用于抛光和研磨应用的磨料盘为人公知。这种盘通常可拆卸地 安装于机器的可旋转卡盘、支承垫或轴上。有多种手段用于将磨料盘 安装于机器上。用于轻度研磨应用的抛光盘和磨料盘可以例如通过压 敏粘合剂、钩环紧固件等可拆卸地固定于支承垫上，并且支承垫通过 中心凸起部或心轴安装在机器上。另一种安装手段包括为磨料盘设置 中心轴毂或凸起部。轴毂可以具有与安装在机器上的螺纹轴啮合的内 螺纹。作为选择，轴毂可以具有中心孔，安装在机器上的螺纹轴可以 插入穿过该中心孔并且通过螺母固定。另一种安装手段包括为磨料盘 设置中心轴，该中心轴可以由安装在机器上的可旋转卡盘接合。
JP11320423A公开一种制造抛光盘的方法，其中具有中心孔的 非织造纤维盘置于模具中，通过将热塑性材料注射成型而形成具有中 心通孔的凸起部。熔融的热塑性材料渗透到非织造纤维之间，从而将 凸起部固定于盘上。凸起部可以设置有形成于中心孔的圆周表面上的 内螺纹，以方便安装于机器上。
包括具有中心金属轴的非织造纤维磨料盘的磨料制品商业上可 以从3M Company of St.Paul，Minnesota，USA获得，其商品名称为 CLEAN‘N STRIPAbrasive Disc。这种磨料制品通过如下方式形成： 将金属轴的一端插入盘的中心孔中；应用圆形纸标签，该圆形纸标签 具有围绕轴的中心孔并且接触盘的一个主表面；从与标签相对的一侧 从多个喷嘴将可固化环氧树脂注入织物的中心区域，使得环氧树脂包 围轴的端部并且渗透到盘的纤维之间。环氧树脂固化以固定轴。纸塑 标签用作防止环氧树脂流到盘外的阻挡件。轴具有滚花端部，以方便 牢固地粘结。虽然这种将轴固定于盘的方法是有效的，但是两部分环 氧树脂系统是昂贵的，并且生产时间过长。

考虑到上述问题而提出本发明。
根据本发明，提供一种制造磨料制品的方法，所述磨料制品包 括：磨料盘，其由非织造纤维构成；轴，其位于所述磨料盘的中心； 以及轴毂，其将所述轴的一端固定于所述磨料盘上，所述方法包括： 通过将熔融的热塑性材料注入所述磨料盘而制成所述轴毂，以及允许 热塑性材料冷却并固化，使得所述轴固定于所述磨料盘上。
本发明提供一种将轴固定于盘上的简单、经济而有效的方法。 熔融的热塑性材料渗透到所述盘的纤维之间的空隙中，从而确保所述 轴毂牢固地安装于所述盘上。热塑性材料密封所述轴的端部，从而提 供牢固的机械安装和/或粘结。
本发明中使用的磨料盘包括非织造纤维，并且通常由连续的三 维自生粘结细丝的均匀蓬松织物制成。所述织物可以浸有粘性粘结 剂，并且可以包含分散在整个织物中的大量研磨颗粒或微粒。可以根 据磨料制品的预期应用来选择细丝的厚度、长度和成分以及粘性粘结 剂和研磨颗粒的种类。可以制备适合于各种应用的磨料盘，所述应用 包括抛光、从钢卷原料上去除轧屑、混合焊接线、准备用于涂漆或其 它涂覆操作的表面、在修理和维修操作中去除各种表面涂层，等等。 用于切制出磨料盘的合适织物为人公知，并且在例如US2958593、 US4227350、US5928070和US6302930中公开了这种织物。磨料盘可 以与商业上从3M Company获得的商品名称为CLEAN‘N STRIP Abrasive Disc的盘相同。例如如同可在商业上从3M Company获得的 商品名称为3M ROLOC HI-PERFORMANCE CLEAN’N STRIP Abrasive Disc H1-DC的产品中所使用的那样，可以向磨料盘的织物 中注入泡沫。
本发明中使用的轴通常为金属轴，例如钢轴。轴的位于盘中的 端部优选为粗糙的或滚花的。可以给该端部镀例如镍和/或涂覆底漆 和/或粘接剂，以促进与形成轴毂的热塑性材料粘结。
可以切削或钻磨料盘以提供用于放置轴端部的孔。该孔适合地 为圆形，但是也可以为其它形状，只要这些形状不干扰磨料盘在旋转 过程中的平衡即可。使用孔使得热塑性材料可以完全包围轴并且渗透 到孔附近的盘纤维中。然而，并非必须提供孔，轴的端部可以压入磨 料盘的中心以穿过纤维。在该情况下，磨料盘的纤维将与轴接触，并 且热塑性材料填充轴附近的纤维之间的空隙。
轴的端部可以部分地伸入到盘中，并且优选为基本上完全穿过 盘的厚度。特别在轴毂突出到超过盘表面的情况下，轴可以穿过盘， 其端部伸出到超过盘的表面。
形成轴毂的热塑性材料可以延伸到超过盘的一个或两个表面， 以增加强度。然而，并非必须如此，热塑性材料可以与盘的一个或两 个表面齐平或低于所述表面。
磨料制品适合在模具中制造，所述模具包括第一模板和第二模 板，这些模板形成模腔以容纳磨料盘并形成轴毂。模板之一包括孔， 轴放入该孔内，使得轴的一个端部伸入到模腔中。将磨料盘置于模腔 中，使得轴的所述端部伸入盘的中心。模板之一包括用于注入熔融热 塑性材料的通道。优选的是，该通道设置为与轴的所述端部相对。优 选的是，该通道通入位于轴的所述端部上方的成型表面中的中心凹部 中，因为这在注射成型过程中提供了熔融热塑性材料的压力集中区 域，并且防止熔融的热塑性材料出现不期望的扩散。
如果磨料盘具有中心孔，就可以简单地将磨料盘置于模具中， 使得该孔容纳轴的端部。然而，这种孔不是必需的，可以将磨料盘置 于模具中，并且闭合模具的动作可以导致轴的端部穿过磨料盘。
可以使用各种热塑性材料。选择材料以使得该材料在注射温度 (通常为200至280℃)具有合适的粘度，以渗透到磨料盘的纤维之 间。优选的是，热塑性材料在从其熔融状态冷却时稍稍收缩，因为这 增强与轴端部的机械互锁。示例性的热塑性材料包括：商业上可以从 DuPont获得的商品名称为HYTREL的热塑性聚醚脂弹性体嵌段共聚 物，其包括聚对苯二甲酸乙二醇酯的硬(结晶)段和基于长链聚醚多 元醇的软(非结晶)段；聚酰胺，如例如商业上可以从LATI Industria Termoplastici S.p.A获得的商品名称为LATAMID的尼龙66；以及聚 烯烃，如聚乙烯和聚丙烯。热塑性材料可以可选地包含填充物和/或 增强纤维。
用于本发明中的合适的注射成型机众所周知，并且可以具有竖 直或水平的成型方向。竖直方向的成型机具有一个优点，因为其便于 定位轴并且控制形成轴毂的熔融热塑性材料的扩散。合适的注射成型 机商业上可以从Arburg GmbH获得，其商品名称为ALLROUNDER。 也可以使用到处都可获得的水平注射成型机。水平注射成型机具有如 下优点：金属轴可以置于与磨料盘相对的半模中，在注射聚合物之前， 轴和磨料盘通过干涉配合保持在半模中。
在磨料制品中并非必须使用金属轴，根据本发明的另一个实施 例，轴与轴毂由热塑性材料一体地形成。在该实施例中，模板可以包 括限定轴的通道，该通道与形成轴毂的成型凹部连通。将可能具有中 心凹部的磨料盘置于模具中，闭合模具，经由通道和凹部将熔融的热 塑性材料注入磨料盘的中心，由此同时形成轴毂和轴。
磨料制品可以包括安装在公共轴上的两个或更多个磨料盘，所 述磨料盘通过一体形成的轴毂固定。磨料盘可以具有相同或不同的磨 料等级，并且可以具有相同或不同的厚度。相邻的盘可以彼此紧靠或 者相邻的盘可以间隔开。
现在将参照附图仅通过示例描述本发明。

图1是根据本发明制造的磨料制品的透视图；
图2是以放大比例示出的图1所示磨料制品的局部横截面图；
图3是示意图，示出磨料盘与轴毂之间的连接的放大图；
图4是用于制造图1和2所示磨料制品的模具的横截面图；
图5是根据本发明制造的另一种磨料制品的横截面图；
图6是根据本发明制造的另一种磨料制品的横截面图；
图7是用于制造图6所示磨料制品的模具的横截面图；
图8是根据本发明制造的另一种磨料制品的横截面图，该磨料 制品包括位于公共轴上的多个盘；
图9是水平注射成型机的模具的横截面图，该模具用于制造根 据本发明的磨料制品；以及
图10是水平注射成型机的另一种模具的横截面图，该模具用于 制造根据本发明的磨料制品。

图1所示磨料制品包括磨料盘1、轴毂2以及金属轴3。轴3的 端部4接纳在轴毂2中，从而将轴3安装于磨料盘1上。轴3沿着与 磨料盘的平面基本垂直的方向延伸。磨料盘1由非织造织物材料制 成，该产品商业上可以从3M Company获得，其商品名称为 SCOTCH-BRITE Abrasive Disc。轴毂2由注射成型的热塑性材料制 成。
在磨料盘的中心钻出或冲切出孔5。如图2所示，轴3的端部4 位于该孔5中。轴毂2位于磨料盘的中心，并且热塑性材料填充孔5 中没有被轴3的端部4占据的空间，从而将轴固定于轴毂上。
通过渗透到磨料盘的非织造织物材料的纤维之间的空隙6的热 塑性材料，实现磨料盘1与轴毂2之间的连接。在注射成型过程中， 如图3中的附图标记7示意性所示，这些空隙中的一些被填充塑料材 料。这样，轴毂2的材料渗入磨料盘1的中心部分，使得轴毂的至少 一部分形成于磨料盘中。轴毂2延伸穿过磨料盘1的整个厚度。轴的 端部设置有粗糙的或滚花的表面8，从而增强轴与轴毂之间的机械接 合。
轴毂2可以形成有成型于其中的用作标签的标记。
在可选实施例(未示出)中，磨料盘(例如通过钻孔)形成有 用于接纳轴的端部的凹部，而非一直延伸穿过磨料盘的孔。
磨料制品利用图4所示的模具形成。该模具包括形成模腔12的 第一板10和第二板11。第二板11具有孔13，轴3置于该孔中。孔 13的长度使得轴3的端部4伸入模腔12中。提供磨料盘1，通过冲 切去除其中心部分以形成孔5。然后将磨料盘1放入模腔12中，使 得轴3的端部4位于磨料盘1的孔5中。然后闭合第一板10和第二 板11。当模具闭合时，模腔中的磨料盘被微量压缩。
第一板10形成有通道14，塑性材料经由该通道注入模腔12中。 在图示实施例中，第一板10和第二板11在其中心各自形成有凹部 15、15A，这些凹部导致最终的轴毂2具有延伸超出磨料盘1的表面 的部分。在其它实施例中，两个板都不形成有凹部，或者仅有一个板 形成有凹部。板10和/或板11可以具有形成有一组凹部的成型表面， 塑性材料注入这些凹部中以将用作标签的标记成型于轴毂中。
当围绕轴3和磨料盘1闭合模具时，将熔融的热塑性材料在压 力下经由通道14注入凹部15。热塑性材料流入磨料盘的孔5中并且 包围轴3，流入孔5附近的磨料盘1中的空隙7中，并且流入凹部15A 中。凹部15的存在是有利的，这是因为它提供了熔融热塑性材料的 压力集中的升高区域，迫使材料进入磨料盘的空隙中，而不允许热塑 性材料出现不适当的径向扩散。然后允许热塑性材料冷却并固化。这 样，轴3牢固地固定于轴毂2中，而轴毂2本身牢固地固接于磨料盘 上。
本发明的第二实施例示于图5中。同样的部件使用相同的附图 标记表示。在该实施例中，磨料盘1不是通过冲切以形成接纳轴的端 部的孔。而是例如通过使模板10、11合在一起的动作将轴3的端部 4压入磨料盘1的材料中。轴3的端部4位于在磨料盘1中产生的凹 部16中，并且轴毂2如上所述地将轴3连接到磨料盘1上。
图5所示的磨料制品利用图4所示的模具采用与图1至图3所 示相同的方法制成。然而，轴的端部4伸入模腔12中的长度更小， 使得当模板10、11合在一起时，轴的端部不会穿过磨料盘1的整个 厚度。如图5所示，轴3穿入的距离不到磨料盘1厚度的一半。然而， 可以选择轴的长度以获得期望的穿入程度。
根据另一个实施例，如图6所示，轴毂2和轴3都由注射成型 的热塑性材料构成。如该实施例所示，磨料盘1没有孔或凹部，但是 也可以设置孔或凹部以帮助热塑性材料渗透到磨料盘的空隙中。形成 轴毂2的热塑性材料渗入磨料盘1的中心并且填充磨料盘中心部分中 的空隙6。轴3为轴毂2的一体延伸部分，该轴背离磨料盘1的平面 大致垂直地延伸。
根据该实施例的磨料制品可以利用图7所示的模具制成。该模 具具有形成模腔12的第一板10和第二板11’。第一板10形成有通 道14，热塑性材料经由该通道注入凹部15中，该凹部导致最终的轴 毂2延伸超出磨料盘1的表面。如参照图4所述，还可以在第二板 11’中形成凹部。
在使用中，将磨料盘1置于模腔12上，并且使第一板10和第 二板11’合在一起以闭合模具。当模具闭合时，磨料盘1能被微量压 缩。然后将熔融的热塑性材料在压力下经由通道14注入凹部15中， 并且渗透到磨料盘1中以形成轴毂2。当热塑性材料已经注入模腔以 形成轴毂时，允许塑料材料填充通道14以形成轴3。然后允许塑料 材料冷却并固化。
图8所示的磨料制品包括轴毂2和金属轴3。使用五个磨料盘1、 1A、1B、1C、1D形成带有多个盘的磨料制品，这些盘构成一个单元。 盘的数量通常为2至5，但是也可以更多。这些盘可以具有各种顺序 的类似或不同的磨料等级，以便在使用中产生不同的效果。盘之间的 间距h、j、k、l可以为零或者为有限值，并且这些间距可以相同或 不同，以便在使用中产生不同的研磨效果。需要专门设计的模腔12 来保持所有这些盘，但是在其它方面，制造磨料制品的方法如上所述。
图9示出也可以用于根据本发明的方法中的水平注射成型机的 模具。该模具显示为处于两个半模闭合时的塑料注射阶段。模具包括 形成模腔112的第一板110和第二板111。第二板111具有孔113， 轴3置于该孔中。孔113的长度为使得轴3的端部4伸入模腔112 中。提供磨料盘1，通过冲切去除其中心部分以形成孔。然后将磨料 盘1放入模腔112中。然后闭合第一板110和第二板111。当模具闭 合时，模腔中的磨料盘被微量压缩。
第一板110形成有通道114，熔融的热塑性材料经由该通道注入 模腔112中，从而填充磨料盘中心的孔并且渗透到周围的磨料中，渗 透的深度为几毫米。于是，轴被磨料盘的孔中的热塑性材料包围。
图10示出用于水平注射成型的可选模具布置。磨料盘1的中心 部分没有通过冲切去除。模具闭合的力使轴3穿过织物112。第一板 110形成有环形通道114，熔融的热塑性材料经由该环形通道注入以 包围轴3并渗透到相邻的磨料材料中。在该情况下，热塑性材料浸入 与轴接触的磨料盘纤维。
在下面的实例中，使用了竖直方向的注射成型机模型，其商业 上可以从Arburg GmbH&Co.KG，Arthur-Hehl-Str.，72290 Lossburg， Germany获得，商品名称为ALLROUNDER 270-90-500。
机器#270-90-500具有最大500kN的合模力、最大325mm的开 模行程、最小225mm的模具高度、最大550mm的开隙、最大31.4kN 的顶出力、最大125mm的顶出行程。在这些实例中，注射单元具有 如下特征：25mm的螺杆直径、18L/D的螺杆长度、最大100mm的 螺杆行程、最大49cc的工作容积、最高41g的注入量、最高1860bar 的注射压力、最大98cc/s的注射流量、最大725rpm的螺杆转速、最 大57m/分钟的螺杆圆周速度以及最大290Nm的螺杆扭矩。
除非特别提到，否则使用如下工艺条件：
加热区温度：
区域1：对HYTREL 6356为225℃、对HOSTALEN GN8255为 200℃、对LATAMID聚酰胺为260℃。
区域2：对HYTREL 6356为240℃、对HOSTALEN GN8255为 210℃、对LATAMID聚酰胺为265℃。
区域3：对HYTREL 6356为245、对HOSTALEN GN8255为 235℃、对LATAMID聚酰胺为275℃。
喷嘴：对HYTREL 6356为250℃、对HOSTALEN GN8255为 245℃、对LATAMID聚酰胺为280℃，模具80℃。
注射流量：39cc/s；
注射时间：1.4秒；
注射压力：对HYTREL 6356采用最大值的25％、对HOSTALEN GN8255采用最大值的25％、对LATAMID聚酰胺采用最大值的15 ％。
这里说明，热塑性材料在注射成型之前在干燥器中进行处理。 所使用的干燥器商业上可以从Digicolor Gesellschaft fuer Kunstoffmaschinentechnik mbH，Eckendorfer Strasse 125a，33609， Bielefeld，Germany获得，其商品名称为Trockenlufttrockner Digicolor KTT 100。除非特别提到，否则使用如下工艺条件：时间：最小2小 时；温度：对HYTREL 6356和LATAMID聚酰胺为80℃。
这些实例中使用的金属轴为钢轴，其商业上可以从 Wieland-Werke AG，Graf-Arco-Strasse 36，89079 Ulm，Germany获得， 具有如下特性：
长度：50mm
直径：6mm
后处理：镀镍
轴端滚花：滚花长度为10mm
滚花深度最小为0.2mm
所使用的模具是图4所示的没有凹部15A的模具。
实例1和2
磨料盘用根据US4227350采用纤维直径为0.38mm的聚酰胺6 制造的非织造磨料织物制成，该织物带有粒度为36的碳化硅矿物， 重量为4.2kg/m2，厚度为13mm。
盘的尺寸：外径(OD)为100mm，厚度为13mm，内径(ID) (中心孔)为28mm。
实例1中使用的热塑性材料商业上可以从DuPont(杜邦)获得， 其商品名称为HYTREL 6356；实例2中使用的热塑性材料商业上可 以从Basell Polyolefine GmbH获得，其商品名称为HOSTALEN GN8255聚乙烯。
实例1
注射10g HYTREL 6356。
聚合物迁移通过织物至少1至2mm。不存在聚合物的长距离迁 移(与中心的距离小于30mm)。非织造磨料织物与聚合物之间粘结 牢固。
实例2
注射10g HOSTALEN GN8255。聚合物迁移通过非织造磨料织 物至少1至2mm。不存在聚合物的长距离迁移(与中心的距离小于 30mm)。非织造磨料织物与聚合物之间粘结牢固。轴与聚合物之间 的粘接不如实例1那样优良。
实例3和4
磨料盘用根据US4227350采用纤维直径为0.38mm的聚酰胺5 制造的非织造磨料织物制成，该织物带有粒度为36的碳化硅矿物， 重量为4.2kg/m2，厚度为13mm。
盘的尺寸：外径(OD)为100mm，厚度为13mm，内径(ID) (中心孔)为13mm。
实例3中使用的热塑性材料是LATAMID 66、聚酰胺6、6聚合 物；实例4中使用的热塑性材料是分别填充30％(按重量计)玻璃 纤维的LATAMID 66 H2 G30、聚酰胺6、6聚合物，两种材料商业上 都可以从LATI Industria Termoplastici S.p.A获得。
实例3
聚合物制备：在80℃温度下干燥5小时。
LATAMID 66的注射质量：12g。
聚合物迁移通过非织造磨料织物至少1至2mm。不存在聚合物 的长距离迁移(与中心的距离小于30mm)。非织造磨料织物与聚合 物之间粘结牢固。轴与聚合物之间粘接非常优良。
实例4
聚合物制备：在80℃温度下干燥5小时。
LATAMID 66 H2 G30的注射质量：12g。
聚合物迁移通过非织造磨料织物至少1至2mm。不存在聚合物 的长距离迁移(与中心的距离小于30mm)。非织造磨料织物与聚合 物之间粘结牢固。轴与聚合物之间粘接非常优良。
实例5
磨料盘用根据US6302930采用纤维直径为0.43mm的聚酰胺6 制造的非织造磨料织物制成，该织物带有粒度为36的碳化硅矿物， 重量为4.7kg/m2，厚度为13mm。
盘的尺寸：外径(OD)为100mm，厚度为13mm，内径(ID) (中心孔)为13mm。
热塑性材料是LATAMID 66 H2 G30。
聚合物制备：在80℃温度下干燥5小时。
LATAMIX 66 H2 G30的注射质量：12g。
观察结果：
聚合物迁移通过非织造磨料织物至少1至2mm。不存在聚合物 的长距离迁移(与中心的距离小于30mm)。非织造磨料织物与聚合 物之间粘结牢固。轴与聚合物之间粘接优良。
实例6
所使用的磨料盘商业上可从3M Company获得，其商品名称为 3M ROLOC HI-PERFORMANCE CLEAN’N STRIP Abrasive Disc H1-DC。磨料盘描述为“注射泡沫的织物”，包括非织造磨料织物， 并且在织物中注入了泡沫，由此填充纤维之间的空隙。
热塑性材料是LATAMID 66。
聚合物制备：在80℃温度下干燥5小时。
LATAMID 66的注射质量：12g。
聚合物迁移通过注射泡沫的非织造磨料织物至少1至2mm。不 存在聚合物的长距离迁移(与中心的距离小于30mm)。非织造磨料 织物与聚合物之间粘结牢固。轴与聚合物之间粘接非常优良。