CN101124066B - 磨料制品、制造和使用该磨料制品的方法及制造该磨料制品的装置 - Google Patents

磨料制品、制造和使用该磨料制品的方法及制造该磨料制品的装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种制造磨料制品的方法和装置，该方法包括：提供基本上水平布置的柔性背衬(10)，该背衬具有支承至少部分固化的底漆涂层的第一表面(12)以及相对的第二表面(13)；提供干性的包括磨粒和颗粒状可固化粘结材料的可流动颗粒混合物；在背衬的第一表面上的至少部分固化的底漆涂层上铺设包括颗粒混合物(24)的临时层；使所述粘结材料软化以实现相邻磨粒之间的粘结；模压包括软化的粘结材料与磨粒的所述层以提供具有凸出区域和凹陷区域的图案，并且使软化的粘结材料固化以将模压层转变为包括所述粘结材料与磨粒的永久模压层，并使背衬第一表面上的至少部分固化的底漆涂层固化。本发明还提供通过所述方法制造的具有模压表面的磨料制品。

Description

磨料制品、制造和使用该磨料制品的方法及制造该磨料制品的装置
技术领域
本发明整体上涉及柔性磨料制品、制造和使用该磨料制品的方法以及制造该磨料制品的装置，该柔性磨料制品包括支承成形磨料结构的背衬。
背景技术
可以获得很多种磨料制品，每一种通常设计为用于特定应用场合，没有哪一种为所有应用场合提供通用的研磨工具。所述多种磨料制品包括例如带涂层的磨料、粘结式磨料以及低密度或非织造磨料制品(有时候称为表面精修制品)。带涂层的磨料典型地包括通常均匀地分布并附着于柔性背衬上的磨粒。粘结式磨料(其代表性实例是砂轮)通常包括研磨材料，该研磨材料刚性地固结在一起而成为可旋转环状物或诸如块状镗磨油石等其它形状的质量体。低密度或非织造磨料制品典型地包括浸有粘接剂的稀疏蓬松的三维纤维织物，粘接剂不改变织物的稀疏特性并且使磨粒附着于织物的纤维表面上。
诸如砂轮等粘结式磨料制品非常刚硬，因此不能顺应具有复杂表面的工件。带涂层的磨料经常用作磨带或磨盘。新的带涂层的磨带和磨盘具有高的初始切削率并且产生高的表面粗糙度，但是在使用中这些特性会很快降低。带涂层的磨料制品在支撑于研磨机中时稍稍具有有限程度的顺应性。虽然将磨带用在软的支撑轮上可以提供一定程度的顺应性，但是由于带涂层的磨料背衬缺乏可伸展性，因此在一定程度上限制了其顺应性。
磨料制品在工业上、在商业上并且由个体消费者用于制备待应
用或进一步处理的各种材料。磨料制品的示例性应用包括：在施加底
漆或涂料之前预处理表面，清洁物体表面以除去氧化物或碎屑，以及磨削或研磨物体以获得特定形状。在这些应用中，磨料制品可以用于将表面或工件磨削成特定形状或形式，用于研磨表面以进行清洁或促进诸如涂料等涂层的结合，或者用于提供期望的表面光洁度，特别是光滑的或者其它形式的装饰性表面光洁度。
磨料制品的磨削或精加工特性可以进行一定程度的定制，以提供从被研磨(“磨削”)表面除去材料的期望的研磨水平，并且与对特定表面光洁度(“精加工”)的需要相平衡。这些需要还可与对磨料制品相对较长的使用寿命的需要相平衡。然而，在通常情况下，在其使用寿命中，磨料制品的磨削和精加工性能并非如所期望的那样始终如一。也就是说，在典型磨料制品的使用寿命中，制品的磨削和精加工性能会随着累积的使用而变化。因此，需要在磨削和精加工性能方面具有更高的一致性的磨料制品。这种将带涂层的磨料制品与表面精修制品之间的磨削和精加工性能相结合的新型制品将特别有用。
很多制造磨料制品的方法采用基于液体或溶剂的挥发性有机粘结材料，这些材料导致不期望地产生挥发性有机化合物(VOC)排放。一些粘结材料是基于水的，因为在除去水时需要额外的能量消耗，所以需要额外的费用。此外，一些制造磨料制品的方法较为复杂，需要多个步骤以及复杂的设备。能够提供短而经济的制造周期以及较少或最少的挥发性有机废物的制造这种新型磨料制品的简化方法将特别有用。
因此，需要这样一种柔性磨料制品，其具有定制的磨削能力以及长的使用寿命，并且能够采用不产生过量挥发性有机废物的简单方法进行制造。
其它相关技术
其它相关的现有技术包括：
美国专利No.2,115,897(Wooddell等人)
美国专利No.3,048,482(Hurst)
美国专利No.3,605,349(Anthon)
英国专利申请No.2,094,824(Moore)
美国专利No.4,644,703(Kaczmarek等人)
美国专利No.4,773,920(Chasman等人)
日本专利申请No.JP62-238724A(Shigeharu，1987年10月19日公布)
美国专利No.4,930,266(Calhoun等人)
美国专利No.5,014,468(Ravipati等人)
美国专利No.5,107,626(Mucci）
日本专利申请No.02-083172(Tsukada等人，1990年3月23日公布)
日本专利申请No.JP4-159084(Nishio等人，1992年6月2日公布)
美国专利No.5,190,568(Tselesin)
美国专利No.5,199,227(Ohishi）
美国专利No.5,435,816(Spurgeon等人)
美国专利No.5,437,754(Calhoun)
美国专利No.5,672,097(Hoopman)
欧洲专利No.702,615(Romero，1997年10月22日公布)
美国专利No.5,785,784(Chesley等人)
美国专利No.6,299,508(Gagliardi等人)
美国专利No.5,976,204(Hammarstrom，等人)
美国专利No.5,611,827(Hammarstrom，等人)
美国专利No.5,681,361(Sanders)
美国专利No.6,228,133(Thurber等人)
美国专利No.5,578,098(Gagliardi等人)
美国专利No.5,039,311(Bloecher)
美国专利No.4,486,200(Heyer等人)
发明内容
本发明提供一种磨料制品、在不产生大量多余挥发性有机化合物排放或水蒸发费用的情况下制造该磨料制品的方法、以及该磨料制品的使用方法。本发明还提供用于制造该磨料制品的装置。
该新型磨料制品包括柔性背衬，在所述背衬上粘结有多个成形结构，所述成形结构包括与固化的粘结材料粘附在一起的磨粒。
在一方面，本发明提供制造磨料制品的方法，包括：
a.提供基本上水平布置的柔性背衬，所述柔性背衬具有支承至少部分固化的底漆涂层的第一表面以及相对的第二表面；
b.提供干性的可流动颗粒混合物，所述颗粒混合物包括磨粒和颗粒状可固化粘结材料；
c.在所述背衬的第一表面上的至少部分固化的底漆涂层上铺设包括所述颗粒混合物的多个临时成形结构；
d.使所述颗粒状可固化粘结材料软化，以实现相邻磨粒之间的粘结，并且提供多个可变形结构，所述可变形结构具有与所述背衬隔开的末端和附着于涂覆有所述底漆的背衬上的连接端；
e.模压所述可变形结构的末端，以提供具有凸出区域和凹陷区域的图案；以及
f.使软化的所述颗粒状可固化粘结材料固化，以将所述临时成形结构转变为永久成形结构，并使所述背衬的第一表面上的至少部分固化的底漆涂层固化。
优选的颗粒状粘结材料选自下述群组，所述群组包括：热固性粘结剂和热塑性粘结剂。优选的颗粒状可固化粘结材料选自下述群组，所述群组包括：酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、共聚聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂及其混合物。
本发明的方法可以包括如下另外的步骤：
a.可选地，在固化的永久成形结构的至少一部分上施加另外的涂层；以及
b.使所述永久成形结构上的可选的所述另外的涂层固化。
本发明还提供柔性磨料制品，所述柔性磨料制品包括：
a.柔性背衬，其具有支承底漆涂层的第一表面、相对的第二表面和相对的端部；以及
b.多个成形结构，每个成形结构包括：末端，其带有与所述背衬隔开的成形图案；以及连接端，其与所述背衬上的底漆涂层连接，所述成形结构包括磨粒和固化的颗粒状粘结剂。
本发明还提供制造柔性磨料制品的装置，所述装置包括：
a.机架，其用于支撑并分配柔性背衬，所述柔性背衬具有第一表面和相对的第二表面，所述第一表面基本上水平布置；
b.底漆分配系统，其用于将可固化底漆材料铺设在所述背衬的第一表面上；
c.底漆固化系统，其用于使所述可固化底漆材料至少部分固化，以在所述背衬的第一表面上提供底漆涂层；
d.分配装置，其用于接收颗粒状可固化粘结材料与磨粒的混合物，并且在所述背衬的第一表面的至少部分固化的底漆涂层上铺设包括所述颗粒状可固化粘结材料与磨粒的混合物的多个临时成形结构；
e.颗粒状粘结剂软化系统，其用于使所述颗粒状粘结剂软化，使其粘附相邻的磨粒；
f.模压装置，其用于模压软化的所述颗粒状可固化粘结剂混合物，以便改变所述结构的末端表面，以提供具有凸出区域和凹陷区域的图案；
g.颗粒状粘结剂固化系统，其用于使所述颗粒状可固化粘结材料固化，并且用于使所述至少部分固化的底漆涂层固化，以将所述临时成形结构转变为永久成形结构，所述永久成形结构附着于所述背衬的第一表面上的固化的底漆涂层上；
h.可选的分配装置，其用于接收另外的涂层并在固化的永久成形结构的至少一部分上分配所述另外的涂层；
i.可选的固化系统，其用于固化任何可选的涂层；以及
j.可选的挠曲装置，其用于使支承所述固化的永久成形结构的背衬挠曲。
本发明还提供研磨工件表面的方法。所述方法包括：
a.提供磨料制品，所述磨料制品包括：
i.柔性背衬，其具有支承固化的底漆涂层的第一表面、相对的第二表面和相对的端部；以及
ii.多个成形结构，每个成形结构包括：末端，其带有与所述背衬隔开的成形图案；以及连接端，其与所述背衬上的底漆涂层连接，所述成形结构包括磨粒和固化的颗粒状粘结剂；
b.使所述工件的表面与所述成形结构的末端接触；以及
c.在所述工件表面与所述磨料制品的成形结构的末端之间提供足够的力的同时，相对地移动所述工件与所述磨料制品中至少之一，以研磨或以其它方式改变所述工件的表面。
本发明还提供制造磨料制品的方法，所述方法包括：
a.提供基本上水平布置的柔性背衬，所述柔性背衬具有支承至少部分固化的底漆涂层的第一表面以及相对的第二表面；
b.提供干性的可流动颗粒混合物，所述颗粒混合物包括磨粒和颗粒状可固化粘结材料；
c.在所述背衬的第一表面的至少部分固化的底漆涂层上铺设所述颗粒混合物，以形成片材；
d.使所述颗粒状可固化粘结材料软化，以实现相邻磨粒之间的粘结；
e.切削或模压所述片材，以提供多个磨料体，每个磨料体具有附着于所述背衬上的底漆涂层上的连接端以及与所述背衬隔开的末端；
f.使软化的所述颗粒状可固化粘结材料固化，以将所述磨料体转变为永久磨料体，并使所述背衬的第一表面上的至少部分固化的底漆涂层固化；以及
g.可选地使固化的所述颗粒状可固化粘结材料的片材挠曲。
本发明还提供：
一种柔性磨料制品，包括：
a.柔性背衬，其具有支承底漆涂层的第一表面、相对的第二表面和相对的端部；以及
b.多个成形结构，每个成形结构包括：末端，其带有与所述背衬隔开的成形图案；以及连接端，其与所述背衬上的底漆涂层连接，所述成形结构包括磨粒和固化的颗粒状粘结剂。
本发明还提供：
一种磨料制品，包括：
a.柔性背衬，其具有支承固化的底漆涂层的第一表面、相对的第二表面和相对的端部；以及
b.模压的磨料层，其包括附着在所述背衬的所述第一表面上的固化的底漆涂层上的磨粒和固化的颗粒状粘结材料。
本发明还提供：
一种制造磨料制品的装置，所述装置包括：
a.机架，其用于支撑并分配柔性背衬，所述柔性背衬具有第一表面和相对的第二表面，所述第一表面基本上水平布置；
b.底漆分配系统，其用于将可固化底漆材料铺设在所述背衬的第一表面上；
c.底漆固化系统，其用于使所述可固化底漆材料至少部分固化，以在所述背衬的第一表面上提供底漆涂层；
d.分配装置，其用于接收颗粒状可固化粘结材料与磨粒的混合物，并且在所述背衬的第一表面的至少部分固化的底漆涂层上铺设包括所述颗粒状可固化粘结材料与磨粒的混合物的层；
e.颗粒状粘结剂软化系统，其用于使所述颗粒状粘结剂软化，使其粘附相邻的磨粒，以提供包括软化的可固化粘结剂和磨粒的层；
f.模压装置，其用于模压将包括软化的所述颗粒状可固化粘结剂和磨粒的层，以便在所述层中提供具有凸出区域和凹陷区域的图案；
g.颗粒状粘结剂固化系统，其用于使所述颗粒状可固化粘结材料固化，并且用于使所述至少部分固化的底漆固化，以提供包括固化的粘结材料和磨粒并具有模压表面的层，所述层附着于所述背衬的第一表面上的固化的底漆涂层上；
h.可选的挠曲装置，其用于使支承固化的隔开的永久成形结构的背衬挠曲。
本发明还提供：
一种磨料制品，包括：
a.柔性背衬，其具有第一表面和相对的第二表面；
b.固化的底漆涂层，其位于所述第一表面上；以及
c.磨料层，其包括附着在所述固化的底漆涂层上的磨粒和固化的颗粒状粘结剂，所述磨料层具有包括凸出区域和凹陷区域的图案的模压顶面。
术语定义：
术语“背衬”是指经得住本文所述类型的磨料制品的使用条件的柔性片材。
术语“成形结构”是指具有包括高度、宽度和深度共三个维度的结构，诸如立方体、矩形块、直柱、肋、截锥体或截棱锥等。
术语“临时成形结构”是指包括处于暂时状态的组件的成形结构，在该成形结构转变为永久成形结构之前，所述组件通过轻微的接触就容易变形。
术语“颗粒状可固化粘结材料”是指这样的粘结材料，其在室温下为固态，已经进行处理成颗粒，并且如果为热塑性的，则在加热和随后冷却的情况下可以软化并固化，如果为热固性的或可交联的，则在充分加热或者暴露于其它合适的能量源的情况下可以软化并固化。
术语“固化的颗粒状粘结剂”是指先前为颗粒的粘结剂，其已经软化并固化，以形成不再具有颗粒特性的粘结剂固化质量体。
关于底漆涂层的术语“至少部分固化的底漆”是指形成底漆涂层的材料具有可以进行处理的足够的粘结性，如果为热固性的，则未完全交联，如果为热塑性的，则未完全熔化。
术语“可变形结构”是指在可固化粘结材料固化之前，由软化的颗粒状可固化粘结材料和磨粒的混合物构成的可成形的结构。
术语“永久成形结构”是指除了在用于磨削或以其它方式改变工件表面时之外，不能通过轻微接触改变的成形结构。
关于颗粒状粘结材料的术语“软化”是指将颗粒状粘结材料从具有确定颗粒形状的固态转变为不再具有确定形状而是可以作为液体、粘性液体或半液态质量体流动的物理形态。
关于可固化粘结剂或底漆材料的术语“固化的”是指材料已经硬化至所产生的制品可以用作磨料制品的程度。
关于背衬布置的术语“基本上水平布置的”是指以这样的方式布置：包括置于背衬表面上的干性颗粒混合物的临时成形结构不会因为相对于背衬布置的真正水平面的任何倾斜所导致的颗粒移动而产生形状上的改变。也就是说，背衬可以布置为适度偏离真正水平布置。
当用于描述颗粒状可固化粘结材料时，术语“干性的”是指基本上没有液相物质，以至于颗粒状可固化粘结材料保持颗粒状，但是可以添加微量液体作为改性剂，改性剂通常不改变颗粒状可固化粘结材料的颗粒特性。
当描述结构的末端时，术语“成形图案”是指具有凸出区域和凹陷区域。
当用于描述结构末端上的图案时，术语“精确成形的”是指该图案是与利用具有空腔和凸出区域的模具获得的图案的反象图案，该模具用于将这种图案施加给结构的软化末端。
当描述粘接剂层的表面时，术语“模压表面”是指在采用模压辊或板进行处理之后，粘接剂层的表面被赋予具有凸出区域和凹陷区域的图案，该图案可以延伸至背衬的表面。
附图说明
下面将参考附图进一步描述本发明，其中：
图1是制造根据本发明的磨料制品的一种方法和装置的示意图。
图2和图3是以透视图形式示出可以构成图1所示装置的一部分的多孔鼓的示意图。
图4是根据本发明制造的磨盘的平面图。
图5是沿图4的线5-5截取的根据本发明的磨料制品的一部分放大横截面图。
图6是根据本发明制造的另一种磨料制品的平面图。
图7是沿图6的线7-7截取的磨料制品的一部分放大横截面图。
图8是可以用于制造根据本发明的制品的磨料形状图案的平面图，在使用时该图案通常不会导致磨痕(tracking)。
图9是根据本发明的磨料制品的成形结构的末端放大33倍的SEM显微照片。
图10是放大33倍的SEM显微照片，示出根据本发明的磨料制品的断裂成形结构的侧视图。
图11是放大33倍的SEM显微照片，示出通过压平和压缩本发明磨料制品的成形结构的末端而形成的断裂成形结构的侧视图。
图12是制造根据本发明的磨料制品的另一种方法和装置的示意图。
图13是采用图12所示方法制造的制品的平面图。
图14是图13所示制品的侧视图。
图15是通过本发明的方法制造的另一种盘状制品的平面图。
图16示出能够铺设用于制造图15所示制品的粉末图案的分配鼓。
图17示出支承根据本发明的磨料制品的可旋转片状物的侧视图。
具体实施方式
图1是制造根据本发明的磨料制品的一种方法的示意图。图1所示的装置包括机架(在图1中未详细示出)，该机架用于支撑柔性背衬10并且从诸如滚筒11等供给源分配柔性背衬10。优选的柔性背衬选自下述群组，所述群组包括：纸、织造物、非织物、砑光非织物、聚合物膜、缝编织物、开孔泡沫、闭孔泡沫及其组合。背衬10具有第一表面12和相对的第二表面13，并且该背衬以这样的方式被分配：即，使得以基本上水平的布置方式布置第一表面12。底漆分配工作站14包括用于接收底漆材料16的供给室、以及用于在第一表面12上涂覆底漆材料16的薄层的刮刀式涂覆机15。底漆涂层优选地作为粉末施加，并且可以包括至少两种不同粘结材料的混合物。优选的是，底漆材料是热固性粘结剂。优选的底漆是包括热固性树脂颗粒(例如，热固性聚酯树脂颗粒)的第一颗粒与热塑性树脂颗粒(例如，热塑性聚酯颗粒)的第二颗粒的颗粒混合物。
粉末状底漆材料最初为松散的，但是均匀地铺设背衬10的第一表面12上。这里将底漆分配工作站的涂覆机描述为刮刀式涂覆机，但是也可以利用多种其它公知的涂覆方法(例如，静电喷涂、或者从定量供给带或振动装置滴落等)中任何方法施加底漆。还可以按照与用于永久成形结构的图案类似的非连续图案铺设底漆涂层，从而使得底漆区域随后与永久成形结构对准。在受热表面19的初始部分之上引导支承底漆材料涂层的背衬10，该受热表面19配备有多个加热器，从而使得受热表面19的初始部分处于与受热表面19的末端部分不同的温度下，以使得当支承底漆材料涂层的背衬离开受热表面19时，粉末状底漆材料不再为粉末状，而是部分地而非完全地固化。温度可以从受热表面19的初始部分处的例如100℃(212°F)变化为受热表面19的末端部分处的例如150℃(302°F)。如果在单独的操作中对背衬施加底漆，那么可以取消底漆涂覆工作站和固化工作站。作为选择，可以将一个或多个另外的底漆或粘结层涂层施加到部分固化的底漆涂层上。可以通过粉末涂覆或本领域公知的其它技术施加这种另外的涂层。作为选择，可以例如通过将热熔粘接纤维或颗粒结合到背衬结构中而由背衬提供底漆。
然后围绕惰辊17引导支承部分固化的底漆材料的背衬10，并且将其沿竖直方向布置，直到其到达惰辊18为止，然后将背衬10朝向下的方向引导。分配装置20包括定体积供给装置23、振动供给装置31、包括内部刮片22的多孔鼓21、可选的外部清洁棒35以及从动支撑辊30。将颗粒状可固化粘结材料和磨粒的混合物24引入定体积供给装置23，该定体积供给装置23将颗粒混合物24的流25引入振动供给装置31中，该振动供给装置31产生均匀的片状流25a，从而使混合物通过多孔鼓21中的孔26。该振动供给装置是优选的，因为其产生均匀的片状流。然而，要注意到，可以采用替代装置来获得相同的结果。清洁棒35设置为从多孔鼓21的外表面上除去多余颗粒材料。刮片22设置在多孔鼓21内部，该刮片用于在多孔鼓21沿逆时针方向旋转时收集颗粒混合物24并且从孔26中分配临时成形结构27。当在惰辊18上并且围绕多孔鼓21引导支承部分固化的底漆涂层的背衬10时，多孔鼓21继续旋转，从而导致将临时成形结构27置于背衬10的涂覆有部分固化底漆的表面上。
图2和图3是可以用作多孔鼓21的替代鼓的示意图。图2示出具有多个孔101的鼓100。鼓100可以具有大约10至100厘米(以下简写为“cm”)(3.9至39英寸，下面简写为“in”)的外径、20至120cm(7.9至47in)的长度、以及0.25至6.35mm(0.010至0.25in)的壁厚。孔101的大小可以在约0.76至30mm(0.03至1.18in）的范围内。形成鼓100的材料应该足以承受文中所述的处理条件。适合形成鼓100的材料包括不锈钢、冷轧钢、金属合金、电镀镍、以及塑料材料，诸如以TEFLON为商品名称销售的聚四氟乙烯。如图3所示，该图示出具有多个孔201的鼓200，该鼓中的孔可以具有多种形状中的任何形状。该鼓可以由适当安装的多孔带所替代。
将如此涂覆的背衬10引导到受热表面28上，该受热表面28配备有多个加热器，从而使得受热表面28被加热到从150℃到250℃(从302°F到482°F)的温度，其中受热表面28的初始部分具有第一温度，而受热表面28的末端部分具有第二温度。在将颗粒状可固化粘结材料初始引导至受热表面28上方时，粘结材料软化，从而使其成为液态或半液态，于是粘结材料成为可流动的并且变湿，附着或以其它方式粘结相邻的磨粒，当进一步施加能量时，粘结材料优选地交联，以永久地粘附相邻磨粒，以便将临时成形结构转变为永久成形结构29。当颗粒状可固化粘结材料作为体积百分比小于约50％的微量组分存在时，所产生的临时成形结构本质上为多孔的，也就是说，在相邻的磨粒之间存在空隙。孔隙度是优选的，但并非是必须的。这种孔隙度有助于固化的永久成形结构的磨蚀特性。冷却的接触辊或模压辊32设置为与已经软化并可变形的成形结构27的末端接触，能够与软化的成形体接触，压缩、压密、整平、或者将辅助特征施加到成形结构上。图10示出当没有采用接触辊32对成形结构的末端进行处理时获得的稍微不规则的末端。接触辊32可以具有包括凸出区域和凹陷区域的表面图案，以便为成形结构的末端提供模压图案。图11示出当采用接触辊32对成形结构的末端进行处理时获得的更平坦的末端。可以在受热表面28之上设置另外的红外加热器33，以增强热传递过程并且提高交联速率或者增大进行处理的速度。另外优选的是，通过将部分固化的底漆涂层引导至适当受热表面28上方以使永久成形结构永久附着在背衬的第一表面上的底漆涂层上，从而使部分固化的底漆涂层交联。然后把磨料制品卷绕在卷筒34上以进行进一步的转变。
临时成形结构可以以随机或有序的图案设置。优选的是选择该图案以防止施加不期望的表面特征，或者在将制品用于带或盘中时出现“磨痕”。
成形结构的形状可以为多种几何构造中的任何构造。与背衬接触的成形体基部可以具有比复合结构的末端更大或更小的表面积。成形结构可以具有选自下述群组的形状，所述群组包括：锥体、截锥体、三棱锥、截头三棱锥、四棱锥、截头四棱锥、矩形块、立方体、直柱、直立敞口管、半球体、具有半球形末端的直柱、直立肋、具有圆形末端的直立肋、多面体及其组合。成形结构的形状可以从多种其它几何形状中选择，诸如棱柱、平行六面体或具有任何横截面的柱。通常，在不包括基部的情况下，具有棱锥结构的成形结构具有三个、四个、五个或六个侧面。这种棱锥结构可以具有平面的或抛物面的侧面，并且可以具有并非在其各自基部中心凸出的末端(峰部)。这种棱锥结构可以在其基部受到底切，从而使其峰部在各自基部的平面中的投影与其各自的基部区域不重合。成形结构在基部处的横截面形状可以与末端处的横截面形状不同。在某些情况下，优选的是使成形结构(例如立方体、肋、直柱)具有提供在磨料制品的整个厚度上一致的横截面的形状，以便当使用磨料制品时，在制品的整个寿命中提供一致的磨削性能。这些形状之间的过渡可以是平滑而连续的，或者可以以不连续的台阶出现。成形结构还可以是不同形状的混合。成形结构还可以以行、螺旋形、螺线形或栅格方式布置，或者可以随机地布置。还可以通过本领域公知的方法将成形结构在其未固化状态下进行改变。例如，可以采用光滑或带图案的辊将成形结构砑光，或者可以采用筛板进行模压。或者可以通过合适的模压工具由未固化的颗粒状可固化粘结材料的连续片材制造成形结构。
根据所选择的粘结材料，可以通过多种技术中的任何技术使颗粒状可固化粘结材料固化。热塑性粘结材料将通过冷却来固化。可交联可固化的粘结材料可以通过暴露于能量源来固化，该能量源选自热、可见光、紫外光、电子束、红外光、感应能、微波及其组合。
可选地，涂层(即，“复胶”涂层)可以施加在永久结构的至少一部分上，随后与永久成形结构同时固化。作为选择，这种另外的涂层可以施加在预先固化的永久成形结构上，并且通过本领域公知的多种方法中的任何方法固化。
一旦形成之后，本发明的磨料制品可以转变成多种形状中的任何形状，诸如盘、矩形片、带、片状轮、片状盘、通过压缩和结合盘堆而形成的轮、通过将片材螺旋形自身缠绕而形成的轮，等等，并且可以在各种工件上应用。这种工件可以选自下述群组，所述群组包括：金属、塑料、木材、复合材料、玻璃、陶瓷、光学材料、着色基材、涂覆塑料的基材、汽车外表面、混凝土、石材、层压制品、成型塑料、烧结粘土制品、石膏板、灰泥、浇注地板材料、宝石、塑性片材、橡胶、皮革、织物及其混合物。金属可以包括钢、不锈钢、铁、黄铜、铝、紫铜、锡、镍、银、锌、金、铂、钴、铬、钛、上述金属的合金及其混合物。
参考图4和图5，图4示出根据本发明制造的磨盘的平面图。图5示出沿图4的线5-5截取的磨料制品的一部分的放大横截面图。
图5所示的制品40并非按比例绘制，其包括柔性背衬41、底漆涂层42以及多个成形磨料体43，每个成形磨料体包括磨粒44和固化的颗粒状粘结剂45。图4和图5所示成形磨料体的图案示出有序的阵列，其中成形磨料体43沿纵向以及横向排列。成形磨料体的阵列不必一定对准，在某些情况下，优选的是在涂覆有底漆的背衬上具有随机图案的成形体。例如，如果成形磨料体会导致精加工的工件表面上出现磨痕，那么有序的布置方式是不可取的，除非这种磨痕是想要的结果。图8示出多孔鼓的孔图案，该多孔鼓可以制造具有有序图案的成形结构的制品，该制品通常不会导致磨痕。
图6和图7也并非按比例绘制，其示出包括背衬51、底漆涂层52和多个成形体53的磨料制品50。各成形体包括通过固化的颗粒状粘结材料55粘结在一起的磨粒54。图6所示的成形体示出同样存在取向的布置方式，但并非在纵向和横向都排成行。图6和图7所示的成形体是具有平顶56的截锥体。
应该认识到，图1所示的装置和方法并非是制造本发明的制品的唯一装置和方法。图1所示的装置和方法是优选的方法，这是因为，由于在连续的工序中依次设置各个步骤，因此该方法提供了用于快速制备本发明的制品的方法。在下面的实例1中将描述以批处理方式制造磨料制品的可选方法。利用包括实心滚筒的旋转模具可以提供制造磨料制品的另一种可选方法，该实心滚筒包括多个空腔，这些空腔具有与本文所述的制品相应的形状和图案。旋转模具中的凹陷部具有合适的尺寸，用于接收从本文前面所述的分配装置分配的颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物，该分配装置包括供给装置以及位于旋转模具顶部的刮棒，因此形成尺寸合适的临时结构。在旋转过程中，临时结构将由空腔填充步骤之后立刻引到滚筒表面上的涂覆有部分固化底漆的背衬支撑。在倒置到背衬上时，可以将临时成形结构引导至适当受热的区域中，该区域使颗粒状可固化粘结剂软化或熔化，并且使相邻磨粒之间结合。作为选择，包括空腔的滚筒可以与另外的承载膜或者甚至可熔化的纺粘织物结合使用。承载膜可以预先形成、采用真空原地形成、以机械方式形成、或者以热机械方式形成，以匹配空腔的相同图案、尺寸和形状。可以首先填充衬里的空腔，然后在接收颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物之后，并且在倒置时，衬里可以有助于将颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物从包括空腔的滚筒完整地转移到涂覆有部分固化底漆的背衬上。作为选择，可以在与成形步骤分离的步骤中首先采用颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物填充成形膜或纺粘织物，然后对填充的空腔进行加热以使相邻磨粒之间结合。作为选择，可以将多孔带置于水平布置的背衬上方，同时在多孔带覆盖的背衬下面抽吸真空，从而促使颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物填充多孔带中的孔。可以提供真空，以促使颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物更密实，同时在撤走成形带时保持其形状。通过在模具中成型多个临时结构可以提供制造磨料制品的另一种可选方法，该模具以微型化的比例相似于用于烘烤杯形蛋糕或松饼的盘。模具中的凹陷部具有用于接收颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的适当的图案、尺寸和形状，以形成具有合适尺寸的临时结构。将模具倒置在具有部分固化底漆涂层的合适背衬上可以提供成形结构，该成形结构然后被引导至适当受热的区域中，该区域使颗粒状可固化粘结剂软化或熔化，并且使相邻磨粒之间结合。很清楚，该方法比图1所示的方法更麻烦，但是可以用于提供本发明的制品。另一种可选方法包括：首先将颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的均匀涂层施加到背衬上的部分固化的底漆涂层上。然后将具有与成形体的期望形状相应的孔的饼干切割机状格栅压入颗粒涂层中，以便提供分离的区域。在图12至图14中示出该实施例。然后小心地移走格栅，以便不改变背衬上的临时成形结构。然后，如上所述，将支承临时成形结构的背衬加热，以便将临时结构转变为永久结构。作为选择，可以将饼干切割机方法或者甚至带有合适图案的模压辊施加到颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的软化但未固化的均匀层上。另一种可选方法包括如下另外的步骤：通过在采用上述任何技术形成初始形状之后进行砑光、模压，再次图案化成形并软化的临时结构。
在不使用饼干切割格栅或模压技术的情况下，产生在特征物之间具有最小间距的随机形状图案的一种可选方法是，将颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的均匀涂层固化在背衬上的部分固化底漆涂层上。片状磨料制品容易断裂，以形成由裂缝隔开但是牢固附着在背衬上的单独的随机形状。这种通常称为挠曲的断裂增大了磨料制品的柔性。在阅读本发明所公开的内容之后，本领域技术人员容易想到制造本发明的磨料制品的其它方法。
图12示出制造本发明的磨料制品的一种可选方法。在图12中，背衬供给滚筒61分配具有上表面62和下表面63的背衬60。背衬60供给到包括颗粒状底漆66和刮刀式涂覆片65的分配工作站，以在背衬60上设置颗粒状底漆材料的薄涂层。采用加热器69将底漆材料加热，使其软化至足以附着于背衬的上表面62上。另一涂覆工作站将颗粒状可固化粘结材料与颗粒状磨粒的混合物71供给到涂覆有底漆的背衬上，并且使背衬在刀片68下方通过涂覆工作站70，以便在背衬60的带底漆表面上提供相对较厚的一层颗粒状磨粒与颗粒状可固化粘结剂颗粒的混合物。颗粒状材料的涂层形成包含磨粒的颗粒状可固化粘结剂的固态连续层。该层实际上是颗粒状可固化粘结材料中的颗粒状磨粒的片材，然后使该层在加热器72上软化。该涂层经过冷却辊75和76之间，其中冷却辊75是配备有切割刃的模压辊，用于为磨粒与软化的颗粒状可固化粘结材料的连续层提供如图13所示的模压表面以及切割图案。冷却辊75上的刀刃为锥形的，足以将软化颗粒状粘结剂和磨粒的层切割至背衬，以提供在基部相邻并且在顶部稍稍间隔开的方形体的集合体，然后使该集合体经过加热器77与78之间，以提供固化制品79。如果冷却辊75上的模压表面足以将磨粒与软化颗粒状粘结剂的层模压出延伸至背衬的图案，那么可以取消冷却辊75上的刀刃。然后，将固化制品79卷在接收滚筒80上，在这里固化制品可以转变为另外的制品。图13是采用图12所示方法制造的制品的平面图。要注意到，切割线81与82相交，从而提供如图13和图14所示的背衬60上的方形磨料体。图13所示的切割体形状可以为多种形状的任何形状。根据切割片的设计，切割体的形状可以是长矩形或三角形。该制品可以切割成盘，或者切割成条以制造磨带。另一种可选方式是，在制品固化之前，采用模压辊在不包括图13和图14所示切割图案的制品表面上模压出图案，以提供具有凸出部分和凹陷部分的结构化磨粒表面。
图15是盘片90的平面图，该盘片包括用于安装的中心孔91以及圆形背衬92，该背衬在其周边包括多个间隔开的细长磨料体93，这些磨料体以图案形式铺设在背衬92的上表面上，以提供可以安装在工具上并且利用周边部分研磨多种产品中的任何产品的表面的磨料制品。可以利用图1所示的方法采用图16所示的鼓160提供图15所示粉末的图案，该鼓具有能够提供图15所示图案的铺设孔161。
图17示出具有芯体101的可旋转磨料制品100，本发明制品的矩形切割片材102粘附于芯体101上，并且与非织造磨料制品的条带103交替布置，以提供可旋转的叶片滚筒。叶片的内端可以通过任何合适的粘接材料粘附于芯体101的外表面上。如果需要的话，可以在可旋转滚筒100的任一侧添加支撑凸缘，以提供进一步的加强并且避免片状物弹出。
磨粒
本发明的磨料制品通常包括至少一种成形结构，该成形结构包括分散在固化的颗粒状可固化粘结材料中的多个磨粒。磨粒可以均匀地分散在粘结剂中，或者作为选择，磨粒可以不均匀地分散在粘结剂中。优选的是，磨粒均匀地分散在粘结剂中，从而使得所产生的磨料制品具有更加一致的磨削能力。
磨粒的平均粒径可以在约1至1800μm(39至71,000微英寸)的范围内，典型地在约2至750μm(79至30,000微英寸)的范围内，更典型地在约5至550μm(200至22,000微英寸)的范围内。磨粒的尺寸通常是指磨粒的最大尺寸。在大多数情况下，粒径存在分布范围。在某些情况下，优选的是，对粒径分布进行严格控制，使得所产生的磨料制品为所研磨的工件提供一致的表面光洁度。
优选的磨粒选自下述群组，所述群组包括：熔化氧化铝、陶瓷氧化铝、基于溶胶凝胶氧化铝的陶瓷、碳化硅、玻璃、铈土、玻璃陶瓷、熔化氧化铝-氧化锆、天然碎氧化铝、热处理氧化铝、氧化锆、石榴石、金刚砂、立方氮化硼、金刚石、硬颗粒状聚合物材料、金属、及其组合物和聚集体。
传统硬磨粒的例子包括：熔化氧化铝、热处理氧化铝、白色熔化氧化铝、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、金刚石(天然的以及合成的)、硅土、氧化铁、氧化铬、铈土、氧化锆、氧化钛、硅酸盐、氧化锡、立方氮化硼、石榴石、熔化氧化铝-氧化锆、溶胶凝胶磨粒等。在美国专利No.4,314,827(Leitheiser等人)、No.4,623,364(Cottringer等人)、No.4,744,802(Schwabel)、No.4,770,671(Monroe等人)以及No.4,881,951(Wood等人)中可以找到溶胶凝胶磨粒的例子。
本文中使用的术语“磨粒”还包括与聚合物、陶瓷或玻璃结合在一起以形成磨粒聚集体的单个磨粒。在美国专利No.4,311,489(Kressner)、No.4,652,275(Bloecher等人)、No.4,799,939(Bloecher等人)以及No.5,500,273(Holmes等人)中进一步描述了磨粒聚集体。作为选择，磨粒还可以通过粒间的吸引力结合在一起。
磨粒还可以具有与其相关的形状。这种形状的例子包括棒形、三角形、棱锥、圆锥体、实心球体、中空球体等。作为选择，磨粒可以具有不规则的形状。
可以为磨粒涂覆材料以便为磨粒提供想要的特性。例如，已经示出施加在磨粒表面上的材料以增强磨粒与聚合物之间的附着力。另外，施加在磨粒表面上的材料可以增强在软化的颗粒状可固化粘结材料中的磨粒的附着力。作为选择，表面涂层可以改变并增强所产生的磨料制品的磨削特性。例如在美国专利No.5,011,508(Wald等人)、No.3,041,156(Rowse等人)、No.5,009,675(Kunz等人)、No.4,997,461(Markhoff-Matheny等人)、No.5,213,591(Celikkaya等人)、No.5,085,671(Martin等人)以及No.5,042,991(Kunz等人)中描述了这种表面涂层。
填充物
本发明的磨料制品可以包括另外还包含填充物的磨料结构。填充物是具有规则或不规则、细长形、板状、棒形等任何形状的颗粒状材料，平均粒径在0.001至50μm(0.039至1900微英寸)的范围内，典型地在1至30μm(39至1200微英寸)的范围内。填充物可以用作辅助粉末流动的稀释剂、润滑剂、研磨助剂或添加剂。本发明的可用填充物的例子包括金属碳酸盐(例如，碳酸钙、碳酸钙镁、碳酸钠、碳酸镁)、二氧化硅(例如，石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、硅酸盐(例如，滑石、粘土、高岭石、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、铝硅酸钠、硅酸钠)、金属硫酸盐(例如，硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸铝钠、硫酸铝)、石膏、蛭石、糖、木粉、三水合铝、炭黑、金属氧化物(例如，氧化钙、氧化铝、氧化锡、二氧化钛)、金属亚硫酸盐(例如，亚硫酸钙)、热塑性颗粒(例如，聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚氯乙烯、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、尼龙之类的颗粒)、以及热固性颗粒(例如，酚醛树脂泡、酚醛树脂珠、聚氨酯泡沫颗粒等)。填充物还可以是例如卤化盐等盐类。卤化盐的例子包括氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾、氯化镁。金属填充物的例子包括锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛。其它的各种填充物包括硫磺、有机硫化合物、石墨、硬脂酸锂以及金属硫化物。
磨料结构粘结剂
本发明的磨料制品的成形结构由室温下为固态的颗粒状可软化可固化粘结材料与磨粒的混合物形成。颗粒状可固化粘结材料优选地包括可固化的有机聚合物颗粒。颗粒状可固化聚合物优选地能够在加热时软化，以提供能够充分流动的可固化液体，从而能够润湿磨粒表面或者相邻可固化粘结剂颗粒的表面。
所使用的颗粒状可固化粘结材料可以为满足如下要求的任何合适的类型，即：能够提供令人满意的磨粒结合性，并且通过在不对其所附着的带底漆的背衬造成热损坏或外形损毁的温度下活化或产生粘性而与带底漆的背衬表面结合。如本文所述，满足这一要求的颗粒状可固化粘结材料可以选自某些热固性颗粒材料、热塑性颗粒材料、以及热固性与热塑性颗粒材料的混合物。
热固性颗粒系统包括由温度活化的热固性树脂构成的颗粒。这种颗粒以固态微粒或粉末形式使用。温度升高至充分高于玻璃态转变温度的第一或短期效应是材料软化成为可流动的类似液体状态。这种物理状态的变化使树脂颗粒能够相互润湿或者与带底漆的背衬表面、磨粒以及磨料结构接触。在该软化状态下，可以通过例如砑光或模压来改变结构的形状。更长时间地暴露于足够高的温度下会触发形成交联三维分子网络的化学反应。如此凝固(固化)的树脂颗粒将磨粒和结构与带底漆的背衬表面局部结合。可用的颗粒状可固化粘结材料选自下述群组，所述群组包括：酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、共聚聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、及其混合物。可用的温度活化型热固性体系包括：含有甲醛单体单元的树脂，例如苯酚甲醛树脂、线性酚醛树脂(特别是添加有例如六亚甲基四胺等交联剂的线性酚醛树脂)、酚醛塑料和氨基塑料，不饱和聚酯树脂，乙烯基酯树脂，醇酸树脂，烯丙基树脂，呋喃树脂，环氧树脂，聚氨酯，氰酸酯树脂，以及聚酰亚胺。可用的热固性树脂包括在例如美国专利No.5,872,192(Kaplan等人)和No.5,786,430(Kaplan等人)中公开的热固性粉末。
在使用热活化热固性可熔粉末时，将颗粒状可固化粘结材料至少加热至其固化温度，以使背衬与磨料的结合达到最佳。为了避免对背衬造成热损坏或扭曲，可熔热固性颗粒的固化温度优选地低于背衬成分的熔点，并且优选地低于背衬成分的玻璃态转变温度。
可用的热塑性颗粒状可固化粘结材料包括：诸如聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃，聚酯和共聚聚酯树脂，诸如聚氯乙烯和氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等乙烯基树脂，聚乙烯醇缩丁醛，乙酸纤维素，包括聚丙烯酸和丙烯酸共聚物(例如丙烯腈-苯乙烯共聚物)的丙烯酸树脂，以及聚酰胺(例如，聚己二酰己二胺、聚己内酰胺)和共聚聚酰胺。
在使用半结晶热塑性粘结剂颗粒(例如，聚烯烃、聚己二酰己二胺、聚己内酰胺)的情况下，优选地将粘结剂颗粒至少加热至其熔点，于是粉末熔化以形成可流动流体。更优选的是，所使用的结晶热塑性颗粒状可固化粘结材料的熔点低于背衬的熔点，更优选的是低于背衬的玻璃态转变温度，或者可以通过添加增塑剂而改变到该范围内。在使用非结晶性热塑性材料作为粘结剂(例如，乙烯基树脂、丙烯酸树脂)的可熔颗粒的情况下，优选地将粉末加热至超过玻璃态转变温度和橡胶态区，直到达到流体流动区为止。
在本发明中还可以使用上述热固性颗粒材料和热塑性颗粒材料的混合物。
用作磨粒粘结剂的可熔有机颗粒的尺寸不受特别的限制。通常来说，可熔有机颗粒的尺寸在直径上小于约1000μm(0.039in)，优选的是，在直径上小于约500μm(0.020in)。通常来说，可熔有机颗粒的直径越小，它们就越能够更有效地进入可流动状态，这是因为有机颗粒的表面积随着材料分割得更细而增大的缘故。
优选的是，出于粘结磨粒的目的而施加给带底漆背衬的可熔有机颗粒的数量调节至适应如下要求的数量，即：使磨粒牢固地结合到磨料结构中，并且使结构结合到带底漆的背衬上。
在颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物中使用的颗粒状可固化粘结材料的重量百分比通常在约5％至约99％的范围内，重量百分比为约95％至约1％的剩余部分包括磨粒与可选的填充物。混合物中各组分的优选比例是重量百分比为约10％至约90％的磨粒以及约90％至约10％的颗粒状可固化粘结材料，更优选的是，重量百分比为约50％至约85％的磨粒以及约50％至约15％的颗粒状可固化粘结材料。永久成形结构可以包括体积百分比在约5％至约60％范围内的空隙。
颗粒状可固化粘结材料可以包括选自下述群组的一种或多种可选添加剂，所述群组包括：研磨助剂、填充物、润湿剂、化学发泡剂、表面活化剂、色素、偶联剂、染料、引发剂、能量受体及其混合物。可选的添加剂可以选自下述群组，所述群组包括：氟硼酸钾、硬脂酸锂、玻璃泡、充气泡、玻璃珠、冰晶石、聚氨酯颗粒、聚硅氧烷胶、聚合颗粒、固态蜡、液体蜡、及其混合物。可以包含可选的添加剂，以控制颗粒状可固化粘结材料的孔隙度以及磨蚀特性。
背衬
多种背衬材料适合于本发明的磨料制品，包括柔性背衬和更刚性的背衬。代表性的柔性磨料背衬的例子包括：聚合物膜、带底漆的聚合物膜、金属箔、织造物、针织织物、缝编织物、纸、硫化纤维、非织物、砑光非织物及其处理形式、及其组合。合适的柔性更低的背衬包括：硫化纤维、硬聚合物背衬、玻璃或金属织物或片材、以及金属或陶瓷板。背衬的厚度通常在约0.03至50mm(0.001至2in)的范围内，优选的是，在0.05至10mm(0.002至0.39in)的范围内。
作为选择，背衬可以由诸如泡沫(包括开孔泡沫或闭孔泡沫及其组合)等多孔材料制造。
在美国专利No.5,417,726(Stout等人)中描述了合适的背衬的其它例子。如美国专利No.5,573,619(Benedict等人)中所述，背衬还可以由层压在一起的两种或更多种背衬以及包含在聚合物材料中的加强纤维构成。
背衬可以是先前在现有技术中作为两组分连接系统的一部分的片状结构。例如，背衬可以是在相对的第二主面和相对光滑的第一主面上具有接合圈的毛圈织物。成形结构附着在第一主面上。毛圈织物的例子包括缝合圈、经编圈等。在美国专利No.4,609,581(Ott)和No.5,254,194(Ott)中可以找到关于合适的毛圈织物的其它信息。作为选择，背衬可以是具有接合钩的片状结构，所述接合钩从相对的第二主面和相对光滑的第一主面上凸出。成形结构附着在第一主面上。在美国专利No.5,505,742(Chesley)、No.5,567,540(Chesley)、No.5,672,186(Chesley)和No.6,197,076(Braunschweig)中可以找到这种带有接合钩的片状结构的例子。在使用中，接合圈或接合钩设计为与诸如支撑垫等支撑结构的合适的钩或圈相互连接。
还可以提供其它连接装置，例如用于接收紧固件的孔、压敏粘接剂涂层、或者外部施加诸如“glue stick(固体胶)”等粘接剂。作为选择，可以利用周围夹持。
成形结构
成形结构可以具有多种形状中的任何形状。
成形结构的高度可以在约0.1至约20mm(0.0039至约0.79in)的范围内，典型地在约0.2至约10mm(0.0079至约0.39in)的范围内，优选的是，在约0.25至约5mm(0.0098至约0.2in)的范围内。
成形结构可以通过任何合适的底漆材料结合到带底漆的背衬上。在具有多个底漆涂层(或连接涂层)的情况下，随后的涂层的组合物可以与先前的底漆涂层相同或不同。如果选择合适的背衬材料，例如包括可熔化结合纤维的背衬、或者带有圈(针织背衬)或针缝纤维的背衬，该针缝纤维延伸到超过提供与成形结构的合适粘结力的织物平面之上，则可以不存在底漆涂层。
背衬可以包括与背衬相结合的预成形可熔化结合的膜(即，层压膜)。该膜可以用于代替底漆涂层。
本发明的磨料制品的临时成形结构和永久成形结构通常包括与颗粒状可固化粘结材料相混合的多个磨粒，但是可以包括其它添加剂，例如偶联剂、填充物、膨胀剂、纤维、抗静电剂、引发剂、悬浮剂、感光剂、润滑剂、润湿剂、表面活化剂、色素、染料、UV稳定剂、粉末流动添加剂以及助悬剂。
磨粒还可以包括表面改性添加剂，这种添加剂包括润湿剂(有时候称为表面活化剂)和偶联剂。偶联剂可以提供聚合物粘结材料与磨粒之间的联接。另外，偶联剂可以提供粘结剂与填充物颗粒之间的联接。偶联剂的例子包括：硅烷、钛酸盐以及铝锆酸酯。
在可选实施例中，成形磨料结构可以在分离的工序中制造，随后再布置到适当的带底漆的背衬表面上。
成形结构的构造
本发明的磨料制品包括含有磨粒的分离的成形结构。与术语“结构”相结合的术语“成形”是指“精确成形的”以及“不规则成形的”磨料结构。本发明的磨料制品可以包括在背衬上以预定阵列(有序图案)排列的多个这样的成形结构。作为选择，成形结构可以在背衬上随机地布置(随机图案)或者不规则地布置。
成形结构的形状可以是多种几何构造中的任何构造。与背衬接触的形状基部的表面积可以大于复合结构的末端的表面积。成形结构可以具有选自下述群组的形状，所述群组包括：锥体、截锥体、三棱锥、截头三棱锥、四棱锥、截头四棱锥、矩形块、立方体、直柱、直立敞口管、半球体、具有半球形末端的直柱、直立肋、具有圆形末端的直立肋、多面体及其组合。成形结构的形状可以从多种几何形状中选择，诸如棱柱、平行六面体或具有任何横截面的柱。通常，在不包括基部的情况下，成形结构具有两个(对于柱体或截锥体)、三个、四个、五个或六个表面。成形结构在基部处的横截面形状可以与末端处的横截面形状不同。这些形状之间的过渡可以是平滑而连续的，或者可以以不连续的台阶出现。成形结构还可以具有不同形状的组合。成形结构还可以以行、螺旋形、螺线形或栅格方式布置，或者可以随机地布置。
形成成形结构的侧面可以与背衬垂直、相对于背衬倾斜、或者朝向末端宽度减小。虽然制造起来可能会更困难，但是也可以使用末端处的横截面大于连接端处的横截面的成形结构。
各成形结构的高度优选地相同，但是也可以在单个磨料制品中具有高度不同的成形结构。成形结构的高度通常可以小于约20mm(0.79in)，更具体地说，在约0.25至5mm(0.0098至0.2in)的范围内。成形结构的直径或横截面宽度可以在约0.25至25mm(0.01至0.98in)的范围内，更典型地在约1至10mm(0.039至0.39in)的范围内。
成形结构的基部可以彼此邻接，或者作为选择，相邻成形结构的基部可以彼此隔开指定距离。
磨料复合结构的密集度可以在约0.15至100个成形结构/cm2(1至645个成形结构/in2)的范围内，优选的是，在至少约0.25至60个成形结构/cm2(1.6至390个成形结构/in2)的范围内。直线间距可以是变化的，使得结构的密度在一个位置大于另一个位置。结构的直线间距在约0.4至约10个结构/直线cm(1至25个结构/直线in)的范围内，优选的是，在约0.5至约8个结构/直线cm(约1.3至约20个磨料结构/直线in)的范围内。
支承面积百分比可以在约5％至约95％的范围内，典型地在约10％至约80％的范围内，优选地在约25％至约75％的范围内，更优选地在约30％至约70％的范围内。支承面积百分比是末端的面积总和的100倍除以其上布置成形结构的背衬的总面积(包括空隙)。
成形结构优选地以预定图案布置在背衬上。通常来说，成形结构的预定图案与用于在背衬上设置临时结构的多孔鼓上的空腔图案相对应。于是该图案在一个制品与另一制品之间可复制。
在一个实施例中，本发明的磨料制品可以包括阵列形式的结构。关于单个制品，规则的阵列是指结构的行和列对齐。在另一实施例中，结构可以以“随机”阵列或图案的形式布置。这表示结构在特定行和列中未对齐。例如，结构可以按照美国专利No.5,681,217(Hoopman等人)中所述的方式布置。然而，可以理解，该“随机”阵列是预定的图案，因为结构的位置是预定的并且与用于制造磨料制品的制造工具中的空腔位置相对应。术语“阵列”是指“随机的”以及“规则的”阵列。
可选的附加涂层
本发明的磨料制品的可选实施例包括施加在结构的至少一部分之上的附加涂层。这种涂层也称为“复胶”涂层，其组分可以与其所施加的结构的组分相同或不同。可选的附加涂层可以在本质上为颗粒状或液态，可以为热塑性的或热固性的，可以为无机的或有机的。这种涂层可以从溶液、分散体施加、或作为100％的固体施加。这种涂层可以包括或不包括另外的磨粒、磨料聚集体、或磨料复合物。合适的涂层的例子包括：增强树脂、润滑剂、研磨助剂、着色剂、或诸如改变结构的性能或外观的其它材料。
实例
现在将参考下面实例进一步描述本发明，其中除非特别提到，所有的份和百分比都是按重量计。
表1：材料
  标识   描述
  粉末A   商业上可以从EMS-CHEMIE(North America)Inc.，Sumter，SC以商品名称GRILTEX D1644EP1获得的热固性共聚聚酯粘接粉
  粉末B   商业上可以从EMS-CHEMIE(North America)
  Inc.，Sumter，SC以商品名称GRILTEX D1644EP1-P3获得的热固性共聚聚酯粘接粉
  粉末C   商业上可以从EMS-CHEMIE(North America)Inc.，Sumter，SC以商品名称GRILTEX D1441EP1获得的热塑性共聚聚酯粘接粉
  粉末D   商业上可以从EMS-CHEMIE(North America)Inc.，Sumter，SC以商品名称GRILTEX 6E P 1获得的热塑性共聚聚酯粘接粉
  粉末E   商业上可以从EMS-CHEMIE(North America)Inc.，Sumter，SC以商品名称GRILTEX D1500AP82获得的热塑性共聚聚酰胺粘接粉
  粉末F   商业上可以从Bostik，Middleton，MA以商品名称BOSTIK 5216BE获得的热塑性共聚聚酰胺粘接粉
  粉末G   商业上可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称SCOTCHCAST 265获得的热固性环氧粉
  粉末H   商业上可以从Rutgers-Plenco LLC，Sheboygan，WI以商品名称6109FP获得的带有六亚甲基四胺的线性酚醛树脂
  粉末I   商业上可以从Atotech USA Inc.，Rock Hill，SC以商品名称FLUOBORATE Spec.104获得的氟硼酸钾
  粉末J   商业上可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称SCOTCHKOTE 6258获得的热固性环氧树脂粉
  矿物A   ANSI分级的36级粒度氧化铝
  矿物B   FEPA分级的120级粒度氧化铝
  矿物C   FEPA分级的120级粒度碳化硅
  矿物D   商业上可以从Fujimi Corporation，Elmhurst，IL以商品名称GC 700获得的700级粒度绿色碳化
  硅
  矿物E   商业上可以从Fujimi Corporation，Elmhurst，IL以商品名称WA 3000获得的3000级粒度白色氧化铝
  矿物F   FEPA分级的320级粒度氧化铝
  矿物G   FEPA分级的80级粒度氧化铝
  比较例A   商业上可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称3MTM MULTICUT A Cloth YF Wt.，369F，P120获得的涂覆有氧化铝的磨料制品
  比较例B   商业上可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称3MTM REGALTM Resin Bond Cloth YF Wt.，964F，P120获得的涂覆有氧化铝的磨料制品
  比较例C   商业上可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称3MTM SURFACE CONDITIONING A-MED获得的非织造磨料制品
  比较例D   仅仅利用Scotch-Brite Type A Very fine web制造滚刷。切割8个片状物，并且放入16个成形托盘的每个托盘中。芯体、芯体粘接剂以及成形技术如实例20中所述。
  比较例E 利用每个成形托盘8个片状物制造滚刷，托盘为Type A-CRS Surface Conditioning Material(可以从3M Co.，St.Paul，MN获得)。芯体、芯体粘接剂以及成形技术如实例20中所述。
  比较例F   商业上可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称3MTM SURFACE CONDITIONING A-CRS获得的非织造磨料制品
  比较例G   商业上可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称3MTM SURFACE CONDITIONING SEA-CRS获得的非织造磨料制品
  背衬A   商业上可以从Milliken  and  Company，
  Spartanburg，SC以商品名称(101×62，2.08Yd./Lb.，PFC TENCELTM LYOCELL JEANS，1537mm(60.5in)Wide)获得的织造人造纤维织物
  背衬B   商业上可以从Milliken and Company，Spartanburg，SC以商品名称(101×43，1.15Yd./Lb.，Polyester Sateen，High Tenacity，DryHeat Set 1416mm(55.755in)Wide)获得的织造人造纤维织物
  背衬C   商业上可以从Milliken and Company，Spartanburg，SC以商品名称(68×46，1.28Yd./Lb.，Open End Greige  Cotton Drills，1613mm(63.5in)Wide)获得的织造棉织物
实例1
通过混合15g(0.0331b)的粉末A与85g(0.191b)矿物B而形成颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物。通过在封闭的容器中摇动一段时间而使颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物彻底地共混，该段时间的长度通过视觉检查而确定。底漆混合物是60份树脂粉末C与40份树脂粉末A的共混物。通过在封闭的容器中摇动大约30秒而使底漆混合物彻底地共混。将在制造过程中已经染色并且拉伸的200mm×300mm(8in×12in)的一片背衬A放在大致相同尺寸的金属板上。通过采用金属片均匀地涂覆少量底漆混合物而将底漆混合物的薄涂层施加在背衬A上。采用该方法施加底漆混合物可以在随后的固化步骤中产生大约0.05至0.15mm(0.002至0.006in)厚的层。将1.27mm(0.050in)厚的穿孔金属筛板(从Harrington and KingPerforating Company，Chicago，Illinois获得的商品名称为“3/16staggered”的产品)放在涂覆有底漆混合物的背衬A的顶面上，该金属筛板具有4.76mm(0.1875in)直径的孔，孔的中心距为6.35mm(0.25in)，每平方厘米具有2.87个孔(每平方英寸18.5个孔)，或者51％的开孔面积。
然后采用金属片将颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物刮入(即，迫使其穿过筛板)穿孔金属筛板的孔中，以覆盖试样区域，除去任何多余混合物。小心地移走金属筛板，使颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的临时成形结构保持穿孔筛板的孔的形状。然后使带有底漆涂层以及颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的临时成形结构的背衬A从金属板滑动到加热到204℃(400°F)的台板上，并且使其固化4分钟，从而导致临时成形结构变为附着于涂覆有固化底漆的背衬A上的永久成形结构。
将所产生的包括永久成形结构的背衬A冷却至室温，然后切成大约38mm×216mm(1.5in×8.5in)的带以及127mm(5in)的盘。然后，采用具有防护衬的压敏粘接带(可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称SCOTCH 9690获得)覆盖背衬A的未涂覆面，该压敏粘接带可以用于连接到试样架上进行后续测试。
实例2至9
这些实例的制备方法与实例1中的步骤相似，变化在于表2中列出的组成物和固化时间。
实例10
除了在制造颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物时，在添加矿物A之前，将3滴润湿剂(从Ferro Corporation，Cleveland，OH以商品名称“SANTICIZER 8”获得)加入到15g(0.0331b)的粉末B中并且彻底混合之外，该实例的制备与实例1中的步骤相同。
表2
  实例#   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
  固化时间(分钟204℃(400°F)) 4 2 2 4 7 3 4 4 3 4
  树脂粉末A   15％   17.5％   15％   20％   40％
  树脂粉末B   15％
  树脂粉末D   15％
  树脂粉末E   15％
  树脂粉末F   1.5％
  树脂粉末G   17.5％
  树脂粉末H   10.5％
  树脂粉末I   2.5％
  矿物A   85％
  矿物B   85％   85％   85％   82.5％   88％
  矿物C   80％   85％
  矿物D   80％
  矿物E   60％
实例11
按照如下步骤制造磨料制品：通过在7.5升(2加仑)的塑料容器中混合600g(1.3lb)粉末A和900g(2.0lb)粉末C而制备底漆混合物。紧固容器的盖子，并且通过搅拌5分钟而使混合物彻底共混。通过混合600g(1.3lb)粉末A和3400g(7.5lb)矿物B而制备颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物。采用工业混合器(从Patterson Kelley Co.Inc，East Stroudsburg，PA以商品名称“TWIN SHELL DRY BLENDER”获得)混合15分钟而使该混合物彻底共混。将颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物引导至定体积双螺杆粉末供给装置的料斗。将该定体积供给装置调节为以142g/min(0.31lb/min)的速度将颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物供给到15.2cm(6in)宽×45.7cm(18in)长的槽的背面，该槽是振动供给装置(从FMC Corporation，Homer City，PA以商品名称“SYNTRON MAGNETIC FEEDER”获得的型号为FT01-A的产品)的一部分。将该振动供给装置调节为提供从定体积供给装置接收的颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的全宽度流。另外将振动供给装置调节为引导颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的流动体通过分配装置的多孔鼓的顶部，从而使混合物可以向下掉落到分配装置的多孔鼓的内表面上，以便于收集在分配装置的刮棒装置的上游侧。
将背衬A从张力受控的开卷机展开，穿过图1所示本发明的装置，然后缠绕在速度和张力受控的制品卷绕器上。将底漆混合物的一部分成堆地布置在底漆分配装置的刮刀式涂覆片的后面。将刮刀式涂覆片调节为在背衬A之上有0.254mm(0.010in)的间隙，以便在背衬向前移动时使底漆粉末能够铺设在背衬的表面上。将分配装置内部的刮棒装置调节为刮分配装置的多孔鼓部件的内部，从而在操作中不允许任何明显数量的颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物被携带越过刮棒。
调节183cm(72in)的底漆加热台板，以在其5个相等长度的加热区上提供温度分布，其中区域1设定为110℃(230°F)、区域2至5设定为121℃(250°F)。调节457cm(180in)的颗粒固化台板，以在其12个相等长度的加热区上提供温度分布，其中区域1至2设定为149℃(300°F)、区域3设定为177℃(350°F)、区域4至12设定为204℃(400°F)。另外，红外加热器(3个区域，每个区域1米长)组设定为232℃(450°F)的温度，该红外加热器组位于受热台板上方5cm(2in)处，并且从距离受热台板的前端大约1m处开始。
分配装置的多孔鼓由两个支撑凸缘以及30.5cm(12in)直径的管构成，管的长度为33cm(13in)，壁厚为1.575mm(0.062in)，具有如图2所示(并非按比例绘制)的交错圆孔图案。这些孔具有4.76mm(0.1875in)的直径，并且孔的中心距为6.35mm(0.25in)，以产生大约2.87个孔/cm2(18.5个孔/in2)、或者大约51％开孔面积的图案。管悬挂在与轴相连的凸缘之间，该轴使多孔鼓能够围绕轴旋转，而刮棒保持静止。带有与多孔鼓的外表面接触的橡胶部件的外部刮棒用于在过量矿物与背衬A接触之前将其从鼓上刮除。
通过如下方式启动制造过程，即：开动制品卷绕器以便为柔性背衬A提供卷收张力，然后采用足够的压力使覆盖有橡胶的驱动辊与靠在多孔鼓上的背衬A接触，以确保有效地驱动背衬A而不使多孔鼓变形。来自开卷机的张力另外确保背衬A与分配装置的多孔鼓良好地接触。开动橡胶驱动辊，这使多孔鼓开始旋转并且使柔性背衬A以大约113cm/min(3.7ft/min)的速度移动通过装置。通过刮刀式涂覆片将底漆混合物涂覆在背衬A上，将底漆混合物在选定的温度下充分加热至部分熔化但是不使混合物完全固化，以使底漆混合物在视觉上似乎保持其粉末特性，但是不会从背衬A转移到控制膜片路径所需的任何传送辊上。当覆盖背衬A的底漆混合物与旋转筛板印刷机的多孔鼓接触时，颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物开始流动。将刮棒设定在大致靠近多孔鼓的水平切线的位置处，并且辅助将颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物穿过鼓的穿孔刮到背衬A上。通过由涂覆操作的线性速度决定的颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的流入以及穿过鼓的穿孔的流出之间的平衡在刮棒后保持少量颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物。然后将包含铺设的临时成形结构的背衬A转移到基本水平的路径中的颗粒状固化台板的金属表面上。来自颗粒固化台板的第一区域的热量使临时成形结构软化，并且粘合力显著地增强，对于振动或运动更不敏感。当包含印刷的临时成形结构的背衬A沿着颗粒固化台板进一步移动时，增加的接触时间和温度使临时成形结构变为永久成形结构。在离开颗粒固化台板之后，将包含永久成形结构的背衬A空气冷却，随后通过卷绕器卷绕成卷。根据利用数字测微计(从Brownand Sharp，North Kingstown，RI以商品名称“Digit-Cal MK IV”获得)测量的大约至少6个结构的平均直径进行计算，各个永久成形结构以大约12.7cm(5in)宽的交错图案布置，并且直径为大约4.34mm(0.171in)。根据利用自动测厚仪(从Testing Machines Inc，Amityville，NY以商品名称Model 49-70获得)测量的大约至少5个结构的平均高度进行计算，并且通过获得背衬A的顶面上的成形结构的总厚度，然后减去底漆混合物和背衬A的组合厚度来确定，成形结构的高度为大约1.3mm(0.051in)。通过获得成形结构、底漆混合物以及背衬A的总重量，然后减去底漆混合物以及背衬A的重量，然后除以试样区域上成形结构的数量来进行计算，各个成形结构的重量为大约0.0308g(0.001oz)。然后使用该单独的重量计算成形结构的密度和体积空隙率，获得的密度值为约1.6g/cm3(0.058lb/in3)，体积空隙率为大约47％。根据利用硬度测量仪(从Shore Instrument&Mfg.Co.，Inc，Jamaica，NY以商品名称“Shore Type D”获得)测量的至少10个成形结构的平均测量结果进行计算，成形结构的肖氏D级硬度为大约71。通过获得背衬A与固化底漆混合物的总厚度，然后减去背衬A本身的厚度来计算，底漆厚度为大约0.101mm(0.004in)。然后将所得到的包括永久成形结构的背衬A切割成大约38mm×216mm(1.5in×8.5in)的带以及127mm(5in)的盘。然后采用具有防护衬的压敏粘接带(可以从3MCompany，St.Paul，MN以商品名称SCOTCH 9690获得)覆盖背衬A的未涂覆面，该压敏粘接带可以用于连接到试样架上进行后续测试。
实例12
除了如图1所示将接触辊在设定为232℃(450°F)温度的红外加热器组紧前面引入装置中之外，实例12的制备方法与实例11相同。在这里，使更具有粘结力但是仍然可变形的成形结构通过冷却的接触辊下方，该冷却的接触辊的间隙小于背衬A上临时成形结构的厚度。该接触辊对背衬A上仍然可变形的成形结构进行压缩，从而使成形结构更密实并且使成形结构的末端平整。当包括平整并压实的成形结构的背衬A以大约113cm/min(3.7ft/min)的速度移动到颗粒固化台板上方时，增加的接触时间和温度使临时成形结构变为永久成形结构。各个永久成形结构以大约15.2cm(6in)宽的交错图案布置，并且直径为大约5.0mm(0.197in)，高度为大约0.79mm(0.031in)。各个成形结构的重量为大约0.0311g(0.0011oz)，获得的密度值为约2.01g/cm3(0.073lb/in3)，体积空隙率为大约34％。底漆厚度为大约0.102mm(0.004in)。成形结构的肖氏D级硬度为大约79。
实例13
除了通过混合700g(1.5lb)粉末A与3,300g(7.3lb)矿物F来制备颗粒状可固化粘接剂与磨粒的混合物之外，实例13的制备方法与实例11相同。包括成形结构的背衬A在以137cm/min(4.5ft/min)的速度传送时固化，红外加热器组设定为232℃(450°F)的温度。各个永久成形结构以大约12cm(4.75in)宽的交错图案布置，并且直径为大约4.76mm(0.188in)，高度为大约1.4mm(0.055in)。各个成形结构的重量为大约0.0239g(0.00084oz)，获得的密度值为约1.20g/cm3(0.043lb/in3)，体积空隙率为大约61％。底漆厚度为大约0.152mm(0.006in)。成形结构的肖氏D级硬度为大约63。
实例14
除了通过混合750g(1.65lb)粉末A与750g(1.65lb)粉末D来制备底漆混合物，并且通过混合700g(1.5lb)粉末G与3,300g(7.3lb)矿物B来制备颗粒状可固化粘接剂与磨粒的混合物之外，实例14的制备方法与实例11相同。包括成形结构的背衬A在以76cm/min(2.5ft/min)的速度传送时固化，红外加热器组设定为315℃(600°F)的温度。各个永久成形结构以大约12cm(4.75in)宽的交错图案布置，并且直径为大约4.19mm(0.165in)，高度为大约1.27mm(0.050in)。各个成形结构的重量为大约0.0408g(0.0014oz)，获得的密度值为约2.33g/cm3(0.084lb/in3)，体积空隙率为大约20％。底漆厚度为大约0.102mm(0.004in)。成形结构的肖氏D级硬度为大约80。
实例15
除了通过混合600g(1.3lb)粉末D与3,400g(7.5lb)矿物B来制备颗粒状可固化粘接剂与磨粒的混合物之外，实例15的制备方法与实例11相同。包括成形结构的背衬A在以116cm/min(3.8ft/min)的速度传送时固化，红外加热器组设定为274℃(525°F)的温度。各个永久成形结构以大约12cm(4.75in)宽的交错图案布置，并且直径为大约4.44mm(0.175in)，高度为大约1.3mm(0.051in)。各个成形结构的重量为大约0.0415g(0.0015oz)，获得的密度值为约2.07g/cm3(0.075lb/in3)，体积空隙率为大约32％。底漆厚度为大约0.152mm(0.006in)。成形结构的肖氏D级硬度为大约66。
实例16
除了用作分配装置的旋转筛板印刷机的筛板由直径为30.5cm(12in)、长度为33cm(13in)并且壁厚为1.27mm(0.050in)的管构成，并且具有如图8所示的交错孔图案之外，实例16的制备方法与实例11相同。这些穿孔的宽度为2.54mm(0.100in)，长度为7.62mm(0.300in)，每行中的穿孔的间距为2.54mm(0.100in)，这些行的中心距为5.08mm(0.200in)，从而产生大约1.94个孔/cm2(12.5个孔/in2)、或者大约38％开孔面积的图案。包括成形结构的背衬A在以146cm/min(4.8ft/min)的速度传送时固化，红外加热器组设定为232℃(450°F)的温度。各个永久成形结构以大约12cm(4.75in)宽的交错图案布置，并且长度为大约6.83mm(0.269in)，宽度为大约2.1mm(0.083in)，高度为大约1.14mm(0.045in)。各个成形结构的重量为大约0.0333g(0.0012oz)，获得的密度值为约1.82g/cm3(0.0661b/in3)，体积空隙率为大约40％。底漆厚度为大约0.152mm(0.006in)。成形结构的肖氏D级硬度为大约72。
实例17
按照如下步骤制造磨料制品：通过将粉末A和粉末C以重量比40：60相混合而制备底漆混合物。在工业用V-Blend混合器中混合12分钟而使底漆混合物彻底共混。通过将矿物B、粉末J和粉末I以重量比78：15∶7相混合而制备颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物。
将底漆混合物引导至定体积单螺杆粉末供给装置的料斗。如图1所示，将一部分底漆混合物置于安装在底漆分配装置14的刮刀式涂覆片15后面的槽状料斗16中。在具有大约1.27cm(0.5in)宽×17.8cm(7in)长的开口的料斗底部与料斗下面的背衬C之间保持大约0.76mm(0.030in)的间隙。将刮刀式涂覆片调节为在背衬C之上有0.254mm(0.010in)的间隙，以便在背衬以大约91cm/min(3ft/min)的速度向前移动时使底漆粉末能够铺设在背衬的表面上。底漆混合物的涂层如实例11所述那样布置在背衬C上，并且在126℃(260°F)的温度下熔化。在离开底漆固化台板之后，将包括部分熔化底漆的背衬C空气冷却并且随后通过卷绕器卷绕成卷34。
然后，将如上所述包括部分熔化底漆的背衬C重新导入本发明的装置。将颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物引导至安装在底漆分配装置14的刮刀式涂覆片15上的槽状料斗中。在涂覆片15底部与料斗下面的涂覆有部分熔化底漆的背衬C之间保持大约1.57mm(0.062in)的间隙。将刮刀式涂覆片15调节为在涂覆有底漆的背衬C之上有1.39mm(0.055in)的间隙，以便在背衬以大约91cm/min(3ft/min)的速度向前移动时，使颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物能够以连续的层铺设在背衬C的表面上。颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的涂层布置在背衬C上，并且在底漆固化台板和颗粒固化台板上在204℃(400°F)的温度下熔化。在离开颗粒固化台板之后，将包括永久成形结构的背衬C空气冷却并且随后通过卷绕器卷绕成卷34。
将所得到的包括永久成形结构的背衬C冷却至室温，然后切割成大约38mm×216mm(1.5in×8.5in)的带以及127mm(5in)的盘。然后采用具有防护衬的压敏粘接带(可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称SCOTCH 9690获得)覆盖背衬C的未涂覆面，该压敏粘接带可以用于连接到试样架上进行后续测试。可以容易地使该片状磨料制品断裂，以形成由裂纹隔开但牢固地连接在背衬C上的单独的随机形状。这种通常称为挠曲的断裂增大了磨料制品的柔性。
实例18
除了如实例17所述制备底漆以及颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物，并且使用背衬B代替背衬A之外，实例18的制备方法与实例11相同。通过将矿物F和粉末J以重量比73∶30相混合而制备颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物。如实例17所述地分配底漆混合物，采用具有传送带的矿物料斗代替实例11中使用的定体积双螺杆粉末供给装置和振动供给装置。用作分配装置的旋转筛板压印机的筛板由直径为30.5cm(12in)、长度为33cm(13in)并且壁厚为1.27mm(0.050in)的管构成，并且具有如图8所示的交错孔图案。这些穿孔的宽度为2.79mm(0.110in)，长度为8.38mm(0.330in)，每行中的穿孔的间距为1.38mm(0.055in)，这些行的中心距为4.19mm(0.165in)，从而产生大约2.74个孔/cm2(15.7个孔/in2)、或者大约57％开孔面积的图案。背衬B上的成形结构在以91cm/min(3.0ft/min)的速度传送时固化，并且不使用红外加热器。底漆混合物在126℃(260°F)的温度熔化，将颗粒固化台板调节为提供204℃(400°F)的温度。各个永久成形结构以大约13.3cm(5.25in)宽的交错图案布置，并且宽度为大约2.05mm(0.081in)，长度为大约7.7mm(0.303in)，高度为大约0.69mm(0.027in)。各个成形结构的重量为大约0.0241g(0.000849oz)，获得的密度值为约2.22g/cm3(0.0801lb/in3)，体积空隙率为大约30％。底漆厚度为大约0.101mm(0.004in)。成形结构的肖氏D级硬度为大约81。
实例19
除了使用背衬B代替背衬C，并且将颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物引导至第二刮刀式涂覆槽之外，实例19的制备方法与实例17相同，其中第二刮刀式涂覆槽位于颗粒固化台板的第一区域上，并且关闭温度控制器以允许进行单个整体的涂覆过程，不再需要实例17中所述的重新导入。将第二刮刀式涂覆工作站的刮刀式涂覆片调节为在涂覆有底漆的背衬B之上有1.67mm(0.066in)的间隙，以便在背衬以大约91cm/min(3ft/min)的速度向前移动时，使颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物能够以连续的铺设在背衬的表面上。在第二刮刀式涂覆工作站下游30cm(12in)的范围内，颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物以热塑性方式充分地熔化，并且采用图案辊进行模压，该图案辊在总体直径为10.11cm(3.981in)的圆周上具有以4.24mm(0.167in)的距离等距间隔的一系列面向外的平行、锋利的刀状片，每个刀片突出2.24mm(0.088in)。首先沿移动膜片的纵向手工模压颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的片材，然后垂直于移动的膜片但是在第一模压区域中模压颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的片材。手的应力足以使刀片几乎穿透至背衬。所产生的模压片材在固化之后为大约10.9cm(4.32in)宽。各个永久成形结构为大约4.0mm(0.157in)的正方形，并且高度为大约0.83mm(0.033in)。
将所得到的包括通过模压而产生的永久成形结构的背衬B冷却至室温，然后切割成大约38mm×216mm(1.5in×8.5in)的带。然后采用具有防护衬的压敏粘接带(可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称SCOTCH 9690获得)覆盖背衬B的未涂覆面，以提供可以用于连接到试样架上进行后续测试的制品。可以沿着模压特征物的基部容易地使该模压片状磨料制品断裂，以形成牢固地连接在背衬B上的单独的特征物。这种通常称为挠曲的断裂增大了磨料制品的柔性。
实例20
通过交替布置可以以商品名称SCOTCH-BRITE Type A-VeryFine web(可以从3M Company，St.Paul，MN获得)的非织造磨料制品的片状物以及实例17所示的片状物，而制备带有76.2mm(3in)的一体聚合物芯体的如图17所示的实验用203mm(8in)直径的滚刷。通过模切出63.5mm(2.5in)宽×127mm(5in)长的膜片段而构造滚刷。将8个非织造磨料制品(SCOTCH-BRITE)膜片的片状物与8个实验用涂覆有实例17的磨料制品的片状物交替布置。将该片状物堆放在压力机的台板之间，片状物堆的高度从约76.2mm(3in)减小至约19mm(3/4in)。然后在材料堆再次达到其初始高度之前立刻将压缩的交替片状物堆放入成形托盘中。成形托盘由1.27mm(0.05in)的金属片材构成，宽度为大约27mm(17/16in)，具有大约44.5mm(1.75in)的侧壁。将所述交替段的堆放入16个单独的成形托盘中。将装载后的成形托盘周向均匀地放入机械装置中，使得从成形托盘突出的膜片产生大约133.4mm(5.25in)的内径。
利用玻璃纤维增强的芯体(可以从Strongwell，Chatfield，MN获得)作为聚合物芯体制造具有85.7mm(3.375in)的外径和76.2mm(3in)的内径的刷子。在该芯体上手工涂敷大约4.76mm(3/16in)厚的环氧树脂衬。该芯体树脂系统由重量比为1∶1∶0.037的固化剂(CAPCURE3-800)(可以从Cognis Corp.，Kankakee，IL获得)、Dow DEN-438和EPON 828(可以从Brenntag Great Lakes LLC，St.Paul，MN获得)的按重量计50/50的混合物、以及(CAPCURE EH-30)(Cognis Corp.)构成。将带有未固化树脂衬的芯体放入包含堆积的、压缩的片状物段的托盘内部。然后将带有片状物的16个托盘机械地压入芯体的未固化树脂衬中，并保持在位。当树脂固化时，移走金属托盘。利用旋转切削轮从所得到的结构中切割出203.2mm(8in)外径×76.2mm(3in)内径的宽滚轮。
实例21
制造如图15所示的盘状磨料制品。通过混合30g(0.066lb)的粉末J、65g(0.14lb)矿物G以及7g(0.015lb)的粉末I，而形成颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物。通过在封闭的容器中摇动一段时间而使颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物彻底地共混，该段时间的长度通过视觉检查而确定。底漆混合物是30份树脂粉末C与70份树脂粉末A的共混物。通过在封闭的容器中摇动大约30秒而使底漆混合物彻底地共混。将在制造过程中已经染色并且拉伸的200mm×300mm(8in×12in)的一片背衬C放在大致相同尺寸的金属板上。通过采用金属片均匀地涂覆少量底漆混合物而将底漆混合物的薄涂层施加在背衬C上。采用该方法施加底漆混合物可以在随后的固化步骤之后产生大约0.05至0.15mm(0.002至0.006in)厚的层。然后将带有底漆涂层的背衬C小心地从金属板滑动到加热到204℃(400°F)的台板上，并加热30秒，从而使底漆层熔化。将1.57mm(0.062in)厚的甲基丙烯酸甲酯塑料(PLEXIGLASTM)片放在涂覆有熔化底漆混合物的背衬C的顶面上，该塑料片具有以总体直径为大约177.8mm(7in)的圆形图案等距间隔的88个锥形孔。这些孔在窄端具有1.88mm(0.074in)的宽度，在宽端具有3.35mm(0.132in)的宽度，并且长度为大约38.1mm (1.50in)。
然后采用金属片将颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物刮入甲基丙烯酸甲酯塑料(PLEXIGLASTM)片的孔中，以覆盖试样区域，除去任何多余混合物。小心地移走图案化的甲基丙烯酸甲酯塑料(PLEXIGLASTM)片，使颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的临时成形结构保持甲基丙烯酸甲酯塑料片的孔的形状。然后小心地使带有底漆涂层以及颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的临时成形结构的背衬C从金属板滑动到加热到204℃(400°F)的台板上，并且使其固化10分钟，从而导致临时成形结构变为附着于涂覆有固化底漆的背衬C上的永久成形结构。
将所得到的包括永久成形结构的背衬C冷却至室温，然后采用具有防护衬的压敏粘接带(可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称SCOTCHTM 9690获得)覆盖背衬C的未涂覆面。移走防护衬，将复合结构粘附到可以从NVF Company，Yorklyn，DE获得的0.840mm(0.032in)厚的半柔性硫化纤维背衬上。然后将层压材料切割成具有22.2mm(7/8in)中心孔的直径为大约177.87mm(7in)的盘。
实例22
将实例24的试件切割成大约38mm×216mm(1.5in×8.5in)的带。然后采用具有防护衬的压敏粘接带(可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称SCOTCHTM 9690获得)覆盖实例24的未涂覆面，该粘接带可以用于连接到试样架上进行后续测试。然后采用4份水与1份硬脂酸锌悬浮液(可以从Witco Corporation，Memphis，TN获得的Zinc Stearate Z-60悬浮液)的悬浮液刷涂试样的涂覆面。然后在71℃(160°F)的热气烘箱中将试样干燥大约30分钟。完全干燥后的附加重量是大约0.07g。
实例23
通过混合150g(0.33lb)水、3g(0.007lb)PS8300(可以从EMS-Griltech，Sumter，SC.获得的增稠剂)以及3g(0.007lb)PS8500(可以从EMS-Griltech，Sumter，SC.获得的悬浮稳定剂)，而形成颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的湿浆料。在该混合物中加入34g(0.0751b)的粉末J、152g(0.33lb)的矿物F以及14g(0.03lb)的粉末I。通过在容器中机械搅拌一段时间而使该颗粒状可固化粘结剂与磨粒的浆料彻底地共混，该段时间的长度通过视觉检查而确定。底漆混合物是60份树脂粉末C与40份树脂粉末A的干性共混物。通过在封闭的容器中摇动大约30秒而使底漆混合物彻底地共混。将在制造过程中已经染色并且拉伸的200mm×300mm(8in×12in)的一片背衬C放在大致相同尺寸的金属板上。通过采用金属片均匀地涂覆少量底漆混合物而将底漆混合物的薄涂层施加在背衬C上。采用该方法施加底漆混合物可以在随后的固化步骤之后产生大约0.05至0.15mm(0.002至0.006in)厚的层。然后将带有底漆涂层的背衬C小心地从金属板滑动到加热到204℃(400°F)的台板上，并加热30秒，从而使底漆层熔化。将1.27mm(0.050in)厚的穿孔金属筛板(从Harrington and King Perforating Company，Chicago，Illinois获得的商品名称为“3/16staggered”的产品)放在涂覆有底漆混合物的背衬A的顶面上，该金属筛板具有4.76mm(0.1875in)直径的孔，孔的中心距为6.35mm(0.25in)，每平方厘米具有2.87个孔(每平方英寸18.5个孔)，或者51％的开孔面积。
然后采用金属片将颗粒状可固化粘结剂与磨粒的浆料刮入穿孔金属筛板的孔中，以覆盖试样区域，除去多余混合物。小心地移走穿孔金属筛板，使颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的临时成形结构保持穿孔筛板的孔的形状。然后将带有底漆涂层以及颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物的临时成形结构的背衬C在93℃(200°F)温度下干燥大约1小时。然后将干燥后的试样放在加热到204℃(400°F)的台板上，并且使其固化10分钟。
将所产生的包括永久成形结构的背衬C冷却至室温，然后切成大约38mm×216mm(1.5in×8.5in)的带以及127mm(5in)的盘。然后采用具有防护衬的压敏粘接带(可以从3M Company，St.Paul，MN以商品名称SCOTCHTM 9690获得)覆盖背衬C的未涂覆面，该压敏粘接带可以用于连接到试样架上进行后续测试。
实例24
除了通过将矿物B、粉末J和粉末I以重量比78∶15∶7相混合而制备颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物，并且使用背衬C代替背衬B之外，实例24的制备方法与实例18相同。底漆混合物在129℃(265°F)的温度熔化，将颗粒固化台板调节为提供188℃(370°F)的温度。包括成形结构的背衬C在以213cm/min(7.0ft/min)的速度传送经过颗粒固化台板时部分固化。包括成形结构的背衬C在以183cm/min(6.0ft/min)的速度传送时在设定为190℃(374°F)温度的大约18.3m(60ft)长的工业循环空气烘箱中进一步固化。各个永久成形结构以大约16.5cm(6.5in)宽的交错图案布置，并且宽度为大约2.16mm(0.085in)，长度为大约8.3mm(0.327in)，高度为大约1.09mm(0.043in)。各个成形结构的重量为大约0.038217g(0.001347oz)，获得的密度值为约1.95g/cm3(0.0801lb/in3)，体积空隙率为大约38％。底漆厚度为大约0.101mm(0.004in)。成形结构的肖氏D级硬度为大约70。
实例25
除了通过将矿物F、粉末J和粉末I以重量比76∶17∶7相混合而制备颗粒状可固化粘结剂与磨粒的混合物，并且使用背衬C代替背衬B之外，实例25的制备方法与实例18相同。底漆混合物在129℃(265°F)的温度熔化，将颗粒固化台板调节为提供188℃(370°F)的温度。包括成形结构的背衬C在以213cm/min(7.0ft/min)的速度传送经过颗粒固化台板时部分固化。包括成形结构的背衬C在以183cm/min(6.0ft/min)的速度传送时在设定为190℃(374°F)温度的大约18.3m(60ft)长的工业循环空气烘箱中进一步固化。各个永久成形结构以大约16.5cm(6.5in)宽的交错图案布置，并且宽度为大约2.46mm(0.097in)，长度为大约8.3mm(0.327in)，高度为大约0.97mm(0.038in)。各个成形结构的重量为大约0.032378g(0.00114oz)，获得的密度值为约1.64g/cm3(0.0801lb/in3)，体积空隙率为大约48％。底漆厚度为大约0.101mm(0.004in)。成形结构的肖氏D级硬度为大约69。
测试方法
测试过程I
将预称重的用作工件的1010碳钢圆盘安装在受机械驱动的可变速车床的主轴上，调节主轴的转速(圈/分钟)以在旋转盘的外边缘处产生1353米/分钟(5035英尺/分钟)的表面测试速度。将三张圆盘在主轴上组装在一起，以形成14.27mm(0.561in)的实心厚度，每张圆盘的直径为大约203mm(8in)，带有31.75mm(1.25in)的中心孔，厚度为4.75mm(0.187in)。将包括预称重试样支架的支撑件与旋转盘水平地接触，从而使得圆盘以22.2牛顿(5lbf)的力接触试样，其中尺寸为大约216mm×38mm(8.5in×1.5in)的试样安装在支架表面上。支撑件沿切向上下摆动，摆动的行程长度为127mm(5in)，行程速度为每秒66mm(2.6in)。旋转工件与试样之间的接触保持14秒，之后停止接触26秒。在测试序列中将该步骤序列重复10次，之后测定试样和工件的重量损失。为每个测试结果记录三个试样的平均值。结果列在表3中。
测试过程II
该测试过程与测试过程I的不同之处在于工件与试样之间的接触时间是22秒，在每个循环之后都对工件与试样称重。将该序列进行15次，或者直到试样磨损至背衬为止。与测试循环号相关联地记录工件与试样的重量损失，从而表明随时间变化的研磨性能。为每个测试结果记录一个试样。结果列在表4中。
测试过程III
该测试方法对试样所赋予的表面粗糙镀进行测量，试样在干性条件下使用以便为工件提供光洁度。将轨道磨光机(气动式，可以从Ingersoll-Rand Corp.，Woodcliff Lake，NJ获得的型号88S45W109)设定为利用4500rpm的圆盘速度在大约5kg(11lb)的重量负荷下相对于金属表面保持大约5度地研磨金属工件(1018碳钢)，该轨道磨光机使用由合适的支撑垫支撑的127mm(5in)直径的研磨盘，支撑垫为3M STIKITTM盘垫(可以从3M Company，St.Paul，MN获得的零件号为88740的产品)或3M HOOKITTM盘垫(可以从3M Company，St.Paul，MN获得的零件号为70417的产品)。
利用可以从Feinpruef Corp.，Charlotte，NC获得的商品名称为MAHRTM M4PI PERTHOMETER的表面光洁度测试装置测定所获得的工件表面粗糙度。在刮痕图案的横向上进行测量。对每一次测试记录粗糙度指数Ra(相对于平均线的轮廓偏离的算术平均值)以及Rz(也称为Rtm，其为最大峰-谷高度值的平均值)。
为了提供一致的初始光洁度，首先采用可以从3M Co.，St.Paul，Minnesota获得的型号为3M265L的180级粒度的带涂层的磨盘对工件进行研磨。通过这种预精修工序提供的平均初始光洁度为0.42μm(16.9微英寸)的Ra以及3.84μm(151微英寸)的Rz。结果列在表5中。
测试过程IV
将预称重的用作工件的304不锈钢圆盘安装在受机械驱动的可变速车床的主轴上，调节主轴的转速(圈/分钟)以在旋转盘的外边缘处产生1353米/分钟(5035英尺/分钟)的表面测试速度。将两张圆盘在主轴上组装在一起，以形成32.77mm(1.29in)的实心厚度，每张圆盘的直径为大约203mm(8in)，带有31.75mm(1.25in)的中心孔，厚度为16.38mm(0.645in)。将包括预称重试样支架的支撑件与旋转盘水平地接触，从而使得圆盘以17.8牛顿(4lbf)的力接触试样，其中尺寸为大约216mm×38mm(8.5in×1.5in)的试样安装在支架表面上。支撑件沿切向上下摆动，摆动的行程长度为127mm(5in)，行程速度为每秒66mm(2.6in)。旋转工件与试样之间的接触保持15秒，之后停止接触15秒。在测试序列中将该步骤序列重复10次，之后测定试样和工件的重量损失。为每个测试结果记录三个试样的平均值。结果列在表8中。
测试过程V
将滚刷安装在以1722米/分钟的表面速度(5650英尺/分钟的表面速度)旋转的车床上，施加36级粒度的砂纸以使刷子的表面光滑。从车床上取下精修后的刷子，记录刷子的重量。再次将刷子安装在车床上。将50.8mm(2in)宽×279mm(11in)长的16规格的1008冷轧钢穿孔筛板(可以从Harrington and King Perforating Co.，Chicago，IL获得)称重，然后放在试样支架上，该筛板具有3.97mm(5/32in)的孔，孔的中心距为5.56mm(7/32in)。使试样以140mm(5.5in)的摆动行程以及每秒25.4mm(1in)的摆动速度往复运动，并且将每单位刷子宽度上44.4牛顿(10.1lbf)的力施加在旋转刷上，持续5分钟。在5分钟的测试循环之后，再次称重穿孔筛板试样，将磨削下来的克数记录为重量变化量。从车床上取下测试刷，记录测试后的重量。计算并记录刷子效率，其定义为磨削下来的克数除以刷子的重量损失。
测试过程VI
利用如下测试方法相对于比较例评价磨盘。
该测试中使用的工件是7.5cm(3in)宽×46cm(18in)长×1.3cm(0.5in)厚的碳钢棒。将钢棒安装在工作台上，使46cm(18in)×1.3cm(0.5in)的面与工作台接触。将17.8cm(7in)直径的试样经由17.8cm(7in)的支撑垫(3M Company，St.Paul，MN的零件号为051144-80514的3M Disc Pad Face Plate)安装在直角压缩空气工具(能够在零负荷下以6000rpm的转速旋转)上。将比较例的磨料制品安装在3M Disc Holder No.917上。操作者将研磨装置靠在所安装的钢制工件的远侧表面上，并以32-36个循环/分钟的速度沿着工件的长度往复推动研磨装置以进行一分钟的测试循环，盘的研磨面相对于工件保持大约7度的角度。在研磨装置的3.2kg(7lb)重量下将研磨装置与工件压在一起。在每个循环之前和之后对工件称重，以测量磨削量。重复测试循环，直到外周的任何部分磨损至背衬为止，盘的工作面的外径为1.3cm(0.5in)。
测试结果
表3列出在测试过程I中对实例1-7和10-16进行测试的比较结果。表3中包括比较例A、B、C的测试结果。表4列出在测试过程II中对实例1和5以及比较例A、B、C进行测试的比较结果。
分别如表3和表5所示，经由在批量操作中制备的试样(实例1和实例5)以及在连续操作中制备的试样(实例11和14)获得相似的工件磨削量、试样磨损量以及得到的表面粗糙度结果。表3和表5中分别所示的实例1-10的磨削量以及表明粗糙度值的较宽范围表明适合于不同应用的磨料制品。如所预期的，因为试样从工件上获取的金属，所以在测试中表面上表现出少量磨损的实例实际上重量增加。
通过改变磨料的尺寸和类型，改变颗粒状可固化粘结剂材料，改变磨料矿物与颗粒状可固化粘结剂材料的比率，添加填充材料或另外的涂层，可以使本发明制造的磨料制品适用于多种应用场合。例如，采用更大的矿物粒度(实例6)，或者利用具有相同矿物粒度的不同颗粒状粘结材料(实例5对实例1)，可以获得产生更强切削作用的磨料制品。另外，通过减小磨料粒度的大小(实例13对实例11)，或者在保持相同磨料粒度的同时改变颗粒状粘结材料(实例1对实例3)，可以获得产生更低的表面粗糙度值的磨料制品。作为选择，如实例24与实例22之间的比较所示通过应用另外的涂层，或者通过增加颗粒状粘结材料的数量(实例18对实例25)，可以获得具有更高耐用性的磨料制品。
另外，实例11和12表明，通过包括用于在临时成形结构转变为永久成形结构之前将其压实的接触辊，可以实现性能的改变。磨料结构的压实导致磨损值更低，这可以导致磨料制品的寿命更长。还可以使用可选的方法来制造永久成形结构。实例17、19和24的相似性能表明，不同的方法适于为工作面赋予形貌。实例23表明使用湿式方法制造有效的磨料制品的可能性。
前述实例表明，通过本发明制造的磨料制品的研磨和精加工特性可以进行定制，以实现从表面上除去材料的期望性能并满足特定表面粗糙度的需要。表4表明，本发明不仅提供对磨料制品的性能进行定制的手段，而且还提供未预料到的改进磨料制品的磨削和精加工性能的一致性的手段。比较例A和B提供较高程度的初始磨削能力，但是随着制品的使用，磨削能力迅速降低。实例1和5在整个测试过程中表现出更一致的磨削能力。实例1和5还表现出位于带涂层的磨料制品(比较例A和B)与表面精修制品(比较例C)之间的磨削能力。表5表明，与带涂层的磨料制品(比较例A和B)和表面精修制品(比较例C)相比，实例1和5的表面粗糙度降低。本发明的制品在提供其整个使用寿命中一致的性能的同时，确定无疑地结合了带涂层的磨料制品与表面精修制品之间的磨削和精加工性能。
与比较例A、B和C相比的实例1和5的磨削能力的一致性示于表6和表7中。通过比较每个实例的第11个磨削循环至第15个磨削循环的平均磨削量与第二个磨削循环的磨削量来显示磨削的一致性。表6和表7表明，实例1的平均值是80.9％，实例5的平均值是66.3％，比较例A的平均值是47.1％，比较例B的平均值是37.6％。本发明的实例在第11个磨削循环至第15个磨削循环的平均磨削量通常至少为60％。通过将第11个磨削循环至第15个磨削循环中每个磨削循环的磨削值相加，然后将总和除以5，来计算第11个磨削循环至第15个磨削循环的平均磨削量。
可以通过可选的产品构造来使本发明制造的磨料制品适用于各种应用场合。表8表明，通过结合根据本发明构造的磨料片状物而相对于传统非织造滚刷构造增大磨削率。表9表明，采用根据本发明制造的直角盘制品而增大磨削率并延长使用寿命。
表3：测试过程I的比较结果
实例号   磨削量(克/10个循环)   磨损量(克/10个循环）
  1   1.39   0.13
  2   0.62   -0.20
  3   0.30   -0.17
  4   0.37   -0.01
  5   2.65   0.69
  6   6.99   1.27
  7   0.61   0.05
  10   2.96   1.49
  比较例A   6.63   0.85
  比较例B   6.08   0.39
  比较例C   0.15   -0.12
    11     1.51     0.51
    12     1.47     0.24
    13     0.51     0.20
    14     2.31     1.00
    15     0.81     -0.31
    16     1.61     0.44
表4：测试过程II的比较结果
Figure S05848483120070822D000491
表5
制品 光洁度，Ra，微米 光洁度，Rz，微米 从初始Ra的变化，微米 从初始Rz的变化，微米
  实例1     0.29     4.30     -0.13     0.46
  实例2     0.22     3.09     -0.21     -0.75
  实例3     0.18     2.89     -0.25     -0.95
  实例4     0.27     3.60     -0.15     -0.24
  实例5     0.40     4.67     -0.02     0.84
  实例6     2.42     18.68     2.00     14.83
  实例7     0.37     3.37     -0.05     -0.47
  实例8     0.34     2.71     -0.08     -1.13
  实例9     0.38     3.00     -0.04     -0.84
  实例10     0.83     7.91     0.41     4.07
  比较例A     2.24     19.33     1.82     15.50
  比较例B     1.49     10.64     1.06     6.80
  比较例C     0.74     6.73     0.32     2.89
  实例11   0.35     2.90     -0.07     -0.94
  实例12   0.45     5.24     0.03     1.40
  实例13   0.13     1.46     -0.29     -2.38
  实例14   0.58     4.93     -0.16     1.09
  实例15   0.27     2.55     -0.15     -1.29
  实例16   0.31     3.64     -0.11     -0.20
表6
Figure S05848483120070822D000501
    9     0.21     91.30     0.03     0.34     97.14     0.07
    10     0.18     78.26     0.04     0.26     74.29     0.05
    11     0.2     86.96     0.05     0.27     77.14     0.04
    12     0.13     56.52     0.01     0.23     65.71     0.04
    13     0.19     82.61     0.06     0.28     80.00     0.04
    14     0.19     82.61     0.02     0.14     40.00     0.04
    15     0.22     95.65     0.02     0.24     68.57     0.01
表7
Figure S05848483120070822D000511
表8
    刷子标识     磨削克数     刷子效率
    实例20     29.86     0.415
  比较例D   1.56   0.081
  比较例E   3.46   0.852
表9
时间(分钟)   磨削量(克）实例21   磨削量(克）比较例F   磨削量(克）比较例G
  1   21.9   10.1   19.4
  2   21   10   14.4
  3   21.5   13.6
  4   20.8   14
  5   20.2   13
  6   19.6
  7   17
表10
实例号   磨削量(克/10个循环）   磨损量(克/10个循环) 测试样品的编号
  17   5.70   2.44   3
  18   0.67   0.24   2
  19   5.82   2.44   2
  22   4.04   1.97   2
  23   0.21   0.04   2
  24   5.28   2.99   3
  25   1.05   0.89   6
现在已经参考本发明的几个实施例描述了本发明。本领域技术人员可以认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对这些实施例进行多种改变。因此，本发明的范围不限于本文所述的结构，而是由权利要求书描述的结构及其等同结构限定。

Claims (7)

1.一种磨料制品，包括：
a.柔性背衬，其具有支承固化的底漆涂层的第一表面、相对的第二表面和相对的端部；以及
b.模压的磨料层，其包括附着在所述背衬的所述第一表面上的固化的底漆涂层上的磨粒和固化的颗粒状粘结材料。
2.一种柔性磨料制品，包括：
a.柔性背衬，其具有支承固化的底漆涂层的第一表面、相对的第二表面和相对的端部；以及
b.多个成形结构，每个成形结构包括：与所述背衬隔开的末端，其带有成形图案；以及连接端，其与所述背衬上的底漆涂层连接，所述成形结构包括磨粒和固化的颗粒状粘结剂。
3.一种制造权利要求2所述的磨料制品的方法，包括：
a.提供基本上水平布置的柔性背衬，所述柔性背衬具有支承至少部分固化的底漆涂层的第一表面以及相对的第二表面；
b.提供干性的可流动颗粒混合物，所述颗粒混合物包括磨粒和颗粒状可固化粘结材料；
c.在所述背衬的第一表面上的至少部分固化的底漆涂层上铺设包括所述颗粒混合物的多个临时成形结构；
d.使所述颗粒状可固化粘结材料软化，以实现相邻磨粒之间的粘结，并且提供多个可变形结构，所述可变形结构具有与所述背衬隔开的末端和附着于涂覆有所述底漆的背衬上的连接端；
e.模压所述可变形结构的末端，以提供具有凸出区域和凹陷区域的图案；以及
f.使软化的所述颗粒状可固化粘结材料固化，以将所述临时成形结构转变为永久成形结构，并使所述背衬的第一表面上的至少部分固化的底漆涂层固化。
4.一种制造权利要求1所述的磨料制品的方法，所述方法包括：
a.提供基本上水平布置的柔性背衬，所述柔性背衬具有支承至少部分固化的底漆涂层的第一表面以及相对的第二表面；
b.提供干性的可流动颗粒混合物，所述颗粒混合物包括磨粒和颗粒状可固化粘结材料；
c.在所述背衬的第一表面上的至少部分固化的底漆涂层上铺设所述颗粒混合物，以形成片材；
d.使所述颗粒状可固化粘结材料软化，以实现相邻磨粒之间的粘结；
e.切削或模压所述片材，以提供多个磨料体，每个磨料体具有附着于所述背衬上的底漆涂层上的连接端以及与所述背衬隔开的末端；
f.使软化的所述颗粒状可固化粘结材料固化，以将所述磨料体转变为永久磨料体，并使所述背衬的第一表面上的至少部分固化的底漆涂层固化。
5.一种实现权利要求3所述的方法的装置，所述装置包括：
a.机架，其用于支撑并分配柔性背衬，所述柔性背衬具有第一表面和相对的第二表面，所述第一表面基本上水平布置；
b.底漆分配系统，其用于将可固化底漆材料铺设在所述背衬的第一表面上；
c.底漆固化系统，其用于使所述可固化底漆材料至少部分固化，以在所述背衬的第一表面上提供底漆涂层；
d.分配装置，其用于接收颗粒状可固化粘结材料与磨粒的混合物，并且在所述背衬的第一表面上的至少部分固化的底漆涂层上铺设包括所述颗粒状可固化粘结材料与磨粒的混合物的多个临时成形结构；
e.颗粒状粘结剂软化系统，其用于使所述颗粒状可固化粘结材料软化，从而使其粘附相邻的磨粒；
f.模压装置，其用于模压软化的所述颗粒状可固化粘结材料与磨粒的混合物，以便改变所述结构的末端表面，以提供具有凸出区域和凹陷区域的图案；
g.颗粒状粘结剂固化系统，其用于使所述颗粒状可固化粘结材料固化，并且使所述至少部分固化的底漆涂层固化，以将所述临时成形结构转变为永久成形结构，所述永久成形结构附着于所述背衬的第一表面上的固化的底漆涂层上。
6.一种研磨工件表面的方法，所述方法包括：
a.提供权利要求2所述的磨料制品，所述磨料制品包括：
i.柔性背衬，其具有支承固化的底漆涂层的第一表面、相对的第二表面和相对的端部；以及
ii.多个成形结构，每个成形结构包括：与所述背衬隔开的末端，其带有成形图案；以及连接端，其与所述背衬上的底漆涂层连接，所述成形结构包括磨粒和固化的颗粒状粘结剂的混合物；
b.使所述工件的表面与所述成形结构的末端接触；以及
c.在所述工件与所述磨料制品的成形结构的末端之间提供足够的力的同时，相对地移动所述工件与所述磨料制品中至少之一，以研磨所述工件的表面。
7.一种实现权利要求4的方法的装置，所述装置包括：
a.机架，其用于支撑并分配柔性背衬，所述柔性背衬具有第一表面和相对的第二表面，所述第一表面基本上水平布置；
b.底漆分配系统，其用于将可固化的底漆材料铺设在所述背衬的第一表面上；
c.底漆固化系统，其用于使所述可固化的底漆材料至少部分固化，以在所述背衬的第一表面上提供底漆涂层；
d.分配装置，其用于接收颗粒状可固化粘结材料与磨粒的混合物，并且在所述背衬的第一表面上的至少部分固化的底漆涂层上铺设包括所述颗粒状可固化粘结材料与磨粒的混合物的层；
e.颗粒状粘结剂软化系统，其用于使所述颗粒状可固化粘结材料软化，从而使其粘附相邻的磨粒，以提供包括软化的所述颗粒状可固化粘结材料和磨粒的层；
f.模压装置，其用于模压包括软化的所述颗粒状可固化粘结材料和磨粒的层，以便在所述层中提供具有凸出区域和凹陷区域的图案；
g.颗粒状粘结剂固化系统，其用于使软化的所述颗粒状可固化粘结材料固化，并且使所述至少部分固化的底漆固化，以提供包括固化的粘结材料和磨粒并具有模压表面的层，所述层附着于所述背衬的第一表面上的固化的底漆涂层上。
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