制备涂覆磨料制品的方法与流程

本公开广义地涉及制备涂覆磨料制品的方法。

背景技术：

涂覆磨料制品常规通过将磨料颗粒涂覆到设置在背衬上的底胶层前体上来制备。然后至少部分地固化底胶前体层以形成底胶层，其中磨料颗粒通过底胶层粘合至背衬。将复胶层前体设置在底胶层和磨料颗粒上，并且固化复胶层前体。任选地，但常常，顶胶层(其可以含助磨剂、润滑剂等)置于复胶层上。底胶层和复胶层一般包含热固性树脂(例如，酚醛树脂、氨基塑料树脂、可固化丙烯酸树脂、氰酸酯树脂以及它们的组合)。

在一些情况下，使用两种类型的磨料颗粒(或磨料颗粒和助磨剂或填料颗粒)。它们可作为混合物涂覆或顺序地涂覆，这可能得到不同的结果。因此，通常首先涂覆磨料颗粒，或者在涂覆两种类型的磨料颗粒的情况下，则通常首先涂覆较大的磨料颗粒。顺序涂覆通常得到与同时涂覆颗粒共混物不同的结果；然而，如果磨料颗粒分两步涂覆，则需要另外的颗粒涂覆设备。

技术实现要素：

希望有一种能够顺序地涂覆两种类型的磨料颗粒且不需要两种颗粒涂覆设备的方法。

有利地，本公开提供了用于顺序地涂覆磨料颗粒的方法，这些方法只使用一种单个颗粒涂覆设备来单独地但同时地涂覆两种类型/尺寸的磨料颗粒。

因此，在一个方面，本公开提供了制备涂覆磨料制品的方法，该方法包括：

a)提供包括背衬的幅材，所述背衬具有设置在所述背衬上的底胶层前体，其中所述幅材在顺维方向上沿着幅材路径移动，其中所述幅材具有垂直于所述顺维方向的横维方向，并且其中所述底胶层前体包含第一可固化粘结剂前体；

b)提供施加的磁场；

c)使可磁化颗粒和不可磁化颗粒的混合物通过所述施加的磁场的至少一部分并到达所述底胶层前体上，使得所述可磁化颗粒和所述不可磁化颗粒根据预定顺序主要沉积在掉落区中的所述幅材上，其中所述可磁化颗粒或所述不可磁化颗粒中的至少一者包括磨料颗粒；以及

d)至少部分地固化所述底胶层前体以提供底胶层。

步骤a)和b)可以任何顺序(例如，先a)然后b)，或先b)然后a))进行。步骤d)通常在步骤c)之后进行。

在一些优选的实施方案中，所述施加的磁场由旋转磁体提供，所述旋转磁体具有旋转轴线，所述旋转轴线基本上平行于所述掉落区内的所述幅材路径的至少一部分的所述横维方向。

如本文所用：

术语“粉碎磨料颗粒”是指通过机械压裂过程形成的磨料颗粒，并且特别地排除通过模塑操作明显形成为成形磨料颗粒并且然后压裂的磨料颗粒。压裂以产生粉碎磨料颗粒的材料可以为大块磨料或磨料前体的形式。其还可以为挤出杆或其它轮廓的形式，或者是挤出的或以其它方式形成的磨料或磨料前体的片材。机械压裂包括例如辊或颚式粉碎以及通过爆炸性粉碎压裂。

术语“亚铁磁的”是指呈现出亚铁磁性的材料。亚铁磁性是一类在固体中发生的永磁性，其中与单个原子相关联的磁场自发地自身对准，一些是平行的，或在相同的方向上(如在铁磁性中)，而其它是大致反平行的，或在相反的方向上结成对(如在反铁磁性中)。亚铁磁材料的单晶的磁性行为可归因于平行对准；这些原子在反平行排列中的稀释效应将这些材料的磁强度保持为通常小于诸如金属铁的纯铁磁固体的磁强度。亚铁磁性主要发生在称为铁氧体的磁性氧化物中。产生亚铁磁性的自发对准在高于称为居里点的温度(每个亚铁磁材料的特性)时被完全破坏。当材料的温度降至低于居里点时，亚铁磁性恢复。

术语“铁磁的”是指呈现出铁磁性的材料。铁磁性是一种物理现象，其中某些不带电荷的材料会强烈吸引其它材料。与其它物质相比，铁磁材料被容易地磁化，并且在强磁场中，磁化接近称为饱和的明确极限。当应用场然后将其去除时，磁化不会恢复到其初始值。此现象被称为滞后。当加热至称为居里点的某一温度(这对于每种物质来讲通常是不同的)时，铁磁材料失去其固有特性并且不再是磁性的；然而，它们在冷却时再次变成铁磁的。

术语“磁体”可包括响应于磁场并充当磁体的铁磁材料。“磁体”可以是在永久、半永久或暂时状态下施加磁场的任何材料。术语“磁体”可以是一个单独的磁体或充当单个磁体的磁体组件。术语“磁体”可包括永磁体和电磁体。

术语“磁性的”和“磁化”意指是在20℃是铁磁的或亚铁磁的，或者能够如此制得，除非另外指明。优选地，根据本公开的可磁化层具有或者可通过暴露于施加的磁场而制成具有至少0.001个电磁单位(emu)的磁矩，更优选地具有至少0.005emu的磁矩，更优选地具有0.01emu的磁矩，最多具有0.1emu的磁矩，但是这不是必需的。

术语“施加的磁场”是指故意产生的磁场，并且排除由任何一个或多个自然体(例如天体，例如地球或太阳)产生的磁场或者是环境电路(例如建筑电线)的意外结果的磁场。

术语“可磁化的”是指能够被磁化或已经处于磁化状态。

术语“成形磨料颗粒”是指已在磨料颗粒的制备过程中的某一点处有意成形(例如挤出、模切、模制、丝网印刷)的陶瓷磨料颗粒，使得所得磨料颗粒是有规成形的。如本文所用的术语“成形磨料颗粒”排除通过机械粉碎或研磨操作获得的磨料颗粒。

术语“板状粉碎磨料颗粒”是指类似于片状和/或薄片的粉碎磨料颗粒，其特征在于厚度小于宽度和长度。例如，厚度可以小于长度和/或宽度的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9，或甚至小于1/10。同样地，宽度可以小于长度的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9，或甚至小于1/10。

术语“基本上不含”意指基于所涉及的物体的总重量计含有少于5重量％(例如，小于4重量％、3重量％、2重量％、1重量％、0.1重量％、或甚至小于0.01重量％，或甚至完全不含)。

术语“精确成形磨料颗粒”是指这样一种磨料颗粒，其中磨料颗粒的至少一部分具有从用于形成前体精确成形磨料颗粒的模具腔复制的预定形状，该前体精确成形磨料颗粒被烧结以形成精确成形磨料颗粒。精确成形磨料颗粒通常将具有大体上复制了用于形成磨料颗粒的模具腔的预定几何形状。

术语“长度”是指物体的最长尺寸。

术语“宽度”是指对象的垂直于对象的长度的最长的尺寸。

术语“厚度”是指对象的垂直于对象的长度和宽度的最长的尺寸。

术语“纵横比”是指对象的长度/厚度的比率。

术语“基本上”是指在涉及的属性的35％内(优选地在30％内，更优选地在25％内，更优选地在20％内，更优选地在10％内，并且更优选地在5％内)。

后缀“(s)”表示修改后的单词可以是单数或复数。

在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。

附图说明

图1是根据本公开的示例性方法100的示意性工艺流程图。

图1a是图1中的区域1a的放大视图。

图2是根据本公开的示例性涂覆磨料制品200的示意性侧视图。

在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多落入本公开原理的范围内及符合本公开原理的实质的其它修改形式和实施方案。附图可不按比例绘制。

具体实施方式

图1示出了根据本公开的制备涂覆磨料制品的示例性方法。现在参见图1，在方法100中，包括背衬115的幅材110在顺维方向114(即加工方向)上沿着幅材路径112移动，该背衬具有设置在该背衬上的底胶层前体120。幅材110具有垂直于顺维方向114的横维方向(未示出)。底胶层前体120从涂覆机121分配并且包含第一可固化粘结剂前体(未示出)。可磁化颗粒132和不可磁化颗粒134的混合物从料斗131掉落，通过由旋转磁体170形成的施加的磁场(未示出)的一部分，落在底胶层前体120上。旋转磁体170具有北极(n)和南极(s)。可磁化颗粒132和不可磁化颗粒134(统称为颗粒)中的至少一者是磨料颗粒。可磁化颗粒132和不可磁化颗粒134主要沉积在掉落区150内不同位置(参见图1a)处的幅材110上，从而在稳态运行条件下(即，启动后移动幅材)得到预定的涂覆顺序。在涂覆磨料制品的制造过程中，各种幅材处理部件180(例如辊、传送带、进料辊和收卷辊)处理幅材110。

如图1所示，可磁化颗粒受到施加的磁场的影响并且沉积在非磁性颗粒的上游；然而，也可通过相同原理但改变施加的磁场的取向来实现相反的取向和/或位置。

一旦将颗粒涂覆到底胶层前体上，颗粒就在固化站192处至少部分地固化，以便将颗粒牢固地保持在适当位置。

通常，然后将包含第二粘结剂前体(未示出)的复胶层前体160施加在至少部分地固化的底胶层前体和来自涂覆机161的颗粒上方，但是这不是必需的。如果存在复胶层前体160，则在固化站194处至少部分地固化复胶层前体，任选地进一步固化至少部分地固化的底胶层前体。在一些实施方案中，覆盖至少部分地固化的复胶层前体，涂覆顶胶层(未示出)。

最后，将成品幅材转化成可用形式的涂覆磨料制品，例如盘、片和/或带。

图2示出了根据本公开的方法制备的示例性涂覆磨料制品200。底胶层220设置在背衬215上。复胶层260覆盖底胶层220、可磁化颗粒132和不可磁化颗粒134，从而将它们固定到背衬215。

对于本领域的技术人员将显而易见的是，底胶层前体和任选的复胶层前体使用常规技术进行涂覆，诸如例如凹版涂覆、帘式涂覆、刮涂、喷涂、辊涂、逆转辊凹版涂覆或棒涂。

示例性背衬包括本领域已知的用于制备涂覆磨料制品的那些背衬，包括常规的密封涂覆磨料背衬和多孔非密封背衬。通常，背衬具有两个相背的主表面。背衬的厚度通常在约0.02毫米至约5毫米的范围内，有利地在约0.05毫米至约2.5毫米的范围内，并且更有利地在约0.1毫米至约0.4毫米的范围内，不过也可使用在这些范围之外的厚度。

背衬可为柔性的或刚性的。优选地，背衬为柔性的。示例性背衬包括聚合物膜(包括涂底漆的膜)(诸如，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)、布料(如，由纤维或纱线制成的布料，这些纤维和纱线包括聚酯、尼龙、丝、棉和/或人造丝)、纸材、硬化纸、硫化纤维、非织造材料、它们的组合、以及它们的经处理的型式。布料背衬可以是机织材料或缝编的。有利地，背衬包括聚丙烯膜。

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。示例包括纸材、布料、膜、聚合物泡沫、硫化纤维、织造材料、非织造材料、这些材料中的两种或更多种的组合、以及它们的经处理的型式。背衬还可为两种材料(例如，纸材/膜、布料/纸材、膜/布料)的层合物。

可对背衬进行处理以包括预胶层(即，覆盖在背衬的其上施加有磨料层的主表面上的阻隔涂层)、背胶层(即，覆盖在背衬的与其上施加有磨料层的主表面相对的主表面上的阻隔涂层)、浸渍剂(即，涂覆在背衬的所有暴露表面上的阻隔涂层)，或它们的组合。可用的预胶层、背胶层和浸渍剂组合物包括胶、酚醛树脂、胶乳、环氧树脂、脲醛、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛、氯丁橡胶、丙烯酸丁酯、苯乙烯、淀粉以及它们的组合。也可使用本领域已知的其它任选层(例如接合层；参见例如美国专利5,700,302(stoetzel等人))。

背衬处理可以含有另外的添加剂，例如为填料和/或抗静电材料(例如炭黑粒子、五氧化二钒粒子)。加入抗静电材料可降低涂覆磨料制品在对木材或仿木材料进行砂光时积聚静电的趋势。关于防静电背衬和背衬处理的另外细节可见于例如美国专利5,108,463(buchanan等人)、5,137,542(buchanan等人)、5,328,716(buchanan)和5,560,753(buchanan等人)。

通常，背衬的至少一个主表面是光滑的(例如，该表面可用作第一主表面)。背衬的第二主表面可包括防滑或摩擦涂层。此类涂层的示例包含分散在粘合剂内的无机颗粒(例如碳酸钙或石英)。

背衬可包含各种添加剂。合适的添加剂的示例包括着色剂、加工助剂、增强纤维、热稳定剂、紫外线稳定剂和抗氧化剂。可用的填料的示例包括粘土、碳酸钙、玻璃珠、滑石粉、黏土、云母、木屑和炭黑。

背衬可为纤维增强的热塑性塑料，诸如例如在美国专利5,417,726(stout等人)中描述的纤维增强的热塑性塑料，或者可为环形无接头带，例如如在美国专利5,573,619(benedict等人)中描述的环形无接头带。同样，背衬可为具有从其突出的钩杆的聚合物基材，诸如例如在美国专利5,505,747(chesley等人)中描述的聚合物基材。类似地，背衬可为套环织物，诸如例如在美国专利5,565,011(follett等人)中描述的套环织物。

底胶层前体和复胶层前体组合物包含相应的第一粘结剂前体组合物和第二粘结剂前体组合物，这些粘结剂前体组合物可以相同或不同。两者均包含可固化粘结剂前体组合物。

在底胶层前体和/或复胶层前体中使用的可固化粘结剂前体组合物的示例包括酚醛树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、氨基塑料树脂以及它们的组合。可固化粘结剂前体组合物还可包括各种添加剂，包括例如助磨剂、增塑剂、填料、纤维、润滑剂、表面活性剂、润湿剂、染料、颜料、消泡剂、染料、偶联剂、增塑剂和悬浮剂。

根据所选的任何可固化粘结剂前体组合物，可添加适当的固化剂以有利于固化。此类固化剂对于本领域的技术人员将是显而易见的，并且可为例如热活化的、光化学活化的或两者。

任选地可施加顶胶层从而覆盖复胶层。可用的顶胶层组合物的示例包括脂肪酸的金属盐、脲醛、酚醛清漆酚醛树脂、环氧树脂、蜡和矿物油。

可磁化颗粒具有足够的磁化率，使得它们可受到施加的磁场的影响(例如被吸引或被排斥)。可使用任何可磁化颗粒。

否则，可使得非磁性颗粒可磁化；例如，通过用铁磁材料涂层涂覆颗粒表面的一些或全部。

可磁化涂层的示例包括粘合剂(例如水玻璃)和可磁化颗粒诸如铁磁金属和/或铁磁金属氧化物的涂层。

在一个实施方案中，磨料颗粒的外表面用水玻璃润湿。如本文所用，术语“水玻璃”是指一种或多种碱硅酸盐(例如，硅酸锂、硅酸钠和/或硅酸钾)以及它们的组合的含水溶液。碱硅酸盐是具有式(sio2)n(m2o)的化合物以及它们的水合物的通用名称，其中n为正整数并且m为碱金属(例如，钠或钾)。该系列的熟知成员为偏硅酸钠na2sio3(即n＝1，m＝na)，其可以无水和水合形式(例如na2sio3·5h2o)商购获得。尽管水应当通常为主要液体组分，但也可存在有机共溶剂(例如甲醇、乙醇、异丙醇、甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、丙二醇和/或丙酮)。如果需要，水玻璃中可包含其它组分，诸如例如表面活性剂、增稠剂、触变胶和着色剂。水玻璃中的碱硅酸盐的浓度不是关键性的(只要它溶解并且水玻璃为液体即可)，但该浓度优选为25至70重量％，更优选30至55重量％。在这种情况下，重量百分比是基于水玻璃中存在的无水形式的碱硅酸盐计算的。

与水玻璃包括在一起的可磁化颗粒可包含可磁化材料，诸如例如：铁；钴；镍；销售为各种等级的坡莫合金(permalloy)的各种镍和铁的合金；销售为铁镍钴合金(fernico)、科瓦铁镍钴合金(kovar)、铁镍钴合金i(fernicoi)或铁镍钴合金ii(fernicoii)的各种铁、镍和钴的合金；销售为各种等级的铝镍钴合金(alnico)的各种铁、铝、镍、钴、以及(有时还有)铜和/或钛的合金；销售为铁铝硅合金(sendust)的铁、硅和铝(按重量计通常约为85:9:6)的合金；赫斯勒合金(例如，cu2mnsn)；锰铋化物(也称为铋化锰(bismanol))；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、铕氧化物、以及钕、铁和硼的合金(例如，nd2fe14b)、以及钐和钴的合金(例如，smco5)；mnsb；mnofe2o3；y3fe5o12；cro2；mnas；铁氧体，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体、以及锶铁氧体；钇铁石榴石；以及前述的组合。在一些优选的实施方案中，可磁化材料包括至少一种金属，该至少一种金属选自：铁；镍；和钴；两种或更多种此类金属的合金；或至少一种此类金属与选自磷和锰的至少一种元素的合金。在一些优选的实施方案中，可磁化材料是含有8至12重量％(wt.％)的铝、15至26重量％的镍、5至24重量％的钴、高达6重量％的铜、高达1％的钛的合金，其中加起来到100重量％的剩余的材料是铁。

在一些其它实施方案中，使用气相沉积技术，诸如例如物理气相沉积(pvd)，包括磁控溅射，可在磨料颗粒主体上沉积可磁化层。各种金属、金属氧化物和金属合金的pvd金属化在例如美国专利4,612,242(vesley)和7,727,931(brey等人)中公开。

可气相沉积的金属材料的示例包括不锈钢、镍、钴。示例性有用的可磁化颗粒/材料可包括：铁；钴；镍；销售为各种等级的坡莫合金(permalloy)的各种镍和铁的合金；销售为铁镍钴合金(fernico)、科瓦铁镍钴合金(kovar)、铁镍钴合金i(fernicoi)或铁镍钴合金ii(fernicoii)的各种铁、镍和钴的合金；销售为各种等级的铝镍钴合金(alnico)的各种铁、铝、镍、钴、以及(有时还有)铜和/或钛的合金；销售为铁铝硅合金(sendust)的铁、硅和铝(按重量计通常约为85:9:6)的合金；赫斯勒合金(例如，cu2mnsn)；锰铋化物(也称为铋化锰(bismanol))；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、氧化铕、以及钐和钴的合金(例如smco5)；mnsb；铁氧体，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体、以及锶铁氧体；以及前述的组合。在一些实施方案中，可磁化材料包括至少一种金属，该至少一种金属选自：铁；镍；和钴；两种或更多种此类金属的合金；或至少一种此类金属与选自磷和锰的至少一种元素的合金。在一些实施方案中，可磁化材料是含有8重量百分比(重量％)至12重量％铝、15重量％至26重量％铝、5重量％至24重量％钴、高达6重量％铜、高达1重量％钛的合金，其中添加高达100重量％的材料余量是铁。这种合金可以商品名“alnico”购得。

可使用可磁化颗粒与不可磁化颗粒的任何比率。在一些实施方案中，可磁化颗粒占颗粒总重量的重量百分比可为至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或甚至至少95％。在一些实施方案中，不可磁化颗粒占颗粒总重量的重量百分比可为至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或甚至至少95％。

可磁化颗粒和不可磁化颗粒可具有相同或不同的指定标称尺寸等级。可磁化颗粒和不可磁化颗粒可各自具有单峰或多峰(例如双峰、三峰)分布。

可磁化颗粒和不可磁化颗粒可包含相同或不同的基体材料组合物。在一些优选的实施方案中，可磁化颗粒包括磨料颗粒。在一些优选的实施方案中，不可磁化颗粒包括磨料颗粒和/或助磨剂颗粒。

无论是粉碎的还是成形的，无论是可磁化的还是不可磁化的，磨料颗粒都应具有足够的硬度和表面粗糙度以在研磨过程中用作磨料颗粒。优选地，磨料颗粒具有的莫氏(mohs)硬度为至少4、至少5、至少6、至少7或甚至至少8。

可用作磨料颗粒的可用的研磨材料包括例如熔融氧化铝、热处理氧化铝、白色熔融氧化铝、陶瓷氧化铝材料诸如可从明尼苏达州圣保罗的3m公司(3mcompanyofst.paul,minnesota)以3mceramicabrasivegrain商购获得的那些、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝氧化锆、溶胶凝胶衍生陶瓷(例如掺杂氧化铬、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、二氧化硅和/或氧化锡的氧化铝陶瓷)、二氧化硅(例如，石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、长石或燧石。溶胶-凝胶法制备的粉碎的陶瓷颗粒的示例可见于美国专利4,314,827(leitheiser等人)、4,623,364(cottringer等人)；4,744,802(schwabel)、4,770,671(monroe等人)；和4,881,951(monroe等人)中。

如前所述，可磁化颗粒和/或不可磁化颗粒可以是成形的(例如，精确成形的)或无规的(例如，粉碎的)。成形磨料颗粒和精确成形磨料颗粒可通过使用溶胶凝胶技术的模制工艺来制备，其中溶胶凝胶技术描述于美国专利5,201,916(berg)、5,366,523(rowenhorst(re35,570))和5,984,988(berg)中。美国专利8,034,137(erickson等人)描述了已形成特定形状的氧化铝颗粒，然后将其粉碎以形成碎片，这些碎片保持其初始形状特征结构的一部分。将可磁化涂层施加到成形不可磁化磨料颗粒的表面可产生成形可磁化磨料颗粒。

磨料颗粒的示例性形状包括粉碎的、棱锥(例如，3-面、4-面、5-面或6-面棱锥)、截棱锥(例如，3-面、4-面、5-面或6-面截棱锥)、圆锥体、截圆锥体、杆(例如，圆柱形、蠕虫状)和棱镜(例如，3-面、4-面、5-面或6-面棱镜)。

粉碎磨料颗粒(包括板状粉碎磨料颗粒)可通过已知的方法从商业来源获得，以及/或者按形状分选粉碎磨料颗粒获得；例如，使用本领域已知的形状分选表。

合适的磨料颗粒的示例包括包含以下的粉碎磨料颗粒：熔融氧化铝、经热处理的氧化铝、白色熔融氧化铝、陶瓷氧化铝材料(诸如可从3m公司以3mceramicabrasivegrain商购获得的那些)、棕色氧化铝、蓝色氧化铝、碳化硅(包括绿色碳化硅)、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、石榴石、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝氧化锆、氧化铁、氧化铬、氧化锆、二氧化钛、氧化锡、石英、长石、燧石、金刚砂、溶胶-凝胶法衍生的陶瓷(例如，α氧化铝)以及它们的组合。另外的示例包括粘结剂基质中磨料颗粒(这些磨料颗粒可以是或不是板状的)的粉碎磨料复合物，诸如在美国专利5,152,917(pieper等人)中描述的那些。许多此类磨料颗粒、团聚物和复合物在本领域中是已知的。

可从其中分离粉碎磨料颗粒的溶胶-凝胶法衍生的磨料颗粒的示例以及它们的制备方法可见于美国专利4,314,827(leitheiser等人)；4,623,364(cottringer等人)；4,744,802(schwabel)、4,770,671(monroe等人)；和4,881,951(monroe等人)中。还设想，粉碎磨料颗粒可包括研磨团聚物，诸如例如在美国专利4,652,275(bloecher等人)或4,799,939(bloecher等人)中描述的那些。在一些实施方案中，粉碎磨料颗粒可用偶联剂(例如，有机硅烷偶联剂)或其它物理处理(例如，氧化铁或氧化钛)进行表面处理以增强粉碎磨料颗粒与粘结剂的粘附性。粉碎磨料颗粒可以在它们与粘结剂组合之前进行处理，或者它们可以通过将偶联剂包括到粘结剂进行原位表面处理。

优选地，粉碎磨料颗粒包括陶瓷粉碎磨料颗粒，诸如例如溶胶-凝胶法衍生的多晶α氧化铝颗粒。可根据例如美国专利5,213,591(celikkaya等人)以及美国公布专利申请2009/0165394a1(culler等人)和2009/0169816a1(erickson等人)中描述的方法使用溶胶-凝胶α氧化铝颗粒前体来制备由α氧化铝、镁铝尖晶石和稀土六铝酸盐的微晶构成的陶瓷粉碎磨料颗粒。

关于制备溶胶-凝胶法衍生的磨粒的方法的更多详细细节可见于例如美国专利4,314,827(leitheiser)、5,152,917(pieper等人)、5,435,816(spurgeon等人)、5,672,097(hoopman等人)、5,946,991(hoopman等人)、5,975,987(hoopman等人)和6,129,540(hoopman等人)中，以及美国公开专利申请2009/0165394al(culler等人)中。

如果需要，成形可磁化颗粒和/或不可磁化颗粒可与粉碎可磁化颗粒和/或不可磁化颗粒结合使用。成形磨料颗粒的示例可见于美国专利5,201,916(berg)、5,366,523(rowenhorst(re35,570))和5,984,988(berg)中。美国专利8,034,137(erickson等人)描述了氧化铝粉碎磨料颗粒，该氧化铝粉碎磨料颗粒已形成特定形状，然后被粉碎以形成保留其初始形状特征的一部分的碎片。在一些实施方案中，成形的α氧化铝颗粒为精确成形颗粒(即，颗粒具有的形状至少部分地由用于制备它们的生产工具中的腔的形状决定)。关于此类粉碎磨料颗粒及其制备方法的细节可见于例如美国专利号8,142,531(adefris等人)、8,142,891(culler等人)和8,142,532(erickson等人)中，以及美国专利申请公布2012/0227333(adefris等人)、2013/0040537(schwabel等人)和2013/0125477(adefris)中。

各种磨料颗粒上的表面涂层可以用于改善磨料制品中磨料颗粒与粘结剂之间的粘附性，或者可用于帮助静电沉积。在一个实施方案中，可以相对于磨料颗粒的重量的0.1％至2％的表面涂层的量使用在美国专利5,352,254(celikkaya)中所述的表面涂层。此类表面涂层在美国专利5,213,591(celikkaya等人)、5,011,508(wald等人)、1,910,444(nicholson)、3,041,156(rowse等人)、5,009,675(kunz等人)、5,085,671(martin等人)、4,997,461(markhoff-matheny等人)和5,042,991(kunz等人)中有所描述。另外，表面涂层可防止成型磨料颗粒封堵。“封盖”这一术语用来描述来自正在研磨的工件的金属颗粒熔焊在粉碎磨粒的顶部的现象。执行上述功能的表面涂层对本领域的技术人员而言是已知的。

在本公开的实践中使用的粉碎磨料颗粒(例如，初始粉碎磨料颗粒和任选的粉碎填料颗粒)优选地被选择为具有在0.1微米至3500微米的范围内的长度和/或宽度，可磁化颗粒具有25微米至3000微米、更通常100微米至3000微米、并且更通常100微米至2600微米的平均最大颗粒尺寸，但是也可使用其它长度和宽度。

粉碎磨料颗粒可被选择为具有在0.1微米至1600微米、更通常1微米至1200微米的范围内的厚度，但可使用其它厚度。在一些实施方案中，板状粉碎磨料颗粒可以具有至少2、3、4、5、6或更大的纵横比(长度与厚度之比)。

磨料颗粒的长度、宽度和厚度可根据需要在单个或平均的基础上确定。合适的技术可包括检查和测量单个颗粒，以及使用自动图像分析技术(例如使用动态图像分析仪，诸如来自德国哈恩的莱弛科技有限公司(retschtechnologygmbh,haan,germany)的camsizerxt图像分析仪)，根据测试方法iso13322-2:2006“粒度分析-图像分析方法-第2部分：动态图形分析方法”。

可磁化颗粒和/或不可磁化颗粒可根据磨料行业公认的规定标称等级被独立地按尺寸分类。示例性磨料行业公认的分级标准包括由ansi(美国国家标准学会)、fepa(欧洲磨料制造者联盟)和jis(日本工业标准)颁布的那些标准。ansi等级标号(即规定的标称等级)包括例如：ansi4、ansi6、ansi8、ansi16、ansi24、ansi36、ansi46、ansi54、ansi60、ansi70、ansi80、ansi90、ansi100、ansi120、ansi150、ansi180、ansi220、ansi240、ansi280、ansi320、ansi360、ansi400、和ansi600。fepa等级标号包括：f4、f5、f6、f7、f8、f10、f12、f14、f16、f20、f22、f24、f30、f36、f40、f46、f54、f60、f70、f80、f90、f100、f120、f150、f180、f220、f230、f240、f280、f320、f360、f400、f500、f600、f800、f1000、f1200、f1500和f2000。jis等级标号包括：jis8、jis12、jis16、jis24、jis36、jis46、jis54、jis60、jis80、jis100、jis150、jis180、jis220、jis240、jis280、jis320、jis360、jis400、jis600、jis800、jis1000、jis1500、jis2500、jis4000、jis6000、jis8000和jis10,000。

根据本公开的实施方案，根据fepa等级f60至f24，粉碎磨料颗粒的平均直径可在260微米至1400微米的范围内。

另选地，可使用符合astme-11“用于测试目的的筛布和筛的标准规格(standardspecificationforwireclothandsievesfortestingpurposes)”的美国标准试验筛将初始和/或任选的粉碎填料颗粒(例如粉碎磨料填料颗粒)分级成标称筛分等级。astme-11规定了测试筛的设计和构造需求，该测试筛使用安装在框架中的织造筛布的介质根据指定的粒度对材料进行分类。典型名称可以表示为-18+20，其意指粉碎磨料颗粒可通过符合18目筛的astme-11规范的试验筛，并且保留在符合20目筛的astme-11规范的试验筛上。在一个实施方案中，粉碎磨料颗粒具有这样的颗粒尺寸：由此使得大部分颗粒通过18目试验筛并且可保留在20目、25目、30目、35目、40目、45目或50目试验筛上。在各种实施方案中，粉碎磨料颗粒可具有以下标称筛分等级：-18/+20、-20/+25、-25/+30、-30/+35、-35/+40、-40/+45、-45/+50、-50/+60、-60/+70、-70/+80、-80/+100、-100/+120、-120/+140、-140/+170、-170/+200、-200/+230、-230/+270、-270/+325、-325/+400、-400/+450、-450/+500或-500/+635。另选地，可使用诸如-90/+100的定制目尺寸。

可将根据本发明的涂覆磨料制品转变成例如带、辊、盘(包括穿孔盘)和/或片材。对于带应用，可以使用已知的方法将磨料片材的两个自由端接合在一起，以形成拼接带。

除了上述包含的描述之外，用于制备涂覆磨料制品的技术和材料的进一步描述可见于例如美国专利4,314,827(leitheiser等人)、4,518,397(leitheiser等人)、4,623,364(cottringer等人)、4,652,275(bloecher等人)、4,734,104(broberg)、4,737,163(larkey)、4,744,802(schwabel)、4,770,671(monroe等人)、4,799,939(bloecher等人)、4,881,951(wood等人)、4,927,431(buchanan等人)、5,498,269(larmie)、5,011,508(wald等人)、5,078,753(broberg等人)、5,090,968(pellow)、5,108,463(buchanan等人)、5,137,542(buchanan等人)、5,139,978(wood)、5,152,917(pieper等人)、5,203,884(buchanan等人)、5,227,104(bauer)和5,328,716(buchanan)中。

根据本公开的涂覆磨料制品可用于例如研磨工件。工件材料的示例包括金属、金属合金、异金属合金、陶瓷、玻璃、木材、仿木材料、复合材料、涂漆表面、塑料、增强塑料、石材和/或它们的组合。工件可以是平坦的或具有与之关联的形状或轮廓。示例性工件包括金属部件、塑料部件、颗粒板、凸轮轴、曲柄轴、家具和涡轮叶片。研磨过程中所施用的力通常在约1千克至约100千克的范围内。

根据本发明的磨料制品可以手工使用和/或与机器联合使用。进行研磨时，使磨料制品和工件中的至少一者相对于另一者移动。可在湿润或干燥条件下进行研磨。用于润湿研磨的示例性液体包括水、含有常规防锈化合物的水、润滑剂、油、肥皂和切削液。液体还可含有例如消泡剂、去油剂。

施加的磁场可由例如一个或多个永磁体和/或电磁体提供。优选的永磁体包括上文所述的包含可磁化材料的稀土磁体。施加的磁场可以是静态的或可变的(例如调制)。

现在参见图3，在一个示例性实施方案中，施加的磁场300由旋转磁体310提供，该旋转磁体具有基本上平行于掉落区340内的幅材330路径的至少一部分的横维方向的旋转轴线320。在稳态运行条件下，随着幅材沿着幅材路径从上游行进到下游，可磁化颗粒受到施加的磁场的影响并且主要沉积在位于不可磁化颗粒的上游的幅材上。

一般来讲，在本公开的实践中使用的施加的磁场在受影响(例如被吸引/被取向)的可磁化颗粒的区域中具有至少约10高斯(1mt)的场强，优选至少约100高斯(10mt)，并且更优选至少约1000高斯(0.1t)，但是这不是必需的。

可通过任何合适的方法使可磁化颗粒和不可磁化颗粒的混合物通过施加的磁场的至少一部分。一种优选的方法是使颗粒掉落通过施加的磁场。另一种合适的方法涉及以静电方式推进颗粒通过施加的磁场。

本公开的选择实施方案

在第一实施方案中，本公开提供了制备涂覆磨料制品的方法，所述方法按包括：

a)提供包括背衬的幅材，所述背衬具有设置在所述背衬上的底胶层前体，其中所述幅材在顺维方向上沿着幅材路径移动，其中所述幅材具有垂直于所述顺维方向的横维方向，并且其中所述底胶层前体包含第一可固化粘结剂前体；

b)提供施加的磁场；

c)使可磁化颗粒和不可磁化颗粒的混合物通过所述施加的磁场的至少一部分并到达所述底胶层前体上，使得所述可磁化颗粒和所述不可磁化颗粒根据预定顺序主要沉积在掉落区中的所述幅材上，其中所述可磁化颗粒或所述不可磁化颗粒中的至少一者包括磨料颗粒；以及

d)至少部分地固化所述底胶层前体以提供底胶层。

在第二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述施加的磁场是恒定的。

在第三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述施加的磁场是调制的。

在第四实施方案中，本公开提供了根据第三实施方案所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述施加的磁场由旋转磁体提供，所述旋转磁体具有旋转轴线，所述旋转轴线基本上平行于所述掉落区内的所述幅材路径的至少一部分的所述横维方向。

在第五实施方案中，本公开提供了根据第四实施方案所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述旋转磁体从所述掉落区水平地偏移。

在第六实施方案中，本公开提供了根据第四实施方案或第五实施方案所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述旋转磁体在最靠近幅材的位置处的所述旋转方向与所述顺维方向相同。

在第七实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第六实施方案中任一项所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述幅材沿着所述幅材路径从上游行进到下游，并且其中在稳态运行条件下，所述可磁化颗粒主要沉积在位于所述不可磁化颗粒的上游的所述幅材上。

在第八实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第六实施方案中任一项所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述幅材沿着所述幅材路径从上游行进到下游，并且其中在稳态运行条件下，所述可磁化颗粒主要沉积在位于所述不可磁化颗粒的下游的所述幅材上。

在第九实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第八实施方案中任一项所述的制备涂覆磨料制品的方法，还包括：在步骤d)之前将包含第二可固化粘结剂前体的复胶层前体设置在所述底胶层前体以及所述可磁化颗粒和所述不可磁化颗粒上，其中在步骤d)中，至少部分地固化所述复胶层前体以提供复胶层。

在第十实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第八实施方案中任一项所述的制备涂覆磨料制品的方法，还包括：在步骤d)之后将包含第二可固化粘结剂前体的复胶层前体设置在所述底胶层、所述可磁化颗粒和所述不可磁化颗粒上，并且至少部分地固化所述复胶层前体以提供复胶层。

在第十一实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十实施方案中任一项所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述可磁化颗粒具有25微米至3000微米的平均最大颗粒尺寸。

在第十二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十一实施方案中任一项所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中使所述可磁化颗粒和所述不可磁化颗粒的所述混合物通过所述施加的磁场的至少一部分包括使所述可磁化颗粒和所述不可磁化颗粒的所述混合物掉落通过所述施加的磁场的至少一部分。

在第十三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十二实施方案中任一项所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述不可磁化颗粒包括助磨剂颗粒。

在第十四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十二实施方案中任一项所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述不可磁化颗粒包括助磨剂颗粒。

在第十五实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十四实施方案中任一项所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述不可磁化颗粒包括莫氏硬度为至少4的磨料颗粒。

在第十六实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十五实施方案中任一项所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述可磁化颗粒包括莫氏硬度为至少4的磨料颗粒。

在第十七实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案或第十六实施方案所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述磨料颗粒包含氧化铝。

在第十八实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案至第十七实施方案中任一项所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述磨料颗粒被成形为三角形片状物。

在第十九实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案至第十七实施方案中任一项所述的制备涂覆磨料制品的方法，其中所述磨料颗粒是精确成形的。

通过以下非限制性实施例，进一步示出了本公开的目的和优点，但在这些实施例中引用的具体材料及其量以及其它条件和细节不应视为对本公开的不当限制。

实施例

除非另有说明，否则实施例及本说明书其余部分中的所有份数、百分比、比等均以重量计。

除非另外说明，否则所有其它试剂均得自或购自诸如密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(sigma-aldrichcompany,st.louis,missouri)的化学供应商，或者可通过已知的方法合成。

实施例中使用的材料和试剂的缩写如下列出。

pf1苯酚-甲醛树脂，其苯酚和甲醛的摩尔比为1.5至2.1，并且用2.5重量％的氢氧化钾催化。

back1聚酯背衬，根据美国专利号6,843,815(thurber等人)中的实施例12中所公开的描述。

fil1硅酸钙，以m400wollastocoat购自纽约州威尔斯伯勒的nyco(nyco,willsboro,newyork)。

fil2冰晶石，以cryolitertn-c购自丹麦尤勒斯尼堡的freebeea/s公司(freebeea/s,ullerslev,denmark)。

wax1微粉化合成蜡，以mp-22vf购自纽约州柏油村的微粉末公司(micropowdersinc.,tarrytown,newyork)。

rio红色氧化铁颜料，以kromaro-3097购自伊利诺伊州东圣路易斯的海明斯公司(elementis,eastsaintlouis,illinois)。

min1成形磨料颗粒，根据美国专利8,142,531(adefris等人)的公开内容进行制备。通过在等边三角形形状的聚丙烯模具腔中模制氧化铝溶胶凝胶来制备成型磨料颗粒。经焙烧的成形磨料颗粒为约0.51mm(边长)×0.096mm厚。

min2ansi等级120的氧化铝磨料矿石，以duralumg52brownaluminumoxidegrade120购自纽约州尼亚加拉瀑布城的华盛顿米尔斯电子矿物公司(washingtonmillselectromineralscorporation,niagarafalls,newyork)。

磁力设备mag1的组件

用环氧树脂(以epoxyadhesivedp460购自3m公司)将六个尺寸为50.8mm外径×50.8mm宽度×6.35mm中心孔内径的沿直径磁化的圆柱体磁体(以ry04y0dia购自宾夕法尼亚州普鲁姆镇的k&jmagnetic公司(k&jmagneticinc.,plumsteadville,pennsylvania))附连到6.22mm的304不锈钢轴，其中所有北极均面向相同方向；从而基本上形成尺寸为50.8mm直径×304.8mm的单个沿直径磁化的圆柱体磁体。将该所得的圆柱体磁体mag1连接到电动dc马达(以leeson108020.001hpdc马达购自伊利诺伊州莱克福里斯特的固安捷公司(w.w.grainger,lakeforest,illinois))以使其围绕其轴线旋转。

实施例1

用1521克pf1和1236克fil1装满4升塑料容器，机械混合，并且然后用水稀释至3千克的总重量，由此制备底胶层前体粘合剂组合物。

使用辊涂方法，用底胶层前体粘合剂组合物以180.0克每平方米(g/m²)的涂布量涂覆back1。

使用物理气相沉积和磁控溅射用304不锈钢涂覆min1，304不锈钢溅射靶材(由barbee等人在thinsolidfilms(固体膜，1979年，第63卷，第143-150页)中所述)沉积为磁性铁氧体中心立方体形式。用于制备304不锈钢膜涂覆的磨料颗粒(即可磁化磨料颗粒)的设备公开于美国专利8,698,394(mccutcheon等人)中。将3592克min1置于颗粒搅拌器中，该搅拌器公开于美国专利7,727,931(brey等人，第13栏，第60行)中。叶片末端与搅拌器壁的间隙距离为1.7mm。以对min1为10毫托(1.33帕斯卡)的氩溅射气体压力，在5.0千瓦下执行气体物理气相沉积12小时。涂覆的min1的密度为3.912克/立方厘米(未涂覆的sap的密度为3.887克/立方厘米)。带涂层磨料颗粒中金属涂层的重量百分比为0.65％，并且涂层厚度为1微米。

以10kg的总批量大小得到50％min1和50％min2的均匀磨料颗粒共混物。将min1和min2的共混物置于料斗中，该料斗利用相对于料斗具有2mm刮刀间隙的移动带来精确地计量到传入幅材上矿物的量。使用薄坡道来减轻颗粒到移动幅材上的撞击，该薄坡道成30度的角度，并且坡道的末端定位在传入back1上方15mm处。坡道被定位成使得min2颗粒落在mag1顶部正上方的back1上。back1与mag1之间的间隙为6mm。当min1和min2的共混物接近带底胶涂层的back1时，mag1以2000转/分钟(rpm)围绕其轴线旋转，使得圆柱体的表面在传入back1的相反方向上移动。

min1和min2的共混物的总涂布量是355g/m²。然后将所得磨料幅材置于65.6℃下的烘箱中15分钟，然后置于98.9℃下90分钟。然后将具有69.9份的pf1、7.0份的fil2、13.3份的wax1、1.4份的rio和8.4份的水的复胶层以367g/m²的涂布量施加到底胶树脂和矿物涂覆的背衬。然后将涂覆的背衬辊置于175℉(79.4℃)的烘箱中20分钟，然后置于210℉(98.9℃)下65分钟。然后将背衬材料卷绕成辊并且置于烘箱中，在102.8℃下强制空气固化12小时。

实施例2

重复实施例1中一般性描述的过程，不同的是颗粒进料坡道的末端定位在旋转mag1的中心上游30mm处，同时仍保持在传入的树脂涂覆的back1上方30mm的高度。

实施例3

重复实施例1中一般性描述的过程，不同的是颗粒进料坡道的末端定位在旋转mag1的中心的顺维30mm处，同时仍保持在传入的树脂涂覆的back1上方30mm的高度。

磨削测试

磨削测试在10.16厘米(cm)×91.44cm的带上进行，该带由从实施例1至实施例3获得的带涂层磨料样品转变而成。工件是6061铝条，在其上要研磨的表面的尺寸为1.9cm×1.9cm。使用20.3cm直径50硬度计硬度橡胶、1:1基体凹槽比、锯齿接触轮。带以2750转每分钟运行。以2.27千克的法向力将工件施加到带的中心部分。

该测试包括测量工件在磨削15秒后的重量损失。

然后将工件冷却并再次测试。该测试在40次循环后结束。以克为单位的总切削量被定义为40次循环后工件的总重量损失。另外，将磨料带的重量损失记录为40次循环后的磨损量。结果报告于下表1中。

表1

以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。