粘结磨料制品及方法
【专利说明】粘结磨料制品及方法
【背景技术】
[0001] 粘结磨料制品具有通过粘结介质而粘结在一起的磨料颗粒。对于高性能磨料制 品，诸如更快地研磨材料同时满足紧密度容限而不损害工件的磨削轮的需求增加。
[0002] 诸如磨石、细磨石和磨轮的磨料制品可由固定安装的电机诸如例如台式研磨机驱 动，或附接至手动操作式便携研磨机并由其驱动。手动操作式便携研磨机通常相对于工件 表面W微小角度固定，并且可用于将例如焊道、飞翅、诱口和冒口从铸件磨掉。
【发明内容】
[0003] 与常规粘结圆盘相比，发现将磨削层设置在粘结磨料制品的表面处或粘结磨料制 品的内部令人惊奇地提高切削和磨削性能。具体地，除其它优点之外，总切削量令人惊奇地 增大。
[0004] 在一个方面，本公开提供了一种粘结磨料制品，该粘结磨料制品包括基质和磨削 层。基质包含基质磨料颗粒和基质粘结剂。磨削层包含垂直取向的磨料颗粒和磨削层粘结 剂。磨削层设置在粘结磨料制品的外表面上或至少部分地设置在粘结磨料制品的内部。
[000引在另一方面，本公开提供了一种形成粘结磨料制品的方法。该方法包括将可垂直 取向的磨料颗粒分散在第一载体上，将磨削层粘结剂施加至第二载体，使磨削层粘结剂与 可垂直取向的磨料颗粒接触；W及使磨削层粘结剂固化。
[0006] 在另一方面，本公开提供了一种形成粘结磨料制品的方法，该方法包括将基质混 合物施加至磨削层，该基质混合物包含可固化的基质粘结剂和基质磨料制品，磨削层包含 垂直取向的磨削磨料颗粒;W及使基质粘结剂固化。
【附图说明】
[0007] 在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开相同或类似的特征或元 件。
[0008] 图IA为根据实施例的粘结磨料制品的示意性剖视图。
[0009] 图IB为根据实施例的粘结磨料制品的示意性剖视图。
[0010] 图2为根据实施例的粘结磨料制品的示意性剖视图。
[0011] 图3为根据实施例的粘结磨料制品的示意性剖视图。
[0012] 图4A为用于使磨料颗粒垂直取向的装置的示意图。
[0013] 图4B为带有垂直取向的磨料颗粒的磨料制品的示意性剖视图。
[0014] 图5A为带有垂直取向的磨料颗粒的制品的示意性俯视图。
[0015] 图5B为根据实施例的形成粘结磨料制品的示意性方法。
[0016] 图5C为根据实施例的粘结磨料制品的透视图。
[0017] 图5D为根据实施例的粘结磨料制品的透视图。
[001引室义
[0019] 品文所用，词语"包含"、"具有"和"包掠'的变型在法律上是等同的且是开放式 的。因此，除了列举的元件、功能、步骤或限制之外，还可存在其它未列举的元件、功能、步骤 或限制。
[0020] "粘结磨料制品"是具有粘结磨具的磨料制品，包括但不限于磨削轮、磨削盘、磨削 圆筒或任何其它形式的磨料制品。
[0021] 尽管上述绘图示出了本公开的若干实施例，但如论述中指出，还可W想到其它的 实施例。附图可能未按比例绘制。在所有附图中，类似的参考标号可W用来表示类似的部 件。
【具体实施方式】
[0022] 现在参见图1A，根据一个实施例的示例性粘结磨料制品10具有基质13和磨削层 16。基质13具有两个相对的主表面:第一主表面21和第二主表面23。磨削层16具有两个相对 的面，磨削面19和背面17。磨削面19包括垂直取向的磨料颗粒18的远侧末端并且根据所采 用的磨料颗粒可W是不平的或起伏的。背面17为基本上平面的复制面，在一个实施例中为 施加垂直取向的磨料颗粒的平面支撑表面。在一个实施例中，磨削层16设置在第一主表面 21或第二主表面23上，由此使得背面17位于基质13的近侧并且磨削面19位于基质13的远 侧。
[0023] 基质13包括基质磨料颗粒12和基质粘结剂14。基质13的形状可W像圆盘、轮、圆筒 或本领域中已知的任何其它合适的形状。基质13可具有开口，该开口包括中屯、开口诸如中 屯、孔。基质13可具有带有中屯、孔的凹陷中屯、。基质13可具有背衬，包括纸材、织物、或膜背 衬、或本领域中已知的或W下所述的任何其它背衬或它们的组合。
[0024] 基质粘结剂14W固定构型将基质磨料颗粒12保持在基质13内并且为基质13提供 刚性结构。基质粘结剂14可包含任何合适的有机粘结剂、树脂粘结剂、金属粘结剂、陶瓷粘 结剂或本领域中已知的任何其它粘结剂诸如W下所述的粘结剂或它们的组合。
[0025] 基质磨料颗粒12可W是本领域中已知的任何磨料颗粒，包括常规粉碎的磨料颗 粒、成形磨料颗粒或W下所述的任何磨料颗粒或它们的组合。基质磨料颗粒12可W无规分 散在基质14内，或者可W预定图案分散在基质14内。基质磨料颗粒12在基质14内可W是无 规取向的，或者可W预定取向在基质14内取向。基质磨料颗粒12中的一些、全部可W基本上 类似或平行的取向在基质13内取向或者均不W基本上类似或平行的取向在基质13内取向。 基质磨料颗粒12中的一些、全部可具有基本上相同的、类似的或不同的尺寸或者均不具有 基本上相同的、类似的或不同的尺寸。基质磨料颗粒12中的一些、全部可具有基本上相同 的、类似的或不同的形状或者均不具有基本上相同的、类似的或不同的形状。基质磨料颗粒 12可包含具有相同或不同化学组成的磨料颗粒，该磨料颗粒具有相同的、类似的、相异的或 不同的化学和物理特性，诸如静电吸引、硬度和断裂初度。基质磨料颗粒12中的一些、全部 可W完全浸入基质14内或者均不完全浸入基质14内。基质磨料颗粒12中的一些、全部可W 不完全浸入基质14内。基质磨料颗粒12研磨表面至不同的程度，诸如低磨损、中等磨损、高 磨损或任何其它已知的磨损程度，运取决于诸如基质磨料颗粒12的尺寸、几何结构、取向和 材料等因素W及诸如表面暴露至基质13的压力和速度等因素。
[0026] 磨削层16包含垂直取向的磨料颗粒18,该垂直取向的磨料颗粒18通过磨削层粘结 剂20W垂直取向的构型粘结并保持。在一个实施例中，磨削层16还包含非垂直取向的磨料 颗粒。在一个实施例中，磨削层16具有小于基质13的厚度的厚度。在一个实施例中，磨削层 16具有基质13的厚度的95 %、或90 %、或85 %、或80 %、或75 %、或70 %、或65 %或60 %或 55%或50%或小于100%但大于0%的任何其它百分比的厚度。在另一个实施例中，磨削层 粘结剂20足够厚W便所有垂直取向的颗粒浸入磨削层16内。在另一个实施例中，磨削层粘 结剂20具有小于垂直取向的颗粒18的高度的厚度，由此使得该垂直取向的颗粒18从磨削层 粘结剂20的暴露表面至少部分地突出。
[0027] 磨削层16可任选地通过粘合剂来粘结到基质13。磨削层16可任选地通过磨削层粘 结剂20来粘结到基质13。磨削层16可任选地通过另外的粘结剂层来粘结到基质13,该粘结 剂层包含本领域中已知的任何合适的粘结剂，包括W下所述的任何一种或多种合适的粘结 剂，包括有机粘结剂、树脂粘结剂、金属粘结剂或陶瓷粘结剂。
[0028] 磨削层粘结剂20W固定构型将垂直取向的磨料颗粒18保持在磨削层16内。磨削层 粘结剂20可包含任何合适的有机粘结剂、树脂粘结剂、金属粘结剂、陶瓷粘结剂或本领域中 已知的任何其它粘结剂诸如W下所述的粘结剂或在底胶层中所使用的那些或它们的组合。 可通过将可固化磨削层前体涂布至基质13的主表面上来形成磨削层粘结剂20。磨削层前体 是指施加至基质13的可涂覆型材料，该可涂覆型材料可例如通过固化来硬化W形成磨削层 16。还可通过将磨削层前体涂布在可用来组装磨削层16的任何其它合适的保持表面上来形 成磨削层粘结剂20。该磨削层前体或磨削层粘结剂20可W包含例如胶水、酪醒树脂、氨基塑 料树脂、脈醒树脂、=聚氯胺-甲醒树脂、聚氨醋树脂、可自由基聚合的多官能（甲基)丙締酸 醋(例如具有侧链a，e-不饱和基团的氨基塑料树脂、丙締酸醋化聚氨醋、丙締酸醋化环氧树 月旨、丙締酸醋化异氯脈酸醋）、环氧树脂(包括双-马来酷亚胺和巧-改性的环氧树脂）、异氯 脈酸醋树脂、W及W下所述的任何粘结剂或它们的混合物。
[0029] 垂直取向的磨料颗粒18是具有相对于磨削层16垂直取向的预定轴线的磨料颗粒。 该预定轴线可W是穿过制品的任何几何轴线。在一个实施例中，该预定轴线是穿过垂直取 向的磨料颗粒18中的每个的最长轴线。在另一个实施例中，该预定轴线是穿过垂直取向的 磨料颗粒18中的每个的最短轴线。在另一个实施例中，该预定轴线是穿过垂直取向的磨料 颗粒18中的每个的尖锐研磨顶点的轴线。在另一个实施例中，该预定轴线穿过垂直取向的 磨料颗粒18中的每个的质屯、。在其它实施例中，该预定轴线是任何其它几何轴线。
[0030] 垂直取向的磨料颗粒18包括具有预定轴线的颗粒，该预定轴线可具有相对于磨削 层16不限于30°至90°范围内的任何合适的角度。例如在一个实施例中，该预定轴线与磨削 层16基本上正交。基本上垂直或正交的预定轴线具有相对于磨削层16接近90°或是在预定 公差内的直角的角度。在另一个实施例中，该预定轴线具有小于90°的非垂直的角度，例如 不限于30°至89°范围内的任何角度。
[0031] 在一个实施例中，垂直取向的磨料颗粒18包括具有至少一个相对于磨削层升高的 顶点的磨料颗粒，垂直取向的磨料颗粒18包括磨料颗粒。在另一个实施例中，垂直取向的磨 料颗粒18包括具有至少一个从磨削层16突出的顶点的磨料颗粒。顶点是诸如磨料颗粒的顶 端、端部、点、突出部或任何其它几何顶点的任何几何顶点。
[0032] 在一个实施例中，磨削层16中的所有磨料颗粒是垂直取向的磨料颗粒18。在另一 个实施例中，磨削层中的磨料颗粒的至少10重量％是垂直取向的磨料颗粒18。在另一个实 施例中，磨料颗粒的至少20重量％、或至少30重量％、或至少40重量％、或至少50重量％、或 至少60重量％、或至少70重量％、或至少80重量％、或至少90重量％是垂直取向的磨料颗 粒。在其它实施例中，磨削层中的磨料颗粒包含10重量％至100重量％范围内的任何量的垂 直取向的磨料颗粒18。
[0033] 垂直取向的颗粒18可包括成形磨料颗粒或形成的磨料颗粒。在一个实施例中，成 形磨料颗粒具有多边形面和多边形基部。在另一个实施例中，成形磨料颗粒具有=角形面 和梯形基部。在其它实施例中，垂直取向的磨料颗粒18包含本领域中已知的其它磨料颗粒， 包括常规粉碎磨料颗粒、成形磨料颗粒或W下所述的任何磨料颗粒或它们的组合，该磨料 颗粒设置在磨削层16中使得该颗粒的预定轴线是垂直取向的。在一个实施例中，预定轴线 垂直于=角形成形磨料颗粒的一侧并且延伸穿过=角形成形磨料颗粒的相对顶点或顶端， 使得垂直取向的磨料颗粒如图IA所示的布置。
[0034] 磨料颗粒可包括如美国专利8,034,137中所公开的成形的破碎磨料颗粒;如美国 专利8，123,828中所公开的磨料碎片、具有开口的成形磨料颗粒或碟形磨料颗粒;如美国专 利8，142,891中所公开的具有凹面的碟形磨料颗粒;如美国专利8，142,532中所公开的具有 开口的成形磨料颗粒;如已公布的美国专利申请2010/0146867中所公开的具有凹槽的成形 磨料颗粒;如美国专利8,142,531中所公开的具有倾斜侧壁的成形磨料颗粒;如已公布的美 国专利申请2010/0319269中所公开的具有低圆度因子的成形磨料颗粒;如P.C.T.申请PCT/ US2010/057713中所公开的两端变细的成形磨料颗粒；W及如已公布的美国专利申请2011/ 0146509中所公开的成形磨料颗粒。
[0035] 垂直取向的磨料颗粒18可W无规分散在磨削层16上，或者可W预定图案分散在磨 削层16上。垂直取向的颗粒18可W不同取向定向在磨削层16上，使得即使垂直取向的颗粒 18中的每个是基本上垂直取向的，垂直取向的颗粒18中的每个也具有不同的取向。垂直取 向的磨料颗粒16中的一些、全部可W基本上类似的取向或平行的取向在磨削层16上取向或 者均不W基本上类似的取向或平行的取向在磨削层16上