专利名称：一种带有环形无缝衬材的涂敷磨带及其制备方法
技术领域：
本发明涉及涂敷的研磨制品，特别是带有环形无缝衬材的涂敷磨带，衬材中含有一种有机聚合物粘合剂和一种纤维状增强材料。因此，本发明涉及制造供涂敷磨带用的环形无缝衬材的方法。
涂敷的研磨制品一般含有利用一层或多层粘合剂粘合到衬材上的研磨材料，通常是磨粒。这类制品经常采取片、盘、带、条或类似形状，它们能装在皮带轮、飞轮或转鼓上。研磨制品可以用来砂磨、研磨或抛光各种表面，例如钢和其它金属、木材、木材类层压件、塑料、玻璃纤维、皮革或陶瓷的表面。
在涂敷研磨制品中使用的衬材通常由纸、聚合物材料、布、无纺材料、硬化纸板或这些材料的组合物制成。这些材料中很多都形成对于某些用途不合格的衬材，因为它们没有足够的强度、柔性或冲击强度。一些这类材料的老化快得不能接受。另有一些对用作着色剂和润切液的液体敏感。结果，在某些用途中会断裂过早和功能不良。
在典型的制造工艺中，将涂敷的研磨制品做成连续的卷材形式，然后转化成所希望的结构，例如片、盘、带等等。涂敷研磨制品的最适用的结构之一是环形的涂敷磨带，即，连续的环形涂敷研磨材料。为了形成这种环形带，通常将卷材切割成具有所要宽度和长度的长条。然后将长条的两端连接在一起，形成“接合”或“拼接”。
在环形磨带中通常有两类拼接。它们是“互搭”拼接和“对缝”拼接。对于互搭拼接，将长条的两端斜切，使得带有研磨涂层的顶面和衬材的底面贴合在一起，带的总厚度没有明显变化。这通常通过从条带一端的研磨表面上除掉磨粒、从长条的另一端除掉部分衬材来做到。然后将斜切的两端叠合并且粘接在一起。对于对缝拼接，将长条的每一端的衬材底面涂上粘合剂，贴在牢固、抗撕裂的薄的拼接介质上。虽然这种在衬材中包含接头的环形涂敷磨带目前在工业中广泛使用，但是这些产品具有一些由接头造成的缺陷。
例如，接头处一般要比涂敷磨带的其余部分厚，虽然通常使用的拼接方法都试图减小沿磨带长度方向的厚度变化。这会导致加工件有的区域的光洁度比其余部分“粗糙”，这是极不希望有的，尤其是在高精度研磨应用中。例如，木材的表面光洁度较粗的部位会比其余部位着色更深。
另外，接头可能是涂敷磨带中最弱的部位或环节。在某些情形里，接头会在涂敷磨带充分使用之前过早地断裂。因此，经常用层压的衬料或衬材制造磨带，以增加强度和支承力。这种带会比较贵，而且在某些条件下层压的各层会发生分离。
此外，由于有接头，使用涂敷磨带的研磨机械难以恰当地统调和校直磨带。再者，这些接头在涂敷的磨带中造成了不连续性。还有，接头区会比磨带的其余区域不合要求地更为刚硬。最后，磨带衬材中的接头在涂敷磨带的制造工艺中增加了可观的费用。
本发明涉及涂敷的研磨制品，特别是由环形无缝的衬材圈制成的涂敷磨带。“环形、无缝”是指在磨带中使用的衬材，即，衬材圈，在整个长度上是结构连续的。也就是说，它们没有任何清楚的拼接处或接头。但是，这并不意味着在例如纤维增强层中没有内部拼接处，或是在研磨层中没有接头。而是指没有由于连接衬材长条的两端而造成的衬材中的拼接处或接头。
一般来说，本发明的环形无缝衬材圈的厚度，在沿圈的整个长度上的变化不超过15%，以不超过10%为佳，不超过5%更好，最好是不超过2%。
本发明的涂敷磨带包含着一个环形、无缝的圈状衬材，衬材中含有有机聚合物粘合剂材料和纤维质增强材料。通常，衬材中的粘合剂重量是在衬材总重量的40%至99%之间，以在50-95%的范围内为佳，在65-92%的范围内更好，最好是在70-85%的范围内。聚合物粘合剂材料可以是热固性、热塑性或弹性体材料，或是它们的混合物。以热固性或热塑性材料为佳。最好是一种热固性材料。在某些情形里，以使用热固性材料与弹性体材料的混合物为宜。
典型的优选衬材的其余部分主要是纤维质增强材料。虽然在粘合剂组合物中可以加入附加组分，但是本发明的涂敷的研磨衬材主要含有一种有机聚合物粘合剂和有效数量的一种纤维增强材料。“有效数量”的纤维质增强材料是指其数量足以使衬材具有所要求的物理特性，例如在使用期间内的拉长或劈裂减少。
有机聚合物粘合剂材料和纤维质增强材料一起构成一种柔性组合物，即，侧向边缘通常是平行的环形无缝圈状的柔性衬材。这种柔性、环形、无缝的衬材圈包括至少一层沿整个带长的纤维质增强材料。这层纤维质增强材料最好是基本上完全被有机聚合物粘合剂材料所包围(即，淹没于其中)。也就是说，纤维增强材料层嵌埋或淹没在圈的内部结构中，即，在圈的实体之内，以便使纤维质增强材料层的背面上有不含纤维质增强材料的有机粘合剂材料区域。利用这种方式，衬材圈的表面，例如外表面与内表面，具有大体上光滑而均匀的表面形态。
纤维质增强材料可以是单个的纤维丝或是纤维毡片结构。本发明的环形无缝圈，即，衬材圈，最好由各层单个纤维增强丝和/或纤维毡片结构掺合在，即，淹没在衬材的内部结构或基体之中构成。优选的带含有例如一种热固性粘合剂，一层互不交叉的平行和共平面的单个纤维增强丝，和一层纤维毡片结构，其中各层纤维材料之间互不连接。
本发明的某些优选磨带还含有预形成的涂有磨料的层压件。这种预形成的层压件通常由涂敷着磨粒的片材(即，片状材料)构成。预形成的涂有磨料的层压件可以用各种方法，例如用粘合剂或机械固定方法，层压到，即，贴合到本发明衬材的外表面上。本发明的涂敷研磨制品的这一实施方案至少具有在研磨材料一旦用光时可以将层压件除掉并用另一个层压件替换的优点。利用这一方式，本发明的衬材可以重新使用。“预形成的”一词在本文中是指将涂有磨料的层压件制成带有磨料的自承薄片的形式，随后贴合在本发明的环形无缝衬材圈上。这种实施方案通常在预形成的涂有磨料的层压件层上有一条缝。但是，衬材圈没有缝或接头。另外，衬材圈不是由预形成和预固化的各层粘合层压在一起制成的。
本发明的涂敷磨料衬材是通过以下步骤制得的制备一圈围绕支承结构(例如转鼓)周边延伸的液体有机粘合剂材料，其中包含着纤维质增强材料;将此液体有机粘合剂材料固化，从而形成其中有纤维质增强材料的柔性、固化的环形无缝衬材圈。所形成的柔性、固化的环形无缝衬材圈具有外表面和内表面。制备其中有纤维质增强材料的液体有机聚合物粘合剂材料的步骤最好包括以下步骤围绕着支承结构(例如转鼓)的周边贴合上一个纤维增强毡片结构;围绕支承结构(如转鼓)的周边，以围绕衬材圈沿纵向延伸(即，沿衬材的长度方向)的螺旋形式，在跨过衬材宽度的一层中，卷绕上单独一根增强丝。
制备本发明的环形无缝圈的另一种优选方法包括在将液体有机粘合剂材料围绕支承结构的周边涂敷之前，用它涂敷(即，浸泡)纤维质的增强毡片结构。浸泡纤维质增强材料的一种方法是经过一个小孔用粘合剂材料涂敷纤维。如果有机粘合剂材料是固体材料，例如热塑性材料，则制备其中有纤维质增强材料的液体有机粘合剂材料圈的步骤包括围绕着支持结构(最好是转鼓)的周边贴合上第一层固体的有机粘合剂材料;围绕着在支承结构上的第一层固体有机聚合物粘合剂材料贴合上一层纤维质增强材料;围绕着在支承结构上的第一层固体有机聚合物粘合剂材料和纤维质增强材料层，贴敷上第二层固体有机聚合物粘合剂材料，以便形成其中有一层纤维质增强材料的固体有机聚合物粘合剂材料结构;将这一固体有机聚合物粘合剂材料加热，直到它流动，通常是形成其中有纤维质增强材料的液体有机聚合物粘合剂材料。这里的“液体”一词是指可以流动或流动性的材料，而“固体”或“固化的”是指在环境温度和压力下不容易流动的材料，这意味着包括触变性凝胶在内。
本发明的柔性衬材组合物可以用粘合剂和磨料层以任何常用的方式涂敷。通常而且最好是包括在其中有纤维质增强材料的固化的环形无缝圈的外表面上涂敷第一粘合剂层;将研磨材料嵌埋入第一粘合剂层中;并且至少部分地将第一粘合剂层固化。研磨材料最好是粒状形式，可以用静电方式涂敷或用滴落涂布法。在优选的应用中，在研磨材料和第一粘合剂层上涂敷第二粘合剂层;第一和第二粘合剂层都完全固化。
或者是，可以通过在衬材的外表面上涂敷磨料浆体，一步涂敷上第一粘合剂层和磨料层。磨料浆体中包含有粘合剂树脂和磨料，最好是大量的磨粒。然后最好将粘合剂树脂至少部分固化。随后可以涂敷第二粘合剂层。在本发明的某些优选应用中，如果需要，可以涂上第三粘合剂层。
类似的方法也可以用于使用支承结构，例如传送带系统，制备涂敷磨料的衬材。这种系统通常例如使用传送带形式的不锈钢套管。在此实施方案中，制备一圈液体有机粘合剂材料的步骤包括制备围绕传送带的圈材。
图1是由根据本发明的环形无缝衬材圈形成的涂敷磨带的透视图;图1实质上是反映根据本发明的结构的示意图。
图2是根据本发明的涂敷磨带沿图1中2-2线的剖面的放大图形。
图3是根据本发明的环形无缝衬材圈的透视图;图3实质上是反映根据本发明的结构的示意图。
图4是根据本发明的环形无缝衬材圈沿图3线4-4的剖面的放大图形。此图实质上是反映本发明的环形无缝衬材圈中内部纤维网状结构的一种结构示意图。
图5是根据本发明的环形无缝衬材圈沿图3线4-4的剖面的放大图形。此图实质上是反映本发明的环形无缝衬材圈中内部纤维网状结构的另一种结构示意图。
图6是根据本发明的环形无缝衬材沿图3线4-4的剖面的放大图形。此图实质上是反映本发明的环形无缝衬材圈中内部纤维网状结构的另一种结构示意图。
图7是用来将粘合剂涂覆到转鼓上的装置的侧视图。
图8是本发明用于制备环形无缝衬材圈的优选方法的示意图，该衬材圈含有一个纤维质增强毡片结构和一层嵌埋在热固性树脂内的连续的纤维增强丝。
图9是用于制备环形无缝衬材圈的另一种方法的示意图，该方法采用一个传送带系统代替在制备环形无缝衬材圈的方法中的转鼓。
图10是环形无缝衬材圈的另一实施方案的透视图，该衬材圈中仅在靠近圈的中心处有增强纱。
图11是环形无缝衬材圈的又一实施方案的透视图，该衬材圈中仅在圈的边缘处有增强纱。
图12是环形无缝衬材圈的再一实施方案的透视图，该衬材圈中一个区域含有粘合剂、增强丝和增强毡片，第二个区域则只含粘合剂和增强毡片。
参照图1，图中画出了根据本发明的涂敷磨带1，它具有画在图2中的结构。带1的工作表面3，即，它的外表面，包含有粘附在涂敷磨带1的环形无缝衬材圈5上的磨粒4形式的研磨材料。内表面6，即，与涂有磨料的表面相对的表面一般是光滑的。“光滑”意味着一般没有突出的纤维质增强材料。参看图2，一般来说，涂敷磨带1(图1)包括衬材5;第一粘合剂层12，通常叫做底涂层，涂敷在衬材5的一个表面13上。这里，“涂敷磨料”是指外表面上涂敷有研磨材料的制品。它通常不把其中的磨粒包含在衬材之内的制品包括在内。第一粘合剂层12的作用是将磨料，最好是以大量磨粒4的形式，固定在衬材5的表面13上。参看图2，通常称为定型涂层的第二粘合剂层15是涂敷在磨粒4和第一粘合剂层12之上。第二粘合剂层15的作用是增强磨粒4的固着。通常称作超定型涂层的第三粘合剂层16是涂敷在第二粘合剂层15之上。这一超定型涂层可以是一个防粘涂层，防止涂敷磨料被填充堵塞。“填充堵塞”一词是用来描叙磨粒之间的空间被磨屑(由加工件磨下的物质)充满和这些物质随后的累积。抗堵塞物质包括脂肪酸的金属盐、脲甲醛树脂、蜡、矿物油、交联的硅烷、交联的硅氧烷，含氟化学物和它们的混合物。一种优选的物质是硬脂酸锌。第三粘合剂层16不是一定要有的，通常用在研磨硬表面(例如不锈钢或稀有金属加工件)的涂敷研磨制品中。
再参看图1，涂敷磨带1通常可以是具体应用所要求的任何尺寸。长度“L”、宽度“W”和厚度“T”依最终用途可以有多种大小。虽然示于图1中的厚度“T”是就涂敷磨带1而言，但是厚度“T1”是指图2中环形无缝衬材圈5的厚度。
涂敷磨带1的长度“L”可以是所希望的任何长度，通常，它是40-1500厘米。环形无缝衬材圈5的厚度“T1”通常在0.07毫米和1.5毫米之间，以达到最佳柔性、强度和材料保持性。对于涂敷磨料的应用，环形无缝衬材5的厚度以在0.1和1.0毫米之间为宜，最好是在0.2和0.8毫米之间。涂敷磨带1的环形无缝衬材圈5的厚度“T1”在图1中带1的整个长度“L”上的变化一般不超过15%。在整个环形无缝衬材圈5的整个长度上厚度“T1”的变化以不超过10%为佳，不超过5%更好，最好是不超过2%。虽然这一变化是指衬材5的厚度“T1”的变化，但是它通常也适用于涂有粘合剂和研磨材料的衬材，即带1的厚度“T”。
本发明的优选的涂敷研磨制品通常包括具有以下性质的衬材。衬材在研磨制品欲使用的研磨条件下充分耐热，以便使衬材不会由于在研磨，砂磨或抛光操作中产生的热而显著分裂，即，劈裂、断裂、层离、撕裂或它们的组合。衬材还具有足够的韧性，以便不致在研磨制品欲使用的研磨条件下因受到的力而显著开裂或破碎。也就是说，它坚硬得足以承受涂敷磨带遇到的典型的研磨条件，但又不是不合要求地发脆。
本发明的优选衬材有足够的柔性承受研磨条件。“足够的柔性”及其派生语在本文中是指衬材能够弯曲和回到其原始形状而没有明显的永久形变。例如，一个连续的“柔性”衬材圈具有足够的柔性能用在研磨机的两辊(或多辊)装置或两轮(或多轮)装置上。另外，对于优选的研磨用途，衬材能够弯曲和适应所研磨的加工件的轮廓，同时还足够牢固，在紧压住加工件时能传递出有效的研磨力。
本发明的优选衬材在纵向，即，在机械运行方向，具有基本上均匀的抗拉强度。这通常是因为增强材料沿整个衬材长度延伸，而且没有缝。最好是，所试验衬材的任何部分的抗拉强度与衬材圈任何其它部分的差别都不超过20%。抗拉强度一般是经受拉伸负荷的材料能承受而不撕裂的最大强度的量度。
本发明的优选衬材还显示出适当的形状控制能力，而且对环境条件，例如湿度和温度，很不敏感。这意味着本发明的优选涂敷磨料衬材在很广的环境条件下具有上述性质。最好是，衬材在10-30℃的温度范围内和30-50%相对湿度(RH)的湿度范围内具有以上性质。更为可取的是，衬材在很宽的温度范围内，即，从低于0℃到100℃以上，和从低于10%相对湿度到高于90%相对湿度的很宽的湿度范围内，都显示出以上性质。
在极端的湿度条件下，即，在高湿度(大于90%)和低湿度(小于10%)下，本发明的衬材不会受由于吸水和失水而分别造成的膨胀或收缩的显著影响。结果是，由本发明衬材制成的涂敷磨带不会以凸起或凹下的形式明显地翘曲或卷缩。
在本发明的涂敷磨带中使用的优选衬材材料通常选择成能与粘合剂层(特别是与底涂层)相容和粘合良好。良好的粘合是用磨料的“脱落”数量确定的。脱落一词在研磨剂工业中用来描叙从衬材上不合要求地、过早地掉下显著数量的磨料。虽然衬材的选择很重要，但是脱落的数量通常在很大程度上取决于粘合剂的选择和衬材与粘合剂层的相容性。
可以用来制备衬材的热固性树脂包括酚醛树脂、氨基树脂、聚酯树脂、氨基塑料树脂、聚氨酯树脂、蜜胺甲醛树脂、环氧树脂、丙烯酸化的异氰脲酸酯树脂、脲甲醛树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸化聚氨酯树脂、丙烯酸化环氧树脂，或是它们的混合物。优选的热塑性树脂是环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂或柔性酚醛树脂。最优选的树脂是环氧树脂和聚氨酯树脂，这至少是因为它们具有可接受的固化时间、柔性、良好的热稳定性、强度和防水性。另外，在未固化的状态下，典型的环氧树脂即使在高固体百分含量下也具有低粘度。还有，有很多种高固体含量的合适的聚氨酯可供使用。
酚醛树脂经常分成可熔酚醛树脂和可溶可熔酚树脂。适用的市售酚醛树脂的实例包括BTL特种树脂公司(Blue Island，IL)的“Varcum”;“Ashland化学公司(Columbus，OH)的“Arofene”;联合碳化物公司(Danbury，CT)的“Bakelite”;和Monsanto化学公司(St.Louis，MO)的“Resinox”。
可熔酚醛树脂的特点是碱催化和甲醛与苯酚的摩尔比大于或等于1∶1。通常，甲醛与苯酚之比是在1∶1到3∶1的范围内。可用来制备可熔酚醛树脂的碱催化剂的实例包括氢氧化钠、氢氧化钾、有机胺或碳酸钠。
可溶可熔酚醛树脂的特点是酸催化和甲醛与苯酚的摩尔比小于1∶1。通常，甲醛与酚的摩尔比是在0.4∶1到0.9∶1的范围内。用于制备可溶可熔酚醛树脂的酸催化剂实例包括硫酸、盐酸、磷酸、草酸或对甲苯磺酸。虽然可溶可熔酚醛树脂通常被认为是热塑性树脂而不是热固性树脂，但是它们能与其它的化学物质(例如，六亚甲基四胺)反应，形成固化的热塑性树脂。
在用于制备本发明硬化衬材的可聚合的混合物中，可用的环氧树脂包括单体的或聚合的环氧化物。可用的环氧物质，即，环氧化物，其骨架和取代基的性质可以有很大变化。可采用的取代基的典型实例包括卤素、酯基、醚基、磺酸根基、硅氧烷基、硝基或磷酸根基。含环氧的聚合物材料的重均分子量可以从60到4000变化，最好是在100到600的范围内。在本发明的组合物中可以使用各种含环氧物质的混合物。市售的环氧树脂的实例包括Shell化学公司(Houston，TX)的“Epon”和Dow化学公司(Midland，MI)的“DER”。
市售的脲甲醛树脂的实例包括Reichhold化学公司(Durham，NC)的“Uformite”;Borden化学公司(Columbus，OH)的“Durite”;和“Monsanto公司(St.louis，MO)的“Resimene”。市售的蜜胺甲醛树脂的实例包括Reichhold化学公司(Durham，NC)的“Uformite”;和Monsanto公司(St.Louis，MO)的“Resimene”。“Resimene”商标用来称呼脲甲醛树脂和蜜胺甲醛树脂这两者。
可用于本发明的氨基塑料树脂的实例是每分子有至少1.1个侧向α，β-不饱和羰基的那些，它们公开在美国专利4，903，440中。
可用的丙烯酸化异氰脲酸酯树脂是由以下单体混合物中制得的那些，其中至少一种单体是选自有至少一个丙烯酸酯端基或侧基的异氰脲酸酯衍生物和有至少一个丙烯酸酯端基或侧基的异氰酸酯衍生物，还有至少一种脂族或环脂族单体，该单体有至少一个丙烯酸酯端基或侧基。这些丙烯酸化异氰脲酸酯在美国专利4，652，274中有介绍。
丙烯酸化的聚氨酯是羟基结尾的-NCO-延伸聚酯或聚醚的二丙烯酸酯。可用于本发明的市售的丙烯酸化聚氨酯包括Morton Thiokol化学公司(Chicago，IL)的“Uvithane 782”和Radcure特种品公司(Atlanta，GA)的“Ebecryl 6600”、“Ebecryl 8400”与“Ebecryl 88-5”。
丙烯酸化的环氧树脂是二丙烯酸酯，例如双酚A环氧树脂的二丙烯酸酯。市售的丙烯酸化环氧树脂包括Redcure特种品公司(Atlanta，GA)的“Ebecryl 3500”、“Ebecryl 3600”和“Ebecryl 8805”。
合适的热固性聚酯树脂有Owens-Corning纤维玻璃公司(Toledo，OH)的“E-737”或“E-650”。合适的聚氨酯是用“Caytur-31”作固化剂的“Vibrathane B-813预聚物”或“Adiprene BL-16预聚物”。它们全可由Uniroyal化学公司(Middlebury，CT)得到。
如前所述，在本发明的某些应用中，与以上讨论的优选的热固性树脂不同，可以使用热塑性粘合剂材料。热塑性粘合剂材料是一种聚合物，它在高温下软化，而在冷却到环境温度时通常又回到原来的物理状态。在制造期间，将热塑性粘合剂热至其软化温度之上，常常是热至其熔化温度之上，以便形成所要形状的涂敷磨料的衬材。在衬材形成之后，将热塑性粘合剂冷却和固化。因此，对于热塑性材料，可以方便地使用注塑成型。
本发明的优选的热塑性物质应具有高的熔化温度和/或良好的耐热性能。也就是说，优选的热塑性物质的熔化温度至少为100℃，最好是至少150℃。另外，优选的热塑性材料的熔点应该比增强材料的低得多，即，至少低25℃。
适合用来制备本发明制品中衬材的热塑性材料的实例包括聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)嵌段共聚物、聚丙烯、缩醛聚合物、聚酰胺、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯或它们的混合物。在此名单中，以聚酰胺、聚氨酯和聚氯乙烯为佳，最好是用聚氨酯和聚氯乙烯。
如果用来形成衬材的热塑性树脂是聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚砜或聚苯乙烯材料，则可以使用首涂层以提高衬材与底涂层的粘结。“首涂层”一词包括机械和化学类型的首涂层或首涂工艺。这并不意味着把在衬材表面上粘合一层布或织物包括在内。机械首涂层包括(但不限于)电晕处理和打毛，二者都增大表面的表面积。正如美国专利4，906，523所提到的，优选的化学首涂剂是聚氨酯、丙酮、胶体二氧化硅、异丙醇和水的一种胶体分散体。
可用于本发明衬材中的第三类粘合剂是一种弹性体材料。弹性体材料(即，弹性体)定义为能够拉伸到其原始长度的至少两倍，在放松时能很快收缩到原始长度的材料。可用于本发明中的弹性体材料包括苯乙烯-丁二烯共聚物、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、聚硫橡胶，顺-1，4-聚异戊二烯，乙烯-丙烯三元共聚物，硅橡胶或聚氨酯橡胶。在某些情形里，弹性体材料可以用硫、过氧化物或类似的固化剂交联，以形成固化的热固性树脂。
除了有机聚合物粘合剂材料之外，本发明的衬材包括有效数量的一种纤维质增强材料。这里，“有效数量”的纤维质增强材料是指其数量足以使衬材象上面讨论的那样在所要求的特性方面至少有改进，但并不多得造成任何值得注意的空洞和对衬材的结构整体性有不利影响。一般来说，衬材中的纤维质增强材料的数量是在衬材总重量的1%-60%之间，以5%-50%为佳，8%-35%更好，最好是15%-30%。
纤维质增强材料可以是纤维丝、纤维毡片或网状物，或是缝编或引纬毡片。纤维丝通常以线、绳、纱、粗纱和长丝的形式销售。线和绳通常是纱的集合体。线具有很高的捻度和低摩阻表面。绳可以由纱线编织或加捻集合而成，通常比线要粗。纱是捻合或缠结在一起的许多纤维或长丝。粗纱是不加捻合或加捻很小的聚拢在一起的许多纤维或长丝。长丝是连续的纤维。粗纱和纱都由单个的长丝组成。纤维毡片或网状物由纤维基质构成，即，纵横比至少为100∶1的细小的线状断片。纤维的纵横比是纤维的较长尺度与其较短尺度之比。
纤维增强材料可以由增加衬材强度的任何材料构成。可用于本发明中的增强纤维材料的实例包括金属或非金属纤维材料。优选的纤维材料是非金属的。非金属纤维材料可以是玻璃、碳、矿物、合成的或天然的耐热有机物或陶瓷材料制成的材料。用于本发明的优选的纤维增强材料是有机材料、玻璃和陶瓷纤维材料。
“耐热”有机纤维材料是指可用的有机材料在制造和使用本发明的涂敷磨料衬材的条件下应当足够地耐熔化，否则会软化或破裂。可用的天然有机纤维材料包括木材，丝，棉或纤维素。可用的合成有机纤维材料的实例是由聚乙烯醇、尼龙、聚酯、人造丝、聚酰胺、丙烯酸、聚烯烃、芳族聚酰胺或酚制成的。用于本发明的优选的纤维材料是芳族聚酰胺纤维材料。这类材料可由杜邦公司(Wilmington，DE)以“Kevlar”和“Nomex”的商品名称购得。
一般来说，任何陶瓷纤维都可以用于本发明。适用于本发明的陶瓷纤维增强材料的一个实例是3M公司(St.Paul，MN.)的“Nextel”。可用的纱或粗纱形式的市售玻璃纤维增强材料是PPG工业公司(Pittsburgh，PA)销售的称为E-玻璃线轴纱;Owens Corning公司(Toledo，OH)的称为“Fiberglass”的连续长丝纱线;和Manville公司(Toledo，OH)的称作“Star Rov502”玻璃纤维粗纱。玻璃纤维纱和粗纱的尺寸通常用码/磅为单位表示。这类纱和粗纱的适用等级是在75到15000码/磅的范围内，最好采用这一等级。
如果使用玻璃纤维材料，最好是玻璃纤维材料附带使用界面粘合剂，即，诸如硅烷偶合剂之类的偶合剂，改善它与有机粘合剂材料的粘合，特别是如果使用的是热塑性粘合剂材料。硅烷偶合剂的实例包括Dow-Corning“Z-6020”或Dow Corning“Z-6040”，二者皆由Dow-Corning公司(Midland，MI)销售。
通过使用长度短至100微米、或者长到纤维增强层所需长度的由单根连续丝形成的纤维增强材料，可以获得各种优越性。最好是所用的纤维增强材料采取每层增强材料基本上一根连续丝的形式。也就是说，最好是纤维增强材料的长度足以围绕涂敷磨料圈的长度(即周长)延伸许多倍，并且形成至少一个明确的纤维增强材料层。
用于优选纤维增强材料的增强纤维的旦数，即细度，是从5到5000旦，通常是在50旦和2000旦之间。纤维旦数以在200到1200旦之间为佳，最好是在500和1000旦之间。应该清楚，旦数受所用纤维增强材料具体类型的强烈影响。
毡片或网状物的主要作用是增高涂敷磨料衬材的抗撕裂性。这种毡片或网状物可以是编织的或非织造的形式。毡片最好是由非织造纤维材料构成，这至少是由于它的敞开性，无方向性的强度特性，以及价格低廉。
一种非织造毡片是无规排列的纤维基体。该基体通常是由纤维自发地或用粘合剂结合在一起而形成的。也就是说，非织造毡片通常是由纤维或长丝通过机械、热或化学方法粘合或缠结而成的薄片或网状结构。
适合于本发明的非织造形式的实例包括切断纤维粘合型、纺粘型、熔喷型、针刺型和热粘型。非织造的网状物通常是多孔的，孔隙度为15%或更多。根据所用的具体的无纺材料，纤维的长度可以从100微米到无限长，即，连续的纤维丝。在“非织造品手册”中有对非织造毡片或网状物的进一步介绍，该书由Bernard M.Lichstein编，非织造织物工业协会出版(纽约，1988)。
在本发胆的典型应用中，纤维毡片结构的厚度一般是从25到800微米，最好是从100到375微米。优选的纤维毡片结构的重量通常是从7到150克/平方米，最好是从17到70克/平方米。在本发明的某些优选应用中，衬材只含一层纤维质毡片结构。在另一项优选实施方案中，它可以含有清楚的多层纤维毡片结构，分布在整个粘合剂中。在本发明的衬材中以有1到10层纤维质毡片结构为佳，2到5层则更好。本发明优选衬材中最好1-50%重量是纤维增强毡片，5-20%则更好。
选用的纤维增强材料的类型取决于所选用的有机聚合物粘合剂材料和最终产品的用途。例如，如果所要的是热塑性粘合剂材料，为了在纵向方向上具有强度，增强丝是重要的。粘合剂材料本身通常具有良好的模跨磨带强度和柔性，即，在磨带的宽度方向上。如果所要的是热固性粘合剂材料，为了具有强度和抗撕裂性，纤维毡片结构是重要的。
本发明的环形无缝衬材圈最好是包含着纤维增强丝和纤维毡片结构的组合。为方便起见，纤维丝可以是嵌埋在纤维毡片结构内的单根的丝，至少在容易制造方面会有好处。纤维丝也可以形成分离的各层结构，即，不与纤维毡片结构相互缠结或盘绕。
纤维毡片结构是有利的，至少是因为它通常会提高本发明的环形无缝圈的抗撕裂性。对于包含有纤维增强丝和纤维毡片结构的环形无缝圈，纤维毡片结构宜为衬材组合物重量的1-50%，最好是5-20%，纤维增强丝宜为衬材组合物重量的5-50%，最好是7-25%。
如上所述，纤维增强材料也可以是这样一种形式的毡片结构，其中含有粘合剂或可以熔融粘合的纤维，用来将各个纤维的平行丝集合在一起。用这种方式，“单个的”平行丝嵌埋在，即，掺混在纤维增强毡片之中。这些平行丝可以沿着它们的长度彼此直接接触，或者彼此分开一段明显的距离。因此，采用单个纤维增强丝的好处可以结合到毡片结构之中。在欧洲专利申请340，982(1989年11月8日公布)中公开了这种可熔融粘合的纤维。
为了有利地使用本发明，可以将纤维增强材料按需要定向。也就是说，纤维增强材料可以无规分布，或是纤维和/或丝沿所要求的方向定向延伸，以便具有提高的强度和撕裂特性。
可以将纤维增强材料安排成横向强度的大部分可归因为有机聚合物粘合剂。为了做到这一点，或是采用粘合剂与纤维增强材料的高重量比，例如10∶1;或是经常采取单根增强丝形式的纤维增强材料只存在于衬材圈的机械方向，即，纵向方向。
参照示于图3到6的本发明环形衬材圈的各个视图(未标比例)，纤维增强材料、尤其是单根增强丝，最好是按预定的(即，不是无规的)位置或排列存在于涂覆磨料的衬材结构中。例如，对于图3的衬材圈30，增强纤维丝层中的单个经纱31是沿衬材圈30的机械方向定向;图3是没有任何磨料或粘合剂层涂于其上的环形无缝衬材圈的示意图，图中将一部分内层增强丝暴露出来。
如图4所示，纤维增强材料存在于分别的两层32和33中，在纤维增强材料层32和33之上、之中和之下，存在着有机粘合剂层34、35和36。一层(33)定向在另一层(32)之上，并且由一层有机粘合剂材料35与层(32)分开。层33是一层纤维丝，经纱31沿衬材圈的纵向方向延伸。层32是一层纤维增强毡片或网状物。丝沿衬材的纵向定向提供了有利的特点，特别是抗拉强度，即，沿衬材圈纵向方向的抗撕裂性。
虽然未在任何具体图中画出，但是增强纤维丝可以用另一种方式沿涂敷磨料衬材的横向延伸，或者至少沿接近横向的方向延伸。另外，作为未画在任何具体图中的另一种实施方案，如果愿意，可以将增强丝层交替地分别沿涂敷磨料衬材的纵向和横向，以格子形式定向。当纤维沿横向延伸时，横向抗撕裂性获得显著改进，同时碎断纤维可以捻合在一起形成碎断纤维的衬材圈。
参照图5的实施方案，衬材50在其内部结构中有一层纤维增强毡片结构52。示于图5的实施方案显示了其中掺合着单个平行纤维丝53的纤维增强毡片结构。虽然在图5中没有专门画出，但是纤维增强毡片结构层一般都包含至少两层增强毡片。
参看图6的实施方案，衬材60有三个平行的纤维增强材料层，即，平面62、63和64。这三层62、63和64彼此之间用有机聚合物粘合剂材料65和66隔开。这三层62、63和64一般彼此不重叠、连结或交叉，而且被衬材表面处的有机粘合材料67和68涂敷。图6的实施方案显示，层62和64是纤维毡片结构层，层63是一层位于衬材圈60机械运行方向的纤维丝。
本发明的衬材还可以，而且对于本发明的某些应用最好是包含其它的添加物。例如，在衬材中掺入韧化剂对于某些应用是有利的。优选的韧化剂包括橡胶型聚合物或塑化剂。优选的橡胶韧化剂是合成的弹性体。最好是使用至少一种有效数量的韧化剂。这里所说的“有效数量”是指足以使柔性和韧性改进的数量。
对于本发明的某些应用，可以在衬材中有利地加入其它物质，包括无机或有机填料。无机填料也称作矿物填料。填料的定义是粒状材料，其粒径通常小于100微米，最好是小于50微米。填料也可以是实心或空心球体的形式，例如中空玻璃球和酚醛树脂球。填料能均匀地分散在粘合剂材料中。适用于本发明的填料实例包括碳黑、碳酸钙、二氧化硅、偏硅酸钙、冰晶石、酚醛树脂填料或聚乙烯醇填料。通常填料的用量不超过底涂层重量的70%和定型涂层重量的70%。
对于本发明的某些应用，可以加到衬材中的其它适用的材料或组分有颜料、油、防静电剂、阻燃剂、热稳定剂、紫外稳定剂、内润滑剂、抗氧化剂和加工助剂。抗静电剂的实例包括石墨纤维、碳黑、金属氧化物(如五氧化二钒)、导电聚合物、湿润剂及它们的混合物。
本发明的涂敷磨料制品中的粘合剂层是由树脂粘合剂形成的。各层可以由相同或不同的树脂粘合剂形成。适用的树脂粘合剂是与衬材的有机聚合物粘合剂材料相容的粘合剂。固化的树脂粘合剂还能忍受研磨条件，以便使粘合剂层不致损坏和过早地脱落下磨料。
树脂层最好是一层热固性树脂。适合本发明的可用的热固性树脂粘合剂的实例包括但不限于酚醛树脂、氨基塑料树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸化异氰脲酸树脂、脲甲醛树脂、异氰脲酸树脂、丙烯酸化聚氨酯树脂、丙烯酸化环氧树脂或它们的混合物。
第一和第二粘合剂层，在图2中称作粘合剂层12和15，即底涂层和定型涂层，它们可以含有通常在研磨制品中使用的其它物质。这些物质称作添加剂，包括研磨助剂、偶联剂、润湿剂、染料、增塑剂、防粘剂或它们的组合物。填料也可以在第一和第二粘合剂层中作为添加剂使用。无论是底涂层或定型涂层，填料或研磨助剂的用量通常不超过粘合剂重量的70%。适用的填料包括钙盐，例如碳酸钙和偏硅酸钙，二氧化硅，金属，碳或玻璃。
图2中的第三粘合剂层16，即，超定型涂层，可以优选地包含一种研磨助剂，以提高涂敷磨料的研磨特性。研磨助剂的实例包括四氟硼酸钾、冰晶石、铵冰晶石或硫。通常不使用多于为达到所要求结果所需的研磨助剂。
适合本发明应用的研磨材料的实例包括熔融氧化铝、热处理的氧化铝、氧化铝陶瓷、碳化硅、氧化铝氧化锆、石榴石、金刚石、立方氮化硼或它们的混合物。“研磨材料”一词包括磨粒、团聚体或多晶磨粒。在美国专利4，652，275中介绍了上述团聚体。使用如美国专利5，078，753中所公开的可为稀释剂浸蚀的团聚体磨粒也属于本发明的范围。
为了有利地应用本发明，磨粒的平均粒度至少为0.1微米，最好是至少100微米。粒子大小100微米大致相当于美国全国标准学会(ANSI)标准B74.18-1984的涂敷磨料120级磨料。根据对涂敷磨料衬材所要求的最终用途，磨料可以定向或不定向地涂敷在衬材上。
或者是，研磨材料可以采取涂有磨料的预成型片的形式，此片材可以层压到环形无缝衬材圈的外表面上。片材可以由布、纸、硬化纸板、聚合物成膜材料等构成。或者，预成型的涂有磨料的层压件可以是美国专利4，256，467中公开的柔性研磨元件。简而言之，这种研磨元件是由不导电的柔性材料或具有不导电涂层的柔性材料制成。这种材料是由其中嵌埋着研磨材料的一层金属构成。金属层粘结到筛网材料上。
在制造本发明衬材的这些方法中用的支承结构最好是转鼓，它可以由刚性材料(例如钢、金属、陶瓷或牢固的塑料材料)制成。制造转鼓的材料应当具有足够的完整性，以便能制造重复的环形无缝圈而对转鼓没有任何损坏。将转鼓放在支架上，使其能利用马达以可控的速度转动。根据用途的不同，转动的范围可以从每分0.1到500转，最好是每分钟1到100转。
转鼓可以是整体式，或是分解成几段或几片以易于取下环形无缝圈。如果优选的是大的环形无缝圈，通常将转鼓做成几段以便分解和容易将圈取下。如果使用这种转鼓，在各段结合形成转鼓上的缝的地方，圈的内表面可能略有隆起。虽然最好是内表面上基本上没有这种隆起处，但在本发明的环形无缝圈中这种隆起可以容忍，以便简化制造步骤，尤其是对于大的磨带。
转鼓的尺寸通常与环形无缝圈的尺寸对应。转鼓的周长一般与环形无缝圈的内边周长相当。环形无缝圈的宽度可以是小于或等于转鼓宽度的任何数值。可以在转鼓上做成单个的环形无缝圈，从转鼓上取下，修整它的边。另外，可以将圈纵向劈裂成宽度大大小于原始圈的许多个圈。
在很多情形里，最好是在涂敷粘合剂或任何其它组分之前在转鼓外围涂上防粘涂层。这使得在粘合剂固化后容易取下环形无缝圈。在大多数情形里，这种防粘涂层不会变成环形无缝圈的一部分。如果在制造大的环形无缝圈时使用可分解的转鼓，则防粘衬里的使用会有助于防止，或者至少减少，上面提到的圈的内表面中隆起处的形成。这种防粘涂层的实例包括(但不限于)硅氧烷。含氟化合物或是涂有硅氧烷或氟化合物的聚合物膜。在粘合剂最终涂层或顶涂层上使用第二个防粘涂层也属于本发明的范围。第二防粘涂层通常在粘合剂固化期间存在，随后可以除掉。
热固性粘合剂材料通常以液态或半液态涂敷到转鼓上。粘合剂的涂敷可以采用任何有效技术，例如喷涂、口模式涂布、刮涂、辊涂、帘流式涂布或移膜涂布。对于这些涂布技术，当热固性粘合剂涂敷时转鼓通常转动。例如，参看图7，热固性粘合剂72可以利用安置在转鼓76上方的帘流式涂布机74涂布。当转鼓76旋转时，将热固性粘合剂72涂敷到转鼓76的周边77上。通常需要转鼓转动一周以上以得到热固性树脂的适当涂层，使得纤维质增强材料完全被覆盖并且在最终产品中完全被有机粘合剂材料包围。也可以将热固性粘合剂72加热，以便降低粘度和使其在涂布工艺中容易使用。
对于指定的衬材使用一种以上的粘合剂也在本发明的范围之内。当这样作时，可以在涂布步骤之前先将两种或多种粘合剂材料(例如热固性粘合剂材料)混合在一起，然后涂敷到转鼓上。或者是，可以在转鼓上涂敷第一种粘合剂材料(例如热固性树脂)，接着涂敷第二种粘合剂材料，例如热塑性材料。如果热固性树脂与热塑性材料结合使用，则在热塑性材料涂敷之前，先将热固性树脂胶凝，或者部分固化。
对于热固性树脂，固化过程实际上是硫化或聚合过程。热固性树脂通常随时间或时间与能量的结合固化。此能量的形式可以是热量，例如热或红外线，也可以是辐射能，例如电子束、紫外光或可见光。对于热能，炉温可以在30-250℃的范围内，最好是在75-150℃的范围内。固化所需的时间可以从小于1分钟到20小时以上，这取决于所用的具体粘合剂的化学性质。固化热固性粘合剂所需的能量数量将取决于多种因素，例如粘合剂化学性质、粘合剂厚度和衬材组合物中其它物质的存在。
热固性粘合剂材料最好是在涂敷其它组分(例如粘合剂涂层和磨粒)之前先部分固化或硫化。粘合剂材料可以在留在转鼓上的同时部分或完全地聚合或固化。
纤维增强材料可以用各种方式涂敷到转鼓上。具体的方法主要取决于纤维材料的选择。涂敷连续单个增强纤维丝的一种优选方法涉及使用水平式卷绕器。在这种方法中，在增强纤维丝最初接触转鼓时转动转鼓，从水平卷绕机中拉出增强纤维丝，横跨转鼓的宽度螺旋式地绕在转鼓上，从而以围绕转鼓长度纵向延伸的方式形成螺旋。最好是水平卷绕器横贯转鼓的整个宽度移动，以便使连续的增强纤维丝均匀地敷在横贯转鼓的整个宽度移动，以便使连续的增强纤维丝均匀地敷在横贯转鼓的一层中。在这种实施方案中，纤维丝在有机聚合物粘合剂材料中以许多圈螺旋形卷绕的一层存在，各圈纤维丝与前一圈平行而且互相接触。
如果水平卷绕器不横贯转鼓的整个宽度移动，增强纤维丝可以在衬材中沿环形无缝圈的宽度位于特定的部分。用这种方式，其中有增强纤维丝在一个平面上存在的区域可以彼此分开而不重叠。但是，为了对强度有利，纤维增强丝是处在横跨磨带衬材宽度的连续层中。
水平卷绕器也可以包含一个小孔，当纤维丝经过小孔时用粘合剂将其涂敷。选择小孔的直径以便与所需数量的粘合剂相适应。
另外，在水平卷绕机上并排地卷绕两种或多种不同的纱线可能会有好处。最好是将两种或多种不同的纱线同时卷绕到衬材之中。例如，一种纱线可以由玻璃纤维制成，另一种可以是聚酯。
也可以使用一种速射枪涂敷纤维增强材料。速射枪将纤维投射到转鼓的树脂材料上，最好是转鼓转动时投射，同时枪保持不动。当增强纤维短时，即，长度小于100毫米时，此方法特别合适。如果增强纤维的长度小于5毫米，可以将增强纤维混入并且悬浮于粘合剂中。然后用上面对粘合剂所讨论的类似方式将形成的粘合剂/纤维材料混合物涂敷到转鼓上。
在本发明的某些应用中，将粘合剂涂敷到转鼓上，然后涂敷纤维增强材料。粘合剂通常润湿增强材料的表面。在本发明的优选应用中，先将纤维增强材料用粘合剂涂覆，然后将粘合剂/纤维材料涂覆到转鼓上。
如果纤维材料是毡片或网状物的形式，例如非织造的或织造的毡片，则将其从展开台导引过来，并且在转鼓转动时缠裹到转鼓上。根据所要求的具体结构，围绕转鼓的纤维毡片结构可以多于一圈。最好是“每层”纤维毡片结构中至少有两圈纤维毡片。用这种方式，层中的不连续缝得以避免。
这种纤维毡片结构可以用几种方式与有机聚合物粘合剂材料相结合。例如，可以将毡片直接贴敷到事先已涂到转鼓上的粘合剂材料上，可以先将毡片贴敷到转鼓上，然后涂敷粘合剂材料，也可以在一次操作中将毡片和粘合剂涂敷到转鼓上。
在本发明的优选应用中，纤维毡片结构在贴敷到转鼓上之前先用有机聚合物粘合剂材料涂敷或饱和。这种方法是可取的，至少是因为更容易监控粘合剂的数量。这一涂敷或饱和操作可以用任何常规技术进行，例如辊涂、刮涂、帘流式涂布、喷涂、口模式涂布或浸涂。
参看图8，在制备本发明的一种优选衬材圈的优选方法中，纤维毡片结构82在从展开台85处取下时用有机聚合物粘合剂材料84饱和。涂敷的粘合剂材料84的数量由刮涂机86决定，在该刮涂机中，狭缝88控制涂敷的聚合物粘合剂材料84的数量。
然后将毡片/液体粘合剂组合物(82/84)在转鼓90上至少贴敷一层，即，使毡片/液体粘合剂组合物(82/84)完全裹住转鼓至少一圈。虽然最终的衬材结构是无缝的，但是在按此方式制成的环形无缝圈的内部结构中有一条缝。为了避免有缝，最好是围绕转鼓90缠绕毡片/液体粘合剂组合物(82/84)至少两圈。粘合剂在固化前润湿纤维毡片结构的表面，从而在固化时形成一个完整的环形无缝结构。
如果还使用一层连续的单个增强纤维丝，可以用上述方法施用。参看图8，此方法包括使用带有水平卷绕器92的纱线导引系统91。在此方法中，转鼓90转动，同时增强纤维丝94开始贴合到转鼓90上，纤维丝94由水平卷绕器92拉出，螺旋式地横跨转鼓宽度绕在转鼓90上，使得丝94的层宽不大于毡片82的层宽。最好是水平卷绕器92横穿转鼓的宽度移动，以便使连续的增强纤维丝94均匀地贴敷到横穿毡片82宽度的一层中。于是，丝94是以许多圈螺旋形卷绕的方式处在有机聚合物粘合剂材料中的一层内，每圈丝与前一圈丝平行而且接触。另外，丝94的各圈相对于毡片82的平行侧缘有一个恒定的非零角度。在毡片上涂敷足量的未固化的热固性树脂84，以便至少在增强材料之上和之下，即，在圈的外表面和内表面上，形成一层树脂。另外，如果使用的树脂足够多，在毡片82和纤维丝层94之间有一层树脂。
制造不均匀的环形无缝衬材圈也在本发明的范围内。在不均匀的衬材圈中，至少有两个不同的区域，其中的物质的成分和/或数量是不均匀的。这种不均匀性可以贯穿衬材圈的长度、宽度或者在长度与宽度上都是如此。成分不均匀性可以归因为粘合剂材料、纤维增强材料或任何任选的添加剂。不均匀性地可能与衬材圈不同区域内材料不同有关，或是由于在衬材圈的某些区域内缺少某种材料。
图10到图12示例说明了不均匀衬材圈的三个实施方案。参照图10，衬材圈100有三个区域101、102和103。衬材圈中心102有增强纱，而相邻区域101和103没有增强纱。区域101和103只由粘合剂材料构成。这样形成的衬材圈会具有更为柔软的边缘。参看图11，衬材圈110有三个区域，111、112和113。衬材圈的中心112基本上只由粘合剂构成，邻近中心区的区域111和113包含有粘合剂和增强材料。参照图12，衬材圈120有两个区域121和122。在区域122，衬材圈含有粘合剂、增强丝和增强毡片。在区域121，衬材圈只含粘合剂和增强纤维。粘合剂、增强丝、增强毡片、添加剂和这些材料的数量有很多种组合。这些材料及其构型的具体选择取决于用衬材圈做成的涂敷磨带的预期用途。例如，画在图10中的上述衬材圈可以用在希望涂敷磨带具有柔性边缘的研磨操作中。图11画出的上述衬材圈可以用在希望边缘牢固以防撕裂的研磨操作中。
制备不均匀的衬材圈有很多种不同的方法。在一种方法中，水平卷绕器只在转鼓的某些区域里卷绕纤维丝。在另一种方法里，速射枪将增强材料置于一定的区域里。在第三种方法里，增强丝从展开台中解绕，只卷绕在转鼓的某些区域里。在又一种方法里，粘合剂材料只铺在或涂敷于转鼓的某些区域上。使用所有这些不同方法的组合也属于本发明的范围。
有几种方法可以施加任选的组分。施加方法取决于具体的组分。最好是，在粘合剂涂敷到转鼓上之前将添加剂先分散到粘合剂中。但是，在某些情形下粘合剂中加入添加剂会形成触变性溶液或是粘度高得无法加工的溶液。在这种情形下，添加剂最好与粘合剂材料分开施用。例如，可以先将粘合剂涂到转鼓上，而在它还处在“胶粘”状态时，涂敷上添加剂。最好是，在带有粘合剂材料的转鼓转动时将粘合剂滴涂或喷射到转鼓上。无论采用那一种方法，都可以将添加剂均匀地涂敷到转鼓的整个宽度上或是浓集在特定的部位上。或者是，可以将添加剂涂敷到纤维增强材料上，而纤维/添加剂组合物则可贴敷到转鼓上。
为了制备本发明的环形无缝衬材圈，应当有足够的粘合剂存在，以便完全润湿纤维增强材料和添加剂的表面。若有必要，在将这些组分加到粘合剂中之后，可以涂敷一层附加的粘合剂材料。另外，应当有足够的粘合剂材料存在，使得粘合剂材料封住衬材的表面，并且象先前讨论的那样，形成相对“光滑”和均匀的表面。
图9图示说明了形成本发明环形无缝衬材的方法的另一种实施方案。这一方法与图8中所示的相似，但是采用另一种支承结构。在这一实施方案中，使用一个传送带装置100。这一特定步骤说明了用热固性粘合剂材料制造环形无缝圈的一般方法，但是也可以使用热塑性材料。衬材是在套筒102上形成的，即，以带的形式形成。套筒102最好是不锈钢套筒。不锈钢套筒102可以用硅氧烷防粘衬里材料涂敷在套筒的外表面上，以便容易取下形成的环形无缝圈。套筒102可以是所希望的任何尺寸。一个典型的实例是带的形式，厚度0.4毫米、宽10厘米、周长61厘米。套筒102通常安装在一个两惰轮悬臂驱动系统104上，它以所希望的任何速度转动套筒102。驱动系统104由两个驱动惰轮106和108、马达110和皮带驱动装置112构成。
本文所述的关于在转鼓上形成供涂敷磨带用的环形无缝圈的步骤，也适用于在这种传送带装置100上形成圈材。例如，与图8中讨论的方法相似，采用刮涂机86将非织造网状物82用液体有机粘合剂材料84饱和。随后最好将所形成的饱和材料，即，毡片/液体粘合剂组合物(82/84)，在套筒102于驱动系统104上以例如每分钟2转的速度转动时，卷裹在套筒外表面(即周边)上两圈。然后，可以用纱线导引系统91将单个的增强纤维丝94卷裹在饱和的非织造网状物上，即，毡片/液体粘合剂组合物(82/84)上，系统91具有水平卷绕机92，当套筒102在驱动系统104上转动时，卷绕机92横穿驱动惰轮108的表面移动。套筒102通常以50转/分的速度转动。这就形成了带有明显的一层纤维增强丝的衬材，丝的间距为每厘米的宽度上有10根丝。通过提高或降低套筒的转速或是增加或降低纱线导引的速度，可以改变丝的间距。在粘合剂固化之后，可以取下套筒，从套筒上分开环形无缝衬材圈。
粘合剂和研磨材料的其它应用属于本发明的范围。例如，可以配制由大量磨粒分散在粘合剂中构成的磨料浆。可以将这种磨料浆以各种方式涂敷到衬材上，使粘合剂固化。
也可用预形成的涂敷磨料层压件涂敷研磨材料。这种层压件由一片涂有磨粒的材料构成。这片材料可以是一片布，聚合物薄膜，硬化纸板，纸，非织造网状物，例如已知商品名称为“ScotchBrite”的那些。或者是，这种层压件可以是美国专利4，256，467中公开的那种。层压件可以用以下方法贴敷到本发明衬材的外表面上上述的任何粘合剂;热粘合;压敏性粘合剂;或机械固定方法，例如象美国专利4，609，581中公开的，用钩扣和套环。
本发明的另一实施方案包括一种制品，其中的磨料层是一个环形无缝圈，它贴合在一个预成型的材料上，预成型的材料则粘合在圈的内表面上。这一实施方案使得预成型材料能重新使用。在使用中通常会磨损的磨料圈可以更换。在这一实施方案中，预成型材料可以有缝，但是磨料圈没有缝。
在制备本发明的涂敷磨带时，可以将衬材圈围绕两个转鼓辊子安装，两个辊子与马达连接以便转动衬材。或者，可以将衬材围绕一个转鼓辊子安装，该转辊与马达连接以使衬材转动。最好是，转鼓辊子与制备环形无缝衬材圈中所用的转鼓相同。当衬材转动时，用任何常规的涂布技术，例如刮刀式涂布、口模式涂布、转辊式涂布、喷雾式涂布或帘流式涂布，将贴合剂层或磨料浆涂敷。对于某些应用，以喷涂为佳。
如果不使用磨料浆，即，如果在涂敷了第一粘合剂层之后再涂敷研磨材料，则可以用静电涂布机将磨粒静电沉积在粘合剂层上。对于静电涂布机，转鼓辊起接地板的作用。或者是，可以用滴涂法涂敷磨粒。
最好是，使第一粘合剂层固化，或者至少部分固化，再涂敷第二涂层。第二涂层可以用任何常规方法涂敷，例如辊涂、喷涂、或帘流式涂布。最好是用喷涂法涂敷第二粘合剂层。然后可以在衬材仍在转鼓辊上的同时，使粘合剂层完全固化。或者，可以在粘合剂层固化之前从转鼓辊上取下所得的产品。
如果构成本发明衬材的组分中包括一种热塑性材料，可以将其注塑成型。或者是，有几种不同的方法可以用来将热塑性粘合剂涂敷到轮毂，即，转鼓辊上。例如，可以向热塑性粘合剂中加入溶剂使之可以流动。用这种方法，可以用任何技术，例如喷涂、刮涂、辊涂、口模式涂布、帘流式涂布或转移涂布，将热塑性粘合剂涂敷到轮毂上。然后用干燥工艺除去溶剂，使热塑性粘合剂固化。干燥条件取决于所用的具体溶剂和热塑性粘合剂材料。典型的干燥条件包括温度在15-200℃的范围内，最好是30-100℃。
或者是，可以将热塑性粘合剂加热到它的软化点之上，最好是熔点之上，使之可以流动。用这种方法，可以用任何技术，例如喷涂、刮涂、辊涂、口模式涂布、帘流式涂布或转移涂布，将热塑性粘合剂材料涂敷到轮毂上。然后通过冷却使热塑性材料固化。
在第三种方法中，热塑性粘合剂材料可以以固体或半固体形式涂敷。这一方法对于本发明的某些应用较为可取。一般来说，将热塑性材料的碎片切割，涂敷到转鼓上。然后将纤维增强材料和任何添加剂或其它组分涂敷到轮毂上。接着在纤维增强材料之上涂敷第二份热塑性材料碎片。然后将轮毂/热塑性材料加热到热塑性粘合剂材料的软化点之上，最好是熔点之上，使得热塑性粘合剂流动，融合所有的衬材组分。然后将热塑性粘合剂材料冷却，重新固化。
有许多种可采用的替代方法可以将本发明的涂敷磨料衬材注塑成型。例如，在注塑成型步骤之前，可以将增强纤维与热塑性材料掺混。这可以通过将纤维和热塑性塑料在加热挤压机中掺混和挤压成丸来实现。
如果使用这种方法，增强纤维的尺寸或长度通常是从0.5毫米到50毫米，以从1毫米到25毫米为佳，最好是从1.5毫米到10毫米。
或者是，而且最好是，可以将增强纤维的编织毡片、非编织毡片或缝编毡片放在模具中，以便形成明显的一层增强材料。可以将热塑性材料和任何任选的组分注塑成型，以充满增强纤维之间的空间。在本发明的这一方面，可以使增强纤维沿所要的方向定向。另外，增强纤维可以是连续的纤维，其长度由模具的尺寸决定。
在衬材注射成型之后，通常用常规技术涂敷底涂层、磨粒和定型涂层，形成本发明的涂敷研磨制品。采用所述的这些方法，模具形状和大小一般与所要求的涂敷磨料制品的衬材尺寸相应。
弹性体粘合剂可以通过固化剂和固化或聚合过程、硫化过程来固化，或是用溶剂涂敷然后干燥。在加工过程中，温度不应超过纤维增强材料的熔化或降解温度。
在本发明的某些应用中，将一种材料，例如布、聚合物薄膜、硬化纸板、非织造物、纤维增强毡片、纸、它们的处理过的型式或组合物等，层压到本发明的环形无缝衬材上。或者是，可以使用如美国专利4，256，467中所述的一种涂敷研磨制品作为层压件。这样的层压件可以用来进一步改进磨带的统调性、抗磨耗性和/或粘附性。它可以用来使制造过程经济而容易，最终产品牢固，而且适应性强。该材料可以层压到带的外表面(即研磨面)或内表面上。
本发明将参照以下的详细实施例作进一步的说明。
一般性说明附着在衬材的物质数量用克/平方米表示，虽然这些数量被称为重量;所有的比例皆以这些重量为基础。在整个实施例中，使用以下符号。
PETINW 一种纺粘型非织造毡片，厚约0.127毫米，重约28克/平方米。由Remay公司(Old Hickory，TN)购得，商品名称“Remay”。
PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯PVC 聚氯乙烯PU 聚氨酯ER1 一种供环氧树脂用的聚酰胺固化剂，Shell化学公司(Houston，TX)销售，商品名称“Epon 828”ECA 用于环氧树脂的一种聚酰胺固化剂，Henkel公司(Gulph Mill，PA)销售，商品名称“Versanid125”ER2 一种脂族二环氧甘油醚环氧树脂，Shell化学公司销售(Horston，TX)，商品名称“Epon871”。
SOL 一种有机溶剂，商品名称“Aromatic100”，Worum化学公司(St.Paul，MN)销售。
GEN 一种酰氨基胺树脂，Henkel公司产品，商品名称“Genamid 747”。
制造环形无缝衬材的步骤Ⅰ此步骤示例说明了用热固性粘合剂材料制造环形无缝衬材圈的一般方法。衬材是在直径19.4厘米、周长61厘米的铝质轮毂上形成的。轮毂的壁厚为0.64厘米，安装在一个用直流马达转动的7.6厘米支架上，马达能以每分钟1到40转的速度转动。在轮毂之上是一个0.13毫米厚的涂有硅氧烷的聚酯膜，它起防粘表面的作用。这个涂有硅氧烷的聚酯膜不是衬材的一部分。衬材圈的最终大小是10厘米宽和61厘米长。
将大约10厘米宽的非织造网状物用热固性粘合剂材料饱和，采用刮刀式涂布机，狭缝设定为0.3毫米。将形成的饱和了的材料在轮毂以约5转/分的速度转动时围绕轮毂卷裹两圈。接着，利用带水平卷绕器的纱线导引系统，将单根的增强纤维丝卷裹在饱和的非织造网状物上，水平卷绕器以每分钟2.5厘米的速度横穿轮毂表面移动。轮毂以23转/分的速度转动。这样就形成了具有明显的一层纤维丝的衬材，每厘米的宽度上有9条丝。利用轮毂转速的增加或减小，或是提高或降低纱线导引的速度，可以改变丝的间距。然后，将未用粘合剂饱和的非织造网状物作为第三层卷裹在增强纤维丝的顶上。这一非织造层吸收了多余的热固性粘合剂材料。用放在离轮毂20厘米远的石英元件红外加热器加热使树脂胶凝。这需要10到15分钟，结构物为94℃。
制造环形无缝衬材的步骤Ⅱ此步骤示例说明了用热塑性粘合剂材料制造环形无缝衬材圈的步骤。衬材象步骤Ⅰ所述的一样在同样的铝质轮毂上形成。轮毂也具有涂敷硅氧烷的聚酯防粘膜。将0.13毫米厚的热塑性粘合剂材料样品切成10厘米宽的小条。将这些热塑性小条围绕轮毂裹两圈。接着，在热塑性粘合剂材料的顶上围绕着轮毂裹上单独一层非织造的网状物。在非织造物之上，按着与步骤Ⅰ所述的类似方式，卷裹上增强纤维丝。然后在增强纤维丝之上围绕轮毂裹上又一层热塑性粘合剂条。最后，围绕轮毂在热塑性膜之上卷裹上另一层涂硅氧烷的聚酯膜。这层涂硅氧烷的聚酯膜也不是衬材的一部分。将最终形成的结构物和轮毂放在炉内加热到热塑性粘合剂将非织造物和增强材料熔合在一起的某个温度。对于PVC和PU，熔合在218℃下于30分钟内发生。接着，将结构物和轮毂从炉中取出和冷却。除掉顶层的涂硅氧烷聚酯膜。
制造涂敷的研磨材料的一般步骤各实施例的衬材都如“制造衬材的步骤Ⅰ”所述安装在铝质轮毂/支架组合件上，轮毂以40转/分转动。用空气喷枪将底涂层，即，第一粘合剂层，涂敷到衬材圈的外表面上。向衬材上喷涂底涂层，即，第一粘合剂层，需要30到40秒钟。底涂层是70%的固体在溶剂中(溶剂由10%“Polysolve”和90%水组成)，固体由48%的可熔酚醛树脂和52%碳酸钙填料构成。“Polysolve”1984PM水掺混物含有15%水和85%丙二醇单甲醚，可由Worum化学公司(St.Paul，MN)得到。底涂层粘合剂的润湿重量为105克/平方米。接着，将标号80的热处理的氧化铝静电涂敷到底涂层上，重量为377克/平方米。轮毂在静电涂布工艺中起接地的作用，一个加热板放在轮毂的正下方。对于这种静电涂布方法，磨粒是放在加热板上。带有衬材/底涂层的轮毂以40转/分的速度转动，在30秒钟之内这些无机物被涂敷到衬材/底涂层上，以实现磨粒的完全覆盖。接着，将所形成的涂敷研磨制品在箱式炉中于88℃下加热预固化90分钟。然后按照将底涂层涂在磨粒上和底涂层预固化的同样方式喷涂定型涂层。定型涂层粘合剂的润湿重量为120克/平方米。这一定型涂层，即，第二粘合剂层，由底涂层的同样配方构成。所形成的涂敷研磨产品在88℃热固化90分钟，最后在100℃固化10小时。在按照刨花板试验进行试验之前，将涂敷的研磨材料褶曲，即，使用一根2.54厘米的支承棒使磨料涂层均匀和定向地开裂。
刨花板试验将涂敷磨带(10厘米×61厘米)安装在一台带式研磨机上。此试验的加工件是1.9厘米×9.5厘米×150厘米工业级的低排放型脲甲醛刨花板，密度20.4千克，Villaume工业公司(St.Paul，MN)产品。首先称量5个加工件。将各加工件放在一个夹具中，有9.5厘米的表面向外伸出。对此加工件施加15.3千克的负荷。将9.5厘米的面磨30秒钟。重新称量加工件，确定颗粒板被除掉或切割下的数量。记下五个加工件的总切磨量。对每个加工件重复此程序5次，总计磨12.5分钟。本试验的对照实例是一个3M 761D80级“Regalite”树脂粘合布贴敷的研磨材料，可由3M公司(St.Paul，MN)购得。表1中列出了研磨结果。对比百分数决定如下将特定实施例的磨下部分除以对照实例的磨下部分，乘以100。
实施例1到10这一组实施例的衬材是根据“制造衬材的步骤Ⅰ”制得，涂敷研磨材料是根据“制造涂敷的研磨材料的一般步骤”制备的。非织造网状物是PETINW，热固型粘合剂材料由40%ER1、40%ECA和20%ER2组成。用SOL将热固性粘合剂材料稀释到固体含量为95%。树脂与非织造网状物的比例为15∶1。对于各实施例，使用不同的增强纤维丝。
实施例1对于实施例1，增强纤维是1000旦的聚酯纤丝纱，Hoechst Celanese公司(Charlotte，NC)产品，商品名称“T-786”。衬材中含有间距约为每厘米9根丝的纤维丝。
实施例2
对于实施例2，增强纤维是28号裸铬线，可自Gordon公司(Richmond，IL)购得，产品编号1475(R27510)。衬材中含有的铬线间距为9根/厘米。
实施例3对于实施例3，增强纤维是支数12.5的环纺聚酯棉，可自West Point Pepperell公司购得，商品名称“T-310”，12.3/1，100%聚酯，统一工厂编号210。衬材中每厘米约含12根。
实施例4对于实施例4，增强纤维是1800旦的聚酯复丝纱，可自Hoechst Celanese公司(Charlotte，NC)购得，商品名称“T-786”。衬材中每厘米约含5根。
实施例5对于实施例5，增强纤维是55旦聚酯复丝纱，可自Hoechst Celanese公司购得，商品名称“T-786”。衬材中每厘米约含43根。
实施例6对于实施例6，增强纤维是550旦的聚酯复丝纱，可自Hoechst Celanese公司购得，商品名称为“T-786”。衬材中每厘米约含18根。
实施例7对于实施例7，增强纤维是195旦的芳族聚酰胺复丝纱，可自杜邦公司(Wilmington，DE)购得，商品名称“Kevlar 49”。衬材中每厘米约含12根。
实施例8对于实施例8，增强丝是250旦的聚丙烯复丝纱，可自Amoco织物和纤维公司(Atlanta，GA)购得，商品名称“1186”。衬材中每厘米约含12根。
实施例9对于实施例9，增强纤维是一种环纺棉纱，棉支数12.5，可自West Point Pepperell公司(West point，GA)购得，商品名称“T-680”。衬材中每厘米约含12根。
实施例10对于实施例10，增强纤维是纤维玻璃粗纱，每磅1800码，可自Manville公司(Denver，CO)购得，商品名称“星粗纱502，K直径”(“Star Roving502，K diameter”)。衬材中每厘米约含6根。
实施例11至15这一组实验的衬材是根据“制造衬材的步骤Ⅰ”、略加所指出的修改制得。涂敷的研磨材料是根据“制造涂敷研磨材料的一般步骤”制得。热固性粘合剂材料含有40%ER1、40%ECA和20%ER2。用SOL将热固性粘合剂材料稀释到固体含量为95%。这一组实施例的增强纤维是1000旦复丝聚酯纱，可自Hoechst Celanese公司(Charlotte，NC)购得，商品名称“Trevira T-786”。每厘米有9根增强丝。对于各实施例，使用不同的非织造毡片。
实施例11对于实施例11，非织造毡片是约0.2毫米厚、重43克/平方米的纺粘型聚丙烯，可由Remay公司(Old Hickory，TN)购得，商品名称“Typar”，3121型。此实施例中没有第三层非织造毡片。热固性粘合剂与非织造物的比例为15∶1。
实施例12对于实施例12，非织造毡片是约0.3毫米厚、重72克/平方米的纺粘型聚酯，可由Remay公司购得，商品名称“Remay”2405型。此实施例中没有第三层非织造毡片。热固性粘合剂与非织造物的比例为10∶1。
实施例13对于实施例13，非织造毡片是约0.11毫米厚和21克/平方米重的纺粘型聚酯，可由Remay公司购得，商品名称“Remay”2205型。热固性粘合剂与非织造物的比例为14∶1。
实施例14对于实施例14，非织造毡片是一种具有约2.5厘米长的纤维的芳族聚酰胺基非织造物，此非织造物约0.1毫米厚、重9克/平方米的纺粘型聚酯，可由国际纸张公司(Purchase，NV)购得，“8000032/0418851”热固性粘合剂与非织造物的比例为27∶1。
实施例15对于实施例15，非织造毡片是约0.25毫米厚、重42克/平方米的一种连续纺纱玻璃纤维毡片，可自Fibre Glast公司(Dayton，OH)购得，商品名称“Plast”260。热固性粘合剂与非织造毡片的比例为10∶1。
实施例16至20这一组实施例的衬材是根据“制造衬材的步骤Ⅰ”制得的，涂敷的研磨材料则根据“制造涂敷研磨材料的一般步骤”制得。非织造材料是PETINW。这组实施例用的增强纤维是1000旦的复丝聚酯纱，可自Hoechst Celanese公司购得，商品名称“Trevira T-786”。每厘米约有9根丝。对于各实施例使用不同的热固性材料。
实施例16实施例16的热固性粘合剂材料含有20%二氧化硅填料、68%间苯二酸聚酯树脂(可自Fibre Glast公司购得，商品名称“Plast＃90”)和12%聚乙二醇(可自Dow化学公司购得，Midland，MI，商品名称“E400”)。此实施例不含第三层非织造物。热固性树脂与非织造物之比为15∶1。
实施例17实施例17的热固性粘合剂材料由40%二氧化硅填料、30%ER1和30%脂族酰氨基胺树脂构成，商品名称“Genamid 490”，可自Henkel公司(Gulph Mills，PA)购得。热固性粘合剂与非织造物之比为15∶1。
实施例18
实施例18的热固性粘合剂材料由20%碳酸钙填料、32%ER1、32%ECA和16%ER2构成，用SOL稀释到固体含量为95%。热固性粘合剂与非织造物之比为14∶1。
实施例19实施例19的热固性粘合剂材料含有10%的切断玻璃纤维(长1.5毫米，可自Fibre Glast公司购得，商品名称“Plast＃29”)、36%ER1、36%ECA和18%ER2，用SOL稀释到固体含量为95%。热固性粘合剂与非织造物之比为15∶1。
实施例20实施例20的热固性粘合剂材料含有40%二氧化硅填料、15%石墨、22.5%ER1和22.5%脂族酰氨基胺树脂，商品名称“Genamid490”，可自Henkel公司购得。此实施例不含第三层非织造物。热固性粘合剂与非织物之比为20∶1。
实施例21至25这一组实验的衬材是根据“制造衬材的步骤Ⅱ”制备的，涂敷的研磨材料根据“制造涂敷研磨材料的一般步骤”制得。非织造材料是PETINW。这一组实施例的增强纤维丝是1000旦的复丝聚酯纱，可自Hoechst Celanese公司购得，商品名称“Trevira T-786”。对于各实施例采用不同的热塑性粘合剂材料。
实施例21实施例21的热塑性粘合剂材料由0.11毫米厚的增塑的聚氯乙烯薄膜(无光毛面)构成，可自美国塑料薄膜公司购得。衬材中的增强纤维的丝距约为每厘米6根。热塑性粘合剂与非织造物之比为30∶1。
实施例22实施例22的热塑性粘合剂材料由0.11毫米厚的增塑的聚氯乙烯薄膜(无光毛面)构成，可自美国塑料薄膜公司购得。衬材中的增强纤维约为每厘米6根。此实施例中没有非织造物存在。
实施例23实施例23的热塑性粘合剂材料由0.11毫米厚的增塑聚氯乙烯薄膜(无光毛面)构成，可自美国塑料薄膜公司购得。没有增强纤维丝存在。衬材结构与“制造衬材的步骤Ⅱ”略有变化。衬材的制备是涂敷一层热塑性粘合剂材料，一层非织造物，接着是第二层热塑性粘合剂材料，第二层非织造物，最后是第三层热塑性粘合剂材料。热塑性粘合剂与非织造物之比为15∶1。
实施例24实施例24的热塑性粘合剂材料由0.11毫米厚的增塑的聚氯乙烯薄膜(无光毛面)构成，可自美国塑料薄膜公司购得。没有增强纤维丝存在。衬材结构与“制造衬材的步骤Ⅱ”略有变化。衬材在制备时，涂敷二层热塑性粘合剂材料，一层非织造物，接着是一层玻璃纤维稀松布，最后是第三层热塑性粘合剂材料。玻璃纤维稀松布在带的横向为每厘米1根纱，纵向为每厘米2根纱。玻璃纤维纱是645号复丝E玻璃，可自Bayex公司(St.Catherine，Ontario，Canada)购得，热塑性粘合剂与非织造物之比为30∶1。
实施例25实施例25的热塑性粘合剂由0.13毫米厚的透明聚氨酯薄膜构成，可自Stevens弹性体公司(Northampton，MA)购得，商品名称“HPR625FS”。衬材中的增强纤维丝约为每厘米6根，热塑性粘合剂与非织造物之比为30∶1。
实施例26至36这些实施例的涂敷磨材的衬材说明了本发明的各个方面。制造衬材用的轮毂与在“制造衬材的步骤1”中所述的相同。涂敷的研磨材料根据“制造涂敷的研磨材料的一般步骤”制造。
实施例26配制由40%ER1、40%ECA和20%ER2构成的热固性粘合剂。用SOL将此热固性粘合剂稀释到固体含量95%。然后用刮涂法(层厚0.076毫米)将热固性粘合剂涂到0.051毫米厚的聚酯薄膜上，该薄膜由ICI薄膜公司(Wilmington，DE)购得，商品名称为“Melinex475”。用这种热固性粘合剂/薄膜组合物在轮毂上裹3层，热固性粘合剂面向轮毂。然后将热固性粘合剂在88℃固化30分钟。
实施例27将实施例24中所述的玻璃纤维稀松布利用刮涂机以实施例26中的热固性粘合剂饱和。刮涂机的狭缝设定在0.25毫米左右。在轮毂上裹上两层这种热固性粘合剂/玻璃纤维稀松布组合物。然后使热固性粘合剂在88℃下固化30分钟。热固性粘合剂与稀松布之比为3∶1。
实施例28按照与实施例1相似的方式制作实施例28的衬材，但有以下变化。将与实施例24中所述的同样的一层玻璃纤维稀松布插到最后一层非织造物和增强纤维丝之间。在增强纤维丝层的上面没有放置非织造物层。热固性粘合剂与非织造物之比为13∶1。
实施例29按照与实施例1相似的方式制做实施例29的衬材，但有以下变化。衬材中没有增强纤维纱。用四层热固性粘合剂/非织造物组合物卷裹轮毂。热固性粘合剂与非织造物之比为8∶1。
实施例30按照与实施例1相似的方式制做实施例30的衬材，但是在第一层热固性粘合剂/非织造物之前，围绕轮毂裹上一层未处理的重级A的纸。这一重级A的纸质量为70克/平方米，它保留为衬材的一部分。
实施例31按照与实施例1相似的方式制做实施例31的衬材，但有以下变化。用2.54厘米的条形热固性粘合剂/非织造物组合物以大约5°的角度螺旋形地卷裹转鼓两次。不用第三层非织造物。
实施例32按照与实施例21相似的方式制做实施例32的衬材，但是用2.54厘米的条形热塑性粘合剂/非织造物以大约5°的角度螺旋形地卷裹在转鼓上。
实施例33按照与实施例1相似的方式制做衬材，但是其中不含第三层非织造物。将一个0.13毫米的聚氨酯薄膜熔合在衬材的外表面上。薄膜和熔合的方法与实施例25中使用的相同。涂敷的研磨材料根据“制造涂敷研磨材料的一般步骤”制备。
实施例34按照与实施例1相似的方式制做衬材，但是其中不含第三层非织造物。用丙烯酸酯压敏粘合剂(PSA)RD41-4100-1273-0将磨料粘合在衬材上，该粘合剂可自3M公司(St.Paul，MN)购得。PSA的涂敷量(干重)为每平方米1.6克。层压到衬材上的带磨料衬材是3M211K“Three-M-ite”“Elek-tro-cut”，80号，可自3M公司(St.Paul，MN)购得。
实施例35按照与实施例1相似的方式制做衬材，但是其中不含第三层非织造物。在粘合剂尚未固化时，在衬材顶面层压上一层涂有磨料的衬材。层压到衬材上的带磨料的衬材是3M 211K“Three-M-ite”“Elek-tro-cut”，80号，可自3M公司(St.Paul，MN)购得。然后按正常方式将粘合剂固化。
实施例36按照与实施例1相似的方式制做衬材，但是其中不含第三层非织造物，而且使用一种不同的粘合剂树脂。该粘合剂是由98%“Mhoromer”6661-0(二氨基甲酸乙酯二甲基丙烯酸酯，可自Rohm Tech公司购得，Malden，MA)和2%“Irgacure”651(可自Ciba-Geigy公司购得，Hawthorne，NY)组成的紫外可固化体系。在形成了衬材之后，将它在每英寸300瓦的紫外光下固化20秒。涂敷的研磨材料根据“制造涂敷研磨材料的一般步骤”制造。
实施例37和38按照与实施例1相似的方式制做两个衬材，但是其中不含第三层非织造物，而且使用不同的粘合剂树脂。在实施例37中，只使用连续的玻璃纤维长丝纱，而在实施例38中，并排使用两种不同的增强纱作为增强纱线层。玻璃纤维长丝纱可由Owens-Corning玻璃纤维公司(Toledo，Ohio)购得。所用的这种连续的玻璃纤维长丝纱是ECG75 0.7Z1/0光洁度603，库存号码57B54206，每英寸有30根长丝。第二种衬材是50/50并排形成的，一半是与实施例37中使用的同样的玻璃纤维长丝，另一半是用实施例1中所述的1000旦聚酯纱制成的。所用的粘合剂树脂是由37.5%聚氨酯树脂(Uniroyal化学公司产品，商品名称“BL-16”)，12.5%由35%亚甲基二胺和65%1-甲氧基-2-乙酸丙酯组成的溶液，16.5%ER1，16.5%ER2，和17%GEN组成的。衬材均用标准的填充碳酸钙的可熔酚醛底涂树脂涂敷，按已知方式将其部分固化。将120号陶瓷氧化铝(可自3M公司得到，商品名称“Cubitron”)按美国专利4，799，939的方式形成团聚的磨粒，使团聚体的平均粒度为750微米。将之些团聚体用常规技术以滴落方式涂敷在部分固化的底涂层上。使用标准的填充碳酸钙的可熔酚醛树脂定型涂料，将形成的结构按标准方式固化和褶曲。象先前的实施例一样进行抗拉试验，结果列在表2中。
将实施例37和38的各个衬材样品都围绕尖锐的边缘弯曲，再进行机械方向的抗拉试验。采用以下的弯曲状况情形1衬材自身折叠，直到两背面相碰。
情形2将样品围绕一个直径0.32厘米的棒折叠。
情形3将样品围绕直径0.64厘米的棒折叠。
情形4将样品围绕直径1.27厘米的棒折叠。
在机械方向上的抗拉强度(千克/厘米)如下弯曲情况不弯曲 1 2 3 4实施例37 52 7.5 30 40 56实施例38 63 58 59 59 57试验结果刨花板试验刨花板试验列于表1。每种类型取一条带进行试验。结果衬材不断裂，则样品试验合格。只有样品23“失败”，大概是因为在纵向上没有增强纱。这些结果表明，可以用本发明几个实施方案中的任何一个制做适用的研磨制品。
表1颗粒板试验
抗拉试验步骤及结果从实施例1-36的环形无缝衬材中切下尺寸为2.5厘米×17.8厘米的小条。这些小条是从衬材上沿两个方向切下的机械方向(MD)和横向(CD)(与机械方向垂直)。
用商品名称“Sintech”的拉力试验机试验这些条带的抗拉强度，该试验机测定使带破裂所需之力。试验机有两个夹具。将条带的每一端都置于一个夹具中，夹具沿相反的方向移动，直到条带破裂。在每次试验中，夹具之间的条带长度是12.7厘米，夹具移开的速度为0.5厘米/秒。除了使带断裂所需的力之外，断裂点处带的伸长百分数由机械方向和横向方向的两种样品决定。“伸长%”定义为〔(最终长度-原始长度)/最终长度〕×100。数据列在表2。
表2抗拉试验结果
本发明已经参照各种具体的和优选的实施方案和技术作了说明。但是应该清楚，在本发明的范围之内可以作出许多变动和修改。
权利要求
1.一种涂敷的研磨材料衬材，其特征在于其中含有(a)重量为衬材重量40%-99%的一种有机聚合物粘合剂材料；和(b)有效数量的纤维增强材料；其中有机聚合物粘合剂材料和纤维增强材料一起构成环形无缝圈状的柔性组合物；这种柔性环形无缝衬材圈具有(1)长度方向上通常平行的边缘；和(2)至少一层嵌埋在有机聚合物粘合剂材料中的纤维增强材料。
2.权利要求1的衬材，其特征还在于这种环形无缝圈含有嵌埋在有机聚合物粘合剂材料中的许多层互不连结的纤维增强材料。
3.权利要求1的衬材，其特征还在于，纤维增强材料层有一层连续的单根纤维丝，它通常以沿纵向延伸的螺旋状围绕着衬材圈的长度卷绕。
4.权利要求3的衬材，其特征还在于，其中含有一层连续的纤维丝，它以相对于衬材圈的平行边缘成恒定的非零角度构成单个的线圈。
5.权利要求3的衬材，其特征还在于，其中有嵌埋在有机聚合物粘合剂材料中的一层纤维毡片结构。
6.权利要求1的衬材，其特征还在于，纤维增强材料层是一层纤维毡片结构。
7.权利要求1的衬材，其特征还在于，纤维增强材料层是一层纤维毡片结构，其中掺杂着单个的平行纤维丝。
8.权利要求1的衬材，其特征还在于，在横贯其长度、宽度或长度与宽度两个方向上是不均匀的，这种不均匀性发生于以下变量中的一种或几种(a)粘合剂的成分;(b)粘合剂的数量;和(c)增强材料的数量。
9.权利要求32的衬材，其特征还在于，在有机聚合物粘合剂中含有填料，其中粘合剂内的填料数量、成分和位置是不均匀的。
10.一种包含有上述任何一项权利要求的衬材的涂敷研磨材料。
全文摘要
提供了一种环形无缝圈构成的涂敷磨料衬材。该衬圈含有占衬材重量40-99％的有机聚合物粘合剂；该粘合剂中嵌埋着有效数量的纤维增强材料。这种环形无缝衬材圈纵向边缘平行，粘合剂内嵌埋着至少一层纤维增强材料，使得在纤维增强材料层相反表面上有不含纤维增强材料的有机粘合剂材料区域。纤维增强材料的形式可以是单个的纤维丝、纤维毡片结构或二者的组合。还提供了制造用于涂敷磨带的环形无缝衬材圈的方法。
文档编号B24D13/00GK1073388SQ9211372
公开日1993年6月23日 申请日期1992年12月18日 优先权日1991年12月20日
发明者H·W·本尼狄克特, D·D齐牟尼, D·W·阪格 申请人:明尼苏达州采矿制造公司