结构化磨料制品及其制备方法

结构化磨料制品及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种结构化磨料制品，所述结构化磨料制品具有可延展的基座构件、包含磨料颗粒和粘结剂的三维元件以及粘结所述可延展的基座构件和所述三维元件的树脂层。
【专利说明】结构化磨料制品及其制备方法
【背景技术】
[0001]本发明涉及一种结构化磨料制品及其制备方法。
[0002]国际专利公布N0.2003/057410公开了一种压印的磨料制品，国际专利公布N0.2002/076678和美国专利申请公布N0.2007/0066186公开了一种作为研磨结构的柔性的磨料制品。

【发明内容】

[0003]为了获得相对于要研磨的物体具有良好的研磨性能的结构化磨料制品，需要与要研磨的物体有良好的接触。
[0004]本发明的一个方面涉及结构化磨料制品，该结构化磨料制品包括:可延展的基座构件、包含磨料颗粒和粘结剂的三维元件以及粘结可延展的基座构件和三维元件的树脂层。
[0005]在一个实施例中，树脂层为由树脂制成的层，所述树脂可在没有支承芯材料的情况下形成于连续层中。在此实施例中，树脂层不受限于芯部材料，并且能够随着可延展的基座构件弯曲和延伸。因此，根据该实施例，可获得具有与要研磨的物体的优良接触的结构化磨料制品，该要研磨的物体具有不规则的或弯曲的表面。
[0006]在一个实施例中，该树脂层为由树脂制成的层，该树脂在25°C下具有1.0X IO6至
1.0X IO8Pa范围内的弹性模量。在此实施例中，该树脂为可单独粘结可延展的基座构件和三维元件的树脂，并且由此树脂制成的层可随着可延展的基座构件充分地弯曲和延伸。因此，根据该实施例，可获得具有与要研磨的物体的优良接触的结构化磨料制品，该要研磨的物体具有不规则的或弯曲的表面。
[0007]在一个实施例中，该树脂层在25 °C下是发粘的。
[0008]在一个实施例中，该树脂层可与三维元件和可延展的基座构件粘结以形成膜形状。在此实施例中，因为树脂层沿可延展的基座构件的表面形状可形成为具有恒定的厚度，所以在该树脂层上形成的三维元件可沿可延展的基座构件的表面形状设置。因此，根据该实施例，可获得具有与要研磨的物体的优良接触的结构化磨料制品，该要研磨的物体适形于可延展的基座构件的表面形状。
[0009]另外，本发明的一个方面涉及制备研磨结构的方法。该方法包括用包含磨料颗粒和硬化树脂的磨料组合物填充具有多个凹陷的模具的填充步骤；将填充在模具中的磨料组合物粘结到树脂层的粘结步骤；和将磨料组合物硬化以在树脂层上形成包含磨料颗粒的三维元件的硬化步骤。
[0010]另外，在另一个实施例中，可延展的基座构件可包括在树脂层一侧的表面上的空隙。这些空隙可填充构成树脂层的树脂。在此实施例中，因为树脂层和可延展的基座构件强力地粘结在一起，所以在研磨过程期间不容易将树脂层从可延展的基座构件剥离。因此，可通过将结构化磨料制品压在要研磨的物体上并且使之紧密接触而使用根据本实施例的结构化磨料制品。[0011]本发明的一个方面涉及制备上述研磨结构的方法。该制备方法包括将硬化的树脂组合物涂覆到可延展的基座构件的一个表面上以填充空隙的涂覆步骤；通过硬化在涂覆步骤中涂覆的树脂组合物而形成由硬化的树脂组合物制成的树脂层的树脂层形成步骤；用包含磨料颗粒和硬化树脂的磨料组合物填充具有多个凹陷的模具的填充步骤；将填充在模具中的磨料组合物粘结到树脂层的粘结步骤；和将磨料组合物硬化以在树脂层上形成包含磨料颗粒的三维元件的硬化步骤。
[0012]本发明的一个方面涉及另一种制备上述研磨结构的方法。该制备方法包括将包含磨料颗粒和硬化树脂的磨料组合物填充到具有多个凹陷的模具中的第一填充步骤；用具有硬化树脂组合物的磨料组合物进一步填充模具的第二填充步骤；将填充在模具中的树脂组合物粘结至可延展的基座构件的一个表面并且用树脂组合物填充可延展的基座构件中的空隙的粘结步骤；和将树脂组合物和磨料组合物硬化并且在可延展的基座构件的一个表面上形成由树脂组合物制成的树脂层和包含磨料颗粒的三维元件的硬化步骤。
[0013]本发明的效果
[0014]根据本发明，可提供能与要研磨的物体实现良好接触的结构化磨料制品。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1为示出了根据本发明结构化磨料制品的实施例的示意性剖视图。
[0016]图2为示出了根据本发明结构化磨料制品的实施例的示意性剖视图。
[0017]图3a_d示出了根据本发明制备结构化磨料制品的方法的实施例。
[0018]图4为示出了根据本发明结构化磨料制品的实施例的示意性剖视图。
[0019]图5为示出了根据本发明结构化磨料制品的实施例的示意性剖视图。
[0020]图6a_d示出了根据本发明制备结构化磨料制品的方法的实施例。
[0021]图7a_e示出了根据本发明制备结构化磨料制品的方法的实施例。
【具体实施方式】
[0022]以下在参照附图的同时详细描述了本发明的优选实施例，但是本发明不限于以下实施例。注意，在以下描述中，相同或相似的部分被赋予相同的参考标号，并且省略重复描述。
[0023]图1为示出了根据本发明结构化磨料制品的实施例的示意性剖视图。结构化磨料制品100包括可延展的基座构件11、包含磨料颗粒和粘结剂的三维元件12以及粘结可延展的基座构件11和三维元件12的树脂层13。
[0024]结构化磨料制品100通过使用形成于三维元件12上的研磨表面而用于研磨要研磨的物体。
[0025]可延展的基座构件11为具有延展性并且能够根据要研磨的物体的形状变形的基座构件。具有延展性是指具有根据JISK6275测得的10%至350%的延伸。橡胶基座构件、海绵基座构件、纸、布等可用作可延展的基座构件11。由橡胶组件，例如，异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氯磺化橡胶、丙烯酸橡胶、氟橡胶等制成，优选具有100%至200%的延伸性的基座构件可用作橡胶基座构件。[0026]另外，由泡沫橡胶制成的基座构件可用作橡胶基座构件。泡沫橡胶可以是具有开孔结构的泡沫橡胶、具有闭孔结构的泡沫橡胶等。
[0027]例如，由聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、三聚氰胺泡沫等制成的基座构件可用作海绵基座构件。
[0028]在结构化磨料制品100中，树脂层13为可由在有或没有芯部材料，但是优选没有芯部材料的情况下可形成于连续层中的树脂制成的层。
[0029]如果树脂层13不具有芯部材料，则树脂层13将不受芯部材料的限制，并且将能够随可延展的基座构件11充分地弯曲和延伸。因此，包括树脂层13的结构化磨料制品100具有与要研磨的物体的增加的优良接触，该要研磨的物体具有不规则的或弯曲的表面。
[0030]另外，当树脂层包括芯部材料时，担心芯部材料由于重复弯曲或延伸可变得扭结或破裂，这将损坏研磨表面的均匀度。然而，如果树脂层13被成形为不含有芯部材料，则即使在重复弯曲和延伸的情况下也可保持稳定的研磨性能。
[0031]另外，在结构化磨料制品100中，树脂层13为由树脂制成的层，所述树脂在25V下具有1.0 X IO6至1.0 X IO8Pa范围内的弹性模量。该树脂可单独粘结可延展的基座构件11和三维元件12，并且树脂层13可充分地弯曲和延伸形成随着可延展的基座构件11的可延展的树脂层。因此，包括树脂层13的结构化磨料制品100具有与要研磨的物体的优良接触，该要研磨的物体具有不规则的或弯曲的表面。
[0032]另外，在结构化磨料制品100中，树脂层13粘结可延展的基座构件11和三维元件12以形成膜形状。因为树脂层13沿可延展的基座构件11的表面形状可形成为具有恒定的厚度，所以在树脂层13上形成的三维元件12可沿可延展的基座构件11的表面形状设置。因此，包含该树脂层13的结构化磨料制品100具有与要研磨的物体的优良接触，该要研磨的物体适形于可延展的基座构件11的表面形状。
[0033]优选，树脂层13在25°C下是发粘的。更优选地，树脂层13的粘着性为滚珠粘着性测量中的至少N0.5 (根据JIS Z 0237)。
[0034]构成树脂层13的树脂可以是丙烯酸压敏粘合剂、橡胶、硅树脂、氨基甲酸酯、聚酯等，在这些中，优选丙烯酸压敏粘合剂。
[0035]可通过将包括支承构件和由设置在支承构件上的丙烯酸压敏粘合剂制成的压敏粘合剂层的无基材胶带施加到可延展的基座构件11上，并且剥离支承构件以将压敏粘合剂层转移到可延展的基座构件11上而形成树脂层13。
[0036]在结构化磨料制品100中，三维元件12包括用于研磨要研磨的物体的磨料颗粒和粘结磨料颗粒的粘结剂。
[0037]磨料颗粒的例子包括金刚石、立方氮化硼、氧化铈、熔融氧化铝、热处理氧化铝、由溶胶-凝胶法获得的氧化铝、碳化硅、氧化铬、二氧化硅、氧化锆、氧化铝-氧化锆、氧化铁、石榴石等以及它们的混合物。
[0038]磨料颗粒的尺寸根据磨料颗粒的类型或研磨应用而不同。例如，用于最终精细研磨的尺寸优选为0.01至2 μ m、更优选为0.01至0.5 μ m、仍更优选为0.01至0.1 μ m，用于粗研磨的尺寸优选为0.5至100 μ m,并且更优选为0.5至50 μ m。
[0039]粘结剂为一种基质，其中磨料颗粒是分散的并且包括例如，酚树脂、氨基塑料树月旨、氨基甲酸乙酯树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸酯化的异氰脲酸酯树脂、脲醛树月旨、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸改性聚氨酯树脂、乙酰化的环氧树脂或它们的混合物等。
[0040]在图1中，三维元件12被示为横截面的三角形形状，但是三维元件12的形状不一定受限于此。三维元件12的形状可根据要研磨的物体的类型或研磨应用适当地从已知的形状选择。
[0041]另外，三维元件12可具有多层结构。具体地讲，三维元件12可具有由磨料颗粒和粘结剂制成的磨料层和支承磨料层的支承层，其类似于图4中所示并且例如随后将描述的结构化磨料制品120中的三维元件42。
[0042]结构化磨料制品100包括多个三维元件12。所述多个三维元件12的形状均可不同或可相同。
[0043]在结构化磨料制品100中，优选地，多个三维元件12的每一个独立地连接到树脂层13。与多个三维元件12 —体成型的情况相比，此结构化磨料制品100可易于弯曲和延伸，因此难以由于弯曲和延伸而损坏三维元件12。
[0044]然后，描述了在图2中示出的结构化磨料制品110。图2为示出了根据本发明结构化磨料制品的实施例的示意性剖视图。结构化磨料制品110包括可延展的基座构件21、包含磨料颗粒和粘结剂的三维元件22以及粘结可延展的基座构件21和三维元件22的树脂层33。在以下的说明中，省略了重复描述结构化磨料制品100的可延展的基座构件11、三维元件12和树脂层13的部分。
[0045]在结构化磨料制品110中，可延展的基座构件21具有波状表面，并且树脂层23沿该波状表面形成。
[0046]可延展的基座构件21的表面形状可根据要研磨的物体的类型或研磨应用适当地从已知的形状选择。例如，当要研磨的物体具有弯曲表面时，可延展的基座构件21的波状表面可适形于该弯曲表面。因此，结构化磨料制品110具有与要研磨的物体的增加的优良接触，该要研磨的物体具有不规则的或弯曲的表面。
[0047]图3a_d示出了根据本发明制备结构化磨料制品的方法的实施例。
[0048]根据本实施例的制备方法包括用包含磨料颗粒和硬化树脂的磨料组合物37填充具有多个凹陷的模具35的填充步骤；将已填充模具35的磨料组合物37粘结到树脂层33的粘结步骤；以及将磨料组合物37硬化以在树脂层33上形成包含磨料颗粒的三维元件32的硬化步骤。
[0049]如在图3b中所示，在填充步骤中，用磨料组合物37填充模具35。将具有对应于所需三维元件32的形状的凹陷的模具选择作为模具35。不存在对模具35的材料等的具体限制，例如，可使用膜形状的聚丙烯模具等。
[0050]磨料组合物37为用于在硬化步骤中形成硬化的三维元件32的组合物并且包含磨料颗粒和硬化树脂。在此，硬化树脂为在上述硬化步骤中形成粘结剂的组分。
[0051]填充步骤为如图3a中所示用磨料组合物37填充模具35的步骤并且可包括例如用包含磨料颗粒、硬化树脂和溶剂的磨料涂覆液体36填充模具35的步骤；和从填充模具35的磨料涂覆液体36中移除至少一部分溶剂的步骤。根据填充步骤，可用磨料组合物37均匀地填充模具35的凹陷。
[0052]溶剂可以是醇类例如异丙醇，酮类例如甲基乙基酮，芳香族类例如甲苯，醚类例如丙二醇单甲醚，酯类例如乙酸乙酯等。例如，可通过加热蒸发溶剂而将溶剂移除。[0053]在粘结步骤中，在填充步骤中已填充模具35的磨料组合物37粘结到树脂层33。在图3a-d所示的制备方法中，将可延展的基座构件31施加到树脂层33的第一表面。换句话讲，粘结步骤可以是将磨料组合物37粘结到具有施加到第一表面的可延展的基座构件31的树脂层33的第二表面侧的步骤。
[0054]在本文中，已描述了可延展的基座构件31具有波状表面的情况，但是根据本实施例，可延展的基座构件31的表面形状不会限制该制备方法。
[0055]树脂层33沿着可延展的基座构件31的表面形状形成。因此，在粘结步骤中，为了确保树脂层33与模具35之间的紧密接触，期望将可延展的基座构件31和树脂层33压入到模具35中，如图3c中所示。例如，可使用高压釜进行按压。在这种情况下，磨料组合物37可以是已被硬化的组合物。
[0056]在硬化步骤中，将磨料组合物37硬化，可延展的基座构件31和树脂层33压入到模具35中，并且三维元件32在树脂层33上形成。
[0057]可根据包含在磨料组合物37中的硬化树脂的类型等，适当选择硬化磨料组合物37的方法。例如，存在通过加热硬化的方法、通过用光照射硬化的方法、通过结合加热和用光照射硬化的方法等。
[0058]在硬化步骤之后，通过移除模具35获得包括可延展的基座构件31、树脂层33和三维元件32的结构化磨料制品，如图3d所示。
[0059]在上述实施例中，粘结步骤为将磨料组合物37粘结到树脂层33的第二表面侧的步骤，树脂层33具有施加到第一表面的可延展的基座构件31，但是粘结步骤也可以为将磨料组合物37粘结至未施加可延展的基座构件31的树脂层33的步骤。在这种情况下，在硬化步骤之后，可进一步提供将可延展的基座构件31施加到树脂层33的第二表面侧的施加步骤，树脂层33具有形成于第一侧面上的三维元件32。
[0060]然后，描述了在图4中示出的结构化磨料制品120。图4为示出了根据本发明结构化磨料制品的实施例的示意性剖视图。
[0061]结构化磨料制品120包括可延展的基座构件41、包含磨料颗粒和粘结剂的三维元件42以及粘结可延展的基座构件41和三维元件42的树脂层43。
[0062]在结构化磨料制品120中，可延展的基座构件41具有在树脂层43 —侧的表面上的空隙44，并且至少一些空隙44填充有构成树脂层43的树脂。在此结构化磨料制品120中，树脂层43和可延展的基座构件41强力地接合，因此在研磨过程中难以将树脂层43从可延展的基座构件41剥离。因此，在使用中，可能向要研磨的物体更强力地按压结构化磨料制品120以获得紧密接触。
[0063]可延展的基座构件41是具有延展性并且能够根据要研磨的物体的形状变形的基座构件，并且具有至少在树脂层43 —侧的表面上的空隙44。优选，将泡沫橡胶基座构件、海绵基座构件等用作可延展的基座构件41。
[0064]期望对构成可延展的基座构件41的材料有良好亲和力的树脂被选择作为构成树脂层43的树脂。换句话讲，如果例如可延展的基座构件41为聚氨酯泡沫，那么期望树脂层43包含具有氨基甲酸酯键的树脂。因此，在树脂层43和可延展的基座构件41之间的粘结变得更强。
[0065]在结构化磨料制品120中，无论可延展的基座构件41的表面形状如何，其上形成有三维元件42的树脂层43的侧面为光滑表面。因此，通过在树脂层43上形成的三维元件42，在结构化磨料制品120中形成均匀的研磨表面，并且结构化磨料制品120与具有平面形状的要研磨的物体有良好的接触。
[0066]优选地，树脂层43不包括芯部材料，例如，聚氨酯膜。如果树脂层包括芯部材料，当在研磨过程中对一部分树脂层形成损害时，则担心损坏部分的芯部材料会从损坏部分之外的树脂层剥离，从而难以继续使用。相比之下，当树脂层43中没有芯部材料时，即使一部分树脂层43发生损坏，剥离也仅限于损坏部分，并且可以继续研磨损坏部分之外的部分。
[0067]三维元件42包含磨料颗粒和粘结剂。磨料颗粒和粘结剂的例子与三维元件12中的磨料颗粒和粘结剂相同。
[0068]在图4中，多个三维元件42被示为各自独立地在树脂层43上形成，但是三维元件42可一体地在结构化磨料制品120中形成。
[0069]在结构化磨料制品120中，三维元件42可具有由磨料颗粒和粘结剂制成的磨料层42a和与支承磨料层42a的树脂层43粘结的支承层42b，并且该支承层42b为例如，由硬化的丙烯酸粘合剂制成的层。
[0070]当支承层42b为由硬化的丙烯酸粘合剂制成的层时，树脂层43优选包含丙烯酸树月旨。因此，在支承层42b和树脂层43之间的粘结变得更强。
[0071]换句话讲，在结构化磨料制品120的优选组合物的例子中，可延展的基座构件41为聚氨酯泡沫，树脂层43包含具有氨基甲酸酯键的丙烯酸树脂，并且三维元件42的支承层42b为由硬化的丙烯酸粘合剂制成的层。
[0072]在结构化磨料制品120中，与上述的三维元件12类似,三维元件42可具有包含磨料颗粒和粘结剂的单层结构。
[0073]图6a_d示出了制备结构化磨料制品120的方法的实施例。根据本实施例的制备方法包括将硬化树脂组合物66涂覆在可延展的基座构件61的一个表面上以填充空隙64的涂覆步骤；通过硬化在涂覆步骤中涂覆的树脂组合物66而形成由硬化的树脂组合物66制成的树脂层63的树脂层形成步骤；将包含磨料颗粒和硬化树脂的磨料组合物67填充到具有多个凹陷的模具65中的填充步骤；将已填充至模具65的磨料组合物67粘结到树脂层63的粘结步骤；和将磨料组合物67硬化以在树脂层63上形成包含磨料颗粒的三维元件62的硬化步骤。
[0074]在涂覆步骤中，例如，可延展的基座构件61可层合到硬化树脂组合物66上，该硬化树脂组合物被涂覆到诸如聚酯膜等的支承膜68上，如图6a所示。此时，通过适当地调节层合压力，使得树脂组合物66填充可延展的基座构件61的空隙64。
[0075]支承膜68优选地为已进行了剥离处理的膜，以使其在树脂层形成步骤之后可容易地剥离。另外，支承膜68优选为透光的，以使得在树脂层形成步骤中通过光照射而硬化。
[0076]在树脂层形成步骤中，在可延展的基座构件61的相对侧上的树脂层63的表面(形成有三维元件62的一侧的表面)形状反映了支承膜68的表面形状。因此，具有光滑表面的支承膜优选用作支承膜68。
[0077]树脂组合物66为通过硬化形成树脂层63的组合物。树脂组合物66可包含例如具有羟基的丙烯酸单体、氨基甲酸酯预聚物和聚合引发剂。根据该树脂组合物66，形成包含具有氨基甲酸酯键的丙烯酸树脂的树脂层63。[0078]具有羟基的丙烯酸单体可以是环氧(甲基)丙烯酸酯、己内酯(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯二(甲基)丙烯酸酯、羟乙基(甲基)丙烯酸酯、羟基丁基(甲基)丙烯酸酯、羟丙基(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇一羟基五(甲基)丙烯酸酯等。
[0079]氨基甲酸酯预聚物为具有两个或更多个异氰酸酯基团的化合物。氨基甲酸酯预聚物可以是例如甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛乐酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯和其他多官能的异氰酸酯，以及连同在端部具有异氰酸酯基团的氨基甲酸酯低聚物的这些，例如，(聚)乙二醇、(聚)丙二醇、(聚)四甲撑二醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚酯多元醇、三羟甲基丙烷和与多元醇反应的其他产物。
[0080]作为聚合引发剂，可使用2，2- 二甲氧基-1，2- 二苯基乙-1-酮、1-羟基-环己基-苯基-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、1-[4-(2_羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-丙烷-1-酮、2-苄基-2- 二甲基氨基-1- (4-吗啉基-苯基)-丁酮-1、2_ ( 二甲基氨基)-2- [ (4-甲基苯基)甲基]-l-[4-(4-吗啉基)苯基]-1_ 丁酮、2，4，6-三甲基苯甲酰-二苯基-氧化膦、双(2，4，6-三甲基苯甲酰-苯基-氧化膦、2-异丙基噻吨酮、二苯酮等。
[0081]在树脂层形成步骤中，将树脂组合物66硬化以由硬化的树脂组合物66形成树脂层63。对硬化树脂组合物66的方法没有特定的限制，例如，可通过来自支承膜68侧的光照射进行硬化。
[0082]在填充步骤中，模具65的凹陷填充有包含磨料颗粒和硬化树脂的磨料组合物67，如图6c中所示。在根据本实施例的制备方法中，将磨料组合物67填充到模具65的凹陷中使得形成包含磨料颗粒的第一层67a和设置在第一层67a上的第二层67b。
[0083]第一层67a为形成包含磨料颗粒的磨料层62a的层，第二层67b为粘结到树脂层63、支承磨料层62a并且形成支承层62b的层。
[0084]在硬化步骤中，第一层67a可通过硬化在磨料层62a中形成粘结剂并且可包含第一硬化树脂。另外，在硬化步骤之前，第一层67a的第一硬化树脂可能已硬化。
[0085]第二层67b在硬化步骤中硬化并且包含第二硬化树脂。第二硬化树脂为通过硬化步骤形成上述支承层的组分，并且优选为丙烯酸粘合剂。
[0086]在此，形成第一层67a和第二层67b的方法可以是一种包括以下步骤的方法:用包含磨料颗粒、第一硬化树脂和溶剂的磨料层涂覆液体填充模具65的第一涂覆液体填充步骤；将至少一部分溶剂从填充在模具65中的磨料层涂覆液体中移除的溶剂移除步骤；和用包含第二硬化树脂的支承层涂覆液体进一步填充已通过溶剂移除步骤的模具65的第二涂覆液体填充步骤。另外，可在溶剂移除步骤和第二涂覆液体填充步骤之间进行硬化第一硬化树脂的初始硬化步骤。
[0087]在粘结步骤中，将树脂层63粘结到已填充在模具65中的磨料组合物67，如图6c所示。然后，在硬化步骤中，将磨料组合物67硬化并且在树脂层63上形成包含磨料颗粒的三维元件62。
[0088]可根据包含在磨料组合物67中的硬化树脂的类型(第一硬化树脂和/或第二硬化树脂)适当选择硬化磨料组合物67的方法，例如，通过加热硬化的方法、通过用光照射硬化的方法、通过结合加热和用光照射硬化的方法等。[0089]如上所述，在根据本实施例的制备方法中，在树脂层形成步骤中，在可延展基座构件61的相对侧上的树脂层63的表面(形成有三维元件62的一侧上的表面)形状反映了支承膜68的表面形状。换句话讲，在根据本实施例的制备方法中，无论可延展的基座构件61的表面形状如何，树脂层63被形成为具有光滑的表面。因此，均匀的研磨表面形成于结构化磨料制品上，并且其与具有平表面的要研磨的物体有良好的接触，所述结构化磨料制品通过在树脂层63的光滑表面上形成的三维元件62由根据本实施例的制备方法制成。
[0090]然后，描述了在图5中示出的结构化磨料制品130。图5为示出了根据本发明结构化磨料制品的实施例的示意性剖视图。
[0091]结构化磨料制品130包括可延展的基座构件51、包含磨料颗粒和粘结剂的三维元件52以及粘结可延展的基座构件51和三维元件52的树脂层53。可延展的基座构件51具有在树脂层53 —侧的表面上的空隙54，并且至少一些空隙54填充有构成树脂层53的树月旨。在以下的说明中，省略了重复描述结构化磨料制品120的可延展的基座构件41、三维元件42和树脂层43的部分。
[0092]在结构化磨料制品130中，树脂层53与在第一表面侧上的可延展的基座构件51相粘结并且与在第二表面侧上的三维元件52 —体结合，从而形成三维形状。
[0093]在结构化磨料制品130中的树脂层53优选为由硬化的粘合剂制成的层，并且更优选为由硬化的丙烯酸粘合剂制成的层。
[0094]另外，期望对构成可延展的基座构件51的材料有良好亲和力的树脂被选择作为构成树脂层53的树脂。换句话讲，如果例如可延展的基座构件51为聚氨酯泡沫，那么期望树脂层53包含具有氨基甲酸酯键的树脂。因此，在树脂层53和可延展的基座构件51之间的粘结变得更强。
[0095]树脂层53优选为由硬化的丙烯酸粘合剂制成的层，该硬化的丙烯酸粘合剂包含具有羟基的丙烯酸单体、氨基甲酸酯预聚物以及聚合引发剂。此硬化的丙烯酸粘合剂具有氨基甲酸酯键并且对聚氨酯泡沫具有良好的亲和力。
[0096]具有羟基的丙烯酸单体可以是环氧(甲基)丙烯酸酯、己内酯(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯二(甲基)丙烯酸酯、羟乙基(甲基)丙烯酸酯、羟基丁基(甲基)丙烯酸酯、羟丙基(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇一羟基五(甲基)丙烯酸酯等。
[0097]另外，氨基甲酸酯预聚物可以是例如甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛乐酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯和其他多官能的异氰酸酯，以及连同在端部具有异氰酸酯基团的氨基甲酸酯低聚物的这些，例如，(聚)乙二醇、(聚)丙二醇、(聚)四甲撑二醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚酯多元醇、三羟甲基丙烷和与多元醇反应的其他产物。
[0098]此外，作为聚合引发剂，可使用2，2- 二甲氧基-1，2- 二苯基乙-1-酮、1_羟基-环己基-苯基-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、1-[4-(2_羟基乙氧基)_苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-丙烷-1-酮、
2-苄基-2- 二甲基氨基-1- (4-吗啉基-苯基)-丁酮-1、2_ ( 二甲基氨基)-2- [ (4-甲基苯基)甲基]-l-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2，4，6-三甲基苯甲酰-二苯基-氧化膦、双(2，4，6-三甲基苯甲酰-苯基-氧化膦、2-异丙基噻吨酮、二苯酮等。
[0099]图7a_e示出了制备结构化磨料制品130的方法的实施例。根据本实施例的制备方法包括将包含磨料颗粒和硬化树脂的磨料组合物77填充到具有多个凹陷的模具75中的第一填充步骤；用硬化树脂组合物78进一步填充已填充有磨料组合物77的模具75的第二填充步骤；将已填充到模具75中的树脂组合物78粘结至可延展的基座构件71的一个表面并且用树脂组合物78填充在可延展的基座构件71中的空隙74的粘结步骤；和将树脂组合物78和磨料组合物77硬化并且在可延展的基座构件71的一个表面上形成由硬化的树脂组合物78制成的树脂层73和包含磨料颗粒的三维元件72的硬化步骤。
[0100]在第一填充步骤中，用磨料组合物77填充模具75，如图7b所示。在图7a_e所示的制备方法中，通过包括以下步骤的方法，用磨料组合物77填充模具75:用包含磨料颗粒、硬化树脂和溶剂的磨料涂覆液体76填充模具75的涂覆液体填充步骤；和将至少一部分溶剂从已填充模具75的磨料涂覆液体76中移除的溶剂移除步骤。在第一填充步骤中，可在溶剂移除步骤之后，另外进行临时硬化磨料组合物77的临时硬化步骤。
[0101]在第二填充步骤中，进一步用硬化树脂组合物78填充已填充有磨料组合物77的模具75，如图7c所示。
[0102]树脂组合物78被硬化以构成树脂层73，并且优选为丙烯酸粘合剂，并且更优选为包含具有羟基的丙烯酸单体、氨基甲酸酯预聚物和聚合引发剂的丙烯酸粘合剂。在粘结步骤中，树脂组合物78优选为液体形式，使得空隙74易于被树脂组合物78填充。
[0103]在粘结步骤中，已填充模具75的树脂组合物78和可延展的基座构件71相粘结，如图7d所示。此时，通过适当地调节粘结压力，使得树脂组合物78充分地填充可延展的基座构件71的空隙74。
[0104]硬化步骤为其中将树脂组合物78和磨料组合物77硬化并且在可延展的基座构件71的一个侧面上形成树脂层73和三维元件72的步骤，如图7e所示。
[0105]可根据包含在树脂组合物78、磨料组合物77等中的硬化树脂的类型适当选择硬化树脂组合物78和磨料组合物77的方法，例如，存在通过加热硬化的方法、通过用光照射硬化的方法、通过结合加热和用光照射硬化的方法等。
[0106]在根据本实施例的制备方法中，在可延展的基座构件71的相对侧上的树脂层73的表面(形成有三维元件72的一侧上的表面)形状为反映了模具75的形状的形状。因此，根据本实施例的制备方法，无论可延展的基座构件61的表面形状如何，形成具有均匀研磨表面的结构化磨料制品。该结构化磨料制品与具有平表面的要研磨的物体有良好的接触。
[0107]在如上优选实施例中解释了本发明，但本发明不限于这些实施例。
[0108]工作实例
[0109]以下，将基于工作实例进一步详细地解释本发明，但本发明不限于以下工作实例。
[0110]工作实例1:一种类型的结构化磨料制品100的制备
[0111]将海绵基座构件(P0R0NH-32，由 INOAC Foam 公司(INOAC Foam Company)制备，根据JISK6251有155%的延伸性)选择作为可延展的基座构件并且将具有由丙烯酸粘合剂制成的层的无基材胶带(468MP，由3M公司制备)选择作为无基材胶带。该无基材胶带为包括内衬层和树脂层(由丙烯酸粘合剂制成的层)的胶带。无基材胶带被层合到海绵基座构件上，在此之后内衬被剥离，从而将树脂层转移到海绵基座构件。
[0112]通过将用作硬化树脂的25.9重量份的酚树脂、用作磨料颗粒的44.5重量份的金刚石颗粒和用作溶剂的29.6重量份的异丙醇混合制备磨料涂覆液体。使用逗号式涂布机将制备的磨料涂覆液体涂覆到聚丙烯模具膜上(也称为工具膜或成形膜)。然后，通过在烘箱中于100°c下蒸发异丙醇来干燥磨料涂覆液体，并且用磨料组合物填充模具膜。
[0113]将其上转移有树脂层的海绵基座构件层合到填充有磨料组合物的模具膜上。在层合之后，通过在烘箱中加热至90°C保持24小时而将磨料组合物硬化，并且将粘合剂层和磨料组合物粘结。
[0114]将模具膜剥离；在烘箱中于110°C下另外加热24小时，并且进一步硬化磨料组合物。用这种方法，获得一种结构化磨料制品，其包括海绵基座构件、由硬化的磨料组合物制成的三维元件以及粘结这些的树脂层。
[0115]该获得的结构化磨料制品可易于弯曲和延伸并且表现出与要研磨的物体的优良接触，该要研磨的物体具有不规则的或弯曲的表面。另外，即便在弯曲或延伸时，该研磨表面也可不易于扭结或破裂，并且易于恢复至初始形状，因此其能够重复地在要研磨的不同物体上使用。
[0116]工作实例2:—种类型的结构化磨料制品110的制备
[0117]选择具有波状表面的海绵基座构件(由3M公司制备)用作可延展的基座构件，选择具有由丙烯酸粘合剂制成的层的无基材胶带(3M公司制备的468MP)用作无基材胶带，将无基材胶带层合到海绵基座构件上，并且将树脂层(由丙烯酸压敏粘合剂制成的层)转移到海绵基座构件。
[0118]通过将70重量份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(沙多玛公司(Sartomer)制备的SR351S)、30重量份的三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯(东亚合成株式会社(ToaGosei C0.，Ltd.)制备的Aronix M_315)、3.6重量份的3-异丁烯酰氧基丙基三甲氧基娃烧(由信越化学工业株式会社(Shinetsu Silicone)制备的KBM-503)、1.8重量份的光固化剂(由日本汽巴(Ciba Japan)制备的Irgacure369)、用作磨料颗粒的347.0重量份的氧化招(由日本南兴陶瓷株式会社(Nanko Abrasives Industry C0., Ltd.)制备的A 800)和用作溶剂的193.9重量份的聚丙二醇单甲醚混合以制备磨料涂覆液体。使用逗号式涂布机将制备的磨料涂覆液体涂覆到聚丙烯模具膜上。然后，在烘箱中于70°C下蒸发聚丙二醇单甲醚以干燥磨料涂覆液体，用磨料组合物填充模具膜，并且通过紫外线辐照将磨料组合物硬化。
[0119]将其上已转移有树脂层的海绵基座构件置于填充有磨料组合物的模具膜上，并且将此单元夹在金属板之间并且用老虎钳按压。在此状态下，将该单元在高压釜中于50°C下热压30分钟。然后，将老虎钳、金属板和模具膜移除，获得包括海绵基座构件、由硬化的磨料组合物制成的三维元件和将这些粘结在一起的树脂层的结构化磨料制品。
[0120]在获得的结构化磨料制品中，沿海绵基座构件的波状表面形成树脂层和三维元件，并且沿海绵基座构件的表面形状获得研磨表面。该结构化磨料制品表现出与要研磨的物体的优良接触，该要研磨的物体适形于海绵基座构件的表面形状。另外，即便在弯曲或延伸时，该研磨表面也可不易于扭结或破裂，并且易于恢复至初始形状，因此其能够重复地在要研磨的不同物体上使用。
[0121]工作实例3:—种类型的结构化磨料制品120的制备
[0122]使用刮刀式涂布机将含有表I中所示的组合物的硬化树脂组合物涂覆到进行了剥离处理的聚酯膜(帝人杜邦膜日本有限公司(Teijin Du Pont Films Japan Ltd.)制备的Purex膜Α54-50μπι)上，形成被涂覆的层。涂覆的量为173g/m2。将氨基甲酸酯泡沫片(厚度6mm、由日本阿基里斯株式会社(Achilles Japan Inc.)制备、质量320g/m2)层合到该被涂覆的层上，并且从聚酯膜侧进行紫外线辐照。以此方式，粘结氨基甲酸酯泡沫片和硬化的硬化树脂组合物，并且因此可将其作为一个单元处理。然后，在70°C下加热36小时而进一步将硬化树脂组合物硬化，并且形成树脂层。
[0123]然后，制备具有在表2中所示的组合物的磨料层涂覆液体，使用刮刀式涂布机将液体涂覆到聚丙烯模具膜上，通过干燥将溶剂移除，进行紫外线辐照，在模具膜的凹陷中形成磨料层。制备具有在表3中所示的组合物的支承层涂覆液体，并且将其涂覆到在模具膜的凹陷中的磨料层上。
[0124]然后，将其上形成有树脂层的海绵基座构件层合到模具膜上，在烘箱中于70°C下加热36小时，并且将支承层涂覆液体硬化。然后，将模具膜移除，获得包括海绵基座构件、由硬化的硬化树脂组合物制成的树脂层和由磨料层和支承层制成的三维元件的结构化磨料制品。
[0125]在获得的结构化磨料制品中，将光滑平面形状的聚酯膜转移到其上形成有三维元件的树脂层的一侧，并且因此该三维元件精确地在树脂层的光滑表面上形成。因此，该结构化磨料制品与具有平坦表面的要研磨的物体有良好的接触。
[0126]表1
[0127]
【权利要求】
1.一种结构化磨料制品，其包括:可延展的基座构件；包含磨料颗粒和粘结剂的三维元件；以及粘结所述可延展的基座构件和所述三维元件的树脂层。
2.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述树脂层为由即使在没有芯部材料的情况下也可形成于连续层中的树脂制成的层。
3.根据权利要求1或2所述的结构化磨料制品，其中所述树脂层为由25°C下具有1.0X IO6至1.0X IO8Pa范围内的弹性模量的树脂制成的层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述树脂层在25°C下是发粘的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述树脂层粘结所述三维元件和所述可延展的基座构件以形成膜形状。
6.一种制备根据权利要求2至5中任一项所述的结构化磨料制品的方法，其包括: 用包含磨料颗粒和硬化树脂的磨料组合物填充具有多个凹陷的模具的填充步骤； 将填充在所述模具中的所述磨料组合物粘结到所述树脂层的粘结步骤；以及 将所述磨料组合物硬化以在所述树脂层上形成包含所述磨料颗粒的所述三维元件的硬化步骤。
7.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述可延展的基座构件包括在所述树脂层侧的表面上的空隙，并且所述空隙填充有构成所述树脂层的树脂。
8.一种制备根据权利要求7所述的结构化磨料制品的方法，包括: 将硬化树脂组合物涂覆到所述可延展的基座构件的一个表面以填充所述空隙的涂覆步骤； 通过将在所述涂覆步骤中涂覆的所述树脂组合物硬化而形成由所述树脂组合物制成的所述树脂层的树脂层形成步骤； 用包含磨料颗粒和硬化树脂的磨料组合物填充具有多个凹陷的模具的填充步骤； 将已填充至所述模具的所述磨料组合物粘结到所述树脂层的粘结步骤；以及将所述磨料组合物硬化并且在所述树脂层上形成包含所述磨料颗粒的所述三维元件的硬化步骤。
9.一种制备根据权利要求7所述的结构化磨料制品的方法，包括: 将包含磨料颗粒和硬化树脂的磨料组合物填充到具有多个凹陷的模具中的第一填充步骤； 用硬化树脂组合物进一步填充已填充有所述磨料组合物的所述模具的第二填充步骤； 将已填充在所述模具中的所述树脂组合物粘结至所述可延展的基座构件的一个表面并且用所述树脂组合物填充在所述可延展的基座构件中的空隙的粘结步骤；以及 将所述树脂组合物和所述磨料组合物硬化并且在所述可延展的基座构件的一个表面上形成由所述树脂组合物制成的所述树脂层和包含所述磨料颗粒的所述三维元件的硬化步骤。
【文档编号】B24D3/08GK103619540SQ201280031022
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年6月25日 优先权日:2011年6月27日
【发明者】大石道广, 中村阳子 申请人:3M创新有限公司