专利名称：具有防滑涂层的砂纸的制作方法
具有防滑涂层的砂纸与相关申请案的交叉参考本申请要求于2008年6月30日提交的美国临时专利申请No. 61/076821的优先 权，并且要求于2009年6月15日提交的美国临时专利申请No. 12/484605的优先权，以上 两个临时专利申请的公开以引用方式全文并入本文。
背景技术：
本发明总体涉及用于研磨工作表面的磨料制品，例如，柔韧片状磨料制品。片状磨料制品通常应用在包括例如木质表面的手动打磨的多种打磨操作中。手动 打磨时，使用者直接将磨料制品握持在其手中，然后在整个工作表面上移动磨料制品。当 然，手动打磨是比较费力的任务。片状磨料制品包括(例如)传统砂纸。传统砂纸通常通过将磨料粘附到相对薄的、 通常不可延展的、非弹性的、无孔的背衬(例如纸张)上来生成。传统砂纸背衬材料的薄、 平、滑的特性使得传统砂纸难于抓握、握持和操作。因为传统砂纸的滑特性，为了牢固握持 砂纸片材，使用者会将该砂纸片材抓握在其拇指和其一个或多个剩余手指之间。以这种方 式握持砂纸不舒适，可能导致肌肉痉挛和疲劳，并且难以保持较长的时间。另外，拇指通常 与砂纸的研磨表面接触，这可能刺激或损坏皮肤。另外，因为拇指定位在砂纸和工作表面之 间，以这种方式抓握砂纸也妨碍打磨操作。也就是说，由于拇指的位置，砂纸研磨表面的一 部分在打磨期间被抬高远离工作表面。因为抬高的位置不与工作表面接触，所以没有利用 砂纸的全部打磨表面，因此砂纸的效率降低。在手动打磨期间，使用者经常使用其指尖施加压力到砂纸。因为传统砂纸中所使 用的背衬材料的薄特性，手指压力集中在施加有手指压力的区域中。这继而引起砂纸磨损 和/或负载不均，并在工作表面上生成不平的打磨图案。传统砂纸通常以标准尺寸的片材，例如9X11英寸的片材售卖。为使得砂纸更易 于使用，使用者往往折叠砂纸，从而生成更易于握住的较小片材。然而，折叠砂纸生成锯齿 边缘，并且沿折叠线削弱了砂纸。在激烈打磨时，削弱的折叠线可能撕裂，从而导致砂纸过 早失效。已进行各种尝试以提供使得手动打磨更容易和/或更舒适的磨料制品。例如，美 国外观设计专利No. Des. 372, Ill(Zeigler)公开了组合的手套和砂纸。美国外观设计专利 No. Des. 526，ISO(Holden)公开了一种砂纸手套。其他生成更舒适磨料制品的尝试在美国专 利 No. 6，613，113 (Minick 等人)、Νο· 7，285，146 (Petersen)、Νο· 7，235，114 (Minick 等人)、 以及美国专利申请公布2007/0M3802 (Petersen等人)中公开，这些专利或专利申请的每 一个转让给本发明的相同受让人。美国专利No. 3，813，231 (Gilbert等人)公开了一种柔性磨料片材，其包括乙烯和 丙烯酸共聚物(具有由ASTM Test No. D1238-57T确定的约10至约50的熔融指数，并基于 共聚物的总重量，包含约15%至约20%的聚合丙烯酸)的背衬以及部分嵌入乙烯-丙烯酸 共聚物背衬中的磨料。
美国专利No. 4，240，807 (Kronzer)公开了用于加工柔性磨料片材的背衬材料。该 背衬材料包括优选为坚韧绝缘浸渍纸张的柔性卷材基底，其在一个表面上具有可热活化的 粘结剂涂层，该粘结剂涂层在环境温度下是非粘性固体，当加热至不足以热降解基底的温 度时涂层软化，并转变为粘稠流体状态，使得当磨料沉积在软化的涂层上并静电排列时，砂 粒将仅凭借自身的重量(即，凭借重力)沉入涂层至一定深度，使得在移除加热源之后与涂 层形成牢固粘合，并且涂层恢复其固态非粘性状态。
发明内容
工业上一直寻求改善的磨料制品，例如使用更容易且更舒适、更具耐久性、更容易 生产且生产成本低、并且具有磨料制品所需性能的砂纸。希望提供这样一种砂纸，其具有改 善抓握的防滑表面，因而使用容易且舒适，制备容易且成本低，具有改善的切割性能，具有 改善的耐久性，并且与类似的砂纸片材相比产生更精细的刮痕。本发明提供一种砂纸片材，其包括具有相背的第一和第二主表面的背衬层、在第 一主表面上的粘合剂底胶层、至少部分地嵌入到底胶层中从而限定研磨表面的磨粒、以及 在第二主表面上的防滑涂层。在一个实施例中，防滑涂层可以是弹性体。在其他方面，防滑涂层可以是粘性的或 非粘性的。在另外其他方面，防滑涂层可以是连续或不连续的，其可以透光，并且其可限定 大致平坦的(即，平滑的)外表面，或者防滑涂层可包括纹理化或图案化的外表面，其可被 均勻地纹理化或具有变化的表面纹理。在一个实施例中，防滑涂层可以是选自天然橡胶、合成橡胶、热塑性弹性体、热塑 性硫化橡胶、氨基甲酸酯、丙烯酸类树脂、热塑性烯烃以及它们的组合的材料。在一个更具 体的实施例中，防滑涂层可以包括橡胶和增粘剂。在一个甚至更具体的实施例中，防滑涂层 可以包括至少约70%的橡胶和不大于约30%的增粘剂。在一个实施例中，橡胶可以包括苯 乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIQ嵌段共聚物。在另一个实施例中，防滑涂层可以包括丙烯酸类聚合物涂层，或可重新定位的压 敏粘合剂。在一个更具体的方面，防滑涂层根据ASTMD2979-88 (使用倒置探针仪测定压敏 粘合剂粘性的标准测试方法)使用10秒的停留时间和1厘米/秒(cm/s)的探针移动速度 测得的平均粘性水平可以不大于约200克，不大于约250克，不大于约300克，和不大于约 350 克。在另一个方面，当防滑涂层粘结到自身时，其粘合强度可小于双粘结的粘合强度 (即，防滑涂层与背衬层的粘合强度)，使得当防滑涂层从其自身分离时防滑涂层不会从背 衬层分离。在另一个方面，当防滑涂层粘结到自身时，其粘合力水平可水平小于防滑涂层的 内聚强度，使得当防滑涂层从其自身分离时防滑涂层不会损坏。在更具体的方面，防滑涂层可以包括厚度约10密耳至约30密耳QM至762微 米)的橡胶，或者防滑涂层可以包括厚度约0.05密耳至约3密耳(1.3至76微米)的低粘 性丙烯酸类聚合物涂层或可重新定位的压敏粘合剂。在另一方面，防滑涂层根据ASTM D 1894-08(用于塑料膜和片材的静态和动 摩擦系数的标准测试方法)在23 °C下使用IMASS滑动/剥离测试仪(SP2000，可从 Instrumentors Inc. (Strongsville,Ohio)商购获得)测得的平均峰值静摩擦系数可为至少约1克、至少约1. 25克或至少约1. 5克，和/或平均动摩擦系数可为至少约0. 75克、至 少约1克以及至少约1.25克。在多种实施例中，背衬层可以由重量在A重量到C重量范围内的纸张、布质材料或 膜(例如聚合物膜)形成。在其他实施例中，底胶层可以选自酚醛树脂、具有α，β-不饱和羰基侧基团的氨 基塑料树脂、氨基甲酸乙酯树脂、环氧树脂、烯键式不饱和树脂、丙烯酸酯化的异氰脲酸酯 树脂、脲醛树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸改性聚氨酯树脂、丙烯酸改性环氧树脂、双马来酰 亚胺树脂、芴改性的环氧树脂以及它们的组合。在其他实施例中，砂纸具有相背的顶部边缘和底部边缘以及左侧边缘和右侧边 缘，从顶部边缘至底部边缘的距离可在约10英寸至约12英寸的范围内，从左侧边缘至右侧 边缘的距离可在约8英寸至约10英寸的范围内。在其他实施例中，从顶部边缘至底部边缘 的距离可在约8至约10英寸的范围内，从左侧边缘至右侧边缘的距离可在约3至约4英寸 的范围内，或约5至约6英寸的的范围内。在另一方面，本发明提供通过热熔涂布制备具有防滑涂层的砂纸片材的方法，包 括下列步骤提供具有相背的第一和第二主表面的纸张背衬层，在第一主表面上涂布粘合 剂底胶层，将磨粒至少部分地嵌入底胶层中从而形成研磨表面，提供液态热熔压敏粘合剂， 将热熔压敏粘合剂涂布在第二主表面上，并且固化(例如使用UV辐射)热熔压敏粘合剂， 从而将热熔压敏粘合剂的粘性降低至所需水平以形成防滑涂层。在具有实施例中，本发明提供用于手动研磨工作表面的砂纸片材，其包括具有相 背的第一和第二主表面的纸张背衬层、在背衬层第一主表面上的粘合剂底胶层、至少部分 地嵌入粘合剂底胶层中从而限定研磨表面的磨粒、以及在背衬层第二主表面上基本上防滑 涂层，所述防滑涂层基本上由具有低粘着性的丙烯酸类聚合物涂层组成，其中防滑涂层的 厚度不大于约2密耳。本发明还提供手动打磨工作表面的方法，包括下列步骤提供如上所述包括防滑 涂层的砂纸片材，将所述防滑涂层与手和手动操作的工具中的至少一个手动接合，以及沿 着多个方向在工作表面上手动移动砂纸。在另一个具体实施例中，本发明提供一种砂纸片材，其包括具有相背的第一和第 二主表面的纸张背衬层、在第一和第二主表面中的至少一个上的粘合剂底胶层、至少部分 地嵌入底胶层中从而限定研磨表面的磨粒、以及在与底胶层相背的主表面上的防滑涂层。 防滑涂层可以是(例如)弹性体、丙烯酸类聚合物或可重新定位的粘合剂。本发明的某些实施例的优点包括提供具有防滑涂层的砂纸，使得其与传统砂纸相 比使用更容易、更舒适。另外，制备防滑涂层相对简单且成本低，并且不会影响磨料制品所 需的性能。另外的优点可包括改善的耐久性、改善的柔韧性、改善的防潮性以及在使用期间 的改善的夹持和手握性。
将参考附图进一步描述本发明，附图中图1是根据本发明的砂纸片材的横截面图；以及图2是本发明的第二实施例的透视图。
具体实施例方式现在参见附图，图1示出片状磨料制品10(例如砂纸片材)的横截面，其包括具有 相背的第一主表面1 和第二主表面12b的柔性背衬层12、在背衬层第一主表面1 上的 柔性防滑涂层14、在背衬层第二主表面12b上的粘合剂底胶层16、以及至少部分地嵌入底 胶层16中的多个磨粒18。磨料制品10可以(例如)以各个片材的叠堆形式或以卷的形式 提供，其中磨料制品10可以具有不确定的长度。如本文所用，表述“片状”通常是指磨料制品10的宽、薄、柔的性质。如本文所用， 表述“涂层”通常是指直接涂覆到表面的至少单层的可流动材料(例如液体或固体粉末)。 因此，涂层不包括层合到表面的单独材料片材。如本文所用，表述“层”通常是指在背衬层 12的顶部上形成不连续层的防滑材料(即，防滑材料不浸透背衬层12的整个厚度)。在本发明的一个最终应用中，片状磨料制品10可用于手动打磨工作表面，例如木 质表面或工作件。也就是说，通过经防滑涂层14使磨料制品10直接与人手接触(即，不需 要工具帮助，例如打磨块)，然后抵住工作表面移动磨料制品10，磨料制品10可用来从表面 去除材料。将认识到，本发明还可与手动操作的打磨工具和打磨块或与动力工具一起使用。背衬层12、防滑涂层14、粘合剂底胶层16以及磨粒18的每个将在下面详细描述。背衬12用于背衬层12的合适材料包括通常用于制造砂纸的任何材料，包括例如纸张、布 料(棉织物、聚酯、人造丝)、聚合物膜(例如热塑性膜)、泡沫以及它们的层合物。背衬层 12将具有在加工过程中进行处理所需的足够强度、用于预期最终应用所需的足够强度以及 使防滑涂层14和底胶层16施加到其至少一个主表面上的能力。在示例性实施例中，背衬层12由纸张形成。纸张是用于背衬层12的理想材料，因 为其易得且通常成本低廉。然而，具有纸张背衬层的传统砂纸具有受限的耐久性，并具有使 得传统砂纸难于在工作表面上移动，因而使得打磨困难的平滑、易打滑的表面。纸张背衬可以是各种重量，通常使用从“A”到“F”的字母指示。字母“A”用来指 示最轻的纸张，字母“F”用来指示最重的纸张。如下面更充分说明的，本发明允许使用任何 重量的纸张，而不存在如上所述的与传统砂纸背衬相关的缺点。在示例性实施例中，背衬层12是连续的。也就是说，背衬层12不包含沿Z方向 (即，厚度或高度尺寸)延伸穿过的、大于背衬层形成时材料自身之间随机形成的空间的 洞、开口、狭缝、空隙、或通道。背衬还可以包含开口(即，被打孔)或包含狭缝。背衬层12也 通常为不可延展的。不可延展是指材料的断裂伸长率通常不大于约25%，不大于约10%， 或不大于约5%。在某些实施例中，例如当背衬层12由纸张形成时，背衬层12可相对薄，并且厚度 通常不大于约1.5mm，不大于约Imm或不大于约0. 75mm。在这些实施例中，背衬层12通常 不具有回弹力。背衬层12还可以是多孔或无孔的。在另一个实施例中，例如当背衬是泡沫 材料时，背衬层可以在一定程度上较厚。例如，在具有泡沫背衬层的实施例中，背衬层的厚 度可为至少约2mm、至少约5mm或至少约IOmm0背衬层12还可以由布质材料或膜(例如聚合物膜)形成。由于布质材料通常能 够抗撕裂并且通常要比纸张和膜材料更加耐用，所以布质材料是可取的。此外，在使用中，布质背衬能够容许重复的弯曲和折曲。布质背衬通常由机织棉或合成纱形成，其中，对这些 机织棉或合成纱进行处理，从而使得它们适于用作涂覆磨料背衬。如同纸张背衬的情况，布 质背衬可以为各种重量，通常使用从“ J”到“M”的字母指示，字母“ J”指示最轻的布料，字 母“M”指示最重的布料。用于背衬层12的合适膜材料包括聚合物膜，包括涂底漆的膜，例如聚烯烃膜(如 包括双轴取向聚丙烯的聚丙烯、聚酯膜、聚酰胺膜、纤维素酯膜)。防滑涂层14根据本发明的一个方面，砂纸10包括防滑涂层14，其限定砂纸10的防滑或耐滑外 表面14a。“防滑”或“耐滑”涂层、层或材料是指趋于增加背衬层表面(防滑材料涂覆到其 上)的摩擦系数的涂层、层或材料。也就是说，如果防滑涂层将涂覆到其上的背衬层12a的 表面在涂覆涂层之前具有“X”的摩擦系数，并且当涂层涂覆到背衬表面时，该涂层提供摩擦 系数大于“X”的表面，则该涂层为“防滑”涂层。或用另一种方式说明，如果涂层趋于增加 涂层将涂覆到其上的背衬表面的摩擦系数，则该涂层有资格为“防滑”涂层。在一个实施例中，根据ASTM D 1894-08 (塑料膜和片材的静态和动摩擦系数的标 准测试方法)在23°C下使用IMASS滑动/剥离测试仪(SP2000，可从hstrumentors Inc. (Strongsville,Ohio)商购获得)测量时，防滑涂层14具有约1克、至少约1.25克或至少 约1. 5克的平均峰值静摩擦系数，并且/或者具有至少约0. 75克、至少约1克或至少约1. 25 克的平均动摩擦系数。防滑涂层14设置在背衬层12的第一主表面1 上，与底胶层16和磨粒18相对。 防滑涂层14的外表面Ha可以不具有粘性，或具有低的粘着性。如本文所用，粘性或粘着 性是指材料的粘着或粘合特性。非粘性是指材料不具有任何程度的粘着或粘合特性，而粘 性材料具有一定程度的粘着或粘合特性。非粘性材料可具有高的摩擦系数，因此也使得非 粘性材料可用作防滑涂层。如果防滑涂层是粘性的，则其具有低的粘着性是可取的。低的粘着性是指根据 ASTM拟979-88(使用倒置探针仪的压敏粘合剂粘性的标准测试方法)在10秒停留时间，探 针移除速度为lcm/s的条件下测量，防滑材料具有不大于约200克、不大于约250克、不大 于约300克和不大于约350克的平均粘性水平。可取的是用于形成防滑涂层14的材料直 接粘结到背衬层12。如果防滑材料不与背衬层形成有效粘结，则背衬层12可被涂底漆以允 许防滑材料与背衬层12形成更有效的粘结。在一个实施例中，防滑涂层14具有轻微粘性，其对自身的粘合力小于防滑涂层自 身的内聚强度，并且其对自身的粘合力还小于“双粘结”的粘合强度。如本领域技术人员已 知的，“双粘结”的粘合强度是防滑涂层14与防滑涂层涂覆到其上的背衬层12之间的粘合 强度。因此，当防滑涂层14被折叠到其自身上时，接触的相应防滑表面可再次释放开，而不 会引起防滑层的内聚失效，也不会使得防滑层14从背衬层12分离。在另一方面，防滑涂层提供可重复对自身粘结的表面。在另一个一定程度相关的 方面，防滑涂层14可被重新定位。如本文所述，“可重新定位”是指这样的防滑涂层，其允许 重复地施加到、再施加到其自身或表面以及从其自身或表面移除，而不会损坏防滑涂层或 所述表面。另外，可取的是防滑涂层14不随着时间推移显著粘合到其自身。如此，如果磨料制品10被折叠到其自身上使得防滑涂层14接触自身，则磨料制品10可在稍后容易地通过 分离防滑涂层14而展开，而不会损坏防滑涂层14或背衬层12。用于防滑涂层14的合适材料包括例如弹性体。合适的弹性体包括天然和合成橡 胶，例如合成聚异戊二烯、丁基橡胶、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、嵌段共聚物(例 如Kraton橡胶、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯(SK)橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 (SBS)橡胶)、丁腈橡胶(Bima-N橡胶)、氢化丁腈橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)、氯丁二烯 橡胶、聚氯丁二烯、氯丁橡胶、EPM橡胶(乙丙橡胶)、EPDM橡胶(乙烯丙烯双烯橡胶)、丙烯 酸类橡胶、聚丙烯酸类橡胶、硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚醋酸乙烯酯(PVA)；以及其 他类型的弹性体，例如热塑性弹性体、热塑性硫化橡胶(例如Santoprene热塑性橡胶)、氨 基甲酸酯(例如热塑性聚氨酯)、以及热塑性烯烃。这些橡胶材料还可包括增粘剂，例如得 自Sartomer Company Inc. (EXton，PA)的Wingtack Plus树脂。这些弹性防滑涂层的粘着 性可以通过添加填料(例如碳酸钙)至材料来调节。在一个方面，防滑涂层可具有至少约-80摄氏度(°C )、至少约-70°C、以及至少 约_65°C的玻璃化转变温度，以及不大于约_5°C、不大于约_15°C、以及不大于约_25°C的玻 璃化转变温度。在更具体的方面，防滑涂层14由水溶液形成，其形成具有至少约-80摄氏 度(°C )、至少约-70°C、以及至少约_65°C的玻璃化转变温度、以及不大于约_5°C、不大于 约_15°C、以及不大于约_25°C的玻璃化转变温度的涂层。适用于制备弹性体防滑涂层的市售材料包括得自BASF Corporation(Florham Park, New Jersey)的Butofan NS209 (羧化苯乙烯-丁二烯阴离子分散体)以及得自 Lubrizol Corporation (ffickliffe, Ohio)的 Hystretch 弹性体分散体 V19、V_43 和 V-60。 还可使用乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)分散体。用于制备防滑涂层14的合适材料还包括丙烯酸酯和丙烯酸类聚合物。另外，用于 制备防滑涂层14的合适材料包括压敏粘合剂，例如丙烯酸类粘合剂(其可以包括或可以不 包括粘性改性成分)、可重新定位的粘合剂或热熔丙烯酸类粘合剂。根据具体组成，并且根 据处理的程度(例如聚合的程度)，这些热熔丙烯酸类粘合剂可以产生多种物理特性，包括 粘性和非粘性特性。防滑涂层14的具体厚度可根据(例如)形成防滑涂层14所选的材料并且根据磨 料制品10的预期最终应用而不同。例如，由橡胶或氨基甲酸酯基材形成的防滑涂层14的厚 度可以为至少约0. 1密耳(2. 5微米)、至少约1密耳(25微米)以及至少约10密耳QM 微米)，并且其厚度不大于约50密耳(1270微米)、不大于约30密耳(762微米)以及不大 于约25密耳(635微米)。另一方面，由丙烯酸类聚合物涂层形成的防滑涂层14可较薄，并 且其厚度可以为至少约0. 1密耳(2. 5微米)、至少约0. 5密耳(12. 7微米)以及至少约1 密耳4微米)，且其厚度不大于约2密耳(50. 8微米)、不大于约5密耳(127微米)以 及不大于约10密耳OM微米)。由干燥苯乙烯-丁二烯橡胶分散体或干燥乳胶分散体形成的防滑涂层14的涂 层重量可以是至少约1克/平方米(g/m2) (0. M格令Λ4平方英寸(grains/24in2))、至 少约 3g/m2(0. 72grains/24in2)、或至少约 4g/m2 (0. 96grains/24in2)，并且其涂层重量不 大于约 20g/m2 (4. 8grains/24in2)、不大于约 15g/m2(3. 6grains/24in2)、或不大于约 12g/ m2(2. 9grains/24in2)。
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在一个实施例中，合适的防滑涂层14可以使用压敏粘合剂通过将可聚合的压敏 粘合剂组合物涂布到背衬层12上，然后聚合该压敏粘合剂组合物以生成具有所需特性的 防滑涂层，或者通过将可重新定位的压敏粘合剂涂布到背衬层12上来制备。在具体实施例中，压敏粘合剂是丙烯酸类热熔粘合剂，其可以(例如)如下来制 备在由例如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)形成的密封小袋中提供可聚合的液态单体混合物，通 过例如将液态单体混合物暴露于光化辐射(如紫外光)来至少部分地聚合该液态单体混合 物，将部分聚合的液体与用于形成小袋的EVA材料共混，从而形成可涂布的压敏粘合剂组 合物，并将该压敏粘合剂组合物涂布到背衬层12上。在将压敏粘合剂组合物涂布到背衬层 12上之后，通过进一步聚合该压敏粘合剂，以形成具有所需特性的防滑涂层(例如，具有低 粘性或无粘性的涂层)来形成防滑层14。附加聚合的程度可以变化，并且将取决于例如防滑层14的所需特性。进一步的聚 合可以通过(例如)将压敏粘合剂暴露于附加紫外光或者通过以足够降低压敏粘合剂的粘 性至所需水平的量进行热聚合来实现。合适的可聚合液态单体混合物可包括(例如)丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、 丙烯酸甲酯和光引发剂(例如得自Ciba-Geigy Corp. (Hawthorne, NY)的Irgacure 651) 的混合物。任选的添加剂(例如，巯基乙酸异辛酯、二丙烯酸己二醇酯、α 二苯甲酮以及得 自 Ciba Specialty Chemicals Corporation (Tarrytown, NY)的 Irganox 1076 抗氧化剂) 也可以包括在可聚合的液态单体混合物中。防滑涂层14通常以液态悬浮液(例如水分散体、水乳状液例如乳胶)施加或以热 熔粘合剂施加。可以使用多种已知的印刷和/或涂布技术来涂覆液体，包括例如辊涂(如轮转凹 版涂布)、门辊涂布、溶剂涂布、热熔涂布、Meyer棒式涂布以及降模(drop die)涂布。用于 涂覆水乳状液和分散体的尤其理想的技术包括Meyer棒式涂布、轮转凹版涂布和门辊涂布 技术。然后，允许将这些水乳状液和分散体干燥以生成防滑涂层14。用于涂覆热熔粘合剂 (例如丙烯酸酯热熔粘合剂)的尤其理想的技术是降模涂布。然后，将这种热熔涂布的粘合 剂进一步聚合以生成具有所需特性的防滑涂层14。在一个实施例中，防滑涂层14具有表面纹理。这样的纹理化表面可以通过使用 (例如)微蜂窝泡沫辊(microcell foam roller)将液态乳状液或液态分散体涂覆到背衬 层12来获得。在一个特定的实施例中，使用微蜂窝泡沫辊涂覆液态乳状液或液态分散体至 约3格令Λ4平方英寸的涂层重量。然后，可以将液体涂层(例如)在强制通风烘箱中在 225华氏度的温度下干燥5分钟以生成防滑涂层。在图1中示出的实施例中，防滑涂层14限定了与底胶层16和磨粒18相背的砂纸 10的大致平坦的外表面14a。也就是说，防滑涂层14限定了不包括纹理化表面或宏观三维 表面形貌的光滑外表面。涂层14可以是连续的、不连续的和/或以随机或重复图案(例如 点和条)的形式涂覆。在一个实施例中，防滑涂层14可以是透光的。这样，印刷在背衬12上的任何信息 或标记将通过防滑涂层14保持可见。另外，砂纸的外观仍然与使用者已经习惯的传统砂纸 的外观相似。如图2所示，防滑涂层14的外表面1 可以包括规则的图案化表面纹理或几何形CN 102076463 A
说明书
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状。在示出的具体实施例中，防滑涂层14外表面1 的图案化表面纹理可以使得当砂纸10 被折叠到其自身上时所述图案与自身互相接合。也就是说，外表面Ha包括当外表面Ha 被折叠到自身上时彼此配合的凸起区域14a’和凹陷区域14a”。在图1或2中示出的任一个实施例中，防滑涂层14还可包括填料材料或颗粒以为 防滑涂层14外表面1 提供粗糙或无规的纹理化表面。这种粗糙或纹理化表面用于增强 防滑涂层14的牵引特性。底胶层16通常，任何粘合剂底胶层16可用于将磨粒18粘附到背衬层12。“底胶层”是指在 砂纸10的背衬层12上的硬化树脂层。用于粘合剂底胶层16的合适材料包括(例如)酚醛 树脂、具有α，β-不饱和羰基侧基团的氨基塑料树脂、氨基甲酸乙酯树脂、环氧树脂、烯键 式不饱和树脂、丙烯酸酯化的异氰脲酸酯树脂、脲醛树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸改性聚 氨酯树脂、丙烯酸改性环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、芴改性的环氧树脂以及它们的组合。可以通过任何传统技术将底胶层16涂布到背衬层12上，例如刮涂、喷涂、辊涂、轮 转凹版涂布、帘式涂布等。砂纸10还可以包括任选的胶结涂层(未示出)。磨粒18一般来讲，本发明可使用任何磨粒18。合适的磨粒包括(例如)熔融氧化铝、热 处理氧化铝、氧化铝基陶瓷、碳化硅、氧化锆、氧化铝-氧化锆、石榴石、金刚砂、金刚石、二 氧化铈、立方晶型氮化硼、打磨玻璃、石英、二硼化钛、溶胶凝胶磨料以及它们的组合。磨粒 18可以是成型的(如杆状、三角形、或锥体)或未成型的(即不规则)。术语“磨粒”涵盖 磨粒、团聚物、或多砂目磨料颗粒。可以通过诸如静电涂布或滴液涂布的任何传统技术将磨 粒沉积在底胶层16上。添加剂底胶层16和/或可选的胶结涂层可以包含可选的添加剂，例如填充剂、纤维、润滑 剂、助磨剂、润湿剂、增稠齐 、防附齐 、表面活性齐 、颜料、染料、偶联齐 、光引发齐 、增塑齐 、悬 浮剂、抗静电剂等等。可行的填充剂包括碳酸钙、氧化钙、偏硅酸钙、氧化铝三水合物、冰晶 石、氧化镁、高岭土、石英、和玻璃。可作为助磨剂的填充剂包括冰晶石、硼氟化钾、长石、和 硫。正如本领域的技术人员所知的，选择这些材料的量以提供所需的特性。在具体实施例中，砂纸10是标准的9X11英寸砂纸片材。在其他实施例中，砂纸 10可以具有约3至约4英寸的宽度，或约5至约6英寸的宽度，并且具有约8至约10英寸 的长度，或约10至约12英寸的长度。在另一方面，本发明提供包括砂纸片材叠堆的砂纸组件。该叠堆可包括至少2片、 至少约6片、或至少约10片。制备方法上述多种实施例可以使用多种技术得到，并且将根据用来制备防滑涂层14的具 体材料而变化。例如，磨料制品10可以这样制备提供纸张背衬层，在背衬层的一个主表面 上涂布粘合剂底胶层，将磨粒至少部分地嵌入底胶层中从而形成研磨表面，将防滑涂层材 料(例如橡胶和增粘剂的混合物)溶解在烃溶剂(例如甲苯)中从而形成可涂布的防滑材 料，在与底胶层相背的背衬层表面上涂布该防滑材料和溶剂，并且允许溶剂从防滑材料中 蒸发从而在背衬层12上形成防滑涂层14。使用该技术，防滑涂层14被认为是被“溶剂涂
11布”于背衬上。在制备磨料制品10的另一方法中，将水乳状液或水分散体涂布到与底胶层16相 背的背衬层12上，并干燥，从而形成防滑涂层14。或者，磨料制品10可以这样制备提供纸张背衬层12，在背衬层12的一个主表面 上涂布粘合剂底胶层16，将磨粒18至少部分地嵌入粘合剂底胶层16中从而形成研磨表面， 提供防滑材料(例如橡胶和增粘剂的混合物)，加热该防滑材料从而形成可涂布的防滑材 料，并将该防滑材料涂布到与底胶层16相背的背衬层12的表面上从而形成防滑涂层14。 通过该技术，可以使用例如辊涂、热熔涂布或降模涂布技术来将防滑涂层14涂布到背衬层 12上。在一个实施例中，用来涂覆可涂布防滑材料的辊是泡沫辊，其向防滑涂层上赋予 表面纹理。或者，泡沫辊可以用来在防滑涂层14被涂布到背衬层12上之后对防滑涂层14 进行后处理，从而赋予防滑涂层表面纹理。在制备磨料制品10的另一方法中，将粘合剂(例如丙烯酸类热熔粘合剂)涂布到 与底胶层16相背的背衬层12上，然后通过例如聚合或干燥来固化，从而形成防滑涂层14。在上述技术中的任一种中，将认识到防滑涂层14和底胶层16被涂覆到背衬层12 的顺序可以改变。也就是说，可以在底胶层16被涂覆到背衬层12之前或之后将防滑涂层 14涂覆到背衬层12。另外，将认识到背衬层12、底胶层16和磨粒18可以以预成形的(即，或者说完整 的)磨料片材形式提供。也就是说，与提供背衬层12，然后用底胶层16涂覆该背衬层12 并设置磨粒18以形成磨料片材不同，可以提供包括背衬、底胶层和磨粒的预成形的磨料片 材。然后，可以将防滑涂层14直接涂覆到预成形的磨料片材。合适的预成形磨料片材的代表性实例以商品名216U得自3MCompany ( . Paul, MN)。216U是具有A重量的背衬、酚醛底胶层、氧化铝磨粒和硬脂酸顶胶涂层(为了降低负 载而提供)的砂纸。如果使用预成形的磨料片材，则可以使用例如溶剂涂布、辊涂、热熔涂 布、降模涂布、或粉末涂布技术将防滑涂层14涂覆到背衬层12上。为易于制造，希望提供 批量形式的成品砂纸，然后在生成最终被终端用户使用的各个砂纸片材之前用防滑涂层材 料涂布批量砂纸。可以根据本发明用防滑涂层涂布具有各种背衬材料(例如纸张、膜、布料)、重量 (例如A、B或C重量纸张)和磨粒的各种可商购的传统砂纸构造。示出以下实例以便更充分地理解本文中所描述的本发明。应该理解的是，这些实 例仅为了进行示意性的说明，不能理解为以任何方式限制本发明。实例在下面示出的每个实例中，使用以商品名“216U P150 Production RN Paper A Weight, Open Coat，Fre-Cut” 从 3M Company (St. Paul, MN)商购获得的砂纸来制备具有图 1所示构造的磨料制品10。216U砂纸是通用的砂纸，其具有A重量纸张背衬，一侧涂布有酚 醛树脂，在酚醛树脂中部分地嵌入有氧化铝磨粒。然后，用下面所述的防滑涂层中的一个涂 布砂纸的第二侧面(即，与研磨表面相背的非磨料侧面)。对于实例1-8中的每个，所得防滑涂层14具有低粘性，以允许防滑涂层14被折叠 到其自身上，并允许接触表面易于分离，而既不会损坏防滑涂层14表面，也不会损坏基础背衬12或与其分离。对于实例2-8中的每个以及两个比较例(一个是标准216U砂纸(S卩，没有防滑层 涂覆到背衬的第二侧面)，一个是标准3M湿或干砂纸)，根据在ASTM D 1894-08(塑料膜和 片材的静态和动摩擦系数的标准测试方法)中阐述的测试方法在23°C下使用IMASS滑动/ 剥离测试仪(SP2000，可从 hstrumentors Inc. (Strongsville, Ohio)商购获得)测量平 均峰值静摩擦系数和平均动摩擦系数三次。三次测量的平均值示出于下面的表1中。比较例A比较例 A 是 3M 等级 P150 216U Production RN, Paper A Weight, Open Coat, Fre-Cut 砂纸，可从 3M Company (St. Paul, MN)商购获得。比较例B比较 列 B 是等级 P320 213Q Imperial Wetordry Production Paper A Weight^ 片，也得自3M Company。实例1实例1是216U砂纸，其中第二侧面涂布有90重量％ WKraton D-1161K SIS嵌段 共聚物(由 Kraton Polymers, LLC (Houston, Texas)销售)与 10 重量％的 Wingtack Plus 增粘剂(由Sartomer Company Inc. (Exton, Pennsylvania)销售)的共混物，所述共混物 溶解在甲苯中，使得所得溶液约含40重量％的固体。使用刮刀式涂胶机将共混物涂布到背 衬层12上达1. 5密耳的厚度，然后允许其在环境条件下干燥以使得甲苯完全蒸发。实例1 的平均摩擦系数没有测量，因此没有包括在表1中。实例2实例2是216U砂纸，其中第二侧面涂布有丙烯酸类热熔粘合剂，其通过将乙 烯-醋酸乙烯酯(EVA)小袋中的液态单体混合物暴露于紫外光从而首先使所述混合物部 分聚合来制备。液态单体混合物包括14重量％的丙烯酸2-乙基己酯、42重量％的丙烯 酸丁酯、44重量％的丙烯酸甲酯，还包括下列添加剂(每一百份添加剂的份数-ppha) 0. 17ppha 的 Irgacure 651 光弓I 发剂(由 Ciba-Geigy Corporation (Hawthorne, New York)销售)、0.06ppha的巯基乙酸异辛酯、0. 004ppha的二丙烯酸己二醇酯、0. 092ppha 的 α 二苯甲酮以及 0. 4ppha 的 Irganox 1076 抗氧化剂(由 Ciba Specialty Chemicals Corporation (Tarrytown, New York)销售)。然后使用双螺杆挤出机将部分聚合的单体混 合物与EVA小袋共混，使得部分聚合的单体混合物共混物还包括4ppha的乙烯-醋酸乙烯 酯(EVA)。然后使用降模涂布机将部分聚合的压敏粘合剂涂布到背衬层12上达约1.5密耳 的厚度。然后通过将涂布到背衬层12上的部分聚合的压敏粘合剂暴露于紫外光来使该粘 合剂进一步聚合。实例3实例3是216U砂纸，其中第二侧面涂布有得自Dow Corning (Midland,Michigan) 的Silastic高浓硅橡胶。使用刮刀式涂胶机将Silastic硅橡胶涂布到背衬层12上达1. 5 密耳的厚度，并在室温下固化M小时。实例4实例4是216U砂纸，其中使用#50Meyer棒用Butofan NS 209羧化苯乙烯-丁二 烯阴离子分散体(得自BASF)涂布第二侧面达大约3grains/24in2的涂层重量，然后将其在强制通风烘箱中在225下下干燥5分钟。实例5实例5与实例4相同，不同的是Butofan NS 209的防滑涂层被涂布至大约 9grains/24in2 的重量。实例6实例6是216U砂纸，其中使用#9 Meyer棒用Hystretch V-29弹性体乳状液(得 自Lubrizol)涂布第二侧面至大约2. 5grains/24in2的涂层重量，然后将其在强制通风烘 箱中在225 °F下干燥5分钟。实例7实例7是216U砂纸，其中使用#9 Meyer棒用Hystretch V-43弹性体乳状液(得 自Lubrizol)涂布第二侧面至大约2. 5grains/24in2的涂层重量，然后将其在强制通风烘 箱中在225 °F下干燥5分钟。实例8实例8是216U砂纸，其中使用#9 Meyer棒用Hystretch V-60弹性体乳状液(得 自Lubrizol)涂布第二侧面至大约2. 5grains/24in2的涂层重量，然后将其在强制通风烘 箱中在225 °F下干燥5分钟。表权利要求
1.一种砂纸片材，包括(a)背衬层，所述背衬层具有相背的第一主表面和第二主表面；(b)在所述第一主表面上的粘合剂底胶层；(c)至少部分地嵌入所述底胶层中从而限定研磨表面的磨粒；以及(d)在所述第二主表面上的防滑涂层。
2.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中所述防滑涂层为弹性体。
3.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中所述防滑涂层是非粘性的。
4.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中所述防滑涂层是粘性的。
5.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中所述防滑涂层包括选自以下的材料天然橡 胶、合成橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚醋酸乙烯酯(PVA)、热塑性硫化橡胶、丙烯酸酯、 丙烯酸类聚合物、热塑性烯烃以及它们的组合。
6.根据权利要求5所述的砂纸片材，其中所述合成橡胶选自苯乙烯-丁二烯橡胶 (SBR)、乙烯-丙烯三元共聚物(EPDM橡胶)、硅橡胶和聚氨酯橡胶。
7.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中所述防滑涂层具有约_25°C至约_65°C范围内 的玻璃化转变温度。
8.根据权利要求7所述的砂纸片材，其中所述防滑涂层包括丙烯酸类聚合物涂层。
9.根据权利要求8所述的砂纸片材，其中所述防滑涂层根据ASTMD2979-88使用10秒 的停留时间和lcm/s的探针移除速度测得的平均粘性水平不大于约300克。
10.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中当所述防滑涂层粘结到自身时，其粘合力小 于所述防滑涂层与所述背衬层的双粘结的粘合力，从而当所述防滑涂层从其自身分离时所 述防滑涂层不会从所述背衬层分离。
11.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中当所述防滑涂层粘结到自身时，其粘合力水 平小于所述防滑涂层的内聚强度，从而当所述防滑涂层从其自身分离时所述防滑涂层不会 损坏。
12.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中所述防滑涂层的厚度为至少约0.2密耳至不 大于约50密耳。
13.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中所述防滑涂层的涂层重量为至少约4g/m2并 且不大于约20g/m2。
14.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中所述防滑涂层包括与所述磨粒相背的连续、 均勻、纹理化的外表面。
15.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中所述背衬层是重量在A重量到C重量范围内 的纸张。
16.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中所述防滑涂层根据ASTMD 1894-08测得的 平均峰值静摩擦系数为至少约1克。
17.根据权利要求1所述的砂纸片材，其中所述防滑涂层根据ASTMD 1894-08测得的 平均动摩擦系数为至少约0. 75克。
18.一种用于手动打磨工作表面的砂纸片材，包括(a)具有相背的第一主表面和第二主表面的纸张背衬层；(b)在所述背衬层的第一主表面上的粘合剂底胶层；(C)至少部分地嵌入所述粘合剂底胶层中从而限定研磨表面的磨粒；以及 (d)在所述背衬层的第二主表面上的防滑涂层，所述防滑涂层包括平均粘着性不大于 约300克的弹性体涂层，所述平均粘着性根据ASTM D2979-88使用10秒的停留时间和lcm/s 的探针移除速度测得，其中所述防滑涂层的厚度不大于约8密耳。
19.一种手动打磨工作表面的方法，包括下列步骤(a)提供根据权利要求1所述的砂纸片材；(b)将所述防滑涂层与手和手动操作的工具中的至少一个手动接合；以及(c)沿多个方向在所述工作表面上手动移动所述砂纸。
20.一种制备具有防滑涂层的砂纸片材的方法，包括下列步骤(a)提供具有相背的第一主表面和第二主表面的纸张背衬层；(b)在所述第一主表面上涂布粘合剂底胶层；(c)将磨粒至少部分地嵌入所述底胶层中，从而形成研磨表面；(d)在所述背衬层的第二主表面上涂布水乳状液；以及(e)使得所述水乳状液干燥，从而形成防滑涂层。
全文摘要
本发明提供了一种砂纸片材，包括具有相背的第一和第二主表面的背衬层、在所述第一主表面上的粘合剂底胶层、至少部分地嵌入所述底胶层中从而限定研磨表面的磨粒、以及在所述第二主表面上的防滑涂层。还提供了这样的砂纸的制备和使用方法。
文档编号B24D11/08GK102076463SQ200980125418
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月25日 优先权日2008年6月30日
发明者约翰·G·彼得森 申请人:3M创新有限公司