具有快速释放紧固件的表面加工制品的制作方法

专利名称：具有快速释放紧固件的表面加工制品的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及研磨制品，尤其涉及用于将研磨制品安装到支承座上的布局。
发明的背景美国专利3,562,968号(Johnson等人)揭示了一种供表面加工制品的简易安装用的表面加工工具。在该表面加工制品上粘设一驱动钮，该驱动钮与位于一驱动组件内的一互补的圆柱形孔相接合，该驱动组件具有由驱动装置驱动的一支承座。该粘接的驱动钮用于快速且便捷地连接到表面加工件上以及从其上卸离而无需借助特殊的安装工具。美国专利5,679,067号的题为“模塑而成的研磨刷”(Johnson等人)；以及WIPO国际专利申请号W096/333638的题为“研磨刷和长丝(filament)”(Johnson等人)中揭示了整体模塑而成的刷子的多种实施例中所包含的类似的紧固系统。
具有借助粘接剂粘接到盘背侧上的一螺纹阳钮的表面修整盘是可从市场上买到的、来自明尼苏达州St.Paul的3M公司的RolocTM表面修整盘。也可获得包含有粘接到背侧上的一螺纹阳钮的被涂敷的研磨盘。在这些表面修整盘的正面上具有由合成纤维和磨粒所形成的一种贴合的(conformable)立体无纺多孔网状材料。该网状物由针缝到一多孔的斯克林衬布(scrim backing)织物上的。美国专利3,688,453号(Legacy等人)描述了一种具有由针缝到一织物衬布上、并浸透着树脂和磨粒的一稀松的无纺网状物的研磨制品。
虽然RoloTM研磨制品的连接系统在商业上相当成功，但仍然需要进一步改进该连接系统。
发明概述本发明一个方面提供了一种表面加工制品。该表面加工制品具有一表面加工件，其中在其背面上设有一紧固件。该表面加工件包含有一基本平坦的底板，该底板具有一工作面和一背面，其中工作面具有用于对一表面进行精加工所需的特征。该紧固件包括ⅰ)与底板相对的第一端；ⅱ)接近底板的第二端；ⅲ)其横截面积沿着从第一端到第二端的方向递增的一锥形部分；ⅳ)位于该锥形部分与第二端之间的一沟槽；以及具有非圆形横截面的一配合部分。
该紧固件的配合部分的横截面可呈多边形、规则的多边形、六边形或其它任何非圆形横截面。
表面加工件可为一模塑的刷子，该刷子包含有自底板延伸的大量的硬毛。在这种情况下，紧固件可与该模塑的刷子整体模塑而成。该表面加工件可为一被涂敷的研磨制品，紧固件就连接在该制品上。该表面加工件还可为一无纺表面修整制品，紧固件就连接在该制品上。
本发明的另一个方面提供了一种用于将表面加工制品可释放地连接到一支承座上的快速释放系统。该系统包括上述具有一紧固件的一表面加工制品和一支承座。该支承座包括具有一正面和一背面的一本体，以及设于该正面内的一安装开孔。该开孔由基本垂直于本体的内表面所形成，并形成与配合部分的横截面相对应的非圆形横截面。在该开孔内设有用于与紧固件内的沟槽可释放地接合的弹性装置。
本发明还提供了一种与旋转的表面加工件配合使用的紧固件，该紧固件包括一底座和一紧固件构件。该底座包括一正面和一背面，并且该紧固件构件自该背面延伸。紧固件构件包括与底座相对的第一端、接近底座的第二端、其横截面积沿着从第一端到第二端的方向递增的一锥形部分、位于该锥形部分与第二端之间的一沟槽以及具有非圆形横截面的一配合部分。
附图简介通过参阅附图将进一步描述本发明，其中相同的结构在几幅图中是由相同的标号来表示的，这些图为

图1是包含一快速释放紧固件的表面加工制品的第一实施例的侧视图；图2是图1所示制品的俯视图；图3是与本发明的表面加工制品配合使用的一种支承座的侧视图；图4是图3所示支承座的剖视图；图5是安装在图4所示支承座中的图1所示表面加工制品的剖视图；图6是表面加工制品的另一实施例的侧视图；以及图7是表面加工制品的又一实施例的侧视图。
发明的详述本发明涉及在其背面上设有快速释放紧固件的表面加工制品。该紧固件可与表面加工制品形成一整体单元，诸如该制品是一模塑而成的刷子，并且该紧固件与刷子一同模塑而成。或者，该紧固件可为连接到表面加工件上的一独立的构件。此类实施例包括具有安装在其背面上的紧固件的涂敷的研磨盘和无纺表面修整盘。模塑而成的刷子也可具有独立成形后连接到刷子上去的紧固件。
请参阅图1和图2，在该实施例中的表面加工制品10是一种模塑而成的刷子。该刷子10包括具有正面32和背面34的一底板30。大量的硬毛36自底板30的正面32向外伸出。在硬毛36之间存在着众多空间，底板的正面32就暴露在这些空间内。在一种实施例中，刷子较佳地整体模塑而成，并且包括基本不含磨粒的可模塑聚合物。在另一种实施例中，该刷子较佳地整体模塑而成，并且包括在可模塑聚合物中混有磨粒的一基本均匀的混和体。在又一种实施例中，磨粒可均匀地分散在硬毛36中，但不分布到底板30内。
表面加工制品10包括与底板30形成一体的紧固件11。该紧固件11具有将表面加工制品10在使用期间固定到一旋转工具和/或一支撑座或支承座上的一装置。该紧固件11较佳地与底板和硬毛整体模塑而成。该紧固件11最好位于底板的中心部位上，以便可适当地旋转。该紧固件适用于将表面加工制品连接到诸如直角磨机之类的高度旋转工具上。此类结构可使表面加工制品绕位于连接装置中心部位上的、且基本垂直于底板(对于平坦的基座而言)的转动轴线高速转动。在这样一个实施例中，每一根硬毛沿着圆形路径绕转动轴线转动，同时基本平行于转动轴线取向。较佳地，刷子和紧固件被构成为能以至少100转/分的转速转动，根据尺寸与结构，较佳地以至少5000转/分的转速转动，并且某些较小的刷子能以高达30,000转/分的转速转动。紧固件11可由与刷子10的支座(rest)相同的材料所制成，并可含有可选用的磨粒。或者，紧固件11可由不含有磨粒的可模塑聚合物独立注塑而成。
紧固件11具有被构成为可装配到位于支承座或驱动轴(以下将作描述)中的一相应的开孔内的第一端12。该紧固件11还具有接近表面加工制品的底板的第二端14。邻近第一端12设有便于使紧固件11接合到支承座的开孔内、且便于与O形圈(以下将作描述)相接合的一锥形部分16。邻近该锥形部分16且自该部分向后的是构成沟槽20的底端的一平坦部分18。位于沟槽20后方的是过渡到平壁24和棱角26的锥形部分22。构成平壁24和棱角26是为了能与位于支承座内的开孔的壁和棱角紧密配合。由此，壁24构成了一配合部分，其横截面与支承座内的开孔的横截面相对应。构成沟槽20是为了能与支承座50内的O形圈80迅速啮合。位于平壁24后方的是位于模塑而成的刷子上的底板30的背面34。
图3示出了与本文中所述的表面加工制品配合使用的一种支承座50的侧视图。该支承座50具有用于支撑表面加工制品的正面54和锥削至凸起部58的背面56。该凸起部58具有其中包含有凹部61的第一端60。安装在该凹部61中的是具有用于与动力工具上的驱动轴相接合的一螺纹内径92的一安装螺母90。支承座也可替代地具有用于与动力工具相连的一种速变布局。如图4所示，在支承座50的正面54内设有用于接纳位于表面加工制品上的紧固件11的一开孔64。在图示的较佳实施例中，该开孔64具有结合于棱角68处的平壁66。在该较佳实施例中，这些壁构成一横截面为六边形的开孔64。该开孔还具有一其中夹持一0形圈80的沟槽70。根据支承座的材料，该沟槽70可模制到开孔64内、或者机械加工到开孔64内。
图5示出了安装到支承座50上的表面加工制品10的紧固件11。该紧固件11和支承座50内的开孔64被构成为可使彼此紧密接合，从而将支承座与表面加工制品之间的相对转动减至最小。支承座的直径最好略小于表面加工制品的直径。但该支承座也可明显地小于表面加工制品，或者大于该表面加工制品。紧固件11以及开孔64处的支承座50的材料和尺寸被选定为可抵抗在支承座50的使用期间由动力工具所施加的转矩。适用于紧固件11的较佳的材料包括那些适用于模塑而成的刷子10(以下将作描述)的较佳的材料，以及那些以下将参照图6和图7进行描述的、适用于紧固件11的材料。适用于支承座50的较佳的材料包括金属、尼龙、硬质橡胶及合成物。
紧固件11内的沟槽20与O形圈80相接合，以防表面加工制品10意外地从支承座50上松脱，同时又能简单地通过用足以克服O形圈80与沟槽20之间的迅速啮合的力将制品10从支承座50上脱出而使表面加工制品易于从支承座上卸离而无需借助任何工具。可以看到，介于底板30的背面34与紧固件11上的沟槽20之间的距离可被选定为当沟槽20与O形圈80啮合时，可使支承座50的正面54与底板30的背面34相接合。还可看到的是，紧固件11上的锥形部分16便于该紧固件与O形圈啮合，并且随着紧固件11插入到支承座50中的开孔64内，使O形圈膨胀。紧接着，具有伸缩性的弹性O形圈80又迅速回复至较小的直径，并与紧固件11内的沟槽20啮合。该O形圈80能由可释放地与紧固件11内的沟槽20啮合的任何类型的弹性件所取代。适当的弹性件包括开口环、C形夹等。这些构件可由诸如金属、橡胶、乙烯基(vinyl)或合成物之类的、被选作为使弹性件弹性膨胀而不会产生显著的永久性变形、接着又能缩入到紧固件内的沟槽中去的任何适当的材料所制成。
紧固件11上的壁24相对于支承座50内的开孔64的尺寸应当被选定为可将在使用期间存在于表面加工制品与支承座之间的相对转动减至最小，同时又便于实现表面加工制品从支承座上的简易安装及拆除。还可选择除六边形之外的紧固件11的配合部分和开孔64的横截面形状的布局。较佳的布局包括任何多边形横截面形状。例如，可在紧固件11的安装部分上和支承座50内的开孔64中采用3、4或7、或者更多的壁。最好采用规则的多边形，即所有的壁的尺寸相同，从而减小以任何相对于支承座的特定角度来取向表面加工制品的必要性。但如果需要的话，也可采用不规则或不对称的布局。此外，紧固件11的配合部分与轴以及支承座内的开孔64的横截面形状可采用除圆形之外的任意非多边形布局，以便提供可使表面加工制品不会相对于支承座转动的布局。因此，所需要的是开孔64和紧固件11的相应部分呈非圆柱形，从而提供了一种防止表面加工制品与支承座之间相对转动的配合。
可选择地，配合部分可呈锥形，即在接近表面加工制品的第二端14处较大，而在接近沟槽20的那端处较小。支承座内的开孔64亦可呈锥形，即在支承座的第一表面54处较大。对于这种结构，紧固件11在使用期间将被更深地压入到开孔64内，由此该锥形可使配合部分更紧密地装配在开孔64内，并可使紧固件11相对于支承座自定中心。
其它的布局也同样落在本发明的范围之内。例如，虽然O形圈80如图所示被夹持在位于支承座50中的开孔64内的沟槽70之中，但该O形圈80也可夹持在紧固件11上的沟槽20内。此外，可颠倒安装系统的诸构件。即，在动力工具的支承座上可设有一紧固件11，以便与表面加工制品内的配合开孔相接合。
请再次参阅图1和图2中所示的表面加工制品10的模塑而成的刷子的实施例，在一较佳实施例中，底板30基本平坦。但一种具有某种形状或弯曲的底板也同样落在本发明的范围之内。例如，该底板的形状可呈凸形、凹形或锥形。在这种布局中，当硬毛的顶端不共面时，这些硬毛可具有统一的长度，或者当其顶端共面时，它们可具有不同的长度。底板可呈挠性或刚性，并可包含一用以增加其刚度的加固件。底板厚度较佳地约为1.0至15.0毫米，更佳地约为1.5至10毫米，再更佳地约为2.0至6毫米，最佳地约为2.5至4.0毫米。底板30较佳地呈圆形，如图2所示。底板直径较佳地约为2.5至20.0厘米(1.0至8.0英寸)，当然也可采用更小或更大的底板。也可采用除圆形之外的底板形状，包括椭圆形、方形、矩形、三角形、菱形及其它多边形(但不仅限于此)。
较佳地，底板与硬毛整体模塑而成，以便提供一种一体的刷子。因此，无需借助粘接剂或机械装置即可使硬毛附着在底板上。底板和硬毛最好同时进行模塑。在某些情况下，最好在单一的注塑工艺中的模具内放置磨粒与可模塑聚合物的单一混合物。在这样一个实施例中，刷子10整个地包含一种基本均匀的混和体。然而，由于模塑工艺的缘故，磨粒/粘接剂混和的均匀程度可能不是最好。或者，可向模具加入一种可模塑聚合物的两种或多种嵌入物。例如，第一种嵌入物可含有主要位于硬毛中的、可模塑聚合物与可选用的磨粒的混合物。主要位于刷子10的底板30中的第二种嵌入物可含有可模塑聚合物而不含磨粒或含有少量磨粒。
硬毛36自底板30的正面32延伸。这些硬毛可具有任何形状的横截面，包括圆形、星形、半月形、四分之一月形、椭圆形、方形、矩形、三角形、菱形或多边形(但不仅限于此)。在一较佳实施例中，硬毛顺着其长度具有固定不变的圆形横截面。在另一较佳实施例中，硬毛顺着其整个长度或部分长度具有不固定或变化的横截面。
较佳地是具有锥形硬毛，即该硬毛的横截面积沿着离开底板30的方向递减。这种锥形硬毛可具有上述任何一种横截面形状，并且较佳地具有圆形横截面。此类锥形硬毛在刷子的制造期间较其横截面积固定不变的硬毛而言往往更易于从模具上取出。此外，随着刷子10顶着工件转动，硬毛会受到弯曲应力。这些弯曲应力在硬毛的根部是最大的。因此，如图1所示的锥形硬毛与圆柱形硬毛相比更能抵抗弯曲应力。此外，硬毛最好在介于其根部与底板正面32之间的过渡区域上具有圆角半径(fillet radius)。
硬毛36具有被定义为从根部测量至顶端的硬毛长度除以硬毛宽度的纵横比。在锥形硬毛的情况下，该宽度被定义为顺着其长度的平均宽度，以便确定该纵横比。在非圆形横截面的情况下，该宽度被定义为某一平面内的最大宽度，诸如矩形横截面的对角线。硬毛36的纵横比较佳地至少为1，更佳地约为4至18，再更佳地约为6至16。针对刷子10的特殊应用可选择硬毛的尺寸。硬毛的长度较佳地约为5至80毫米，更佳地约为5至50毫米，再更佳地约为5至25毫米，最佳地约为10至20毫米。硬毛的宽度较佳地约为0.25至10毫米，更佳地约为0.5至5.0毫米，再更佳地约为0.75至3.0毫米，最佳地约为1.0至2.0毫米。在一较佳实施例中，所有的硬毛具有相同的尺寸。或者，一个刷子上的硬毛可具有不同的尺寸，例如不同的长度、宽度或横截面积。将硬毛的长度和底板的轮廓较佳地选择为顶端基本共面，当然在本发明的范围之内也可采用其它的布局。针对刷子10的特殊应用可选择硬毛36的密度和布局。硬毛36可按无序或有序的图案设置在底座30上。较佳地，硬毛垂直于平板状底板30。这样就更易于将模塑而成的刷子10从模具中取出。但倘若硬毛倾斜于底板的话也同样落在本发明的范围之内。
可模塑的聚合材料较佳地是一种能被模塑的有机粘接材料，即它能在加热的条件下变形以形成所需的形状。该可模塑聚合物可为热塑性聚合物、热固性聚合物或热塑性弹性体。在热塑性聚合物的情况下，将有机粘接剂加热至其熔融点之上，从而使聚合物流动。这样就会使热塑性聚合物流入到模具的模腔内以形成刷子10。接着，冷却该刷子以使热塑性粘接剂固化。
适当的热塑性聚合物的例子包括聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚砜、聚苯乙烯、聚丁烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、缩醛聚合物、聚氨酯、聚酰胺及其组合。一般而言，本发明较佳的热塑性聚合物是那些具有高熔融温度和良好的抗热性能的热塑性聚合物。热塑性聚合物可较佳地应用于刷子10的低速场合，即运行期间的应力较低。适用于本发明的、可从市场上买到的热塑性聚合物的例子包括可从南卡罗来纳州Sumter的EMS-American Grilon股份有限公司获得的尼龙6,12的GrilonTMCR9共聚物；可从特拉华州Wilmington的Himont USA股份有限公司获得的KS075聚丙烯基热塑性塑料；以及可从得克萨斯州Houston的Shell Chemical公司获得的DuraflexTM聚丁烯基热塑性塑料。
在某些情况下，诸如高速、高应力的场合中，该可模塑聚合物最好是热塑性弹性体(“TPE”)或包含有热塑性弹性体。可从市场上买到的热塑性弹性体包括嵌段聚酯热塑性弹性体、嵌段聚氨酯热塑性弹性体、嵌段聚酰胺热塑性弹性体、热塑性弹性体和热塑性聚合物的共混物以及离聚热塑性弹性体。适用于本发明的嵌段热塑性弹性体包括聚酯热塑性弹性体、聚氨酯热塑性弹性体及聚酰胺热塑性弹性体、以及硅弹性体/聚酰亚胺嵌段共聚热塑性弹性体，其中具有被适当选择生产各热塑性弹性体的低和高等重多官能单体。
本文中所采用的“热塑性聚合物”或“TP”的定义要比一般定义来得窄，一般定义是指“一种能在压力和热量的作用下软化且流动的材料”。应当认识到的是，由于热塑性弹性体也能在压力和热量的作用下流动，因而热塑性弹性体符合热塑性聚合物的一般定义。因此，有必要对本发明的“热塑性塑料”作更明确的定义。本文中所采用的“热塑性塑料”是指一种能在压力和热量的作用下流动、但当低于其熔融温度时不具有弹性体的弹性性质的材料。热塑性弹性体材料与热塑性聚合物材料的共混物同样落在本发明的范围之内，它甚至在本发明的长丝的特定机械特性中具有更大的灵活性。
可从市场上买到的、较佳的嵌段聚酯包括那些已知的、可从特拉华州Wilimington的E.I.DuPont de Nemours and Company股份有限公司获得的、商标为“HytrelTM4056”、“HytrelTM5526”、“HytrelTM5556”、“HytrelTM6356”、“HytrelTM7246”及“HytrelTM8238”的嵌段聚酯，其中最佳的包括HytrelTM5526、HytrelTM5556及HytrelTM6356。可获得一种商标为“Riteflex”(Hoechst Celanese公司)的相似种类的热塑性聚酯。还可采用的聚酯热塑性弹性体是那些已知的、可从田纳西州Kingsport的Eastman化学制品股份有限公司获得的、商标为“Ecdel”的聚酯热塑性弹性体；可从马萨诸塞州Pittsfield的通用电子公司获得的、商标为“Lomad”的聚酯热塑性弹性体；可从DSM Engineered Plastics获得的、商标为“Arnitel”的聚酯热塑性弹性体；以及可从杜邦公司获得的、商标为“Bexloy”的聚酯热塑性弹性体。还能采用的聚酯热塑性弹性体包括那些可从宾夕法尼亚州Exton的LNP Engineering Plastics获得的、商标为“Lubricomp”的聚酯热塑性弹性体，可从市场上买到混有润滑剂、玻璃纤维加固物和碳纤维加固物的此类聚酯热塑性弹性体。
可从市场上买到的、较佳的嵌段聚酰胺包括那些已知的、可从新泽西州GlenRock的Atochem股份有限公司获得的、商标为“Pebax”和“Rilsan”的嵌段聚酰胺。
可从市场上买到的、较佳的嵌段聚氨酯包括那些已知的、可从俄亥俄州Cleveland的B.F.Goodrich获得的、商标为“Estane”的嵌段聚氨酯。其它较佳的嵌段聚氨酯包括那些已知的、可从密歇根州Midland的The Dow Corning公司获得的、商标为“Pellethane”和“Isoplast”的嵌段聚氨酯；那些已知的、可从Morton Chemical Division,Morton Thiokol股份有限公司获得的、商标为“Morthane”的嵌段聚氨酯；以及那些已知的、可从密歇根州Wyandotte的BASF公司获得的、商标为“Elastollan”的嵌段聚氨酯。
热塑性弹性体在美国专利5,443,906号(Pihl等人)中有进一步地描述。
在含有可选用的磨粒的实施例中，该磨粒的粒度一般大约从0.1至1500微米，通常介于大约1至1000微米之间，较佳地介于50至500微米之间。这种可选用的磨粒可为有机物或无机物。
磨粒的例子包括熔融氧化铝、陶瓷氧化铝、经加热处理过的氧化铝、碳化硅、二硼化钛、氧化铝锆、金刚石、碳化硼、二氧化铈、硅酸铝、一氮化硼立方体、石榴石及二氧化硅。其它的磨粒例子包括实心玻璃球、空心玻璃球、碳酸钙、聚合物泡沫材料、硅酸盐、三水合铝及富铝红柱石。如本文中所采用的，术语“磨粒”还包括可结合在一起以构成一磨粒附聚物的单一的磨粒。磨粒附聚物在美国专利4,311,489号；4,652,275号；及4,799,939号中有进一步地描述。磨粒还可含有一种表面涂层。这种表面涂层是已知的，它可提高研磨制品中磨粒与粘接剂之间的粘着力。
适用于本发明刷子的有机磨粒较佳地由热塑性聚合物和/或热固性聚合物所制成。该有机磨粒还可由诸如核桃壳、麦淀粉等之类的天然有机材料所制成。本发明所采用的有机磨粒可为个体磨粒或者个体磨粒的附聚物。这种附聚物可含有由粘接剂粘接在一起以构成一成形块的大量的有机磨粒。
当在本发明模塑而成的刷子中采用有机磨粒时，该磨粒较佳地以从约0.1至约80的重量百分比、更佳地从约3至约60的重量百分比(按可模塑聚合物与有机磨粒的总重量)的范围存在于可模塑聚合物中。该重量百分比部分取决于特殊的磨耗或刷子的应用。
有机磨粒可由诸如聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚氯乙烯、甲基丙烯酸酯(methacrylate)、甲基丙烯酸甲酯、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、缩醛聚合物、聚氨酯、聚酰胺及其组合之类的热塑性材料所制成。一般而言，本发明较佳的热塑性聚合物是那些具有高熔融温度、例如大于200℃、更佳地为300℃；或者良好的抗热性能的热塑性聚合物。有机磨粒应当具有比热塑性塑料基体更高的熔融或软化点，以使有机磨粒基本不受长丝制造工艺的影响。该有机磨粒应当能够在长丝或刷子部分的制造过程中保持一总体微粒状态，并因此应当被选择成在长丝制造工艺过程中基本不会熔融或软化。
一种较佳的有机磨粒是可从印第安那州South Bend的Maxi Blast股份有限公司买到的、具有抗静电涂层、但最好是未经处理的、称为“MC”喷射(blast)介质的一种金属和模具清洁塑料喷射介质。这种“MC”介质是一种99％的蜜胺甲醛纤维素盐，一种氨基热固性塑料。
有机磨粒的平均努普硬度(“KNH”)一般小于约80KNH，较佳地小于约65KNH。
同时包含无机基磨粒和有机磨粒也落在本发明的范围之内。
当存在时，可选用的磨粒较佳地占磨粒和聚合物混合物重量的大约5至60％，更佳地占大约30至40％，当然根据需要也可多可少。
可模塑的聚合材料还可包括诸如填料(包括磨料)、纤维、抗静电剂、抗氧化剂、操作助剂、紫外光稳定剂、助燃剂、润滑剂、湿润剂、表面活性剂、颜料、染料、耦合剂、增塑剂及悬浮剂之类的可选用的添加物。将这些材料的数量选择成可以提供所需的特性。
对于某些进行精加工的场合而言，可模塑聚合物较佳地含有一种润滑剂。在可模塑聚合物中存在润滑剂可减小硬毛接触工件表面时的摩擦。这样就降低了当对一工件进行精加工时所产生的热量。过热会使刷子在工件上留下残余物或以别的方式损坏工件。适当的润滑剂包括例如可与热塑性塑料和热塑性弹性体配合使用的硬酯酸锂、硬酯酸锌、硬酯酸钙、硬酯酸铝、亚乙基双硬脂酰胺、石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯及硅化合物。
一种较佳的硅材料的例子是在WIPO国际专利申请公开号为WO96/333841的、题为“具有包括聚硅氧烷的粘接体系的研磨制品”(Barber)中描述的一种高分子量的聚硅氧烷。
聚硅氧烷可以多种不同的形式获得，例如自身是化合物或浓缩物。可由聚硅氧烷混入其中的聚合物的例子包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚缩醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)及聚酯弹性体，所有的这些材料均可在市场上买到。硅改性HytrelTM是可从市场上买到的BY27-010(或MB50-0101)，并且硅改性尼龙6,6是可从市场上买到的BY27-005(或MB50-005)，这两种材料均来自密歇根州Midland的Dow Corning公司。从市场上买到的浓缩物通常可含有重量百分比为40至50的聚硅氧烷；然而，只要可实现成品中所需的重量百分比，本发明也可采用任意的重量百分比。润滑剂可较佳地以高达大约20％的重量百分比(除去磨粒的重量)的量、更佳地以大约1至10％的量存在于可模塑聚合物中，当然根据需要也可多可少。
可模塑的聚合材料可含有下列本技术领域中众所周知的任意或所有的物质耦合剂；填料；及磨料。
本发明的刷子10和紧固件11较佳地如本技术领域中众所周知的那样注模而成。模具应当包含有与所需的刷子和紧固件的构形相反的模腔。由此，模具的设计必须要考虑到刷子的构形，包括底板30、硬毛35及紧固件11的尺寸和结构。
美国专利5,679,067号的题为“模塑而成的研磨刷”(Johnson等人)；以及WIPO国际专利申请号WO96/333638的题为“研磨刷和长丝”(Johnson等人)中揭示了较佳的模塑制品及其制造方法的进一步细节。
本发明的表面加工制品还可是涂敷的研磨盘、无纺研磨表面修整盘、抛光垫、刷子或类似的表面加工件。紧固件11可借助任何适当的手段、诸如借助粘接剂连接到这样一个表面加工制品上去。图6中就示出了这样一个实施例，其中表面加工制品110具有安装在涂敷的研磨盘130上的紧固件11。图7中示出了另一个实施例，其中表面加工制品210具有安装在无纺表面修整盘230上的紧固件11。表面加工件130、230具有工作正面132、232和背面134、234。紧固件11在中心部位处连接到制品的背面上。此类独立的紧固件11还可连接到本文中所述的模塑而成的刷子上，而不是与该刷子整体模塑而成。
在紧固件11是独立构件的任何一个实施例中，紧固件11的一较佳实施例如下所述。请参阅图6和图7，紧固件11具有一基本平坦的底座27。该底座27具有连接在涂敷的研磨盘130或表面修整盘230上的正面28。该紧固件底座的正面28最好是平滑的，以便提供足够大的表面积，从而获得连接到表面加工制品上所需的强度。同样较佳地是，紧固件11的底座27呈圆形，当然也可采用其它的形状。在一较佳实施例中，紧固件11的底座27的直径约为3厘米(1.2英寸)，当然更大和更小的紧固件也同样落在本发明的范围之内。与底座27的正面28相对的是背面29。如图所示，背面29朝着紧固件底座27的外侧边缘锥削。自背面29的中心部位延伸的是如以上对于图1-2中所示实施例所述的紧固系统的阳部件。
紧固件11可含有具有适当的熔融、流动和粘着特性、以便连接到表面加工制品上的任意的聚合材料。一般，可采用的聚合材料本质上是热塑性塑料。另外，倘若热固性聚合材料只是稍稍交联、或者具有稳定的中间体或“B阶”状态、并因此可在热量和压力下流动的话，则可采用该热固性聚合材料。此类热塑性聚合材料的例子包括聚酰胺、聚酯、共聚酰胺、共聚酯、聚酰亚胺、聚砜及聚烯烃。一种适当的热固性聚合材料的例子是酚醛清漆塑粉。关于这些，热塑性塑料是较佳的，关于热塑性塑料，聚酰胺是较佳的，其中聚己二酰己二胺(尼龙6,6)是最佳的。聚合材料可选择地含有着色剂、填料、操作助剂及增强剂。着色剂的例子包括颜料和染料。填料的例子包括玻璃泡或玻璃球、颗粒状碳酸钙、云母等。操作助剂可为诸如硬酯酸锂、硬酯酸锌之类的材料，以及已知的、用以增强熔融聚合材料的流动特性的含氟聚合材料。增强剂可包括玻璃纤维、碳纤维及金属纤维，所有增强剂的重量百分比可高达50％。倘若采用增强剂的话，则较佳的填料含量是重量百分比为30至45％的玻璃纤维。紧固件11可由本技术领域中的熟练技术人员所知的任何工艺制造而成。这些工艺包括注模成型、反应注模成型以及传统的机械加工(但不仅限于此)。较佳的是注模成型。
其上装有一独立紧固件11的表面加工制品的一较佳实施例为图6中所示的表面加工制品110。表面加工件是具有正面或工作面132及背面134的涂敷的研磨盘130。该紧固件11借助例如粘接剂安装在背面134的中心部位上。适当的涂敷的研磨盘130的例子包括诸如传统的被涂敷的研磨制品之类的任何已知的研磨制品，包括那些可从明尼苏达州St.Paul的3M公司获得的商标为RegalTM、RegalloyTM、RegaliteTM、Green CorpsTM及TrizactTM的研磨制品。
本发明表面加工制品210的另一较佳实施例如图7所示。该表面加工制品210包括其上连有紧固件11的表面修整盘230。该紧固件11连接到表面修整盘230的背面234上。
一种较佳的表面加工制品是无纺研磨表面修整盘230，例如可从市场上买到的、来自明尼苏达州St.Paul的3M公司的、商标为“SCOTCH-BRITE”A-CRS表面修整盘；A-Med表面修整盘或者A-VFN表面修整盘。此类盘的正面或工作面232较佳地具有一由尼龙6,6短纤维制成的稀松的无纺网状物，该网状物已被针刺穿过一加固用尼龙斯克林衬布织物。较佳地，该网状物大约有40％的短纤维穿过由斯克林布织物的经纱和纬纱所形成的缝隙，以便将无纺网状物与斯克林布织物连接在一起。其余的纤维仍保留在表面修整盘230的正面侧上。此外，在该稀松的无纺网状物上还存在着由硬质的热固性树脂和磨粒所构成的涂层。在第3,668,453号的题为“研磨制品”(Legacy等人)的美国专利中更详细地描述了一种较佳的表面修整制品。
较佳地，斯克林布织物每英寸具有至少5根经纱和5根纬纱，更佳地每英寸具有大约16根经纱和纬纱。较佳的纱为至少100旦尼尔，更佳地接近840旦尼尔。一根纱可为一根纤维或者用作为一个单元或被加工处理成一个单元的多根纤维。一根纱可为连续的长丝或由短纤维“长丝并捻(spun)”(排齐后进行搓捻)而成的一单束。一根纱可为复丝(多于一根连续的长丝)或单丝。介于经向纤维与纬向纤维之间的开孔面积较佳地为斯克林布总面积的至少5％，更佳地接近30％。
在图7所示的一种极佳的表面加工制品210中，紧固件11较佳地具有直径为3厘米的底座27，并由含有重量高达45％的加固玻璃纤维的尼龙6,6注模而成。斯克林布每英寸上较佳地含有十六根经纱和十六根纬纱。这些纱较佳地为840旦尼尔的复丝尼龙纱。斯克林布织物较佳地具有PVC涂层以保持住织物。无纺网状物包含有由针缝在斯克林布织物上的尼龙6,6短纤维，以使接近40％的纤维延伸穿过斯克林布织物的缝隙。此外，在稀松的无纺网状物的正面侧31上涂有一层由硬质的热固性树脂和磨粒所构成的涂层。诸如聚氨酯之类的树脂可暴露于表面修整制品的背面234。在使制品固化之后，使它成为单个的表面修整盘。
现在已参照了几个实施例对本发明进行了描述。上述详细的描述只是为了理解的方便。它对于本发明不具备任何限制。对于本技术领域中的那些熟练的技术人员而言一目了然的是，在不脱离本发明范围的情况下，还可对实施例作多种改动。例如，本文中所述的紧固件可使用在任何类型的旋转工具上，例如钻头。因此，本发明的范围不受本文中所述的确切细节及结构的限制，而是由权利要求的语言所述的结构以及那些结构的等效物来限定。
权利要求
1．一种表面加工制品，它包括a)包含有一基本平坦的底板的表面加工件，所述底板具有一工作面和一背面，所述工作面具有用于对一表面进行精加工所需的特征；以及b)位于所述背面上的一紧固件，所述紧固件具有ⅰ)与所述底板相对的第一端；ⅱ)接近所述底板的第二端；ⅲ)一锥形部分，所述锥形部分的横截面积沿着从所述第一端到所述第二端的方向递增；ⅳ)位于所述锥形部分与所述第二端之间的一沟槽；以及ⅴ)具有非圆形横截面的一配合部分。
2．如权利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述配合部分的横截面呈多边形。
3．如权利要求2所述的表面加工制品，其特征在于，所述配合部分的横截面呈规则的多边形。
4．如权利要求3所述的表面加工制品，其特征在于，所述配合部分的横截面呈六边形。
5．如权利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述紧固件在所述沟槽处的横截面积小于所述锥形部分的最大横截面积。
6．如权利要求5所述的表面加工制品，其特征在于，所述紧固件在所述沟槽处的横截面呈圆形。
7．如权利要求6所述的表面加工制品，其特征在于，所述紧固件在所述锥形部分处的横截面呈圆形。
8．如权利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述配合部分介于所述紧固件的所述沟槽与所述第二端之间。
9．如权利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述表面加工件包括一模塑的刷子，所述刷子包含有自所述底板延伸的大量的硬毛。
10．如权利要求9所述的表面加工制品，其特征在于，所述紧固件与所述模塑的刷子整体模塑而成。
11．如权利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述表面加工件包括一被涂敷的研磨制品，所述紧固件连接到所述制品上。
12．如权利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述表面加工件包括一无纺表面修整制品，所述紧固件连接到所述制品上。
13．如权利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述紧固件的所述配合部分呈锥形并在所述紧固件的所述第二端处较大。
14．一种用于将如上述权利要求1-13中的任一项所述的一表面加工制品可释放地连接到一支承座上的快速释放系统，所述系统包括a)如权利要求1-13中的任一项所述的一表面加工制品；以及b)一支承座，它包含有ⅰ)具有一正面和一背面的一本体；以及ⅱ)设于所述正面的一安装开孔，所述开孔由基本垂直于所述本体的内表面所形成，并形成与所述配合部分的横截面相对应的非圆形横截面，在所述开孔内设有用于与所述紧固件内的所述沟槽可释放地接合的弹性装置。
15．一种与旋转的表面加工件配合使用的紧固件，所述紧固件包括具有正面和背面的一底座和自所述背面延伸的一紧固件构件；所述紧固件构件包括与所述底座相对的第一端、接近所述底座的第二端、其横截面积沿着从所述第一端到所述第二端的方向递增的一锥形部分、位于所述锥形部分与所述第二端之间的一沟槽以及具有非圆形横截面的一配合部分。
16．如权利要求15所述的紧固件，其特征在于，所述配合部分的横截面呈多边形。
17．如权利要求16所述的紧固件，其特征在于，所述配合部分的横截面呈规则的多边形。
18．如权利要求17所述的紧固件，其特征在于，所述配合部分的横截面呈六边形。
19．如权利要求18所述的紧固件，其特征在于，所述紧固件构件在所述沟槽处的横截面积小于所述锥形部分的最大横截面积。
20．如权利要求19所述的紧固件，其特征在于，所述紧固件构件在所述沟槽处的横截面呈圆形。
21．如权利要求20所述的紧固件，其特征在于，所述紧固件构件在所述锥形部分处的横截面呈圆形。
22．如权利要求21所述的紧固件，其特征在于，所述配合部分介于所述紧固件构件的所述沟槽与所述第二端之间。
全文摘要
本发明涉及一种包含有快速释放紧固件的表面加工制品。该紧固件包括:与该制品相对的第一端、接近该制品的第二端、其横截面积沿着从第一端到第二端的方向递增的锥形部分、位于该锥形部分与第二端之间的一沟槽以及具有非圆形横截面的一配合部分。较佳地,该配合部分的横截面呈六边形。本发明还揭示了一种与该表面加工制品配合使用的支承座。该支承座包含有其横截面积与紧固件配合部分的横截面积相对应的一开孔。在该支承座的开孔内还设有一O形圈,它与紧固件内的沟槽啮合。
文档编号B24B45/00GK1278755SQ98810899
公开日2001年1月3日 申请日期1998年3月6日 优先权日1997年11月10日
发明者A·P·利迪克 申请人:美国3M公司