带涂层磨料制品的制作方法

带涂层磨料制品的制作方法
【专利摘要】本发明提供了磨料制品(100)，其中所述底胶层(112)、磨粒层(114)和复胶层(116)根据涂覆图案而涂覆到背衬(102)上，所述涂覆图案的特征结构在于分立的岛状物(108)或特征结构(108)的图案，所述分立的岛状物(108)或特征结构(108)具有范围为约30个特征结构/平方厘米至约300个特征结构/平方厘米的面密度和范围为约0.1毫米至约1.5毫米的平均特征结构直径。任选地，所述提供的磨粒(114)具有范围为约20微米至约250微米的平均磨粒尺寸和范围为所述平均磨粒尺寸的33％至100％的平均底胶层厚度。所述涂覆图案提供了彼此大致对准的所有三个部件，同时也提供了横跨所述背衬(102)延伸的遍布的未涂覆区域，从而提供改善的切削和光洁度性能，并同时显示在湿润环境中的抗卷曲性。
【专利说明】带涂层磨料制品

【技术领域】
[0001] 提供带涂层磨料制品及其制备方法。更具体地讲，提供具有图案化涂层的带涂层 磨料制品及其制备方法。

【背景技术】
[0002] 带涂层磨料制品常常用于商业和工业应用中的研磨、磨削和抛光操作。这些操作 在多种多样的基底上进行，包括木材、仿木材料、塑料、玻璃纤维、软金属、釉质表面和涂漆 表面。一些涂覆磨料可在湿润或干燥的环境下使用。在湿润环境下，一般应用包括填料砂 光、油灰砂光、底漆砂光和油漆精修。
[0003] -般来讲，这些磨料制品包括纸或聚合物背衬，磨粒附着到该背衬上。磨粒可利用 一种或多种牢固且弹性的粘结剂来附着，以在研磨操作过程中将所述颗粒固定到背衬。在 制造处理中，这些粘结剂常常在可流动的状态下处理以涂覆背衬和颗粒，随后硬化以锁定 于所需结构中并提供磨料成品。
[0004] 在普通构造中，背衬具有首先用"底胶"层涂覆的主表面。然后，将磨粒沉积到底 胶层上，使得颗粒至少部分地嵌入底胶层中。然后，使底胶层硬化（如，交联）以固定颗粒。 然后，在底胶层和磨粒上涂覆被称为"复胶"层的第二层，并且也使其硬化。复胶层进一步 稳定颗粒，并且还提高磨料制品的强度和耐久性。任选地，可增加附加层以修改带有涂层的 磨料制品的特性。
[0005] 可基于某些性能特性评估带涂层磨料制品。首先，这样的制品应该在切削量与光 洁度（即，从工件去除材料的合格的效率，与精修表面的合格的光滑度）之间达到期望的平 衡。其次，磨料制品还应该避免过度的"填塞"或堵塞（发生于碎片或尘屑陷在磨粒之间并 阻碍涂覆磨料的切削能力时）。第三，磨料制品应该为柔性且耐用的，以提供长的使用寿命。
[0006] 湿磨料应用可带来独特的挑战。磨料片可能长时间浸泡于水中，有时达24小时以 上。在湿润环境下商业带涂层磨料制品所遇到的特定问题是这些涂覆制品有卷曲的趋向。 磨料制品的卷曲对使用者而言会非常讨厌。类似效果还会发生于磨料制品在潮湿环境下储 存时。为了减轻卷曲，有时在制造处理中使磨料片预弯，但这通常无法防止使用过程中的卷 曲。
[0007] 本发明提供了带涂层磨料制品，其中底胶层、磨粒层和复胶层以不连续的涂覆图 案涂覆到背衬上。所有三个部件彼此基本上根据分立的图案特征结构是对准的，从而得到 横跨背衬延伸的遍布的未涂覆区域。所述特征结构任选地具有范围为约30个特征结构/ 平方厘米至约300个特征结构/平方厘米的面密度和范围为约0. 1毫米至约1. 5毫米的平 均特征结构直径。所提供的磨粒任选地具有范围为约20微米至约250微米的平均磨粒尺 寸和范围为所述平均磨粒尺寸的33%至100%的平均底胶层厚度。有利地，该构型提供了 涂覆磨料，相比于现有技术磨料制品，其显示了优异的抗卷曲性和改善的总体切削和光洁 度性能。
[0008] 在一个方面，提供一种磨料制品。所述磨料制品包括：柔性背衬，其具有主表面； 底胶树脂，其接触所述主表面，并以预先确定的图案横跨主表面延伸；磨粒，其接触所述底 胶树脂并且从与所述主表面的平面垂直的方向观察时与所述底胶树脂大致对准；和复胶树 月旨，其接触所述磨粒和所述底胶树脂，从与所述主表面的平面垂直的方向观察时，所述复胶 树脂与所述磨粒和所述底胶树脂两者大致对准，其中所述主表面的接触所述底胶树脂的区 域与所述主表面的未接触所述底胶树脂的区域大致共面，并且其中所述预先确定的图案包 括多个特征结构，所述多个特征结构具有范围为约30个特征结构/平方厘米至约300个特 征结构/平方厘米的面密度和范围为约〇. 1毫米至约1. 5毫米的平均特征结构直径。
[0009] 在另一方面，提供了一种磨料制品，其包括：柔性背衬，其具有主表面；底胶树脂， 其接触所述主表面，并以预先确定的图案横跨主表面延伸，所述底胶树脂层具有平均底胶 层厚度；磨粒，其接触所述底胶树脂并且从与所述主表面的平面垂直的方向观察时与所述 底胶树脂大致对准，所述磨粒具有范围为约20微米至约250微米的平均磨粒尺寸和范围为 所述平均磨粒尺寸的33%至100%的平均底胶层厚度；和复胶树脂，其接触所述磨粒和所 述底胶树脂，从与所述主表面的平面垂直的方向观察时，所述复胶树脂与所述磨粒和所述 底胶树脂两者大致对准，其中所述主表面的接触所述底胶树脂的区域与所述主表面的未接 触所述底胶树脂的区域大致共面。
[0010] 在又一方面，提供了一种磨料制品，其包括：柔性背衬，其具有大致平坦的主表面； 和在所述主表面上根据二维图案布置的多个分立的岛状物，每个岛状物包括：底胶树脂，其 接触所述背衬；磨粒，其接触所述底胶树脂；和复胶树脂，其接触所述底胶树脂、所述磨粒 和所述背衬，其中所述主表面的围绕所述岛状物的区域不接触所述底胶树脂、磨粒或复胶 树脂，并且其中所述预先确定的图案包括多个特征结构，所述多个特征结构具有范围为约 30个特征结构/平方厘米至约300个特征结构/平方厘米的面密度和范围为约0. 1毫米至 约1. 5毫米的平均特征结构直径。
[0011] 在又一方面，一种磨料制品包括：柔性背衬，其具有大致平坦的主表面；和在所述 主表面上根据二维图案布置的多个分立的岛状物，每个岛状物包括：底胶树脂，其接触所述 背衬，所述底胶树脂层具有平均底胶层厚度；磨粒，其接触所述底胶树脂，所述磨粒具有范 围为约20微米至约250微米的平均磨粒尺寸和范围为所述平均磨粒尺寸的33%至100% 的平均底胶层厚度；和复胶树脂，其接触所述底胶树脂、所述磨粒和所述背衬，其中所述主 表面的围绕所述岛状物的区域不接触所述底胶树脂、磨粒或复胶树脂。

【专利附图】

【附图说明】
[0012] 图1是根据一个实施例的磨料制品的平面图；
[0013] 图2a是图1中的磨料制品的一部分的放大视图；
[0014] 图2b是图1和图2a中的磨料制品的子部分的进一步放大视图；
[0015] 图3是图1、图2a和图2b所示的磨料制品的子部分的剖视图；
[0016] 图4是根据另一实施例的磨料制品的平面图；
[0017] 图5是提供图1-3中制品的特征结构的图案的模板的平面图；和
[0018] 图6是图5中的模板的放大片段视图，其更详细地示出模板的特征结构。
[0019] 定义
[0020] 如本文所用：
[0021] "特征结构"是指由选择性涂覆处理限定的图像；
[0022] "覆盖百分比"是指被所述特征结构遮掩的背衬的表面积占经受选择性涂覆处理 的面积的百分比；
[0023] "直径"是指物体的最长尺寸；
[0024] "粒度"是指粒子的最长尺寸；和
[0025] "簇，，是指彼此接近的一组特征结构。

【具体实施方式】
[0026] 根据一个示例性实施例的磨料制品示于图1中，并由标号100指代。如图所示，磨 料制品100包括背衬102,其具有近似平行于纸面的平坦主表面104。多个分立的簇106位 于主表面104上，并以预先确定的图案布置。在此实施例中，所述图案是二维有序阵列。磨 料制品100占据与图1所示图案化区域对应的平坦矩形区域。
[0027] 图2更详细地示出簇106的图案。如该图所示，簇106排列成六边形阵列，其中各 簇106具有六条等距邻边（排除边缘效应）。另外，各个簇106本身为七个分立的磨料特征 结构108的六边形分组。如图所示，每一特征结构108通常为圆形形状。然而，也可使用其 他形状，例如正方形、矩形、线形和弧形。在其它实施例中，特征结构108没有分簇。
[0028] 要注意的是，存在主表面104的未涂覆区域110,其围绕各簇106并位于相邻簇 106之间。有利的是，在研磨操作过程中，未涂覆区域110提供开放通道以允许尘屑、粉尘以 及其他碎片从特征结构108接触工件的切削区域排走。
[0029] 图2b更详细地示出特征结构108的组成元件，图3示出两个特征结构108的剖面。 如这些图所示，各特征结构108包括一层底胶树脂112,其优选地先沿着界面118沉积到主 表面104上。底胶树脂112涂覆背衬102的选择性区域，从而在背衬102上形成用于各分 立的特征结构108或"岛状物"的基层。
[0030] 多个磨粒114接触底胶树脂112,并大致在远离主表面104的方向上延伸。在垂 直于主表面104的平面的方向上观察时，颗粒114与底胶树脂112大致对准。换言之，颗粒 114作为整体大致横跨主表面104被底胶树脂112涂覆的区域延伸，而大致没有横跨主表 面104未被底胶树脂112涂覆的区域延伸。任选地，颗粒114至少部分地嵌入底胶树脂112 中。
[0031] 如图3进一步示出的，复胶树脂116接触底胶树脂112和颗粒114,并在底胶树脂 112和颗粒114上及周围延伸。在垂直于主表面104的平面的方向上观察时，复胶树脂116 与底胶树脂112和颗粒114两者大致对准。类似于磨粒114,复胶树脂116大致横跨主表 面104被底胶树脂112涂覆的区域延伸，而大致没有横跨主表面104未被底胶树脂112涂 覆的区域延伸。
[0032] 任选地且如图所示，复胶树脂116接触底胶树脂112、磨粒114和背衬102。作为 另一种选择，基本上所有的磨粒114均被底胶树脂112和复胶树脂116的组合包封。
[0033] 尽管这里颗粒114被描述为与底胶树脂112 "大致对准"，应当理解颗粒114本身 实质上是分立的，颗粒之间具有小的间隙。因此，颗粒114并未覆盖下面的底胶树脂112的 整个区域。相反，应当理解尽管复胶树脂116与底胶树脂112和颗粒114对准，任选地，复 胶树脂116可在比被底胶树脂112和颗粒114覆盖的区域略微大一些的区域上延伸，如图 2b所示。在图示实施例中，底胶树脂112完全被复胶树脂116、颗粒114和背衬102包封。 [0034] 在一些实施例中，图案包括多个特征结构，所述多个特征结构具有至少约30个特 征结构/平方厘米、至少约32个特征结构/平方厘米、至少约35个特征结构/平方厘米、 至少约40个特征结构/平方厘米、或至少约45个特征结构/平方厘米的面密度。在一些 实施例中，图案包括多个特征结构，所述多个特征结构具有至多约300个特征结构/平方厘 米、至多约275个特征结构/平方厘米、至多约250个特征结构/平方厘米、至多约225个 特征结构/平方厘米、或至多约200个特征结构/平方厘米的面密度。任选地，特征结构可 具有至少约0. 1毫米、至少约0. 15毫米、或至少约0. 25毫米的平均特征结构直径。作为另 外的选择，平均特征结构直径可为至多约1. 5毫米，至多约1毫米，或至多约0. 5毫米。观 察到这些构型以提供相比于本领域公开的现有技术磨料制品在总体切削和光洁度性能上 显著且意外的改善。
[0035] 另外，无需背衬102上的所有特征结构108均为分立的。例如，与相邻特征结构 108相关的底胶树脂112可紧邻，使得特征结构108彼此接触，或者变得互连。在一些实施 例中，在簇106内两个或更多个特征结构108可彼此互连，但分开的簇106中的特征结构 108未互连。
[0036] 在一些实施例中，背衬102的主表面104上可具有围绕特征结构108的区域，该区 域涂覆有底胶树脂112和/或复胶树脂116但不包括颗粒114。应当理解存在一个或多个 附加树脂岛状物不会显著劣化磨粒100的性能，所述树脂岛状物中的每一者都不包括底胶 树脂112、复胶树脂116和颗粒114中的一者或多者。此外，此类树脂岛状物的存在不应理 解为否定了特征结构108中这些部件相对于彼此的对准。
[0037] 优选地且如图所示，背衬102的厚度均匀，并且大致平坦。结果，主表面104接触 底胶树脂112的界面118与主表面104未接触底胶树脂112的区域（即，未涂覆区域110) 大致共面。优选的是背衬102具有大致均匀的厚度以减少刚度变化并提高制品100对工件 的适形能力。这一方面的优点还在于其均匀地在背衬上分布应力，这提高了制品100的耐 久性并延长了其操作寿命。
[0038] 本发明所提供的磨料制品为传统涂覆磨料片的特定问题提供了解决方案。一个问 题在于传统磨料片在潮湿环境下往往会卷曲。另一问题在于这些涂覆磨料片常常在制成时 立即卷曲，这一现象称为"固有卷曲"。为了减轻固有卷曲，制造商可使这些磨料片预弯，但 这涉及附加处理，并且仍未有效解决随后由环境引起的卷曲。
[0039] 与传统磨料制品不同，本发明提供的磨料制品的磨粒沿着主表面横跨多个岛状物 或分立的涂覆区域延伸，而这些岛状物之间保持主表面的未涂覆区域。已发现，当主表面的 围绕这些岛状物的区域不接触任何底胶树脂、磨粒或复胶树脂时，这些磨料制品在浸入水 中或经受潮湿环境时显示出优良的抗卷曲性。
[0040] 另外，这些磨料制品在制造时的卷曲显著减小，不再需要在底胶和复胶树脂硬化 之后使磨料片预弯。在根据"干燥卷曲测试"（在下面的"实例"部分描述）测试时，磨料制 品优选显示出至少20厘米的卷曲半径，更优选地显示出至少50厘米的卷曲半径，最优选地 显示出至少100厘米的卷曲半径。在根据"湿润卷曲测试"（在下面的"实例"部分描述） 测试时，磨料制品优选显示出至少2厘米的卷曲半径，更优选地显示出至少5厘米的卷曲半 径，最优选地显示出至少7厘米的卷曲半径。
[0041] 作为另一优点，已发现这些磨料制品显示出高的柔性程度，因为背衬的相当大一 部分未涂覆。更大的柔性继而提高了耐久性。这尤其通过在磨料制品在湿润和干燥条件下 经受折皱时其高抗撕裂和分层性来证明。
[0042] 其他涂覆图案
[0043] 上述磨料制品100针对特征结构108使用二维六边形涂覆图案。尽管该图案是二 维的，但特征结构108本身具有一定厚度，从而产生垂直于背衬平面的"特征结构高度"。然 而，其他涂覆图案也是可能的，其中一些呈现出优于其他图案的特定优点。
[0044] 在一些实施例中，图案包括多个重复的多边形簇和/或特征结构（包括形状为三 角形、正方形、菱形等的那些簇和/或特征结构）。例如，可使用三角形簇，其中各簇具有三 个或更多个大致圆形的磨料特征结构。由于磨料特征结构108局部增大了下面的背衬102 的刚度，可调整磨料制品100的图案以增强沿着优选方向的弯曲柔性。
[0045] 涂覆图案无需为有序的。例如，图4示出根据替代实施例的磨料制品200,其显示 出包括特征结构的无规阵列的图案。类似于制品1〇〇,制品200具有背衬202和分立、大致 圆形的磨料特征结构208的阵列，所述背衬具有主表面204,所述磨料特征结构接触并横跨 主表面204延伸。然而，制品200的不同之处在于特征结构208是无规则的。任选地，特征 结构208可为半无规则的，或者具有有限的有序方面。有利的是，无规则图案在背衬主表面 的平面内是非定向的，这有助于将切削性能的变化最小化。作为另一优点，无规则图案有助 于避免形成有规则的弱线（其可能引起磨料制品沿着那些方向的卷曲）。
[0046] 制品200的其他方面（包括磨料特征结构208的构型）类似于制品100,这里将不 再重复。类似标号参照先前所述的类似元件。
[0047] 磨料制品100、200优选具有适合所需应用的磨料覆盖范围（测量为主表面104的 百分比）。一方面，增加磨料覆盖百分比有利于在磨粒114和工件之间提供更大的切削面 积。另一方面，减小磨料覆盖百分比增大了未涂覆区域110的尺寸。增大未涂覆区域110 的尺寸继而可提供更大的空间以清除粉尘和碎片，并有助于在研磨操作过程中防止不期望 的填塞。
[0048] 有利的是，尽管磨料和工件之间的切削面积相对小，发现低水平的磨料覆盖百分 比仍提供非常高的切削水平。特别地，据发现，细级（fine grade)磨料可以以小于50%的覆 盖百分比涂覆于背衬102、202上，并同时提供与完全涂覆片类似的切削性能。类似地，据发 现，粗级（coarse grade)磨料可以以小于20%的覆盖百分比涂覆于背衬102、202上，并同 时提供与完全涂覆片类似的切削性能。
[0049] 在一些实施例中，磨粒114具有范围为约70微米至250微米的平均尺寸（即平均 磨粒尺寸），而底胶树脂112优选覆盖背衬102、202的主表面104、204的至多30%，更优选 至多20%，最优选至多10%。在其他实施例中，磨粒114具有范围为约20微米至70微米 的平均尺寸，而底胶树脂112优选覆盖背衬102、202的主表面104、204的至多70%，更优选 至多60 %，最优选至多50 %。
[0050] 背衬上的底胶树脂的厚度也可对磨料制品的切削和光洁度性能具有显著影响。底 胶树脂的平均层厚度可至少部分基于磨粒114的平均磨粒尺寸而选择。优选地，平均底胶 层厚度为平均磨粒尺寸的至少约33%，至少约40%，或至少约50%。还优选的是平均底胶 层厚度为平均磨粒尺寸的至多约1〇〇%，至多约80%，或至多约60%。
[0051] 据发现，底胶/矿物和复胶组合的高度可对磨料性能具有出乎意料的、显著的影 响。如果底胶树脂高度过低，则可能损害矿物固定。如果底胶树脂的高度过大，则矿物可完 全嵌入流体底胶树脂中，从而隐藏矿物的切削表面。最后，如果底胶树脂的高度过大且矿物 没有嵌入而相反完全暴露，则所得砂磨操作的精修可受损。据信，这些效应影响底胶树脂的 高度的期望范围和底胶树脂/矿物和复胶树脂的组合。
[0052] 置过
[0053] 背衬102可由本领域已知用于制备带涂层磨料制品的各种材料构造而成，包括密 封涂覆磨料背衬和多孔非密封背衬。优选地，背衬的厚度的范围通常为约〇. 02至约5毫米， 更优选地约〇. 05至约2. 5毫米，最优选地约0. 1至约0. 4毫米，但也可使用这些范围之外 的厚度。
[0054] 背衬可由各种材料中的任意种材料制成，包括传统上在制造涂覆磨料时用作背衬 的那些材料。示例性柔性背衬包括聚合物膜（包括带底漆的膜）（例如，聚烯烃膜（如，包 括双轴取向的聚丙烯在内的聚丙烯、聚酯膜、聚酰胺膜、纤维素酯膜））、金属箔、网片、泡沫 (如，天然海绵材料或聚氨酯泡沫）、布（如，由纤维或纱线制成的布，包括聚酯、尼龙、丝绸、 棉线和/或人造丝）、稀松布、纸、涂覆纸、硬化纸、硬化纤维、非织造材料、其组合、及其处理 版本。背衬还可为两种材料（如，纸/膜、布/纸、膜/布）的层合物。布背衬可以是织造 或缝编的。在一些实施例中，背衬是能够在使用过程中在横向（即平面内）方向展开和收 缩的薄且适形的聚合物膜。优选地，此类背衬材料的5. 1厘米（2英寸）宽、30. 5厘米（12 英寸）长和〇· 102毫米（4密耳）厚的条带在受到22. 2牛顿（5磅力）静荷载下，相对于条 带的初始长度纵向拉伸至少〇. 1 %、至少〇. 5%、至少I. 0%、至少1. 5%、至少2. 0%、至少 2. 5%、至少3. 0%或至少5. 0%。优选地，背衬条带相对于条带的初始长度纵向拉伸最多至 20%、最多至18%、最多至16%、最多至14%、最多至13%、最多至12%、最多至11%或最 多至10%。背衬材料的拉伸可以是弹性的（具有完全回弹性）、无弹性的（具有零回弹性） 或这两者的混合。该特性有助于促进磨粒114与下面的基底之间的接触，并且在基底包括 凸起和/或凹陷区域时可尤其有利。
[0055] 可用于背衬102的高度适形聚合物包括某些聚烯烃共聚物、聚氨酯和聚氯乙烯。 一种特别优选的聚烯烃共聚物是乙烯-丙烯酸树脂（可以商品名"PRIMAC0R 3440"从密歇 根州米德兰的陶氏化学公司（Dow Chemical Company,Midland,Michigan)商购获得）。任 选地，乙烯-丙烯酸树脂为双层膜的一层，其中另一层为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)载体 膜。在该实施例中，PET膜自身不为背衬102的一部分并且在使用磨料制品100之前剥离。
[0056] 在一些实施例中，背衬102具有至少10、至少12或至少15千克-力/平方厘米 (kgf/cm 2)的模量。在一些实施例中，背衬102具有最多至200、最多至100或最多至30kgf/ cm2的模量。背衬102在100%伸长率（其初始长度的两倍）下可具有至少200、至少300 或至少350kgf/cm 2的拉伸强度。背衬102的拉伸强度可最多至900、最多至700或最多至 550kgf/cm2。具有这些特性的背衬可提供在美国专利6, 183, 677 (Usui等人）中进一步描 述的各种选项和优点。
[0057] 背衬材料的选择可取决于带涂层磨料制品的预期应用。背衬的厚度和光滑度也应 适合于提供带涂层磨料制品的所需厚度和光滑度，其中带涂层磨料制品的这些特性可取决 于（例如）带涂层磨料制品的预期应用或用途而变化。
[0058] 任选地，背衬可具有至少一种浸渍剂、预胶层和/背胶层。这些材料的目的通常是 为了密封背衬和/或保护背衬中的纱线或纤维。如果背衬为布料，则通常使用这些材料中 的至少一种。预胶层或背胶层的添加可另外在背衬的正面和/或背面上导致"更光滑的"表 面。也可使用本领域已知的其他可选层，如美国专利5, 700, 302 (Stoetzel等人）中所述。
[0059] 磨粒
[0060] 用于带涂层磨料制品100的合适的磨粒包括磨料制品中可使用的任何已知磨粒 或材料。例如，可用磨粒包括熔融氧化铝、热处理过的氧化铝、白刚玉、黑碳化硅、绿碳化硅、 二硼化钛、硼硬质合金、钨硬质合金、钛硬质合金、金刚石、立方氮化硼、石榴石、熔融铝锆磨 料、溶胶凝胶磨粒、硅石、氧化铁、氧化铬、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、硅酸盐、金属碳酸盐 (例如，碳酸钙（如，白垩、方解石、泥灰岩、石灰华、大理石和石灰岩）、白云石、碳酸钠、碳酸 镁）、硅石（如，石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维）、硅酸盐（如，滑石、粘土、（蒙脱石）长 石、云母、硅化钙、偏硅酸钙、铝硅酸钠、硅酸钠）、金属硫酸盐（如，硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、 硫酸铝钠、硫酸铝）、石膏、三水合氧化铝、石墨、金属氧化物（如，氧化锡、氧化钙）、氧化铝、 二氧化钛）和金属亚硫酸盐（如，亚硫酸钙）和金属颗粒（如，锡、铅、铜）。
[0061] 还可使用由热塑性材料（如，聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、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、乙缩醛共聚物、聚氯乙烯、聚氨酯、尼龙） 形成的聚合物磨粒、由交联聚合物（如，酚醛树脂、氨基塑料树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、 三聚氰胺-甲醛、丙烯酸树脂、丙烯酸改性异氰脲酸酯树脂、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）形成的聚合物磨粒以及它们的组合。其他示 例性磨粒描述于例如美国专利5, 549, 962 (Holmes等人）中。
[0062] 磨粒通常具有范围为约0. 1至约270微米、更理想地约1至约1300微米的平均尺 寸。磨粒的涂覆重量可取决于（例如）所使用的粘结剂前体、涂布磨粒的工艺以及磨粒的 尺寸，但通常在约5至约1350克/平方米的范围内。
[0063] 底胶和复胶树脂
[0064] 可使用本领域已知的许多种底胶树脂112和复胶树脂116中的任意种来将磨粒 114固定到背衬102。树脂112U16通常包括一种或多种粘结剂，其具有适用于选择性地沉 积到背衬上的流变和润湿特性。
[0065] 通常，通过固化（如，通过加热装置，或者通过使用电磁辐射或粒子辐射）粘结剂 前体来形成粘结剂。磨料领域中已知的可用第一和第二粘结剂前体包括（例如）可自由基 聚合的单体和/或低聚物、环氧树脂、丙烯酸类树脂、环氧丙烯酸酯低聚物、聚氨酯丙烯酸 酯低聚物、聚氨酯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、氨基塑料树脂、氰酸酯树 脂或它们的组合。可用的粘结剂前体包括热固化树脂和辐射固化树脂，这些树脂可（例如） 通过热和/或暴露于辐射而被固化。
[0066] 示例性福射固化的交联丙烯酸酯粘结剂描述于美国专利4, 751，138 (Tumey等人） 和 4, 828, 583 (Oxman 等人）中。
[0067] 顶胶树脂
[0068] 任选地，一种或多种附加顶胶树脂层施加于带涂层磨料制品100。如果施加顶胶树 月旨，当从垂直于背衬主表面的平面的方向上看时，其优选与底胶树脂112、颗粒114和复胶 树脂116对准。顶胶树脂可包括（例如）助磨剂和防附材料。在一些实施例中，顶胶树脂 在研磨操作过程中提供增强的润滑性。
[0069] 固化剂
[0070] 任选地，上述底胶树脂、复胶树脂和顶胶树脂中的任一者包括一种或多种固化剂。 固化剂包括光敏或热敏固化剂，优选包括至少一种自由基聚合引发剂和至少一种阳离子聚 合催化剂（可相同或不同）。为了将固化过程中的加热最小化，在维持粘结剂前体的适用寿 命的同时，本实施例中所采用的粘结剂前体优选为光敏型，更优选地包括光引发剂和/或 光催化剂。
[0071] 光引发剂光催化剂
[0072] 光引发剂能够使粘结剂前体的可自由基聚合的组分至少部分地聚合（如，固化）。 可用的光引发剂包括已知可用于光固化自由基多官能团的丙烯酸酯的那些。示例性光引发 剂包括：双（2,4,6_三甲基苯甲酰基）-二苯基氧化膦，可以商品名"IRGA⑶RE 819"商购 自新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司（BASF Corporation，Florham Park，New Jersey); 苯偶姻及其衍生物，例如a -甲基苯偶姻；a -苯基苯偶姻；a -烯丙基苯偶姻；a -苄基苯 偶姻；苯偶姻醚，例如联苯酰二甲基缩酮（如，可以商品名"IRGACURE651"商购自巴斯夫公 司）、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻正丁基醚；苯乙酮及其衍生物，例如2-羟基-2-甲 基-1-苯基-1-丙酮（如，可以商品名"DAR0⑶R 1173"商购自巴斯夫公司。本文所定义的 光催化剂是形成活性物质的材料，其在暴露于光化辐射时能够使粘结剂前体至少部分地聚 合，例如锊I盐和/或阳离子金属有机盐。优选地，错盐光催化剂包括碘锊1络盐和/或锍络 盐。本实施例的实践中可用的芳族锡盐通常仅对光谱的紫外区光敏。然而，其可通过已知 可光解的有机卤素化合物的敏化剂而对光谱的近紫外和可见范围敏感。可用的市售光催化 剂包括商品名为"UVI-6976"的芳族锍络盐（可得自陶氏化学公司（Dow Chemical Co.))。 基于粘结剂前体的可光致固化（即，可通过电磁辐射交联）组分的总重量计，本发明中可用 的光引发剂和光催化剂的含量可在〇. 01至10重量％，可取地〇. 01至5,最可取地0. 1至2 重量％的范围内，但也可使用这些范围之外的量。
[0073] 里魁
[0074] 任选地，上述磨料涂层包括一种或多种填料。填料通常是分散于树脂内的有机或 无机颗粒，并且可（例如）修改粘结剂前体或固化的粘结剂的特性或其二者，和/或可仅 (例如）用于降低成本。在涂覆磨料中，可存在填料以（例如）阻挡背衬内的孔和通道，从 而降低其孔隙度并提供将有效粘结底胶的表面。填料的添加（至少高达某一量值）通常增 大固化的粘结剂的硬度和韧性。无机颗粒填料通常具有范围为约1微米至约100微米、更 优选地约5至约50微米、有时甚至约10至约25微米的平均填料粒度。取决于磨料制品的 最终用途，填料通常具有1. 5至4. 5范围内的比重。优选地，平均填料粒度显著小于平均磨 粒尺寸。可用填料的例子包括：金属碳酸盐，例如碳酸钙（白垩、方解石、泥灰岩、石灰华、 大理石或石灰岩的形式）、碳酸钙镁、碳酸钠和碳酸镁；硅石，例如石英玻璃、玻璃珠、玻璃 泡和玻璃纤维；硅酸盐，例如滑石、粘土、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、铝硅酸钠、铝硅酸钠 钾和硅酸钠；金属硫酸盐，例如硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸铝钠和硫酸铝；石膏；蛭石；木 粉；氧化铝三水合物；炭黑；金属氧化物，例如氧化钙（石灰）、氧化铝、二氧化钛、水合氧化 铝、一水氧化铝；和金属亚硫酸盐，例如亚硫酸钙。
[0075] 增粘剂
[0076] 本实施例中可用的其他可选添加剂包括增粘剂或增稠剂。这些添加剂可添加到本 实施例的组合物中作为节省成本措施或作为加工助剂，其存在量不会对如此形成的组合物 的特性带来显著的不利影响。分散体粘度的增加通常取决于增稠剂浓度、聚合程度、化学组 成或其组合。合适的市售增稠剂的例子可以商品名"CAB-O-SIL M-5"得自麻萨诸塞州波士 顿的卡博特公司（Cabot Corporation，Boston，Massachusetts)。
[0077] 其他官能化添加剂
[0078] 本实施例中可用的其他可选添加剂包括消泡剂、润滑剂、增塑剂、助磨剂、稀释 齐U、染色剂和加工助剂。可用的消泡剂包括得自俄亥俄州辛辛那提的科宁公司（Cognis Corporation, Cincinnati, Ohio)的"F0AMSTAR S125"。可用的加工助剂包括帮助磨粒分 散于整个可聚合混合物中的酸性聚酯分散剂，例如得自德国韦塞尔的毕克化学有限公司 (Byk-Chemie，GmbH，Wesel，Germany)的 "BYK W-985，'。
[0079] 制各方法
[0080] 在制品100的一个示例性制备方法中，优选先将底胶树脂112施加于背衬102的 主表面104上的多个分立区域中，从而在主表面104上形成无规则或有序的阵列，如（例 如）图1和图4所示。接下来，将磨粒114施加到底胶树脂112的分立区域，并使底胶树脂 112硬化。任选地，可将矿物施加到整个片上，然后从不包含底胶树脂112的那些区域移除。 然后，优先将复胶树脂施加于磨粒114和底胶树脂112上并接触背衬102 (但未施加于背衬 102的开放区域110)。最后，使复胶树脂116硬化从而得到磨料制品100。
[0081] 更详细地讲，可利用接触方法、非接触方法或这二者的某种组合来实现底胶树 脂112和复胶树脂116的选择性施加。合适的接触方法包括倚靠制品的背衬安装模板 (template)，例如丝网模版或编织筛网，以掩蔽不涂覆的区域。非接触方法包括喷墨型印刷 法以及能够选择性地将图案涂覆到背衬上而无需模板的其他技术。
[0082] 一个适用的接触方法是模版（stencil)印刷。模版印刷使用框架来支撑树脂阻挡 模版。模版形成开放区域，所述开放区域允许树脂的转印以在基底上生成清晰的图像。辊 或橡皮扫帚横跨丝网模版移动，迫使或抽吸树脂或浆液经过开放区域中的织造网的线。
[0083] 丝网印刷也是一种模版印刷制备方法，其中设计丝绸或其他细网孔的丝网，使得 空白区域用不可渗透的物质涂覆，并且迫使树脂或浆液穿过网孔到印刷表面上。有利的是， 可通过丝网印刷来印刷更薄外形和更高保真性的特征结构。丝网印刷的示例性使用描述于 美国专利4, 759, 982 (Janssen等人）中。
[0084] 另一适用的接触方法使用丝网印刷和模版印刷的组合，其中使用织造网来支撑模 版。孔版包括网孔开放区域，底胶树脂/复胶树脂可穿过所述开放区域按照所需分立区域 图案沉积到背衬上。
[0085] 用于制备这些构造的另一可能的接触方法是连续吻合涂覆操作，其中通过使片经 过输送辊与压料辊之间而将复胶在磨料矿物上对准涂覆，如在共同未决的非临时性美国专 利申请公布2012/0000135 (Eilers等人）中所示例。任选地，丙烯酸酯底胶树脂可直接按 计量置于输送辊上。然后固化最终涂覆材料，从而得到完成的制品。
[0086] 图5示出用于制备图1-3所示图案化带涂层磨料制品的模版350。如图所示，模版 350包括大致平坦的主体352以及延伸穿过主体352的多个孔354。任选地且如图所示，框 架356从四面围绕主体。模版350可由聚合物、金属或陶瓷材料制成，并优选较薄。也可使 用金属和编织塑料的组合。这些会增强模版的柔性。金属模版可蚀刻成图案。其他合适的 孔版材料包括厚度的范围为1至20密耳（0. 076至0. 51毫米），更优选地范围为3至7密 耳（0· 13至0· 25毫米）的聚酯膜。
[0087] 图6更详细地示出模版350的特征结构。如图所示，孔354呈现为六边形排列的 簇和特征结构，如先前针对制品100描述的。在一些实施例中，将合适的数字图像上载到计 算机中，所述计算机自动引导激光在模版主体352中切割孔354,从而以精确方式形成孔。
[0088] 有利的是，可使用模版350来得到精确限定的涂覆图案。在一个实施例中，通过将 模版350叠加到背衬102上并将底胶树脂112施加到模版350来将一层底胶树脂112选择 性地施加到背衬102上。在一些实施例中，利用橡皮扫帚、刮粉刀或其他刀状装置在单程中 施加底胶树脂112。任选地，在硬化底胶树脂112之前移除模版350。如果这样的话，底胶 树脂112的粘度优选充分高，使得极少流出，从而不会扭曲原来印刷的图案。
[0089] 在一个实施例中，可利用粉末涂覆法或静电涂覆法将矿物颗粒114沉积在底胶树 脂层112上。在静电涂覆中，在电场中施加磨粒114,从而允许颗粒114有利地与其垂直于 主表面104的长轴对准。在一些实施例中，将矿物颗粒114涂覆到整个涂覆的背衬102上， 颗粒114优先粘结到涂覆有发粘的底胶树脂112的区域。在颗粒114优先涂覆到底胶树脂 112上之后，使底胶树脂112部分硬化或完全硬化。在一些实施例中，硬化步骤这样进行： 使磨料制品100经受高温、暴露于光化辐射或这二者的组合，以使底胶树脂112交联。然后 可将任何多余的颗粒114从背衬102的未涂覆区域移除。
[0090] 在示例性最终涂覆步骤中，再次将模版350叠加在涂覆的背衬102上，设置成使得 孔354与先前硬化的底胶树脂112和磨粒114对准。然后，通过将复胶树脂116施加到孔 版350上来将复胶树脂116优先施加于硬化的底胶树脂112和磨粒114上。优选地，复胶 树脂116的初始粘度允许复胶树脂116在硬化之前流动并包封磨粒114和底胶树脂112的 暴露区域。在一些实施例中，在硬化复胶树脂之前移除孔版350。或者，在移除孔版350之 前进行硬化。最后，使复胶树脂116硬化从而得到完成的磨料制品100。
[0091] 其他涂覆方法
[0092] 虽然丝网印刷或柔版印刷可提供精密且可复制的图案，但丝网或孔版350的制造 会带来大量人力和材料成本。可通过使用无需丝网或孔版即可获得图案化涂层的替代涂覆 方法来避免这些成本。有利的是，可使用所述技术的每一种来形成图案化涂覆磨料，其中图 案的范围可从高度随机到严格控制且可预测的图案。示例性涂覆方法在下面的小节中有所 描述。
[0093] 遗淦
[0094] 可能有利的是，将底胶树脂112直接喷涂在背衬102上以提供不完全聚结的细点 (或涂覆区域）的不规则图案。点尺寸和聚结的程度可由若干因素控制，例如空气压力、喷 嘴尺寸和几何形状、涂层的粘度和从背衬102喷雾的距离。所得的喷雾图案与图4的实施例 中的随机点图案的区别可在于喷涂图案不是预定的。由于未使用模板，每个带涂层磨料制 品呈现点尺寸和分布的独特二维构型。后续的制造步骤也不需要模板。在一个实施例中， 例如，通过静电涂覆将磨粒114植入底胶树脂112，使得颗粒至少部分地嵌入底胶层。在底 胶树脂112固化后，可随后使用例如之前所述的连续吻合涂覆操作，以与颗粒114和/或底 胶树脂112对准的方式沉积复胶树脂116。
[0095] 夸控润湿
[0096] 另一种方法使用具有低表面能的背衬。在一个实施例中，整个背衬102可由低表 面能材料制成。或者，可将薄层的低表面能材料施加于常规背衬材料的表面。可包括氟化 聚合物、有机硅和某些聚烯烃在内的低表面能材料可通过色散（如，范德瓦尔斯）力与液体 相互作用。当连续涂覆在背衬102上时，底胶树脂112可自发地"结珠"或从低表面能表面 退润湿。这样，可将底胶树脂112的分立的岛状物横跨背衬102均匀分布，然后使用已描述 的技术涂覆磨粒114和复胶树脂116。可例如通过吻合涂覆法或通过优先使复胶树脂116 在底胶树脂112的岛状物上润湿来实现与底胶树脂112的对准。
[0097] 在另一个实施例中，通过如下方式可有利于底胶树脂112图案化：将化学上不相 似的表面沿着背衬的平面选择性放置，从而提供化学图案化表面。可通过将低能表面图案 放置在高能表面上或相反地将高能表面图案放置在低能表面上，来实现化学图案化。这可 使用本领域已知的各种表面改性方法中的任何一种来完成。表面处理的示例性方法包括 例如美国专利公布2007/0231495(Ciliske等人）、2007/0234954(Ciliske等人）和美国 专利6, 352, 758 (Huang等人）中所述的电晕处理；美国专利5, 891，967 (Strobel等人）和 5, 900, 317 (Strobel等人）中所述的火焰处理；以及美国专利4, 594, 262 (Kreil等人）中 所述的电子束处理。
[0098] 也可例如通过机械研磨或压印背衬而有利于此类图案化层的形成。这些方法在美 国专利4, 877, 657(Yaver)中详细描述。另一种可能情况是，低表面能背衬可与上述喷涂概 念联合使用。
[0099] 粉末涂覆
[0100] 涂覆方法还可包括使树脂以固态沉积的方法。这可例如通过用适当尺寸的聚合物 小珠对背衬102进行粉末涂覆来完成。聚合物小珠可由聚酰胺、环氧树脂或一些其他底胶 树脂112制成，并且具有使小珠能够横跨被涂覆的表面均匀分布的尺寸分布。任选地，然后 施加热以部分地或完全地熔融聚合物小珠并形成底胶树脂112的分立的岛状物。虽然树脂 是发粘的，但树脂岛状物可用合适的磨粒114涂覆并允许树脂硬化。在一个优选的实施例 中，涂覆磨料的区域随后使用例如连续吻合涂覆法用复胶树脂116优先地涂覆。任选地，可 使用如上所述的表面改性的背衬以避免在涂覆法过程中树脂岛状物的聚结。
[0101] 粉末涂覆提供了显著优点，包括消除挥发性有机化合物（VOC)排放、能够轻易回 收过量喷涂物以及总体减少制造过程中产生的有害废物。
[0102] 可诜特征结构
[0103] 如果需要，磨料制品100、200可包括一个或多个附加特征结构，这些附加特征结 构进一步增强易用性、性能或耐久性。例如，任选地，制品包括多个粉尘提取孔，所述孔连接 到真空源以从磨料制品的主表面去除粉尘和碎片。
[0104] 作为另一选择，背衬102、202可包括纤维材料，例如稀松布或非织造材料，其面向 主表面104、204的相对方向。有利的是，所述纤维材料可有利于将制品100、200耦合到动 力工具。在一些实施例中，例如，背衬102、202包括粘扣附着系统的一半，而另一半设置在 固定于动力工具的板上。或者，可为此使用压敏粘合剂。这样的附着系统将制品100、200 固定于动力工具，同时允许在研磨操作之间方便地更换制品100、200。
[0105] 这些磨料制品的另外的选择和优点描述于美国专利4, 988, 554 (Peterson等人）、 6, 682, 574 (Carter 等人）、6, 773, 474 (Koehnle 等人）和 7, 329, 175 (Woo 等人）中。
[0106] 实M
[0107] 除另有说明外，实例和说明书的其它部分中的所有份数、百分比、比例等均按重量 计，并且实例中使用的所有试剂均得自或可得自一般化学品供应商（例如，密苏里州圣路 易斯的西格玛奥德里奇公司（Sigma-Aldrich Company, Saint Louis，Mo·))，或者可以按常 规的方法进行合成。
[0108] 下面的缩写用于描述所述实例：
[0109] 〇C ： 摄氏度
[0110] ° F: 华氏度
[0111] cm: 厘米
[0112] DC: 直流
[0113] ft/min. 英尺 / 分钟
[0114] kg ： 千克
[0115] m/min. 米 / 分钟
[0116] 密耳： 1〇_6英寸
[0117] μ m ： 微米
[0118] oz ： 盎司
[0119] UV: 紫外线
[0120] W： 瓦
[0121] in2: 平方英寸
[0122] cm2: 平方厘米
[0123] AWT :A重黄褐色纸，得自威斯康辛州沃索的沃索纸业公司（Wausau Paper Company, Wausau, Wisconsin)，随后用苯乙烯-丁二烯橡胶饱和以使其防水。
[0124] CM-5 :热解法二氧化硅，以商品名"CAB-0-SIL M-5"得自马萨诸塞州波士顿的卡博 特公司(Cabot Corporation，Boston，Massachusetts) 〇
[0125] CPI-6976 :三芳基硫六氟锑酸盐/碳酸丙二酯光引发剂，以商品名"CYRACURE CPI 6976"得自密歇根州米德兰的陶氏化学公司（Dow Chemical Company，Midland，Michigan)。
[0126] CWT :C重黄褐色纸，得自沃索纸业公司（Wausau Paper Company)，随后用苯乙 烯-丁二烯橡胶饱和以使其防水。
[0127] D-1173 :α-羟基酮光引发剂，以商品名"DAR0⑶R 1173"新泽西州弗洛勒姆帕克 的巴斯夫公司（BASF Corporation，Florham Park，New Jersey)。
[0128] EP0N-828 :双官能双酚A环氧树脂/环氧氯丙烷衍生树脂（环氧当量为 185-192)，以商品名"ΕΡ0Ν 828"得自俄亥俄州哥伦布的瀚森化工公司（Hexion Specialty Chemicals, Columbus, Ohio) 〇
[0129] FEPA P150 :150等级的碳化硅矿物，得自伊利诺伊州诺茨布鲁克的英国磨料公司 (UK Abrasives, Inc. , Northbrook,Illinois)〇
[0130] FEPA P320 :320等级的碳化娃矿物，得自英国磨料公司（UK Abrasives, Inc.)。
[0131] FEPA P600 :600等级的碳化娃矿物，得自英国磨料公司（UK Abrasives, Inc.)。
[0132] GC-80 :80等级的碳化硅矿物，以商品名"CARB0REX C-5-80"得自纽约州尼亚加拉 瀑布的华盛顿米尔斯电溶矿物公司（Washington Mills Electro Minerals Corporation， Niagara Falls, New York)〇
[0133] 1-819 :双酰基膦光引发剂，以商品名"IRGA⑶RE 819"得自巴斯夫公司。
[0134] MX-10 :铝硅酸钠钾填料，以商品名"MINEX 10"得自伊利诺伊州艾迪生的凯里公 司(Cary Company, Addison, Illinois) 〇
[0135] SR-351 :三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，以商品名"SR351"得自宾夕法尼亚州埃克斯 顿的美国沙多玛公司（Sartomer USA，LLC，Exton，Pennsylvania)。
[0136] UVPC :UV 颜料浓缩物，以商品名"CARB VIOLET UV PASTE TMPTA-S9S93"得自宾夕 法尼亚州多伊尔斯敦的滨彩公司（Penn Color，Inc.，Doylestown，Pennsylvania)。
[0137] UVR-6110 :3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸醋，得自日本东点的大赛 ?路化学工业有限公司（Daicel Chemical Industries，Ltd.，Tokyo, Japan)。
[0138] W-985 :酸性聚酯表面活性剂，以商品名"BYK W-985"得自德国韦塞尔的毕克化学 有限公司（Byk-Chemie，GmbH，Wesel，Germany)
[0139] 测丨试
[0140] 切削测试1。
[0141] 将涂覆磨料层合到双面粘合剂膜，并冲切成4英寸（10. 2cm)直径的圆盘。将层 合的涂覆磨料固定到席夫尔式磨损测试仪（得自马里兰州盖瑟斯堡的弗雷泽精密公司 (Frazier Precision Co.，Gaithersburg, Maryland))的从动板，所述测试仪安装用于湿 润测试。4英寸（10.2cm)外径X 1.27cm厚的圆盘形醋酸丁酸纤维素（CAB)丙烯酸塑料工 件可以以商品名"P0LYCAST"得自威斯康星州萨默塞特的普瑞科激光公司（Preco Laser， Somerset, Wisconsin)。在安装到席夫尔式测试仪的工件夹持器上之前记录各工件的初始 重量。水流速设置为60克/分钟。将14磅（6. 36kg)砝码置于磨损测试仪载重台上，将安 装的磨料标本下降到工件上，打开机器。将机器设置为运转500循环，然后自动停止。在测 试的每一组500循环之后，将工件用水冲洗，干燥并称重。每一 500循环组的累积切削量为 初始重量与每一测试之后的重量之间的差值，记录为4个测量的平均值。
[0142] 切削测试2。
[0143] 底漆涂覆的测试面板如下制得。使用压缩空气清洁18X24英寸 (45. 72 X 60. 96cm)钢面板的表面，然后使用获自宾夕法尼亚州匹兹堡的PPG工业公司（PPG Industries，Pittsburgh，Pennsylvania)的 "DX300WAX&GREASE REMOVER" 型清洁器喷雾， 并使用纸巾擦干。表面底漆根据PPG工业公司（PPG Industries)的推荐制得：
[0144] 4 体积份： ENVIR0BASE 高性能 ECP15
[0145] 1体积份" 标准底涂层硬化剂EH391
[0146] 10 体积 ％或如所需： REDUCER DT870
[0147] 使用来自明尼苏达州圣保罗的3M公司（3M Company, St. Paul，Minnesota)的"3M ACXUSPRAY HG09"型喷枪，将表面底漆的三个连续湿润涂层施用至面板。每个湿润涂层之间 的闪断时间在23°C下为5分钟。在第三涂覆之后，面板在33°C下干燥1. 5小时。
[0148] 将3x9英寸（7. 62X22. 86cm)磨料样品浸入70。F(21. 1°C )自来水中达16小 时。然后将样品围绕来自3M公司（3M Company)的"HAND SAND BLOCK，PN 03149"型橡 胶手动块（hand block)缠绕，并使用已有的销轴固定于块的每一端上，使得5X2. 5英寸 (12. 7X6. 35cm)区域抵靠所述块为平坦的。然后以50冲程间隔手动研磨预称重的表面底 漆涂覆的面板达总共200个冲程。在每个循环之间，将表面碎片从面板上刷去，将面板再称 重，在开始下一循环之前将砂磨块短暂没入水中。计算总重量损失（切削），并测量最终表 面光洁度。
[0149] 切削测试3。
[0150] 使用2. 25X4. 25英寸冲模（5. 72X10. 8cm)，横跨磨料样品的幅材从左、中和右 切削3个测试片。使用橡胶辊将双面粘合带施用至磨料背衬，并使用压力确保带的接触。 将获自密歇根州希尔斯代尔的ACT实验室公司（ACT Laboratories, Inc. ,Hillsdale, Michigan)的具有底漆、底层和清漆的大约8密耳（0. 2mm)涂层的18X30英寸X32密耳 (45. 7X76. 2X0. 081cm)黑色涂漆冷轧钢面板置于砂磨平台上。使用尺子和蜡笔在面板上 标记间隔大约2. 5英寸（6. 45cm)的砂磨轨迹。使用压敏粘合剂使用10镑（4. 54kg)下的 手柄将磨料样品附接至经称重的砂磨块磨砂机。用海绵润湿样品，将经称重的块置于轨迹 的后部，以190克/30秒的速率将水滴在面板上，砂磨样品达30个前后循环。从轨迹上移 去砂磨块，关闭供水，干燥经砂磨的表面，再称重面板，测量表面光洁度。然后重复砂磨过程 达另外60个循环，每个样品达总共90个循环，计算总重量损失（切削），并测量面板的最终 表面光洁度。
[0151] 表面光洁度测量
[0152] 工件的表面光洁度由Rz和Ra限定。通过如下方式确定Rz :计算轮廓的五个最高 峰与中线的偏离（或距离）大小的算术平均值并计算轮廓的五个最低谷与其中线的偏离 (或距离）大小的平均值。然后将这两个平均值相加，从而确定Rz。Ra是轮廓与其中线的 偏离（或距离）大小的算术均值。在与四次切削测试相对应的四个重复试样的每者上的三 个位置中利用轮廓曲线仪（可以商品名"SURTR0NIC 25 PR0FIL0METER"得自英国莱斯特的 泰勒霍普森有限公司（Taylor Hobson, Inc.，Leicester, England))测量Rz和Ra这两者。 扫描长度为〇. 03英寸（0. 0762厘米）。
[0153] 环氣丙烯酸酯底胶树脂1。
[0154] 将 90. 0 克 ΕΡ0Ν-828、63· 3 克 UVR-6110 和 63. 3 克 SR-351 装入 16οζ· (0· 47 升） 黑色塑料容器中，并使用高速混合机在70° F(21.1°C)下在树脂中分散5分钟。向该混合 物中添加1. 5克W-985,并在70° F (21. 1°C )下分散3分钟。在混合机仍在运转的情况下， 在大约15分钟内逐步添加100. 0克MX-10。将6. 3克的CPI-6976和0. 25克的1-819添加 到树脂，并分散直至均匀（大约5分钟）。最后，在大约15分钟内逐渐添加3. 0克的CM-5 直至均匀分散。
[0155] 环氣丙烯酸酯复胶树脂1。
[0156] 将 400. 0 克 ΕΡ0Ν-828、300· 0 克 UVR-6110 和 300. 0 克 SR-351 装入 16οζ· (0· 47 升） 黑色塑料容器中，并使用高速混合机在70° F(21.1°C)下在树脂中分散5分钟。向该混合 物添加30. 0克CPI-6976和10. 0克D-1173,并分散直至均匀（大约10分钟）。
[0157] 环氣丙烯酸酯底胶树脂2。
[0158] 将 1551. 2 克 UVR 6110、664· 8 克 SR-351 和 24. 0 克 W985 装入 128οζ· (3. 79 升） 黑色塑料容器中，并使用高速混合机在70° F(21. 1°C )下混合5分钟。在混合机仍在运转 的情况下，在大约15分钟内逐步添加1，600. 0克MX-10。将120. 0克的CPI-6976和40. 0 克1-819添加至树脂中，并分散直至均匀（大约5分钟）。最后，在大约15分钟内逐渐添加 32. O克CM-5直至均匀分散。
[0159] 环氣丙烯酸酯复胶树脂2。
[0160] 将 2800. 0 克 UVR-6100 和 1200. 0 克 SR-351 装入 128οζ· (3. 79 升）黑色塑料容器 中，并使用高速混合机在70° F(21. 1°C )下分散5分钟。在混合机仍在运转的情况下，将 125. 0克CPI-6976和41. 7克D-1173添加至树脂中，并分散直至均匀（大约5分钟）。
[0161] 实例 1
[0162] 具有9英寸Xll英寸（22. 86X27. 94cm)的印刷区域、12密耳（0. 305mm)的孔 直径和16%百分比印刷区域的23英寸X31英寸（58. 42X78. 74cm)的铝框平台聚酯158 丝网印刷网片获自马萨诸塞州洛厄尔的光刻技术公司（Photo Etch Technology, Lowell, Massachusetts)。每单位面积的特征结构数估计为1414个特征结构/英寸2 (219个特征 结构/cm2)。将带框网片安装在丝网印刷机上，并将12英寸X 20英寸（30. 48 X 50. 8cm)的 CWT纸片用胶带粘到印刷机背衬板上，并且将所述板对准地固定在丝网印刷机内。使用聚氨 酯橡皮扫帚在70° F(21. 1°C )下将大约75克环氧丙烯酸酯底胶树脂1铺展于网片上，随 后印刷至纸背衬上。
[0163] 将背衬板与涂覆纸组件立即从丝网印刷机移除。将FEPA-P150矿物均匀铺展于 10英寸X 18英寸（25.4X45. 72cm)金属板上，以制得矿物床。然后将钢面板-膜组件的 环氧丙烯酸酯涂覆表面悬挂于矿物床上方1英寸（2. 54cm)，通过横跨金属板和钢面板-膜 组件施加10-20千伏DC而将矿物静电转移至涂覆表面。然后使样品以16. 4英尺/分钟 (5.0m/min)(对应于2,814mJ/cm2的总剂量）通过紫外处理器，之后使用得自密苏里州圣路 易斯的艾默生电气公司（Emerson Electrical Co.，St. Louis，Missouri)的型号 "RIDGID WD14500"的具有刷毛附件的车间真空吸尘器移除残余矿物。从印刷机背衬板上取出样品， 胶带粘结至载体幅材，然后使用辊涂机在大约5m/min下施用在乙酸乙酯中稀释至I : 1重 量比的环氧丙烯酸酯复胶树脂1。具有钢上辊和浸入复胶的90肖氏硬度A硬度计橡胶底辊 的棍涂机获自明尼苏达州明尼阿波利斯的鹰牌工具公司（Eagle Tool, Inc. ,Minneapolis, Minnesota)。将经稀释的复胶树脂连续施用于图案化印刷的磨料上，并不连续地施用于纸 的非磨料区域中。涂覆纸通过经过UV处理机（可得自新泽西州默里山的美国紫外线公 司（American Ultraviolet Company，Murray Hill，New Jersey)，使用依次在 400W/英 寸（157. 5W/cm)下操作的两个V-灯泡和40ft/min(12. 19m/min)的幅材速度，对应于大约 894mJ/cm2的总剂量）一次，并随后在284° F(140°C )下热固化5分钟而固化。
[0164] 然后使样品经受切削测试1，并根据上述方法评价光洁度。结果列于表1。
[0165] 实例 2
[0166] 根据实例1中描述的一般工序制备磨料样品，其中用于施用底胶树脂的丝网具有 0.015英寸（0.38mm)的特征结构直径和12%的％印刷覆盖区域。每单位面积的特征结构 数估计为679个特征结构/英寸 2 (105个特征结构/cm2)。
[0167] 实例 3
[0168] 根据实例1中描述的一般工序制备磨料样品，其中用于施用底胶树脂的丝网具有 0.015英寸（0.38mm)的特征结构直径和20%的％印刷覆盖区域。每单位面积的特征结构 数估计为1131个特征结构/英寸 2 (175个特征结构/cm2)。
[0169] 实例 4
[0170] 根据实例1中描述的一般工序制备磨料样品，其中用于施用底胶树脂的丝网具有 0.020英寸（0.51mm)的特征结构直径和10%的％印刷覆盖区域。每单位面积的特征结构 数估计为318个特征结构/英寸 2 (49个特征结构/cm2)。
[0171] 实例 5
[0172] 根据实例1中描述的一般工序制备磨料样品，其中用于施用底胶树脂的丝网具有 0.020英寸（0.51mm)的特征结构直径和16%的％印刷覆盖区域。每单位面积的特征结构 数估计为509个特征结构/英寸 2 (79个特征结构/cm2)。
[0173] 实例 6
[0174] 根据实例1中描述的一般工序制备磨料样品，其中用于施用底胶树脂的丝网具有 0.020英寸（0.51mm)的特征结构直径和20%的％印刷覆盖区域。每单位面积的特征结构 数估计为636个特征结构/英寸 2 (99个特征结构/cm2)。
[0175] 实例 7
[0176] 根据实例1中描述的一般工序制备磨料样品，其中用于施用底胶树脂的丝网具有 0.025英寸（0.64mm)的特征结构直径和12%的％印刷覆盖区域。每单位面积的特征结构 数估计为244个特征结构/英寸 2 (38个特征结构/cm2)。
[0177] 实例 8
[0178] 根据实例1中描述的一般工序制备磨料样品，其中用于施用底胶树脂的丝网具有 0.025英寸（0.64mm)的特征结构直径和20%的％印刷覆盖区域。每单位面积的特征结构 数估计为407个特征结构/英寸 2 (63个特征结构/cm2)。
[0179] 实例 9
[0180] 根据实例1中描述的一般工序制备磨料样品，其中用于施用底胶树脂的丝网具有 0.028英寸（0.64mm)的特征结构直径和16%的％印刷覆盖区域。每单位面积的特征结构 数估计为260个特征结构/英寸 2 (40个特征结构/cm2)。
[0181] 表 1
[0182]

【权利要求】
1. 一种磨料制品，包括： 柔性背衬，其具有主表面； 底胶树脂，其接触所述主表面，并以预先确定的图案横跨所述主表面延伸； 磨粒，其接触所述底胶树脂并且从与所述主表面的平面垂直的方向观察时与所述底胶 树脂大致对准；和 复胶树脂，其接触所述磨粒和所述底胶树脂，从与所述主表面的平面垂直的方向观察 时，所述复胶树脂与所述磨粒和所述底胶树脂两者大致对准，其中所述主表面的接触所述 底胶树脂的区域与所述主表面的未接触所述底胶树脂的区域大致共面，并且其中所述预先 确定的图案包括多个特征结构，所述多个特征结构具有范围为约30个特征结构/平方厘米 至约300个特征结构/平方厘米的面密度和范围为约0. 1毫米至约1. 5毫米的平均特征结 构直径。
2. -种磨料制品，包括： 柔性背衬，其具有主表面； 底胶树脂，其接触所述主表面，并以预先确定的图案横跨所述主表面延伸，所述底胶树 脂层具有平均底胶层厚度； 磨粒，其接触所述底胶树脂并且从与所述主表面的平面垂直的方向观察时与所述底胶 树脂大致对准，所述磨粒具有范围为约20微米至约250微米的平均磨粒尺寸和范围为所述 平均磨粒尺寸的33 %至100%的平均底胶层厚度；和 复胶树脂，其接触所述磨粒和所述底胶树脂，从与所述主表面的平面垂直的方向观察 时，所述复胶树脂与所述磨粒和所述底胶树脂两者大致对准，其中所述主表面的接触所述 底胶树脂的区域与所述主表面的未接触所述底胶树脂的区域大致共面。
3. 根据权利要求2所述的磨料制品，其中所述预先确定的图案包括多个特征结构，所 述多个特征结构具有范围为约30个特征结构/平方厘米至约300个特征结构/平方厘米 的面密度和范围为约〇. 1毫米至约1. 5毫米的平均特征结构直径。
4. 一种磨料制品，包括： 柔性背衬，其具有大致平坦的主表面；和 在所述主表面上根据二维图案布置的多个分立的岛状物，每个岛状物包括： 底胶树脂，其接触所述背衬； 磨粒，其接触所述底胶树脂；和 复胶树脂，其接触所述底胶树脂、所述磨粒和所述背衬，其中所述主表面的围绕所述岛 状物的区域不接触所述底胶树脂、磨粒或复胶树脂，并且其中所述预先确定的图案包括多 个特征结构，所述多个特征结构具有范围为约30个特征结构/平方厘米至约300个特征结 构/平方厘米的面密度和范围为约0. 1毫米至约1. 5毫米的平均特征结构直径。
5. -种磨料制品，包括： 柔性背衬，其具有大致平坦的主表面；和 在所述主表面上根据二维图案布置的多个分立的岛状物，每个岛状物包括： 底胶树脂，其接触所述背衬，所述底胶树脂层具有平均底胶层厚度； 磨粒，其接触所述底胶树脂，所述磨粒具有范围为约20微米至约250微米的平均磨粒 尺寸和范围为所述平均磨粒尺寸的33%至100%的平均底胶层厚度；和 复胶树脂，其接触所述底胶树脂、所述磨粒和所述背衬，其中所述主表面的围绕所述岛 状物的区域不接触所述底胶树脂、磨粒或复胶树脂。
6. 根据权利要求5所述的磨料制品，其中所述二维图案包括多个特征结构，所述多个 特征结构具有范围为约30个特征结构/平方厘米至约300个特征结构/平方厘米的面密 度和范围为约0. 1毫米至约1. 5毫米的平均特征结构直径。
7. 根据权利要求6所述的磨料制品，其中所述平均特征结构直径的范围为约0. 25毫米 至约1. 5毫米。
8. 根据权利要求2、3、5或6所述的磨料制品，其中所述平均底胶层厚度的范围为所述 平均磨粒尺寸的约40 %至约80%。
9. 根据权利要求8所述的磨料制品，其中所述平均底胶层厚度的范围为所述平均磨粒 尺寸的约50 %至约60%。
10. 根据权利要求1-9中任一项所述的磨料制品，还包括顶胶树脂，其接触所述复胶树 脂并且从与所述主表面的平面垂直的方向观察时与所述复胶树脂大致对准，所述顶胶树脂 提供增强的润滑性。
11. 根据权利要求1-9中任一项所述的磨料制品，其中所述磨粒具有范围为约70微米 至约250微米的平均磨粒尺寸，并且所述底胶树脂覆盖所述主表面的至多30%。
12. 根据权利要求11所述的磨料制品，其中所述平均磨粒尺寸的范围为约70微米至约 250微米，并且所述底胶树脂覆盖所述主表面的至多10%。
13. 根据权利要求1-9中任一项所述的磨料制品，其中所述磨粒具有范围为约20微米 至70微米的平均磨粒尺寸，并且所述底胶树脂覆盖所述主表面的至多70%。
14. 根据权利要求13所述的磨料制品，其中所述平均磨粒尺寸的范围为约20微米至 70微米，并且所述底胶树脂覆盖所述主表面的至多50%。
15. 根据权利要求1-9中任一项所述的磨料制品，其中所述图案包括多个重复的多边 形簇。
16. 根据权利要求1-9中任一项所述的磨料制品，其中所述图案是大致圆形特征结构 的无规阵列。
17. 根据权利要求1-9中任一项所述的磨料制品，其中基本上所有的所述磨粒被所述 底胶树脂和复胶树脂的组合包封。
【文档编号】B24D3/28GK104428105SQ201380035649
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年6月26日 优先权日:2012年7月6日
【发明者】德博拉·J·爱勒斯, 杰弗里·R·詹森 申请人:3M创新有限公司