CN101772533B - 具有助黏附层的磨料物品 - Google Patents

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Abstract

一种磨料物品包括具有一个主表面的一个背衬、覆盖该背衬的主表面的一个助黏附层、以及直接与该助黏附层相接触的一个制作层。该助黏附层具有至少约10微米的厚度并且是由一种极性热塑材料、一种可交联聚合物、或它们的共混物形成的。

Description

具有助黏附层的磨料物品
技术领域
本披露总体上涉及具有助黏附层的磨料物品。
背景技术
磨料物品(如涂覆的磨料和粘结的磨料)被用在不同的产业中以通过如精研、研磨或抛光来加工工件。利用磨料物品的机加工跨越了从光学工业、汽车补漆工业到金属制造工业的一个广阔的产业范围。在这些实例的每一个中，制造设施使用磨料来去除成块的材料或影响产品的表面特性。
表面特性包括光泽、质地以及均匀度。例如，金属部件的制造商们使用磨料物品来对表面进行精细抛光，并且时常希望有一个均匀的光滑表面。类似地，光学制造商们希望生产无缺陷的表面以防止光的衍射和散射的磨料物品。因此，磨料物品的磨料表面通常影响表面品质。
典型地，磨料物品的磨料表面被涂覆在磨料物品的背衬上。磨料层典型地是作为一个制作涂层来进行涂覆，该制作涂层包括一种粘合剂和嵌在该粘合剂之中的磨料颗粒。可惜的是，磨料层在背衬上不良的黏附性能够导致磨料物品的退化并且影响性能。因此，使磨料物品的使用寿命受损。这样，典型地是对背衬涂底料以增加磨料层对背衬的黏附性。尽管磨料物品的背衬上的底料增强了黏附性，但是脆性的制作涂层能够分层或剥落掉，从而导致磨料物品的退化。
这样，一种改进的磨料产品以及一种形成改进的磨料产品的方法将是令人希望的。
发明概述
在一个具体实施方案中，一种磨料物品包括具有一个主表面的一个背衬、覆盖在该背衬的主表面上的一个助黏附层以及直接与该助黏附层相接触的一个制作层(make layer)。该助黏附层具有至少约10微米的厚度并且由一种极性热塑材料、一种可交联聚合物、或它们的共混物形成。
在一个实施方案中，一种磨料物品包括具有一个主表面的一个背衬、覆盖在该背衬的主表面上的一个助黏附层以及直接与该助黏附层相接触的一个制作层。该助黏附层具有至少约10微米的厚度并且由一种共聚物形成，该共聚物包括至少一种乙烯单体以及丙烯酸、乙基丙烯酸或甲基丙烯酸的至少一种单体。
在另一个实施方案中，一种磨料物品包括具有一个主表面的一个背衬、覆盖在该背衬的主表面上的一个助黏附层以及直接与该助黏附层相接触的一个制作层。该助黏附层具有至少约10微米的厚度并且是由一种马来酸酐改性的聚烯烃形成的。
在另一个实施方案中，一种形成磨料物品的方法包括在一个背衬的主表面上涂覆一个助黏附层并且在该助黏附层上直接涂覆一个粘合剂配制物。该助黏附层具有至少约10微米的厚度并且是由一种极性热塑材料、一种可交联聚合物、或它们的共混物形成的。
附图简要说明
通过参见附图可以更好的理解本披露，并且使其众多特征和优点对于本领域的普通技术人员而言变得清楚。
图1包括一个示例性涂覆的磨料物品的图示；并且
图2和图3包括由DMA测量的剪切储能模量对比温度的曲线图示。
发明详述
在一个具体实施方案中，一种磨料物品包括具有一个主表面的一个背衬以及配置在该主表面上的一个助黏附层。在一个示例性实施方案中，该助黏附层可以被配置在该背衬的主表面上并且直接与其相接触而没有任何插入层或结系层。在另一个实施方案中，该背衬可以进行表面处理、化学处理、涂底料、或它们的任何组合。该磨料物品进一步包括一个磨料层，该磨料层被直接配置在该助黏附层的主表面上并且直接与其接触。在一个示例性实施方案中，该磨料层可以直接与该助黏附层的主表面相接触，而在该助黏附层的主表面与该磨料层之间没有任何插入层或结系层。该助黏附层提供令人希望的磨料层对背衬的黏附性并且提供一种具有令人希望的表面光洁度的磨料物品。
在图1中展示了一个涂覆的磨料物品100的一个示例性实施方案。该涂覆的磨料包括一个背衬102以及配置在背衬102的一个主表面106上的助黏附层104。另外，配置在助黏附层104上的是一个磨料层108，该磨料层与磨料颗粒110相接触。磨料层108(如一个制作涂层)被配置在助黏附层104的主表面112上。另外，涂覆的磨料100可以包括一个胶料涂层114或一个超级胶料涂层(未示出)。此外，该涂覆的磨料可以包括配置在背衬102的一个第二主表面118上的一个背胶料层116。在一个具体实施方案中，涂覆的磨料物品100可以包括配置在助黏附层104与背衬102之间的一个底料层120。
在一个示例性实施方案中，助黏附层104是由一种极性热塑材料形成的。在一个实例中，极性热塑材料包括一个极性官能基团，该极性官能基团与背衬材料或处理过的背衬材料是相容的。在一个示例性实施方案中，该极性热塑材料是完全聚合的并且在涂覆之后不进一步固化。在一个具体实施方案中，该极性热塑材料是一种共聚物，该共聚物包括至少一种乙烯单体以及丙烯酸、乙基丙烯酸、或甲基丙烯酸的至少一种单体。一个示例性的共聚物可以包括乙烯丙烯酸、乙烯乙基丙烯酸、乙烯甲基丙烯酸、或它们的任何组合。另外，该共聚物可以用一个官能基团来改性，如一种离聚物、一种环氧组分、一种马来酸酐组分、或它们的任何组合。
在又一个实施方案中，该极性热塑材料包括一种热塑环氧组分。该极性热塑材料还可以包括改性的聚烯烃，如用一种酸酐组分改性的聚烯烃类。示例性的酸酐改性的聚烯烃类包括：马来酸酐改性的聚丙烯、马来酸酐改性的聚乙烯、以及马来酸酐乙烯共聚物类。
在一个实施方案中，助黏附层104的极性热塑材料是助黏附层104的总重量的至少约50重量％，如助黏附层104的总重量的至少约60重量％、至少约70重量％、至少约75重量％或至少约80重量％。助黏附层104还可以包括可任选的组分，如填充剂和着色剂、稳定剂、阻燃剂、助黏附剂、或它们的任何组合。
在一个实施方案中，该助黏附层是由任何适合的可交联聚合物体系形成的。例如，该可交联聚合物体系包括乙烯基硅烷共聚物类，如乙烯乙烯基硅烷共聚物。在另一个实施方案中，该可交联聚合物体系包括带有一种适合的光敏引发剂的乙烯丙烯二烃单体(EPDM)。在一个实施方案中，该可交联聚合物体系是不固化的，即在涂覆之后不进一步固化。在另一个实施方案中，该可交联聚合物体系是通过任何适当的手段进行固化的，如紫外(UV)固化、热固化、缩聚固化、等等。该可交联聚合物体系可以包括可任选的组分，如引发剂类、填充剂类和着色剂类、稳定剂类、阻燃剂类、助黏附剂类、或它们的任何组合。
在一个实施方案中，该助黏附层是由多种聚合物的一种共混物形成的。例如，该助黏附层是一种极性热塑材料的共混物。在一个实施方案中，该助黏附层是乙烯甲基丙烯酸的共聚物以及乙烯、丙烯酸酯和马来酸酐的三聚物的共混物。在另一个实施方案中，该助黏附层是一种极性热塑材料和一种可交联聚合物的共混物。例如，该助黏附层是乙烯甲基丙烯酸的共聚物和乙烯乙烯基硅烷共聚物的共混物。在另一个实施方案中，该助黏附层是乙烯甲基丙烯酸的共聚物和乙烯丙烯二烃单体的共混物。聚合物的共混物典型地包括该助黏附层的总重量的至少约20重量％的极性热塑材料，如该助黏附层的总重量的至少约30重量％、至少约40重量％、至少约50重量％或至少约70重量％。该共混物可以包括可任选的组分，如填充剂类和着色剂类、稳定剂类、阻燃剂类、助黏附剂类、或它们的任何组合。
典型地，助黏附层104具有至少约10微米的厚度，如至少约25微米。例如，助黏附层104的厚度可以是在约25微米至约150微米的一个范围内，如约25微米至约100微米或约25微米至约50微米。在一个实施方案中，助黏附层104的厚度与背衬的厚度的厚度比可以是不大于约1∶30，如约1∶12。在一个实施方案中，助黏附层104的厚度与背衬的厚度的厚度比可以是不大于约1∶5，如不大于约1∶4，或甚至不大于约1∶3。
该磨料物品的背衬102可以是挠性的或刚性的并且可以是由不同的材料制成的。一个示例性的挠性背衬包括一个聚合的膜(例如，一个涂底料的膜)，如聚烯烃膜(例如，包括双轴取向聚丙烯的聚丙烯)、聚酯膜(例如，聚对苯二甲酸乙二酯)、聚酰胺膜、或纤维素酯膜；金属箔；网孔材料；泡沫(例如，天然海绵材料或聚氨酯泡沫)；布(例如，由包括聚酯、尼龙、丝、棉、涤棉、或人造纤维的纤维或纱制成的布)；纸；固化纸；固化橡胶；固化纤维；无纺材料；它们的任何组合；或它们的任何经处理的形式。布背衬可以是编织的或缝纫在一起的。在具体实例中，该背衬是选自下组，其构成为：纸、聚合物膜、布、棉、涤棉、人造纤维、聚酯、聚-尼龙、固化橡胶、固化纤维、金属箔或它们的任何组合。在一个示例性实施方案中，该背衬包括一个热塑膜，如一个聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜。具体地讲，该背衬可以是一个单层聚合物膜，如一个单层PET膜。一个示例性的刚性背衬包括一种金属板、一种陶瓷板，或类似物。
在一个实施方案中，该背衬可以进行处理以改进助黏附层104与背衬102之间的黏附性，如由底料层120所表示的。在一个实施方案中，该处理可以包括表面处理、化学处理、使用底料、或它们的任何组合。在一个示例性实施方案中，该处理可以包括电晕处理、UV处理、电子束处理、火焰处理、划痕、或它们的任何组合。一种示例性的底料可以包括一种化学的底料，这种底料增加背衬102与助黏附层104之间的黏附性。一种示例性的化学底料是一种聚乙烯亚胺底料。典型地，一个化学底料具有不大于约5微米的厚度，如不大于约3微米，如不大于约2.5微米。
典型地，背衬102具有至少约50微米的厚度，如大于约75微米。例如，背衬102可以具有大于约75微米并且不大于约200微米的厚度，或大于约75微米并且不大于约150微米。
磨料层108可以被形成为一个或多个涂层。总体上讲，磨料层108是由一种粘合剂(也被称为一个制作涂层(层108))和磨料颗粒110形成，这些磨料颗粒覆盖在助黏附层104的一个主表面112上。在一个示例性实施方案中，将这些磨料颗粒110与粘合剂配制物掺合以形成磨料浆料。可替代地，在将粘合剂配制物涂覆在助黏附层104的主表面112上之后将这些磨料颗粒110涂敷在该粘合剂配制物之上。具体的涂覆的磨料包括工程或结构磨料，这些磨料总体上包括磨料结构的图案。可任选地，可以将一种官能性的粉末涂敷在磨料层108上以防止磨料层108粘在图案工具上。可替代地，在没有这种官能性粉末的磨料层108中可以形成多种图案。
该粘合剂可以由一种单一的聚合物或多种聚合物的一种共混物形成。该粘合剂可以被用来形成一个制作涂层、一个胶料涂层、一个超级胶料涂层、或它们的任何组合。此外，该粘合剂配制物可以被涂覆在该背衬下面并且被固化以形成一个固化的背涂层。例如，该粘合剂可以由环氧、丙烯酸聚合物、或它们的一个组合物形成。此外，该粘合剂可以包括填充剂，如纳米尺寸的填充剂或纳米尺寸的填充剂和微米尺寸的填充剂的一种组合。在一个具体实施方案中，该粘合剂包括一种胶质粘合剂，其中被固化以形成粘合剂的配制物是一种包括颗粒填充剂的胶质悬浮液。可替代地或此外，该粘合剂可以是一种纳米复合材料粘合剂或包括亚微米颗粒填充剂的涂覆材料。
该粘合剂总体上包括一种聚合物基质，该聚合物基质将这些磨料颗粒结合在助黏附层104中。典型地，该粘合剂由固化的粘合剂配制物形成。对于该聚合物组分的制备，该粘合剂配制物可以包括一种或多种反应组分或多种聚合物组分。一种聚合物组分可以包括一种单体的分子、一种低聚物分子、一种聚合物分子、或它们的一个组合。该粘合剂配制物可以进一步包括多个组分，如分散的填充物、溶剂类、增塑剂类、链转移剂类、催化剂类、稳定剂类、分散剂类、固化剂类、反应介质类或用于影响分散体的流动性的试剂类。
这些聚合物组分可以形成热塑性材料或热固性材料。作为举例，这些聚合物组分可以包括用于形成聚氨酯、聚脲、聚合环氧、聚酯、聚酰亚胺、聚硅氧烷类(硅氧烷类)、聚合醇酸树脂、丁苯橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、聚丁二烯的单体和树脂，或总的来说用于生产热固聚合物的反应性树脂。另一个实例包括一种丙烯酸酯或一种甲基丙烯酸聚合物组分。这些前体聚合物组分典型地是可聚合的有机材料。一个前体聚合物组分的实例包括一个反应性组分，用于形成一种氨基聚合物或一种氨基塑料聚合物，如烷基化的脲甲醛聚合物、三聚氰胺甲醛聚合物、以及烷基化的苯并胍胺甲醛聚合物；包括丙烯酸酯的丙烯酸酯聚合物和甲基丙烯酸酯聚合物、丙烯酸烷基酯、丙烯酸化的环氧、丙烯酸化的氨基甲酸酯、丙烯酸化的聚酯、丙烯酸化的聚醚、乙烯醚、丙烯酸化的油、或丙烯酸化的硅氧烷；醇酸树脂聚合物，如氨基甲酸酯醇酸树脂聚合物；聚酯聚合物；反应性氨基甲酸酯聚合物；酚聚合物，如可溶酚醛树脂和线性酚醛聚合物；酚的/乳胶液聚合物；环氧聚合物，如双酚环氧聚合物；异氰酸酯；异氰尿酸酯；包括烷基烷氧基硅烷聚合物的聚硅氧烷聚合物；反应性乙烯基聚合物；或它们的任何组合。在一个具体实施方案中，该粘合剂配制物包括固化时可以交联的至少两类聚合物的单体。例如，该粘合剂配制物可以包括固化时形成一种环氧/丙烯酸酯聚合物的环氧组分和丙烯酸酯聚合物。
在一个示例性实施方案中，聚合物反应组分包括阴离子和阳离子可聚合组分。例如，该粘合剂配制物可以包括至少一种阳离子可聚合组分，例如，至少一种环醚组分、环内酯组分、环乙缩醛组分、环硫醚组分、螺原酸酯组分、环氧官能组分或环氧丙烷官能组分。在一个具体实施方案中，该粘合剂配制物包括环氧官能组分或环氧丙烷官能组分的至少一个组分。该粘合剂配制物可以包括相对于该粘合剂配制物的总重量的至少约10.0wt％的阳离子可聚合组分，例如，至少约20.0wt％，典型地，至少约40.0wt％，或至少约50.0wt％的阳离子可聚合组分。总体上讲，该粘合剂配制物包括相对于该粘合剂配制物的总重量的不大于约95.0wt％的阳离子可聚合组分，例如，不大于约90.0wt％，不大于约80.0wt％，或不大于约70.0wt％的阳离子可聚合组分。总的来说，除非另有明确的说明，这些组分的量值被表示为该组分相对于该粘合剂配制物的总重量的重量％。
在一种或多种阳离子可聚合组分之外或对其取而代之，该粘合剂配制物可以包括一种或多种自由基可聚合组分，例如，具有一个或多个烯键式不饱和基团的一种或多种自由基可聚合组分，如(甲基)丙烯酸酯(即，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯)官能组分。在一个实施方案中，该自由基可聚合组分是一种单官能烯键式不饱和的组分或一种多官能烯键式不饱和的组分。在一个实施方案中，该粘合剂配制物包括一种或多种组分，这些组分具有至少3个(甲基)丙烯酸酯基团，例如，3至6个(甲基)丙烯酸酯基团，或5至6个(甲基)丙烯酸酯基团。在多个具体实施方案中，该涂覆配制物包括相对于该涂覆配制物的总重量的至少约3.0wt％的一种或多种自由基可聚合组分，例如，至少约5.0wt％或至少约9.0wt％的一种或多种自由基可聚合组分。总体上讲，该涂覆配制物包括不大于约50.0wt％的一种自由基可聚合组分，例如，不大于约35.0wt％，不大于约25.0wt％，不大于约20.0wt％，或甚至不大于约15.0wt％的自由基可聚合组分。
在一个实施方案中，该粘合剂配制物可以包括具有一个聚醚主链的一种组分。具有一个聚醚主链的化合物的一个实例包括聚四亚甲基二醇(polytetramethylenediol)，聚四亚甲基二醇的缩水甘油醚、聚四亚甲基二醇的丙烯酸酯、包含一个或多个聚碳酸酯基团的聚四亚甲基二醇、或它们的任何组合。在一个示例性实施方案中，该粘合剂配制物包括在5.0wt％与20.0wt％之间的具有一个聚醚主链的一种组分。
该粘合剂配制物还可以包括一种固化剂，如一种催化剂或一种引发剂。例如，该固化剂可以包括一种阳离子催化剂，如一种阳离子引发剂。在一个实例中，一种阳离子引发剂可以催化阳离子可聚合组分之间的多种反应。在另一个实例中，该固化剂可以包括一种自由基引发剂，该自由基引发剂可以活化多种自由基可聚合组分的自由基聚合。该引发剂可以通过热能或光化学辐射而被活化。例如，该引发剂可以包括一种阳离子光敏引发剂，当暴露于光化学辐射时，该阳离子光敏引发剂催化阳离子聚合反应。阳离子光敏引发剂的实例包括，例如，具有弱亲核性的阴离子的鎓盐和有机金属盐。在另一个实例中，该引发剂可以包括一种自由基光敏引发剂，当暴露于光化学辐射时该，自由基光敏引发剂引发自由基聚合反应。光化学辐射包括粒子或非粒子辐射并且旨在包括电子束辐射和电磁辐射。在一个具体实施方案中，电磁辐射包括具有在约100nm至约700nm范围内的至少一个波长的辐射，并且，具体地讲，波长是在电磁波谱的紫外线范围内。
在多个具体实例中，该粘合剂配制物可以包括相对于该粘合剂配制物的总重量小于约20.0wt％(如，约0.1wt％至约20.0wt％)的一种或多种引发剂，例如，基于该粘合剂配制物的总重量的约1.0wt％至约15.0wt％的一种或多种引发剂，或约1.0wt％至约10.0wt％的一种或多种引发剂，或约0.1wt％至2.0wt％的一种或多种引发剂。可任选地，可以使用有机金属盐催化剂并且伴随有一种促进剂，如一种叔醇的草酸酯。如果存在的话，令人希望的是该促进剂包括该总粘合剂配制物的按重量计从约0.1％至约4.0％。
可任选地，一种热固定剂可以被包括在该粘合剂配制物中。这种热固定剂在这些组分发生混合的温度下总体上是热稳定的。一种热固定剂可以按任何有效的量存在于一种粘合剂配制物中。基于该粘合剂配制物的重量，此类量值典型地是在约0.01wt％至约5.0wt％的范围内，令人希望的是在按重量计从约0.025wt％至约2.0wt％的范围内，但也可以使用超出这些范围的量值。
在另一个实例中，该粘合剂配制物可以包括附加的组分，如一种羟基官能或一种氨基官能组分或添加剂。总体上讲，具体的羟基官能组分是没有可固化基团的(例如，丙烯酸酯-、环氧-、或环氧丙烷的基团)并且不是选自由多种光敏引发剂构成的组。一种羟基官能组分在进一步定制(tailoring)该涂覆配制物固化时的机械性能中可以是有帮助的。一种羟基官能组分包括一种单醇(包括一个羟基基团的一种羟基官能组分)或一种多元醇(包括不止一个羟基基团的一种羟基官能组分)。一种示例性的羟基官能组分包括聚醚或聚酯。
为了影响该粘合剂配制物的粘度的目的，具体的是粘度降低或液化，一种多元醇、聚醚或饱和的聚酯或它们的混合物可以在适当时与一种另外的适合的助剂混合，具体是一种溶剂、一种增塑剂、一种稀释剂或类似物。在一个实施方案中，这些组合物可以构成相对于该粘合剂配制物的总重量的不大于约15.0wt％，如，不大于约10.0wt％，不大于约6.0wt％，不大于约4.0wt％，不大约2.0wt％，或约0.0wt％的羟基官能组分。在一个实例中，该粘合剂配制物没有实质性量值的羟基官能组分。没有实质性量值的羟基官能组分可以减少该粘合剂配制物或由其获得的物品的吸湿性。
该粘合剂配制物还可以包括一种分散剂，用于与一种微粒填充剂的表面相互作用并且对其改性。例如，一种分散剂可以包括有机硅氧烷、功能化的有机硅氧烷、烷基-取代吡咯烷酮、聚氧化烯醚、乙撑氧环氧丙烷共聚物、或它们的任何组合。对于不同的微粒填充剂，并且具体是对于硅石填充剂，一种适合的表面改性剂包括硅氧烷。
分散剂的量的范围可以是从0.0wt％至5.0wt％。更典型地，分散剂的量是在0.1wt％与2.0wt％之间。典型地这些硅烷使用的浓度是从40.0mol％至200.0mol％，并且具体地是相对于一种纳米尺寸的微粒填充剂的表面上的分子数量的表面活性位点的60.0mol％至150.0mol％。总体上讲，该粘合剂配制物包括基于该粘合剂配制物的总重量不大于约5.0wt％的分散剂，如约0.1wt％至约5.0wt％的分散剂。
该粘合剂配制物可以进一步包括悬浮在一个外相中的一个分散相。该外相典型地包括这些聚合物组分。该分散相总体上包括微粒填充剂。该微粒填充剂可以由无机颗粒形成。在一个具体实施方案中，该涂覆配制物可以包括至少两种微粒填充剂。这些微粒填充剂可以具有相同的材料或具有不同的材料。另外，这些微粒填充剂可以具有相同的尺寸或具有不同的尺寸。
在一个具体实施方案中，该微粒填充剂具有小于约1500nm的平均粒径，如小于约1000nm，如小于约500nm，或约1nm至约500nm。在一个示例性实施方案中，该微粒填充剂具有约3nm至约200nm的平均粒径，如约3nm至约100nm，约3nm至约50nm，约8nm至约30nm，或约10nm至约25nm。在多个具体实施方案中，该平均粒径是不大于约500nm，如不大于约200nm，小于约100nm，或不大于约50nm。
除了以上的组分以外，其他组分也可以被加入到该粘合剂配制物中，包括，例如，抗静电剂类，如石墨、炭黑、以及类似物；助悬剂类，如气相白炭黑；抗荷载剂类，如硬脂酸锌；润滑剂，如蜡；湿润剂；染料；填充剂；粘度改性剂；分散剂；消泡剂；或它们的任何组合。
为了形成一个磨料层，磨料颗粒可以被包括在该粘合剂之中或沉积在该粘合剂之上。这些磨料颗粒可以由以下任何一种磨料颗粒或磨料颗粒的组合物形成，这些磨料颗粒包括：硅石、氧化铝(熔融的或烧结的)、氧化锆、氧化锆/氧化铝的氧化物、碳化硅、石榴石、金刚石、立方氮化硼、氮化硅、二氧化铈、二氧化钛、二硼化钛、碳化硼、氧化锡、碳化钨、碳化钛、氧化铁、氧化铬、燧石、金刚砂、或它们的任何组合。例如，这些磨料颗粒可以选自下组，其构成为：硅石、氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、氮化硼、石榴石、金刚石、共熔的氧化铝氧化锆、二氧化铈、二硼化钛、碳化硼、燧石、金刚砂、氮氧化铝(alumina nitride)、或它们的一种共混物。在一个另外实例中，磨料颗粒可以由团聚的颗粒形成。已经通过使用主要由α-氧化铝构成的密集的磨料颗粒产生了具体的实施方案。
磨料颗粒还可以具有一种特定的形状。这种形状的一个实例包括杆形、三角形、棱锥形、圆锥形、实心球、空心球或类似形状。可替代地，磨料颗粒可以是不规则形状的。
这些磨料颗粒总体上具有不大于2000微米的平均粒径，如不大于约1500微米。在另一个实例中，磨料粒径不大于约750微米，如不大于约350微米。例如，磨料粒径可以是至少0.1微米，如从约0.1微米至约1500微米，并且更典型地是从约0.1微米至约200微米，或从约1微米至约100微米。这些磨料颗粒的粒径典型地被规定为该磨料颗粒的最长尺寸。总体上讲，存在粒径的一种分布范围。在某些情况下，粒径分布受到严格控制。
在包括这些磨料颗粒和该粘合剂配制物的一种共混的磨料浆料中，这些磨料颗粒提供该磨料浆料的重量的从约10.0％至约90.0％，如从约30.0％至约80.0％。
该磨料浆料进一步可以包括一种研磨助剂以增加研磨效率和切削率。一种有用的研磨助剂可以是基于无机的，如一种卤盐，例如，钠冰晶石、和四氟硼酸钾；或基于有机的，如一种氯化的蜡，例如，聚氯乙烯。研磨助剂的一个具体实施方案包括冰晶石和四氟硼酸钾，具有的粒径范围是从1微米至80微米，并且最典型地是从5微米至30微米。研磨助剂的重量百分比总体上是不大于约50.0wt％，如从约0.0wt％至50.0wt％，并且最典型地是该全部浆料(包括磨料颗粒)的从约10.0wt％至30.0wt％。
为了形成一个磨料物品，如在图1中所展示的示例性的磨料物品，助黏附层104被涂覆在一个背衬102上。涂覆可以包括挤压涂覆、乳液涂覆或溶液涂覆。在一个示例性方法中，助黏附层104被挤压涂覆在背衬102上。在涂覆助黏附层104之前，可以对背衬102进行处理以增加该助黏附层与该背衬之间的黏附性。该粘合剂配制物可以被直接配置在该助黏附层上作为一个制作涂层。在用于形成制作涂层108的一个示例性方法中，该粘合剂配制物被涂覆在助黏附层104上，磨料颗粒被施加在制作涂层108之上，并且制作涂层108是至少部分地固化的。在用该粘合剂配制物涂覆该助黏附层后，在该粘合剂配制物部分固化之后，在该粘合剂配制物形成图案之后，或在该粘合剂配制物完全固化之后提供磨料颗粒。例如，这些磨料颗粒可以通过一种技术(如，静电喷涂、滴覆法或机械喷射)进行涂敷。在另一个示例性实施方案中，该粘合剂配制物与这些磨料颗粒共混以形成磨料浆料，该磨料浆料被涂覆在助黏附层104上，并且至少部分地固化并且可任选地带有图案。
一旦该粘合剂配制物被固化，就形成了一个磨料物品。可替代地，一个胶料涂层可以被施用在该磨料层之上。在一个实施方案中，一个胶料涂层可以被施用在该粘合剂配制物和磨料颗粒之上。例如，可以在该粘合剂配制物部分固化之前，在该粘合剂配制物部分固化之后，在该粘合剂配制物形成图案之后，或在该粘合剂配制物进一步固化之后施用该胶料涂层。例如，可以通过辊式涂覆或喷雾涂覆来施用该胶料涂层。根据该胶料涂层的组成和涂敷的时间，该胶料涂层可以与该粘合剂配制物共同固化或单独固化。包括研磨助剂的一个超级胶料涂层可以被施用在该胶料涂层之上并且与该粘合剂配制物一起固化、与该胶料涂层一起固化、或者分别固化。
另外，一种背胶料配制物可以被配置在背衬102的与助黏附层104相反的表面上。当固化时，该背胶料和粘合剂配制物可以被完全固化或可以被至少部分地固化并在晚些时候完全固化。
在一个实例中，该粘合剂配制物可以被形成图案并且固化。在一个具体实例中，该粘合剂配制物可以在形成图案之前被部分地固化以便在形成图案之前增加这些配制物的粘度。可替代地，该粘合剂配制物在固化之前可以具有一个粘度，该粘度允许在如分布的这些配制物中形成图案。可以通过轮转影印、冲压、压制或印花辊来提供图案。
在一个实例中，该粘合剂配制物可以通过一个能量源被固化。能量源的选择部分地取决于这些配制物的化学性质。这些能量源可以是热能或光化学辐射能(如电子束、紫外光或可见光)的源。所使用的能量的量值取决于在这些前体聚合物组分中的反应基团的化学性质，并且取决于该涂覆配制物的厚度和密度。固化参数，如照射时间，总体上是取决于配制物的并且可以通过灯的功率和带速来进行调整。
在一个示例性实施方案中，该磨料物品有利地提供一个改进的表面光洁度参数。如由根据以下实例4的方法的内部曲轴研磨试验所确定，该表面光洁度参数被定义为表面光洁度(Ra或Rz)。例如，该磨料物品在一个钢质工件上的表面光洁度参数(Ra)可以是小于约0.200微米，如小于约0.180微米。该磨料物品在钢质工件上的表面光洁度参数(Rz)可以是小于约2.000微米，如小于约1.700微米。当在一个球墨铸铁工件上测试该磨料物品时，表面光洁度参数(Ra)可以是小于约0.120微米，如小于约0.110微米。该磨料物品在球墨铸铁工件上的表面光洁度参数(Rz)可以是小于约1.000微米，如小于约0.880微米。
实例1
为了进行性能研究制备了两个助黏附层。确切地说，将25微米厚的两个极性热塑材料挤压在一个75微米的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)背衬上。该极性热塑材料的技术数据展示在表1中。还使用了厚度约50微米至60微米的Q151对比样品对照膜(具有熔融的硅石填充剂(Minsil 20)的涂覆有水基UV固化聚氨酯(Neorad 3709)的一个PET膜)。
表1.助黏附层的极性热塑的特性
  极性热塑   功能性
 Eastman SP2207   乙烯甲基丙烯酸   20％甲基丙烯酸
 Dow Amplify 101   乙基丙烯酸   22％乙基丙烯酸
评估了助黏附层的冷却剂流体耐受性。在室温下将这些样品直接暴露在三种冷却剂流体中20分钟来进行测试：矿质密封油、Syntilo 9930/去离子水混合物(20/80比)，Syntilo 9930。Syntilo是从Castrol可获得的一种冷却剂。冷却剂流体的量是约5ml至约10ml并且该助黏附层的表面用开信刀反复擦拭以试图将该涂层分层。这些助黏附层不受这些冷却剂流体的影响。这两个样品被这些冷却剂完全湿润但是没有溶胀、变形或从该PET膜上分离。
实例2
为了进行性能研究制备了五个物品。确切地说，将25微米厚的在实例1中描述的两种极性热塑材料挤压在一个75微米的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)背衬上。在表2中可见这些涂覆的物品的组成。这些背涂层具有50微米的厚度。还使用了Q154对比样品对照膜(具有熔融的硅石填充剂(Minsil20)的涂覆有水基UV固化聚氨酯(Neorad 3709)的一个5MIL PET膜)。
表2.物品的构成
 背涂层  助黏附层
 物品1  标准的具有熔融硅石填充剂(Minsil20)的水基UV固化聚氨酯(Neorad3709)  DOW Amplify101
 物品2  低密度聚乙烯(LDPE)Dow 722  Eastman SP2207
 物品3  LDPE Dow 722/Kraton FG 1901共混物  Eastman SP2207
 物品4  乙烯丙烯二烃单体(EPDM)DowNordel 4820P  Eastman SP2207
 物品5  LDPE Dow 722/Kraton FG 1901共混物  DOW Amplify 101
所有膜被电晕处理至约48-55达因/cm2并且在挤压涂覆有助黏附层之前用0.6lb/ream(3000ft2/ream)的聚乙烯亚胺底料MICA AX131进行涂覆。
对于物品1、2和3评估助黏附层的冷却剂流体耐受性。四英寸长的每个样品被暴露于Castrol Honilo 480C和Castrol Honilo 980中达24小时的一段时间。该样品的底部一英寸被保留浸入在该液体中，而允许顶部三英寸“滴干”。滴干的区域不能实现完全干燥。在3.25小时、6小时、24小时和144小时之后检查样品。在24小时和144小时之后，通过测量厚度将每个样品的干的末端与每个样品的湿的末端相对比。结果在表3和表4中可见。
表3.浸入Honilo 480C中之后物品的厚度
 样品   于的末端  湿的末端(24小时)   湿的末端(144小时)
 对照   15mil  14.5mil   14.5mil
 物品1   17mil  16.5mil   16.5mil
 物品2   17mil   17.5mil   17.5mil
 物品3   17mil   17mil   17.5mil
表4.浸入Honilo 980中之后物品的厚度
  样品   干的末端  湿的末端(24小时)  湿的末端(144小时)
  保护膜   15mil  15mil  14.9mil
  物品1   17mil  17mil  17mil
  物品2   17mil  17mil  17.2mil
  物品3   16.5mil  17mil  17.2mil
干的和湿的末端的厚度变化被认为在24小时和144小时之后样品中的变化。在表面上没有差异被注意到。这三个物品与该对照样品相比显示出相等的冷却剂耐受性。
对于物品1至5评估最终涂层的黏附性。与对照样品相比在包含助黏附层的所有样品上的最终涂层的黏附性明显更好。
实例3
为了进行黏附性试验制备了三个磨料物品。这些磨料物品的构成如下：
磨料物品1：在涂覆5MIL PET膜(电晕处理的/MICA A131X底料)的Dow Amplify 101EEA共聚物上的NORaX UV固化的丙烯酸配制物(3和6MIL)。
磨料物品2：在涂覆5MIL PET膜(电晕处理的/MICA A131X底料)的Exxon TC 221 EMA(27％MA含量)共聚物上的Q351Hybrid Cationic UV固化的环氧丙烯酸构造和胶料树脂(3密耳制作层/BFRPL(蓝火热处理的氧化铝)P180颗粒/胶料)。
磨料物品3：在涂覆PET膜(电晕处理的/MICA A131X底料)的DowAmplify 101 EEA共聚物上的Q156(3密耳制作层UV固化的丙烯酸树脂/BFRPL(蓝火热处理的氧化铝)P180/UV固化的丙烯酸树脂/胶料)。
对照物1：没有助黏附层的Q156。
对照物2：没有助黏附层的NORaX UV固化的丙烯酸配制物。
用手弯曲这些物品以确定制作层与有和没有助黏附层的磨料颗粒的黏附性。对于没有助黏附层的两个对照样品，当弯曲时制作层从背衬上分层。包含助黏附层的三个磨料物品在弯曲之后制作层没有从背衬上分层。
实例4
为了进行性能试验制备了一个磨料物品(磨料物品4)。具有125微米厚度的一个Mylar A PET膜在两侧上被电晕处理并且在两侧上施加MICAA131X底料。将Eastman SP2207加2wt％白色浓缩物(为了着色目的)的一个助黏附层在Mylar A PET膜上挤压25微米厚度。Dow LDPE 722的一个50微米厚的背涂层被施加到背衬上。另外，在该助黏附层之上施加一个UV固化的丙烯酸制作涂层、40微米氧化铝颗粒和UV固化的丙烯酸胶料涂层。
对这些样品进一步测试材料去除和精加工。将具有1英寸乘30英寸尺寸的一个磨料带放在一个微型精加工试验装置中。将由1045钢或球墨铸铁形成的一个1.983英寸直径的工件环插入该装置中。在试验过程中，该工件围绕其中心轴线在两个方向上旋转并且沿着该中心轴线往复振动。将矿质密封油作为一种冷却剂施加在该工件上。由IMPCO提供的分段的印度石形成的一个靴形件为该磨料带提供背支撑。微型精加工装置包括设置在1.25的驱动发动机键、设置在14的转数、设置在2.5的振动发动机键以及设置在75psi的压力。这些条件提供了在210RPM的大致5秒的周期时间以及5HZ振动。
在测试之前，使用一种无磨蚀清洁剂清洗这些工件环并且将其风干。进行环和环表面的初始测量。使用Toledo PB 303天平测量该环的重量。使用Taylor-Hobson Surtronic 3+测量表面质量。将这些环安装在该装置中并且插入磨料带。将这些环在每个方向上研磨5秒并且然后进行冲洗和测量。
在表5中可见对钢工件的表面光洁度参数的结果。在表6中可见对球墨铸铁工件的表面光洁度参数的结果。
表5.对钢工件的表面光洁度参数
  测试   对照物   磨料物品4
  材料去除   0.082+/-0.006克   0.092+/-0.004克
  进入时的表面光洁度(Ra)参数   0.408+/-0.023微米   0.380+/-0.041微米
  离开时的表面光洁度   0.220+/-0.017微米   0.180+/-0.025微米
  (Ra)参数
  进入时的表面光洁度(Rz)参数   3.640+/-0.456微米   3.460+/-0.378微米
  离开时的表面光洁度(Rz)参数   2.220+/-0.259微米   1.700+/-0.292微米
如表5中所展示的，包括助黏附层的样品出人意料地显示出改进的材料去除和比对比样品更低的表面光洁度参数(Ra和Rz)。进入时的表面光洁度参数(Ra和Rz)表示了两个微精加工产品的起始光洁度是大约相等的。
表6.对球墨铸铁工件的表面光洁度参数
  测试   对照物   磨料物品4
  材料去除   0.365+/-0.034克   0.341+/-0.044克
  进入时的表面光洁度(Ra)参数   0.340+/-0.019微米   0.334+/-0.029微米
  离开时的表面光洁度(Ra)参数   0.154+/-0.011微米   0.108+/-0.013微米
  进入时的表面光洁度(Rz)参数   2.960+/-0.288微米   3.100+/-0.354微米
  离开时的表面光洁度(Rz)参数   1.500+/-0.200微米   0.880+/-0.084微米
对球墨铸铁工件的结果提示磨料物品4与对照物相比材料去除率是大约相等的。对于两个微精加工产品进入时的表面粗糙度(Ra和Rz)是大约相等的。磨料物品4与对照物相比表面光洁度参数(Ra和Rz)是更好的。
实例5
为了性能试验制备了六个样品。使用Brabender混合器制备不同聚合物的共混物。使用Carver压机压缩模制了大致1.5mm厚的基板。所有六个样品都是在涂覆5MIL PET膜(电晕处理的/MICA A131X底料)的一种共混的聚和物的一个助黏附层上的Q351 Hybrid Cationic UV固化的环氧丙烯酸制作层和胶料树脂(3密耳制作层/BFRPL(蓝火热处理的氧化铝)P180颗粒/胶料)。在表7中可见用于六个助黏附层的共混物的构成数据。
表7.助黏附层的构成
  物品#   物品标识   助黏附层
  物品6   SP2207   Eastman SP 2207
  物品7   SP2207_3210   SP2207(92％)+Lotader 3210(8％)
  物品8   16MA003_3210   Lotryl 16MA003(92％)+Lotader 3210(8％)
  物品9   AQ120000   乙烯乙烯基硅烷共聚物(PE-VMS)
  物品10   AQ120000_SP2207   PE-VMS(70％)+SP2207(30％)+催化剂母料
  物品11   AQ120000_SP2207_CURED   PE-VMS(70％)+SP2207(30％)+催化剂母料，在65℃&95％RH下固化24小时
使用了TA Instruments Q800动态机械分析仪(S/N 0800-0161)来确定剪切储能模量。不同样品的剪切储能模量(G’)是在恒定的应力下使用剪切夹层夹具来确定的。使用了在表8中示出的测试参数。
表8.DMA测试参数
  方式   多频扫描应力控制
  测试   温度斜坡/频率扫描
  夹具   剪切夹层
  幅值   10μm
  温度范围   室温至70℃
  速率   3.00℃/分钟
  频率   单频，1.0Hz
在SP2207和16MA003中加入Lotader 3210在温度扫描范围上(见图2)仅边际性地增加了这些共混物的剪切储能模量。AQ120000(乙烯-乙烯基硅烷共聚物)示出高的剪切储能模量。当SP2207(30％wt)与AQ120000共混时，剪切储能模量如预期地下降。AQ120000+SP2207共混物的基板在65℃和95％RH下(通过水解和缩聚交联)固化24小时。与未固化的样品相比固化的样品显示了更高的剪切储能模量。
实例6
为了进行性能试验制备了三个样品。使用Brabender混合器制备不同聚合物的共混物。使用Carver压机压缩模制大致1.5mm厚的基板。所有三个样品都是在涂覆5MIL PET膜(电晕处理的/MICA A131X底料)的一种共混的聚和物的一个助黏附层上的Q351 Hybrid Cationic UV固化的环氧丙烯酸制作层和胶结树脂(3密耳制作层/BFRPL(蓝火热处理的氧化铝)P180颗粒/胶料)。在表9中可见用于三个助黏附层的共混物的构成数据。
表9.助黏附层的构成
  物品#   物品标识   助黏附层
  样品12   SP2207   EMA
  样品13   EPDM_SP2207(未固化)   30％EPDM/KIP150母料+70％SP2207
  样品14   EPDM_SP2207(固化的)   30％EPDM/KIP150+70％SP2207，使用H灯泡15m/min，95％灯泡亮度，2次通过来固化。
根据实例5测量了剪切储能模量。结果在图3中可见。如在样品13和14中所见的EPDM共混物显示了高的剪切储能模量。EPDM+SP2207共混物的基板(通过UV交联)进行固化。与固化的样品相比未固化的样品存在着边际性地较高的剪切储能模量。
以上披露的主题应被认为是说明性的、而非限制性的，并且所附的权利要求是旨在覆盖落在本发明的真正范围之内的所有此类变体、改进以及其他实施方案。

Claims (10)

1.一种磨料物品，包括：
具有一个主表面的一个背衬；
覆盖该背衬的主表面的一个助黏附层，该助黏附层具有25微米至50微米的厚度并且是由一种极性热塑材料、或极性热塑材料和可交联聚合物的共混物形成的；
置于该助黏附层与该背衬之间的一个底料层，该底料层包括聚乙烯亚胺；以及
直接与该助黏附层相接触的一个制作层；
其中该极性热塑材料包括乙烯与丙烯酸、乙基丙烯酸、或甲基丙烯酸中的至少一种的一种共聚物。
2.如权利要求1中所述的磨料物品，其中该助黏附层包括乙烯甲基丙烯酸的一种共聚物以及乙烯、丙烯酸酯和马来酸酐的一种三聚物的一种共混物。
3.如权利要求1中所述的磨料物品，其中该助黏附层包含三元乙丙橡胶或乙烯乙烯基硅烷共聚物。
4.如权利要求1中所述的磨料物品，其中该制作层是与磨料颗粒相接触。
5.一种磨料物品，包括：
具有一个主表面的一个电晕处理的背衬；
覆盖该背衬的主表面的一个助黏附层，该助黏附层具有25微米至50微米的一个厚度并且由乙烯乙基丙烯酸或乙烯甲基丙烯酸形成；以及
直接与该助黏附层相接触的一个制作层。
6.一种形成磨料物品的方法，该方法包括：
在一个背衬的一个主表面上涂覆一个底料层，其中该底料层包括聚乙烯亚胺；
在该底料层上涂覆具有25微米至50微米厚度的一个助黏附层，其中该助黏附层是由一种极性热塑材料、或极性热塑材料和可交联聚合物的共混物形成的；并且
在该助黏附层上直接涂覆一种粘合剂配制物；
其中该极性热塑材料包括乙烯与丙烯酸、乙基丙烯酸、或甲基丙烯酸中的至少一种的一种共聚物。
7.如权利要求6所述的方法，其中该方法进一步包括在涂覆该底料层之前对该背衬的主表面进行电晕处理。
8.如权利要求6至7中任一项所述的方法，其中涂覆该助黏附层包括挤压涂覆、溶液涂覆、或乳液涂覆。
9.如权利要求6至7中任一项所述的方法，进一步包括将磨料颗粒涂敷在该粘合剂配制物上。
10.如权利要求6至7中任一项所述的方法，进一步包括固化该粘合剂配制物。
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