형, 피라미드, 원뿔, 내충구, 중공구 등이 포함된다. 또는, 연마 입자는 랜덤 형상일 수 있다.
연마 입자는 일반적으로 평균 입자 크기가 2000μ 이하, 예를 들면, 약 1500μ 이하일 수 있다. 또 다른 예에서, 연마 입자 크기는 약 750μ 이하, 예를 들면, 약 350μ 이하이다. 예를 들면, 연마 입자 크기는 0.1 μ 이상, 예를 들면, 약 0.1 내지 약 1500μ, 보다 통상적으로 약 0.1 내지 약 200μ 또는 약 1 내지 약 100μ일 수 있다. 연마 입자의 입자 크기는 통상적으로 연마 입자의 최장 치수로 되도록 특정된다. 일반적으로, 입자 크기의 범위 분포가 존재한다. 몇몇 예에서, 입자 크기 분포는 엄격하게 조절된다.
연마 입자 및 결합제 제형을 포함하는 블렌딩된 연마 슬러리에서, 연마 입자는 약 10 내지 약 90중량%, 예를 들면, 약 30 내지 약 80중량%의 연마 슬러리를 제공한다.
연마 슬러리는 분쇄 효율 및 절삭 속도를 증가시키기 위해 분쇄 보조제를 추가로 포함할 수 있다. 유용한 분쇄 보조제는 무기계, 예를 들면, 할라이드 염, 예를 들면, 나트륨 크리올라이트 및 칼륨 테트라플루오로보레이트; 또는 유기계, 예를 들면, 염소화 왁스, 예를 들면, 폴리비닐 클로라이드일 수 있다. 특정한 양태는 입자 크기가 1 내지 80μ, 가장 통상적으로는 5 내지 30μ인 크리올라이트 및 칼륨 테트라플루오로보레이트를 포함한다. 분쇄 보조제의 중량%는 일반적으로 전체 슬러리(연마 입자를 포함함)의 약 50중량% 이하, 예를 들면, 약 0 내지 약 50중량%, 가장 통상적으로는 약 10 내지 30중량%이다.
결합제 제형은 구조화된 연마 제품의 형성에 유용할 수 있다. 예를 들면, 결합제 제형은 기재 위에 피복되고, 부분 경화된 다음, 패턴화되어 연마 구조물을 형성할 수 있다. 특정한 양태에서, 구조화된 연마 제품은 기능성 분말의 사용 없이 형성할 수 있다.
도 2는 예시적 공정의 설명을 포함한다. 기재(202)는 롤(204)로부터 제공된 다. 기재(202)를 피복 장치(206)으로부터 분배된 결합제 제형(208)으로 피복한다. 피복 장치의 예에는 적하 다이 피복기, 나이프 피복기, 커튼 피복기, 진공 다이 피복기 또는 다이 피복기가 포함된다. 피복 방법은 접촉 또는 비접촉 피복 방법일 수 있다. 이러한 방법은 2개의 롤, 3개의 롤 전환, 롤 상의 나이프, 슬롯 다이, 그라비어, 압출 또는 분무 피복 적용을 포함한다.
특정한 양태에서, 결합제 제형(208)은 당해 제형 및 연마 입자를 포함하는 슬러리에 제공된다. 또 다른 양태에서, 결합제 제형(208)을 연마 입자와 별도로 분배한다. 연마 입자는, 결합제 제형(208)과 함께, 결합제 제형(208)의 부분 경화 후에, 결합제 제형(208)의 패턴화 후에 또는 결합제 제형(208)의 완전 경화 후에, 기재(202)의 피복 후에 제공될 수 있다. 연마 입자는, 예를 들면, 정전형 피복, 침지 피복 또는 기계적 사출에 의해 적용할 수 있다.
결합제 제형은 에너지 공급원(210)을 통해 부분 경화시킨다. 에너지 공급원(210)의 선택은 결합제 제형의 화학에 부분적으로 좌우된다. 에너지 공급원(210)은 열 에너지 또는 화학 방사선 에너지, 예를 들면, 전자 빔, 자외선 광 또는 가시 광의 공급원일 수 있다. 에너지의 사용량은 전구체 중합체 성분 중의 반응성 그룹의 화학적 성질, 및 결합제 제형(208)의 두께 및 밀도에 좌우된다. 열 에너지의 경우, 약 75℃ 내지 150℃의 오븐 온도 및 약 5분 내지 약 60분의 기간이 일반적으로 충분하다. 전자 빔 방사선 또는 이온화 방사선은 약 0.1MRad 내지 약 100MRad, 특히 약 1MRad 내지 약 10MRad의 에너지 수준에서 사용될 수 있다. 자외선 방사선은 파장 범위가 약 200 내지 약 400nm, 특히 약 250 내지 400nm인 방사선 을 포함한다. 가시 방사선은 파장 범위가 약 400 내지 약 800nm, 특히 약 400 내지 약 550nm인 방사선을 포함한다. 경화 파라미터, 예를 들면, 노출은 일반적으로 제형 의존적이고, 램프 전력 및 벨트 속도를 통해 조절할 수 있다.
예시적 양태에서, 에너지 공급원(210)은 화학 방사선을 피복된 기재에 제공하여, 결합제 제형(208)을 부분 경화시킨다. 또 다른 양태에서, 결합제 제형(208)은 열 경화성이고, 에너지 공급원(210)은 열 처리용 열을 제공한다. 추가의 양태에서, 결합제 제형(208)은 화학 방사선 경화성 및 열 경화성 성분을 포함할 수 있다. 따라서, 결합제 제형은 첫번째 열 및 화학 방사선 경화를 통해 부분 경화될 수 있고, 두번째 열 및 화학 방사선 경화를 통해 완전 경화될 때까지 경화될 수 있다. 예를 들면, 결합제 제형의 에폭시 성분은 자외선 전자기 방사선을 사용하여 부분 경화시킬 수 있고, 결합제 제형의 아크릴 성분은 열 경화를 통해 추가로 경화시킬 수 있다.
특정한 양태에서, 결합제 제형(208)은, 실온(21℃ 또는 70℉)에서 측정하는 경우, 점도가 3000cps 이하이다. 예를 들면, 경화 전의 결합제 제형(208)은 점도가 실온에서 약 2000cps 이하, 예를 들면, 약 1500cps 이하, 약 1000cps 이하 또는 약 500cps 이하일 수 있다. 또는, 결합제 제형(208)은 점도가 3000cps 초과일 수 있다. 비경화 결합제 제형은, 자체로서 또는 연마 슬러리 중에서, 피복 공정이 수행되는 온도 및 압력에서 일반적으로 유동한다. 예를 들면, 비경화 결합제 제형은 약 60℃(140℉) 이하의 온도에서 유동할 수 있다. 결합제 제형(208)은, 패턴화 전에, 실온에서 측정하는 경우, 예를 들면, 약 10,000cps 이상, 예를 들면, 약 20,000cps 이상 또는 약 50,000cps 이상의 점도까지 부분 경화시킬 수 있다. 예를 들면, 부분 경화된 결합제 제형은, 실온에서 측정하는 경우, 점도가 약 100,000cps 이상, 예를 들면, 약 500,000cps 이상일 수 있다. 또 다른 양태에서, 부분 경화된 결합제 제형은 점도가 10,000cps 미만일 수도 있다. 부분 경화된 결합제 제형은 통상적으로, 소정 온도 및 압력하에 유동할 수 있는 점성 액체이다. 예를 들면, 부분 경화된 결합제 제형은 가압하에 패턴으로 인쇄할 수 있다. 일반적으로, 부분 경화된 결합제 제형은 결합제 제형보다 높은 점성을 갖는다. 특히, 부분 경화된 결합제 제형은 점도 지수(여기서, 점도 지수는 실온에서 부분 경화된 결합제 제형의 점도 대 실온에서 비경화된 결합제 제형의 점도의 비로서 정의된다)가 약 1.1 이상이다. 예를 들면, 부분 경화된 결합제 제형은 점도 지수가 약 2.0 이상, 예를 들면, 약 5.0 이상 또는 약 10.0 이상일 수 있다. 특정한 양태에서, 나노복합체 결합제 및 특히 졸 형성된 나노복합체 결합제가 이러한 적용에 양호하게 적합하다.
도 2와 관련하여, 결합제 제형(208)이 부분 경화되는 경우, 패턴을, 예를 들면, 로토그라비어(212)를 통해, 부분 경화된 결합제에 부여한다. 또는, 패턴은 스탬핑 또는 압착을 통해 부분 경화된 결합제에 형성할 수 있다. 통상적으로, 엠보싱 롤은 연속 웹 공정으로 목적하는 표면 구조를 생성한다. 엠보싱 롤은 회전 피복 라인에 사용되고, 닙 롤 정렬(여기서, 하나의 롤은 기재 롤이고, 또 다른 하나의 롤은 "에칭" 또는 엠보싱 롤이다)로서 기재될 수 있다. 이러한 닙에서 피복된 웹의 압축은 엠보싱 롤의 "포지티브" 화상을 웹 위에 제공한다. 이러한 엠보싱 롤은 종종, 이들을 표준 그라비어 또는 인쇄 산업에 사용된 아닐록스 롤로부터 구별 하는 오목부를 갖는다.
예시적 패턴화 도구는 가열될 수 있다. 통상적으로, 패턴화는 연마 구조물의 반복 패턴을 형성한다. 특정한 양태에서, 패턴화는 기능성 분말 없이 수행된다. 또는, 기능성 분말을, 결합제 제형(208)의 부분 경화 전 또는 후에, 결합제 제형(208)에 도포할 수 있다.
이어서, 패턴화된 결합제 제형을 완전 경화시키거나 경화시켜 목적하는 기계적 특성을 달성한다. 경화는 에너지 공급원을 통해 촉진시킬 수 있거나, 결합제 제형을 시간 경과에 따라 경화되도록 정렬할 수 있다. 예를 들면, 패턴화된 결합제 제형은 에너지 공급원(214)에 의해 추가로 경화시킬 수 있다. 에너지 공급원(214)은 결합제 제형의 경화 머케니즘에 따라 화학적 방사선 또는 열 에너지를 결합제 제형에 공급할 수 있다.
결합제 제형이 경화되면, 구조화된 연마 제품이 형성된다. 또는, 2차 피복물을 패턴화된 연마 구조물에 도포할 수도 있다. 특정한 양태에서, 구조화된 연마 제품은 롤(216) 위로 롤링시킨다. 다른 양태에서, 완전 경화는 부분 경화된 연마 제품의 롤링 후에 실시할 수 있다.
또 다른 양태에서, 2차 피복물을 결합제 제형 및 연마 입자에 도포할 수 있다. 예를 들면, 2차 피복물은, 결합제 제형의 부분 경화 전, 결합제 제형의 부분 경화 후, 결합제 제형의 패턴화 후 또는 결합제 제형의 추가의 경화 후에, 도포할 수 있다. 2차 피복물은, 예를 들면, 롤 피복 또는 분무 피복에 의해 도포할 수 있다. 2차 피복물(도포되는 경우)의 조성에 따라, 2차 피복물은 결합제 제형과 조합 하여 경화시키거나 별도로 경화시킬 수 있다. 분쇄 보조제를 포함하는 수퍼사이즈 피복물은 2차 피복물 위에 도포하여 결합제 제형과 함께 경화시키고, 2차 피복물과 함께 경화시키거나 별도로 경화시킬 수 있다.
상기 방법의 특정한 양태는 구조화된 연마 제품의 제조에 유리하다. 이러한 양태는 개선된 기계적 특성을 갖는 결합제를 포함하는 연마 제품을 생성한다. 특히, 몇몇 양태는 연마 제품 내의 응력을 감소시키고 연마 제품의 성능 특성, 예를 들면, 헤이즈 및 표면 품질을 향상시킨다. 상기 방법의 양태는 또한 연마 입자의 하중을 증가시켜, 연마 제품 수명을 개선시키고 스톡 제거율을 개선시킬 수 있다.
예시적 결합제 제형
실시예 1 내지 5는 중합체 성분 및 나노 크기의 미립자 충전제를 포함하는 예시적 결합제 제형을 설명한다.
실시예 1
예시적 결합제 제형은 한세 케미(Hanse Chemie)에서 시판하는 나노폭스(Nanopox) XP 22/0314, 3,4-에폭시 사이클로헥실 메틸-3,4-에폭시 사이클로헥실 카복실레이트를 포함하는 에폭시 수지 및 콜로이드성 실리카 미립자 충전제 40중량%를 포함한다. 결합제 제형은 또한, 3,4-에폭시 사이클로헥실 메틸-3,4-에폭시 사이클로헥실 카복실레이트를 포함하는 UVR 6105를 포함하고 미립자 충전제를 포함하지 않는다. 결합제 제형은 추가로 폴리올(4,8-비스(하이드록시메틸)트리사이클 로(5.2.1.0)데칸), 양이온성 광개시제(쉬바큐어(Chivacure) 1176), 라디칼 광개시제(이르가큐어 2022, 시바에서 시판함) 및 아크릴레이트 전구체(SR 399, 펜실베니아주 엑톤 소재의 아토피나-사르토머(Atofina-Sartomer)에서 시판하는 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트)를 포함한다. 표 1은 결합제 제형 중의 성분 농도를 설명한다.
성분 1.1중량% 1.2중량% 1.3중량% 1.4중량% 1.5중량%
나노폭스 XP 22/0314 0.00 20.00 40.00 60.00 79.92
UVR 6105 79.92 59.92 39.92 19.92 0.00
4,8-비스(하이드록시메틸)트리사이클로(5.2.1.0)데칸 13.50 13.50 13.50 13.50 13.50
이르가큐어 2022 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48
쉬바큐어 1176 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50
SR 399 4.60 4.60 4.60 4.60 4.60
결과
충전제 % 0.00 8.00 16.00 24.00 31.97
실시예 2
또 다른 예에서, 결합제 제형은 테라탄 250, 테라탄 1000, 4,8-비스(하이드록시메틸)트리사이클로(5.2.1.0)데칸, 2-에틸-1,3-헥산디올 및 1,5-펜탄디올로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나의 폴리올을 포함한다. 선택된 폴리올을 나노폭스 XP 22/0314, 이르가큐어 2022, 쉬바큐어 1176 및 나노크릴 XP 21/0940과 혼합한다. 나노크릴 XP 21/0940은, 한세 케미(베를린 소재)에서 상업적으로 시판하는, 50중량% 콜로이드성 실리카 미립자 충전제를 포함하는 아크릴레이트 전구체(테트라아크릴레이트)이다. 농도는 표 2에 기재되어 있다.
성분 2.1중량% 2.2중량% 2.3중량% 2.4중량% 2.5중량%
나노폭스 XP 22/0314 74.46 74.46 74.46 74.46 74.46
이르가큐어 2022 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48
쉬바큐어 1176 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50
나노크릴 XP 21/0940 11.06 11.06 11.06 11.06 11.06
테라탄 250 12.49
테라탄 1000 12.49
4,8-비스(하이드록시메틸)트리사이클로(5.2.1.0)데칸 12.49
2-에틸-1,3-헥산디올 12.49
1,5-펜탄디올 12.49
결과
충전제(%) 35.32 35.32 35.32 35.32 35.32
Tg(tan 델타) 84.25 116.55 139.8 93.6 53.85
23℃에서의 E'(MPa) 2374.5 2591.5 3258 2819.5 1992
실시예 3
당해 실시예에서, 3개 아크릴레이트 수지(나노크릴 XP 21/0940(테트라아크릴레이트), 나노크릴 XP 21/0930(디아크릴레이트) 및 나노크릴 21/0954(트리메틸올프로판 에톡스 트리아크릴레이트), 각각 50중량%의 콜로이드성 실리카 미립자 충전제를 포함하고 각각 한세 케미에서 상업적으로 시판되고 있음)를 시험한다. 결합제 제형은 추가로 나노폭스 XP 22/0314, 1,5-펜탄디올, 이르가큐어 2022 및 쉬바큐어 1176을 포함한다. 조성은 표 3에 기재되어 있다.
성분 3.4중량% 3.5중량% 3.6중량%
나노폭스 XP 22/0314 77.28 77.28 77.28
1,5-펜탄디올 15.46 15.46 15.46
이르가큐어 2022 0.52 0.52 0.52
쉬바큐어 1176 1.50 1.50 1.50
나노크릴 XP 21/0940 5.15
나노크릴 XP 21/0930 5.15
나노크릴 XP 21/0954 5.15
결과
충전제 % 33.49 33.49 33.49
실시예 4
추가의 예에서, 나노 크기의 실리카 미립자 충전제를 갖는 2개의 에폭시 성분(나노폭스 XP 22/0314 및 나노폭스 22/0516(비스페놀 A 디글리시딜에테르), 각각 한세 케미에서 상업적으로 시판됨)의 농도를 변화시킨다. 또한, 옥세탄 성분, OXT-212(3-에틸-3-(2-에틸헥실옥시메틸)옥세탄)을 포함시킨다. 폴리올(테라탄 250) 및 광촉매(쉬바큐어 1176)을 포함시킨다. 조성은 표 4에 기재되어 있다.
성분 4.1중량% 4.2중량% 4.3중량% 4.4중량%
나노폭스 XP 22/0314 67.89 58.19 48.50 38.80
나노폭스 XP 22/0516 9.70 19.40 29.10 38.80
테라탄 250 9.70 9.70 9.70 9.70
OXT-212 9.70 9.70 9.70 9.70
쉬바큐어 1176 2.91 2.91 2.91 2.91
결과
충전제 % 31.04 31.04 31.04 31.04
실시예 5
또 다른 예에서, 샘플은 표 5에 기재된 결합제 제형을 갖는 2차 피복물을 사용하여 제조한다. 결합제 제형은 나노폭스 A 610의 첨가를 통해 공급된 나노 크기의 충전제 미립자 및 대략 평균 입자 크기가 3μ인 마이크론 크기의 충전제(NP-30 및 ATH S-3)을 포함한다. NP-30은 평균 입자 크기가 약 3μ인 구형 실리카 미립자를 포함한다. ATH S-3은 평균 입자 크기가 약 3μ인 비구형 알루미나 무수물을 포함한다. 샘플은 영률이 8.9GPa(1300ksi)이고, 인장 강도가 77.2MPa(11.2ksi)이며, 파단 신도가 1%이다.
성분 중량%
UVR-6105 0.71
헬록시 67 6.50
SR-351 2.91
DPHA 1.80
(3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실란 1.17
쉬바큐어 184 0.78
NP-30 46.71
ATH S-3 7.78
나노폭스 A 610 27.75
쉬바큐어 1176 3.89
SDA 5688 0.00072
상술한 대상은 설명을 위한 것이며 비제한적인 것으로 간주되어야 하고, 첨부된 청구의 범위는, 본 발명의 진정한 범위에 속하는, 이러한 모든 변형, 개량 및 기타 양태를 포괄하는 것으로 의도된다.

Claims (41)

  1. 기재를 결합제 제형으로 피복하는 단계,
    결합제 제형을 부분 경화시키는 단계 및
    패턴을 부분 경화된 결합제 제형에 형성하는 단계를 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 패턴 형성 후에 결합제 제형을 완전히 경화시키는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  3. 제2항에 있어서, 패턴 형성 후에 결합제 제형을 완전히 경화시키는 단계가 결합제 제형을 화학 방사선에 노출시킴을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  4. 제2항에 있어서, 패턴 형성 후에 결합제 제형을 완전히 경화시키는 단계가 열 경화시킴을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  5. 제1항에 있어서, 연마 입자를 결합제 제형 위에 도포하는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  6. 제5항에 있어서, 연마 입자를 도포하는 단계가, 결합제 제형을 부분 경화시키기 전에, 연마 입자를 도포함을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  7. 제5항에 있어서, 2차 피복물(size coat)을 연마 입자 위에 도포하는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  8. 제7항에 있어서, 2차 피복물을 도포하는 단계가, 결합제 제형을 부분 경화시키기 전에, 2차 피복물을 도포함을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  9. 제7항에 있어서, 2차 피복물을 도포하는 단계가, 결합제 제형을 부분 경화시킨 후에, 2차 피복물을 도포함을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  10. 제7항에 있어서, 2차 피복물을 도포하는 단계가, 패턴을 결합제 제형에 형성한 후에, 2차 피복물을 도포함을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  11. 제1항에 있어서, 결합제 제형을 부분 경화시키는 단계가 결합제 제형을 화학적 방사선에 노출시킴을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  12. 제1항에 있어서, 결합제 제형을 부분 경화시키는 단계가 부분적으로 열 경화시킴을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  13. 제1항에 있어서, 결합제 제형을 부분 경화시키는 단계가 결합제 제형을 약 1.1 이상의 점도 지수까지 부분 경화시킴을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  14. 제13항에 있어서, 결합제 제형을 부분 경화시키는 단계가 결합제 제형을 약 5.0 이상의 점도 지수까지 부분 경화시킴을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  15. 제1항에 있어서, 결합제 제형을 연마 입자와 혼합하여 연마 슬러리를 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  16. 제1항에 있어서, 결합제 제형이 나노복합체 결합제 제형을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  17. 제1항에 있어서, 결합제 제형이 나노 크기의 충전제 및 마이크론 크기의 충전제를 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  18. 제1항에 있어서, 패턴을 형성하는 단계가 가열 패턴화 도구를 사용하여 패턴을 형성함을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  19. 제1항에 있어서, 패턴을 형성하는 단계가 로토그라비어로 인쇄함을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  20. 제1항에 있어서, 패턴을 형성하는 단계가 패턴을 스탬핑함을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  21. 제1항에 있어서, 결합제 제형으로 피복하기 전에 기재를 유연 피복물로 피복하는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  22. 제1항에 있어서, 기재를 기재 피복물로 피복하는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  23. 기재를, 결합제 제형과 연마 입자를 포함하는 연마 슬러리로 피복하는 단계,
    연마 슬러리를 부분 경화시키는 단계 및
    패턴을 부분 경화된 연마 슬러리에 형성하는 단계를 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  24. 제23항에 있어서, 패턴 형성 후에 연마 슬러리를 완전히 경화시키는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  25. 제24항에 있어서, 패턴 형성 후에 연마 슬러리를 완전히 경화시키는 단계가 연마 슬러리를 화학 방사선에 노출시킴을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  26. 제24항에 있어서, 패턴 형성 후에 연마 슬러리를 완전히 경화시키는 단계가 열 경화시킴을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  27. 제23항에 있어서, 연마 슬러리를 부분 경화시키는 단계가 슬러리를 화학 방사선에 노출시킴을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  28. 제23항에 있어서, 연마 슬러리를 부분 경화시키는 단계가 부분적으로 열 경화시킴을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  29. 제23항에 있어서, 연마 슬러리를 부분 경화시키는 단계가 결합제 제형을 약 1.1 이상의 점도 지수까지 부분 경화시킴을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  30. 제23항에 있어서, 결합제를 연마 입자와 혼합하여 연마 슬러리를 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 결합제 제형이 나노복합체 결합제를 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  31. 제23항에 있어서, 패턴을 형성하는 단계가 가열 패턴화 도구를 사용하여 패턴을 형성함을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  32. 제23항에 있어서, 패턴을 형성하는 단계가 로토그라비어로 인쇄함을 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  33. 제23항에 있어서, 연마 슬러리로 피복하기 전에 기재를 유연 피복물로 피복하는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  34. 제23항에 있어서, 기재를 기재 피복물로 피복하는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  35. 결합제 제형을 약 1.1 이상의 점도 지수까지 부분 경화시키는 단계,
    구조물의 패턴을 부분 경화된 결합제 제형에 형성하는 단계 및
    부분 경화된 결합제 제형을 추가로 경화시키는 단계를 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  36. 제35항에 있어서, 결합제 제형을 부분 경화시키기 전에 기재를 결합제 제형 으로 피복하는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  37. 제35항에 있어서, 부분 경화된 결합제 제형의 점도 지수가 약 5.0 이상인, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  38. 제35항에 있어서, 부분 경화된 결합제 제형의 점도 지수가 약 10.0 이상인, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  39. 제35항에 있어서, 연마 입자를 결합제 제형 위에 도포하는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  40. 제35항에 있어서, 결합제 제형을 연마 입자와 혼합하여 연마 슬러리를 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
  41. 제35항에 있어서, 2차 피복물을 결합제 제형 위에 도포하는 단계를 추가로 포함하는, 구조화된 연마 제품의 형성방법.
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