CN106460337B - 磨料背衬及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了单层纤维素基磨料背衬，其可以包括限定第一表面和第二表面的饱和的无纺纤网，其中所述饱和的无纺纤网包括纤维素纤维、合成纤维和固化的饱和剂组合物。所述无纺纤网内的约80wt％至约100wt％的纤维素纤维可以是硬木纤维。在大多数实施方案中，顶部涂层设置在所述饱和的无纺纤网的第一表面上。任选地，背面涂层设置在所述饱和的无纺纤网的第二表面上。本发明还提供了用于形成纤维素基磨料背衬的方法。本发明还提供了多层纤维素基磨料背衬。

Description

磨料背衬及其形成方法
优先权信息
本申请要求2014年4月24日提交的Steven Vervacke的题为“耐用磨料背衬及其形成方法(Durable Abrasive Backers and Methods of Their Formation)”的第61/983,648号美国临时专利申请，以及2014年10月14日提交的Steven Vervacke的题为“单层磨料背衬及其形成方法(Single Ply Abrasive Backers and Methods of Their Formation)”的第62/063,571号美国临时专利申请的优先权；将二者的公开内容通过引用并入本文。
背景
在传统上，硫化纤维片材已经被使用，如在侵蚀性打磨应用中使用。这样的硫化纤维片材通常由已经通过用酸，如Bronsted酸(例如，硫酸)或Lewis酸(例如，氯化锌)将一些棉纤维素溶解而部分胶化的棉基质形成。在从纤维沥滤出过量的酸后，将胶化的纤维基质与其他层压在一起以形成多层产品，通常被称为“硫化纤维片材”或简称为“硫化纤维”。
虽然硫化纤维片材坚韧耐用，但该片材吸湿性强并且可以容易地吸收水分(即，水)。由于该特性，硫化纤维片材的形状稳定性差，或其湿膨胀性非常高。因此，当被制成涂布的磨料片材时，与砂粒涂层相对的表面可以容易地膨胀和收缩，从而导致涂布的磨料片材随着相对湿度的变化急剧改变形状。
硫化纤维片材的另一个特征是其非常高的Finch边缘撕裂值。也就是说，硫化纤维片材极其难以在未损坏的边缘上撕裂。然而，如果边缘被损坏，硫化纤维片材就容易撕裂。当损坏时或以另外的方式引发的这样的容易撕裂的能力在打磨操作期间会是灾难性的。例如，缺口的由硫化纤维片材构造的砂盘在侵蚀性打磨期间会迅速撕开。
因此，存在对减少硫化纤维片材的不希望的特性的改进的片材的需要。
概述
本发明的目的和优点将在以下说明书中部分地阐述，或可以由说明书显而易见，或可以通过本发明的实践得知。
本发明一般性地提供了单层纤维素基磨料背衬。在一个实施方案中，单层纤维素基磨料背衬包括限定第一表面和第二表面的饱和的无纺纤网，其中所述饱和的无纺纤网包括纤维素纤维、合成纤维和固化的饱和剂组合物。在该实施方案中，无纺纤网内的约80wt％至约100wt％的纤维素纤维是硬木纤维。在大多数实施方案中，顶部涂层设置在饱和的无纺纤网的第一表面上。任选地，背面涂层设置在饱和的无纺纤网的第二表面上。
本发明还一般性地提供了用于形成纤维素基磨料背衬的方法。在一个实施方案中，所述方法包括：使用饱和组合物饱和无纺纤网，以形成饱和的无纺纤网。所述无纺纤网包括纤维素纤维和合成纤维，并且所述饱和组合物包含可固化的胶乳聚合物。所述饱和的无纺纤网可以随后被压延(calender)，以及固化，以使可固化的胶乳聚合物交联。可以随后将顶部涂层施加到固化的饱和的无纺纤网的至少一个表面上。
本发明还一般性地提供了多层纤维素基磨料背衬，其包括层压在一起的至少两层，其中每层为包括纤维素纤维、合成纤维和固化的饱和剂组合物的饱和的无纺纤网，其中无纺纤网内的约80wt％至约100wt％的纤维素纤维为硬木纤维。
以下更详细地讨论本发明的其他特征和方面。
附图简述
在说明书的剩余部分更具体地阐述了本发明的完整和可实施的公开内容，其包括其对本领域技术人员而言的最佳方式，包括对附图的参照，其中：
图1显示由单层形成的示例性纤维素基磨料背衬；
图2显示具有磨料层的图1的示例性单层纤维素基磨料背衬；
图3显示由层压在一起的三个层片形成的示例性纤维素基磨料背衬；
图4显示由层压在一起的四个层片形成的另一种示例性纤维素基磨料背衬；
图5显示由层压在一起的五个层片形成的又一种示例性纤维素基磨料背衬；
图6显示由层压在一起的六个层片形成的再一种示例性纤维素基磨料背衬；和
图7显示根据实施例3的几种样品的每单位密度的韧度。
在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。
定义
本文使用的术语“磨料背衬”是指旨在设有磨料颗粒层的纸，通常是聚合物增强的纸。术语“磨料纸”是指磨料背衬和磨料颗粒层的组合。
如本文所使用，术语“纤维素纤维材料”一般是指包含木材基纸浆或其他非木材衍生的纤维原料的材料。纸浆可以是一次纤维材料或二次纤维材料(“再生的”)。以实例的方式，纸浆纤维的原料包括木材，例如，软木和硬木；稻草和草，如稻谷、西班牙草、小麦、黑麦和沙巴(sabai)；甘蔗和芦苇，如甘蔗渣；竹子；木质茎，如黄麻、亚麻(flax)、洋麻和大麻；韧皮，如亚麻(linen)和苎麻；叶，如蕉麻和剑麻；和种子，如棉和棉短绒。
如本文所使用，术语“聚合物”一般地包括但不限于，均聚物；共聚物，例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物；和三元共聚物；及其共混物和改性物。另外，除非另有特别限定，术语“聚合物”应包括材料的所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规对称。
本文使用的术语“热塑性”是指任何由当被加热至其软化点和/或熔点以上时软化并流动的聚合物所形成的材料；如果加热在该聚合物的分解温度以下，则这样的聚合物可以被加热和软化数次而不经历任何特性的基本改变。仅作为举例说明的方式，热塑性聚合物的实例包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、丙烯酸酯聚合物和共聚物、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯等，及其共聚物。
“旦尼尔”是指9,000米纤维的以克计的重量。
在本公开内容中，除非有明确的相反规定，当层被描述为在另一层“上”或“上方”时，应理解为层可以彼此直接接触或在层之间具有另一层或特征。由于上方或下方的相对位置取决于层压材料对观察者的取向，因此，这些术语仅描述了层彼此之间的相对位置，并不一定意味着“在……之上”。
如本文所使用，术语“约”是指大约、四舍五入至(round up or down to)、合理地接近、邻近等。
如本文所使用，术语“基本上不含”是指仅存在不显著的痕量，并且包括完全不含(例如，0wt％至高达约0.01wt％)。
应理解，与本文所述的实施方案结合使用的“包括”具体公开并包括“主要由指定组分组成”的实施方案(即，包含指定组分并且不包含显著不利地影响所公开的基本特征和新颖特征的其他组分)和“由指定组分组成”的实施方案(即，仅包含指定组分，在每种指定组分中天然地且不可避免地存在的杂质除外)。
详述
现在将参考本发明的实施方案，在下文阐述其一个或多个实例。每个实例是以解释本发明的方式提供的，而不是作为对本发明的限制。事实上，对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以在本发明中做出各种修改和变化。例如，作为一个实施方案示出或描述的特征可以用在另一个实施方案上，以产生又一个实施方案。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同方案的范围内的这样的修改和变化。本领域的普通技术人员将理解，本讨论仅仅是对示例性实施方案的描述，并不旨在限制本发明的更宽泛的方面，该更宽泛的方面体现示例性构造。
A.单层纤维素基磨料背衬
在一个实施方案中，一般性地提供了单层纤维素基磨料背衬，以及其形成方法。在进行侵蚀性打磨(例如，金属加工)的应用中，单层纤维素基磨料背衬一般具有高耐久性和高强度，以使纤维素基磨料背衬特别适用作磨料背衬。
参照图1，显示了由限定第一表面11和第二表面13的饱和的纤维素基片12形成的示例性单层纤维素基磨料背衬10。顶部涂层14施加在饱和的纤维素基片12的第一表面11上，并且背面涂层16施加在饱和的纤维素基片12的第二表面13上。因此，在显示的实施方案中，顶部涂层14和背面涂层16分别限定背衬10的顶部外表面15和底部外表面17。在另一个实施方案中，另外的涂层或多个涂层(未显示)可以任选地存在于背衬10的顶部外表面15上和/或背衬10的底部外表面17上以限定暴露的表面。因此，纤维素基磨料背衬10可以通过其上的另外的(多个)涂层根据片材的希望的最终用途来进一步调整。例如，该另外的多个涂层可以以约3gsm至约30gsm的基重施加。
本文提供的纤维素基磨料背衬的每种组分在以下就形成纤维素基磨料背衬的方法更详细地讨论。
I.饱和的纤维素基片12
饱和的纤维素基片12由包括硬木纤维素纤维和合成纤维的无纺纤网形成。
软木(例如，长叶松、短叶松、火炬松、湿地松、南方松、黑云杉、白云杉、斑克松、香脂冷杉、花旗松、西部铁杉、红木、红柏等)和硬木(例如，白杨、桦树、山毛榉、橡树、枫树、桉树、橡胶树(gum)等)是纤维素纤维的常用原料。目前，与由硬木纤维形成的纸相比，已知软木纤维产生具有更高撕裂强度和总强度特性的纸。然而，已经令人惊讶地发现在本发明公开的方法和背衬中使用至少约80重量％的硬木纤维提供比主要含有软木纤维的方法和背衬提高的强度特性。
因此，饱和的纤维素基片12一般由包含纤维素纤维的无纺纤网形成，其中约80wt％至100wt％的纤维素纤维为硬木纤维(基于无纺纤网中的总纤维素材料的干重)，如约90wt％至100wt％的纤维素纤维为硬木纤维。在具体的实施方案中，无纺纤网包括纤维素纤维，所述纤维素纤维为约95wt％至100wt％的硬木纤维(例如，约99wt％至100wt％的纤维素纤维为硬木纤维)。在具体的实施方案中，无纺纤网基本上不含任何软木纤维。也就是说，硬木纤维可以形成无纺纤网中的基本上100重量％的总纤维素纤维(即，基本上由硬木纤维素纤维组成)，而不存在任何显著量的软木纤维。不希望被任何具体理论束缚，认为包含过多的软木纤维(例如，以超过20wt％的总纤维素材料的量)将不利地影响产生的饱和的纤维素基片12的强度，并进而不利地影响磨料背衬10的强度。
硬木纤维可以由以下木材形成，该木材包括但不限于：白杨、桦树、山毛榉、橡树、枫树、桉树、橡胶树或其组合。硬木纤维一般为平均长度小于约3mm(例如，约0.5mm至约2mm)的短纤维。例如，桉树纤维，如Primacell Eucalyptus，可从Klabin Riocell购得。其他硬木纸浆纤维可以商品名Sappi NBSK得自MN的Cloquet的Sappi Limited，以商品名St.Croix硬木得自Georgia-Pacific Corporation，和以商品名Leaf River硬木得自Georgia-PacificCorporation。
为了制造无纺纤网，对硬木纤维进行制浆处理以形成硬木纸浆纤维。纸浆纤维可以一般为化学纸浆或机械纸浆。化学纸浆是指这样的纤维材料，通过化学制浆从其中去除大部分非纤维素组分而不进行实质性的机械后处理。例如，根据希望的应用，亚硫酸盐或硫酸盐(牛皮纸(Kraft))化学方法涉及不同程度的从木材中溶解木质素和半纤维素组分。机械纸浆是指由通过机械方法加工的木材制成的纤维材料。机械纸浆被细分为纯机械纸浆(例如，磨木纸浆和盘磨机械纸浆)和经历化学预处理的机械纸浆(例如，化学机械纸浆或化学热磨机械纸浆)。
虽然不是必需的，但纤维素纤维材料通常是化学纸浆。这样的化学纸浆的实例包括例如亚硫酸盐纸浆、牛皮纸浆(硫酸盐)、苏打纸浆(使用氢氧化钠蒸煮)、来自使用有机溶剂高压蒸煮的纸浆和来自改进方法的纸浆。亚硫酸盐纸浆和牛皮纸浆在其纤维材料特性方面有很大差异。亚硫酸盐纸浆的单根纤维强度通常比牛皮纸浆的单根纤维强度低得多。与牛皮纸浆相比，亚硫酸盐纸浆的溶胀纤维的平均孔宽度也更大，并且细胞壁的密度更低，这同时意味着亚硫酸盐纸浆中的细胞壁体积更大。由于其更高的强度、更低的孔宽度和更高的密度，牛皮纸浆通常用于本发明。虽然本发明适用于任何上述化学制浆方法，但其对于牛皮纸方法也特别有用。
如上所述，合成纤维也与硬木纤维素纤维结合使用以提高纤维网的抗撕裂性。合成纤维可以由任何适合的材料形成，并且形成为任何适合的尺寸和形状，只要产生的合成纤维用作高抗拉强度纤维。这样的合成纤维的实例可以包括例如，聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等)；聚四氟乙烯；聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二酯)；聚醋酸乙烯酯；聚氯乙烯-乙酸乙烯酯(polyvinyl chloride acetate)；聚乙烯醇缩丁醛；丙烯酸树脂(例如，聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等)；聚酰胺(例如，尼龙6、尼龙6/6、尼龙4/6、尼龙11、尼龙12、尼龙6/10和尼龙12/12)；聚氯乙烯；聚偏二氯乙烯；聚苯乙烯；聚乙烯醇；聚氨酯；聚乳酸；等等。
在一个具体的实施方案中，合成纤维为聚酯纤维，如由长链合成聚合物形成的聚酯纤维，所述长链合成聚合物由至少85重量％的取代的芳族羧酸酯构成，包括但不限于，取代的对苯二甲酸酯单元和对位取代的羟基苯甲酸酯单元。
无论组成如何，合成纤维通常具有足够长的平均长度以增加无纺纤网的强度，同时足够短以用于无纺纤网的纸张加工。例如，合成纤维可以具有约0.25英寸至约1.5英寸(例如，约0.5英寸至约1英寸)的平均长度。
然而，可以调节纤维旦尼尔以使成品的性能适合，但是在本文公开的大多数实施方案中使用的纤维的总直径通常可以称为细纤维。可以以各种方式测量和报告纤维直径。一般地，纤维直径以旦尼尔/纤丝衡量。旦尼尔是纺织术语，其被定义为每9000米纤维长度的纤维克数。单纤丝一般是指每根纤丝的旦尼尔(dpf)大于25的挤出的线股(strand)。细旦纤维一般是指旦尼尔为约25或更低的纤维。微纤维一般是指直径不大于约100微米的纤维。用于本文公开的实施方案中的纤维可以包括具有对应于细旦的直径的纤维(例如，约3dpf至约25dpf)。在一些实施方案中，纤维直径可以为约5dpf至约15dpf。
纤维的形状没有限制。例如，在一些实施方案中，纤维可以具有圆形或椭圆形的横截面形状。在其他实施方案中，纤维可以具有不同的形状，如三叶形形状或扁平(即，“带”状)形状。
为了形成无纺纤网，将纤维素材料和合成纤维混合在一起以形成纤维混合物。可以控制纤维混合物中的合成纤维的量，以使产生的无纺纤网保持纤维素材料的纸特性，同时由合成纤维增加强度。例如，纤维混合物可以包含基于得到的无纺纤网的干重的约4wt％至约20wt％的合成纤维(例如，约7wt％至约12wt％)和约80wt％至约96wt％的纤维素纤维(约88wt％至约93wt％)。
混合的纤维材料通常被放置在容纳液体，如水的常规的造纸纤维原料制备打浆机或碎浆机中。通常保持连续搅拌纤维材料原料，以使其形成悬浮液。如果需要，纤维素材料和/或纤维材料还可以经历一个或多个精制步骤以提供各种益处，包括改善纤维网的拉伸和孔隙率特性。精制导致纤维表面紧密接触的量增加，并且可以使用本领域熟知的装置，如盘磨机、双动盘磨机、Jordan精磨机、Claflin精磨机或Valley-型精磨机来进行。
随后可以稀释得到的纤维悬浮液并准备使用常规的造纸技术形成纤维网。例如，纤网可以如下形成：通过将悬浮液分布到成形表面上(例如，丝网)，然后从分布的悬浮液中去除水来形成纤网。该方法可以涉及将悬浮液转移到本领域熟知的卸料池、成浆池、洁净浓浆池、低密度除渣器(low density cleaner)、流浆箱等。一旦形成，则随后可以使用任何已知的技术，如通过使用对流烘箱、辐射热、红外辐射、送风烘箱和加热的辊或罐来干燥纤维网。还可以通过空气干燥而不加入热能进行干燥。
可以在纤维网的形成期间或在无纺纤网形成后将各种添加剂施加到纤维素纤维材料(例如，施加到干燥的纤维)。例如，湿强剂可以用于在形成过程中改善纤网的强度特性。湿强剂可以以基于纤维的干重约0.001wt.％至约5wt.％，在一些实施方案中为约0.01wt.％至约2wt％的量存在。湿强剂通常是能够与纤维素纤维键合(bond)的水溶性阳离子低聚树脂或聚合树脂。例如，一些适合的湿强剂是聚胺-表氯醇、聚酰胺表氯醇或聚酰胺-胺表氯醇树脂(统称为“PAE”树脂)。这些材料的实例描述于Keim的第3,700,623号美国专利和Keim的第3,772,076号美国专利，出于所有目的将其全部内容以引用方式并入本文。适合的PAE树脂以名称
Figure BDA0001177316400000081
(例如，
Figure BDA0001177316400000082
913A)得自Ashland,Inc.。例如，认为
Figure BDA0001177316400000083
913A是包含可以与纸浆纤维上的阴离子基团形成离子键的阳离子位点，和可以与纸浆纤维上的羧基基团形成共价键并当固化时与聚合物主链交联的氮杂环丁烷(azetidinium)基团两者的聚酰胺表氯醇聚合物。其他适合的聚酰胺-表氯醇树脂描述于Petrovich的第3,885,158号美国专利；Petrovich的第3,899,388号美国专利；Petrovich的第4,129,528号美国专利；Petrovich的第4,147,586号美国专利；和Van Eanam的第4,222,921号美国专利中，出于所有目的将其全部内容以引用方式并入本文。
在本发明的某些实施方案中还可以采用其他湿强剂。例如，其他适合的湿强剂可以包括双醛淀粉、聚乙烯亚胺、甘露半乳糖胶、乙二醛和二醛甘露半乳聚糖。特别有用的湿强剂是以名称
Figure BDA0001177316400000084
(例如，
Figure BDA0001177316400000085
631NC)得自New Jersey的West Patterson的Cytec Industries,Inc.的水溶性聚丙烯酰胺树脂。
Figure BDA0001177316400000086
树脂由包含阳离子半缩醛位点的聚丙烯酰胺-乙二醛聚合物形成。这些位点可以与纤维素纤维上存在的羧基或羟基基团形成离子键以向纤网提供提高的强度。由于半缩醛基团容易水解，因此由树脂提供的湿强度主要是暂时的。认为这样的树脂描述在Coscia等人的第3,556,932号美国专利和Williams等人的第3,556,933号美国专利中，出于所有目的将其全部内容以引用方式并入本文。
无纺纤网的基重可以是用于提供纸背衬层片的任何基重，如约10gsm至约200gsm或更大。例如，在一些实施方案中，无纺纤网可以具有约50gsm至约100gsm的基重。此外，无纺纤网可以具有用于提供纸背衬层片的任何厚度，如约0.05毫米至约1毫米。
各种其他添加剂也可以用于无纺纤网中。添加剂可以与粘合剂组合物或任选的胶粘涂层结合或作为单独的涂层直接施加到纤网或纤维。以实例的方式，适合的添加剂可以包括消泡剂、颜料、加工助剂和分散剂。消泡剂的实例包括但不限于以下产品，如得自NalcoChemical Company的
Figure BDA0001177316400000087
7518，或得自Dow Corning Corporation的DOW
Figure BDA0001177316400000088
Antifoam。分散剂或表面活性剂包括但不限于以下产品，如得自Rohm&Haas Co.的
Figure BDA0001177316400000091
731A、得自BASF Corporation的
Figure BDA0001177316400000092
F108、得自ATOFINAChemicals,Inc.的
Figure BDA0001177316400000093
1440树脂和得自Union Carbide Corp的
Figure BDA0001177316400000094
15S。加工助剂的实例可以包括但不限于以下产品，如得自Geo Specialty Chemicals,Inc.的
Figure BDA0001177316400000095
DC-100A、得自Solutia,Inc.的
Figure BDA0001177316400000096
540和得自HerculesIncorporated的
Figure BDA0001177316400000097
752。用于增加不透明度的颜料的实例包括但不限于，二氧化钛，如得自E.I.Du Pont De Nemours&Co.的
Figure BDA0001177316400000098
金红石二氧化钛，和可得自多个制造商的高岭土颜料。还可以添加多种颜料和染料以赋予饱和的片材颜色。上述添加剂类别的列表和类别的实例是以举例方式提供的，而不旨在穷举。
II.饱和纤维素基片
一旦干燥无纺纤网，就可以将饱和组合物施加到无纺纤网上或无纺纤网中。一般地，饱和组合物包含可固化的胶乳聚合物粘合剂、成膜树脂和任选的另外的组分。
a.可固化的胶乳聚合物粘合剂
如本文所使用，术语“胶乳聚合物”是指聚合物在溶剂中(通常为水)的乳液。可固化的胶乳聚合物配置成在施加热和/或压力时固化，产生更强的聚合物材料形式，如交联的三维结构。
适合的胶乳聚合物包括但不限于聚丙烯酸酯，包括聚甲基丙烯酸酯、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)和各种丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯和游离酸的共聚物；苯乙烯-丁二烯共聚物；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；丁腈橡胶或丙烯腈-丁二烯共聚物；聚(氯乙烯)；聚(醋酸乙烯酯)；乙烯-丙烯酸酯共聚物；醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物；氯丁橡胶或反式-1,4-聚氯丁二烯；顺式-1,4-聚异戊二烯；丁二烯橡胶或顺式-和反式-1,4-聚丁二烯；乙烯-丙烯共聚物或其混合物。
在一个实施方案中，胶乳聚合物可以包含配置成促进胶乳聚合物的固化的官能团。例如，胶乳聚合物可以包含但不限于，羧基基团、胺基团和吡啶基基团。不希望被理论束缚，认为这些官能化的基团可以通过胶乳聚合物上存在的极性基团促进胶乳聚合物的固化以及交联。
胶乳聚合物可以以乳液，通常是水性乳液来提供。胶乳聚合物乳液的固体含量可以为约1重量％至约65重量％，如约10重量％至约60重量％。在一个具体的实施方案中，胶乳聚合物乳液的固体含量为约40％至约55重量％。
b.成膜树脂
除了胶乳聚合物以外，成膜树脂也可以包含在饱和剂组合物中。一般地，胶乳聚合物在固化时与成膜树脂交联。例如，胶乳聚合物可以在交联剂的帮助下自交联。
在一个具体的实施方案中，成膜树脂包括任选地酯化的苯乙烯马来酸酐共聚物。如本文所使用的“苯乙烯马来酸酐共聚物”是指由一种或多种马来酸酐共聚单体和一种或多种苯乙烯共聚单体的共聚获得的任何聚合物，马来酸酐共聚单体任选地被部分或完全水解。在某些实施方案中，任选地酯化的苯乙烯马来酸酐共聚物具有摩尔比为1:3至3:1，更优选的摩尔比为1:2至2:1，以及更优选的摩尔比为约1:1的苯乙烯和马来酸酐单体，包括其间的所有范围和子范围，如1.2:1和1.4:1。
根据具体实施方案，任选地酯化的苯乙烯马来酸酐共聚物具有约5,000至500,000，优选为约10,000至300,000和最优选为约100,000至200,000的重均分子量。
在一个具体的实施方案中，任选地酯化的苯乙烯马来酸酐共聚物具有约100℃至175℃，优选为约125℃至160℃和更优选为约135℃至155℃的玻璃化转变温度(Tg)。
如本文所使用的“酯化的苯乙烯马来酸酐共聚物”是指使用小分子醇化合物(small alcohol compound)酯化的苯乙烯马来酸酐共聚物。优选地，小分子醇化合物具有少于8个碳原子，优选为五个碳原子或更少。例如，可以使用丁醇、异丁醇、丙醇、异丙醇、乙醇、甲醇或这些醇的任何混合物，通过标准酯化技术酯化苯乙烯马来酸酐共聚物，以产生酯化的苯乙烯马来酸酐共聚物。这种酯化不必是完全的。相反，可以发生部分酯化，并且事实上，根据本发明部分酯化是优选的。
特别优选的酯化的苯乙烯马来酸酐共聚物包括但不限于以名称
Figure BDA0001177316400000101
得自Ashland,Inc.(Covington KY)的那些。这样的市售产品包括固体粉末产品，例如
Figure BDA0001177316400000102
540、
Figure BDA0001177316400000103
550和
Figure BDA0001177316400000104
810。特别优选的酯化的苯乙烯马来酸酐共聚物的实例是以名称
Figure BDA0001177316400000105
540销售的混合的部分甲酯和部分异丁酯。供选择地，非酯化苯乙烯马来酸酐共聚物的适合的实例包括但不限于Ashland,Inc.的产品
Figure BDA0001177316400000106
520(苯乙烯/马来酸酐共聚物)。在一个具体的实施方案中，与胶乳聚合物交联的成膜树脂是酯化的苯乙烯-马来酸酐(SMA)树脂(例如，
Figure BDA0001177316400000111
540，得自Ashland SpecialtyChemicals,Inc.)或环氧树脂。
采用的树脂的量可以根据使用的树脂和胶乳聚合物的类型在宽范围内变化。例如，按干燥的粘合剂组合物的重量计，树脂可以为约0.1％至约10％，如约0.5％至约5％。
c.任选的组分
其他组分可以根据需要包含在饱和剂组合物中。例如，抗氧化剂化合物可以包含在饱和组合物中。抗氧化剂帮助抑制饱和组合物在固化过程期间的氧化。氧化可以使饱和组合物变色并减弱其最终物理特性。抗氧化剂的实例包括但不限于，取代的酚类化合物，如丁基化二羟基茴香醚、二叔丁基对甲酚和没食子酸丙酯。抗氧化剂的另外的实例包括芳族胺，如二-β-萘基-对苯二胺和苯基-β-萘胺。如果使用，抗氧化剂可以基于胶乳聚合物的重量，以大于约每100份固体0份的浓度包含在调配物(formulation)中。例如，抗氧化剂可以基于胶乳聚合物的重量，以低于约10重量％，优选低于约5％，更优选低于约2％的浓度包含在调配物中。在一个具体的实施方案中，酚类抗氧化剂可以包含在饱和组合物中，如以名称Bostex 24得自Ohio的Akron的Akron Dispersions的酚类抗氧化剂。
如果需要，另外的材料，如颗粒、填料、乳化剂等可以包含在饱和组合物中。适合的颗粒可以包括例如，二氧化硅或硅酸盐、粘土、硼酸盐等。除了上述组分以外或作为上述组分的替代物，饱和组合物还可以包含其他添加剂用于向饱和组合物提供希望的质量。实例包括但不限于，用于pH调节的化学品、表面活性剂等。例如，在一个实施方案中，氨可以存在于饱和组合物中。磷酸三钠可以包含在饱和组合物中以帮助控制作为乳化剂和/或作为增稠剂的乳液的pH。
d.饱和
可以根据任何方法，包括在造纸过程之前、之后或期间将饱和组合物施加到纸背衬片材。优选地，在纤维网形成后将饱和组合物饱和到纤维网中。可以采用任何已知的饱和技术，如刷涂、浸压式饱和、刮刀涂布、喷涂和直接和照相凹版涂布(offset gravurecoating)。例如，可以将纤网暴露于过量的溶液，然后挤压。从纤网中挤压过量的饱和组合物可以通过使纤网在辊之间通过来实现。如果需要，过量的饱和组合物可以返回到供应源以进一步使用。在挤压出过量的材料后，则可以干燥饱和的纤网。用于使用饱和组合物浸渍纤网的其他适合的技术描述于Weber的第5,595,828号美国专利和Reed等人的第2002/0168508号美国专利公开申请，出于所有目的将其全部内容以引用方式并入本文。
施加的饱和组合物的量可以根据希望的纤网特性变化，如根据希望的渗透性变化。通常，饱和组合物以约10％至约100％，和在一些实施方案中以约40％至约80％的添加量存在。通过将施加的饱和组合物的干重除以处理前的纤网的干重，并将结果乘以100来计算添加量。
在一个具体的实施方案中，饱和的无纺纤网在饱和后被压延。压延饱和的无纺纤网可以使片材的柔软性和光滑度升高。当需要时，饱和的无纺纤网可以根据任何方法被压延。压延通常涉及在由第一和第二压延辊形成的辊隙中按压饱和的无纺纤网。对饱和的无纺纤网的压延效果取决于温度、施加的压力和压力的持续时间。出于本文的目的，压延可以在环境温度或升高的温度下进行。适合的压延压力可以为每线性英寸约50至约2000磅力(pli)，希望为约100至约1600pli，更希望为约300至约1000pli，和甚至更希望为约400至约600pli。适合的温度可以为约20℃至约240℃，希望为约20℃至约140℃，更希望为约20℃至约90℃。
压延的持续时间可以与辊隙压力和/或压延辊的组成一起变化，以产生用于片材的纸背衬的希望的光滑度。例如，较软的压延辊如纤维填充辊倾向于压缩以在辊隙中形成更大的接触面积，从而增加压延的持续时间。硬钢辊压缩得更多，从而降低压延的持续时间。在一种设置中，压延辊隙包括钢辊和软纤维填充辊。在另一种设置中，例如，生产型超级压延辊组(production supercalender stack)可以包括多于两个的辊，希望是约9至约11个辊，以垂直设置堆叠在彼此之上。希望地，堆叠的辊可以在钢和纤维填充辊之间变化。使用这样的设置，可以将纸暴露于各种压力(高达约1600pli)和许多辊隙(例如一个至约八个)，以产生希望的光滑度水平。
可以干燥饱和的压延的无纺纤网以从饱和组合物去除溶剂。例如，饱和的无纺纤网可以被加热至至少100℃的温度，在一些实施方案中被加热至至少约150℃，如至少约200℃的温度。适合的干燥技术可以包括加热，使用例如常规烘箱、微波、强制通风、加热的辊、罐、通风干燥等。
另外，饱和的压延无纺纤网可以被固化，以使饱和组合物的胶乳聚合物交联以形成三维聚合物结构。因此，交联的胶乳聚合物可以有助于使无纺纤网的纤维机械地和/或化学地结合在一起。
无论无纺纤网的具体加工步骤如何，无纺纤网均保持在合成纤维软化点或熔点以下的温度，以使合成纤维在最终的层片取向(和产生的磨料背衬层压材料)中保持其铺设形状和物理结构。因此，合成纤维的结构和物理完整性在单个层片中保持完整，以使合成纤维向层片提供强度特性。
然而，在某些实施方案中，聚合物粘合剂材料在该加工期间可以以熔化的粘合剂纤维的形式包含在无纺纤网内，以在无纺纤网内提供增强的粘合。
III.顶部涂层
在某些实施方案中，可以将顶部涂层14施加到无纺纤网上。当存在时，顶部涂层14可以是成膜涂层、屏障涂层、半多孔涂层等。在一个实施方案中，顶部涂层14是在饱和后被施加到无纺纤网上的屏障涂层。这样的屏障涂层可以由屏障组合物施加，所述屏障组合物可以独立地包含以上就饱和剂组合物所讨论的任何材料。
特别适合的胶乳聚合物粘合剂是与饱和的无纺纤网12粘附或粘合良好的粘合剂。例如，一种用于屏障涂层的特别适合的胶乳聚合物粘合剂包括丙烯酸胶乳粘合剂。适合的聚丙烯酸胶乳粘合剂可以包括聚甲基丙烯酸酯、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)和各种丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯和游离酸的共聚物；乙烯-丙烯酸酯共聚物；醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物等。可以用作屏障涂层中的胶乳聚合物粘合剂的适合的丙烯酸胶乳聚合物包括由TheLubrizol Corporation(Wickliffe,Ohio)销售的商品名为
Figure BDA0001177316400000131
的那些丙烯酸胶乳，如HYCAR 26706丙烯酸乳液。
用于饱和剂组合物和屏障层的胶乳聚合物粘合剂可以相同或不同。希望地，屏障涂层的胶乳聚合物粘合剂良好地粘附或粘合到饱和的无纺纤网12的表面11。另外，屏障涂层的胶乳聚合物粘合剂可以配置成在任何随后的压延(例如，软辊隙压延)期间足够好地流动。例如，预期粘度为30-50厘泊的胶乳聚合物粘合剂可以足够好地流动。
屏障涂层14的厚度可以根据所产生的粘合剂背衬的预期用途变化。例如，更薄的屏障涂层可以用于粗砂磨料产品，例如粒径为200目或更大的磨料(术语“目”在本文中用来指美国标准筛目)。另一方面，更厚的屏障涂层可以用于更细的砂产品，所述更细的砂产品用于抛光或精细表面抛光。最小的实际层厚度为约10微米，而最大的实际层厚度为约250微米。然而，如果需要，可以采用更薄或更厚的层，条件是所述层是连续的。固有的刚性的热塑性聚合物组合物对于粗砂产品将是更有用的，而更软的或弹性体热塑性聚合物组合物如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氨酯对于细砂产品如细砂布和抛光布将是更有用的。
在另一种示例性屏障涂层中，顶部涂层14可以由第一表面上的结合层和结合层上的屏障层形成，如Vervacke于2014年4月4日提交的题为“用于细砂磨料的超光滑纸背衬及其应用方法和用途(Super Smooth Paper Backing for Fine Grit Abrasives andMethods of Their Application and Use)”的第14/245,342号美国专利申请中所公开的，以引用方式将其并入本文。
IV.背面涂层16
如本文所使用，术语“背面涂层”是指在磨料纸的背面上的层或涂层，即其上没有磨料颗粒层的磨料纸的一侧。背面涂层16可以是未设置成其上具有磨料颗粒层的第二表面13的任何适合的层或第二表面13上的涂层(即，磨料背衬侧)。如本领域已知，可以使用任何这样的背面涂层16。
V.磨料涂层
得到的单层纤维素基磨料背衬具有出乎意料的韧度、强度和抗撕裂性。因此，单层纤维素基磨料背衬特别适用于在其上接受磨料涂层，以在磨料背衬片材上提供磨料表面。例如，磨料涂层可以包括分散在粘合剂材料内以限定粘合剂表面的磨料颗粒。
图2显示限定磨料表面21以形成砂纸25的磨料涂层20。如图2的实施方案所示，磨料涂层20包括分散在粘合剂材料24内的磨料颗粒22。
为了使磨料颗粒附着到磨料背衬的涂布的表面，将粘合剂施加到磨料背衬的光滑的涂布的表面。任何已知类型的粘合剂可以用于使磨料颗粒结合到合成聚合物组合物的第二层。例如，粘合剂可以是热固性粘合剂，仅作为说明的方式，如环氧树脂、环氧酯、酚醛树脂、聚氨酯、聚酯和醇酸树脂。也可以使用水基分散体，如氨分散的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。粘合剂的选择通常由最终用途决定，但粘合剂必须与其上施加粘合剂的合成聚合物涂层相容。酚醛树脂或甲阶酚醛树脂(resoles)对于用于粗加工或成型的非常坚韧的粗磨料产品是最有用的，特别是在产品还需要防水的情况下。更柔性的粘合剂如环氧树脂和醇酸树脂也是防水的，并且希望用于精加工产品。对于干打磨产品，可以使用动物胶和水基合成树脂。
可以采用任何普遍接受的将粘合剂施加到片材的方式，包括诸如辊、逆转辊、凹版印刷和Meyer棒涂这样的方法。固化温度希望被保持在约125℃以下，因为更高的温度还倾向于使纸变形。
通常，可以使用本领域普通技术人员已知的任何常用的磨料材料。这样的材料可以从非常粗糙到非常细变化。仅作为举例说明的方式，示例性磨料材料包括碳化硅、氧化铝、石榴石和金刚石。
在一个实施方案中，粘接剂可以溶解或分散在溶液或载体中，并且随后通过压力涂布辊隙将混合物施加到磨料背衬。在驱除溶剂或载体之前，并且当粘合剂仍然是流体时，随后将磨料砂粒沉积在移动的磨料背衬上。砂粒可以例如通过静电方式取向或排列，以使磨料或切割特性最大化。希望在沉积后不向颗粒施加外部压力，因为这可能倾向于破坏颗粒的排列，或使颗粒掩埋在背衬中，这两者都是不希望的。在溶剂或载体被驱除后，可以使携带粘合剂和砂粒的磨料背衬通过烘箱，其将材料加热几分钟至几小时的时间，以固化粘合剂并使其中的砂粒牢固地结合。
通常，可以使用本领域普通技术人员已知的任何常用的磨料材料。这样的材料可以从非常粗糙到非常细变化。仅作为举例说明的方式，示例性磨料材料包括碳化硅、氧化铝、石榴石和金刚石。
如果希望，可以在磨料颗粒层上方形成一层或多层粘合剂或其他材料。这样的层可以起到更好地将所有磨料颗粒锚定到磨料片材的作用，从而降低使用过程中的磨料损失并增加磨料片材的寿命。例如，在砂粒牢固地结合到背衬后，可以在磨料颗粒层上方施加“晶粒尺寸”涂层。晶粒尺寸涂层可以是硬的热固性树脂或动物胶，其更牢固地锚定颗粒以使其保持获得最大切割能力的排列。
可以基于成品的希望的打磨或抛光特征控制磨料颗粒或砂粒的尺寸。如，通过使用非常细的或超细的磨料材料(例如，平均直径小于6微米)，还可以生产磨料片材并用于细打磨和抛光操作。
B.纤维素基磨料背衬
在另一个实施方案中，纤维素基磨料背衬是由多个层片形成的层压材料。在大多数实施方案中，层压材料中的层片的数目为约2至约10，但层的数目可以根据希望的最终产品厚度和强度、层片的尺寸和组成等变化。例如，纤维素基磨料背衬可以由3个层压的层片(参见例如图3)、4个层压的层片(参见例如图4)、5个层压的层片(参见例如图5)或6个层压的层片(参见例如图6)形成。
参照图3，显示了由三个层压在一起的层片形成的示例性纤维素基磨料背衬30。具体地，中间层片材38(形成中间部分34)设置在顶部外层片材32和底部外层片材36之间。顶部外层片材32和底部外层片材36分别限定背衬30的顶部外表面31和底部外表面35。第一粘合剂层33设置在顶部外层片材32和中间层片材38之间，并且第二粘合剂层37设置在底部外层片材36和中间层片材38之间。
现在参照图4，显示了由四个层压在一起的层片形成的示例性纤维素基磨料背衬30。在该实施方案中，中间部分34由两个中间层片材38a、38b与设置在其间的中间粘合剂层42形成。图5显示了由层压在一起的五个层片形成的另一种示例性纤维素基磨料背衬30，其中中间部分34由三个中间层片材38a、38b、38c和设置在其间的中间粘合剂层42a、42b形成。类似地，图6显示了由六个层压在一起的层片形成的示例性纤维素基磨料背衬30，其中中间部分34由四个中间层片材38a、38b、38c、38d和设置在其间的中间粘合剂层42a、42b、42c形成。
另外的顶部涂层或多个涂层(未显示)可以任选地存在于顶部外层片材32的顶部外表面31上和/或底部外层片材36的底部外表面35上，以限定暴露的表面。例如，顶部涂层可以是成膜涂层、屏障涂层、半多孔涂层等。因此，纤维素基磨料背衬30可以通过其上的另外的(多个)涂层进一步根据片材的希望的最终用途进行调整。例如，可以以约3gsm至约30gsm的基重施加另外的多个涂层。
在一个实施方案中，另外的多个涂层可以包括以上就单层讨论的顶部涂层14(参见例如在本文中重复的部分A.III.)。例如，屏障涂层可以在饱和后被施加到无纺纤网上，如Vervacke于2014年4月4日提交的题为“用于细砂磨料的超光滑纸背衬及其应用方法和用途(Super Smooth Paper Backing for Fine Grit Abrasives and Methods of TheirApplication and Use)”的第14/245,342号美国专利申请中所公开的，以引用方式将其并入本文。在一个实施方案中，屏障涂层可以在加热的软辊隙压延机中经历压延步骤，以在屏障涂层上产生超光滑表面。如上所述，胶乳聚合物粘合剂可以包含在屏障涂层中，如以上就饱和剂组合物所描述的。特别适合的胶乳聚合物粘合剂是良好粘附或结合到饱和的无纺纤网10的那些。例如，一种特别适合的用于屏障涂层的胶乳聚合物粘合剂包括丙烯酸胶乳粘合剂。适合的聚丙烯酸胶乳粘合剂可以包括聚甲基丙烯酸酯、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)和多种丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯和游离酸的共聚物；乙烯-丙烯酸酯共聚物；醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物等。可以用作屏障涂层中的胶乳聚合物粘合剂的适合的丙烯酸胶乳聚合物包括由The Lubrizol Corporation(Ohio的Wickliffe)销售的商品名为
Figure BDA0001177316400000171
的那些丙烯酸胶乳，如HYCAR 26706丙烯酸乳液。
在一个实施方案中，另外的多个涂层可以包括以上就单层讨论的磨料涂层20(参见例如本文重复的部分A.V.)，在其间有或没有在磨料背衬片材上提供磨料表面的另外的涂层。如上所述，磨料涂层可以包括分散在粘合剂材料内以限定粘合剂表面的磨料颗粒。
通常，纤维素基磨料背衬30中使用的每个层片由饱和的无纺纤网形成，并且可以具有相同的组成或不同的组成。也就是说，饱和的无纺纤网的组成可以根据在纤维素基磨料背衬内的位置(例如，顶部外层片材32，中间层片材(或多个中间层片材)38之一，或底部外层片材36)进行调整。
每个层片的饱和的无纺纤网由包括硬木纤维素纤维和合成纤维的无纺纤网形成，如以上就单层实施方案所讨论的(参见例如在本文中重复的部分A.I.)。
一旦干燥无纺纤网，就可以将饱和组合物施加到无纺纤网上或施加到无纺纤网中，如以上就单层实施方案所讨论的(参见例如在本文中重复的部分A.II.a.-c.)。一般地，饱和组合物包括在固化时交联的可固化的胶乳聚合物(例如，自交联，在交联剂的帮助下或与交联剂交联，如树脂)。可以根据任何方法，包括在造纸过程之前、之后或期间将饱和组合物施加到纸背衬片材，如上所述(参见例如在本文中重复的部分A.II.d.)。优选地，在纤维网形成后，将饱和组合物饱和到纤维网中。在一个具体的实施方案中，在饱和后压延饱和的无纺纤网，如以上所述(参见例如部分A.II.d.)。
根据层片在磨料背衬层压材料内的最终位置，将胶粘涂层施加到单个层片的一个或两个表面。例如，可以将胶粘涂层施加到中间层片材的两个表面，但仅施加到顶部外层片材和底部外层片材的内表面上。然后，顶部外层片材和底部外层片材可以设置在双涂布的中间层片材(或多个中间层片材)的任一侧，以使胶粘涂层朝向中间层片材(或多个中间层片材)，并且未涂布的表面暴露于顶部外层片材和底部外层片材两者。
粘合剂材料的类型可以与上述的饱和剂的组合物类似，但不太可能与饱和剂组合物相同。例如，在一个实施方案中，醋酸乙烯酯可以包含在胶粘涂层内。
在某些实施方案中，可以将胶粘涂层施加到饱和的无纺纤网上，达到约2gsm至约40gsm的基重。一般地，由于饱和的无纺纤网的相对高的孔隙率，粘合剂组合物可以停留在施加的表面上，以确保与另一个层片的良好的层压。
一旦设置成每个单独的层片之间具有至少一层胶粘涂层的层片堆叠，该层片堆叠就可以通过热和压力被层压在一起。然而，施加到层片堆叠的热和压力的量被保持在合成纤维的软化点或熔点以下的温度下，以使合成纤维在得到的磨料背衬层压材料中保持其铺设形状和物理结构。因此，合成纤维的结构和物理完整性在单个层片中保持完整，以使合成纤维向磨料背衬层压材料提供强度特性。
例如，当使用聚酯合成纤维(具有在约465°F附近的软化点和在约500°F附近的熔点)时，层片堆叠可以在约250°F至约350°F(例如，约275°F至约325°F)的温度下和在约50psi至约200psi(例如，约100psi至约175psi)的压力下被层压，以确保聚酯合成纤维保持其结构完整性。
得到的层压的纤维素基磨料背衬具有意想不到的韧度、强度和抗撕裂性。
实施例1
制备了两种不同的5个层片的层压材料，然后将其与市售的硫化纤维片材比较。对于每种制备的层压材料进行相同的处理，但是除了使用的纤维素纤维类型不同以外(一种为硬木，其他为软木)。
硬木层压材料是根据以下方法制备的：
A.在Valley打浆机中精制100％桉树纤维10分钟。
B.以0.03wt％在干纤维上添加湿强添加剂(
Figure BDA0001177316400000181
913A)。
C.将10wt％的3/4英寸12dpf聚酯纤维(MiniFibers,Inc.)添加到桉树纤维中。
D.在干燥后，以基于干重22磅/令(82.7gsm)的重量由纤维混合物形成片材。
E.根据表1，将干燥的片材饱和至60涂层量(pickup)(基于干重37.5wt％)的饱和组合物。
表1：
成分 固体 份 干 湿
水 42
氨 3
Hycar 26138 47.97 100 100 208.5
Scriptset 540 9.5 2 2 21.1
总计 37.16 102 274.52
F.使用压延辊的重量，用超级压延机将饱和的片材压延至约8密耳。
G.在130℃下将压延的饱和的片材固化20分钟。
H.然后使用层压粘合剂将固化的片材涂布至约3.5磅/令至约4.0磅/令(约13.1gsm至约15.1gsm)。将片材的一侧涂布到用作外层的层上，并且将片材的两侧涂布到用作中间片材的层上。
I.在295°F下以30磅/线性英寸(PLI)将5层层压结构(顶部外层片材、三个中间层片材和底部外层片材)热压2分钟，然后冷却至室温。
除了用NBSK纤维(北方漂白软木牛皮纸纤维)代替桉树纤维以外，对软木实施例重复该过程。
强度特性显示在表2中。
表2
Figure BDA0001177316400000191
如表2所示，硬木纤维片材具有意想不到的韧度和强度，尤其是与软木纤维片材相比。
实施例2
制备单层背衬，然后与市售硫化纤维片材比较。单层背衬包括根据以下方法制备的纸幅(paper web)：
A.在Valley打浆机中精制100％桉树纤维10分钟。
B.以0.03wt％在干纤维上添加湿强添加剂(
Figure BDA0001177316400000201
913A)。
C.将10wt％的3/4英寸12dpf聚酯纤维(MiniFibers,Inc.)添加到桉树纤维中。
D.在干燥后，以基于干重22磅/令(82.7gsm)的重量由纤维混合物形成片材。
E.根据表3，将干燥的片材饱和至60涂层量(pickup)(基于干重37.5wt％)的饱和组合物。
表3：
成分 固体 份 干 湿
水 42
氨 3
Hycar 26138 47.97 100 100 208.5
Scriptset 540 9.5 2 2 21.1
总计 37.16 102 274.52
F.使用压延辊的重量，用超级压延机将饱和的片材压延至约8密耳。
G.在130℃下将压延的饱和的片材固化20分钟。
实施例3
使用三个标准来测试样品是否适合用作作为打磨应用中的磨料背衬的硫化纤维替代物。首先，改装的研磨盘当以150米/秒旋转时必须保持其完整性。第二，改装的研磨盘必须在原料去除测试中匹配VF产品。第三，改装的研磨盘必须通过手动打磨和使用测试，这是一个主观测试。
为了通过所有三个这些测试，样品必须具有三个关键特性：
1.单层或多层层压材料必须具有超过1800g/15mm的内部结合强度或分层强度。这在这些测试中(Munising QA 254)被注释为无分层，因为我们当前的方法具有约1800g/15mm的上限。
2.每单位纸厚的非引发撕裂(uninitiated tear)或Finch撕裂必须与硫化纤维相似或比硫化纤维更高。
3.层压材料必须具有每单位密度约700或更高的韧度，其定义为：
CD TEA*(MD抗拉强度+CD抗拉强度)/2*密度*10
其中：
CD TEA是横向抗拉能量吸收，并且由Munising测试方法QA303测量；
MD抗拉强度是机器方向抗拉强度，并且由Munising测试方法QA203测量；
CD抗拉强度是横向抗拉强度，并且由Munising测试方法QA303测量；和
密度以磅/ft3表示，并且通过用样品的基重测量值除以其纸厚来计算。
在该实施例中，使用以下纤维素(和聚)组成，根据实施例2中描述的方法制备样品：
样品A：32.9密耳/3层/88％软木/12％硬木/饱和剂为Rhoplex HA16；
样品B：15密耳/1层/75％SW/25％HW/饱和剂为Hycar 26138；
样品C：40.4密耳/3层/79％SW/4％HW/17％聚酯纤维/外层饱和剂为Hycar 26138，内层饱和剂为Rhoplex HA16；
样品D：40.4密耳/重复样品C；
样品E：50.8密耳/重复具有屏障涂层的样品C；
样品F：43.1密耳/重复样品C；
样品G：33.7密耳/5层/90％HW(桉树)/10％PE/饱和剂为Hycar 26138，但层之间的层压破坏；
样品H：32密耳/5层/90％HW(桉树)/10％PE/饱和剂为Hycar 26138；
样品I：33密耳/重复样品H；
样品K：30.6密耳/重复样品H；
样品M：重复样品A；
样品N：重复样品G；和
样品VF：厚度为0.80mm的硫化纤维片材，以商品名
Figure BDA0001177316400000211
购自DYNOS GmbH(Troisdorf,Germany)。
结果令人惊讶地显示，样品H、I和K(全部具有相对高的硬木纤维含量)比使用更高含量的软木纤维形成的那些样品性能更好。因为层压粘合剂比基片的z方向强度更弱，所以样品G和N不符合分层标准(#1)。
在不脱离在所附权利要求中更具体地阐述的本发明的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可以实践本发明的这些和其他修改和变化。此外，应当理解，各种实施方案的方面可以全部或部分地互换。此外，本领域普通技术人员将理解，前面的描述仅仅是示例性的，并且不旨在限制在所附权利要求中进一步描述的本发明。

Claims (17)

1.一种单层纤维素基磨料背衬，其包括：
限定第一表面和第二表面的饱和的无纺纤网，其中所述饱和的无纺纤网包括固化的饱和剂组合物和纤维的无纺纤网，其中所述纤维主要由80wt％至96wt％的纤维素纤维和4wt％至20wt％的合成聚酯纤维组成，其中所述无纺纤网内的80wt％至100wt％的纤维素纤维为硬木纤维；以及其中在固化饱和的无纺纤网之前所述饱和的无纺纤网被压延，和
所述饱和的无纺纤网的第一表面上的顶部涂层。
2.如权利要求1所述的纤维素基磨料背衬，其中所述顶部涂层限定磨料背衬上的暴露的表面。
3.如权利要求1所述的纤维素基磨料背衬，其还包括：
所述饱和的无纺纤网的第二表面上的背面涂层。
4.如权利要求1所述的纤维素基磨料背衬，其中所述无纺纤网内的90wt％至100wt％的纤维素纤维为硬木纤维。
5.如权利要求1所述的纤维素基磨料背衬，其中所述无纺纤网内的纤维素纤维基本上不含软木纤维。
6.如权利要求1所述的纤维素基磨料背衬，其中所述合成聚酯纤维包括由长链合成聚合物形成的聚酯，所述长链合成聚合物由至少85重量％的取代的芳族羧酸酯构成。
7.如权利要求1所述的纤维素基磨料背衬，其中所述合成聚酯纤维具有0.25英寸至1.5英寸的平均长度。
8.如权利要求1所述的纤维素基磨料背衬，其中所述顶部涂层直接在所述饱和的无纺纤网的第一表面上。
9.如权利要求1所述的纤维素基磨料背衬，其中所述顶部涂层为屏障涂层。
10.如权利要求9所述的纤维素基磨料背衬，其中所述屏障涂层包含丙烯酸胶乳粘合剂。
11.如权利要求1所述的纤维素基磨料背衬，其中所述固化的饱和剂组合物包含交联的胶乳聚合物。
12.一种形成纤维素基磨料背衬的方法，所述方法包括：
使用饱和组合物饱和无纺纤网，以形成饱和的无纺纤网，其中所述无纺纤网包括由80wt％至96wt％的纤维素纤维和4wt％至20wt％的合成聚酯纤维组成的纤维混合物，其中所述饱和组合物包含可固化的胶乳聚合物，以及其中所述无纺纤网内的80重量％至100重量％的纤维素纤维为硬木纤维；
压延所述饱和的无纺纤网以形成压延的饱和的无纺纤网；
固化所述压延的饱和的无纺纤网以使可固化的胶乳聚合物交联；和
将顶部涂层施加到固化的饱和的无纺纤网的至少一个表面上。
13.一种纤维素基磨料背衬，其包括：
至少两层层压在一起的片材，其中每层片材包括饱和的无纺纤网，所述饱和的无纺纤网包括固化的饱和剂组合物和纤维的无纺纤网，其中所述纤维主要由80wt％至96wt％的纤维素纤维和4wt％至20wt％的合成聚酯纤维组成，另外，其中所述无纺纤网内的80wt％至100wt％的纤维素纤维为硬木纤维，以及其中在固化饱和的无纺纤网之前所述饱和的无纺纤网被压延。
14.如权利要求13所述的纤维素基磨料背衬，其中所述纤维素基磨料背衬包括：
顶部外层片材；
至少一个中间层片材；和
底部外层片材，
其中所述顶部外层片材、所述中间层片材和所述底部外层片材被层压在一起，以使所述中间层片材位于所述顶部外层片材和所述底部外层片材之间，并且其中所述顶部外层片材、所述中间层片材和所述底部外层片材中的每个包括饱和的无纺纤网，所述饱和的无纺纤网包括80wt％至96wt％的纤维素纤维、4wt％至20wt％的合成聚酯纤维和固化的饱和剂组合物，并且另外，其中所述无纺纤网内的80wt％至100wt％的纤维素纤维为硬木纤维。
15.如权利要求14所述的纤维素基磨料背衬，其中所述顶部外层片材、所述中间层片材和所述底部外层片材被层压在一起，以使所述顶部外层片材和所述底部外层片材限定所述纤维素基磨料背衬的暴露的表面。
16.如权利要求14所述的纤维素基磨料背衬，其中第一胶粘涂层设置在所述顶部外层片材和所述中间层片材之间，并且其中第二胶粘涂层设置在所述中间层片材和所述底部外层片材之间。
17.一种纤维素基磨料背衬，其包含一个或多个如权利要求1所述的单层纤维素基磨料背衬，其中所述纤维素基磨料背衬表现出大于1800g/15mm的分层强度。
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