CN101351305B - 弹性磨料制品 - Google Patents

Abstract

一种弹性手持磨料制品，包括柔性可贴合背衬层，其具有相对的第一主表面和第二主表面；附着在所述背衬层第一主表面和第二主表面中的至少一个面上的柔性加强层；以及布置在所述加强层上从而限定研磨表面的磨料。所述背衬层包括多个分开的弹性体，所述弹性体相互连接形成大致呈平面的阵列，在所述阵列模式中，连接的相邻弹性体之间具有开放空间。

Description

弹性磨料制品

背景技术

本发明整体涉及用于研磨工作表面的磨料制品，并且更具体地讲，涉及弹性磨料制品。

片状磨料制品通常用于多种砂磨操作(包括手砂木质表面)。手砂时，使用者直接将磨料制品握持在手中，或将其附着在砂磨工具上(例如砂块)，然后在整个工作表面上移动磨料制品。当然，手砂是比较费力的。

片状磨料制品包括(例如)传统的砂纸和弹性磨砂海绵。传统的砂纸通常是通过将磨料矿石附着在相对较薄、通常不可延展、非弹性的、无孔的背衬上(例如纸张、薄膜等)来制备的。传统的磨砂海绵通常包括比传统的砂纸使用起来更方便和更轻松的弹性背衬。

弹性片状磨料制品在已获得专利的现有技术中也是已知的。例如，授予Minick等人的美国专利No.6,613,113公开了具有柔性片状加强层的柔性磨料制品，该加强层包括多个分开的弹性体，这些弹性体相互连接形成大致呈平面的阵列，在所述阵列模式中，连接的相邻弹性体之间有开放空间，每个弹性体具有第一表面和相对的第二表面，以及使至少第一表面成为研磨表面的磨粒。虽然这类弹性磨料制品一般很好用，但是已经发现的是，这类磨料制品制备成粗糙级(例如，粒度为约40至约80)比制备成精细级时磨损得更快，尤其是应用于某些末端时(例如砂磨边缘或拐角)。

期望提供一种具有背衬层的弹性磨料制品，该背衬层包括多个分开的、更耐用并且产生更一致的刮擦图案的弹性体(例如授予Minick等人的美国专利No.6,613,113中所描述的背衬)，并且还期望提供与具有可比较的粒度的砂纸片相比，更便于使用、更持久、具有改善的切削效果并且能产生更精细刮擦的弹性磨料制品。

发明内容

本发明提供包括柔性和/或可贴合背衬层的弹性手持磨料制品，该背衬层具有相对的第一主表面和第二主表面，柔性加强层附着在背衬层第一主表面和第二主表面中的至少一个面上，并且磨粒布置在加强层上，由此限定研磨表面。背衬层包括多个分开的弹性体，这些弹性体相互连接形成大致呈平面的阵列，在所述阵列模式中，连接的相邻弹性体之间有开放空间，每个弹性体具有第一表面和相对的第二表面。

其中，加强层起到改善磨料制品耐久性的作用。如果磨料制品含有粗糙级的磨粒(在其他情况下该磨粒可能会损坏背衬层)，耐久性的改善尤其明显。因此，在一个实施例中，磨料制品包括具有粒度为约40至约80的粗糙级磨粒。此外，通过提供柔性加强层，分开的弹性体可独立地稍微移动，因此，与具有非柔性加强层的磨料制品相比，本发明的磨料制品在工作表面上产生更精细的刮擦图案。

在多种实施例中，加强层可以为针织织物材料、织造布材料、开放式网片材料或稀松布。在另一个实施例中，加强层可以为连续薄膜。在具体的实施例中，本发明包括将磨粒附着在加强层上并且又将加强层附着在背衬层的集成涂层上。

在另一个实施例中，背衬层具有不小于约1mm并且不大于约15mm的厚度。在多种实施例中，背衬层和加强层可以用粘合方法粘结在一起，或使用火焰熔接法将背衬层和加强层层合在一起。

附图说明

结合附图，将对本发明进一步进行描述，其中：

图1为根据本发明的弹性磨料制品的截面图；和

图2为图1中弹性磨料制品的分解透视图。

具体实施方式

现在参见附图，其中类似的附图标号是指在此所有的数个视图中类似的或对应的部件，图1和图2示出弹性磨料制品10，其包括背衬层12、加强层14和多个至少部分地嵌入集成涂层18中的磨粒16。下面分别详细描述背衬层12、加强层14、磨粒16和集成涂层18。

背衬层

背衬层12由为使用者提供轻松的抓握表面的弹性材料构成，改善了磨料制品的贴合性，并因此使磨料制品10能更有效地砂磨弯曲和有轮廓的表面。

背衬层12由多个分开的弹性体20构成，这些弹性体连在一起的方式使得各个相邻且分开的弹性体之间构成开口22而彼此仍然在接触点相连。尽管可以通过适当模切连续的或实心的橡胶薄片或泡沫材料薄片来构成这类背衬层，但图示的背衬层12包括稀松布24，其包括的横向线和纵向线一般以网格的图案构成开口，每隔一个开口由弹性体以错开的方式闭合。

每个弹性体20包括第一表面26(可以是凸状或穹顶形)和第二表面28(可以是平的)。第二表面28共同构成磨料制品10易手持的背面，该背面易于与使用者的手贴合以构成方便的可变形的产品，易用于研磨具有复杂形状的表面。

适合用于开口背衬层12的材料(例如上述材料)可以是商品名为OMNI-GRIP、MAXI-GRIP、ULTRA GRIP、EIRE-GRIP和LOC-GRIP，商购自Griptex Industries，Inc.(佐治亚州卡尔洪(Calhoun，Ga))。这类产品可以根据美国专利No.5,707,903(Schottenfeld)制备，该专利全文在此以引用方式并入本文。

这类材料可(例如)通过将稀松布24浸泡在液体组合物中构成，该组合物可固化形成聚氯乙烯(PVC)泡沫。稀松布可以由天然纤维或合成纤维制成，这些纤维可以在具有沿稀松布表面间隔分布的间歇开口的网络中针织或织造。该稀松布不必织成一致的图案，还可包括非织造的无规则图案。因此，开口22可在图案中排列或者无规则分布。该稀松布网络开口可以是矩形的，或者它们也可以具有其他形状，包括：菱形、三角形、八边形或这些形状的组合。

优选的是，稀松布24包括在第一方向布置的第一组分开的纤维行和在第二方向布置的第二组纤维以形成网格，该网格包括多个相邻的开口，其中弹性体位于交替的开口内，弹性体之间的开口内没有弹性体。该稀松布也可包括开放式网片，该开放式网片选自由下列组成的组：织造或针织纤维网片、合成纤维网片、天然纤维网片、金属纤维网片、模制热塑性聚合物网片、模制热固性聚合物网片、打孔薄片材料、切开并且拉伸的薄片材料以及它们的组合。

弹性体组合物可以是泡沫状或非泡沫状的，并且可以由多种弹性材料中的任何一种组成，这些弹性材料包括，但不限于：聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯树脂、合成橡胶组合物或天然橡胶组合物、丙烯酸树脂以及其他适合的弹性体树脂组合物。

这类背衬层的特征在于：在弹性体间具有开口面积，形成的累积开口面积和弹性体的总面积相比接近约20％至约80％，更优选的是，在约30％至约60％之间。

背衬层12的厚度足以使其便于手持并且提供轻松的抓握，和/或让其能安装在砂磨工具上。该厚度是在弹性体20的第一表面26的最高点和该弹性体的第二表面28之间测得的。该厚度优选地在约1mm和约15mm之间，更优选地从约3mm至约10mm。

虽然弹性体20的形状优选的是为正方形或矩形，但是该弹性体20可以是任何适宜的几何形状，包括但不限于：正方形、矩形、三角形、圆形、椭圆形以及多边形。弹性体20优选的为一致的形状，但并非一定如此。弹性体20可以在纵向和横向成排对齐。

弹性体20的尺寸可以从约2mm至约25mm的范围内变化，优选的是从5mm至10mm。每一个“尺寸”是指：矩形的边的尺寸、圆形的直径或不规则形状的最大尺寸。弹性体20的形状不必是限定的形状，而可以无规则地成形。当提到弹性体的尺寸时，所述尺寸旨在包括纵向或横向的宽度或从一边到另一边测得的弹性体的最大尺寸(不管任何方向)。

背衬层12中的开口22一般均小于相邻的弹性体20，并且可具有接近约2mm至约25mm的尺寸，优选地从约5mm至约10mm。如果弹性体20为矩形，开口22可以略呈矩形，或者开口22可以是任何其他构型，这取决于相邻弹性体20的形状。开口22的形状通常为弹性体20的边缘形状所限定。弹性体20和开口22通常一致分布在柔性磨料制品的整个区域，但不是所有情况下都必须如此。

加强层

根据本发明的一个方面，加强层14附着在背衬层12的第一表面26上。加强层14起到改善磨料制品10的耐久性的作用。也就是说，加强层14起到增强磨粒16和背衬层12间连接的作用，所以在使用过程中磨粒16脱离背衬层12的可能性较小；并且加强层还起到保护背衬层12的作用，使得在使用过程中背衬层12被磨粒16所产生的力损坏的可能性较小。在不受理论约束的同时，可以相信，加强层14通过分散使用过程中磨粒16产生的力来改善磨料制品的耐久性，从而减少那些力超出背衬层的粘合强度并因此损坏背衬层12的可能性。如果磨粒16直接附着在背衬层12上，使用过程中磨粒16产生的力一般集中在磨粒和背衬层之间的附着点，并且这些力可能会损坏背衬层。因为较大的磨粒趋向于产生较大的力，所以当磨料制品10具有较大的磨粒时(例如具有从约40至约80粒度的粗糙级磨粒)，更可能发生损坏。因此，已经发现，当磨料制品具有粗糙级磨粒时，具有加强层14的磨料制品10在增强磨料制品10的耐久性方面尤其有效。

根据本发明的更具体的方面，加强层14一般是柔性的，因此可使得背衬层12的每个弹性体20在使用时独立地稍微移动。通过允许弹性体20在砂磨过程中独立地移动，该磨料制品比具有可比较的粒度的砂纸片能产生更精细的刮擦。

加强层14优选的是连续的，即它不包含比任何无规则构成的空间(制备加强层14时自身产生的)更大的、在Z方向(即厚度或高度尺寸)延伸的孔、空隙或槽。因为加强层14是连续的，所以磨料制品10能产生更一致的刮擦图案。

加强层14可由多种材料构成。适合的材料包括(例如)针织材料或织造物材料或布，或是薄膜(例如热塑性薄膜)。具体的加强层材料要具有在加工过程中进行处理所需的足够强度、用于打算的末端应用所需的足够强度和使集成涂层18转移到其至少一个主表面上的能力，并且能够附着在背衬层12上。

可以使用(例如)压敏胶、热熔胶、热固胶通过火焰熔接法或其他已知技术(包括层合)将加强层14粘附在背衬层12上。此外，可用集成涂层浸透加强层14，以使得集成涂层不仅起到将磨粒16粘附在加强层14上的作用，而且起到将加强层14粘附在背衬层12上的作用。

集成涂层

一般来讲，任何集成涂层18都可用来将磨粒16粘附在加强层14上。“集成涂层”是指磨料制品10的加强层14上的硬化树脂层。优选的集成涂层是酚醛树脂。可以通过任何传统技术将集成涂层18涂覆在加强层14上，例如刮涂、喷涂、辊涂、轮转凹版涂覆、淋幕式涂覆等等。磨料制品10还可以包括在磨粒上可选的复胶。

磨粒

一般来讲，本发明可使用任何磨粒。合适的磨粒包括熔融氧化铝、经热处理的氧化铝、氧化铝基陶瓷、碳化硅、氧化锆、氧化铝-氧化锆、石榴石、金刚石、二氧化铈、立方氮化硼、磨砂玻璃、石英、二硼化钛、溶胶凝胶磨料以及它们的组合物。磨粒可以是成型的(如杆状、三角形或锥体)或未成型的(即不规则的)。术语“磨粒”涵盖磨粒、团聚物或多砂目磨料颗粒。可以通过任何传统技术将磨粒沉积在集成涂层上，例如静电涂覆或滴液涂覆。

本发明的磨料制品10可以具有任何尺寸的磨粒12。然而，由于当磨料制品包括粗糙级磨粒时加强层14的有益效果尤其明显-也就是说，因为如果没有加强层，那么粗糙级磨粒更有可能损坏背衬层12-根据本发明的具体方面，粗糙级磨粒的磨粒粒度典型地为约20至约100，并且更典型地为约30至约90，并且甚至更典型地为约40至约80。

添加剂

集成涂层前体或复胶前体或这两者都可以包含可选的添加剂，例如填充剂、纤维、润滑剂、助磨剂、润湿剂、增稠剂、抗负载(antiloading)剂、表面活性剂、颜料、染料、耦合剂、光引发剂、增塑剂、悬浮剂、抗静电剂等。可用的填充剂包括碳酸钙、氧化钙、偏硅酸钙、氧化铝三水合物、冰晶石、氧化镁、高岭土、石英和玻璃。可作为助磨剂的填充剂包括：冰晶石、硼氟化钾、长石和硫。在使固化涂层保持良好的柔性和韧性的同时，每100份集成涂层前体或复胶前体中最多可使用约400份填充剂，优选的是为约30至约150份。如本领域的技术人员所周知的，选择这些材料的数量以提供所需的特性。

本领域内的普通技术人员可以理解，在不偏离本发明概念的情况下，可以对上述本发明进行各种更改和修改。例如，将认识到涂覆有磨粒的加强层可布置在背衬层的两侧，从而构成双侧磨料制品。因此，本发明的范围不应受限于本专利申请中所描述的结构，而只应受权利要求中的语言描述的结构及其等同结构的限制。

Claims (7)

1.一种弹性手持磨料制品，包括：

(a)柔性可贴合背衬层，其具有第一主表面和相反侧的第二主表面，所述背衬层包括多个分开的弹性体，所述弹性体相互连接形成阵列，所述阵列使得连接的相邻弹性体之间有开放空间，每个弹性体具有第一表面和位于所述第一表面的相反侧的第二表面；

(b)柔性加强层，其限定加强层第一主表面和位于所述加强层第一主表面的相反侧的加强层第二主表面，所述加强层第一主表面附着在所述分开的弹性体的所述第一表面上；以及

(c)磨粒，其布置在所述加强层第二主表面上，由此限定研磨表面。

2.如权利要求1所述的磨料制品，其中所述加强层为针织织物材料。

3.如权利要求1所述的磨料制品，其中所述加强层为织造布材料。

4.如权利要求1所述的磨料制品，其中所述加强层为开放式网片材料。

5.如权利要求1所述的磨料制品，其中所述加强层为稀松布。

6.如权利要求1所述的磨料制品，其中所述加强层为连续薄膜。

7.如权利要求1所述的磨料制品，还包括将所述磨粒附着在所述加强层上，并且将所述加强层附着在所述背衬层上的集成涂层。