CN101232973A - 磨料制品及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种允许空气和尘粒穿过的多孔磨料制品。所述磨料制品具有筛网磨料和带吊钩的开孔附连界面。所述筛网磨料具有包含多个磨粒和至少一种粘结剂的磨料层。所述开孔附连界面与所述筛网磨料相配合，从而允许颗粒流过该磨料制品。

Description

磨料制品及其制造方法
技术领域
本发明整体涉及一种磨料制品，更具体地讲，本发明涉及一种允许空气和尘粒穿过的多孔磨料制品。
背景技术
磨料制品在工业中用于研磨、磨削和抛光应用。它们可以以诸如砂带、砂盘、砂片等多种变换的形式以及多种不同的尺寸而得到。
一般来讲，在采用“片状制品”(即：砂盘和砂片)形式的磨料制品时，使用支撑垫将磨料制品安装或连接到研磨工具上。把砂盘和砂片连接到支撑垫的方法之一涉及一种两件式机械接合系统，例如，钩环紧固件。当连接装置为钩环系统时，磨料制品在与研磨涂层相背的背衬表面上有套环或吊钩部件，并且支撑垫带有与之互补配对的部件(即，吊钩或套环)。
一种类型的支撑垫具有通过一系列凹槽连接的尘屑收集孔，以有助于控制磨屑在磨料制品的研磨表面上的积聚。尘屑收集孔通常与真空源连接。尘屑收集槽和孔提供了从研磨表面除去磨屑、尘屑和碎片等颗粒的通道。此通道也可用来从研磨表面除去研磨液，如水或油。
在一些构造中，颗粒和流体通过磨料制品中的切孔从磨料制品的研磨表面转移到支撑垫上。由于孔的不连续存在，所以这些设计的除尘能力是有限的。在其它构造中，磨料制品由具有一体式的套环的多孔针织织物制成，如Hoglund等人在美国专利No.6,024,634中所报道的那样。
人们一直需要以替代的方式来提供一种具有机械紧固系统和除尘能力的成本有效型磨料制品。提供这样的多孔磨料制品是尤其可取的，其中该多孔磨料制品的磨料层可独立于连接装置来设计和制造。
发明内容
本发明整体涉及一种磨料制品，更具体地讲，本发明涉及一种允许空气和尘粒穿过的多孔磨料制品。
一方面，本发明提供一种具有筛网磨料(screen abrasive)的磨料制品，该筛网磨料包括：开口网孔背衬以及磨料层，该开口网孔背衬具有第一主表面、第二主表面、以及多个从第一主表面延伸至第二主表面的开口，其中第一主表面具有限定筛网磨料表面面积的周边，所述磨料层固定在所述背衬的所述第一主表面的至少一部分上。磨料层包含多个磨粒和至少一种粘结剂。开孔附连界面与开口网孔背衬的第二主表面相连。开孔附连界面包括：其至少一部分凸出多个吊钩的基片以及多个贯穿基片的小孔。小孔形成的开口累积面积不大于筛网磨料表面面积的40％。小孔同筛网磨料相配合，以允许颗粒流过磨料制品。
在一些实施例中，磨料制品允许尺寸至少为10微米的颗粒穿过磨料制品。
另一方面，本发明提供了一种多孔磨料制品。该磨料制品包括：织造背衬，该织造背衬具有第一主表面、第二主表面、以及多个从所述第一主表面延伸至所述第二主表面的开口，其中所述第一主表面具有限定所述筛网磨料表面积的周边。磨料层被固定到所述背衬的第一主表面的至少一部分上。磨料层包含多个磨粒和至少一种粘结剂。一个开孔附连界面被固定到所述背衬的第二主表面上。开孔附连界面包括：从其至少一部分凸出多个吊钩的基片以及多个贯穿基片的小孔。
在一些实施例中，开孔附连界面具有的累积开口面积在筛网磨料表面积的5％和30％的范围内。在更进一步的实施例中，开孔附连界面具有的累积开口面积在筛网磨料表面积的10％到20％的范围内。
另一方面，本发明提供一种制造具有筛网磨料和开孔附连界面的磨料制品的方法，其中所述开孔附连界面同筛网磨料相配合，以允许颗粒流过磨料制品。
另一方面，本发明提供一种可供选择的方式来得到具有机械紧固系统和除尘能力的成本有效型的磨料制品。磨料制品可用于研磨多种表面，其包括(例如)涂料、底漆、木材、塑料、玻璃纤维和金属的表面。在一些实施例中，可独立于开孔附连界面来设计和制造磨料层，从而使得制造厂家能够在基本与开孔附连界面的选择无关的条件下优化筛网磨料的性能，反之亦然。
本发明的以上概述无意描述本发明公开的每个实施例或每种实施方式。其后的附图和详述会更具体地说明示例性实施例。由端点限定的数字范围包括该范围内的所有数字(例如，1到5包括1、1.5、2、2.75、3、4、4.80和5)。
附图说明
图1是根据本发明的示例性磨料制品的立体图，其中所述的磨料制品已被部分切除以显露其开孔附连界面；
图2是示例性的开口网孔筛网磨料的立体图，其中所述的开口网孔筛网磨料已被部分切除以显露其磨料层的构成；
图3是示例性的织造型开口网孔筛网磨料的立体图，其中所述的织造型开口网孔筛网磨料已被部分切除以显露其磨料层的构成；
图4是根据本发明的示例性磨料制品的横截面图；
图5是筛网磨料制品的研磨表面放大100倍后的SEM显微照片，其中所述筛网磨料制品的磨粒是非垂直取向的；
图6是本发明的筛网磨料的研磨表面放大100倍后的SEM显微照片，其中所述筛网磨料包含垂直取向的磨粒；
图7是根据本发明的示例性开孔附连界面的底视图；
图8是根据本发明的示例性开孔附连界面的底视图；以及
图9是根据本发明的示例性开孔附连界面的底视图，其中所述开孔附连界面的小孔是三角形的。
这些附图都是理想化的，并且未按比例示出，而且其仅仅旨在示例性而非限制性地给出本发明。
具体实施方式
图1示出已被部分切除的示例性磨料制品110的立体图。如图1所示，磨料制品110具有：位于其上表面的筛网磨料112；和开孔附连界面116，该开孔附连界面116具有多个小孔118并且被附接到筛网磨料112上。开孔附连界面116同筛网磨料112相配合，从而使得颗粒流过磨料制品110。
开孔附连界面形成两件式机械接合系统的吊钩部分。
本发明的磨料制品可连接到多种具有任何合适的接合结构(如纤维、长丝(如拉绒尼龙和拉绒聚酯)、织造和非织造织物、针织织物和缝编织物)的表面上。还可以想到其它应用，如附连到泡沫体(尤其是开孔泡沫体)或一组相容的接合吊钩上。开孔附连界面通常用来把本发明的磨料制品附连到支撑垫上。支撑垫通常包括带套环的基本平坦的主表面，磨料制品(如砂盘或砂片)的开孔附连界面可连接到这些套环上。
尽管可以手持支撑垫，但是支撑垫更通常同带有动力的研磨设备(如电动或气动磨砂机)结合使用。开孔附连界面可设计为带有吊钩，使得用较小的力就可将磨料制品从支撑垫上移除。吊钩也可被设计为在使用时阻止磨料制品相对于具有套环表面的支撑垫移动。所需的钩、环尺寸取决于所提供的吊钩的形状和类型以及磨料制品所需的接合特性。
图2是示例性的开口网孔筛网磨料212的立体图，其中所述的开口网孔筛网磨料已被部分切除以显露其磨料层的构成。筛网磨料212包含被磨料层覆盖的开口网孔背衬222。开口网孔背衬222具有多个开口224。磨料层包括底漆涂层(make coat)  232、磨粒230和面漆涂层(sizecoat)234。多个开口214贯穿筛网磨料212。
开口网孔背衬可由任何多孔材料制成，所述多孔材料包括(例如)打孔的薄膜、机织织物或针织织物。在图2所示的实施例中，开口网孔背衬222是打孔的薄膜。用作背衬的薄膜可由金属、纸或塑料(包括模制的热塑性材料和模制的热固性材料)制成。在一些实施例中，开口网孔背衬由打孔或割缝的、并且拉伸的片状材料制成。在一些实施例中，开口网孔背衬由玻璃纤维、尼龙、聚酯、聚丙烯或铝制成。
开口网孔背衬222中的开口224的形状可以为图2中所示的大体正方形。在其它实施例中，开口的形状可以是其它几何形状，其包括(例如)矩形、圆形、椭圆形、三角形、平行四边形、多边形或这些形状的组合。开口网孔背衬222中的开口224可以如图2所示具有相同的尺寸和一致的定位。在其它实施例中，开口可被布置得不一致，例如通过采用无规的开口布置图案、通过使开口的形状和尺寸改变、或者通过布置与形状和尺寸的任意无规组合来实现。
图3是示例性的织造型开口网孔筛网磨料的立体图，其中所述的织造型开口网孔筛网磨料已被部分切除以显露其磨料层的构成。如图3所示，筛网磨料312包括：织造型开口网孔背衬322和磨料层。磨料层包括：底漆涂层332、磨粒330和面漆涂层334。多个开口314贯穿筛网磨料312。
织造型开口网孔背衬322包含：多个沿第一方向大致平行延伸的经纱单元338和多个沿第二方向大致平行延伸的纬纱单元336。开口网孔背衬322的经纱单元338和纬纱单元336构成多个开口324。可使用任选的锁定层326来提高开口网孔背衬的一体性或增强磨料层对开口网孔背衬的附着性。
如图3所示，所述第二方向和所述第一方向垂直，从而在织造型开口网孔背衬322中形成正方形的开口324。在一些实施例中，第一和第二方向相交而构成菱形的图案。开口的形状可以是其它几何形状，包括(例如)矩形、圆形、椭圆形、三角形、平行四边形、多边形或这些形状的组合。在一些实施例中，经纱单元和纬纱单元是以一上一下的织法织造在一起的纱。
经纱单元和纬纱单元可以以本领域中已知的任何方式结合在一起，所述方式包括(例如)编织方式、缝编方式或粘合剂粘合方式。经纱单元和纬纱单元可以是纤维、长丝、线、纱线或它们的组合。经纱单元和纬纱单元可以由本领域内的技术人员所知的多种材料制成，所述的材料包括(例如)：合成纤维、天然纤维、玻璃纤维和金属。在一些实施例中，经纱单元和纬纱单元包含由热塑性材料或金属线材构成的单丝。在一些实施例中，织造型开口网孔背衬包含尼龙、聚酯或聚丙烯。
开口网孔背衬322中的开口324可以如图3中所示具有相同的尺寸和一致的定位。在其它实施例中，这些开口可被布置得不一致，例如通过采用无规的开口布置图案、通过使开口的形状和尺寸改变、或者通过布置与形状和尺寸的任意无规组合来实现。
无论是织造的开口网孔背衬还是打孔的开口网孔背衬，均可具有开口面积不同的开口。在网孔背衬中，开口的“开口面积”是指在网孔背衬的厚度上测量的开口的面积(即，由构成开口的材料的周边所限定的面积，其中所述开口供三维物体通过)。通常，本发明中可用的开口网孔背衬具有的平均开口面积至少是每开口约0.3平方毫米。在一些实施例中，开口网孔背衬的平均开口面积至少是每开口约0.5平方毫米。在更进一步的实施例中，开口网孔背衬具有的平均开口面积至少是每开口约0.7平方毫米。
通常，本发明中可用的开口网孔背衬具有的平均开口面积小于每开口约3.5平方毫米。在一些实施例中，开口网孔背衬具有的平均开口面积小于每开口约2.5平方毫米。在更进一步的实施例中，开口网孔背衬具有的平均开口面积小于每开口约0.9平方毫米。
无论是织造的开口网孔背衬还是打孔的开口网孔背衬，都具有一定的总开口面积，该总开口面积会影响可穿过开口网孔背衬的空气的量以及磨料层的有效面积和性能。网孔背衬的“总开口面积”是指，按网孔背衬的单位面积来测量的开口累积面积。本发明中可用的开口网孔背衬具有的总开口面积至少是每平方厘米背衬约0.5平方厘米(即：50％的开口面积)。在一些实施例中，开口网孔背衬具有的总开口面积至少是每平方厘米背衬约0.6平方厘米(即：60％的开口面积)。在更进一步的实施例中，开口网孔背衬具有的总开口面积至少是每平方厘米背衬约0.75平方厘米(即：75％的开口面积)。
通常，本发明中可用的开口网孔背衬具有的总开口面积小于每平方厘米背衬约0.95平方厘米(即：95％的开口面积)。在一些实施例中，开口网孔背衬具有的总开口面积小于每平方厘米背衬约0.9平方厘米(即：90％的开口面积)。在更进一步的实施例中，开口网孔背衬具有的总开口面积小于每平方厘米背衬约0.82平方厘米(即：82％的开口面积)。
图4是根据本发明的示例性磨料制品410的横截面图。如图4所示，磨料制品410包含使用粘合剂440固定到开孔附连界面416上的筛网磨料412，其中所述开孔附连界面具有多个小孔418。
如图4所示，筛网磨料412包括织造的开口网孔背衬422和磨料层。磨料层包括：底漆涂层432、磨粒430和面漆涂层434。筛网磨料412包括多个沿第一方向大致平行延伸的经纱单元438和多个沿第二方向大致平行延伸的纬纱单元436。开口网孔背衬422的经纱单元438和纬纱单元436构成多个开口。
开孔附连界面416包括多个一体化地模制到基片上的吊钩420。本文所用的术语“吊钩”是指使得开孔附连界面能与相对表面上的结构以可拆的方式结合的结构。吊钩通常包括：从基片伸出并具有远端的杆部和紧靠杆部远端的头部。吊钩的设计可选自本领域内的技术人员所知的多种不同设计，这些设计包括(例如)：美国专利No.6,579,161(Chesley等人)和美国专利No.6,843,944(Bay等人)中所报道的设计，所述的专利文献以引用的方式并入本文。应该理解，本发明还包括其它的吊钩设计，但是下文并未对它们作具体地描述。
吊钩(包括其杆部或头部或它们的任何部分)可具有任何适宜的横截面形状(沿平行于基片的方向截取的横截面形状)，这些形状包括但不局限于：圆形、椭圆、多边形(如星形、十字形、矩形或平行四边形)或多叶形(如雏菊形或丁香形)。吊钩可以是实心的或空心的。
在一些实施例中，吊钩杆部在平行于基片方向上的横截面面积在约0.002至25平方毫米的范围内。在其它实施例中，吊钩杆部在平行于基片方向上的横截面面积在约0.01至约1平方毫米的范围内。在更进一步的实施例中，吊钩杆部在平行于基片方向上的横截面面积在约0.05至0.45平方毫米的范围内。
在一些实施例中，按垂直于基片的方向测得的吊钩总高度在约0.01至10毫米的范围内。在其它一些实施例中，按垂直于基片的方向测得的吊钩总高度在约0.05至2.5毫米的范围内。在更进一步的实施例中，按垂直于基片的方向测得的吊钩总高度在约0.13至1毫米的范围内。
在一个给定的磨料制品中，可混有多种形状、直径和长度的多个吊钩，从而使得磨料制品包含的吊钩不止具有一种形状、直径和/或长度。可对吊钩的形状、尺寸和取向加以选择，以针对给定的应用提供适当的剪切强度和剥离强度。
吊钩可以是直形、弓形或其它形状，并且可以规则地排列或无规则地分布在基片上。例如，可以有利的是，形成螺旋状的吊钩样式，或将这些吊钩按成列而平行的正弦样式排布。可根据需要选择吊钩密度。在一些实施例中，吊钩密度为每平方厘米约8个到310个吊钩，但是也可提供其它的吊钩密度。
当磨料制品连接到相对的表面(例如具有多个套环构件的表面)时，并不是所有的吊钩都必须与相对表面上的结构(如套环)结合。通常，大多数吊钩将钩住所结合表面上的结构，并且脱离力通常与已结合的吊钩的数量直接相关。与特定的相对表面结合的吊钩百分比取决于许多因素，如吊钩的尺寸和密度，以及相对表面的形貌。
吊钩也可以以多个簇的形式排列在基片上。换言之，一个簇内有两个或更多个相互靠近放置的吊钩，并且邻近的簇之间的距离大于簇内吊钩之间的距离。尽管各个簇内的吊钩能朝不同的方向倾斜，但是可以让每个簇内的吊钩朝着任何合适的方向倾斜。此外，为适合具体的应用，簇可以无规则地或均匀地分布在吊钩所连接到的表面上。簇可以形成多个行(例如直线形的行或曲线形的行)或条带状，并且这些行可以是平行的。
吊钩材料可以是有机高分子材料，如热固性材料或热塑性材料。可用的材料包括(但不限于)：聚氨酯、聚酰胺、聚烯烃(例如，聚乙烯和聚丙烯)、聚酯以及它们的组合。吊钩也可包含一种或多种添加剂，其包括(但不限于)：填充剂、纤维、抗静电剂、润滑剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、染料、偶联剂、增塑剂和悬浮剂。
用于制造本发明的开孔附连界面的材料可采用本领域内的技术人员已知的多种方法之一来制备。吊钩和基片可合为一体或独立地形成。制备可用在本发明所用的开孔附连界面中的紧固件的几种合适方法包括(例如)：美国专利No.5,058,247(Thomas等人)(用于低成本的紧固件的方法)、美国专利No.4,894,060(Nestegard)(用于尿布紧固件的方法)、美国专利No.5,679,302(Miller等人)(名称为“Method formaking a mushroom-type hook strip for a mechanical fastener”)和美国专利No.6,579,161(Chesley等人)中所描述的方法，以上各篇专利文献均以引用的方式并入本文。
可使用本领域内的技术人员所知的任何方法在基片上制造小孔。例如，可使用(例如)模具、激光或本领域内的技术人员所知道的其它穿孔工具在带吊钩的基片材料的料片上切孔。在其它实施例中，可制成带孔的基片。
可以使用任何合适的结合形式(如胶合、压敏粘合、热熔粘合、喷涂粘合、热粘结和超声焊接)将筛网磨料412贴附到开孔附连界面416上。
筛网磨料以不阻碍颗粒流过磨料制品的方式被固定到开孔附连界面上。在一些实施例中，筛网磨料以基本上不抑制颗粒流过磨料制品的方式附着到开孔附连界面上。在筛网磨料和开孔附连界面之间引入粘合剂会至少部分地限制颗粒流过磨料制品的程度。可以采用以下的不连续的方式将粘合剂施加到筛网磨料上，从而使颗粒从磨料制品中流过时受限制的程度达到最小化，所述不连续的方式如离散的粘合区域(例如，喷雾的方式或采用贫料挤出模头(starved extrusion die)的方式)或分开的粘合线(例如，热熔旋涡喷涂的方式或采用图案化的辊式涂布机)。
在一些实施例中，可流过本发明磨料制品的细屑、尘屑或碎屑之类的颗粒的粒度至少为10微米。在一些实施例中，至少30微米的颗粒可穿过磨料制品。在更进一步的实施例中，至少45微米的颗粒能穿过磨料制品。
在一些实施例中，通过将喷涂型粘合剂(例如，可得自位于美国明尼苏达州圣保罗市3M公司的“3M BRAND SUPER 77 ADHESIVE”)施加到筛网磨料的一侧上，将筛网磨料粘附到开孔附连界面。在其它实施例中，使用热熔喷枪或带有梳形垫片的挤出机，将热熔型粘合剂施加到筛网磨料的一侧上。在更进一步的实施例中，将预成形的粘合剂多孔网放置在筛网磨料和开孔附连界面之间。
本发明中可用的粘合剂包括压敏粘合剂和非压敏型粘合剂。压敏粘合剂在室温下通常为粘性的，并且至多用手指轻轻一压就能粘附到表面，而非压敏型的粘合剂包括溶剂活化、加热活化或辐射活化的粘合体系。本发明中可用的粘合剂的实例包括那些基于以下材料的一般组成的粘合剂：聚丙烯酸酯；聚乙烯醚；包含二烯的橡胶，如天然橡胶、聚异戊二烯和聚异丁烯；聚氯丁二烯；丁基橡胶；丁二烯-丙烯腈聚合物；热塑性弹性体；嵌段共聚物，如苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯聚合物和苯乙烯-丁二烯聚合物；聚α-烯烃；非晶态聚烯烃；硅酮；包含亚乙基的共聚物，如乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物；聚氨酯；聚酰胺；聚酯；环氧树脂；聚乙烯吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮共聚物；以及以上材料的混合物。另外，粘合剂可包含添加剂，如增粘剂、增塑剂、填充剂、抗氧化剂、稳定剂、颜料、散射颗粒、固化剂和溶剂。
如以上讨论的那样，筛网磨料的磨料层包含多个磨粒和至少一种粘结剂。在一些实施例中，磨料层包括底漆涂层、面漆涂层、超面漆涂层(supersize coat)或它们的组合。在一些实施例中，可对开口网孔背衬进行处理，例如施加预涂面漆涂料(presize)、背部面漆涂料(backsize)、次面漆涂料(subsize)或浸渍剂。
通常，通过在(经过处理或未经处理)开口网孔背衬的至少一部分上涂敷底漆层前体来制备经涂敷的磨料的底漆层。然后将磨粒至少部分地嵌入(例如，通过静电涂敷来实现)到包含第一粘结剂前体的底漆层前体中，并且使该底漆层前体至少部分地固化。对磨料颗粒进行静电涂敷通常会提供垂直取向的磨料颗粒。在本发明的情况中，术语“垂直取向”是指，大多数磨粒的较长的维度与背衬大体垂直(即：60和120度之间)的特性。也可使用其它能使磨粒垂直取向的技术。
图6是磨粒垂直取向的本发明筛网磨料的研磨表面放大100倍后的SEM显微照片；图5是磨粒未垂直取向的筛网磨料制品的研磨表面放大100倍后的SEM显微照片。
接下来，通过以下方法制备面漆层：在至少一部分底漆层和磨粒上涂敷包含第二粘结剂前体(其可能与第一粘结剂前体相同或不同)的面漆层前体，并且将该面漆层前体至少部分地固化。在一些经涂敷的磨料制品中，将超面漆层施加到面漆层的至少一部分上。如果存在超面漆层的话，超面漆层通常包含助磨剂和/或抗填充材料。
通常，粘结剂是通过使粘结剂前体固化(例如，通过热的方式、或者通过使用电磁或粒子辐射的方式来实现)而形成的。可用的第一和第二粘结剂前体在磨料领域内是公知的，其包括(例如)：可自由基聚合的单体和/或低聚物、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、氨基塑料树脂、氰酸酯树脂或它们的组合。可用的粘结剂前体包括热固化型树脂和辐射固化型树脂，这些树脂可通过(例如)受热和/或受辐照而被固化。
可用于本发明磨料制品的筛网磨料中的合适磨粒可以是任何已知的磨粒或磨料制品中常用的材料。经涂敷的磨料可用的磨粒的实例包括(例如)：熔融氧化铝、热处理过的氧化铝、熔融白刚玉、黑碳化硅、绿碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、溶胶-凝胶磨粒、二氧化硅、氧化铁、氧化铬、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、硅酸盐、金属碳酸盐(如碳酸钙(例如，白垩、方解石、泥灰岩、石灰华、大理石和石灰石)、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(蒙脱石)、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、三水合铝、石墨、金属氧化物(例如，氧化锡、氧化钙、氧化铝、二氧化钛)和金属亚硫酸盐(例如，亚硫酸钙)、金属颗粒(例如，锡、铅、铜)、由热塑性材料(例如，聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、缩醛聚合物、聚氯乙烯、聚氨酯、尼龙)形成的塑料磨粒、由交联聚合物(例如，酚醛树脂、氨基塑料树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸改性异氰脲酸酯树脂、脲醛树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸改性聚氨酯树脂、丙烯酸改性环氧树脂)形成的塑料磨粒、以及它们的组合。磨粒也可以是包含附加成分(如粘结剂)的团块或复合物。选择具体研磨应用所用磨粒的标准通常包括：研磨寿命、切削速率、基底表面光洁度、研磨效率和生产成本。
经涂敷的筛网磨料还可包含可任选的添加剂，如磨粒表面改性添加剂、偶联剂、增塑剂、填充剂、膨胀剂、纤维、抗静电剂、引发剂、悬浮剂、光敏剂、润滑剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、染料、紫外线稳定剂和悬浮剂。选择这些材料的量从而提供所需的特性。也可将添加剂掺和到粘结剂中、将其施加为单独的涂层、将其保持在团块的孔隙中、或采用这些使用方式的组合。
经涂敷的筛网磨料制品可被制成(例如)砂带、砂卷、砂盘(包括打孔的砂盘)和/或砂片。在抛光操作中，经涂敷的筛网磨料的一种可用的形式是砂盘。砂盘通常用于汽车车身和木材的终饰层的维护和修复。砂盘可被构建为同多种工具(包括(例如)电动或气动研磨机)一起使用。用于支承该砂盘的工具可以带有自备式真空系统、或可以与真空管道相连，以有助于容纳粉尘。
图7-9示出三个具有不同开孔构造的示例性开孔附连界面的底视图。如图7所示，开孔附连界面716具有多个吊钩720和多个小孔718。小孔718是圆形的并且被构建成集中在开孔附连界面716的中部附近的图案，这样使得没有小孔被开孔附连界面716的周边所截断。
如图8所示，开孔附连界面816具有多个吊钩820和多个小孔818。小孔818是圆形的并且被构建成相对于附连界面816为无规布置的图案，这样使得一些小孔被开孔附连界面816的周边所截断。
如图9所示，开孔附连界面916具有多个吊钩920和多个小孔918。小孔918是三角形的并且被构建成集中在开孔附连界面916的中部附近的图案，这样使得没有小孔被开孔附连界面916的周边所截断。
也可以采用其它形状和几何形式的小孔，其包括(例如)：正方形、椭圆形、星形和多边形。小孔的形状和尺寸可以是一致的或是不同的。在一些实施例中，在选择附连界面中小孔的形状、尺寸和布置方式时要考虑支撑垫的真空口的结构。
通常，本发明中可用的小孔的平均开口面积不大于每孔20平方毫米。在一些实施例中，其平均开口面积不大于每孔15平方毫米。在一些实施例中，其平均开口面积不大于每孔10平方毫米。在更进一步的实施例中，其平均开口面积不大于每孔8平方毫米。
通常，本发明中可用的小孔的平均开口面积至少是每孔0.1平方毫米。在一些实施例中，其平均开口面积至少是每孔0.5平方毫米。在一些实施例中，其平均开口面积至少是每孔1平方毫米。在更进一步的实施例中，其平均开口面积至少是每孔2平方毫米。
开孔附连界面具有一定的累积开口面积，该面积会影响可穿过开孔附连界面的空气和颗粒的量以及筛网磨料的有效支承面积，并由此影响磨料层的性能。开孔附连界面的“累积开口面积”是指，按筛网磨料表面积测得的开孔的开口面积总和。术语“筛网磨料表面积”是指在不考虑筛网中的任何开口面积的情况下，由筛网磨料的周边构成的总面积。例如，包含外径为10厘米的筛网磨料、以及具有20个孔(每个孔的开口面积为1平方厘米)的开孔附连界面的磨料制品的累积开口面积为0.25平方厘米/平方厘米筛网磨料(即，25％的累积开口面积)。
本发明中可用的开孔附连界面的累积开口面积不大于0.4平方厘米/平方厘米筛网磨料(即，40％的累积开口面积)。在一些实施例中，开孔附连界面的累积开口面积不大于0.3平方厘米/平方厘米筛网磨料(即，30％的累积开口面积)。在更进一步的实施例中，开孔附连界面的累积开口面积不大于0.2平方厘米/平方厘米筛网磨料(即，20％的累积开口面积)。
通常，本发明中可用的开孔附连界面的总开口面积至少为0.02平方厘米/平方厘米筛网磨料(即，2％的累积开口面积)。在一些实施例中，开孔附连界面的总开口面积至少为0.05平方厘米/平方厘米筛网磨料(即，5％的累积开口面积)。在更进一步的实施例中，开孔附连界面的总开口面积至少为0.10平方厘米/平方厘米筛网磨料(即，10％的累积开口面积)。
本发明磨料制品的孔隙度可用Gurley Densitometer Model 4410进行测量。Gurley Densitometer测量在使用1.39焦耳/米的力的条件下使300立方厘米的空气通过面积为0.65平方厘米的磨料制品所需要的以秒计的时间值。Gurley装置及其使用方法在纺织品行业已为人们所知。就本发明的目的而言，如果面积至少为0.65平方厘米的磨料制品的Gurley孔隙度小于5秒/300立方厘米空气，则该磨料制品应被认为是“多孔的”。
在一些实施例中，本发明的磨料制品具有的Gurley孔隙度不大于5秒/300立方厘米空气。在其它实施例中，本发明的磨料制品具有的Gurley孔隙度不大于1.5秒/300立方厘米空气。在更进一步的实施例中，本发明的磨料制品具有的Gurley孔隙度不大于1秒/300立方厘米空气。
以下的实例将进一步说明本发明的优点和其它实施例，但是这些例子中所列举的具体材料及其用量、以及其它条件和细节，不应被解释为用来过度限制本发明。例如，开孔附连界面的单位面积重量、厚度和组成可以发生变化。除非另外指明，否则所有的份数和百分比是按重量计。
除非另外注明，否则以下实例记载的所有的份数、百分比和比率均按重量计，并且例子中所用的所有试剂是从或可从一般的化学品供应商(如位于美国密苏里州Saint Louis市的Sigma-Aldrich Chemical公司)处获得的，或者可用常规技术合成。
实例
砂磨试验#1
使用剃刀片，在直径12.7厘米×厚度1.6厘米的泡沫支撑垫(可得自位于美国明尼苏达州圣保罗市的3M公司，商品名为“3M HOOKIT IIBACKUP PAD.PART NUMBER 05345”)的5个洞之间刻出相互连接的U形通道(宽度0.95厘米×深度0.64厘米)。将直径为12.7厘米的样品盘附着到该支撑垫上，然后将支撑垫安装到精细抛光用双功能定轨磨砂机(得自位于美国纽约州Clarence市的Dynabrade公司，型号为“21034”)。然后将中央除尘真空管连接到该磨砂机上。以手动方式使磨料层与预称重的38.1厘米×53.3厘米的丙烯酸类树脂测试板(得自位于美国明尼苏达州Bloomington市的Seelye-Eiler Plastics公司)相接触。将上述磨砂机在空气管路压力为每平方英寸88.5磅(610.2干帕)以及下压力为12磅(5.4千克)的条件下运转45秒。采用与工件的表面呈0度的角度。将这种45秒的研磨循环再重复4次，使得研磨时间共计3分45秒。在完成最后一次砂磨循环之后，将测试板重新称重，然后再重复两次砂磨过程，以此测定平均切削量。完成砂磨试验后，目视观察研磨表面上是否存在切屑。
砂磨试验#2
将直径为12.7厘米的样品盘附着到直径12.7厘米×厚度1.6厘米的泡沫支撑垫(可得自3M公司，其商品名为“3M HOOKIT II BACKUP PAD，PART NUMBER 05245”)上。然后将支撑垫安装到“21034”型磨砂机上，并且在不连接中央除尘真空管的条件下重复砂磨试验#1中所述的砂磨方案。
砂磨试验#3。
采用黑色底漆(可购自位于佐治亚州Norcross市的Akzo NobelCoatings公司，商品名为“SIKKENS COLORBUILD BLACK”)涂敷45.7厘米×76.2厘米的低碳钢测试板，并使其在20摄氏度下固化至少24小时。使用剃刀片，在直径12.7厘米×厚度1.6厘米的泡沫支撑垫(可得自位于美国明尼苏达州圣保罗市的3M公司，商品名为“3M HOOKIT IIBACKUP PAD.PART NUMBER 05345”)的5个洞之间刻出互相连接的U形通道(宽0.95厘米(cm)×深0.64厘米)。将直径为12.7厘米的样品砂盘连接到该支撑垫上，然后将支撑垫安装到“21034”型磨砂机上。
然后将中央除尘真空管连接到上述磨砂机上。以手动的方式使磨料层与测试板相接触，并且让磨砂机在空气管路压力为每平方英寸88.5磅(610.2千帕)以及下压力为12磅(5.4千克)的条件下运转30秒。采用与工件表面呈2.5度的角度。将这种30秒的研磨循环再重复5次，其中第1次、第2次和第6次的循环在未砂磨的底漆上进行，并且第3次、第4次和第5 次的循环在经过砂磨的底漆区域上进行。完成最后一次砂磨循环后，对测试板重新称重，然后再重复两次砂磨过程，以此测定平均切削量。完成此砂磨试验后，目视观察研磨表面上是否存在切屑。
砂磨式验#4
将一片直径为15.2厘米的带有套环的织物施加到带有压敏粘合剂(PSA)的泡沫支撑垫(可得自3M公司，其商品名为“3M STIKIT BACKUPPAD，PART NUMBER 05575”)的表面上。将一个直径为15.2厘米的样品盘连接到该支撑垫，然后将支撑垫安装到得自Dynabrade公司的“21039”型磨砂机上。在不连接中央除尘真空管的条件下重复砂磨试验#3中所述的砂磨方案。完成此砂磨试验后，还要目视观察测试板上是否存在切屑。
砂磨测试#5
将经过“URO1140S”(得自位于美国密歇根州Detroit市的DupontAutomotive公司)底涂的55.8cm×81.3cm的低碳钢测试板用于以下的试验。将直径为12.7厘米的样品盘连接到砂磨试验#1中所述的支撑垫上。然后将该支撑垫安装到“21034”型磨砂机上，并将中央除尘真空管连接到该磨砂机上。以手动的方式使磨料层与经过预砂磨的测试板接触。让该磨砂机在空气管路压力为每平方英寸90磅(620.5千帕)以及下压力为12磅(5.4千克)的条件下运转30秒。使用与工件表面呈0度的角度。将这种60秒的研磨循环再重复3次，使得砂磨时间共计4分钟，以此测定每个样品的平均总切削量，并记录集尘袋中收集到的切屑的重量。
筛网磨料
按照以下方法准备筛网磨料。用重量比为90∶10的水：polysolve介质将酚醛树脂(可得自位于美国佐治亚州Augusta市的Bakelite EpoxyPolymer公司，商品名为“BAKELITE PHENOLIC RESIN”)分散成固体含量为56％，然后用乙醇将其稀释至固体重量为35％。将这种树脂分散体施加到玻璃纤维平纹组织筛网(可得自位于美国南卡罗来纳州Anderson市的Hexcel Reinforcements公司，其商品名为“1620-12”)上作为底漆涂层。将等级为P320的氧化铝研磨矿物(可得自位于奥地利Villach市的Triebacher Schleifmittel AG公司，商品名为“FSX”)静电涂敷到这种树脂上，并在205华氏度(96摄氏度)下固化2个小时。然后，在底漆涂层和矿物上施加酚醛树脂含量为35重量％的水性面漆涂料，并且在212华氏度(100摄氏度)下将此涂层固化16小时。之后，把重量比为85∶15的硬脂酸锌：聚丙烯酸酯的30重量％的水性分散体施加到面漆涂层上，并且在180华氏度(82.2摄氏度)下干燥15分钟。
附连界面1(AB1)
根据以引用的方式并入本文的美国专利No.6,843,944(Bay等人)中所述的方法，制造可拆式机械紧固系统的吊钩部件。所得到的聚丙烯附连界面的厚度为5密耳(127微米)、杆部的直径为14密耳(355.6微米)、顶盖直径为30密耳(0.76毫米)、杆部的高度为20密耳(508微米)，并且其频率为每平方英寸340个杆部(每平方厘米52.7个杆部)。背衬没有被打孔。
附车界面2(AB2)
使用波长为10.6微米的CO2激光器(得自位于美国加利福尼亚州Santa Clara市的Coherent公司，在聚丙烯附连界面AB1上均匀地打出一系列小孔，小孔的直径为1/16英寸(1.59毫米)。打孔频率是每平方厘米2.19个小孔，从而使得背衬的累积开口面积为5％。
附连界面3(AB3)
根据AB2中所述的方法，在聚丙烯附连界面AB1上均匀地打出一系列小孔，小孔的直径为3/32英寸(2.38毫米)。穿孔频率是每平方厘米2.19个小孔，从而使得背衬具有11％的累积开口面积。
附连界面4(AB4)
根据AB2中所述的方法，在聚丙烯附连界面AB1上均匀地穿出一系列小孔，小孔的直径为7/64英寸(2.78毫米)。穿孔频率是每平方厘米2.19个小孔，从而使得背衬具有15％的累积开口面积。
附连界面5(AB5)
根据AB2中所述的方法，在聚丙烯附连界面AB1上均匀地打出一系列小孔，小孔的直径为1/8英寸(3.18毫米)。穿孔频率是每平方厘米2.19个小孔，从而使得背衬具有20％的累积开口面积。
对照物A
将得自3M公司的“3M 77 SPRAY ADHESIVE”型粘合剂轻轻地喷涂到筛网磨料的非研磨面上以及AB1的其中一侧上，并将这两种材料层压到一起。然后，从该层压片上冲切出12.7厘米的圆盘。
对照物B
5英寸(12.7厘米)的P320级氧化铝研磨膜圆盘，可购自3M公司、并且商品名为“HOOKIT II P320 334U”。
实例1
根据“对照物A”中所述的方法，将筛网磨料的非研磨面层压到AB2的其中一面上。同样，从该层压材料上冲切出12.7厘米的样品圆盘。
实例2
根据“对照物A”中所述的方法，将筛网磨料的非研磨面层压到AB3的其中一面上。同样，从该层压材料上冲切出12.7厘米的样品圆盘。
实例3
根据“对照物A”中所述的方法，将筛网磨料的非研磨面层压到AB4的其中一面上。同样，从层压材料上冲切出12.7厘米的样品圆盘。
实例4
根据“对照物A”中所述的方法，将筛网磨料的非研磨面层压到AB5的其中一面上。同样，从层压材料上冲切出12.7厘米的样品圆盘。
实例5
将得自3M公司的“3M 77SPRAY ADHESIVE”型粘合剂轻轻地喷涂到筛网磨料的非研磨面上和AB1的其中一面上，然后将这两种材料层压到一起。然后根据在AB2中所述的方法，在层压材料上均匀地打出一系列直径为1/8英寸(3.18毫米)的小孔。穿孔频率为每平方厘米2.19个小孔，从而使得背衬具有20％的累积开口面积。然后，从上述层压片上冲切出12.7厘米的圆盘。
针对对照物A和实例4进行砂磨试验1。结果列于表1中。
表1
  样品   平均总切削量(克)   研磨表面上是否存在切屑
  对照物A   4.8   是
  实例4   6.4   否
针对对照物A和实例2至4进行砂磨试验2。结果列于表2中。
表2
  样品   平均总切削量(克)   研磨表面上是否存在切屑
  对照物A   3.8   是
  实例2   5.7   否
  实例3   7.2   否
  实例4   6.4   否
针对对照物A和实例1至4进行砂磨试验3。结果列于表3中。
表3
  样品   平均总切削量(克)   研磨表面上是否存在切屑
  对照物B   7.9 是
  实例1   8.7   否
  实例2   9.2   否
  实例3   8.7   否
  实例4   8.8   否
针对对照物A和实例1至5进行砂磨试验4。结果列于表4中。
表4
  样品   平均总切削量(克)   测试板上是否存在切屑
  对照物A   12.8 是
  实例1   12.9   是
  实例2   14.3 是
  实例3   14.0   否
  实例4   13.7   否
  实例5   12.1   否
针对对照物A和实例4进行砂磨试验#5。结果列于表5中。
表5
  样品   平均总切削量(克)   收集到的切屑(克)
  对照物A   16.6   1.4
  实例4   23.6   15.8
应当理解，尽管在以上说明和实例中阐述了本发明的众多特征和优点、以及本发明的结构和功能方面的详细情况，但本发明所公开的内容也只是示例性的。可以在本发明的原理范围内对细节进行充分地改变，特别是可以根据所附权利要求中的措辞所表达的意思以及所述那些结构和方法的等同形式对涉及筛网磨料和开孔附连界面的尺寸和组成的细节在本发明的原理范围内进行充分地改变。

Claims (20)

1.一种磨料制品，其包括：
筛网磨料，该筛网磨料具有开口网孔背衬和磨料层，该开口网孔背衬具有第一主表面、第二主表面、以及从所述第一主表面延伸至所述第二主表面的多个开口，并且所述第一主表面具有限定筛网磨料表面积的周边，所述磨料层被固定到所述背衬的所述第一主表面的至少一部分上，所述的磨料层包含多个磨粒和至少一种粘结剂；和开孔附连界面，该开孔附连界面与所述开口网孔背衬的所述第二主表面相连，所述开孔附连界面包含基片和贯穿所述基片的多个小孔，该基片具有从所述基片的至少一部分上伸出的多个吊钩，所述小孔形成的累积开口面积不大于所述筛网磨料表面积的40％，
其中所述小孔与所述筛网磨料相配合，从而允许颗粒流过所述磨料制品。
2.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述开口网孔背衬是织造而成的。
3.根据权利要求2所述的磨料制品，其中所述开口网孔背衬包含玻璃纤维、尼龙、聚酯、聚丙烯或铝中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述开口网孔背衬是打孔薄膜。
5.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述开口网孔背衬中的所述开口的平均开口面积至少为0.3平方毫米。
6.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述开口的总开口面积至少为所述筛网磨料表面积的50％。
7.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述颗粒包含尺寸至少为10微米的颗粒。
8.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述的小孔大体为圆形的。
9.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述小孔的平均开口面积在每个小孔0.5平方毫米至每个小孔8平方毫米的范围内。
10.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述小孔形成的累积开口面积在所述筛网磨料表面积的5％到30％的范围内。
11.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述小孔形成的累积开口面积在所述筛网磨料表面积的10％到20％的范围内。
12.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述开孔附连界面包含选自聚氨酯、聚酰胺、聚烯烃、聚酯或它们的组合中的聚合物材料。
13.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述开孔附连界面包含选自聚乙烯或聚丙烯中的至少一种的聚合物材料。
14.根据权利要求1所述的磨料制品，该磨料制品还包含粘合剂，该粘合剂将所述开孔附连界面固定到所述开口网孔背衬的所述第二主表面上。
15.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述磨粒是垂直取向的。
16.一种磨料制品，其包含：
织造背衬，该织造背衬具有第一主表面、第二主表面和多个从所述第一主表面延伸到所述第二主表面的开口，所述第一主表面具有限定筛网磨料表面积的周边；
磨料层，该磨料层被固定在所述背衬的所述第一主表面的至少一部分上，所述磨料层包含多个磨粒和至少一种粘结剂；和
开孔附连界面，该开孔附连界面被固定在所述背衬的所述第二主表面上、并且包含基片和贯穿所述基片的多个小孔，该基片具有从所述基片的至少一部分上伸出的多个吊钩，
其中所述磨料制品是多孔的。
17.根据权利要求16所述的磨料制品，其中所述开孔附连界面的累积开口面积在所述筛网磨料表面积的5％到30％的范围内。
18.根据权利要求16所述的磨料制品，其中所述开孔附连界面的累积开口面积在所述筛网磨料表面积的10％到20％的范围内。
19.根据权利要求16所述的磨料制品，其中所述小孔的平均开口面积在每个小孔0.5平方毫米至每个小孔8平方毫米的范围内。
20.一种磨料制品的制造方法，其包括：
提供筛网磨料，该筛网磨料具有开口网孔背衬和磨料层，该开口网孔背衬具有第一主表面、第二主表面、以及多个从所述第一主表面延伸到所述第二主表面的开口，所述第一主表面具有限定筛网磨料表面积的周边，所述磨料层被固定到所述背衬的所述第一主表面的至少一部分上，所述磨料层包含多个磨粒和至少一种粘结剂；
提供开孔附连界面，该开口附连界面包含基片，该基片具有从所述基片的至少一部分上伸出的多个吊钩；
将所述附连界面穿孔，从而形成包含多个贯穿所述基片的小孔的开孔附连界面，所述小孔形成的累积开口面积不大于所述筛网磨料表面积的40％；并且
将所述开孔附连界面固定到所述开口网孔背衬的所述第二主表面的至少一部分上。
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