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磨料制品及其制造方法

阅读:685发布:2021-02-22

IPRDB可以提供磨料制品及其制造方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明提供一种允许空气和尘粒穿过的多孔磨料制品。该磨料制品具有筛网磨料和带吊钩的聚合物网。所述筛网磨料具有包含多个磨粒和至少一种粘结剂的磨料层。所述聚合物网与所述筛网磨料相配合,从而允许颗粒流过磨料制品。,下面是磨料制品及其制造方法专利的具体信息内容。

1.一种磨料制品,其包括:

筛网磨料,该筛网磨料具有开口网孔背衬和磨料层,该开口网孔背 衬具有第一主表面、第二主表面以及多个从所述第一主表面延伸至 所述第二主表面的开口,并且所述第一主表面具有限定筛网磨料表 面积的周边,所述磨料层被固定到所述背衬的所述第一主表面的至 少一部分上,所述的磨料层包含多个磨粒和至少一种粘结剂;和 聚合物网,该聚合物网与所述开口网孔背衬的所述第二主表面相 连,所述聚合物网包含沿第一方向延伸的多根第一股线和沿第二方 向延伸的多根第二股线,所述的多根第一股线和所述的多根第二股 线相互固定,从而形成所述聚合物网中的多个开口,并且多个吊钩 从至少一部分所述的多根第二股线上伸出,其中,所述聚合物网的所述开口与所述筛网磨料的所述开口相配 合,从而允许颗粒流过所述磨料制品。

2.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述开口网孔背衬是织造而 成的。

3.根据权利要求2所述的磨料制品,其中所述开口网孔背衬包含玻璃 纤维、尼龙、聚酯、聚丙烯或铝中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述开口网孔背衬是打孔薄 膜。

5.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述开口网孔背衬中的所述 开口的平均开口面积至少为0.3平方毫米。

6.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述开口网孔背衬中的所述 开口的总开口面积至少为所述筛网磨料表面积的50%。

7.根据权利要求1所述的磨料制品,其中流过所述磨料制品的所述颗 粒的尺寸至少为10微米。

8.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述聚合物网的所述开口是 大体线型的。

9.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述第一方向和所述第二方 向大体上互相垂直。

10.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述第一股线和所述第二股 线是一体式的。

11.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述聚合物网的所述开口形 成一定的累积开口面积,该累积开口面积在所述筛网磨料表面积的 70%到90%的范围内。

12.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述聚合物网包含热塑性材 料。

13.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述聚合物网包含选自聚乙 烯或聚丙烯中的至少一种的聚合物材料。

14.根据权利要求1所述的磨料制品,该磨料制品还包含粘合剂,该粘 合剂将所述聚合物网固定到所述开口网孔背衬的所述第二主表面 上。

15.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述磨粒是垂直取向的。

16.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述磨料制品是多孔的。

17.一种磨料制品的制造方法,包括:

提供筛网磨料,该筛网磨料具有开口网孔背衬和磨料层,该开口网 孔背衬具有第一主表面、第二主表面以及多个从所述第一主表面延 伸到所述第二主表面的开口,所述第一主表面具有限定筛网磨料表 面积的周边,所述磨料层被固定到所述背衬的所述第一主表面的至 少一部分上,所述磨料层包含多个磨粒和至少一种粘结剂;

提供聚合物网,该聚合物网与所述开口网孔背衬的所述第二主表面 相连,所述聚合物网包含沿第一方向延伸的多根第一股线和沿第二 方向延伸的多根第二股线,所述的多根第一股线和所述的多根第二 股线相互固定而形成所述聚合物网中的多个开口,并且多个吊钩从 至少一部分所述的多根第二股线上伸出,并且将所述聚合物网固定到所述开口网孔背衬的所述第二主表面的至少 一部分上,其中所述聚合物网的所述开口与所述筛网磨料的所述开 口相配合,从而允许颗粒流过所述磨料制品。

18.根据权利要求17所述的方法,该方法还包括:将粘合剂施加到所 述开口网孔背衬的所述第二主表面和所述聚合物网这二者中的至少 一者上。

19.根据权利要求17所述的方法,其中所述聚合物网的所述开口形成 一定的累积开口面积,该累积开口面积在所述筛网磨料表面积的 70%到90%的范围内。

20.根据权利要求17所述的方法,该方法还包括将所述的多个吊钩与 轨道式磨砂机接合,所述的轨道式磨砂机具有包含套环材料的支撑 垫表面。

说明书全文

技术领域

本发明整体涉及一种磨料制品,更具体地讲,本发明涉及一种允许空 气和尘粒穿过的多孔磨料制品。

背景技术

磨料制品在工业中用于研磨、磨削和抛光应用。它们可以以诸如砂 带、砂盘、砂片等多种变换的形式以及多种不同的尺寸而得到。
一般来讲,在采用“片状制品”(即:砂盘和砂片)形式的磨料制品 时,使用支撑垫将磨料制品安装或连接到研磨工具上。把砂盘和砂片连接 到支撑垫的方法之一涉及两件式机械接合系统,例如,钩环紧固件。当连 接装置为钩环系统时,磨料制品在与研磨涂层相背的背衬表面上有套环或 吊钩部件,并且支撑垫带有与之互补配对的部件(即,吊钩或套环)。
一种类型的支撑垫具有通过一系列凹槽连接的尘屑收集孔,以有助于 控制磨屑在磨料制品的研磨表面上的积聚。尘屑收集孔通常与真空源连 接。尘屑收集槽和孔提供了从研磨表面除去磨屑、尘屑和碎片等颗粒的通 道。此通道也可用来从研磨表面除去研磨液,如水或油。
在一些构造中,颗粒和流体通过磨料制品中的切孔从磨料制品的研磨 表面转移到支撑垫上。由于孔的不连续存在,所以这些设计的除尘能力是 有限的。在其它构造中,磨料制品由具有一体式套环的多孔针织织物制 成,如Hoglund等人在美国专利No.6,024,634中所报道的那样。
人们一直需要以替代的方式来提供一种具有机械紧固系统和除尘能力 的成本有效型磨料制品。提供这样的多孔磨料制品是尤其可取的,其中该 多孔磨料制品的磨料层可独立于连接装置来设计和制造。

发明内容

本发明整体涉及一种磨料制品,更具体地讲,本发明涉及一种允许空 气和尘粒穿过的多孔磨料制品。
一方面,本发明提供一种具有筛网磨料(screen abrasive)的磨料制 品,该筛网磨料包括:开口网孔背衬以及磨料层,该开口网孔背衬具有第 一主表面、第二主表面、以及多个从第一主表面延伸至第二主表面的开 口,其中第一主表面具有限定筛网磨料表面面积的周边,所述磨料层固定 在所述背衬的所述第一主表面的至少一部分上。磨料层包含多个磨粒和至 少一种粘结剂。聚合物网与开口网孔背衬的第二主表面相连。该聚合物网 包含沿第一方向延伸的多根第一股线和沿第二方向延伸的多根第二股线。 所述的多根第一股线和多根第二股线相互固定从而在聚合物网中形成多个 开口。聚合物网中的开口与筛网磨料相配合,从而允许颗粒流过磨料制 品。多个吊钩从至少一部分所述的多根第二股线上伸出。可使用吊钩将磨 料制品与具有允许吊钩与之结合的相应材料的磨砂设备结合。
在一些实施例中,磨料制品允许尺寸至少为10微米的颗粒穿过磨料 制品。
另一方面,本发明提供一种制造磨料制品的方法,该磨料制品具有筛 网磨料和聚合物网,该聚合物网与筛网磨料相配合以允许颗粒流过磨料制 品。
另一方面,本发明提供一种可供选择的方式,来得到具有机械紧固系 统和除尘能力的成本有效型磨料制品。磨料制品可用于研磨多种表面,其 包括(例如):涂料、底漆、木材、塑料、玻璃纤维和金属的表面。在一 些实施例中,可以独立于聚合物网来设计和制造磨料层,从而使得制造商 能够在基本与聚合物网的选择无关的条件下优化筛网磨料的性能,反之亦 然。
本发明的以上概述无意描述本发明公开的每个实施例或每种实施方 式。其后的附图和详述会更具体地说明示例性实施例。由端点限定的数字 范围包括该范围内的所有数字(例如,1到5包括1、1.5、2、2.75、 3、4、4.80和5)。

附图说明

图1是根据本发明的示例性磨料制品的立体图,其中,所述的磨料制 品已被部分切除以显露其聚合物网;
图2为示例性的开口网孔筛网磨料的立体图,其中,所述的开口网孔 筛网磨料已被部分切除以显露其磨料层的构成;
图3是示例性的织造型开口网孔筛网磨料的立体图,其中所述的织造 型开口网孔筛网磨料已被部分切除以显露其磨料层的构成;
图4为根据本发明的示例性磨料制品的横截面图;
图5是筛网磨料制品的研磨表面放大100倍后的SEM显微照片,其 中,所述筛网磨料制品的磨粒是非垂直取向的;
图6是本发明的筛网磨料的研磨表面放大100倍后的SEM显微照 片,其中所述筛网磨料包含垂直取向的磨粒;以及
图7是根据本发明的示例性聚合物网的底视图;
这些附图都是理想化的,并且未按比例示出,而且其仅仅旨在示例性 而非限制性地给出本发明。

具体实施方式

图1示出已被部分切除的示例性磨料制品110的立体图。如图1所 示,磨料制品110具有:位于其上表面的筛网磨料112和附接到筛网磨 料112上的聚合物网116。聚合物网116与筛网磨料112相配合,以允 许颗粒流过磨料制品110。
聚合物网形成两件式机械接合系统的吊钩部分。本发明的磨料制品可 连接到多种具有任何合适的接合结构(如纤维、长丝(如拉绒尼龙和拉绒 聚酯)、织造和非织造织物、针织织物和缝编织物)的表面上。还可以想 到其它应用,如附连到泡沫体(尤其是开孔泡沫体)或一组相容的接合吊 钩上。聚合物网通常用来把本发明的磨料制品附连到支撑垫上。支撑垫通 常包括带套环的基本平坦的主表面,磨料制品(如砂盘或砂片)的聚合物 网可以连接到这些套环上。
尽管可以手持支撑垫,但是支撑垫更通常同带有动力的研磨设备(如 电动或气动磨砂机)结合使用。聚合物网可被设计为带有吊钩,使得用较 小的力就可将磨料制品从支撑垫上移除。吊钩也可被设计为在使用时阻止 磨料制品相对于具有套环表面的支撑垫移动。所需的钩环尺寸取决于所提 供的吊钩的形状和类型以及磨料制品所需的接合特性。
图2是示例性的开口网孔筛网磨料212的立体图,其中所述的开口 网孔磨料已被部分切除以显露其磨料层的构成。筛网磨料212包含被磨料 层覆盖的开口网孔背衬222。开口网孔背衬222具有多个开口224。磨料 层包括底漆涂层(make coat)232、磨粒230和面漆涂层(size coat)234。多个开口214贯穿筛网磨料212。
开口网孔背衬可由任何多孔材料制成,所述多孔材料包括(例如)打 孔的薄膜、机织织物或针织织物。在图2所示的实施例中,开口网孔背衬 222是打孔的薄膜。用作背衬的薄膜可由金属、纸或塑料(包括模制的热 塑性材料和模制的热固性材料)制成。在一些实施例中,开口网孔背衬由 打孔或割缝的、并且拉伸的片状材料制成。在一些实施例中,开口网孔背 衬由玻璃纤维、尼龙、聚酯、聚丙烯或铝制成。
开口网孔背衬222中的开224的形状可以为图2中所示的大体正 方形。在其它实施例中,开口的形状可以是其它几何形状,其包括(例 如)矩形、圆形、椭圆形、三角形、平行四边形、多边形或这些形状的组 合。开口网孔背衬222中的开224可以如图2所示具有相同的尺寸和 一致的定位。在其它实施例中,开口可被布置得不一致,例如通过采用无 规的开口布置图案、通过使开口的形状和尺寸改变、或者通过布置与形状 和尺寸的任意无规组合来实现。
图3是示例性的织造型开口网孔筛网磨料的立体图,其中所述的织造 型开口网孔筛网磨料已被部分切除以显露其磨料层的构成。如图3所示, 筛网磨料312包含:织造型开口网孔背衬322和磨料层。磨料层包括: 底漆涂层332、磨粒330和面漆涂层334。多个开314贯穿筛网磨料 312。
织造型开口网孔背衬322包含:多个沿第一方向大致平行延伸的经纱 单元338和多个沿第二方向大致平行延伸的纬纱单元336。开口网孔背衬 322的经纱单元338和纬纱单元336形成多个开324。可使用任选的 锁定层326来提高开口网孔背衬的一体性或增强磨料层对开口网孔背衬的 附着性。
如图3所示,第二方向与第一方向垂直,从而在织造型开口网孔背衬 322中形成正方形的开口324。在一些实施例中,第一和第二方向相交而 构成菱形的图案。开口的形状可以是其它几何形状,包括(例如)矩形、 圆形、椭圆形、三角形、平行四边形、多边形或这些形状的组合。在一些 实施例中,经纱单元和纬纱单元是以一上一下的织法织造在一起的纱。
经纱单元和纬纱单元可以以本领域中已知的任何方式结合在一起,所 述方式包括(例如)编织方式、缝编方式或粘合剂粘合方式。经纱单元和 纬纱单元可以是纤维、长丝、线、纱线或它们的组合。经纱单元和纬纱单 元可以由本领域内的技术人员所知的多种材料制成,所述的材料包括(例 如):合成纤维、天然纤维、玻璃纤维和金属。在一些实施例中,经纱单 元和纬纱单元包含由热塑性材料或金属线材构成的单丝。在一些实施例 中,织造型开口网孔背衬包含尼龙、聚酯或聚丙烯。
开口网孔背衬322中的开口324可以如图3中所示具有相同的尺寸 和一致的定位。在其它实施例中,这些开口可被布置得不一致,例如通过 采用无规的开口布置图案、通过使开口的形状和尺寸改变、或者通过布置 与形状和尺寸的任意无规组合来实现。
无论是织造的开口网孔背衬还是打孔的开口网孔背衬,均可具有开口 面积不同的开口。在网孔背衬中,开口的“开口面积”是指,在网孔背衬 的厚度上测量的开口的面积(即,由构成开口的材料的周边所限定的面 积,其中所述开口供三维物体通过)。通常,本发明中可用的开口网孔背 衬具有的平均开口面积至少是每开口约0.3平方毫米。在一些实施例中, 开口网孔背衬的平均开口面积至少是每开口约0.5平方毫米。在更进一步 的实施例中,开口网孔背衬具有的平均开口面积至少是每开口约0.7平方 毫米。
通常,本发明中可用的开口网孔背衬具有的平均开口面积小于每开口 约3.5平方毫米。在一些实施例中,开口网孔背衬具有的平均开口面积小 于每开口约2.5平方毫米。在更进一步的实施例中,开口网孔背衬具有的 平均开口面积小于每开口约0.9平方毫米。
无论是织造的开口网孔背衬还是打孔的开口网孔背衬,都具有一定的 总开口面积,该总开口面积会影响可穿过开口网孔背衬的空气的量以及磨 料层的有效面积和性能。网孔背衬的“总开口面积”是指,按网孔背衬的 单位面积来测量的开口累积面积。本发明中可用的开口网孔背衬具有的总 开口面积至少是每平方厘米背衬约0.5平方厘米(即:50%的开口面 积)。在一些实施例中,开口网孔背衬具有的总开口面积至少是每平方厘 米背衬约0.6平方厘米(即:60%的开口面积)。在更进一步的实施例 中,开口网孔背衬具有的总开口面积至少是每平方厘米背衬约0.75平方 厘米(即:75%的开口面积)。
通常,本发明中可用的开口网孔背衬具有的总开口面积小于每平方厘 米背衬约0.95平方厘米(即:95%的开口面积)。在一些实施例中,开 口网孔背衬具有的总开口面积小于每平方厘米背衬约0.9平方厘米(即: 90%的开口面积)。在更进一步的实施例中,开口网孔背衬具有的总开口 面积小于每平方厘米背衬约0.82平方厘米(即:82%的开口面积)。
图4是根据本发明的示例性磨料制品410的横截面图。如图4所 示,磨料制品410包含使用粘合剂440固定到聚合物网416上的筛网磨 料412。聚合物网416包含多个吊钩420。
如图4所示,筛网磨料412包括织造的开口网孔背衬422和磨料 层。磨料层包括:底漆涂层432、磨粒430和面漆涂层434。筛网磨料 412包括多个沿第一方向大致平行延伸的经纱单元438和多个沿第二方向 大致平行延伸的纬纱单元436。开口网孔背衬422的经纱单元438和纬 纱单元436构成多个开口。
图7示出本发明可用的示例性聚合物网716。本发明中可用的聚合网 网的其它形式以及制造聚合物网的方法在以引用的方式并入本文的美国专 利申请公开2004/0170801(Seth等人)中有所报道。
如图7所示,聚合物网716包含沿第一方向延伸的多根第一股线 754和沿第二方向延伸的多根第二股线750。多根第一股线754和多根第 二股线750相互固定而形成网格。可以根据以引用的方式并入本文的美国 专利申请公开2004/0170801(Seth等人)所报道的方法,一体化地形成 聚合物网的第一股线和第二股线。
通过相互交叉的第一股线754和第二股线750形成多个开口718。 如图7所示,可以由基本上互相垂直的第一和第二股线形成开口718。在 其它实施例中,可以由相互成锐角的第一和第二股线形成开口。在一些实 施例中,开口是线型的。
聚合物网中的开口还可采用其它形状和几何形式,其包括(例如)正 方形、菱形和多边形。开口的形状和尺寸可以是一致的或不同的。在一些 实施例中,在选择聚合物网中开口的形状、尺寸和布置时要考虑支撑垫的 真空口的构造。
多根第一股线和多根第二股线的股线形状和尺寸可以是各种各样的。 在一些实施例中,多根第一股线和多根第二股线中的每一根的形状和尺寸 都被构建为给吊钩提供足够的强度和支承力。多根第一股线和多根第二股 线中的每一根的形状和尺寸还可被构建为适应制造工艺,其包括(例 如):以引用的方式并入本文的美国专利申请公开2004/0170801(Seth 等人)中所报道的切割和拉伸工艺。
在一些实施例中,多根第一股线的形状和尺寸被构建为提供足够的表 面面积,以将聚合物网附连到筛网磨料上。在一些实施例中,多根第一股 线为“T”形或“I”形,其中“T”形或“I”形的上部水平部分形成附连 到筛网磨料上的表面,并且“T”形或“I”形的另一端与多根第二股线相 连。多根第一股线的股线形状和尺寸还可被构建为适应美国专利申请公开 2004/0170801(Seth等人)中报道的多种拉伸比。
通常,本发明中可用的聚合物网开口具有的平均开口面积不大于每个 聚合物网开口0.6平方毫米。在一些实施例中,平均开口面积不大于每个 聚合物网开口0.5平方毫米。在更进一步的实施例中,平均开口面积不大 于每个聚合物网开口0.4平方毫米。
通常,本发明中可用的聚合物网开口具有的平均开口面积至少是每个 聚合物网开口0.1平方毫米。在一些实施例中,平均开口面积至少是每个 聚合物网开口0.2平方毫米。在另外一些实施例中,平均开口面积至少是 每个聚合物网开口0.3平方毫米。
聚合物网具有一定的累积开口面积,该面积会影响可穿过聚合物网的 空气和颗粒的量以及筛网磨料的有效支承面积,并由此影响磨料层的性 能。聚合物网的“累积开口面积”是指,根据筛网磨料表面积测得的开口 的开口面积总和。术语“筛网磨料表面积”是指在不考虑筛网中的任何开 口面积的情况下,由筛网磨料的周边构成的总面积。例如,包含外径为10 厘米的筛网磨料、以及具有1,600个开口(每个开口具有的开口面积为 0.4平方毫米)的聚合物网的磨料制品的累积开口面积为约0.8平方厘米 /平方厘米筛网磨料(即80%的累积开口面积)。
本发明中可用的聚合物网具有的累积开口面积通常在0.65到0.95 平方厘米/平方厘米筛网磨料的范围内(即65%到95%的累积开口面 积)。在一些实施例中,聚合物网具有的累积开口面积通常在0.7到0.9 平方厘米/平方厘米筛网磨料的范围内(即70%到90%的累积开口面 积)。在更进一步的实施例中,聚合物网具有的累积开口面积通常为约 0.8平方厘米/平方厘米筛网磨料(即70%到90%的累积开口面积)。
本发明磨料制品的孔隙度可用Gurley Densitometer Model 4410进 行测量。Gurley Densitometer测量在使用1.39焦耳/米的力的条件下, 使300立方厘米的空气通过面积为0.65平方厘米的磨料制品所需要的以 秒计的时间值。Gurley装置及其使用方法在纺织品行业已为人们所知。就 本发明的目的而言,如果面积至少为0.65平方厘米的磨料制品的Gurley 孔隙度小于5秒/300立方厘米空气,则该磨料制品应被认为是“多孔 的”。
在一些实施例中,本发明的磨料制品具有的Gurley孔隙度不大于5 秒/300立方厘米空气。在其它实施例中,本发明的磨料制品具有的 Gurley孔隙度不大于1.5秒/300立方厘米空气。在更进一步的实施例 中,本发明的磨料制品具有的Gurley孔隙度不大于1秒/300立方厘米 空气。
聚合物网716包含多个从所述的多根第二股线750伸出的吊钩 752。本文所用的术语“吊钩”是指使得聚合物网能与相对表面上的结构以 可拆的方式结合的结构。吊钩通常包括:从基片伸出并具有远端的的杆部 和紧靠杆部远端的头部。吊钩的设计可选自本领域技术人员所知的多种不 同设计,这些设计包括(例如):美国专利No.6,579,161(Chesley等 人)、美国专利No.6,843,944(Bay等人)和美国专利申请公开 2004/0170801(Seth等人)中所报道的设计,所述的专利文献以引用的方 式并入本文。应该理解,本发明还包括其它的吊钩设计,但是下文并未对 它们作具体地描述。
在给定的磨料制品中,可混有多种形状、直径和长度的多个吊钩,从 而使得磨料制品包含的吊钩不止具有一种形状、直径和/或长度。可对吊钩 的形状、尺寸和取向加以选择,以针对给定的应用提供适当的剪切强度和 剥离强度。
吊钩可以是直形、弓形或其它形状,并且可以规则地排列在聚合物网 上。可根据需要选择吊钩的密度。在一些实施例中,吊钩密度为每平方厘 米约8个到310个吊钩,但是也可提供其它的吊钩密度。
当磨料制品连接到相对的表面(例如具有多个套环构件的表面)时, 并不是所有的吊钩都必须与相对表面上的结构(如套环)结合。通常,大 多数吊钩将钩住所结合表面上的结构,并且脱离力通常与已结合的吊钩的 数量直接相关。与特定的相对表面结合的吊钩百分比取决于许多因素,如 吊钩的尺寸和密度,以及相对表面的形貌。
构成聚合物网的材料可以是有机高分子材料,如热塑性材料。可用的 材料包括(但不限于):聚氨酯、聚酰胺、聚烯烃(例如,聚乙烯和聚丙 烯)、聚酯以及它们的组合。吊钩还可包含一种或多种添加剂,所述添加 剂包括(但不限于):填充剂、纤维、抗静电剂、润滑剂、润湿剂、表面 活性剂、颜料、染料、偶联剂、增塑剂以及悬浮剂。
可以使用任何合适的结合形式将筛网磨料412贴附到聚合物网416 上,所述的结合形式如胶合、压敏粘合、热熔粘合、喷涂粘合、热粘结和 超声焊接。
筛网磨料以不妨碍颗粒流过磨料制品的方式被固定到聚合物网上。在 一些实施例中,筛网磨料以基本上不抑制颗粒流过磨料制品的方式附着到 聚合物网上。筛网磨料和聚合物网之间引入粘合剂会至少部分地限制颗粒 流过磨料制品的程度。可以采用以下的不连续的方式将粘合剂施加到筛网 磨料上,从而使颗粒从磨料制品中流过时受限制的程度达到最小化,所述 的不连续方式如离散的粘合区域(例如,喷雾的方式或采用贫料挤出模头 (starved extrusion die)的方式)或分开的粘合线(例如,热熔旋涡喷 涂的方式或采用图案化的辊式涂布机)。
在一些实施例中,可流过本发明磨料制品的细屑、尘屑或碎屑之类的 颗粒的粒度至少为10微米。在一些实施例中,至少30微米的颗粒可穿 过磨料制品。在更进一步的实施例中,至少45微米的颗粒能穿过磨料制 品。
在一些实施例中,通过将喷涂型粘合剂(例如,可得自位于美国明尼 苏达州St.Paul市3M公司的“3M BRAND SUPER 77 ADHESIVE”)施加到 筛网磨料的一侧上,将筛网磨料粘附到聚合物网。在其它实施例中,使用 热熔喷枪或带有梳形垫片的挤出机,将热熔型粘合剂施加到筛网磨料的一 侧上。在更进一步的实施例中,将预成形的粘合剂多孔网放置在筛网磨料 和聚合物网之间。
本发明中可用的粘合剂包括压敏粘合剂和非压敏型粘合剂。压敏粘合 剂在室温下通常为发粘的,并且至多用手指轻轻一压就能粘附到表面,而 非压敏型的粘合剂包括溶剂活化、加热活化或辐射活化的粘合体系。本发 明中可用的粘合剂的实例包括那些基于以下材料的一般组成的粘合剂:聚 丙烯酸酯;聚乙烯醚;包含二烯的橡胶,如天然橡胶、聚异戊二烯和聚异 丁烯;聚氯丁二烯;丁基橡胶;丁二烯-丙烯腈聚合物;热塑性弹性体;嵌 段共聚物,如苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段 共聚物、乙烯-丙烯-二烯聚合物和苯乙烯-丁二烯聚合物;聚α-烯烃;非 晶态聚烯烃;硅酮;包含亚乙基的共聚物,如乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙 烯-丙烯酸乙酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物;聚氨酯;聚酰胺; 聚酯;环氧树脂;聚乙烯吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮共聚物;以及以上材 料的混合物。另外,粘合剂可包含添加剂,如增粘剂、增塑剂、填充剂、 抗氧化剂、稳定剂、颜料、散射颗粒、固化剂和溶剂。
如以上讨论的那样,筛网磨料的磨料层包含多个磨粒和至少一种粘结 剂。在一些实施例中,磨料层包括底漆涂层、面漆涂层、超面漆涂层 (supersize coat)或它们的组合。在一些实施例中,可对开口网孔背衬 进行处理,例如施加预涂面漆涂料(presize)、背部面漆涂料 (backsize)、次面漆涂料(subsize)或浸渍剂。
通常,通过在(经过处理或未经处理)开口网孔背衬的至少一部分上 涂敷底漆层前体来制备经涂敷的磨料的底漆层。然后将磨粒至少部分地嵌 入(例如,通过静电涂敷来实现)到包含第一粘结剂前体的底漆层前体 中,并且使该底漆层前体至少部分地固化。对磨粒进行静电涂敷通常会提 供垂直取向的磨粒。在本发明的情况中,术语“垂直取向”是指,大多数 磨粒的较长的维度与背衬大体垂直(即:60和120度之间)的特性。也 可使用其它能使磨粒垂直取向的技术。
图6是磨粒垂直取向的本发明筛网磨料的研磨表面放大100倍后的 SEM显微照片;图5是磨粒未垂直取向的筛网磨料制品的研磨表面放大 100倍后的SEM显微照片。
接下来,通过以下方法制备面漆层:在至少一部分底漆层和磨粒上涂 敷包含第二粘结剂前体(其可能与第一粘结剂前体相同或不同)的面漆层 前体,并且将该面漆层前体至少部分地固化。在一些经涂敷的磨料制品 中,将超面漆层施加到面漆层的至少一部分上。如果存在超面漆层的话, 超面漆层通常包含助磨剂和/或抗填充材料。
通常,粘结剂是通过使粘结剂前体固化(例如,通过热的方式、或者 通过电磁或粒子辐射的方式来实现)而形成的。可用的第一和第二粘结剂 前体在磨料领域中是公知的,其包括(例如):可自由基聚合的单体和/或 低聚物、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、 三聚氰胺-甲醛树脂、氨基塑料树脂、氰酸酯树脂或它们的组合。可用的粘 结剂前体包括热固化型树脂和辐射固化型树脂,这些树脂可通过(例如) 受热和/或受辐照而被固化。
可用于本发明磨料制品的筛网磨料中的合适磨粒可以是任何已知的磨 粒或磨料制品中常用的材料。经涂敷的磨料可用的磨粒的实例包括(例 如):熔融氧化铝、热处理过的氧化铝、熔融白刚玉、黑碳化硅、绿碳化 硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、石榴 石、熔融氧化铝-氧化锆、溶胶-凝胶磨粒、二氧化硅、氧化铁、氧化铬、 二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、硅酸盐、金属碳酸盐(如碳酸钙(例如, 白垩、方解石、泥灰岩、石灰华、大理石和石灰石)、碳酸钙镁、碳酸 钠、碳酸镁)、二氧化硅(例如,石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、 硅酸盐(例如,滑石、粘土(蒙脱石)、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸 钙、铝硅酸钠、硅酸钠)、金属硫酸盐(例如,硫酸钙、硫酸钡、硫酸 钠、硫酸铝钠、硫酸铝)、石膏、三水合铝、石墨、金属氧化物(例如,氧 化锡、氧化钙、氧化铝、二氧化钛)和金属亚硫酸盐(例如,亚硫酸 钙)、金属颗粒(例如,锡、铅、铜)、由热塑性材料(例如,聚碳酸 酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙 烯嵌段共聚物、聚丙烯、缩醛聚合物、聚氯乙烯、聚氨酯、尼龙)形成的 塑料磨粒、由交联聚合物(例如,酚醛树脂、氨基塑料树脂、聚氨酯树 脂、环氧树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸改性异氰脲酸 酯树脂、脲醛树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸改性聚氨酯树脂、丙烯酸改 性环氧树脂)形成的塑料磨粒以及它们的组合。磨粒也可以是包含附加成 分(如粘结剂)的团块或复合物。选择具体研磨应用所用磨粒的标准通常 包括:研磨寿命、切削速率、基底表面光洁度、研磨效率和生产成本。
经涂敷的筛网磨料还可包含可任选的添加剂,如磨粒表面改性添加 剂、偶联剂、增塑剂、填充剂、膨胀剂、纤维、抗静电剂、引发剂、悬浮 剂、光敏剂、润滑剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、染料、紫外线稳定剂 和悬浮剂。选择这些材料的量从而提供所需的特性。也可将添加剂掺和到 粘结剂中、将其施加为单独的涂层、将其保持在团块的孔隙中、或采用这 些使用方式的组合。
经涂敷的筛网磨料制品可被制成(例如)砂带、砂卷、砂盘(包括打 孔的砂盘)和/或砂片。在抛光操作中,经涂敷的筛网磨料一种可用的形式 是砂盘。砂盘通常用于汽车车身和木材的终饰层的维护和修复。砂盘可被 构建为同多种工具(包括(例如)电动或气动研磨机)一起使用。用于支 承该砂盘的工具可以带有自备式真空系统、或可以与真空管道相连,以有 助于容纳粉尘。
以下的实例将进一步说明本发明的优点和其它实施例,但是这些例子 中所列举的具体材料及其用量、以及其它条件和细节,不应被解释为用来 过度限制本发明。例如,聚合物网的单位面积重量、厚度和组成可以发生 变化。除非另外指明,否则所有的份数和百分比都按重量计。
除非另外注明,否则以下实例记载的所有的份数、百分比和比率均按 重量计,并且例子中所用的所有试剂是从或可从一般的化学品供应商(如 位于美国密苏里州Saint Louis市的Sigma-Aldrich Chemical公司)处获 得的,或者可用常规技术合成。
实例
砂磨试验#1
使用剃刀片,在直径12.7厘米×厚度1.6厘米的泡沫支撑垫(可得 自位于美国明尼苏达州St.Paul市的3M公司,商品名为“3M HOOKIT II BACKUP PAD,PART NUMBER 05345”)的5个洞之间刻出相互连接的U形 通道(宽度0.95厘米×深度0.64厘米)。将直径为12.7厘米的样品盘 附着到该支撑垫上,然后将支撑垫安装到精细抛光用双功能定轨磨砂机 (可得自位于美国纽约州Clarence市的Dynabrade公司,型号为 “21034”)。然后将中央除尘真空管连接到该磨砂机上。以手动方式使磨 料层与预称重的38.1厘米×53.3厘米的丙烯酸类树脂测试板(得自位于 美国明尼苏达州Bloomington市的Seelye-Eiler Plastics公司)相接 触。将上述磨砂机在空气管路压力为每平方英寸88.5磅(610.2千帕) 以及下压力为12磅(5.4千克)的条件下运转45秒。采用与工件的表 面呈0度的角度。再将这种45秒的研磨循环再重复4次,使得研磨时 间共计3分45秒。在完成最后一次砂磨循环之后,将测试板重新称重, 然后再重复两次砂磨过程,以此测定平均切削量。完成砂磨试验后,目视 观察筛网磨料上是否存在切屑。
砂磨试验#2
将直径为12.7厘米的样品盘附着到直径12.7厘米×厚度1.6厘米 的泡沫支撑垫(可得自3M公司,商品名为“3M HOOKIT II BACKUP PAD, PART NUMBER 05245”)上。然后将支撑垫安装到“21034”型磨砂机上, 并且在不连接中央除尘真空管的条件下重复砂磨试验#1中所述的砂磨方 案。
按照以下方法准备筛网磨料。用重量比为90∶10的水∶polysolve介 质将酚醛树脂(可得自位于美国佐治亚州Augusta市的Bakelite Epoxy Polymer公司,商品名为“BAKELITE PHENOLIC RESIN”)分散成固体含量 为56%,然后用乙醇将其稀释至固体重量为35%。将这种树脂分散体作为 底漆涂层施加到玻璃纤维平纹组织稀松布(可得自位于美国南卡罗来纳州 Anderson市的Hexcel Reinforcements公司,其商品名为“1620-12”) 上。将等级为P320的氧化铝研磨矿物(可得自位于奥地利Villach市的 Triebacher Schleifmittel AG公司,商品名为“FSX”)静电涂敷到这种 树脂上,并在205华氏度(96摄氏度)下固化2个小时。然后,在底漆 涂层和矿物上施加35重量%的面漆涂料,并在212华氏度(100摄氏度) 下将此涂层固化16小时。把重量比为85∶15的硬脂酸锌∶聚丙烯酸酯的 30重量%的水性分散体施加到面漆涂层上。
附连背衬1(AB1)
根据美国专利No.6,843,944(Bay等人)所述的方法,制造可拆式 机械紧固系统的吊钩部件。所得到的聚丙烯附连背衬的厚度为5密耳 (127微米)、杆部的直径为14密耳(355.6微米)、顶盖直径为30 密耳(0.76毫米)、杆部的高度为20密耳(508微米),并且其频率为 每平方英寸340个杆部(每平方厘米52.7个杆部)。背衬的开口空间为 零。
附连背衬2(AB2)
根据美国专利申请公开2004/0170802(Seth等人)报道的方法制造 带吊钩的聚丙烯网孔背衬材料,所述专利文献的内容以引用的方式并入本 文。模具的几何形状与用于制造美国专利申请公开2004/0170802(Seth 等人)的图10所示聚合物网的模具类似。然而,与美国专利申请公开 2004/0170802(Seth等人)的图10所示制品形成对照的是,多根第一股 线上的吊钩未被切割,因此,在以约为3的拉伸比对第一股线进行纵向拉 伸之后,吊钩的尺寸降低至其模制尺寸的约三分之一。多根第一股线的未 经切割的吊钩构成将聚合物网连接到筛网磨料上的表面。多根第二股线的 最终厚度为约9密耳(228.6微米),并包含多个吊钩,所述吊钩的杆部 高度为29密耳(736.6微米)、杆部直径为10密耳(254微米),并 且杆部的频率为每平方英寸约450个杆部(每平方厘米70个杆部)。聚 合物网的开口空间占由该聚合物网的周边所构成的区域的总表面积的 80%。
对照物
将得自3M公司的“3M 77 SPRAY ADHESIVE”型粘合剂轻轻地喷涂到 筛网磨料的非研磨面上以及AB1的其中一侧上,并将这两种材料层压到一 起。然后,从该层压片上冲切出12.7厘米的圆盘。
实例
根据对照物A中所述的方法,将筛网磨料的非研磨面层压到AB2的 其中一面上。同样,从层压材料上冲切出12.7厘米的样品圆盘。
针对对照物和实例进行砂磨试验1和2。结果分别列于表1和表2 中。
表1-砂磨试验1
    样品   平均总切削量(克)   稀松布上是否存在切屑     对照物     4.8     是     实例     6.2     否
表2-砂磨试验2
    样品   平均总切削量(克)   稀松布上是否存在切屑     对照物     3.8     是     实例     6.3     否
应当理解,尽管在以上说明和实例中阐述了本发明的众多特征和优 点、以及本发明的结构和功能方面的详细情况,但本发明所公开的内容也 只是示例性的。可以在本发明的原理范围内对细节进行充分地改变,特别 是可以根据所附权利要求中的措辞所表达的意思以及所述那些结构和方法 的等同形式对涉及筛网磨料和聚合物网的尺寸和组成的细节在本发明的原 理范围内进行充分地改变。
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