專利名稱：背襯和使用該背襯制得的磨具以及制造和使用該背襯和磨具的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磨具用背襯、制造該背襯的方法、以及包括該背襯的磨具、制造該磨具的方法和使用該磨具的方法。
涂覆磨具通常包括撓性背襯材料，所述背襯材料被磨料涂料覆蓋涂覆。所述磨料涂料通常包括第一涂料，即通常所謂的“成形(make)”涂料，它第一個施涂到所述背襯的上表面，當(dāng)所述成形涂料還未充分固化時，磨粒沉積入所述成形涂料中，并部分嵌入其中。然后，所述成形涂料至少部分固化，通常還通過施加上膠涂料(sizecoating)來進(jìn)一步固定涂覆磨具中的磨粒，所述上膠涂料覆蓋了所述成形涂料和磨粒。完全固化所述成形和上膠涂料，制備涂覆磨具。涂覆磨具還可包括通過將磨粒和可固化粘合劑的混合物施加到所述背襯的一個表面上形成的磨具。所述混合物通常用合適的方法涂覆在所述背襯的上表面，然后固化。所述磨料涂料的表面還可在固化前進(jìn)行改性，以形成凸起部分和凹入部分，以得到三維或結(jié)構(gòu)化的研磨表面。
在一些例子中，需要在所述背襯上實(shí)際形成三維表面，而不是在其上面形成磨料涂料本身。如果所述背襯具有三維表面，那么得到表面(通常在其上面施涂了磨料涂料)就會包括凹入部分和凸起部分，在凸起區(qū)域它們通常是平的，且所述凸起區(qū)域通常在相同的平面中鋪展，以提供不連續(xù)的研磨表面。
大部分涂覆磨具可轉(zhuǎn)變成任意形狀，如矩形片、盤形、長條，其中所述長條的末端固定，以提供研磨帶。研磨盤通常用在砂磨裝置(如軌道打磨機(jī))中，因此需要它們的非研磨面來將涂覆研磨盤連接到包含在所述砂磨裝置中的可移動墊上。將研磨粘合劑組合物涂料放在研磨盤的非研磨面上或所述載體墊上是一種常識，所述載體墊施加有待連接的表面，修飾所述表面，以在所述磨料涂料和所述表面之間形成良好的研磨粘結(jié)。其他機(jī)械連接系統(tǒng)是已知的。例如，所述磨具的背面可包含圈基材。所述圈基材的目的是提供一種磨具(如盤)用的裝置，所述裝置能與載體墊上的鉤緊緊嚙合。而且，包括筆直單纖維桿(其末端已經(jīng)變平)的片材也可用作與圈基材嚙合的嚙合裝置。所述圈基材可施加到研磨片材的背面，或施加到要連接的且其另一面為嚙合元件的載體上，即包括具有變平的末端的許多鉤或桿的片材。
在本發(fā)明之前，研磨片材的制造商需要進(jìn)行多步操作才能得到該研磨片材，所述研磨片材包括(1)在用磨料涂料施涂的表面上具有凸起部分和凹入部分的背襯和(2)在所述背襯的背面施加了兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分。通常，所述背襯首先形成凸起部分和凹入部分。然后，將所述磨料涂料至少施加在所述凸起部分上。進(jìn)行隨后操作層壓片材，所述片材包括兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分，如裝有帶有變平的末端的鉤或桿的片材。
美國專利2115897(Wooddell等人)提出了一種具有背襯的磨具，所述背襯通過粘合劑粘附了許多粘合磨料塊。這些粘合磨料塊可以特定圖形粘合固定在背襯上。
美國專利2242877(Albertson)提出了一種制備壓縮研磨盤的方法。將幾層涂覆磨料纖維盤放入模子中，然后加熱加壓，形成壓縮中心盤。所述模子具有特定的圖形，該圖形隨后轉(zhuǎn)移到了壓縮中心盤上，從而得到了一種有圖形的涂覆磨具。
美國專利2755607(Haywood)提出了一種涂覆磨具，其中具有研磨部分的平地和溝槽。粘合劑涂料施涂到背襯的前面，該粘合劑涂料隨后用梳子梳，形成峰和谷。接著，磨料投入到所述粘合劑中，隨后固化所述粘合劑涂料。
美國專利3048482(Hurst)公開了一種磨具，它包括背襯、粘合體系和用所述粘合體系固定在所述背襯中的磨料顆粒。所述磨料顆粒是是磨粒和分散在所述粘合體系中的粘合劑的復(fù)合物。所述磨料顆粒是三維的，且優(yōu)選是錐形。為了制備該磨具，首先通過模塑方法制備所述磨料顆粒。接著，將背襯放入模具中，然后放入固化體系和磨料顆粒。所述模具具有構(gòu)成一定圖形的型腔，從而使所述背襯上的磨料顆粒也具有特定的圖形。
美國專利3498010(Hagihara)描述了一種撓性研磨盤，它包括磨料填充的固化樹脂復(fù)合物。該盤還包括由模塑方法形成的結(jié)構(gòu)化表面。
美國專利3605349(Anthon)公開了一種搭接型磨具。粘合劑和磨?；旌显谝黄?，然后通過格柵噴涂在背襯上。所述格柵的存在得到了形成圖形化的磨料涂層。
英國專利申請2094824(Moore)提出了一種具有圖形的搭接薄膜。制備磨料/粘合劑樹脂漿料，通過掩膜施涂所述漿料，形成離散的島狀物。接著，固化所述粘合劑樹脂。所述掩膜可是絲網(wǎng)、模板、金屬絲線(wire)或網(wǎng)格(mesh)。
美國專利4644703(Kaczmarek等人)和4773920(Chasman等人)公開了一種搭接磨具，它包括背襯和粘附在所述背襯上的磨料涂料。所述磨料涂料包括搭接的上膠(size)磨料顆粒懸浮物和通過自由基聚合固化的粘合劑。所述磨料涂料可通過照相凹版印刷輥形成一圖形。
日本專利申請JP62-238724(Shigeharu，1987年十月十九日公開)公開了一種在基材上形成許多間歇突出的方法。預(yù)固化樹脂的小球同時擠塑在板的兩側(cè)，隨后固化。
美國專利4930266(Calhoun等人)公開了一種具有圖形的研磨片材，其中所述研磨顆粒牢固地粘附，并且基本上位于具有預(yù)定橫向間距的平面。在本發(fā)明中，通過碰撞技術(shù)施加所述研磨顆粒，從而使各個顆粒實(shí)質(zhì)上單獨(dú)施加在所述研磨背襯上。從而得到了研磨顆粒的間隔精確控制的研磨片材。
日本專利申請02-083172(Tsukada等人，1990年3月23日公開)公開了一種制備具有特定圖形的搭接薄膜的方法。將磨料/粘合劑漿料涂覆于模具中的凹陷中。然后，將背襯施加在所述模具上，固化研磨漿料中的粘合劑。接著，從所述模具中移出得到的涂覆磨具。所述粘合劑可通過輻照能量或熱能固化。
美國專利5014468(Ravipati等人)公開了一種用于眼部治療的搭接薄膜，所述搭接薄膜包括磨料顆粒分散在輻照固化粘合劑中的具有圖形的表面涂層。為了制備所述具有圖形的表面，磨料/可固化粘合劑漿料成形在照相凹版印刷輥的表面上，從所述輥表面除去所述成形漿料，然后施加輻照能量進(jìn)行固化。
美國專利5015266(Yamamoto)公開了一種研磨片材，所述研磨片材是將磨料/粘合劑漿料均勻涂覆在壓花的片材上，得到磨料涂層，固化時，所述磨料涂層具有由漿料的表面張力形成的高低研磨部分，對應(yīng)于基底片材的不規(guī)則性。
美國專利5107626(Mucci)公開了一種在基材上提供圖形表面的方法，所述方法包括用含許多精確成形的研磨復(fù)合物的涂覆磨具研磨。所述研磨復(fù)合物呈無規(guī)排列，各個復(fù)合物包括許多分散在粘合劑中的磨粒。
日本專利申請JP4-159084(Nishio等人，1992年6月2日公開)公開了一種制備搭接帶的方法。將包含磨粒和可電子束固化樹脂的磨料漿料施涂在凹雕輥或凹槽板的表面上。然后，將磨料漿料暴露在電子束下，使所述粘合劑固化，并從所述輥中移出得到搭接帶。
美國專利5190568(Tselesin)公開了一種具有許多峰和谷的涂覆磨具。磨粒嵌入和嵌在復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面上。
美國專利5199227(Ohishi)公開了一種表面處理帶，它包括位于基材上的許多顆粒填充樹脂隆起。所述隆起與涂有一層額外磨粒的Bernad單元緊緊相隔。
與本申請一起轉(zhuǎn)讓給相同的受讓人的美國專利5437754(Calhoun)公開了一種制造磨具的方法。磨料漿料涂覆入壓花基材的凹槽中。得到的結(jié)構(gòu)體層壓到背襯上，固化磨料漿料中的粘合劑。移走壓花基材，所述磨料漿料就粘附到背襯上了。
與本申請一起轉(zhuǎn)讓給相同的受讓人的美國專利5219462(Bruxvoort等人)公開了一種制造磨具的方法。磨料/粘合劑/發(fā)泡劑漿料僅僅充分涂覆入壓花背襯的凹槽中。涂覆后，固化所述粘合劑，并活化所述發(fā)泡劑。這使所述漿料膨脹到所述壓花背襯表面的上面。
與本申請一起轉(zhuǎn)讓給相同的受讓人的美國專利5435816(Spurgeon等人)公開了一種制造磨具的方法。在該專利申請的一方面，磨料/粘合劑漿料涂覆入壓花基材的凹陷中。通過所述壓花基材將輻照能量傳輸?shù)剿鰸{料中，固化所述粘合劑。
與本申請一起轉(zhuǎn)讓給相同的受讓人的美國專利5672097(Hoopman)公開了一種磨具，其中功能部件(feature)精確成形，但相互之間是不同的。
歐洲專利702615(Romero，1997年10月22日公開)描述了一種具有圖形研磨表面的磨具。所述磨具具有許多包括熱塑性材料的凸起和凹入部分，所述凸起部分還包括一層粘合劑和磨料，而所述凹入部分沒有磨料。
美國專利5690875(Sakakibara等人)公開了一種制造模塑機(jī)械固定裝置的方法和設(shè)備。具有形成型腔的嚙合元件的模輪(die wheel)擠塑熱塑性樹脂。所述模輪具有冷卻裝置，從而能以充分均勻的剝離力從所述模中移出嚙合元件，以防止所述基材變形。
美國專利5785784(Chesley等人)公開了一種具有相反的第一和第二主表面的磨具。在一個表面形成機(jī)械固定裝置，通過具有相反主表面的制造模具施加精確成形的磨料復(fù)合物。
美國專利6299508(Gagliardi等人)公開了一種磨具，它具有許多含研磨助劑的凸起，所述凸起整體模塑在背襯的表面上。所述凸起是等高的，以限定許多峰和谷，所述磨粒覆蓋了至少一部分峰和谷。
美國專利6303062(Aamodt等人)公開了一種機(jī)械固定裝置，所述嚙合元件包括具有分界線的凸頭。所述凸頭是通過在桿末端施加一層熱材料形成的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種磨具用的新背襯。所述背襯基本上是由一個步驟制成的，所述背襯包括具有凸起部分和凹入部分的主表面，其上施涂了磨料涂料，所述背襯還包括相反的主表面，它包括許多成形的嚙合元件，所述嚙合元件是兩部分機(jī)械固定系統(tǒng)的一部分。
在第一個實(shí)例中，本發(fā)明提供了磨具用的背襯，它包括具有第一主表面和相反的第二主表面的片狀聚合物基材，所述第一主表面包括非研磨凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域的圖形，所述第二主表面包括許多成形嚙合元件，所述嚙合元件是兩部分嚙合系統(tǒng)的一部分。所述第一主表面上的圖形可以是均勻或無規(guī)圖形。所述嚙合元件可包括整體成形在第二主表面中的具有變平的末端的細(xì)(filament)桿，或它們可包括整體成形在第二主表面中的鉤元件。
在還有一個實(shí)例中，本發(fā)明提供了一種磨具，它包括包含片狀聚合物基材的背襯，所述聚合物基材具有第一主表面和相反的第二主表面，所述第一主表面包括非研磨凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域的圖形，所述第二主表面包括許多成形的嚙合元件，所述嚙合元件是兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分；以及至少覆蓋所述凸起區(qū)域的磨料涂層。
所述凸起區(qū)域優(yōu)選鋪展在相同的平面上，以提供不連續(xù)的研磨平面。所述磨料涂層可涂覆包括凹入?yún)^(qū)域和凸起區(qū)域的整個第一主表面，盡管優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是僅涂覆凸起部分。
所述磨料涂層可包括磨粒和粘合劑的混合物以及可固化粘合劑，當(dāng)施涂到所述第一主表面上時，固化所述可固化粘合劑形成均勻的磨料涂層。所述涂層可在固化前進(jìn)行改性，以得到凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域，從而得到成形的或結(jié)構(gòu)化的磨料涂層。
所述嚙合元件可包括整體成形入所述第二主表面的細(xì)桿，每個桿具有變平的末端或鉤元件，每個桿或鉤元件整體成形在所述第二主表面上。
磨料涂料可包括各個磨粒的至少一部分嵌入其中的粘合劑成形涂料(makecoating)，它還包括覆蓋成形涂料和磨粒的上膠涂料。
在還有一個實(shí)例中，本發(fā)明提供了一種制造磨具用背襯的方法。所述方法包括擠出熔融聚合物材料，形成具有第一主表面和相反的第二主表面的熔融聚合物片材；用具有接觸表面的第一模具接觸熔融聚合物片的第一主表面，所述接觸表面包括凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域的圖形，從而在所述第一主表面上形成對應(yīng)于凹入?yún)^(qū)域和凸起區(qū)域的圖形；用具有能在其上形成許多元件的接觸表面的第二模具接觸所述熔融聚合物片材的第二主表面，所述元件選自成形嚙合元件和成形嚙合元件的前體，這些元件是兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分；固化所述熔融聚合物片材，得到所述背襯；以及將嚙合元件的前體形成為嚙合元件。
優(yōu)選地，同時進(jìn)行形成第一主表面的凸起和凹入?yún)^(qū)域圖形的步驟以及將嚙合元件的前體形成為第二主表面上的嚙合元件的步驟。所述聚合物片材可以是包括至少兩種不同聚合物材料的共擠出聚合物片材，且各個聚合物材料構(gòu)成聚合物片材中的一層。
成形嚙合元件的前體優(yōu)選是筆直桿，它們可在形成變平的末端后進(jìn)一步處理，得到平的頭部，它可與環(huán)狀織物(looped fabric)嚙合?；蛘撸蓪⑺鰢Ш显煤线m的位于第二模具表面上的成形型腔形成為鉤，當(dāng)所述細(xì)線(filament strand)從包含在第二模具的接觸表面中的開口(opening)中取出時，原位形成了鉤?；蛘?，所述鉤也可形成入筆直結(jié)構(gòu)中，然后軟化，并且用合適的模具適當(dāng)?shù)劁佌钩摄^形物。
磨粒涂料至少施涂在所述第一表面的凸起部分上，以得到不連續(xù)的研磨表面。如前所述，所述磨粒涂料可以是磨粒和可固化粘合劑的混合物，所述可固化粘合劑可施涂在光滑結(jié)構(gòu)體或者成形的或結(jié)構(gòu)化的結(jié)構(gòu)體上，或者所述磨料涂料可以是常規(guī)的成形涂覆的磨料涂料和上膠涂覆的磨料涂料。
在另一個方面，本發(fā)明提供了一種制造磨具的方法。所述方法包括擠出熔融聚合物材料，形成具有第一主表面和相反的第二主表面的熔融聚合物片材；用具有接觸表面的第一模具接觸所述熔融聚合物片材的第一主表面，所述接觸表面包括凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域的圖形，在所述第一主表面上形成對應(yīng)于凹入?yún)^(qū)域和凸起區(qū)域的圖形；用具有能在其上形成許多元件的接觸表面的第二模具接觸所述熔融聚合物片材的第二主表面，所述元件選自成形嚙合元件和成形嚙合元件的前體，它是兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分；固化所述熔融聚合物片材，得到所述背襯；使嚙合元件的前體形成為嚙合元件；以及提供至少覆蓋所述第一主表面的凸起區(qū)域的磨料涂層。
所述磨料涂層可如下形成，即用可固化粘合劑組合物的成形涂料至少涂覆所述第一主表面的凸起區(qū)域，將磨粒沉積于可固化粘合劑組合的成形涂料中，至少部分固化粘合劑組合物的成形涂料。優(yōu)選地，在成形涂料和磨粒上涂覆可固化上膠涂料組合物，然后使用適當(dāng)?shù)姆椒ㄍ耆袒龀尚瓮苛辖M合物和上膠涂料組合物。
在還有一個實(shí)例中，本發(fā)明提供了一種研磨工件的方法，包括接觸磨具的磨料涂層，所述磨具包括包含片狀聚合物基材的背襯，所述聚合物基材具有第一主表面和相反的第二主表面，所述第一主表面包括凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域的圖形，所述第二主表面包括許多成形嚙合元件，所述嚙合元件是兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分；以及至少覆蓋所述凸起區(qū)域的磨料涂層；和移動所述磨具或所述工件中的至少一種，研磨所述工件的接觸表面。
所述工件可由任意材料制成，例如，所述材料可選自金屬、木材、塑料和復(fù)合物。所述工件也可以是上了漆的工件，它可進(jìn)行研磨，以得到能再次上漆的表面。
本發(fā)明的磨具可轉(zhuǎn)變成任何一種常規(guī)的成形磨具，如磨盤、磨帶和矩形磨片。本發(fā)明磨具的優(yōu)選形狀是墊片形狀，它可成圓形以適應(yīng)常規(guī)的軌道砂磨裝置或類似的裝置，它具有支撐墊來接受形成在第二主表面上的機(jī)械嚙合元件。支撐墊可包括配套元件，它對應(yīng)于形成在磨具的第二主表面上的元件。
本發(fā)明還可參照下述

圖1-10來描述圖1是描述形成本發(fā)明背襯的方法和設(shè)備的示意圖。
圖2是本發(fā)明研磨背襯產(chǎn)品的一部分的放大截面圖。
圖3是本發(fā)明另一個實(shí)例的磨具的一部分的放大截面圖。
圖4是另一個實(shí)例的具有成形磨料涂層的磨具的一部分的放大截面圖。
圖5是用于制備制造模具的輥的俯視圖，所述制造模具可用來制造圖4所示磨具的成形磨料層。
圖6是圖5所示輥的一段沿線6-6的放大截面圖，可顯示表面細(xì)節(jié)。
圖7是圖5所示輥的另一段圖形表面沿線7-7的放大截面圖。
圖8是制造本發(fā)明磨具的一種方法的示意圖。
圖9是用來制造實(shí)施例2和3的模具的圖形的放大示意圖。
圖10是本發(fā)明磨具的光學(xué)顯微照片。
圖11是描述形成本發(fā)明背襯的優(yōu)選方法和設(shè)備的示意圖。
圖12描述了有關(guān)圖11所示制造模具中的洞的尺寸和間距的詳細(xì)信息。
圖13是使用圖11所示設(shè)備制造的背襯的截面顯微照片。
可以注意到，上述圖中，沒有一張圖提到尺寸和確定的特征，為了更清楚地理解本發(fā)明的基礎(chǔ)上，它們是可以放大的。
如圖1所示，擠出機(jī)10包括進(jìn)料斗11，通過該進(jìn)料斗可將顆粒狀聚合物材料輸入到所述擠出機(jī)中。所述擠出機(jī)可以是本領(lǐng)域中常規(guī)的市售擠出機(jī)，它能使用合適的擠出機(jī)模頭熔化和形成熔融的聚合物片材，得到熔融聚合物片12，它在具有圖形的輥14和帶15的有空腔的表面16之間行進(jìn)。優(yōu)選的擠出機(jī)是購自Johnson PlasticMachinery Co.，Chippewa Falls，WI的商品名“SINGLE SCREW EXTRUDER”的擠出機(jī)，它裝有具有開口的擠出機(jī)模頭，所述開口能形成熔融的材料片材。擠出機(jī)的工作條件如下擠出機(jī)模頭在248.9℃加熱，且具有12.7毫米(0.5英寸)的開口。在擠出機(jī)中，以26.7℃每分鐘的速率加熱聚合物材料。
具有圖形的輥14在18℃加熱，它由鋼制成，且以8.2米/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)。具有圖形的鋼輥14保持在18.3℃，它包括交錯排列的錐形圖形，輥的圓柱形表面上具有約1783錐體/厘米2(11500錐體/英寸2)。具有圖形的輥14以8.2米/分鐘旋轉(zhuǎn)。
具有有空腔表面16的帶15分別在輥17、18、19和20上行進(jìn)，所述表面16能形成筆直細(xì)桿。在有圖形表面的輥14和帶15的有空腔表面16之間形成輥隙，所述帶15放在輥17上，這樣熔融片12的上表面就有了許多凸起部分21，同時桿22就形成在了帶的表面16中了。得到的成形背襯23在其上表面具有凸起部分21，在其下表面具有細(xì)桿22，所述背襯23能進(jìn)行固化，并在空轉(zhuǎn)輥18的下面和空轉(zhuǎn)輥24的下面行進(jìn)，所述空轉(zhuǎn)輥18和24由形成桿的帶表面16隔開，這樣桿22就能從帶15的表面16上的成形開口中剝?nèi)?。接著，具有鉤元件前體桿22的背襯以螺旋形分別繞著三疊輥25、26和27行進(jìn)，使筆直桿22的末端變平，得到弄平的桿28。輥25在143℃加熱，以8.2米/分鐘順時針旋轉(zhuǎn)，它是由鋼制成的。輥26在10℃冷卻，以8.2米/分鐘順時針旋轉(zhuǎn)，它是由鋼制成的。輥27在143℃加熱，以8.2米/分鐘順時針旋轉(zhuǎn)，它是由鋼制成的。形成變平末端得到變平的桿28之后，得到的背襯材料29用輥30纏繞起來儲存。
圖2是背襯29的一部分的放大截面示意圖，它具有上表面40和下表面41。上表面40包括凸起區(qū)域42和凹入?yún)^(qū)域43。下表面41包括具有變平的末端45的筆直桿44，所述變平末端45可用來與環(huán)狀織物基材嚙合。制造許多成形嚙合元件的方法如美國專利5785784(Chesley等人)所述，該成形嚙合元件是用于背襯的第二主表面上的兩部分機(jī)械固定系統(tǒng)的一部分。
在圖1所示的設(shè)備中，環(huán)狀帶15是具有表面16的制造模具，所述表面16能由熔融熱塑性材料制造筆直桿22。優(yōu)選的熔融熱塑性材料是聚丙烯，購自Dow ChemcialCompany，Midland，MI的商品“SRD7587”。
圖3是本發(fā)明磨具50的一部分的放大截面圖。圖3所示背襯與圖2所示的背襯相似，它包括具有凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域的上表面和具有兩部分機(jī)械固定系統(tǒng)的一部分的下表面。在圖3中，機(jī)械固定系統(tǒng)的一部分包括鉤元件51。在圖3中，磨料涂層包括成形涂層52，其中嵌入了磨粒53，并在磨粒53上隨后覆蓋了上膠涂層54。
圖4是另一個磨具60的一部分的放大截面圖，所述磨具包括類似于圖2所示的背襯，所述背襯具有凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域。圖4所示的機(jī)械連接系統(tǒng)的一部分包括圓形末端桿61，它描述在美國專利5505747(Chesley等人)中。這些桿能與所述兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的第二部分嚙合，所述機(jī)械嚙合系統(tǒng)包括與圖4所示類似的圓形末端桿。圖4包括磨料涂層62，它包括位于粘合劑涂層65中的凸起部分63和凹入部分64，所述粘合劑涂層65包括磨粒66。
各個研磨復(fù)合物層包括對于表面改性以及磨具的耐用性很重要的組件。所述研磨復(fù)合物層的組分以及本發(fā)明的其他實(shí)例在本專利申請的以下部分討論。
磨粒本發(fā)明的磨具通常包括至少一層研磨復(fù)合物層，所述研磨復(fù)合物層包括許多分散在粘合劑中的磨粒，所述粘合劑是通過固化前體聚合物子單元制得的。所述粘合劑由包含前體聚合物子單元的粘合劑前體形成。所述磨粒均勻分散在粘合劑中或者所述磨粒可非均勻地分散其中。所述磨粒優(yōu)選均勻地分散在粘合劑中，這樣得到的磨具就具有更一致的切削能力。
磨粒的平均粒度為約0.01-1500微米，通常為0.01-500微米，較好為1-100微米。磨粒的粒度通常指最大尺寸的磨粒。在大參數(shù)情況下，粒度的分布有一定的范圍。在某些情況下，粒度分布優(yōu)選嚴(yán)格控制，這樣得到磨具就能對所需研磨的工件進(jìn)行均勻的表面拋光。
常規(guī)硬磨粒的例子包括熔凝氧化鋁、熱處理氧化鋁、白色的熔凝氧化鋁、黑色碳化硅、綠色碳化硅、二硼化鈦、碳化硼、碳化鎢、碳化鈦、金剛石(天然和合成的)、二氧化硅、氧化鐵、氧化鉻(chromia)、二氧化鈰、氧化鋯、二氧化鈦、硅酸鹽、氧化錫、立方氮化硼、石榴石、熔凝氧化鋁氧化鋯、溶膠凝膠磨粒等。溶膠凝膠磨粒的例子如美國專利4314827(Leitheiser等人)、4623364(Cottringer等人)、4744802(Schwabel)、4770671(Monroe等人)和4881951(Wood等人)所述。
所述術(shù)語磨粒包括用聚合物粘結(jié)在一起形成磨料聚集體的單個磨粒。磨料聚集體參見美國專利4311489(Kressner)、4652275(Bloecher等人)、4799939(Bloecher等人)和5500273(Holmes等人)?；蛘?，磨?？赏ㄟ^粒子間吸引力粘結(jié)在一起。
所述磨?？删哂信c其聯(lián)系在一起的形狀。這種形狀的例子包括桿狀、三角形、棱錐形、圓錐形、實(shí)心球狀、空心球狀等?；蛘?，所述磨?？梢允请S機(jī)形狀。
磨?？赏坑胁牧?，以得到具有所需性質(zhì)的粒子。例如，施涂到磨粒表面上的材料可提高磨粒和樹脂之間的粘合?；蛘?，施涂到磨粒表面上的材料可提高磨粒在前體聚合物子單元中的分散性。或者，表面涂層可改變和提高得到的磨粒的切削特性。該表面涂層可參見例如美國專利5011508(Wald等人)、1910444(Nicholson)、3041156(Rowse等人)、5009675(Kunz等人)、4997461(Markhoff-Matheny等人)、5213591(Celikkaya等人)、5085671(Martin等人)和5042991(Kunz等人)。
填料本發(fā)明磨具可包括還含有填料的磨料涂層。填料是平均粒度為0.1-50微米，通常為1-30微米的顆粒材料。用于本發(fā)明的填料的例子包括金屬碳酸鹽(如碳酸鈣、碳酸鈣鎂、碳酸鈉、碳酸鎂)、二氧化硅(如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纖維)、硅酸鹽(如滑石、粘土、蒙脫土、長石、云母、硅酸鈣、偏硅酸鈣、鋁硅酸鈉、硅酸鈉)、金屬硫酸鹽(如硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、硫酸鋁鈉、硫酸鋁)、石膏、蛭石、糖、木粉、三水合鋁、炭黑、金屬氧化物(如氧化鈣、氧化鋁、氧化錫、二氧化鈦)、金屬亞硫酸鹽(如亞硫酸鈣)、熱塑性粒子(如聚碳酸酯、聚醚酰亞胺、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、縮醛聚合物、聚氨酯、尼龍顆粒)和熱固性顆粒(如酚醛泡、酚醛珠、聚氨酯泡沫顆粒等)。所述填料還可以是鹽如鹵化物鹽。鹵化物鹽的例子包括氯化鈉、鉀冰晶石、鈉冰晶石、銨冰晶石、四氟硼酸鉀、四氟硼酸鈉、氟化硅、氯化鉀、氯化鎂。金屬填料的例子包括錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、鐵、鈦。其他混雜填料包括硫、有機(jī)硫化合物、石墨和金屬硫化物以及懸浮劑。
懸浮劑的一個例子是表面積小于150米2/克的無定形二氧化硅顆粒，購自Degussa Corp.，Rheinfelden，Germany，商品名為“OX-50”。加入懸浮劑可降低磨料漿料的總粘度。懸浮劑的使用還可參見美國專利5368619(Culler)。
粘合劑本發(fā)明的磨料涂層由可固化研磨復(fù)合物層形成，所述可固化研磨復(fù)合物層包括磨粒和前體聚合物子單元的混合物。可固化研磨復(fù)合物層優(yōu)選包括有機(jī)前體聚合物子單元。所述前體聚合物子單元優(yōu)選能充分流動，從而能涂覆表面。通過熟化(如聚合和/或交聯(lián))、干燥(如餾出液體)和/或僅僅冷卻使前體聚合物子單元固化。所述前體聚合物子單元可以是含有機(jī)溶劑、水、或100％固體(即基本上沒有溶劑)的組合物。熱塑性和/或熱固性聚合物、或材料及其組合物可用作前體聚合物子單元。前體聚合物子單元固化后，可固化的研磨復(fù)合物轉(zhuǎn)變成固化的研磨復(fù)合物。優(yōu)選的前體聚合物子單元可以是可縮合固化樹脂或可加成聚合的樹脂?？杉映删酆系臉渲梢允窍╂I式不飽和單體和/或低聚物。所用的可交聯(lián)材料的例子包括酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺粘合劑、乙烯基醚樹脂、具有側(cè)鏈α、β不飽和羰基的氨基塑料樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯樹脂、丙烯酸化異氰脲酸酯樹脂、脲醛樹脂、異氰脲酸酯樹脂、丙烯酸化聚氨酯樹脂、丙烯酸化環(huán)氧樹脂、或其混合物。
研磨復(fù)合物層可包括約1重量份-90重量份磨粒和10重量份-99重量份前體聚合物子單元。優(yōu)選地，研磨復(fù)合物層可包括約30-85重量份磨粒和約15-70重量份前體聚合物子單元。更優(yōu)選地，研磨復(fù)合物層可包括約40-70重量份磨粒和約30-60重量份前體聚合物子單元。
所述前體聚合物子單元優(yōu)選是可固化的有機(jī)材料(即在受到熱和/或其他能源如電子束、紫外線、可見光等時，或者在加入化學(xué)催化劑、水分或其他能使聚合物固化或聚合的試劑時，能聚合和/或交聯(lián)的聚合物子單元或材料)。前體聚合物子單元的例子包括氨基聚合物或氨基塑料聚合物，如烷基化的脲醛聚合物、蜜胺-甲醛聚合物、和烷基化的苯胍胺-甲醛聚合物、丙烯酸酯聚合物(包括丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸酯丙烯酸烷基酯、丙烯酸化環(huán)氧樹脂、丙烯酸化聚氨酯、丙烯酸化聚酯、丙烯酸化聚醚、乙烯基醚、丙烯酸化油和丙烯酸化硅氧烷)、醇酸樹脂聚合物(如氨基甲酸乙酯醇酸樹脂聚合物)、聚酯聚合物、反應(yīng)性氨基甲酸乙酯聚合物、酚醛樹脂聚合物(如可熔酚醛樹脂和線型酚醛樹脂清漆聚合物)、酚醛/膠乳聚合物、環(huán)氧聚合物(如雙酚環(huán)氧聚合物)、異氰酸酯、異氰脲酸酯、聚硅氧烷聚合物(如烷基烷氧基硅烷聚合物)、或反應(yīng)性乙烯基聚合物。得到的粘合劑可以是單體、低聚物、聚合物或其組合的形式。
氨基塑料前體聚合物子單元的每個分子或低聚物上具有至少一個側(cè)鏈α、β-不飽和羰基。這些聚合物材料還可參見美國專利4903440(Larson等人)和5236472(Kirk等人)。
優(yōu)選的固化研磨復(fù)合物由可自由基固化的前體聚合物子單元形成。這些前體聚合物子單元能在受到熱能和/或輻照能量下快速聚合?？勺杂苫袒那绑w聚合物子單元的一個優(yōu)選子集包括烯鍵式不飽和前體聚合物子單元。該烯鍵式不飽和前體聚合物子單元的例子包括氨基塑料單體或具有側(cè)鏈α、β不飽和羰基的低聚物、烯鍵式不飽和單體或低聚物、丙烯酸化異氰脲酸酯單體、丙烯酸化氨基甲酸乙酯低聚物、丙烯酸化環(huán)氧單體或低聚物、烯鍵式不飽和單體或稀釋劑、丙烯酸酯分散體、及其混合物。術(shù)語丙烯酸酯包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
烯鍵式不飽和前體聚合物子單元包括單體的和聚合的化合物，它們包含碳原子、氫原子和氧原子、以及任選的氮原子和鹵原子。氧原子或氮原子或這兩者通常以醚、酯、尿烷(urethane)、酰胺、和脲基團(tuán)的形式存在。所述烯鍵式不飽和單體可以是單官能、二官能、三官能、四官能或者更高官能的，它包括丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基單體。合適的烯鍵式不飽和化合物優(yōu)選是由含脂肪族單羥基或脂肪族多羥基的化合物與不飽和羧酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、或馬來酸)之間的反應(yīng)制得的酯。烯鍵式不飽和單體的代表性例子包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸羥丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸己內(nèi)脂、甲基丙烯酸己內(nèi)脂、甲基丙烯酸四氫糠酯、丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸(2-苯氧基)乙酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸異癸酯、聚乙二醇單丙烯酸酯、聚丙二醇單丙烯酸酯、乙烯基甲苯、乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、丙氧基化(propoxylate)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和季戊四醇四甲基丙烯酸酯。其他烯鍵式不飽和材料包括羧酸的單烯丙基、多烯丙基、或多甲基烯丙基酯和酰胺，如二烯丙基鄰苯二甲酸酯、二烯丙基己二酸酯、或N，N-二烯丙基己二酰二胺。其他含氮的烯鍵式不飽和單體包括三(2-丙烯酰氧基乙基)異氰脲酸酯、1，3，5-三(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-s-三嗪、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基-丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、或N-乙烯基-哌啶酮(piperidone)。
優(yōu)選的前體聚合物子單元包括兩種或多種丙烯酸酯單體的混合物。例如，所述前體聚合物子單元可以是三官能丙烯酸酯和單官能丙烯酸酯單體的混合物。一種前體聚合物子單元的例子是丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和2-(2乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯的混合物。多官能丙烯酸酯和單官能丙烯酸酯聚合物的重量比范圍為約1-90份多官能丙烯酸酯對約10-約99份單官能丙烯酸酯。
也可行的是由丙烯酸酯和環(huán)氧聚合物的混合物配制前體聚合物子單元，例如參見美國專利4751138(Tumey等人)。
其他前體聚合物子單元包括具有至少一個側(cè)鏈丙烯酸酯基團(tuán)的異氰脲酸酯衍生物，以及具有至少一個側(cè)鏈丙烯酸酯的異氰脲酸酯衍生物，具體參見美國專利4652274(Boettcher等人)。優(yōu)選的異氰酸酯材料是三(羥乙基)異氰脲酸酯的三丙烯酸酯。
其他前體聚合物子單元還包括二丙烯酸氨基甲酸乙酯，以及羥基封端異氰酸酯延伸的聚酯或聚醚的聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯的氨基甲酸乙酯。市售丙烯酸化氨基甲酸乙酯的例子包括購自Morton Chemical，Moss Point，MS的商品“UVITHANE782”、購自UCB Radcure Specialties，Smyrna，Ga的商品“CMD 6600”、“CMD 8400”和“CMD 8805”、購自Henkel Corp.，Hoboken，NJ的“PHOTOMER”樹脂(即PHOTOMER6010)、購自UCB Radcure Specialties的“EBECRYL 220”(六官能芳香族氨基甲酸乙酯丙烯酸酯)、“EBECRYL 284”(用1，6-己二醇二丙烯酸酯稀釋的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯1200)、“EBECRYL 4827”(芳香族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯)、“EBECRYL 4830”(用四乙二醇二丙烯酸酯稀釋的脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯)、“EBECRYL 6602”(用三羥甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯稀釋的三官能芳香族氨基甲酸乙酯丙烯酸酯)、“EBECRYL 840”(脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯)和“EBECRYL 8402”(脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯)、以及購自Sartomer Co.，Exton，Pa的“SARTOMER”樹脂(如“SARTOMER”9635、9645、9655、963-B80、966-A80、CN980M50等)。
還有其他前體聚合物子單元包括二丙烯酸環(huán)氧酯，以及聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸環(huán)氧酯，如雙酚A環(huán)氧聚合物的二丙烯酸酯。市售丙烯酸化環(huán)氧樹脂的例子包括購自UCB Radcure Specialties的商品“CMD 3500”、“CMD 3600”和“CMD 3700”。
其他前體聚合物子單元也可以是丙烯酸化聚酯聚合物。丙烯酸化的聚酯是丙烯酸與二元酸/脂肪族二醇基聚酯的反應(yīng)產(chǎn)物。市售丙烯酸化聚酯的例子包括購自Henkel Corp.，的商品“PHOTOMER 5007”(六官能丙烯酸酯)和“PHOTOMER 5108”(四官能四丙烯酸酯)、以及購自UCB Radcure Specialties的商品“EBECRYL 80”(四官能改性聚酯丙烯酸酯)、“EBECRYL 450”(脂肪酸改性聚酯六丙烯酸酯)和“EBECRYL 830”(六官能聚酯丙烯酸酯)。
其他優(yōu)選的前體聚合物子單元是烯鍵式不飽和低聚物和單體的混合物。例如，所述前體聚合物子單元可包括丙烯酸酯官能化氨基甲酸乙酯低聚物和一種或多種單官能丙烯酸酯單體的混合物。該丙烯酸酯單體可以是五官能丙烯酸酯、四官能丙烯酸酯、三官能丙烯酸酯、二官能丙烯酸酯、單官能丙烯酸酯的聚合物、或其組合。
所述前體聚合物子單元也可以是丙烯酸酯分散體，具體參見美國專利5378252(Follensbee)。
除了熱固性聚合物，也可使用熱塑性粘合劑。合適的熱塑性聚合物的例子包括聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、聚醚酰亞胺、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、縮醛聚合物、聚氯乙烯及其組合。
可使用任選與熱固性樹脂混合的水溶性前體聚合物子單元。水溶性前體聚合物子單元的例子包括聚乙烯醇、皮膠、或水溶性纖維素醚，如羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素或羥乙基甲基纖維素。這些粘合劑可參見美國專利4255164(Butkze等人)。
在前體聚合物子單元包含烯鍵式不飽和單體和低聚物的情況下，可使用聚合反應(yīng)引發(fā)劑。其例子包括有機(jī)過氧化物、偶氮類化合物、醌、亞硝基化合物、酰鹵、腙、巰基化合物、吡喃化合物、咪唑、氯三嗪、安息香、安息香烷基醚、二酮、苯基酮、或其混合物。合適的市售紫外活化光引發(fā)劑的例子為購自Ciba SpecialtyChemical，Tarrytown，NY的商品“IRGACURE 651”、“IRGACURE 184”和“DAROCUR1173”。其他可見光活化的光引發(fā)劑是購自Ciba Geigy Company的商品“IRGACURE369”。合適的可見光活化引發(fā)劑的例子可參見美國專利4735632(Oxamn等人)和5674122(Krech等人)。
合適的引發(fā)劑體系可包括光敏劑。代表性的光敏劑可具有羰基或叔氨基或其混合。優(yōu)選的具有羰基的光敏劑是二苯甲酮、苯乙酮、二苯基乙二酮、苯甲醛、鄰氯苯甲醛、氧雜蒽酮、噻噸酮、9，10-蒽醌或其他芳香族酮。優(yōu)選的具有叔氨基的光敏劑是甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、三乙醇胺、苯基甲基-乙醇胺、或二甲基氨基乙基苯甲酸鹽(酯)。市售光敏劑包括購自Biddle Sawyer Corp.，New York，NY的“QUANTICURE ITX”、“QUANTICURE QTX”、“QUANTICURE PTX”、“QUANTICUREEPD”。
通常，光敏劑或光引發(fā)劑體系的用量可約為前體聚合物子單元組分的0.01-10重量％，優(yōu)選為0.25-4.0重量％。
另外，在加入任何顆粒材料如磨粒和/或填料顆粒之前，優(yōu)選將引發(fā)劑分散(優(yōu)選均勻地分散)在前體聚合物子單元中。
通常，所述前體聚合物子單元優(yōu)選暴露在輻照能量下，優(yōu)選是紫外線或可見光，以固化或聚合前體聚合物子單元。在某些情況下，某些磨粒和/或某些添加劑會吸收紫外線和可見光，從而會阻止前體聚合物子單元適當(dāng)固化。例如，這通常會發(fā)生在使用二氧化鈰磨粒的情況下。使用含光引發(fā)劑的磷酸鹽，尤其是含光引發(fā)劑的?；⒀趸锟墒惯@個問題降至最小程度。該?；姿猁}氧化物的例子是2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物，它購自BASF Corporat ion，Ludwi gshafen，Germany的商品“LR8893”。其他市售?；⒀趸锏睦影ㄙ徸訡iba Specialty Chemicals的“DAROCUR 4263”和“DARCUR 4265”。
當(dāng)所述粘合劑是基于環(huán)氧或乙烯基醚的粘合劑時，陽離子引發(fā)劑可用來引發(fā)聚合反應(yīng)。陽離子引發(fā)劑的例子包括鎓陽離子鹽(如芳基锍鹽)，以及有機(jī)金屬鹽(如離子芳香烴體系)。其他例子可參見美國專利4751138(Tumey等人)、5256170(Harmer等人)、4985340(Palazotto)和4950696。
也可使用雙固化和雜化固化(hybrid-cure)光引發(fā)劑體系。在雙固化光引發(fā)劑體系中，通過相同或不同的反應(yīng)機(jī)理，固化或聚合反應(yīng)發(fā)生在兩個獨(dú)立步驟中。在雜化固化光引發(fā)劑體系中，當(dāng)暴露在紫外線/可見光或電子束輻照下時，同時進(jìn)行兩種固化機(jī)理。
背襯各種背襯可用于本發(fā)明的磨具，包括撓性背襯和更剛性的背襯。典型的撓性磨具背襯的例子包括聚合物膜、整潔的(primed)聚合物膜、布、紙、硬化紙、無紡織物和其處理過的種類及其組合。
如果凸起區(qū)域和機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分可通過使用熔融聚合物材料施加到主表面上來提供這些功能部件，可使用非聚合物背襯。即，非聚合物背襯可通過所述方法行進(jìn)，提供凸起區(qū)域和鉤或桿的型腔可用熔融聚合物填充。從第一主表面上的凸起區(qū)域最高點(diǎn)到第二主表面的背襯厚度通常約20-5000微米，優(yōu)選為50-2500微米。
或者，所述背襯可由多孔材料如發(fā)泡材料(包括敞開和封閉單元發(fā)泡材料)制得。
合適背襯的另一個例子參見美國專利5417726(Stout等人)。所述背襯也可由兩種或多種層壓在一起的背襯，以及卷入聚合物材料中的增強(qiáng)纖維(參見美國專利5573619(Benedict等人))組成。
所述背襯可以是片狀結(jié)構(gòu)，在本領(lǐng)域中以前認(rèn)為是一種粘結(jié)體系。例如，所述背襯可以是環(huán)狀織物，在相反的第二主表面和較光滑的第一主表面上具有嚙合圈。所述成形結(jié)構(gòu)粘附在所述第一主表面上。環(huán)狀織物的例子包括縫合圈、Tricot圈等。關(guān)于合適環(huán)狀織物的其他信息參見美國專利4609581(Ott)和5254194(Ott)?；蛘?，所述背襯可以是具有嚙合鉤的片狀結(jié)構(gòu)，所述嚙合鉤從相反的第二主表面和較光滑的第一主表面上伸出。所述成形結(jié)構(gòu)粘附在所述第一主表面上。這些具有嚙合鉤的片狀結(jié)構(gòu)的例子可參見美國專利5505747(Chesley)、5667540(Chesley)、5672186(Chesley)和6197076(Braunschweig)。使用時，所述嚙合圈或鉤設(shè)計成與支撐結(jié)構(gòu)(如墊板)的合適鉤或圈互連。
成形結(jié)構(gòu)所述成形結(jié)構(gòu)可由任何一種合適材料制得，所述材料包括無紡織物、發(fā)泡材料(敞開和封閉單元發(fā)泡材料)、聚合物薄膜、聚合物材料(熱固性和熱塑性聚合物)。熱固性材料的例子包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯、脲醛樹脂、蜜胺-甲醛等、熱塑性聚合物的例子包括聚氨酯、尼龍、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、苯乙烯等。
背襯凸起部分的高度為約0.05-約20微米，通常約0.1-約10微米，優(yōu)選約0.25-約5微米。磨粒涂層凸起部分的高度為約5微米(μm)-約1000微米，通常約25微米-約500微米，優(yōu)選約25微米-約250微米。
背襯的凸起部分與磨粒涂層的凸起部分的高度比為約1∶1-1000∶1，通常約2∶1-500∶1，優(yōu)選約5∶1-100∶1。
成形結(jié)構(gòu)可連接到背襯上，或者成形結(jié)構(gòu)可與所述背襯成整體。
成形背襯有許多方法來用所述成形結(jié)構(gòu)制備所述背襯。一方面，所述成形結(jié)構(gòu)可層壓或粘附到背襯的第一主表面上?？墒褂萌魏魏线m的層壓技術(shù)或粘合劑。另一方面，成形結(jié)構(gòu)形成在所述背襯的第一主表面上?？墒褂迷S多方法來達(dá)到此目的。
在第一種方法中，使用連續(xù)模塑方法形成成形結(jié)構(gòu)。在該方法中，通常優(yōu)選由丙烯酸酯和/或環(huán)氧樹脂制造成形結(jié)構(gòu)，所述丙烯酸酯和/或環(huán)氧樹脂能交聯(lián)成丙烯酸酯和/或環(huán)氧聚合物。關(guān)于丙烯酸酯樹脂和環(huán)氧樹脂的其他細(xì)節(jié)可參見本專利申請的粘合劑部分。圖8描述了將成形涂料施加到所述背襯的第一主表面上的設(shè)備123。制造模具124呈帶形，所述帶為具有有空腔的接觸表面130、相反的支撐表面138和在接觸表面130中的適當(dāng)尺寸的空腔。具有第一主表面126和第二主表面127的背襯125從輥128上解繞。當(dāng)背襯125從輥128上解繞時，制造模具124從輥129上解繞。制造模具124的接觸表面130上涂有用來在涂覆站131處形成成形結(jié)構(gòu)的粘合劑前體。在涂覆步驟之前可加熱所述粘合劑前體，以降低其粘度。所述涂覆站131包括任何常規(guī)的涂覆裝置，如刮刀涂布機(jī)、滴模涂布機(jī)(drop die coater)、簾流涂布機(jī)、真空口模式涂布機(jī)(vacuum die coater)、或擠塑口模式涂布機(jī)。涂覆制造模具124的接觸表面130后，所述背襯125和制造模具124放在一起，從而使所述混合物濕潤背襯125的第一主表面126。在圖8中，使用接觸包膠夾輥133壓迫所述混合物使其與背襯125接觸，它也向著支撐鼓135壓迫制造模具/粘合劑前體/背襯結(jié)構(gòu)體。接著，使用輻照能量源137通過制造模具124的背面138，將足量的輻照能量傳送入混合物中，以至少部分固化粘合劑前體，從而形成成形的、可處理結(jié)構(gòu)139。然后，從所述成形的、可處理結(jié)構(gòu)139上分離制造模具124，制造模具124從成形的可處理結(jié)構(gòu)139上的分離發(fā)生在輥140上。剛好通過輥140后，成形的可處理結(jié)構(gòu)139與制造模具124之間的角度α優(yōu)選是陡的，例如超過30°，以從制造模具124上完全分離成形的可處理結(jié)構(gòu)139。所述制造模具124重新纏繞在輥141上，這樣它就能重新使用了。成形的可處理結(jié)構(gòu)139纏繞在輥143上。如果所述粘合劑前體并沒有完全固化，可通過再次施加輻照能量(如熱能或其他輻照能源)來完全固化，形成成形背襯?；蛘?，可在沒有使用其他能源的情況下達(dá)到完全固化，形成涂覆磨具。所述術(shù)語“完全固化”等表示粘合劑前體已經(jīng)充分固化，這樣得到的產(chǎn)品可用作涂覆磨具用的背襯。
通常，制造模具可用來提供具有精確或不規(guī)則成形結(jié)構(gòu)陣列的聚合物復(fù)合物層。所述制造模具具有包含許多空腔的表面。這些空腔本質(zhì)上與聚合物結(jié)構(gòu)的形狀相反，從而能夠形成聚合物結(jié)構(gòu)的形狀和布局。這些空腔可具有任何的幾何形狀，與所述幾何形狀相反的形狀適應(yīng)要涂覆磨料層的成形結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，選擇洞的形狀，以使成形結(jié)構(gòu)的表面積從離開背襯起減少。所述制造模具可以是帶、片、連續(xù)片或卷材(web)、涂覆輥(如照相凹版印刷輥)、安裝在涂覆輥上的套管、或模子?？墒褂孟嗤脑O(shè)備來將成形磨料涂層施加到背襯上。關(guān)于制造模具的其他細(xì)節(jié)可參見“制造磨料涂層”部分。
在制造成形背襯的另一種方法中，可將可固化樹脂涂覆在照相凹版印刷輥的表面上。所述背襯接觸照相凹版印刷輥，所述可固化樹脂濕潤所述背襯。然后，所述照相凹版印刷輥使可固化樹脂形成圖形或紋理。接著，從照相凹版印刷輥上移走樹脂/背襯組合，得到的結(jié)構(gòu)體暴露在環(huán)境中，以固化前體聚合物子單元，形成成形聚合物功能部件(feature)。該方法一種變化是將可固化樹脂涂覆在背襯上，使背襯與照相凹版印刷輥接觸。
所述照相凹版印刷輥可形成所需的圖形，如六角形陣列、截頂?shù)募埂⒕W(wǎng)格、球形、截頂?shù)睦忮F形、立方體、塊體、或棒。所述照相凹版印刷輥也可形成一種圖形，其中在相鄰聚合物功能部件之間有水平部分?；蛘撸稣障喟及嬗∷⑤伩尚纬梢环N圖形，其中背襯陳列在相鄰的聚合物成形體之間。同樣地，所述照相凹版印刷輥可形成一種圖形，其中有聚合物成形體的混合物。
在還有一種方法中，通過絲網(wǎng)噴涂或涂覆可固化樹脂層，使所述可固化樹脂層形成一定圖形。接著，固化所述前體聚合物子單元，形成聚合物結(jié)構(gòu)。所述絲網(wǎng)可形成所需的圖形，如六角形陣列、截頂?shù)募埂⒕W(wǎng)格、球形、截頂?shù)睦忮F形、立方體、塊體、或棒。所述絲網(wǎng)也可形成一種圖形，其中在相鄰聚合物結(jié)構(gòu)之間有水平部分。或者，所述絲網(wǎng)可形成一種圖形，其中所述背襯陳列在相鄰聚合物結(jié)構(gòu)之間。同樣地，所述絲網(wǎng)可形成一種圖形，其中有聚合物成形體的混合物。
制造成形背襯的另一種方法是將有紋理的、成形的或壓花的層層壓在背襯的第一主表面上。接著，得到的成形層壓物可用作所述背襯，其中磨料層涂覆在有紋理的、成形的或壓花的層上。該有紋理的、成形的或壓花的層可包括例如疏松布或絲網(wǎng)。
制造成形背襯的還有一種方法是將可固化樹脂圖形涂覆(pattern-coat)在通常平坦的背襯上，所述樹脂包含能隨后展開的組分，這樣展開后就能提高所述圖形涂覆的樹脂功能部件的尺寸。所述展開優(yōu)選在樹脂固化前發(fā)生，但也可在固化后發(fā)生。能隨著加工條件的變化而展開的組分的例子包括可展開微球體，例如購自Pierce-stevens Corp，Buffalo，NY的商品MICROPEARL。該方法的改進(jìn)是在加入可固化樹脂前展開所述聚合物微球體。所述可固化樹脂圖形涂覆進(jìn)入具有充分高度的結(jié)構(gòu)體，隨后固化，得到具有功能部件的成形背襯，所述功能部件包括聚合物泡沫材料。
由成形結(jié)構(gòu)組成的背襯也可通過連續(xù)涂覆一層可固化樹脂來形成，所述樹脂包含能隨后通過局部輻照具有特定波長范圍的電磁波(如紅外線)以一定圖形展開的組分。優(yōu)選地，在可展開組分的圖形展開后，固化可固化樹脂層。
在還有一個方法中，所述背襯進(jìn)行壓花，形成成形結(jié)構(gòu)。例如，熱塑性膜或泡沫材料(如尼龍、丙烯、聚酯、聚乙烯等)可進(jìn)行熱壓花。所述壓花模具本質(zhì)上與成形結(jié)構(gòu)的所需形狀相反且尺寸相同。
背襯和/或成形結(jié)構(gòu)的具體類型和結(jié)構(gòu)取決于許多因素，主要取決于研磨用的最終磨具所需的性質(zhì)。例如，當(dāng)需要撓性磨具時，可使用泡沫背襯和泡沫結(jié)構(gòu)。或者，當(dāng)需要高剪切速率時，優(yōu)選是更硬的背襯。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能制造成具有適當(dāng)特性的背襯和成形結(jié)構(gòu)。
研磨復(fù)合物層本發(fā)明的研磨復(fù)合物層通常包括許多固定且分散在前體聚合物子單元中的磨粒，但可包括其他添加劑，如偶聯(lián)劑、填料、發(fā)泡劑、纖維、抗靜電劑、引發(fā)劑、懸浮劑、光敏劑、潤滑劑、濕潤劑、表面活性劑、顏料、染料、UV穩(wěn)定劑和懸浮劑。這些添加劑的用量取決于其所需的性質(zhì)。
研磨復(fù)合物任選包括增塑劑。通常，加入增塑劑可提高研磨復(fù)合物的可侵蝕性，軟化整個粘合劑組合物。在一些例子中，所述增塑劑可用作前體聚合物子單元的稀釋劑。所述增塑劑優(yōu)選能與前體聚合物子單元相容，以最小化相分離。合適的增塑劑的例子包括聚乙二醇、聚氯乙烯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸烷基芐基酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、纖維素酯、硅油、己二酸酯和癸二酸酯、多元醇、多元醇衍生物、叔丁基苯基二苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、蓖麻油、或其組合。鄰苯二甲酸酯衍生物是一種優(yōu)選的增塑劑。
所述磨?；蚰チ贤繉舆€可包括表面改性添加劑，它包括濕潤劑(有時候也叫表面活性劑)和偶聯(lián)劑。偶聯(lián)劑可在前體聚合物子單元和所述磨粒之間形成連接橋。另外，所述偶聯(lián)劑可在粘合劑和填料顆粒之間形成連接橋。偶聯(lián)劑的例子包括硅烷、鈦酸鹽、和鋁酸鋯。
另外，可在研磨復(fù)合物中加入水和/或有機(jī)溶劑。選擇水和/或有機(jī)溶劑的用量，以得到前體聚合物子單元和研磨顆粒的所需涂覆粘度。通常，水和/或有機(jī)溶劑應(yīng)該能與前體聚合物子單元相容。所述前體聚合后，除去所述水和/或溶劑，或者，可保留在研磨復(fù)合物中。合適的水溶性和/或水敏添加劑包括聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、或纖維素基顆粒。
烯鍵式不飽和稀釋劑或單體的例子可參見美國專利5236472(Kirk等人)。在一些例子中，這些烯鍵式不飽和稀釋劑是有用的，因?yàn)樗鼈兡芘c水相容。其他反應(yīng)性稀釋劑可參見美國專利5178646(Barber等人)。
研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的構(gòu)造本發(fā)明的磨具包含具有至少一層研磨復(fù)合物層的磨料涂料，所述研磨復(fù)合物層包括許多成形的、優(yōu)選是精確成形的研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)。結(jié)合術(shù)語“研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)”的術(shù)語“成形”指“精確成形”和“不規(guī)則成形”研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的磨具可包含許多所述以預(yù)定陣列排列在背襯上的成形研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)。例如通過固化位于背襯上以及制造模具的空腔中的前體聚合物子單元可形成研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)。
研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的性質(zhì)可以是任何一種幾何構(gòu)造。通常，與背襯接觸的成形物的底比復(fù)合物結(jié)構(gòu)的末端具有更大的面積。研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的形狀可選自許多幾何立體，如立方體、圓柱體、棱柱形、平行六面體、錐體、截頂?shù)腻F體、圓錐、半球體、截頂?shù)膱A錐、或具有任何截面的柱。通常，具有錐體結(jié)構(gòu)的成形復(fù)合物有三、四、五或六個面，不包括底。研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)在底部的截面形狀不同于在其末端的截面形狀。這些形狀之間的變化可以是平穩(wěn)和連續(xù)的，或可發(fā)生在離散步驟中。所述研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)也可具有不同形狀的混合物。所述研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)可按行、盤旋、螺旋或網(wǎng)格的形式排列，或者可無規(guī)放置。
形成研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的面相對于背襯來說可以是垂直的，傾斜的或隨著朝向末端的寬度減少而逐漸傾斜。也可使用在末端的截面大于在背面的截面的研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)，盡管制造起來更難。
各個研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的高度優(yōu)選是相同的，但在簡單固定的磨具中，可具有不同高度的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。所述復(fù)合物結(jié)構(gòu)的高度通常小于約2000微米，更優(yōu)選為約25-1000微米。所述研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的直徑或截面寬度為約5-500微米，通常為約10-250微米。
研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的底相互之間可相鄰，或者，相鄰研磨復(fù)合物的底相互之間隔開一定距離。
所述研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的線性間隔為約1-24000復(fù)合物/厘米2，優(yōu)選至少約50-15000研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)/厘米2。所述線性間隔可變化，這樣在某個區(qū)域的復(fù)合物結(jié)構(gòu)的濃度就會大于另外一個區(qū)域。復(fù)合物結(jié)構(gòu)的區(qū)域間隔(area spacing)為約1研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)每線性厘米-約100研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)每線性厘米，優(yōu)選為約5研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)每線性厘米-約80研磨復(fù)合物每線性厘米。
支撐面積的百分?jǐn)?shù)可為約5-約95％，通常約10％-約80％，優(yōu)選約25％-約75％，更優(yōu)選約30％-約70％。
成形研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)優(yōu)選以預(yù)定圖形陳列在背襯上，或者預(yù)先固化的研磨復(fù)合物層上。通常，所述研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的預(yù)定圖形會對應(yīng)于制造模具上的空腔的圖形。因此，所述圖形可在模具與模具之間重復(fù)制造。
在一個實(shí)例中，本發(fā)明磨具可包含陣列形式的研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)。對于單研磨復(fù)合物層，規(guī)則陳列指研磨組合物結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)的行和列。在另一個實(shí)例中，所述研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)可設(shè)定為“無規(guī)”陣列或圖形。因此，這意味著所述研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)不是以特定的行和列對準(zhǔn)的。例如，所述研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)可設(shè)定為美國專利5681217(Hoopman等人)中所述的形式。但是，可以認(rèn)為所述“無規(guī)”陣列是預(yù)定的圖形，其中所述復(fù)合物的位置是預(yù)定的，對應(yīng)于用來制造磨具的制造模具中的空腔的位置。術(shù)語“陣列”指“無規(guī)”和“規(guī)則”陣列。
制造模具圖5描述了用來如圖8所示制備制造模具124的輥。輥150的下述具體實(shí)例可用來制備制造模具124，然后所述制造模具124可用來制備本發(fā)明的研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)。輥150具有軸151和旋轉(zhuǎn)軸152。在這種情況下，所述圖形表面包括圍繞輥的相鄰圓周槽的第一系列153和相等間隔的槽的第二系列154，所述相等間隔的槽與旋轉(zhuǎn)軸152成30°角鋪開。
圖6描述了輥150的圖形表面部分一段沿圖5中垂直于系列153中槽的直線6-6的放大截面圖。圖6描述了一種具有峰的圖形表面，峰與峰之間的間距x為54.8微米，谷到峰之間的峰高度y為55微米，角度z為53°。
圖7描述了輥150的圖形表面一段沿圖5中垂直于系列154中槽的直線7-7的放大截面圖。圖7描述了具有角度w為99.5°的槽155，所述角度為相鄰的峰斜面之間的角度，谷之間的間距t為250微米，谷深度s為55微米。
根據(jù)美國專利5435816(Spurgeon等人)所述的方法，輥150也可用來制備制造模具，所述制造模具可用來形成圖4所示磨料層162中的成形結(jié)構(gòu)。圖9描述了示例性方形成形結(jié)構(gòu)的平面圖，所述方形成形結(jié)構(gòu)具有柱和由尺寸a和b限定的支撐區(qū)域。
制造模具可用來提供具有精確或無規(guī)成形研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)陣列的研磨復(fù)合物層。制造模具具有含許多空腔的表面。這些空腔本質(zhì)上是研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的反相形狀，它可形成相應(yīng)于所述研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的形狀和布局。這些空腔可具有任何幾何形狀，所述幾何形狀是與適用于研磨復(fù)合物的幾何形狀相反的形狀。優(yōu)選地，選擇所述空腔的形狀，這樣所述研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的表面區(qū)域會從離開背襯開始減少。
所述制造模具可以是帶、片、連續(xù)片或卷材(web)、涂覆輥(如照相凹版印刷輥)、安裝在涂覆輥上的套筒、或模頭。所述制造模具可包括金屬(如鎳)、金屬合金、或塑料。所述金屬制造模具可由任何常規(guī)技術(shù)如照相平板印刷術(shù)、滾花、雕刻、滾刀、電成型、金剛石車削等。制造金屬母模具的優(yōu)選方法參見美國專利5975987(Hoopman等人)。
熱塑性模具可由金屬母模具復(fù)制。所述母模具可具有與所述制造模具所需相反的圖形。所述母模具優(yōu)選由金屬制成，例如鍍鎳的金屬(如鋁、銅或青銅)。熱塑性片材可任選隨同母模具一起加熱，這樣通過將兩者壓在一起用所述母模具對所述熱塑性材料進(jìn)行壓花。所述熱塑性材料也可擠出或模塑在母模具上，然后進(jìn)行壓迫。將所述熱塑性材料冷卻到不流動狀態(tài)，然后從所述母模具上分離，得到制造模具。所述制造模具也可包含剝離涂層，以更容易地從制造模具中脫除所述磨具。該剝離涂層的例子包括硅氧烷和含氟化合物。
合適的熱塑性制造模具參見美國專利5435816(Spurgeon等人)。用來形成制造模具的熱塑性材料的例子包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、或其組合。優(yōu)選地，所述熱塑性制造模具包含添加劑如抗氧化劑和/或UV穩(wěn)定劑。這些添加劑可延長制造模具的使用壽命。
制造磨具的方法有許多方法可用來制造本發(fā)明磨具。一方面，所述磨料涂層包括許多精確成形的研磨復(fù)合物。另一方面，所述磨料涂層包括沒有精確成形的研磨組合物，有時候指無規(guī)成形研磨復(fù)合物。用來制造具有一層研磨復(fù)合物層(所述復(fù)合物層具有精確成形的研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu))的磨具的優(yōu)選方法參見美國專利5152917(Pieper等人)和5435816(Spurgeon等人)。合適方法的其他描述參見美國專利5454844(Hibbard等人)、5437754(Calhoun)和5304223(Pieper等人)。
制備具有許多成形研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的研磨復(fù)合物層的合適方法包括制備含磨粒、前體聚合物子單元和任選添加劑的可固化研磨復(fù)合物層；提供具有前表面的制造模具；將所述可固化研磨復(fù)合物層導(dǎo)入具有許多空腔的制造模具的空腔中；將磨具的背襯或預(yù)先固化的研磨復(fù)合物層導(dǎo)入到可固化研磨復(fù)合物層中；在磨具離開所述制造模具的空腔之前固化可固化的研磨復(fù)合物層，形成含研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的固化研磨復(fù)合物層。所述可固化的研磨復(fù)合物施加在所述制造模具上，以使所述可固化研磨復(fù)合物層的厚度小于或等于其實(shí)際厚度限制。
基本上沒有許多精確成形研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)的研磨復(fù)合物層是這樣制得的，即將可固化研磨復(fù)合物層放在背襯上、或者放置預(yù)先固化的研磨復(fù)合物層，這與制造模具無關(guān)，固化所述研磨復(fù)合物層，形成固化的研磨復(fù)合物層。所述可固化的復(fù)合物層施加在表面上，以使所述研磨復(fù)合物層的厚度小于或等于其實(shí)際厚度限制。其中研磨復(fù)合物層可通過重復(fù)上述步驟施加到磨具上。
可固化研磨復(fù)合物層可通過任何合適的混合技術(shù)將前體聚合物子單元、磨粒和任選的添加劑混在一起制成的?；旌霞夹g(shù)的例子包括低速剪切和高速剪切混合，其中高速剪切混合是優(yōu)選的。在混合步驟中也可結(jié)合利用超聲波能量來降低可固化研磨復(fù)合物的粘度(粘度在制造磨具的過程中是很重要的)和/或影響得到的可固化研磨復(fù)合物層的流變學(xué)。或者，可固化研磨復(fù)合物層可在30-70℃加熱，進(jìn)行微流化或球磨，以混合可固化的研磨復(fù)合物。
通常，磨粒逐漸加入到前體聚合物子單元中。優(yōu)選地，可固化研磨復(fù)合物層可以是前體聚合物子單元、磨粒和任選的添加劑的均勻混合物。如果需要的話，可加入水和/或溶劑來降低粘度?？赏ㄟ^在混合步驟中或之后抽真空來使氣泡的形成最小化。
涂覆站可以是任何常規(guī)涂層裝置如滴模涂布機(jī)、刮刀涂布機(jī)、簾流涂布機(jī)、真空口模式涂布機(jī)(vacuum die coater)、或擠塑口模式涂布機(jī)。優(yōu)選的涂布技術(shù)是真空流體定位口模(vacuum fluid bearing die)涂布技術(shù)，具體參見美國專利3594865、4959265(Wood)和5077870(Melbye等人)。涂覆時，氣泡的形成優(yōu)選是最小的。
在另一個實(shí)例中，成形、撓性背襯和成形研磨復(fù)合物的成形部分可通過簡單地用模具加工來模塑，所述用模具加工使用了一次或兩次連續(xù)的涂覆操作?；蛘?，所述制造模具可在兩個相繼涂覆步驟中填充，其中第一步填充步驟中僅僅用非研磨組合物部分填充，第二步涂覆步驟用填有磨粒的樹脂或漿料填充模具的剩余部分。根據(jù)背襯的成形功能部件的形狀以及第一涂覆步驟的非研磨組合物，可定制第二步中的填有磨粒的樹脂或漿料，以最優(yōu)化得到的磨具的性能。在兩步涂覆操作中，優(yōu)選使用前述真空流體定位口模式方法或滑動口模式方法(參見美國專利5741549(Maier等人))來進(jìn)行第一步涂覆操作。
涂覆制造模具后，使用任意的方法使磨具的背襯或預(yù)先固化的研磨復(fù)合物層和可固化研磨復(fù)合物的下一層接觸，這樣就使可固化研磨復(fù)合物的下一層濕潤成形背襯的表面。所述可固化研磨復(fù)合物層通過接觸包膠夾輥與成形背襯接觸，所述包膠夾輥將得到的結(jié)構(gòu)體壓在一起。所述包膠夾輥可由任意的材料制成；但是，所述包膠夾輥優(yōu)選由結(jié)構(gòu)材料如金屬、金屬合金、橡膠或陶瓷制成。所述包膠夾輥的硬度為約30-120杜羅硬度計，優(yōu)選約60-100杜羅硬度計，更優(yōu)選為90杜羅硬度計。
然后，通過能源將能量傳送到可固化研磨復(fù)合物層中，以至少部分固化所述前體聚合物子單元。所述能源的選擇部分取決于前體聚合物子單元的化學(xué)性質(zhì)、制造模具的類型以及其他加工條件。所述能源不應(yīng)大量降解制造模具或背襯。前體聚合物子單元的部分固化意味著所述前體聚合物子單元聚合成這樣一種狀態(tài)，即當(dāng)轉(zhuǎn)化成制造模具時使可固化研磨復(fù)合物層不能流動。如果需要的話，從制造模具上移走之后，所述前體聚合物子單元可使用常規(guī)能源完全固化。
至少部分固化所述前體聚合物子單元后，分開所述制造模具和磨具。如果所述前體聚合物子單元基本上沒有完全固化，接著，所述前體聚合物子單元可通過時間和/或暴露在能源下基本上完全固化。最后，所述制造模具重新纏繞在心軸上，這樣制造模具就能再次使用，固定的磨具纏繞在另一個心軸上。
在該方法的另一個實(shí)例中，所述可固化的研磨復(fù)合物層涂覆在成形背襯上，且并沒有進(jìn)入制造模具的空腔中。接著，使所述可固化的研磨復(fù)合物層涂覆的背襯與制造模具接觸，從而使?jié){料流入制造模具的空腔中。制造磨具的剩余步驟與前述相同。
優(yōu)選地，使用輻照能量固化前體聚合物子單元?？赏ㄟ^所述背襯或制造模具傳送所述輻照能量。成形背襯或制造模具不應(yīng)大量吸收所述輻照能量。另外，輻照能源不應(yīng)大量降解背襯或制造模具。例如，紫外線可通過聚酯背襯傳送?；蛘?，如果制造模具由某些熱塑性材料如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚氯乙烯、或其組合制成，紫外線或可見光可通過制造模具傳送到漿料中。對于熱塑性基制造模具，制造固定磨具的工作條件應(yīng)這樣設(shè)定，即不產(chǎn)生過量的熱量。如果產(chǎn)生了過量的熱量，會扭曲或熔化所述熱塑性模具。
所述能源可以是熱能源或輻照能源，如電子束、紫外線或可見光。所需能量的數(shù)量取決于前體聚合物子單元中的反應(yīng)基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)、以及粘合劑漿料的厚度和密度。對于熱能，約50℃-約250℃的爐溫對成形結(jié)構(gòu)和/或背襯有效，約15分鐘-約16小時的持續(xù)加熱時間通常是足夠的?？墒褂秒娮邮椪栈螂x子輻照，其能量水平約0.1-約10Mrad，優(yōu)選的能量水平為約1-約10Mrad。紫外線輻照包括波長在約200-約400納米，優(yōu)選在約250-400納米?？梢姽廨椪瞻úㄩL在約400-約800納米，優(yōu)選在約400-550納米。
得到的固化研磨復(fù)合物層可具有與制造模具相反的圖形。通過至少部分固化或固化在制造模具上，所述研磨復(fù)合物層具有精確且預(yù)定的圖形。
有許多方法可制造具有不規(guī)則成形研磨復(fù)合物的研磨復(fù)合物。當(dāng)不規(guī)則成形時，盡管如此，這些研磨復(fù)合物可設(shè)定成預(yù)定的圖形，其中復(fù)合物的位置是預(yù)定的。在一種方法中，涂覆可固化研磨復(fù)合物，使研磨復(fù)合物層的厚度在所述復(fù)合物的實(shí)際厚度限制內(nèi)，所述可固化研磨復(fù)合物涂覆入制造模具的空腔中，形成研磨復(fù)合物。所述制造模具可與前述在精確成形復(fù)合物的情況下相同制造模具。但是，在前體聚合物子單元充分固化前，從制造模具上移走所述可固化研磨復(fù)合物層，在從所述制造模具上移走時基本上保留其形狀。隨后，固化前體聚合物子單元。由于所述前體聚合物子單元在位于制造模具的空腔中時并沒有固化，導(dǎo)致可固化研磨復(fù)合物層流動且使研磨復(fù)合物的形狀扭曲。
在制造不規(guī)則成形復(fù)合物的另一種方法中，所述可固化研磨復(fù)合物可涂覆在照相凹版印刷輥的表面上。成形背襯與所述照相凹版印刷輥接觸，所述可固化研磨復(fù)合物濕潤所述背襯。接著，照相凹版印刷輥在所述可固化研磨復(fù)合物中形成圖形或紋理。然后，漿料/背襯組合從所述照相凹版印刷輥上移走，得到結(jié)構(gòu)體暴露在環(huán)境中，固化所述前體聚合物子單元，形成研磨復(fù)合物。該方法的一種變化是將可固化研磨復(fù)合物涂覆在背襯上，使背襯與照相凹版印刷輥接觸。
所述照相凹版印刷輥可形成所需的圖形，如六角形陣列、脊、網(wǎng)格、球體、棱錐形、截頂?shù)睦忮F形、圓錐形、立方體、塊、或棒。所述照相凹版印刷輥也可形成一定圖形，其中在相鄰研磨復(fù)合物之間形成水平區(qū)域。該水平區(qū)域可包括磨粒和粘合劑的混合物?；蛘?，照相凹版印刷輥可形成一定的圖形，其中背襯陳列在相鄰研磨復(fù)合物形狀之間。同樣地，照相凹版印刷輥可形成一定的圖形，其中有研磨復(fù)合物成形物的混合物。
另一種方法是將可固化研磨復(fù)合物層通過絲網(wǎng)噴涂或涂覆，形成圖形和研磨復(fù)合物。接著，固化所述前體聚合物子單元，形成研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)。所述絲網(wǎng)能形成任何所需的圖形，如六角形陣列、脊、網(wǎng)格、球體、棱錐形、截頂?shù)睦忮F形、圓錐、立方體、塊或棒。該絲網(wǎng)也可形成一定的圖形，其中在相鄰研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)之間有水平區(qū)域。該水平區(qū)域可包括磨粒和粘合劑的混合物?；蛘撸摻z網(wǎng)能形成一定的圖形，其中背襯陳列在相鄰研磨復(fù)合物結(jié)構(gòu)之間。同樣地，該絲網(wǎng)可形成一定的圖形，其中有研磨復(fù)合物成形物的混合物。該方法參見美國專利3605349(Anthon)。
連接系統(tǒng)本發(fā)明的磨具可固定在支撐結(jié)構(gòu)上，通常指支撐墊。所述磨具可使用整體機(jī)械連接系統(tǒng)如鉤和圈連接系統(tǒng)固定。
所述連接系統(tǒng)必需具有足夠的粘合強(qiáng)度，以在使用時將涂覆的磨具固定到支撐墊上。
所述成形背襯的背面包括機(jī)械固定系統(tǒng)的整體部分，如變平的桿部分或鉤部分。然后，這些鉤或變平的桿可提供涂覆磨具和含環(huán)狀織物的支撐墊之間的嚙合。
測試程序以下測試過程用于評價本發(fā)明的樹脂組合物和涂層研磨制品。
SCHIEFER潤濕實(shí)驗(yàn)將研磨涂層層壓到具有變平嚙合突起的片狀背襯上，并轉(zhuǎn)化成10.16cm(4英寸)的盤，所述背襯可以商品名HOOKTMII購于3M公司。將背襯墊固定到SCHIEFER研磨測試機(jī)的驅(qū)動板上，并使之豎直，然后進(jìn)行潤濕實(shí)驗(yàn)，所述研磨測試機(jī)可購于Frazier Precision公司(Gaithersburg，MD)。商品名為“POLYCAST”丙烯酸塑料的盤狀丙烯酸塑料工件，其外徑為10.16cm(4英寸)，厚為1.27cm(0.5英寸)，購于Sielye塑料公司(Bloomington，MN)。水的流速設(shè)定為60g/min。將454克(1磅)重物放在研磨測試機(jī)的載重平臺上，將安裝好的研磨樣品下移到工件上，開動測試機(jī)。讓測試機(jī)轉(zhuǎn)動90圈，30圈為一組。在工件上的四個位置測定表面拋光值Rz，每30圈測定一次，每個實(shí)驗(yàn)樣品測三次。
板實(shí)驗(yàn)從研磨實(shí)驗(yàn)材料上切下直徑為15.2cm(6英寸)的環(huán)形樣品，并安裝到56964型DYNABRADE精細(xì)拋光打磨機(jī)上，所述打磨機(jī)購于Dynabrade公司(Clarence，NY)。研磨實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行1分鐘，分別在10秒、20秒和30秒測定實(shí)驗(yàn)板上三個相鄰部分，氣壓為344kPa(50psi)。實(shí)驗(yàn)板是漆有黑色基涂層/透明涂層的冷軋鋼板(E-涂層ED5000；底涂層764-204；基涂層542AB921；透明涂層RK8010A)，購于ACT實(shí)驗(yàn)用品公司(Hillsdale，MI)。在每個實(shí)驗(yàn)板部分測定五個點(diǎn)的表面拋光值Rz，每個實(shí)驗(yàn)樣品測定三次。
表面拋光Rz是測定長度上單個粗糙深度的平均值，其中單個粗糙深度是最高點(diǎn)和最低點(diǎn)之間的垂直距離。
進(jìn)行了SCHIEFER潤濕實(shí)驗(yàn)和板實(shí)驗(yàn)的研磨工件的表面拋光度用表面光度儀測定，所述表面光度儀是Marh公司(Cincinnati，OH)生產(chǎn)的“PERTHOMETERMODEL M4P”。
實(shí)施例以下是實(shí)施例中所用縮略語。實(shí)施例中所有的份、百分?jǐn)?shù)和比例都是以重量計，除非另有說明。
AMOX草酸二叔戊酯CHDM環(huán)己烷二甲醇，購于Eastman化學(xué)公司(Kingsport，CT)。
COM η-[二甲苯(混合的異構(gòu)體)]-η-環(huán)戊二烯基鐵(II)-六氟銻酸酯(鹽)。
CYRAXURE商品名為“CYRACURE 6110”的脂環(huán)族環(huán)氧化物樹脂，購6110自聯(lián)碳公司(Hahnville，LA)。
EPON 828商品名為“EPON 828”的雙酚A環(huán)氧樹脂，環(huán)氧化物當(dāng)量重量為185-192，購于殼牌化學(xué)公司(Houston，TX)。
EPON 1001F 商品名為“EPON 1001F”的雙酚A表氯醇基環(huán)氧樹脂，環(huán)氧化物當(dāng)量重量為525-550，購于殼牌化學(xué)公司(Houston，TX)。
DAROCUR 2-羥基-2-甲基苯基·乙基酮，商品名“DAROCUR 1173”，1173購于汽巴特殊化學(xué)品公司(Tarrytown，NY)。
IRGACURE2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-1-乙酮，商品名為“IRGACURE651 651”，購于汽巴-嘉基(Ciba Geigy)公司(Ardsley，NY)MINEX-3 無水鋁硅酸鈉鉀，商品名為“MINEX-3”，購自L.V.Lomas，Ltd，Brampton，Ontario，Canada。
P320 FRPL P320級氧化鋁，商品名為“ALUDOR FRPL”，購自TreibacherChemische Werke AG，Villach，Austria。
P400 FRPL P400級氧化鋁，商品名為“ALUDOR FRPL”，購自TreibacherChemische Werke AG，Villach，Austria。
S-1227 高分子量聚酯，商品名“DYNAPOL S-1227”，購于Creanova(Piscataway，NJ)。
TMPTA 三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，商品名“SR351”，購于Sartomer公司(Exton，PA)。
UVI-6974三芳基锍六氟銻酸酯(鹽)，在碳酸亞丙酯中的50％溶液，
購于聯(lián)碳公司(Hahnville，LA)。
CN973J75氨基甲酸乙酯-丙烯酸酯樹脂，購自Sartomer，Inc.，Exton，PA。
F80 可膨脹的聚合物微球，商品名為“MICROPEARL F80-SD1”，購自Pierce-Stevens Corp.，Buffalo，NY。
SR339 2-苯氧基乙基丙烯酸酯，購于Sartomer公司(Exton，PA)。
PD9000 陰離子聚酯分散體，商品名“ZEPHRYM PD 9000”，購于Uniqema(Wilmington，DE)。
A-174 γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，商品名“SILQUESTA-174”，購于Crompton公司(Friendly，WV)TPO-L 氧化膦，商品名“LUCIRIN TPO-L”，購于BASF化學(xué)公司(Ludwigshafen，德國)。
GC2500 綠碳化硅礦物，JIS2500級，購于Fujimi公司(Elmhurst，IL)實(shí)施例1(同時制備成形功能部件和機(jī)械連接元件)使用圖1所示的方法和設(shè)備形成成形背襯。有圖形的硅氧烷帶(15)包含形成桿的孔。所述孔的直徑為0.0406厘米(0.016英寸)，深0.1778厘米(0.070英寸)，卷材(web)的橫向間隔0.1410厘米(0.0555英寸)，縱向間隔0.13759厘米(0.05417英寸)。所述卷材橫向的孔從卷材橫向的孔的每個相鄰行偏移0.0706厘米(0.0278英寸)。所述帶的溫度為65.6℃(150°F)。頂部鋼輥(14)用微復(fù)制圖形壓花，所述微復(fù)制圖形與桿卷材的相反表面接觸。所述圖形輥的溫度控制在18.3℃(65°F) 。
35.6-40.6厘米(14-16英寸)寬的聚丙烯熔融片(購自Dow Chemical Co.，Midland，MI的商品“SRD7587”)在248.9℃(480°F)從雙岐管式模頭擠出，但是僅用3.81厘米(1.5英寸)單螺桿擠出機(jī)(10)(購自Johnson Plastic MachineryCo.，Chippewa Falls，WI)從單歧管給料，所述擠出機(jī)的L/D為29/1，以61rpm工作。Johnson擠出機(jī)的溫度范圍(profile)為輸入?yún)^(qū)的225℃(400°F)-擠出(discharge)區(qū)域的248.9℃(480°F)，接合器溫度為248.9℃(°F)。Johnson擠出機(jī)的螺桿通常是單螺紋設(shè)計。模頭溫度為248.9℃(480°F)。熔融聚丙烯輸入到圖形鋼輥14和硅氧烷帶15之間的輥隙中，其旋轉(zhuǎn)速度為8.2米(27英尺)每分鐘。輥隙壓力為137.9千帕(20psi)。聚合物熔體通過冷卻的、溫度為18.3℃(65°F)的圖形輥表面固化，具有圖形相反側(cè)面的帶子制成的桿卷材釋放在TEFLONTM覆蓋的輥上。這樣制得的基材約0.254毫米(10密爾)厚，且在一個表面上具有凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域，在相反表面上具有0.75毫米(30密爾)的桿，每個桿的直徑為0.4毫米(17密爾)數(shù)量級。
如圖1所示，成形背襯穿過壓頂(capping)站，所述壓頂站裝有一組三個25.4厘米(10英尺)直徑的輥(25、26和27)，它們相鄰的兩個疊在一起，以在相鄰的輥之間提供數(shù)量級為0.5毫米(20-25密爾)的輥隙，該組中的外輥在150℃(300°F)加熱，內(nèi)輥冷卻到10℃(50°F)，卷材的速度為8.2米/分鐘，以在每個桿的末端形成0.76毫米(30密爾)直徑的蓋，其厚度為0.1毫米(4密爾)數(shù)量級。這樣加工的成形背襯纏繞在卷取(take-up)輥30上，以進(jìn)一步處理，包括在要施加磨料涂層的表面上電暈涂底漆。
如下制備成形樹脂EPON 1001F顆粒(25％)和DYNAPOL S-1227顆粒(28％)與預(yù)混料混合。預(yù)混料包含下述物質(zhì)EPON 828樹脂(34.5％)、IRGACURE 651(1％)、CHDM(2.8％)、TMPTA(7.5％)、AMOX(0.6％)和COM(0.6％)。材料(EPON 1001F、DYNAPOL S1227和預(yù)混料)可在雙螺桿擠出機(jī)中混合。
所述成形樹脂在105℃和20克/米2的速率擠塑涂覆在實(shí)施例1中制備的成形背襯的成形結(jié)構(gòu)的表面上，該成形樹脂一次通過UV處理器(商品名“EPIQ 6000”，購自Fusion Systems Corp.，Rockville，MD，具有0.1-0.5焦/厘米2的FUSION V燈泡，速率為36米/分鐘)進(jìn)行部分固化。然后，以45克/米2靜電施涂P400 FRPL氧化鋁，且在77-122℃的溫度范圍再次固化。
如下制備上膠涂料加入TMPTA(22.8％)和CYRACURE 6110(22.8％)、EPON 828(30.4％)、UVI-6974(3％)、DAROCUR 1173(1.0％)和MINEX-3(20％)。該上膠涂料以24克/米2進(jìn)行輥涂，并以36米/分鐘速率通過UV處理器(使用0.1-0.5焦/厘米2的FUSION D燈泡)固化，然后在110-120℃的溫度范圍熱固化。
實(shí)施例2根據(jù)美國專利5435816(Spurgeon等人)使用48厘米×48厘米的不銹鋼母模具制造微復(fù)制聚丙烯模具，所述模具具有下述所需的成形背襯功能元件和成形研磨復(fù)合物功能元件的三維鏡像圖形。這些母模具可通過掩膜/化學(xué)蝕刻方法制得。由這些母模具，使用下述方法可制得反相圖形的聚丙烯模具在135℃熱壓過程中，將金屬母模具放在底壓板上。在模具的頂部放置0.8毫米厚的聚丙烯片，然后放置3毫米厚的鋁板。所述復(fù)合物以618千帕(90psi)壓迫3分鐘，然后移走。所述母模具的鏡像圖形模塑在聚丙烯片上。該模塑的聚丙烯片隨后用作用模具加工的模具，在背襯上制備非磨料成形結(jié)構(gòu)。
預(yù)混物1#用混合機(jī)(購自Premier Mill Corp.，Reading，PA，商品名為DISRERSATOR)在室溫混合60.8份CN973J75、36.4份SR339和2.8份TPO-L，直到氣泡消失。
漿料1#在96.6份預(yù)混物1#中加入3.4份預(yù)發(fā)泡的F80，并使用DISPERSATOR混合機(jī)形成均勻的漿料1#。在使用前，F(xiàn)80微球體在160℃預(yù)發(fā)泡60分鐘。
然后，通過手工涂抹將漿料1#施涂到微復(fù)制的模具上，如表2所示，所述模具具有以圖9所示1.3毫米×1.3毫米×0.356毫米深的陣列排列的方形柱，支撐面積為22％。接著，通過以26厘米/分鐘和275千帕(40psi)的輥隙壓力下穿過一組橡膠包膠夾輥，使填有漿料的模具面朝下向著電暈處理過的3M HOOKITTMII背襯的光滑面進(jìn)行層壓。隨后，通過二次穿過UV處理器(購自American UltravioletCompany，Murray Hill，NJ，使用157.5瓦/厘米(400瓦/英寸)順序工作的兩個V-燈泡，片材速度為914厘米/分鐘)，固化所述漿料。然后，移走所述模具，露出大尺寸三維固化聚合物發(fā)泡結(jié)構(gòu)，其具有所述模具的鏡像圖形。
預(yù)混物2#用手操作混合33.6份SR339和50.6份TMPTA，在其中加入8份PD9000，并保持在60℃，直到溶解。所述溶液冷卻到室溫。在其中加入2.8份TPO-L和5份A-174，再次攪拌混合物直到均勻。
漿料2#使用分散攪拌混合機(jī)將61.5份GC2500混入38.5份預(yù)混物#2中，形成均勻的漿料#2。
然后，如圖6和7所示，通過手工涂抹將磨料漿料施涂在聚丙烯微復(fù)制模具上，其中s＝55微米；t＝250微米；w＝99.53°；x＝54.84微米；y＝55微米；z＝53.00℃。用所述磨料漿料填充模具，然后通過一組26厘米/分鐘速率和275千帕(40psi)輥隙壓力的橡膠包膠夾輥，面朝下層壓在襯有3M HOOKITTMII的大尺寸三維涂覆結(jié)構(gòu)上。接著，通過二次穿過UV處理器(使用157.5瓦/厘米(400瓦/英寸)順序工作的兩個V-燈泡，卷材速度為914厘米/分鐘)固化所述漿料。在第一次穿過的過程中，6毫米石英板放在層壓物上，以在所述層壓物上維持壓力。接著，從背襯上分離模具，露出三維發(fā)泡結(jié)構(gòu)的頂部上的固化三維磨料涂層。
實(shí)施例3如實(shí)施例2所述制備三維發(fā)泡結(jié)構(gòu)頂部上的三維磨料涂層，其中漿料#1施涂在具有方形柱的微復(fù)制模具上，如表3所述，該方形柱以圖9所示的10毫米×10毫米×0.533毫米深的陣列排列，其支撐面積為90％。根據(jù)實(shí)施例2的方法制備所述模具。
比較例涂覆研磨發(fā)泡盤，P3000級，購自3M Company，St Paul，MN的商品4435A TRIZACTHOOKITTMII。
研磨測試SCHIEFER濕潤測試的結(jié)果列在表1中。
表1-SCHIEFER濕潤測試

表2與圖9一起描述了實(shí)施例2和3的模具尺寸。
表2

實(shí)施例4然后通過手工涂抹，將漿料#1施涂到具有方形柱的微復(fù)制模具上，所述方形柱為2.6毫米×2.6毫米×0.533毫米深，支撐面積為42％。接著，以26厘米/分鐘速率和275千帕(40psi)輥壓通過一組橡膠包膠夾輥，將填有漿料的模具面朝下向著電暈處理過的3M HOOKITTMII背襯的光滑面層壓。接著，二次穿過UV處理器(購自American Ultraviolet Company，Murray Hill，NJ，使用157.5瓦/厘米(400瓦/英寸)順序工作的兩個V-燈泡，片材速度為914厘米/分鐘)，固化所述漿料。然后移走所述模具，露出大尺寸三維固化聚合物發(fā)泡結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有模具的鏡像圖形。
如下制備成形樹脂EPON 1001F顆粒(25％)和DYNAPOL S-1227顆粒(28％)與預(yù)混物混合。所述預(yù)混物包含下述物質(zhì)EPON 828樹脂(34.5％)、IRGACURE 651(1％)、CHDM(2.8％)、TMPTA(7.5％)、AMOX(0.6％)和COM(0.6％)。所述材料(EPON 1001F、DYNAPOL S1227、和預(yù)混物)在雙螺桿擠出機(jī)中混合。
所述成形樹脂在105℃和20克/米2的速率擠塑涂覆在成形背襯結(jié)構(gòu)的表面上，并一次穿過UV處理器(商品名“EPIQ 6000”，購自Fusion Systems Corp.，Rockville，MD，裝有0.1-0.5焦/厘米2的Fusion V燈泡)以30米/分鐘進(jìn)行部分固化。然后，以70克/米2靜電施涂P320 FRPL氧化鋁，并在77-122℃的范圍再次固化。
如下制備上膠涂料加入TMPTA(22.8％)和CYRACURE 6110(22.8％)、EPON 828(30.4％)、UVI-6974(3％)、Darocur 1173(1.0％)和MINEX-3(20％)。所述上膠涂料以31克/米2進(jìn)行輥涂，且以30米/分鐘穿過使用了0.1-0.5焦/厘米2的Fusion D燈泡的UV處理器進(jìn)行固化，然后在110-120℃的溫度范圍內(nèi)熱固化。圖10描述了實(shí)施例4制得的磨具的頂表面的顯微照片。
實(shí)施例5使用圖11所示的方法和設(shè)備形成基材。具有接觸表面的硅氧烷帶337分別纏繞在輥系列333、334、335和338上，且位于鑄造輥336的下方，所述接觸表面具有拱曲的功能部件332的圖形，所述輥系列分別包括兩個包膠夾輥333和334。圖12描述了所述圖形的功能部件的間隔。如圖12所示，拱頂?shù)牡字睆絛是7.4毫米，高(沒有顯示在圖12中)是1.3毫米。每個拱頂是這樣放置的，即在垂直卷材橫向和沿著卷材的方向上，拱頂與其他拱頂之間(中心點(diǎn)到中心點(diǎn))的距離a’為10.5毫米。鑄造輥336用含形成桿的孔的硅氧烷帶纏繞。所述孔的直徑為0.0406厘米(0.016英寸)，深為0.1778厘米(0.070英寸)，卷材橫向的間隔為0.1410厘米(0.0555英寸)，縱向間隔為0.13759厘米(0.05417英寸)。所述卷材橫向的孔從卷材橫向的孔的每個相鄰行偏移0.0706厘米(0.0278英寸)。所述鑄塑輥和所述帶的溫度為21.1℃(70°F)聚丙烯(SRD7578，購自Dow Chemical Company，Midland，MI)的熔融片在248.9℃(480°F)從0.356米(14英寸)寬的EBR薄膜模頭(331)(購自Cloeren Inc.，Orange，TX)擠出，且所述模頭(331)從DS-25型，0.064米(2.5英寸)直徑的單螺桿擠出機(jī)330(購自Davis Standard Corporation，Pawcatuck，CT)給料，所述擠出機(jī)330的L/D比為24/1，且以15rpm工作。所述擠出機(jī)的溫度范圍為從輸入?yún)^(qū)的187.7℃(370℃)到擠出區(qū)的248.9℃(480°F)，而接合器溫度為248.9℃(480°F)。模頭溫度為248.9℃(480°F)。聚丙烯熔體與纏繞在鑄造輥336上的形成桿的帶一起導(dǎo)入鑄塑輥之間的輥隙，帶337的形成拱頂圖形的涂覆表面332以1.2米(4英尺)每分鐘旋轉(zhuǎn)。輥隙壓力為103.4千帕(15psi)。帶的拉伸強(qiáng)度為172.4千帕(25psi)。這樣制得的背襯基材的底的厚度為0.228毫米(9密爾)-0.279毫米(11密爾)。第一表面341具有拱曲的功能部件圖形，每個拱頂342的底直徑為7.4毫米，高為1.3毫米。第二表面343有許多0.889毫米(35密爾)的桿334，每個桿的直徑為0.4毫米(17密爾)數(shù)量級。圖13描述了得到的背襯的顯微照片。這樣處理的基材纏繞在卷取輥(圖中沒有顯示)，以進(jìn)一步處理，形成機(jī)械固定裝置，施加磨料涂層。
現(xiàn)在參照一些實(shí)例描述了本發(fā)明。前面詳細(xì)的說明和實(shí)施例僅僅是為了理解清楚，并沒有對其進(jìn)行非必要的限制。顯然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可根據(jù)這些實(shí)例作出許多變化，這些變化并沒有離開本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的范圍并沒有局限于所述的具體細(xì)節(jié)和結(jié)構(gòu)，而是由權(quán)利要求書所述結(jié)構(gòu)以及這些結(jié)構(gòu)的等價物限定。
權(quán)利要求
1.一種磨具用的背襯，它包括具有第一主表面和相反的第二主表面的片狀聚合物基材，所述第一主表面包括非研磨凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域的圖形，所述第二主表面包括許多成形嚙合元件，所述成形嚙合元件是兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分。
2.如權(quán)利要求1所述的背襯，其特征在于位于所述第一主表面上的所述圖形是均勻圖形。
3.如權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的背襯，其特征在于所述成形嚙合元件包括具有變平的末端的細(xì)桿，所述細(xì)桿整體成形在所述第二主表面中。
4.如權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的背襯，其特征在于所述成形嚙合元件包括整體成形在所述第二主表面中的鉤元件。
5.一種磨具，它包括a)包括具有第一主表面和相反的第二主表面的片狀聚合物基材的背襯，所述第一主表面包括非研磨凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域的圖形，所述第二主表面包括許多成形嚙合元件，所述成形嚙合元件是兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分；以及b)至少覆蓋所述凸起區(qū)域的磨料涂層。
6.如權(quán)利要求5所述的磨具，其特征在于所述磨料涂層包括磨粒和粘合劑。
7.如權(quán)利要求6所述的磨具，其特征在于所述磨料涂層具有成形研磨表面，所述表面包括凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域。
8.如權(quán)利要求5所述的磨具，其特征在于位于所述第一主表面上的所述圖形是均勻圖形。
9.如權(quán)利要求5所述的磨具，其特征在于位于所述第一主表面上的所述圖形是無規(guī)圖形。
10.如權(quán)利要求5-9中任一項(xiàng)所述的磨具，其特征在于所述成形嚙合元件包括具有變平末端的細(xì)桿，所述細(xì)桿整體成形在所述第二主表面中。
11.如權(quán)利要求5-9中任一項(xiàng)所述的磨具，其特征在于所述成形嚙合元件包括整體成形在所述第二主表面中的鉤元件。
12.如權(quán)利要求5所述的磨具，其特征在于所述磨料涂層包括各個磨粒的至少一部分嵌入其中的粘合劑成形涂層。
13.如權(quán)利要求12所述的磨具，其特征在于所述成形涂層是選自丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂、丁腈橡膠樹脂、聚氨酯樹脂、氨基塑料樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚氯乙烯樹脂和丁二烯橡膠樹脂的粘合劑。
14.如權(quán)利要求12所述的磨具，它還包括位于所述成形涂層和所述磨粒上的上膠涂層。
15.如權(quán)利要求14所述的磨具，其特征在于所述上膠涂層是選自酚醛樹脂、具有側(cè)鏈α，β-不飽和羰基的氨基塑料樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、烯鍵不飽和樹脂、烯鍵式不飽和樹脂、丙烯酸化異氰脲酸酯樹脂、脲醛樹脂、異氰脲酸酯樹脂、丙烯酸化聚氨酯樹脂、丙烯酸化環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、氟改性樹脂、及其組合的粘合劑樹脂。
16.如權(quán)利要求5-15中任一項(xiàng)所述的磨具，其特征在于所述磨粒包括選自熔凝氧化鋁、碳化硅、氧化鋁基陶瓷、氧化鋯、氧化鋁-氧化鋯、金剛石、二氧化鈰、立方氮化硼、石榴石、磨砂玻璃、石英、及其組合的材料。
17.一種制造磨具用背襯的方法，所述方法包括a)擠出熔融的聚合物材料，形成具有第一主表面和相反的第二主表面的片材；b)使所述熔融片材的第一主表面接觸具有接觸表面的第一模具，所述接觸表面包括非研磨凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域的圖形，從而在所述第一主表面中形成對應(yīng)于凹入?yún)^(qū)域和凸起區(qū)域圖形；c)使所述熔融片材的第二主表面接觸具有能在其上形成許多元件的接觸表面的第二模具，所述元件選自成形嚙合元件和成形嚙合元件的前體，這些元件是兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分；以及d)固化所述熔融片材，形成所述背襯。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述步驟(b)和(c)是同時進(jìn)行的。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述聚合物片材是包括至少兩種不同聚合物材料的共擠出聚合物片材，每種聚合物構(gòu)成聚合物片材中的一層。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述第二模具包括能形成筆直桿的接觸表面，所述各個筆直桿包括末端和位于所述第二主表面上的接觸端，所述方法還包括使所述末端變平的步驟。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述第二模具包括具有型腔的接觸表面，所述型腔能形成鉤元件，每個所述鉤元件在所述第二主表面上具有接觸端。
22.一種制造磨具的方法，所述方法包括a)擠出熔融的聚合物材料，形成具有第一主表面和相反的第二主表面的片材；b)使所述熔融片材的第一主表面接觸具有接觸表面的第一模具，所述接觸表面包括非研磨凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域的圖形，從而在所述第一主表面中形成對應(yīng)于凹入?yún)^(qū)域和凸起區(qū)域的圖形；c)使所述熔融片材的第二主表面接觸具有能在其上形成許多元件的接觸表面的第二模具，所述元件選自成形嚙合元件和成形嚙合元件的前體，它是兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分；d)固化所述熔融片材，形成所述背襯；以及e)提供至少覆蓋所述第一主表面的凸起區(qū)域的磨料涂層。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述磨料涂層是如下形成的a)用可固化粘合劑組合物的成形涂層至少涂覆所述第一主表面的凸起區(qū)域；b)在所述可固化組合物的成形涂層上沉積磨粒；以及c)至少部分固化所述成形涂層組合物。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，它還包括用可固化粘合劑組合物的上膠涂料涂覆所述成形涂層和磨粒，并固化所述上膠涂料組合物。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述磨粒是用如下方法加至所述第一主表面上的使磨粒和可固化粘合劑組合物混合，形成固化后形成磨料涂層的混合物，用所述混合物至少涂覆所述第一主表面的凸起區(qū)域，并固化所述可固化粘合劑組合物。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，在含磨粒的可固化粘合劑組合物涂覆后但在固化前，使所述涂料與模具的表面接觸，所述模具包括凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域，從而使磨料涂層提供成形表面。
27.一種磨具用的背襯，它包括具有第一主表面和相反的第二主表面的片狀基材，所述第一主表面包括非研磨凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域的圖形，所述第二主表面整體包括許多成形嚙合元件，所述成形嚙合元件是兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分。
28.如權(quán)利要求27所述的背襯，其特征在于所述非研磨凸起區(qū)域?qū)訅旱剿龅谝恢鞅砻嫔?，所述凹入?yún)^(qū)域由所述第一主表面限定。
29.一種磨具，它包括權(quán)利要求27所述的背襯，所述背襯具有涂覆在至少所述凸起區(qū)域上的磨料涂層。
30.一種制造涂覆磨具用的成形背襯的方法，所述方法包括a)提供具有第一主表面和相反的第二主表面的片狀背襯，所述第二主表面整體上包括兩部分機(jī)械連接系統(tǒng)的一部分；以及b)向所述第一主表面施加許多分開的成形結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)的每一個具有連接在所述第一主表面上的連接端和遠(yuǎn)離所述第一主表面的末端，所述成形結(jié)構(gòu)包括大致在相同平面內(nèi)排列的末端。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于通過向所述第一主表面施加模塑的熔融聚合物結(jié)構(gòu)來施加所述許多分開的成形結(jié)構(gòu)，并使所述模塑的熔融聚合物結(jié)構(gòu)冷卻，從而得到所述分開的成形結(jié)構(gòu)。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于所述背襯是織物背襯。
全文摘要
本發(fā)明提供了磨具用的背襯(125)，它包括具有第一主表面(26)和相反的第二主表面(127)的片狀聚合物基材，所述第一主表面包括非研磨凸起區(qū)域和凹入?yún)^(qū)域的圖形，所述第二主表面包括許多成形嚙合元件(22，28)，它是兩部分機(jī)械嚙合系統(tǒng)的一部分。通過用磨料涂料(62)至少涂覆背襯(29)的凸起區(qū)域(63)，提供磨具(50)。
文檔編號B24D11/00GK1607997SQ02826256
公開日2005年4月20日 申請日期2002年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者E·J·不倫瑞克, D·L·賽弗松, E·J·武, M·J·安能 申請人:3M創(chuàng)新有限公司