专利名称：手持型适合不同表面的助磨砖的制作方法
技术领域：
本发明涉及助磨砖(sanding blocks)，更具体的是手持型助磨砖，其能够很容易地适应于弯曲或平坦的表面。
背景技术：
在当今市场上，有品种繁多的用于平整和抛光粗糙或不规则表面的手持型砂纸打磨设备。在这一点上，一种特别普通类型的手持型砂纸打磨设备是一种木砖，在其外部包裹一片砂纸。另外一种普通常用类型的手持型砂纸打磨设备是用橡胶或其他弹性材料制作的一定形状的砖，沿砖的底表面用固定夹板或尖锐的突出物(projection)固定一片砂纸。虽然这两种普通的手持型砂纸打磨设备对于平坦的表面能很好地使用，但它们却不特别适合于弯曲的表面使用。除此之外，这样的砂纸打磨设备一般需要把标准尺寸的砂纸切割和调整到适宜尺寸。
简而言之，上述的普通助磨砖具有相对大的、平坦的砂纸支撑表面，这种表面不能满意地适合弯曲形状的表面。因此，这类普通助磨砖在用于弯曲表面时常会导致不均匀的砂纸打磨；这主要是因为这些砖不能够依照被砂纸打磨的表面的曲率而弯曲，而且在被砂纸打磨的表面上的某些部位常会被施加过度的压力。此外，使用过度的压力可能造成过度砂纸打磨并且使砂纸迅速损坏，进而可能损坏下面的表面。同时，普通助磨砖一般使用标准尺寸的砂纸(8.5″×11″)，在这种情况下这类砂纸必须被切割和/或调整成适合助磨砖支撑表面；这样的切割时常会产生可使用的废料。
弯曲和平坦的表面需要砂纸打磨的常见的情况包括汽车在重新油漆前的车身修补。尽管汽车的砂纸打磨已经使用了很长的时间，但其中与砂纸打磨有关的问题仍然很多。例如，一些汽车车身的某些部位相对地是平滑的，但是有倾斜的弯曲，因此很难均匀地进行砂纸打磨(例如，传统的砂纸打磨设备经常会沿着被砂纸打磨的表面造成“波痕(rippling)”效应)。车身其他部份是平坦的，但是需要在用砂纸打磨时不擦伤其周围的区域(例如在要喷漆的表面与尾灯之间的区域以及类似的情况下)。因为这些问题，对于汽车，时常用手来完成砂纸精磨(即，用个体的劳动者的手和手指来支撑砂纸)。例如，现在在汽车修理店中，工人的常见的做法是使用二根绑在一起的“油漆棒”当砂纸片的支撑结构。这样的油漆棒在使用时很笨重，容易沿被砂纸打磨的表面形成波痕效应，而且在使用时整个砂纸打磨表面均使用标准尺寸的砂纸。
因此，在技术上需要一种手持型助磨砖，其能够很容易适合弯曲或平坦表面，并且能较好地利用标准尺寸的砂纸。本发明满足了这些需要而且进一步提供相关的优点。
发明总结简言之，本发明涉及能很容易地适合弯曲或平坦表面的手持型助磨砖。在一个实施方案中，手持型助磨砖是能适合于弯曲或平坦表面的弹性体的助磨砖，其中弹性体的助磨砖具有的Shore A硬度范围从大约45到大约90，并且其中弹性体是由多元组分配成的聚合物的组合物制成的。尤其是多元组分包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物的混合物(其中混合物的量范围是组合物重量的大约50％到大约100％)，以及发泡剂(例如，偶氮二甲酰胺(azodocarbonamide)化合物)。在另一个实施方案中，多元组分更进一步包括一种或多种填料(例如，碳酸钙)，一种加工添加剂(例如，硬脂酸、氧化锌，氧化钛，以及有机过氧化物)，和增量油。
本发明的助磨砖可以具有立方体矩形尺寸，优选的立方体矩形尺寸的外周长大约为334毫米(例如，在一个优选的实施方案中矩形尺寸是大约279毫米长，大约35毫米宽，大约20毫米厚)。另外，本发明的助磨砖一般具有每立方英尺大约10到大约30磅的密度(PCF)，优选的密度为大约每立方英尺20磅(PCF)。更进一步，本发明的助磨砖具有Shore A硬度范围从大约50到大约85，优选的范围是从大约60到大约75，更优选的范围是从大约65到大约70。
本发明还涉及适合于弯曲或平坦表面的弹性体助磨砖的制造方法。一般而言，该方法包含步骤如下混合从包括至少一种乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物的混合物的多元组分配制的聚合物组合物，其中混合物的量的范围是组合物重量的大约50％到大约100％；将聚合物的组合物在加热情况下与发泡剂和有机过氧化物交联剂混合制成原料，压延材料生产薄片状材料；将材料薄片在具模中热成型为发泡材料薄片；切割发泡材料薄片以制造弹性体助磨砖。
图1是依照本发明的示例性助磨砖的等距视图。
图2A-B举例说明依照本发明的助磨砖的外表面包裹标准砂纸的情况。
图3是描述依照本发明制造的示例性助磨砖的工艺步骤的工艺流程图。
发明的详细描述如上所述，本发明涉及助磨砖，更具体地，涉及容易地适合弯曲或平坦表面的手持型助磨砖。此处所公开的本发明的助磨砖某些更显著的特征包括(1)其大小能极佳地利用标准尺寸的砂纸的整个表面区域，这是由于将其外部周长最佳化，该长度使这样的标准尺寸砂纸更有效包裹在它的外面；和(2)解决用砂纸包裹在油漆棒上这样笨拙的方法有关的缺点。虽然本发明的某些实施方案的许多细节在下列的详细描述和附图中提出，但本领域的普通技术人员将会认识到本发明可能有另外的实施方案，或并不需要在此处所描述的一些细节就可以实旋本发明。
在一个实施方案中，本发明涉及一种适合于弯曲或平坦表面的弹性体助磨砖，其中弹性体助磨砖具有Shore A硬度(ASTM D2240)范围从大约45到大约90。在这个实施方案中，弹性体助磨砖是利用由多元组分配成的聚合物的组合物制成的，这些多元组分包括乙烯-醋酸乙烯酯和茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物所组成的混合物，其中混合物的量的范围从占组合物重量的大约50％到大约100％；以及发泡剂。在另一个实施方案中，用来制造弹性体助磨砖的多元组分进一步包括一种或多种填料，加工添加剂，和增量油。
为了更加明确，提供简短聚合物命名法综述，以助于本发明的理解。一般而言，聚合物是一种衍生自单体单元的聚合反应的合成的大分子(即，长链的分子链)或作为大分子存在于自然界中(但它们仍然衍生自单体单元的聚合反应)。分子链的连接是单体单元。例如，聚乙烯是衍生自单体乙烯(CH2＝CH2)(propylene)的聚合物。更具体地，聚乙烯是″均聚物″—即由单一重复的单元，即单体乙烯(CH2＝CH2)而组成的聚合物。
相反，“共聚物”是包含二种(或更多)不同的单体单元的聚合物。共聚物通常可以用几种方式来合成。例如，共聚物可以由两种(或多种)不同的单体共聚合而制备。这种方法所制备的共聚物中两种(或多种)不同的单体无规地分布在整个聚合物链中。这些共聚物被称为“无规共聚物”。另外，共聚物可以通过两种均聚物的共价偶合或连接而制备。例如，一种均聚物与第二种均聚物的末端共价偶合，不同的均聚物产生“嵌段共聚物”。包含均聚物A和均聚物B的嵌段共聚物可以用下列示意的式子表示(A)x(B)y，其中(A)x是由x个单体A组成的均聚物，(B)y是由y个单体B组成的均聚物，而且其中二种均聚物通过适当的共价键或通过连接间隔基团结合在一起。虽然上述的式子表明有二个嵌段组分的嵌段共聚物(即，“二嵌段共聚物”)，但嵌段共聚物也可能有三个或更多的嵌段组分(例如，“三嵌段共聚物”，示意地用式子(A)x(B)y(A)x表示，或简单地表示为A-B-A，以及“多嵌段共聚物”可按照示意的式子(-A-B)n表示。
如上所述，一种适合本发明的弹性体助磨砖可能是由多元组分制备的，这些组分包括，尤其是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物的混合物。正如被那些本领域的普通技术人员所理解的，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(也普遍被称为“EVA”)通常是可得到的无规共聚物，然而金属茂合物催化的乙烯-α-烯烃共聚物通常是可得到的二嵌段共聚物。通常，乙烯-醋酸乙烯酯组分是主要组分；然而，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物可能占到最高多元组分的100％。
至于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物组分，可以理解为涉及一种或多种衍生自醋酸酯和乙烯的无规共聚合反应的共聚物。通常，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物含有醋酸乙烯酯组分其重量范围从9％到40％，通常密度(gm/cc)范围从0.92到0.96，通常熔融指数(ASTM 1238)范围从0.3到43，和熔点(℃，由DSC)范围通常从63到100。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物可以是任何一种很容易买得到的EVA工业级(例如，Elvax，Dupont Industrial Polymers，United States)。
至于乙烯-α-烯烃共聚物的组分，可以将其理解为一种共聚物，其通常由一种或多种茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物组成，而且更优选的是，是从一种或多种乙烯-丁烯共聚物，乙烯-己烯共聚物，和乙烯-辛烯共聚物(也可以归类为热塑性弹性体任何一种)中所选择的茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物。通常，乙烯-α-烯烃共聚物的α-烯烃组分占共聚物的重量范围从2％到30％。而且，茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物的密度(gm/cc)范围通常从0.86到0.95，熔体指数(ASTM 1238)范围通常从0.2到30，和熔点(℃，由DSC)范围通常从50-120。在一个实施方案中，茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物包含乙烯-辛烯共聚物(例如，Engage，Dupont Dow Elastomers，United States)。
正如被本领域的普通技术人员所理解的，使用基于茂金属催化剂技术所产生的聚合物自从大约1990年代初期才开始商业化。然而，更重要的是茂金属的聚合技术现在允许制造相对高的分子量的具有非常特定的立构规整度的共聚物(例如，全同立构和间同立构聚合物)，以及使几乎任何的单体—超越传统的C3到C8烯烃—以非常精确的方式聚合。(值得注意的是正如被本领域的普通技术人员所理解的，茂金属是一个带正电荷的金属离子夹在二个带负电荷环戊二烯阴离子之间的夹心结构)。
除此之外，本领域的普通技术人员也认识到以茂金属为基础的催化剂技术产生了乙烯-α-烯烃共聚物，包括聚烯烃“塑性体”或POps(是Exxon’s EXACT生产线的名字，它是采用EXXPOL专有权催化剂技术制造的，Exxon Chemical，United States)以及聚烯烃“弹性体”或POEs(是Dupont Dow Elastomer’sENGAGE生产线的名字，它是采用INSITE专有权催化剂技术制造的Dupont DowElastomers LLC，United States)。这些新的聚烯烃塑性体(POPs)和弹性体(POEs)被认为是采用茂金属催化技术使之成为可能的低分子量线形低密度乙烯-α烯烃共聚物。另外，上述确定的任何一种乙烯基-α-烯烃共聚物，或它们的组合物都可用于制造与本发明相一致的弹性体助磨砖相关的各种不同的组合物中。
为了优化加工能力，与本发明相关的各种不同的组合物(例如，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物的混合物)可以在很大的程度上与其他的聚合物混合(虽是可选择的)，并且可能与各种不同的油、增塑剂、填料、增量剂，以及其他特殊的添加剂复合。事实上，而且正如被那些聚合物复合领域的普通技术人员所理解的，可以添加任何量的各种不同的加工添加剂以提高此处所公开的弹性体助磨砖的一种或多种物理特性和性质。这些加工添加剂例子是在Ghter R，Müller H，The Plastics Additives Handbook，4thed.，Hanser Publishers，Munich，Germany(1996)中所鉴定的那些(在此将其全部引用作为参考)。
更具体地，在一些实施方案中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物的各种不同的混合物还可以与包括聚烯烃油的增量油混合在一起。正如在本发明说明书中所使用的，术语“增量油”包括加到组合物中以降低成本或改良物理性质的碳质材料。
在另外的实施方案中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物的各种不同的混合物还可以与加工添加剂混合。正如在本发明说明书中所使用的，术语“加工添加剂”包括任何一种有助于加工工艺、可加工性等的添加剂，其提高形成本发明弹性体助磨砖的材料和/或组合物的工作特性。例如，可将一种或多种其他的原料与全部组合物混合以便改进组合物的可加工性和/或工作特性。因此，术语加工添加剂包括硬脂酸，氧化锌，氧化钛，有机过氧化物，或它们的任何组合。在另外一些实施方案中，例如碳酸钙之类的“填料”也可以与一种或多种上面所确定的其他组分混合。
正如被本领域的普通技术人员所理解的，上面所确定的组分(它们全部与本发明的特定优选实施方案有关)可能以下列实施例的方式混合在一起。首先，可将所需重量百分比的乙烯-乙烯醋酸酯共聚物和茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物，以及所需量的加工添加剂或其他的特殊化学药品一起加到一个适宜大小的第一混合器中(例如，350磅Capacity Henschel Mixer w/cooler)。在将这些干的混合物在加到适宜大小的第二个连续混合器之前，可以将其混合并被加热到80°F(例如，通过Colortronic MH 60定量给料器到一个4英寸FarrelContinuous Mixer)。然后第二个连续的混合器的叶片旋转(例如，以175转/每分钟)以便使干混合物在高温下(例如，340°F)融入均匀的熔体中，在此期间添加所选择的一定量的交联剂(例如，有机过氧化物)和发泡剂(例如，偶氮二甲酰胺化合物)并进一步混合。
然后将熔融的组合物转移并且经过压延机器进一步加工以生产所需厚度的均匀的薄片。正如被本领域的普通技术人员所理解的，压延过程包括一对连续的同步旋转的平行辊筒之间挤压大量的原料，该工艺制造出薄膜或薄片。在压延机压延之后，然后将均匀的薄片在热成型机器中热成型。也就是说，均匀的薄片被转移并且通过热成型机器进一步加工以产生发泡材料薄片。压延和热成型都广泛地被应用在热塑性塑料工业中。
在压延和热成型之后，发泡材料薄片被切割成很多的长条，这些长条可用作本发明适宜于弯曲或平坦表面的手持型助磨砖。在一个优选的实施方案里以及如图1所示，聚合物和其他的组分的混合物被加工成许多长条，其长度大约279毫米，宽大约35毫米，厚大约20毫米(即，L×W×T)。这些尺寸具有特殊的优点，它适宜于标准尺寸的砂纸，其具有适宜的尺寸为8.5″×11″，在使用中不用切割和/或修剪，而且使整个的砂纸打磨的表面能被利用。更具体地，具有这种尺寸的长条使标准尺寸的砂纸紧紧的覆盖在它的外部，正如图2A-B中所示。
为了说明并不是限制本发明的目的，下列实施例更明确地公开本发明的多个方面。
实施例按照图3中所描述的工艺流程图制造手持型弹性体助磨砖。更具体地，仍然参考图3，以批量形式将所选择量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，碳酸钙填料，硬脂酸和氧化锌混合，搅拌并加热大约10分钟，以生产混合的聚合物的组合物(步骤300)。下一步，将所选择量的有机过氧化物的交联剂和发泡剂混合并搅拌成混合的聚合物的组合物，再搅拌两分钟以使其形成进料(步骤302)。然后将进料用二个连续的压延机器压延第一部机器处在加热情况下(步骤304)用以制造材料薄片，然而第二部机器被用于冷却材料薄片以使其形成特定厚度(步骤306)。将具有特定的厚度的材料薄片在含有模具的热成型机器中，在大约150℃加热约30分钟热成型，因此生产出发泡的材料薄片(步骤308)。发泡的薄片随后被切割和修整(步骤310)，然后进一步切割成大量具有大约279毫米长(L)，大约35毫米宽(W)，大约20毫米厚(T)的长条，以此制造出大量的弹性体助磨砖(步骤312)。弹性体助磨砖然后经丝网印刷(silkscreened)(步骤314)，并包装(步骤316)。
在此处，实施方案所说明和描述的内容只是说明本发明助磨砖，在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，本发明可以以其它具体的方式或其它具体的形式实施。因此，此处所描述的实施方案应当被认为在所有的方面只是示意说明而并不仅限于此。因此，本发明的范围是通过附加的权利要求而不是通过前面的描述来说明，而且能带来权利要求的同等含义和范围的所有变化均包含在其范围里面。
权利要求
1.适合于弯曲或平坦表面的弹性体助磨砖，其中弹性体助磨砖具有ShoreA硬度范围从大约45到大约90，并且弹性体助磨砖是由多种组分配制的聚合物的组合物制成的一种乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和一种茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物的混合物，其中混合物的数量占组合物重量的范围从大约50％到大约100％；和一种发泡剂，其数量占组合物的重量范围可达大约5％，其中发泡剂是偶氮二甲酰胺化合物。
2.权利要求1的弹性体助磨砖，其中多元组分还包括填料。
3.权利要求2的弹性体助磨砖，其中填料的量占组合物重量的范围从大约5％到大约20％。
4.权利要求2的弹性体助磨砖，其中的填料是碳酸钙。
5.权利要求1的弹性体助磨砖，其中多元组分还包括加工添加剂。
6.权利要求5的弹性体助磨砖，其中的加工添加剂是硬脂酸、氧化锌、氧化钛、和有机过氧化物的一种或多种。
7.权利要求6的弹性体助磨砖，其中加工添加剂的量占组合物重量的范围从大约0％到大约10％。
8.权利要求1的弹性体助磨砖，其中茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物是乙烯-丁烯共聚物，乙烯-己烯共聚物，乙烯-辛烯共聚物，或它们的混合物。
9.权利要求1的弹性体助磨砖，其中茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物是乙烯-辛烯共聚物。
10.权利要求1的弹性体助磨砖的密度为每立方英尺从大约10到大约30磅。
11.权利要求1的弹性体助磨砖的密度为每立方英尺大约20磅。
12.权利要求1的弹性体助磨砖的Shore A硬度范围从大约50到大约85。
13.权利要求1的弹性体助磨砖的Shore A硬度范围从大约60到大约75。
14.权利要求1的弹性体助磨砖的Shore A硬度范围从大约65到大约70。
15.权利要求1的弹性体助磨砖的Shore A硬度范围从大约60到大约90。
16.一种适宜于弯曲或平坦的表面弹性体助磨砖，其中弹性体助磨砖的Shore A硬度范围从大约45到大约90，以及弹性体助磨砖是由多元组分所配制成的一种聚合物的组合物制成的，这些多元组分包括一种乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物的混合物，其中混合物的量占组合物重量的范围从大约50％到的大约100％；一种发泡剂；和增量油。
17.权利要求16的弹性体助磨砖，其中的多元组分还包含一种填料。
18.权利要求16的弹性体助磨砖，其中填料的量占组合物重量的范围从大约5％到大约20％。
19.权利要求17的弹性体助磨砖，其中的填料是碳酸钙。
20.权利要求16的弹性体助磨砖，其中的多元组分还包含一种加工添加剂。
21.权利要求20的弹性体助磨砖，其中的加工添加剂是硬脂酸、氧化锌、氧化钛、和有机过氧化物的一种或多种。
22.权利要求21的弹性体助磨砖，其中加工添加剂的量占组合物重量的范围从大约0％到大约10％。
23.权利要求16的弹性体助磨砖，其中发泡剂的量占组合物重量范围从大约0％到大约5％。
24.权利要求16的弹性体助磨砖，其中茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物是乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物，或是它们的混合物。
25.权利要求16的弹性体助磨砖，其中茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物是乙烯-辛烯共聚物。
26.权利要求16的弹性体助磨砖的密度为每立方英尺从大约10到大约30磅。
27.权利要求16的弹性体助磨砖的密度为每立方英尺大约20磅。
28.权利要求16的弹性体助磨砖，其中Shore A硬度范围从大约50到大约85。
29.权利要求16的弹性体助磨砖的Shore A硬度范围从大约60到大约75。
30.权利要求16的弹性体助磨砖的Shore A硬度范围从大约65到大约70。
31.权利要求16的弹性体助磨砖的Shore A硬度范围从大约60到大约90。
全文摘要
本说明公开了易于适合弯曲或平坦表面的助磨砖。在一个实施方案中，公开了一种手持型弹性体的助磨砖，它是一种适宜于弯曲或平坦表面的弹性体的助磨砖，其中弹性体的助磨砖的Shore A硬度范围从大约45到大约90，而且弹性体的助磨砖是由多元组分配制成的聚合物的组合物制成的，这些多元组分包括乙烯－醋酸乙烯酯共聚物和茂金属催化的乙烯－α－烯烃共聚物的一种混合物，以及发泡剂。同时也公开了助磨砖的制造方法。此处所公开的本发明的助磨砖的一些更加重要的特征包括(1)由于其外部周长长度最佳化使得其大小能完美地使用标准砂纸的整个表面区域。这种长度能使这类标准尺寸的砂纸更有效地包裹在它的周围；和(2)解决了用砂纸包裹在油漆棒上的笨拙的方法所带来的缺点。
文档编号C08L23/08GK1482169SQ0215639
公开日2004年3月17日 申请日期2002年9月13日 优先权日2002年9月13日
发明者S·克普兰德, S 克普兰德 申请人:贸易合作公司