具有氧化鋁-氧化鋯磨料顆粒和玻璃稀釋顆粒的帶涂層磨料制品的制作方法
【專利說明】具有氧化鋁-氧化鋯磨料顆粒和玻璃稀釋顆粒的帶涂層磨 料制品
【背景技術(shù)】
[0001] 具有100 %商用氧化鋁-氧化鋯（AZ)磨料顆?；駻Z磨料顆粒和氧化鋁磨料顆粒 的混合物的帶涂層磨料制品在具有極高研磨壓力的應(yīng)用程序中的使用是已知的，如美國專 利3, 996, 702中所述。恪融的AZ磨料顆粒是已知的并以商品名NorZon經(jīng)圣戈班磨料磨具 公司（Saint Gobain Abrasives)出售。雖然在可實(shí)現(xiàn)更昂貴的AZ顆粒的值的情況下這些 磨料顆粒在某些應(yīng)用程序中極為奏效，但有必要使用AZ磨料顆粒來實(shí)現(xiàn)更便宜的帶涂層 磨料制品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，氧化鋁/氧化鋁-氧化鋯（AZ)磨料顆粒共混物中的氧化鋁顆粒 可以完全被去除并用玻璃稀釋顆粒來替換。出人意料的是，研磨劑的研磨性能超過氧化鋁/ AZ磨料顆粒的共混物的研磨性能，盡管玻璃顆粒的莫氏硬度僅為約5. 5而被替換的氧化鋁 顆粒的莫氏硬度為約9。因此，人們一般期待通過使用較軟的稀釋玻璃顆粒來替換較硬的氧 化鋁磨料顆粒，研磨性能會降低。然而，這不是實(shí)際所發(fā)生的。據(jù)信，可能發(fā)生該意料不到 的結(jié)果，這是因?yàn)椴Ａьw粒有助于垂直地支撐AZ磨料顆粒同時在研磨條件下易于磨損以 隨著AZ磨料顆粒斷裂而持續(xù)地暴露新的AZ磨料顆粒表面。據(jù)信這種效果在較低的研磨壓 力諸如測試工序2下更加明顯。相比之下，據(jù)信較硬的氧化鋁顆粒會磨損，從而創(chuàng)建一個研 磨平面，其實(shí)際上阻礙了 AZ磨料顆粒在某些研磨條件下斷裂的能力。
[0003] 在一個方面，本發(fā)明涉及帶涂層磨料制品，該帶涂層磨料制品包括具有將AZ磨料 顆粒和玻璃稀釋顆粒附接到背襯的底膠層的背襯;AZ磨料顆粒和玻璃稀釋顆粒形成磨料 層；施加在AZ磨料顆粒和玻璃稀釋顆粒之上的復(fù)膠層；并且其中玻璃稀釋顆粒的平均尺寸 除以AZ磨料顆粒的平均尺寸所得的尺寸比率為0. 5到2. 5 ;并且磨料層包括25-75重量％ 的AZ磨料顆粒和75-25重量％的玻璃稀釋顆粒。
【附圖說明】
[0004] 在說明書和附圖中重復(fù)使用的參考標(biāo)號旨在表示本公開相同或類似的特征或元 件。
[0005] 圖1是具有AZ磨料顆粒和玻璃稀釋顆粒的帶涂層磨料制品的截面圖。
[0006] 圖2是實(shí)例的測試工序3的磨削性能圖，其示出與AZ/氧化鋁磨料顆粒的60/40 共混物相比優(yōu)異的研磨性能。
[0007] 圖3是實(shí)例的測試工序4的磨削性能圖，其示出與AZ/氧化鋁磨料顆粒的60/40 共混物相比優(yōu)異的研磨性能。
[0008]
[0009] 如本文所用，詞語"包含"、"具有"和"包括"的變型在法律上是等同的且開放式的。 因此，除了列舉的元素、功能、步驟或限制之外，還可以有其它未列舉的元素、功能、步驟或 限制。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 帶涂層磨料制品通常具有背襯基材、磨粒和粘結(jié)系統(tǒng)，該粘結(jié)系統(tǒng)可操作以將磨 粒保持至背襯。在典型的帶涂層磨料產(chǎn)品中，背襯首先涂覆有粘合劑層，常常稱之為"底膠 層"，然后施加磨粒和可選的稀釋顆粒。然后將所得的粘合劑/粘合劑復(fù)合層大體固化或定 形以足夠?qū)⒛チ１３种帘骋r，直到可施加第二粘合劑層，常常稱之為"復(fù)膠層"。定形時，復(fù) 膠層還強(qiáng)化帶涂層磨料制品。任選地，可將可包含助磨劑的"頂膠涂層"施加在硬化的復(fù)膠 層上。一旦復(fù)膠層和頂膠涂層（如果使用的話）已固化，所得的帶涂層磨料制品可成形為 多種方便的制品，諸如片材、輥、帶和盤。
[0011] 帶涂層磨料制品中使用的背襯基材通常選自紙材、聚合物膜、布料、硫化纖維、非 織造纖維網(wǎng)、它們的組合、或它們的經(jīng)處理型式。常規(guī)的粘結(jié)系統(tǒng)通常包括粘性粘合劑或樹 脂粘合劑，諸如皮膠、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯、三聚氰胺、聚氨基甲酸酯、脲醛或它們 的混合物。有時將填料添加至粘合劑以降低成本和提高固化樹脂的熱穩(wěn)定性和硬度。
[0012] 熔融氧化鋁磨料顆粒和熔融AZ磨料顆粒的共混物可用于通過使用較低成本的氧 化鋁顆粒替換一些熔融AZ磨料顆粒來降低帶涂層磨料制品的成本。在氧化鋁顆粒比AZ磨 料顆粒價(jià)格更合理的情況下，可通過使用玻璃和優(yōu)選地二次循環(huán)利用后的玻璃替換氧化鋁 磨料顆粒來實(shí)現(xiàn)額外的成本節(jié)約和環(huán)境效益。二次循環(huán)利用后的玻璃是非常廉價(jià)的，并且 其在帶涂層磨料制品中的使用將該廢液流從垃圾掩埋地中移除并將其轉(zhuǎn)換成有用的產(chǎn)品 形式。
[0013] 與具有100% AZ磨料顆粒的類似帶涂層磨料制品或具有AZ和氧化鋁磨料顆粒的 共混物的帶涂層磨料制品相比，將非研磨性玻璃稀釋顆粒結(jié)合到具有AZ磨料顆粒的帶涂 層磨料制品中出人意料地給帶涂層磨料制品提供了意料不到的研磨性能。由于玻璃的莫氏 硬度僅為約5. 5,而被替換的氧化鋁的莫氏硬度為約9,人們一般會期望通過使用較軟的稀 釋玻璃顆粒替換較硬的氧化鋁磨料顆粒，研磨性能會降低。然而，這不是實(shí)際所發(fā)生的，如 實(shí)例及圖2和圖3中所示。由圖2可知，AZ磨料顆粒和玻璃稀釋顆粒的62/38重量百分與 共混物比AZ磨料顆粒和氧化鋁顆粒（標(biāo)記為AO)的60/40重量百分比共混物相比具有更 好的研磨性能。由圖3可知，AZ磨料顆粒和玻璃稀釋顆粒的29/71到68/32重量百分比共 混物均比AZ和氧化鋁顆粒（標(biāo)記為A0)的60/40共混物具有更好的研磨性能，并且AZ磨 料顆粒和玻璃稀釋顆粒的62/38共混物比100% AZ研磨盤具有更好的研磨性能。
[0014] 現(xiàn)在參見圖1，其示出帶涂層磨料制品10。背襯12已被施加至底膠層14,該底膠 層將AZ磨料顆粒16和稀釋玻璃顆粒18固定至背襯。然后將復(fù)膠層20施加在兩種顆粒上 方，并且底膠層和復(fù)膠層兩者被完全固化?？蓪⑷缦惹八峒暗目蛇x的頂膠涂層施加在復(fù) 膠層的上方。用于背襯、底膠層樹脂、復(fù)膠層樹脂和可選的頂膠涂層的合適材料對于帶涂 層磨料顆粒的領(lǐng)域的技術(shù)人員是已知的，并且可易于基于帶涂層磨料顆粒的預(yù)期用途來選 擇。制備帶涂層磨料顆粒的這些材料和方法另外在與帶涂層磨料顆粒有關(guān)的、熟練的帶涂 層磨料顆粒專家可獲得的許多專利中有充分討論。
[0015] 當(dāng)施加 AZ磨料顆粒和玻璃稀釋顆粒時，可通過已知的方法諸如靜電施加或滴涂 一起施加兩種顆粒的共混物或單獨(dú)進(jìn)行每種顆粒的順序施加。圖1是更具代表性的滴涂， 此時磨料層中的顆粒并未像在靜電涂層中期待的那樣直立。在一個實(shí)施例中，當(dāng)按順序 施加顆粒時，可首先滴涂玻璃顆粒，之后是靜電涂覆AZ顆粒。據(jù)信，將玻璃稀釋顆粒首先 放置在疏涂層中的底漆層上有助于支撐垂直取向的、靜電施加的AZ顆粒，從而避免它們 在底膠層部分地固化前發(fā)生傾斜，由此改善AZ顆粒的研磨性能和分解。另選地，可通過 雙層靜電沉積法按順序施加顆粒，如美國專利公布編號2011 /0289854名稱為" Layered Electrostatic Deposition Process For Making A Coated Abrasive Article"中所公開 的。
[0016] 合適的熔融AZ磨料顆粒購自各個不同制造商諸如圣戈班磨料磨具公司 (Saint Gobain Abrasives)、Treibacher Schleifmitte 公司、和華盛達(dá)米爾斯公司 (Washington Mills)。在一些實(shí)施例中，40%的低共熔熔融AZ材料是優(yōu)選的。在一些 實(shí)施例中，AZ 磨料顆粒級別 ANSI 12(1842 μπι)、16(1320 μπι)、20(905 μπι)、24(728 μπι)、 30(630 μ m)、36(530 μ m)、40(420 μ m)、50(351 μ m)、60(264 μ m)、80(195 μ m)、100(141 μ m) 和120(116μπι)是優(yōu)選的。在其它實(shí)施例中，AZ磨料顆粒級別FEPA P12(1746 ym)、 P1