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剛性或柔性的大孔磨料物品的制作方法

文檔序號(hào):3360876閱讀:229來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:剛性或柔性的大孔磨料物品的制作方法
剛性或柔性的大孔磨料物品相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求于2008年12月22日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/203,422的權(quán)益。以上申請(qǐng)的全部傳授內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在此。
背景技術(shù)
用于在精加工與拋光中使用的高性能磨料顆粒包括砂礫顆粒以及復(fù)合顆粒。砂礫顆粒是固體晶粒,而復(fù)合顆粒是由在一種納米顆粒粘結(jié)劑內(nèi)粘結(jié)在一起的小的初級(jí)砂礫顆粒的一種聚集體形成的。常規(guī)地,當(dāng)使用砂礫顆粒將一個(gè)表面精加工或拋光至希望的平滑度時(shí),該拋光過(guò)程在幾個(gè)拋光步驟中使用具有變化的砂礫尺寸的磨料晶粒而發(fā)生。每個(gè)順序的拋光步驟包括使用尺寸減小的砂礫顆粒。首先用相對(duì)粗糙的研磨材料對(duì)該表面拋光并然后用多少更細(xì)的砂礫研磨材料對(duì)其再次拋光。這個(gè)過(guò)程可以重復(fù)若干次,其中用逐漸更細(xì)的砂礫磨料進(jìn)行每個(gè)順序的再拋光,直至將該表面拋光至所希望的平滑程度。已發(fā)現(xiàn)在更少的步驟中或者甚至僅在單一拋光步驟中使用復(fù)合顆粒即提供了實(shí)現(xiàn)可比較的表面平滑度的效力。據(jù)信,該初級(jí)顆粒、納米顆粒粘結(jié)劑、以及聚集體作為一個(gè)整體各自實(shí)現(xiàn)了得到最終希望的表面平滑度所必需的這些拋光步驟。因此復(fù)合顆粒在要求快速超精細(xì)拋光的應(yīng)用中是受到偏愛(ài)的。盡管如此,對(duì)于一種磨料物品以及實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的表面平滑度和更長(zhǎng)的產(chǎn)品壽命的一種拋光方法存在著需要。發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)方面是針對(duì)一種大孔的磨料物品,該磨料物品包括具有大孔結(jié)構(gòu)的一種圖案化的水刺法非織造布(spun lace)基底以及一個(gè)涂層。該涂層是由一種樹(shù)脂粘結(jié)劑以及磨料聚集體制成的。這些磨料聚集體是由磨料砂礫顆粒和納米顆粒粘結(jié)劑的一種組合物形成的。該涂層至少部分地包埋在該基底中。在另一方面,本發(fā)明是針對(duì)一種形成大孔磨料物品的方法。該方法包括將由磨料砂礫顆粒在一種納米顆粒粘結(jié)劑中所形成的磨料聚集體與一種樹(shù)脂粘結(jié)劑進(jìn)行結(jié)合以便形成一種漿料。然后將該漿料施加到具有大孔結(jié)構(gòu)的一種圖案化的水刺法非織造布基底上使得該漿料至少部分地滲透該基底。然后將該樹(shù)脂固化以便將該聚集體晶粒粘合到該基底上。本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如,本發(fā)明的磨料物品包括在使用過(guò)程中從工件上實(shí)質(zhì)性地去除干的亦或濕的碎屑的一種大孔的背襯或基底。通過(guò)這樣做,可能出現(xiàn)的“加載”或者堵塞顯著地被減小,由此延長(zhǎng)了磨料物品的切削壽命。此外,本發(fā)明的磨料物品可以是剛性的,像是特別適合用于包括例如干砌墻接點(diǎn)的砂磨的多種應(yīng)用中。在另一個(gè)實(shí)施方案中, 該磨料物品可以是柔性的并且適合用于諸如鏡片精加工的應(yīng)用。在其中可以使用本發(fā)明的柔性亦或半剛性磨料物品的其他應(yīng)用是汽車透明涂層的精加工以及汽車底漆的精加工。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1-3是用掃描電鏡拍攝的顯微照片,顯示了多個(gè)磨料聚集體,這些磨料聚集體包括在基底上的一個(gè)涂層中與硅石納米顆粒結(jié)合的金剛石砂礫;圖4-6是用掃描電鏡拍攝的顯微照片,顯示了多個(gè)磨料聚集體,這些磨料聚集體包括在基底上的一個(gè)涂層中與硅石納米顆粒結(jié)合的碳化硅砂礫;圖7是一種圖案化的大孔基底的圖;圖8顯示了用于該磨料物品的兩種不同背襯的性能對(duì)比;圖9顯示了在這些磨料砂礫顆粒中兩種不同的碳化硅粘合程度的性能對(duì)比。發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明從以下對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的更具體的說(shuō)明中上述內(nèi)容將是清楚的,這些實(shí)施方案是如附圖中所展示的,其中貫穿這些不同的視圖,類似的參考符號(hào)指代相同的部分。這些圖并不必須是按比例的,而是將重點(diǎn)放在展示本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案上。在此引用的所有專利、公開(kāi)的申請(qǐng)以及參考文獻(xiàn)的傳授內(nèi)容通過(guò)引用整體地結(jié)合在此。以下詳細(xì)說(shuō)明的是本發(fā)明的磨料物品的不同實(shí)施方案的組分。本發(fā)明的磨料物品包括一種圖案化的大孔基底、一種樹(shù)脂粘結(jié)劑、以及磨料聚集體。這些磨料聚集體包括磨料砂礫顆粒以及一種納米顆粒粘結(jié)劑。大孔基底在一個(gè)實(shí)施方案中,本發(fā)明的磨料物品的大孔基底是由已經(jīng)粘結(jié)形成了一種非織造網(wǎng)片的纖維所形成的。這些纖維可以通過(guò)本領(lǐng)域已知的一種適當(dāng)方法(如針穿孔或者水刺處理)進(jìn)行互鎖。水刺處理的織物還被稱為“水刺法非織造布”。在某些實(shí)施方案中,該基底可以用一種拉絨織物附著系統(tǒng)進(jìn)行水刺處理以產(chǎn)生一種對(duì)于拋光加工沒(méi)有纖維絨毛可附著性的復(fù)合基底。該基底的纖維可以是連續(xù)的或者短的纖維、單絲或者多絲,并且可以由包括聚合物纖維和植物纖維的不同材料來(lái)形成。在一個(gè)實(shí)施方案中,該纖維是一種聚酯纖維??梢允褂玫钠渌牧习ê铣衫w維,如聚丙烯、聚乙烯、尼龍、嫘縈、鋼、玻璃纖維; 或者天然纖維,如棉花或者羊毛。這些纖維可以在約100-2000旦尼爾之間。該基底材料優(yōu)選是柔性的并且可以具有在約300微米與約6mm之間的厚度。該基底的圖案可以變化,但應(yīng)該包括多個(gè)大孔隙,如在圖7中所示的那些。如在此使用的,術(shù)語(yǔ) “大孔的”是指具有的孔徑大小在約15微米與約3mm之間。該大孔基底的這些大孔隙不僅減少了在拋光操作過(guò)程中的碎屑積累,而且還允許該磨料物品是順性的,這樣它可以與不規(guī)則的被砂磨的形狀一致。此外,這些大孔隙允許流體和砂磨碎屑流動(dòng)穿過(guò)該網(wǎng)片,從而防止對(duì)磨料物品加載。磨料聚集體顆粒如在此使用的,術(shù)語(yǔ)“聚集體”可以用于指代由多個(gè)較小的顆粒構(gòu)成的顆粒,這些較小的顆粒以這樣一種方式進(jìn)行結(jié)合,即通過(guò)施加壓力或攪拌較難將該聚集體顆粒分離或分解成較小的顆粒。這與術(shù)語(yǔ)“團(tuán)聚體”不同,團(tuán)聚體是用來(lái)指代由多個(gè)較小的顆粒制成的顆粒,這些較小的顆粒以這樣一種方式進(jìn)行結(jié)合,即如通過(guò)施加壓力或手動(dòng)攪拌較容易將其分解為這些較小的顆粒??傮w上,團(tuán)聚體在漿料或者分散體中自發(fā)地形成,而聚集體必須通過(guò)一種特定的方法形成,例如在美國(guó)專利號(hào)6,797,023和Marling的在2008年1月 23 日 11 白勺t示 11 “Coated Abrasive Products Containing Aggregates,,白勺禾Ij 串請(qǐng)?zhí)?2/018589中說(shuō)明的那些,這些專利的傳授內(nèi)容通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此。這些聚集體具有一種復(fù)合結(jié)構(gòu),該復(fù)合結(jié)構(gòu)包括磨料砂礫(具有的尺寸在微顆粒范圍內(nèi))以及一種納米顆粒粘合劑(其提供了該聚集體的基質(zhì),這些磨料砂礫被包埋或被包含在其中)二
者ο典型地,不經(jīng)值得注意的成形后熱處理(例如煅燒、燒結(jié)、或再結(jié)晶)即將這些聚集體用在該研磨材料中,該成形后熱處理改變了這些聚集體的微晶尺寸、晶粒大小、密度、 拉伸強(qiáng)度、楊氏模量等等。通常地在陶瓷加工中進(jìn)行這類熱處理過(guò)程以提供可用的產(chǎn)品,但不用在此處??傮w上在超過(guò)約400°C、通常地約500°C及以上進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚聿襟E。的確, 對(duì)于某些陶瓷種類,溫度可以容易地從約800°C變化至約1200°C及以上。當(dāng)在放大時(shí)觀看,這些聚集體具有總體上類球體的形狀,其特征為圓化的或球形的,如在圖4至6的掃描電子顯微照片中所見(jiàn)到的。然而,在一些實(shí)例中,可以觀察到這些聚集體具有一個(gè)在聚集體中心附近的空隙、并且因此展現(xiàn)出了更加環(huán)形的或類環(huán)面的形狀, 如在圖1至3的電子顯微照片中所見(jiàn)的??梢杂^察到該磨料砂礫材料的單獨(dú)的顆粒(例如金剛石砂礫)被分散于這些聚集體的表面上及其內(nèi)部中,其中這些單獨(dú)的砂礫顆粒的較少情況是在聚集體的表面上聚結(jié)在一起。注意到圖1至6顯示了分散的、單獨(dú)的聚集體,這些聚集體在一種樹(shù)脂粘結(jié)劑體系中被粘合在一起。這些聚集體的尺寸、以及尺寸范圍可以進(jìn)行調(diào)節(jié)并且可以取決于許多因素,包括該混合物的組成以及(如果在聚集體形成中使用了噴霧干燥器的話)該噴霧干燥器的進(jìn)料速率。例如,多種尺寸的磨料聚集體(包括大致20微米、35微米、40微米、以及45微米的那些)可以使用一種噴霧干燥器來(lái)生產(chǎn)。這些聚集體可以包括范圍從約5至約8微米的磨料砂礫顆粒。對(duì)這些磨料聚集體的進(jìn)一步研究已經(jīng)揭示了某些球體是空心的,而其他的實(shí)質(zhì)性地填充有晶粒和/或納米顆粒粘結(jié)劑。可以將空心顆粒類推至具有的壁厚在聚集體的平均粒徑的約0. 08至約0. 4倍范圍內(nèi)的這些厚壁的美式壁球(racquet ball)。可以對(duì)工藝參數(shù)和組成參數(shù)進(jìn)行修改以實(shí)現(xiàn)不同的壁厚度。在某些實(shí)施方案中,這些磨料團(tuán)聚體是在美國(guó)專利號(hào)6,797,023和Starling的在2008年1月23日提交的標(biāo)題為"Coated Abrasive Products Containing Aggregates”的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/018589中說(shuō)明的那些,這些專利的傳授內(nèi)容以其全文結(jié)合在此。磨料砂礫顆粒形成聚集體復(fù)合顆粒的這些磨料砂礫顆??傮w上具有大于約3并且優(yōu)選從約3至約10的莫氏硬度。對(duì)于特殊的應(yīng)用,這些磨料砂礫顆粒具有不小于約5、6、7、8、或9的莫氏硬度。這些磨料砂礫顆粒總體上被認(rèn)為是用作磨料聚集體中的初級(jí)的有效磨削或者拋光的試劑。適當(dāng)?shù)哪チ辖M合物的實(shí)例包括非金屬的、無(wú)機(jī)的固體,例如碳化物、氧化物、氮化物、以及某些含碳的材料。氧化物包括氧化硅(例如,石英、方石英、以及玻璃樣形式)、二氧化鈰、氧化鋯、氧化鋁。碳化物和氮化物包括但不限于碳化硅、鋁、氮化硼(包括立方氮化硼)、碳化鈦、氮化鈦、氮化硅。含碳材料包括金剛石(概括地它包括合成的金剛石)、類金剛石的碳、以及相關(guān)的含碳材料(例如fullerite以及聚集體金剛石納米棒)。材料還可以包括廣范圍的天然存在的挖掘的礦物,舉例來(lái)說(shuō)例如石榴石、方石英、石英、剛玉、長(zhǎng)石。本披露的某些實(shí)施方案利用了金剛石、碳化硅、氧化鋁、和/或氧化鈰材料,其中值得注意地顯示金剛石是有效的。此外,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將了解的是在本披露的磨料聚集體中可以使用其他的具有所希望的硬度特性的不同組合物作為磨料砂礫顆粒。此外,在同一聚集體中可以使用兩種或更多不同的磨料砂礫顆粒的混合物。已發(fā)現(xiàn)碳化硅作為用于本發(fā)明的磨料物品中的砂礫顆粒是特別有效的。具體地說(shuō),碳化硅優(yōu)選是按重量計(jì)約21%被粘結(jié)的,但是可以是范圍在按重量計(jì)約10%與約80%之間被粘結(jié)的。如從以上描述中應(yīng)當(dāng)理解的,可以將多種多樣的磨料砂礫顆粒用于多個(gè)實(shí)施方案中。在以上內(nèi)容中,立方氮化硼和金剛石被認(rèn)為是“超級(jí)磨料”顆粒,并且對(duì)其已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了廣泛的商業(yè)用途用于專門的機(jī)加工操作中,包括高度關(guān)鍵性的拋光操作。此外,可以對(duì)這些磨料砂礫顆粒進(jìn)行處理以便在結(jié)合入聚集體中之前在單獨(dú)的顆粒上形成一種冶金學(xué)涂層。 這些超級(jí)磨料砂礫特別適合用于涂覆。典型的冶金學(xué)涂層包括鎳、鈦、銅、銀、及它們的合金和混合物。大體上,這些磨料砂礫顆粒的尺寸位于微顆粒的范圍內(nèi)。如在此使用的,術(shù)語(yǔ)“微顆?!笨梢杂糜谥复哂械钠骄6葟募s0. 1微米至約50微米的顆粒,該平均粒度優(yōu)選地不少于約0. 2微米、約0. 5微米、或約0. 75微米,并且不大于約20微米,例如不大于約10 微米。具體的實(shí)施方案具有從約0.5微米至約10微米的平均粒度。這些磨料砂礫顆粒的尺寸可以根據(jù)所使用的砂礫顆粒的類型而改變。例如,金剛石砂礫顆??梢跃哂屑s0. 5至約2微米的尺寸,碳化硅砂礫顆??梢跃哂屑s3至約8微米的尺寸,并且氧化鋁砂礫顆??梢跃哂屑s3至約5微米的尺寸。應(yīng)當(dāng)注意的是這些磨料砂礫顆粒可以由較小顆粒的磨料聚集體(例如磨料聚集體納米顆粒)形成,但更常見(jiàn)地這些磨料砂礫是由微顆粒范圍內(nèi)的單個(gè)顆粒形成的。如在此使用的,術(shù)語(yǔ)“納米顆?!笨梢杂糜谥复哂械钠骄6葟募s5nm至約150nm的顆粒,該平均粒度典型地小于約100nm、80nm、60nm、50nm、或小于約50nm。例如,可以將多個(gè)納米尺寸的金剛石顆粒聚集在一起以提供一種微顆粒的金剛石砂礫。這些磨料砂礫顆粒的尺寸可以根據(jù)所使用的砂礫顆粒的類型而改變。大體上,這些磨料砂礫顆??梢詷?gòu)成約0. 至約85%之間的聚集體。這些聚集體更優(yōu)選地包括按重量計(jì)在約10%至約50%之間的磨料砂礫顆粒??梢允褂脝我怀叽绲哪チ仙暗[顆粒來(lái)形成磨料聚集體,將砂礫顆粒和得到的聚集體的尺寸針對(duì)所希望的拋光應(yīng)用進(jìn)行專門定制。在替代方案,可以將兩種或更多種不同尺寸的磨料砂礫顆粒的混合物組合使用以形成具有可歸因于各個(gè)砂礫顆粒尺寸的有利特性的磨料聚集體。納米顆粒粘結(jié)劑根據(jù)本披露這些磨料聚集體還包括一種如上所述的納米顆粒粘結(jié)劑材料。在粘結(jié)劑的性質(zhì)下,該納米顆粒粘結(jié)劑總體上形成一個(gè)連續(xù)的基質(zhì)相,該基質(zhì)相發(fā)揮作用從而在這些磨料聚集體內(nèi)形成這些磨料砂礫顆粒并且將它們保持在一起。在這個(gè)方面,應(yīng)當(dāng)注意的是該納米顆粒粘結(jié)劑(雖然形成一種連續(xù)的基質(zhì)相)其本身總體上是由單獨(dú)可辨認(rèn)的納米顆粒構(gòu)成,這些單獨(dú)可辨認(rèn)的納米顆粒是緊密接觸的、互鎖的、并且在一定程度上的彼此粘結(jié)的。然而,由于如此形成的聚集體的未加工、未燒制的狀態(tài),這些單獨(dú)的納米顆粒通常沒(méi)有熔在一起而形成晶粒,就如在燒結(jié)的陶瓷材料的情況下。如在此使用的,對(duì)納米顆粒粘結(jié)劑的描述擴(kuò)展到了一個(gè)或多個(gè)種類的粘結(jié)劑上。該納米顆粒粘結(jié)劑材料可以包括非常精細(xì)的陶瓷顆粒和含碳顆粒,例如一種液體膠體或懸浮液中的納米尺寸的二氧化硅(稱為膠體硅石)。納米顆粒粘結(jié)劑材料還可以包括但不限于膠體氧化鋁、納米尺寸的二氧化鈰、納米尺寸的金剛石、以及它們的混合物。在本披露的某些實(shí)施方案中,膠體硅石用作納米顆粒粘結(jié)劑是優(yōu)選的。例如,已經(jīng)被成功使用的可商購(gòu)的納米顆粒粘結(jié)劑包括膠體硅石溶液BIN擬EL 2040 BINDZIL 2040(可以從喬治亞州的瑪麗埃塔的Chemicals Inc獲得)以及NEXSIL 20 (可以從麻薩諸塞州的阿什蘭的 Nyacol Nano Technologies, Inc 獲得)。這些磨料聚集體還可以包括另一種材料,該材料主要地作為增塑劑(還稱為分散劑)起作用從而促進(jìn)將磨料砂礫分散在這些聚集體中。由于所使用的低處理溫度,該增塑劑被認(rèn)為會(huì)保留在這些聚集體中,并且已經(jīng)通過(guò)熱重量分析(TGA)對(duì)其作為剩余物質(zhì)進(jìn)行了量化。當(dāng)將該混合物噴霧干燥時(shí),該增塑劑還可以有助于將這些砂礫顆粒和納米顆粒粘結(jié)劑材料一起保持在一種聚集體中。增塑劑包括有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料二者,這些材料包括表面活性劑以及其他修飾表面張力的組分。具體的實(shí)施方案使用了有機(jī)的種類,例如聚合物和單體。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中,該增塑劑是一種多元醇。例如,該多元醇可以是一種單體多元醇或者可以是一種聚合物多元醇。一種示例性的單體多元醇包括1,2_丙二醇;1,4_丙二醇;乙二醇;甘油;季戊四醇;糖醇,如麥芽糖醇、山梨醇、異麥芽酮糖醇,或其任何組合;或者它們的任一組合。 一種示例性的聚合物多元醇包括聚乙二醇;聚丙二醇 ’聚(四亞甲基醚)乙二醇;聚氧化乙烯;聚氧化丙烯;甘油與氧化丙烯、氧化乙烯、或其組合的一種反應(yīng)產(chǎn)物;一種二醇與一種二羧酸或者其衍生物的一種反應(yīng)產(chǎn)物;天然油多元醇;或者它們的任一組合。在一個(gè)實(shí)例中,該多元醇可以是一種聚酯多元醇,如一種二醇與一種二羧酸或者其衍生物的反應(yīng)產(chǎn)物。在另一個(gè)實(shí)例中,該多元醇是一種聚醚型多元醇,如聚乙二醇、聚丙二醇、據(jù)氧化乙烯、 聚氧化丙烯、或者甘油與氧化丙烯或氧化乙烯的一種反應(yīng)產(chǎn)物。具體地說(shuō),該增塑劑包括聚乙二醇(PEG)。形成磨料物品磨料物品的涂層最初是磨料聚集體以及用于將這些聚集體粘附到基底表面上的一種粘結(jié)劑的一種漿料。該粘結(jié)劑優(yōu)選是一種聚合型樹(shù)脂粘結(jié)劑。適當(dāng)?shù)木酆闲蜆?shù)脂材料包括聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚硅氧烷、有機(jī)硅、醋酸纖維素、硝酸纖維素、天然橡膠、淀粉、蟲(chóng)膠、及其混合物。該聚合型樹(shù)脂可以通過(guò)加熱或者其他輻射進(jìn)行固化。最優(yōu)選地,該樹(shù)脂是一種紫外線可固化的丙烯酸酯樹(shù)脂。除了這些聚集體和粘結(jié)劑之外,該漿料總體上還包括一種諸如水的溶劑或有機(jī)溶劑以及一種聚合型樹(shù)脂材料。此外,該漿料可以另外包括其他成分以形成一種設(shè)計(jì)為將這些聚集體晶粒粘合到基底上的粘結(jié)劑體系。使用例如一臺(tái)高剪切混合器將該漿料組合物徹底地混合。將這些聚集體、樹(shù)脂、以及任選的添加劑結(jié)合在一起以形成該漿料,然后將該漿料涂覆到基底上以便至少部分滲透該基底。優(yōu)選地使用一種刮板式攤鋪機(jī)將該漿料施加到基底上以形成一個(gè)涂層。可替代地,可以使用裂縫模口涂覆、輥涂覆、轉(zhuǎn)移涂覆、凹版涂覆、或反凹版涂覆的方法來(lái)施加該漿料涂層。當(dāng)在刮板式攤鋪機(jī)下以所希望的涂覆速率將該基底進(jìn)料時(shí),可以將該聚集體晶粒漿料以所希望的厚度施加到基底上。這些磨料物品可以是柔性的、半剛性的、或者剛性的,取決于多少聚集體涂層滲透了該基底。部分滲透產(chǎn)生了一種柔性的磨料物品,而該涂層的完全滲透產(chǎn)生了一種剛性的、 或半剛性的磨料物品。如在此使用的,術(shù)語(yǔ)“剛性的”是指可變形或可彎曲至約3英寸半徑這么小。如在此使用的,術(shù)語(yǔ)“半剛性的”是指可變形或可彎曲至約1英寸半徑這么小。如在此使用的,術(shù)語(yǔ)“柔性的”是指可變形或可彎曲至約英寸半徑這么小。任選地,可以使用不同的晶粒施加方法(如重力施加、漿料涂覆、靜電涂覆、或靜電噴涂)將另外的磨料顆粒添加在該聚集體涂層上此外,可以將一種抗荷載的或分散性試劑加入該磨料物品中以便進(jìn)一步減小碎屑的積累。然后將該涂覆的基底通過(guò)加熱或者輻射進(jìn)行固化以硬化該樹(shù)脂并且將這些聚集體晶粒粘合到該基底上。在一個(gè)實(shí)施方案中,在這個(gè)固化過(guò)程中將涂覆的基底加熱到約 100°C至約250°C之間的溫度。在本披露的另一個(gè)實(shí)施方案中,優(yōu)選的是在小于約200°C的溫度下進(jìn)行該固化步驟。在又一個(gè)實(shí)施方案中,該涂層是通過(guò)紫外線輻射進(jìn)行固化的。一旦該樹(shù)脂固化并且這些聚集體磨料晶粒粘合到該基底上,可以將該涂覆的基底用于多種原料去除、精加工以及拋光應(yīng)用中。通過(guò)在該完成的磨料產(chǎn)品施加于研磨運(yùn)動(dòng)中可以磨損一個(gè)工件表面以去除工件表面的一部分。本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的說(shuō)明如下。SM在相同的AAA 1. 25"測(cè)試板上對(duì)兩種類型的背襯PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)薄膜和大孔基底(PGI Spun Lace M059粗布)測(cè)試其研磨性能。這些PET薄膜背襯的和大孔基底背襯的磨料物品包括相同的涂層,該涂層包括與磨料聚集體混合的一種UV丙烯酸酯粘結(jié)劑樹(shù)脂,這些磨料聚集體由碳化硅砂礫顆粒以及一種納米顆粒粘結(jié)劑樹(shù)脂形成。記錄下性能結(jié)果(如耗盡前的斑點(diǎn)數(shù)目(“斑點(diǎn)數(shù)目”)、平均表面粗糙度(“Ra”) 以及豬尾線(Pigtail)的數(shù)目(“#PT’ s”))并且在圖8中以直方圖示出。耗盡前的斑點(diǎn)數(shù)目表明測(cè)試物品的使用壽命持續(xù)時(shí)間。使用一個(gè)磨料測(cè)試樣品研磨并且去除盡可能多的表面斑點(diǎn)上的表面缺陷直到不再去除表面缺陷;耗盡前斑點(diǎn)數(shù)目越大,測(cè)試物品的使用壽命越長(zhǎng)。表面粗糙度是通過(guò)表面輪廓儀(在此情況下是Mahr Perthometer Μ2 (由Mahr GmbHG0Uingen制造))測(cè)量的。希望的是光滑的表面。豬尾線是由磨料物品在研磨過(guò)程中形成的深螺旋形的劃痕,并且它們的存在是不希望的。這個(gè)表格表明了在大孔基底(PGI Spun Lace M059粗布)上的UV丙烯酸酯漿料涂層表現(xiàn)地顯著好于PET薄膜上的那些,因?yàn)樵摯植汲尸F(xiàn)出了更大的耗盡前斑點(diǎn)數(shù)目、更小的表面粗糙度、并且不存在豬尾線。如圖8中表明的,在磨料聚集體系統(tǒng)中與PET薄膜背襯相比較,大孔基底背襯展現(xiàn)出優(yōu)越的磨削性能。這還可以通過(guò)磨削后的最大表面粗糙度“Rmax”觀察到。以下表1提供了類似于以上描述那些的測(cè)試磨料物品的最大表面粗糙度值。
權(quán)利要求
1.一種大孔磨料物品,包括a)一個(gè)基底,該基底具有一種大孔結(jié)構(gòu);以及b)在該大孔基底上的一個(gè)涂層,該涂層包括一種粘結(jié)劑以及由多個(gè)磨料砂礫顆粒與一種納米顆粒粘結(jié)劑的組合物所形成的多個(gè)磨料聚集體,其中該涂層是至少部分包埋在該基底中的。
2.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,其中該物品是柔性的。
3.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,其中該物品是剛性的或者半剛性的。
4.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,其中該涂層是完全包埋在該基底中的。
5.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,其中該非織造的基底包括聚酯纖維。
6.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,進(jìn)一步包括在該涂層上的一個(gè)晶粒涂層。
7.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,進(jìn)一步包括一種抗荷載/分散性的試劑。
8.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,其中這些磨料聚集體具有總體上球體的或環(huán)形的形狀。
9.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,其中該基底是用一種拉絨織物附著系統(tǒng)進(jìn)行水刺處理過(guò)的。
10.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,其中該粘結(jié)劑是一種紫外光可固化的丙烯酸酯。
11.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,其中這些聚集體顆粒是基本上填滿的或者空心的。
12.如權(quán)利要求11所述的磨料物品,其中這些砂礫顆粒未燒制為具有約21%粘結(jié)的碳化硅。
13.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,其中該大孔基底是圖案化的。
14.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,其中該大孔基底是非織造的。
15.如權(quán)利要求1所述的磨料物品,其中該大孔基底是水刺法非織造布。
16.一種形成大孔磨料物品的方法,該方法包括以下步驟a)將磨料砂礫顆粒與一種納米顆粒粘結(jié)劑的多個(gè)磨料聚集體同一種樹(shù)脂粘結(jié)劑進(jìn)行結(jié)合以便形成一種漿料;b)將該漿料施加在具有大孔結(jié)構(gòu)的一個(gè)大孔基底上以便至少部分地滲透該基底;并且c)將該樹(shù)脂固化以便將這些聚集體晶粒粘合到該基底上。
17.如權(quán)利要求16所述的方法,其中該漿料全部滲透了該基底。
18.如權(quán)利要求16所述的方法,其中通過(guò)凹版涂覆、輥涂覆、或者轉(zhuǎn)移涂覆將該漿料施加到該基底上。
19.如權(quán)利要求16所述的方法,進(jìn)一步包括在將該漿料施加到該基底上之后施加一個(gè)晶粒涂層的步驟。
20.如權(quán)利要求19所述的方法,其中通過(guò)重力涂覆、漿料涂覆、靜電涂覆、或靜電噴涂來(lái)施加該晶粒體層。
21.如權(quán)利要求16所述的方法,其中該樹(shù)脂粘結(jié)劑是一種丙烯酸酯。
22.如權(quán)利要求21所述的方法,其中通過(guò)紫外光來(lái)固化該丙烯酸酯樹(shù)脂粘結(jié)劑。
23.如權(quán)利要求16所述的磨料物品,其中該大孔基底是圖案化的。
24.如權(quán)利要求16所述的磨料物品,其中該大孔基底是非織造的。
25.如權(quán)利要求16所述的磨料物品,其中該大孔基底是水刺法非織造布。
26.一種用于研磨工件表面的方法,包括將一種磨料產(chǎn)品施加于研磨運(yùn)動(dòng)中以去除該工件表面的一部分,該磨料產(chǎn)品包括a)一個(gè)非織造的基底,該基底具有一種大孔結(jié)構(gòu);以及b)在該大孔基底上的一個(gè)涂層,該涂層包括一種粘結(jié)劑以及由研磨粒料顆粒與一種納米顆粒粘結(jié)劑的組合物所形成的多個(gè)磨料聚集體,其中該涂層是至少部分包埋在該基底中
全文摘要
一種大孔的磨料物品包括一個(gè)具有大孔結(jié)構(gòu)的水刺法非織造布基底以及一個(gè)涂層。該涂層是由一種樹(shù)脂粘結(jié)劑以及磨料聚集體制成的。這些磨料聚集體是由磨料砂礫顆粒和一種納米顆粒粘結(jié)劑的一種組合物形成的。該涂層至少部分地包埋在該基底中。一種用于制造該大孔磨料物品的方法包括將磨料砂礫顆粒和一種納米顆粒粘結(jié)劑的磨料聚集體與一種樹(shù)脂粘結(jié)劑進(jìn)行結(jié)合以便形成一種漿料。將該漿料施加到一種大孔支持結(jié)構(gòu)上使得該漿料至少部分地滲透該基底。然后將該樹(shù)脂固化以便將這些聚集體晶粒粘合到該基底上。
文檔編號(hào)B24D18/00GK102245351SQ200980149979
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者A·C·加埃塔, J·J·曼寧, K·卡塔米, P·S·戈德史密斯 申請(qǐng)人:圣戈班磨料磨具有限公司, 法國(guó)圣戈班磨料磨具公司
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