[发明专利]可辐照固化的配方

说明书

发明背景

本发明涉及制备涂覆磨料，更具体的是涉及用含UV-固化的粘合剂系统的配方制造这类材料。

多年来人们使用UV辐照固化配方来制造涂覆的磨料。美国专利4,773,920最早揭示了该形式粘合剂的例子，它提出了使用可通过辐照引发游离基聚合来固化的粘结剂粒晶混合物。在美国专利5,014,468的涂覆磨料的背景中评论了UV辐照引发的聚合化问题。它指出，就UV光有限地渗入含颜料和/或相对粗糙的磨料颗粒的配方而言，UV辐照在用于较薄层中有些限制。

在抛光剂配方中限制UV-辐照固化聚合物用于涂覆磨料的问题尤为强烈。将配方加到结构材料中以得到制备涂覆磨料中的涂料。典型的是，它们含有聚合物和使背衬饱和的填料，并提供了使涂料紧密接合的表面。因此，典型地使用具有大量填料的粘结剂。填料是降低成本、阻塞结构通道以减少其孔隙并使背衬的物理性质改进的必要组份。尤其是，加入填料增加了固化配方的强度，同时减少了含粘结剂的形成聚合物组份(通常很昂贵)的量。

重质填料的存在不利于使用UV-可辐照固化的粘结剂。由于填料颗粒的遮蔽效应使UV辐照渗透不足。

当使用含填料颗粒的涂料时有相似的问题。

就固化速度和配方性质多种变化来说UV固化的优点的公知的。因此若能克服填料颗粒的遮蔽效应就有很显著的进步。

本发明提供了加入填料后保证结果良好，但不明显阻碍UV-固化粘结剂的固化速率的方式。

发明综述

本发明提供了涂料组合物，包括UV-可聚合配方和5-50体积％基本透UV光的填料。

用来引发聚合反应的UV光的波长为约250-400纳米。本说明书中的填料被认为是透过UV光的，若将含UV-可聚合组份和25体积％填料于UV光线下曝光，则固化深度大于50％，更好的是，当没有填料的配方接受相同量辐照时，得到了大于75％的深度。

固化深度的测定是：将沉积在带状表面上的配方以预定速率通过UV光源，使配方接受相同的曝光量。结果在配方表面形成了薄层硬皮。该硬皮的厚度能较好地用来测量各种装载水平和填料类型在UV辐照下渗透所得的相对深度。

最常用的填料是碳酸钙和硅石，它们对UV光的透明性相当低。结果使用这些填料严重地限制了可被固化的层厚度。本发明发现某些已知填料用于UV-可固化配方时与其它填料相比有着出乎意料的优点。不仅它们在增加固化配方的强度有很大的改进，而且令人惊奇的是，因为它们透紫外线，所以它们得到的固化厚度远远大于用其它填料时可能得到的厚度。

发明详述

本发明配方中的UV-可固化组份包括现有技术中已用于制造涂覆磨料的这些材料，包括丙烯酸酯化的环氧树脂、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化的线型酚醛环氧类、不饱和聚酯、聚乙烯醚等。本发明优选的粘结剂包括丙烯酸酯化的环氧树脂和氨基甲酸乙酯丙烯酸酯。

用于本发明优选的透UV涂料包括氧化铝的水合物，如铝的三水合物和勃姆石，前者最为优选。

透UV填料的粒径较好的是约1微米到约60微米，更好的是约1微米到约20微米，最好的是约1-10微米。用于本发明方法的最好的水合氧化铝是铝的三水合物，其平均粒径为约1-7微米。

用于本发明组合物的填料体积可为约5-50体积％，，更好的是约25-50体积％。强度被增加到特定颗粒的最大填料部分。这通常根据粒径和形状而定。由于UV-可聚合组份的主要功能是提供粘结层，因此可能达到最大的填料部分而不明显影响固化配方重要的物理性质。这样，填料量的上限在优选范围之上，如约30-40体积％。

附图说明

图1显示了用各种配比的各种填料混入UV-固化配方时得到的固化深度。

图2和3分别显示以100和150英尺/分钟(30.8和46.2米/分钟)速率，在UV光源下得到相同深度的固化曲线。图1出现的图例也适用于图2和3。

图4显示在相同粘结剂中，各种配方(包括增加填料量)努氏硬度的增加。

图1出现的图例也适用于本图表。

图5显示在不同的线速度下在市售环氧丙烯酸酯低聚物/单体混合物中，固化深度对ATH的体积百分比所作的图。

较好实施例的描述

参照附图中的数据对本发明进行描述。这些数据仅用来阐述本发明，并非用来限制本发明的必要范围。

图1-3清楚地显示，常规填料，如碳酸钙或硅石的固化深度随着填料量的增加而连续降低。但是，氧化铝水合物在开始降低后，固化深度开始随着填料的浓度增加而增加。在这些实验中，粘结剂包括环氧-丙烯酸酯(70％)/N-乙烯基吡咯烷酮(30％)混合物。