CN106794569B - 磨料制品和相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了磨料制品和相关方法，磨料制品包括：柔性磨料层，该柔性磨料层具有相对的第一主表面和第二主表面；粘结到第二主表面的泡沫背衬，该泡沫背衬是可弹性压缩的；和多个狭缝，该多个狭缝设置在第一主表面上，并且穿透通过柔性磨料层并至少部分地穿透通过泡沫背衬。在另外公开的实施方案中，磨料制品包括：柔性磨料层，该柔性磨料层具有相对的第一主表面和第二主表面；结构化构件，该结构化构件延伸横跨柔性磨料层的第二主表面，其中结构化构件和柔性磨料层具有彼此对应的分立的、隔离的孔的相应的三维图案；和泡沫背衬，该泡沫背衬延伸横跨结构化构件的与柔性磨料层相对的主表面，该泡沫背衬是可弹性压缩的。

Description

磨料制品和相关方法
发明领域
提供了柔性磨料制品。更具体地，提供了柔性磨料制品以用于表面修整应用，诸如用于汽车和其它车辆外部。
背景技术
柔性磨料制品对于从工件(或基材)的表面去除少量材料是有用的。通常这样做以使表面更平滑，但是此类磨料还可旨在从表面去除一层旧材料，或者甚至向准备修复的表面赋予更大的粗糙度。
通过将磨料颗粒粘合到柔性背衬(诸如纸材)以形成涂覆的磨料来构造此类磨料制品。砂纸是主要示例。这些片状磨料可用手抓紧或紧固到砂磨块，并且摩擦地平移横跨待修整的表面。另选地，磨料可紧固到可再使用的支撑垫，该支载垫安装到圆盘磨砂机、随机轨道式磨砂机或用于快速表面修整的其它动力工具。在这些情况下，磨料制品通常并入用于联接到支撑垫的某一种类的附接界面层，诸如钩膜、环状织物或粘合剂。
在许多应用中，柔性磨料制品与水或一些其它液体一起使用，水或一些其它液体任选地包含表面活性剂，该表面活性剂用于润滑并从研磨表面去除尘屑和碎屑。在界面处涂敷的液体可减少热积聚，并且在一些情况下，甚至用于向修整过的基材赋予表面处理。
当执行湿砂磨操作时，已知会出现两个问题。第一个已知为“粘滞”，其中潮湿的磨料由于表面张力倾向于粘结并且“附粘”到工件的一种现象。粘滞可导致使用者失去对研磨操作的控制和对工件的后续损坏。第二个是打滑，当磨料和工件被液体的薄层分开时，发生打滑。这可致使磨料滑行横跨表面而没有直接接触工件，从而使切割性能降低。
发明内容
当在涂漆表面上执行湿砂磨时，粘滞和打滑的双重问题是普及的。其中一些人已经解决这些技术问题的一个方式是通过切割或钻洞或通道到磨料制品中，以允许水流动到研磨界面并从研磨界面流动。这可以是有效的解决方式，但是减小了磨料表面面积，并且引入了斑点去除的问题，这是一件多余的事。一种另选的解决方式是使用销在磨料表面穿孔，这避免了磨料的去除，但是这在实践中可导致穿孔的再密封问题。
可通过在磨料上设置可允许足够的水传送到研磨表面的洞和通道来类似地克服粘滞的问题。但是，这种解决方式经常产生不一致的水管理和小于最佳的切割性能。这两个问题均通过本文所提供的柔性磨料制品来解决。
在一个方面，提供一种磨料制品，该磨料制品包括：柔性磨料层，该柔性磨料层具有相对的第一主表面和第二主表面；粘结到第二主表面的可渗透背衬，该可渗透背衬是可弹性压缩的；和多个狭缝，该多个狭缝设置在第一主表面上，并且穿透通过柔性磨料层并至少部分地穿透通过可渗透背衬。
在另一个方面，提供一种磨料制品，该磨料制品包括：柔性磨料层，该柔性磨料层具有相对的第一主表面和第二主表面；结构化构件，该结构化构件延伸横跨柔性磨料层的第二主表面，其中结构化构件和柔性磨料层具有彼此对应的分立的、隔离的孔的相应的三维图案；和可渗透背衬，该可渗透背衬延伸横跨结构化构件的与柔性磨料层相对的主表面，该可渗透背衬是可弹性压缩的。
在另一个方面，提供一种使用前述磨料制品研磨基材的方法，该方法包括：将流体涂敷到磨料制品或基材；以及将磨料制品放置成与基材摩擦接触，由此隔离的孔的图案将流体保持在柔性磨料层上，并且狭缝将流体动态地分配在泡沫层内。
在另一个方面，提供一种制做磨料制品的方法，该方法包括：将结构化构件设置到可渗透背衬上，其中可渗透背衬是可弹性压缩的，并且结构化构件具有分立的、隔离的孔的三维图案；以及将柔性磨料层设置在与可渗透背衬相对的结构化构件上，以将三维图案的至少一部分复制到柔性磨料层的第一主表面上。
通过使磨料的工作表面处的流体静压力通过狭缝来均衡，同时在三维图案内，沿着磨料的表面，保持受控程度的表面润滑，所提供的磨料制品和方法回答了粘滞和打滑的问题。
附图说明
参考如以下附图将进一步描述示例性实施方案：
图1是根据一个实施方案的磨料制品的分解侧面剖视图；
图2是图1所示的磨料制品的部件的平面图；
图3是如组装的图1的磨料制品的侧面剖视图；
图4是图1和图3的在另外的任选的改造步骤之后的磨料制品的侧面剖视图；
图5-图7是根据三个不同的实施方案的磨料制品的平面图；并且
图8A和图8B分别是示例性磨料制品的沿着线X-Y的透视图和剖视图的地质学的计算机化表示。
定义
如本文所用：
“直径”是指给定形状或对象的最长尺寸；
“非弹性的”是指拉伸或膨胀至少10％之后不容易恢复其原始形状；
“弹性的”是指拉伸或压缩之后能够返回原始形状或位置；并且
“三维的”是指具有凸部和凹部。
具体实施方式
如本文所用，术语“优选的”和“优选地”指代在某些情况下可提供某些益处的本文所描述的实施方案。然而，在相同或其它情况下，其它实施方案也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其它实施方案是没用的，且并非旨在将其它实施方案排除在本发明的范围之外。
除非上下文另外明确指示，否则如本文和在所附权利要求书中所用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指代。因此，例如，对“一个”或“所述”组分的提及可包括本领域技术人员已知的组分或其等价物中的一种或多种。另外，术语“和/或”是指所列元素中的一个或全部或者所列元素中的任何两个或多个的组合。
应当指出，术语“包括”以及其变型在这些术语出现在附图描述中的情况下不具有限制性含义。此外，“一个”、“一种”、“所述”、“至少一个”以及“一个或多个”在本文中可互换使用。
本文可使用相对术语诸如左、右、向前、向后、顶部、底部、侧面、上部、下部、水平、竖直等，并且如果这样，则它们来自在具体附图中所观察的视角。然而，这些术语仅用于简化描述，且并不以任何方式限制本发明的范围。
贯穿本说明书的对于“一个实施方案”、“某些实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”的参考，是指结合实施方案所描述的特定的特征、结构、材料或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书在多处出现的短语，诸如“在一个或多个实施方案中”、“在某些实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”，不一定指代本发明的相同实施方案。附图不一定按比例绘制。
磨料制品
在图1的分解视图中示出根据一个示例性实施方案的磨料制品，以数字100标示。应当了解，在该图中所描绘的分层部件仅是示意性的，并且当层压或以其它方式联接在一起时，可能或可能不呈现相同的形状或构造。
如图所示，磨料制品100具有多层构造。该多层构造包括柔性磨料层 102、第一粘合剂层104、结构化构件106、第二粘合剂层108、可渗透背衬 110以及附接界面层122。每个部件将在以下按顺序进行描述。
柔性磨料层102(如图所述，其具有相对的第一主表面103和第二主表面105)通常是涂覆的磨料或磨料复合物。在任一情况下，该磨料一般来讲粘结到合适的背衬，该背衬使柔性磨料层102的第一主表面103能够容易地适形其所施加抵靠的表面。
在一个优选实施方案中，柔性磨料层102是包括固定到载体膜114的多个磨料颗粒112的涂覆磨料膜。在一些实施方案中，磨料颗粒112通过实施涉及可固化底胶和复胶树脂的一系列涂覆操作来粘合地联接到载体膜 114，如例如在美国专利公开2012/0000135(Eilers等人)中所描述的。当以这种方式固定时，磨料颗粒112部分地或完全地嵌入底胶和复胶树脂中，但是设置成足够接近磨料制品100的表面，使得磨料颗粒112可在使用中摩擦地接触抵靠基材或工件。
在一些情况下，柔性磨料层102的载体膜114可在粘结剂硬化之后具有足够的强度的情况下被省略。
在另选的实施方案中，柔性磨料层102可以是磨料复合物，其中磨料颗粒与粘结剂均匀地混合以形成浆料，然后将该浆料浇铸到背衬表面上并在其上硬化。
任选地，磨料浆料可模塑到载体膜上以形成结构化磨料。一般来讲通过获得磨料颗粒和呈合适的粘结剂树脂的可硬化前体(或粘结剂前体)的浆料，将该浆料浇铸到载体膜上，同时禁闭在模具内，然后使粘结剂硬化来制备结构化磨料制品。这样模塑而得到的磨料制品可具有附连到载体膜的多个小的、精确成形的磨料复合结构。粘结剂的硬化可通过暴露于能量源来实现。此类能量源可包括例如来源于电子束、紫外光或可见光的热能和辐射能。
磨料颗粒112不受任何特定限制，并且可由本领域已知的多种的硬矿物质中的任何硬矿物质构成。合适的磨料颗粒的示例包括例如熔融氧化铝、经热处理的氧化铝、白色熔融氧化铝、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、氮化硅、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、六方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、来源于基于氧化铝的溶胶凝胶的磨料颗粒、二氧化硅、氧化铁、氧化铬、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、氧化锡、γ氧化铝以及其组合。氧化铝磨料颗粒可包含金属氧化物改性剂。金刚石和立方氮化硼磨料颗粒可以是单晶的或多晶的。
在几乎所有情况下都存在磨料颗粒粒度范围或磨料颗粒粒度分布。磨料颗粒的数均粒度可介于0.001微米和300微米之间、介于0.01微米和250 微米之间、或介于0.02微米和100微米之间的范围内。在此，磨料颗粒的粒度以磨料颗粒的最长尺寸来测量。
载体膜114也不具体地限定，只要其具有足够的柔性和符合性以允许磨料颗粒112和待研磨的基材之间的实质性接触。例如，载体膜114可由以下各项制成：聚合物膜、涂底漆的聚合物膜、金属箔、布料、纸材、硫化纤维、非织造物和其处理过的形式和以及其组合。特别合适的载体膜包括弹性体聚氨酯膜。
在一些实施方案中，载体膜114具有横跨其主表面大体不均一的厚度。背衬的平均厚度可以是至少10微米、至少12微米、至少15微米、至少20微米或至少25微米。在上端上，背衬的平均厚度可以是至多200微米、至多150微米、至多100微米、至多75微米或至多50微米。为了增强磨料涂层和载体膜114之间的粘合，载体膜114可化学地涂底漆或以其它方式进行表面处理，例如通过电晕处理、UV处理、电子束处理、火焰处理或表面粗糙化。
再次参考图1，第一粘合剂层104沿着柔性磨料层102的第二主表面 105延伸，从而将柔性磨料层102和下面的结构化构件106联接到彼此。在优选实施方案中，第一粘合剂层104是压敏粘合剂。例如，第一粘合剂层 104可以是双面粘合带。
结构化构件106具有能够在相邻的层上产生叠加的、共形图案的三维图案。在示例性实施方案中，该三维图案由分立的、隔离的孔的二维阵列来表示。
对结构化构件106大体有用的图案包括洞或凹陷的复制的二维阵列。存在于此类图案中的洞不一定是圆形的，而可以是盲孔或通孔。为清楚起见，图2示出仅呈平面图的结构化构件106。如这些图所示，结构化构件 106是具有沿着彼此正交的相应的方向对准的撑条118、120的织造稀松布。结构化构件106因此呈现矩形洞116的二维阵列。
分立孔的特性可通过各种方式(包括显微镜术)来研究。例如，图8A 示出根据一个实施方案的磨料制品550的地质学表示，其中图8B提供相同磨料制品550的剖面轮廓。这些图使用MikroCAD Lite边缘投影3D轮廓曲线仪(GF Messtechnik有限责任公司，柏林，德国)(GF Messtechnik GmbH，Berlin，Germany)来获得。如该表示所示，磨料制品550的表面具有被壁554 与彼此隔离的分立的孔552的二维阵列，其中孔552和壁554两者的形状均与磨料制品550的底层的地质学是共形的。该示例显示，孔552的分立的和隔离的性质不一定被壁554的变化的高度消除。然而，在此类不对称构造中，给定孔552的总深度可被最低的相邻的壁的高度限制。这通过图 8B示出，图8B揭示了孔552沿着限定的剖面的深度和壁554沿着限定的剖面的高度两者的一些变化性。
分立的、隔离的孔的图案可来源于具有多种三维成形特征部中的任何特征部的结构化构件106。这些特征部可以任何形状或形状的组合呈现，并且可提供在规则或不规则图案中。示例性特征部包括凹坑、沟槽、柱、隆起、几何形状、格子、图形设计以及其组合。在某些实施方案中，结构化构件包括网筛、冲孔膜、针织制品、织造制品或宏观结构非织造制品。
特别有用的非织造制品包括宏观结构非织造织物。这些通常由气流成网纤维或湿法成网纤维形成。另选地，还可使用纺粘纤维或熔喷纤维。由这些纤维形成的幅材可随后改性以通过热压印来生成隔离的孔。由于其低密度，非织造制品可以比针织或织造织物低的成本来制成，并且可配制成具有更高的厚度(并且因此更深的孔)而不需要过量的聚合物。孔的图案还可通过调整压印辊的表面几何结构来改变，从而使各种形态生成。
结构化构件106的特征部也不一定以规则阵列呈现。例如，结构化构件106可具有由非织造幅材制成的图案，该非织造幅材具有不规则形状和尺寸的隔离的孔。
结构化构件106优选地具有足够大来将纹理赋予到磨料层102的开口直径，该纹理足以捕获液体并将液体保持在第一主表面103处。在一些实施方案中，结构化构件106具有至少0.4毫米、至少0.5毫米、至少0.7毫米、至少0.9毫米或至少1毫米的平均开口直径。在一些实施方案中，结构化构件106具有至多10毫米、至多9毫米、至多8毫米、至多7毫米或至多6毫米的平均开口直径。
再次参考图1，磨料制品100还包括第二粘合剂层108，该第二粘合剂层108沿着结构化构件106的远离磨料层102的主表面延伸。如图所示，第二粘合剂层108在结构化构件106和下面的可渗透背衬110之间延伸，并且将这些层联接到彼此。第二粘合剂层108的各方面与第一粘合剂层104 的那些方面是基本上类似的。
虽然在此未示出，但是可能的是，在磨料层102直接联接到结构化构件106、结构化构件106直接联接到可渗透背衬110或两者的情况下，第一粘合剂层104和第二粘合剂层108中的一个或两个可省略。例如，在这些邻近的层能够热层合到彼此而不需要单独的粘合剂的情况下，可实现此类直接联接。例如，可渗透背衬110和结构化构件106可火焰层合到彼此。
下一层可渗透背衬110通常由可压缩泡沫制成。合适的泡沫可由本领域已知的多种可压缩泡沫材料中的任何材料形成。在一些实施方案中，该泡沫由弹性材料形成，使得该泡沫是可弹性压缩的。弹性泡沫包括例如，氯丁二烯橡胶泡沫、乙烯/丙烯橡胶泡沫、丁基橡胶泡沫、聚丁二烯泡沫、聚异戊二烯泡沫、乙烯丙烯二烯单体(EPDM)聚合物泡沫、聚氨酯泡沫、乙烯-醋酸乙烯泡沫、氯丁橡胶泡沫以及苯乙烯/丁二烯共聚物泡沫。其它有用的泡沫可包括热塑性泡沫，诸如例如聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、聚丁烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚酰胺泡沫、聚酯泡沫以及增塑聚氯乙烯泡沫。
虽然可渗透背衬110可以是开孔的或闭孔的，但是通常，如果磨料制品100旨在用户与液体一起使用，那么具有足够的孔隙度以允许液体进入的开孔泡沫是所期望的。有利地，开孔泡沫可允许水或一些其它液体沿着法向和横向方向(即，分别垂直和平行于磨料制品100的平面)通过可渗透背衬110传送。有用的开孔泡沫的具体示例是由明尼苏达州明尼阿波利斯市的Illbruck公司以商品名“R 200U”、“R 400U”、“R 600U”以及“EF3-700C”出售的聚酯聚氨酯泡沫。
特别合适的开孔泡沫可具有至少15个/cm、至少16个/cm、至少17个 /cm、至少18个/cm、至少19个/cm或至少20个/cm的数均孔数。另外，这些开孔泡沫可具有至多40个/cm、至多38个/cm、至多36个/cm、至多34 个/cm、至多32个/cm或至多30个/cm的数均孔数。这些相同的泡沫可具有至少32kg/m3、至少36kg/m3、至少41kg/m3、至少45kg/m3、至少49kg/m3或至少50kg/m3的总密度和至多128kg/m3、至多112kg/m3、至多96kg/m3、至多76kg/m3、至多60kg/m3的总密度。
如果需要，可渗透背衬110还可由多孔非织造材料制成。
任选地并如图1所示，可渗透背衬110包括附接界面层122。附接界面层122可使用先前所述的方法中的任何方法来粘合地、化学地或机械地附接到邻近的可渗透背衬110。
附接界面层122有利于磨料制品100附接到支撑结构，诸如例如支载垫，该支撑垫可继而固定到动力工具。附接界面层122可例如是粘合剂 (例如，压敏粘合剂)层、双面粘合带、用于钩环附接件的环状织物(例如，用于与具有附接到其的钩状结构的支撑垫或支承垫一起使用)、用于钩环附接件的钩状结构(例如，用于与具有附接到其的环状织物的支撑垫或支承垫一起使用)、或互相啮合的附接界面层(例如，蘑菇状互锁紧固件，其被设计成来与支撑垫或支承垫上的类似蘑菇状互锁紧固件啮合)。与此类附接界面层相关联的特定选择和优点可见于例如美国专利5,152,917 (Pieper等人)；5,254,194(Ott)；5,201,101(Rouser等人)；以及 6,846,232(Braunschweig等人)以及美国专利公开2003/0022604(Annen 等人)。
磨料制品100可以任何形式提供，诸如薄板、带状物或圆盘，并且涵盖广泛范围的总体维度。
图3示出磨料制品100，其以所有组成层塌缩以形成修整的磨料产品而示出。如图所绘，磨料制品100的在结构化构件106附近的层通过结构化构件106三维成形。这例如通过邻近的粘合剂层104、108和磨料层102 的构造是明显的，这些层中的每个层基本上适形于结构化构件106的面三维轮廓并且被其复制。
在优选实施方案中，磨料层102、第一粘合剂层104以及结构化构件 106表现出基本上彼此适形的相应的三维图案。这两层之间的对应可例如通过三维地质学特征部在磨料层102、第一粘合剂层104以及结构化构件106 之间的对准来示出。
特征部的对准可沿着相对于磨料制品100的平面的横向或法向方向或两者来限定。在横向对准中，磨料层102、第一粘合剂层104以及结构化构件106上的对应的特征部相对于其侧向直径、形状(以平面图)、相对于彼此的布置和/或间距而对应。在法向对准中，磨料层102、第一粘合剂层 104以及结构化构件106上的特征部例如相对于其峰-谷高度和/或剖面形状在剖视图中对应。
结构化构件106和其相邻的层的特征部之间的法向对准经常是不完美的。具体地，取决于设置在结构化构件106上的邻近的层的数量和厚度，三维表面特征部的锐度可在一定程度上衰减。因此，当附加层设置到结构化构件106上时，在磨料制品100的暴露表面上可见的压印特征部的峰-谷高度将正常地减小。
结构化构件106和其相邻的层的特征部之间的横向对准也可能是不完美的。例如，限定该特征部的边界当转移穿过磨料层102时可偏移或变得不精确。然而，并且如图1和图3所示，磨料制品100的优选实施方案包括分立的、隔离的孔124的复制图案，分立的、隔离的孔124具有的表面轮廓与结构化构件106的矩形洞116的那些表面轮廓横向对准。
图4示出具有与制品100相同的特征中的许多特征的进一步改进的磨料制品200，该磨料制品200包括柔性磨料层202、第一粘合剂层204和第二粘合剂层208、结构化构件206、可渗透背衬210以及附接界面层222。在此，这些层中的每个层具有的结构和功能与先前所描述的相对于磨料制品100的那些结构和功能类似或相同。
如由图4进一步所示，磨料制品200具有延伸横跨柔性磨料层202的第一主表面203的狭缝230。狭缝230完全穿透通过柔性磨料层202，并且至少部分地穿透通过可渗透背衬210。例如，狭缝230可延伸穿过可渗透背衬210的至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少 60％、至少70％、至少80％或至少90％，但是不延伸通过附接界面层 222。
如果期望，狭缝230可一直穿透通过可渗透背衬210，但是不延伸通过附接界面层222。狭缝230还可完全延伸通过整个磨料制品200，包括附接界面层222。在示例性实施方案中，磨料制品200具有多个平行狭缝 230，该多个平行狭缝230与彼此均匀间隔开，并且延伸横跨主表面203的大部分(如果不是所有部分)。
当磨料制品200呈松弛构造时，狭缝230优选地具有基本上零或接近零的最大宽度，虽然出于例示性目的在图4中示出有限宽度。每个狭缝230 具有一对匹配的并大体连续的狭缝表面232。狭缝表面232可沿着狭缝230 的整个深度维度、在沿着深度维度的多个点处或仅在狭缝230的基部 (即，最深点)处彼此接触。
当磨料制品200在使用中时，狭缝230可呈现开口构造(具有基本上大于零的最大宽度)，这是由于磨料制品200在沿着将狭缝表面232拉动分开的方向偏转(或扭曲)而引起的。此类偏转可通过在第一主表面203 中产生凸起的弯曲运动而发生。狭缝表面232还可发生分离，其中磨料制品200在狭缝230的一侧上比另一侧压缩到更大或更小的程度。当这发生时，狭缝表面232在研磨表面附近进一步暴露，从而允许液体以更轻松的方式流入到可渗透背衬210中并且流出可渗透背衬210。
当研磨具有弯曲的或不规则的表面的基材时，狭缝230响应于差别压力的张开和闭合可以是特别有益的。在这些情况下，显著的间隙可出现在主表面203和基材之间，该间隙可变得充满液体。这继而可引起打滑和低磨料性能。当狭缝230存在时，它们倾向于当磨料制品200抵靠此类表面时打开，以有利于液体排水并减少打滑。
在一些实施方案中，总体磨料制品200具有足够的弹性，使得磨料制品200自然地返回到其松弛构造，其中狭缝230是基本上闭合的。通常，这对应于呈平坦构造的磨料制品200。
作为另外的优点，所描绘的狭缝构造增加磨料制品200的柔性，特别是沿着平行于狭缝230制成的弯曲。
与切割洞相比，将狭缝设置在磨料制品200上从制造视角也是有利的，因为当将磨料制品前体(诸如磨料制品100)转换成有狭缝的对应物时，不需要去除斑点或其它碎屑。狭缝230可通过使用刀片机械地切割磨料制品100或通过使用激光器以改造来产生。
在另选的实施方案中，省略磨料制品200的一个或多个组成层。例如，可省略结构化构件206和粘合剂层208，使得磨料层202通过粘合剂层204直接粘合到可渗透背衬210。在其它替代方案中，也可省略附接界面层 222或粘合剂层204。
图5-图7示出呈平面图的各种狭缝构造。图5示出具有平行狭缝330 的阵列的磨料制品300，每个狭缝330沿着几乎其整个长度延伸。图6示出具有平行狭缝430的阵列的磨料制品400，该狭缝430与磨料制品300的狭缝类似，除了狭缝430以虚线构造中断以外。图7示出具有沿着圆周方向延伸的中断的弯曲狭缝530的圆形磨料制品500。任选地但是未示出，图5 的狭缝可以交错图案设置，以有助于连续制造过程中的幅材处理。
附加的特征是可能的。例如，如在与本申请同一天提交的共同未决的美国临时专利申请“纹理化磨料制品和相关方法(TEXTURED ABRASIVE ARTICLE AND RELATEDMETHODS)”序列号62/060677(Whittaker)中所描述的，泡沫背衬可从磨料制品省略，并且替代地并入到动力工具的支撑垫中，以减小制造成本。在一个此类实施方案中，结构化构件粘合地直接联接到附接界面层。
使用方法
所提供的磨料制品可用于通过手工或与动力工具结合来研磨(包括修整)基材，该动力工具诸如例如旋转磨砂机、轨道式磨砂机、或带式磨砂机。
取决于具体应用，所提供的磨料制品可以本领域技术人员已知的多种方式中的任何方式来使用。使用的有利方法包括：将流体涂敷到磨料制品或基材，将柔性磨料制品放置成与基材摩擦接触；然后使磨料制品和基材中的至少一个相对于另一个位移，以研磨基材的表面的至少一部分。磨料制品可在使用期间相对于基材以振荡图案平移、旋转或进行两者。
当所提供的磨料制品放置成与基材摩擦接触时，观察到隔离的孔的阵列允许足够量的液体(通常是水)保持在柔性磨料层上，以缓解或完全地消除粘滞问题。同时，观察到设置在磨料制品中的狭缝将流体动态地分配在泡沫层内，以防止研磨操作期间出现打滑。在研磨操作期间，当向可渗透背衬施加压力时，发生液体通过狭缝的再分配，这迫使液体从界面的过度湿的部分朝向相比地较干的部分。
以上所提及的基材可以是各种材料中的任何材料，包括：涂漆基材 (例如，具有清漆涂层、彩色涂层或底漆)、涂覆基材(例如，涂覆有聚氨酯或漆)、塑料(热塑性、热固性)、强化塑料、金属(例如，碳钢、黄铜、铜、低碳钢、不锈钢以及钛)、金属合金、陶瓷、玻璃、木材、木质材料、复合物、石材、石质材料以及其组合。基材可以是平坦的或可具有与其相关联的形状或轮廓。
可由本发明的磨料制品抛光的基材的具体示例包括：金属或木质家具、已涂漆或未涂漆的机动车辆表面(车门、引擎罩、尾箱等)、塑料材质的汽车部件(照明灯罩、尾灯罩、其它灯罩、扶手、仪表板、保险杠等)、地板(乙烯、石材、木材及木质材料)、台面以及其它塑料部件。
涂敷到磨料制品或基材的流体大体包括液体，该液体充当润滑剂，并且可带走在研磨过程中分离的颗粒。这样，液体可防止砂砾在磨料和基材之间的界面处阻塞。合适的液体可包括例如水、有机化合物、添加剂，诸如消泡剂、脱脂剂、液体、肥皂、腐蚀抑制剂以及其组合。
所提供的制品和方法可通过实施方案A-AI进一步举例说明，在以下列出实施方案A-AI：
A.一种磨料制品，该磨料制品包括：柔性磨料层，该柔性磨料层具有相对的第一主表面和第二主表面；粘结到第二主表面的可渗透背衬，该可渗透背衬是可弹性压缩的；和多个狭缝，该多个狭缝设置在第一主表面上，并且穿透通过柔性磨料层并至少部分地穿透通过可渗透背衬。
B.根据实施方案A所述的磨料制品，还包括设置在柔性磨料层和可渗透背衬之间的某一粘合剂层，该某一粘合剂层将柔性磨料层和可渗透背衬联接到彼此。
C.根据实施方案A所述的磨料制品，还包括设置在柔性磨料层和可渗透背衬之间的结构化构件，其中该结构化构件和柔性磨料层具有彼此适形的分立的、隔离的孔的相应的三维图案。
D.根据实施方案C所述的磨料制品，还包括设置在柔性磨料层和结构化构件之间的第一粘合剂层，该第一粘合剂层将柔性磨料层和结构化构件联接到彼此。
E.根据实施方案D所述的磨料制品，还包括设置在结构化构件和可渗透背衬之间的第二粘合剂层，该第二粘合剂层将结构化构件和可渗透背衬联接到彼此。
F.一种磨料制品，该磨料制品包括：柔性磨料层，该柔性磨料层具有相对的第一主表面和第二主表面；结构化构件，该结构化构件延伸横跨柔性磨料层的第二主表面，其中结构化构件和柔性磨料层具有彼此适形的分立的、隔离的孔的相应的三维图案；和可渗透背衬，该可渗透背衬延伸横跨结构化构件的与柔性磨料层相对的主表面，该可渗透背衬是可弹性压缩的。
G.根据实施方案F所述的磨料制品，还包括延伸横跨柔性磨料层的第二主表面的第一粘合剂层，该第一粘合剂层将柔性磨料层和结构化构件联接到彼此。
H.根据实施方案G所述的磨料制品，还包括设置在结构化构件和可渗透背衬之间的第二粘合剂层，该第二粘合剂层将结构化构件和可渗透背衬联接到彼此。
I.根据实施方案F-H中任一项所述的磨料制品，还包括多个狭缝，该多个狭缝延伸横跨柔性磨料层的第一主表面，并且穿透通过柔性磨料层、结构化构件并至少部分地穿透通过可渗透背衬。
J.根据实施方案C-I中任一项所述的磨料制品，其中结构化构件选自由以下项构成的组：网筛、冲孔膜、针织制品以及织造制品。
K.根据实施方案J所述的磨料制品，其中结构化构件具有0.4毫米至10毫米范围内的平均开口直径。
L.根据实施方案K所述的磨料制品，其中结构化构件具有0.7毫米至8毫米范围内的平均开口直径。
M.根据实施方案L所述的磨料制品，其中结构化构件具有1毫米至 6毫米范围内的平均开口直径。
N.根据实施方案C-I中任一项所述的磨料制品，其中结构化构件包含非织造材料。
O.根据实施方案A、B或I所述的磨料制品，其中每个狭缝具有一对匹配的并大体连续的表面。
P.根据实施方案A-O中任一项所述的磨料制品，其中柔性磨料层包括涂覆磨料膜。
Q.根据实施方案P所述的磨料制品，其中涂覆磨料膜包括：弹性载体膜；和附着到弹性载体膜的磨料颗粒。
R.根据实施方案Q所述的磨料制品，其中弹性载体膜是适形的。
S.根据实施方案Q或R所述的磨料制品，其中弹性载体膜包括聚氨酯载体膜。
T.根据实施方案S所述的磨料制品，其中聚氨酯载体膜具有10微米至200微米范围内的厚度。
U.根据实施方案T所述的磨料制品，其中聚氨酯载体膜具有15微米至100微米范围内的厚度。
V.根据实施方案U所述的磨料制品，其中聚氨酯载体膜具有20微米至50微米范围内的厚度。
W.根据实施方案A-O中任一项所述的磨料制品，其中柔性磨料层包括结构化磨料，该结构化磨料包括精确成形的磨料复合物。
X.根据实施方案A-W中任一项所述的磨料制品，其中可渗透背衬包括开孔泡沫。
Y.根据实施方案X所述的磨料制品，其中开孔泡沫具有15个/cm至 40个/cm范围内的数均孔数。
Z.根据实施方案Y所述的磨料制品，其中开孔泡沫具有17个/cm至 35个/cm范围内的数均孔数。
AA.根据实施方案Z所述的磨料制品，其中开孔泡沫具有20个/cm至 30个/cm范围内的数均孔数。
AB.根据实施方案X-AA中任一项所述的磨料制品，其中开孔泡沫具有32kg/m3至128kg/m3范围内的密度。
AC.根据实施方案AB所述的磨料制品，其中开孔泡沫具有41kg/m3至96kg/m3范围内的密度。
AD.根据实施方案AC所述的磨料制品，其中开孔泡沫具有50kg/m3至60kg/m3范围内的密度。
AE.根据实施方案A-W中任一项所述的磨料制品，其中可渗透背衬包含非织造材料。
AF.一种使用根据实施方案C或F的磨料制品研磨基材的方法，该方法包括：将流体涂敷到磨料制品或基材；以及将磨料制品放置成与基材摩擦接触，由此孔的图案捕获流体并将流体保持在柔性磨料层上，同时狭缝将流体动态地分配在可渗透背衬内。
AG.一种制做磨料制品的方法，该方法包括：将结构化构件设置到可渗透背衬上，其中可渗透背衬是可弹性压缩的，并且结构化构件具有分立的、隔离的孔的三维图案；以及将柔性磨料层设置在与可渗透背衬相对的结构化构件上，以将三维图案的至少一部分复制到柔性磨料层的第一主表面上。
AH.根据实施方案AG所述的方法，还包括将多个狭缝切割到柔性磨料层的第一主表面中。
AI.根据实施方案AH所述的方法，其中多个狭缝穿透通过柔性磨料层并至少部分地穿透通过可渗透背衬。
实施例
除非另外指出，否则实施例和说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比例等均按重量计，并且实施例中所使用的所有试剂均得自或可得自一般化学品供应商，诸如例如美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Company，Saint Louis，MO)，或者可通过常规的方法合成。
以下的缩写用于描述示例：
℃： 摄氏度
lb： 磅
密耳： 10-3英寸
ml： 毫升
mm： 毫米
cm： 厘米
kPa： 千帕斯卡尔
psi： 磅/平方英寸
kg： 千克
s： 秒
实施例1
从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN)以商品名“P800柔性磨料钩板PN 34340”可商购获得的磨料膜具有涂敷到其背衬表面的转移粘合剂层，该转移粘合剂从明尼苏达州圣保罗的3M公司以商品名“HS300LSE”可商购获得。将网片/稀松布的一个表面使用转移粘合剂附着到磨料膜，该网片/稀松布从日本东京JX新日本石油和能源公司(JX Nippon Oil and Energy Corp.)以商品名“CLAF HS-0337”可商购获得。在网片的相反表面上，涂敷另一转移粘合剂层。然后使用第二转移粘合剂层将 6mm厚的开孔聚酯-聚氨酯泡沫附着到网片的第二表面，该开孔聚酯-聚氨酯泡沫从英国兰开斯特的Vita CellularFoams有限公司(Vita Cellular Foams Ltd.，Lancs.，UK)以产品代码“XS11264F”可商购获得。使用火焰层合技术将聚丙烯环状材料(钩环机械紧固件系统的部分)层合到泡沫，由此泡沫通过明火，从而生成薄的熔融聚合物层。在泡沫仍然处于熔融状态时将该环状材料挤压抵靠泡沫，其中环向外布置。
实施例2
根据实施例1中所描述的方法进行实施例2，除了将狭缝机械地切割到磨料膜中直到泡沫层中以外。将狭缝以与图6中所见的类似的布置切割开约1mm。
比较例A
从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St Paul，MN)以商品名“P800柔性磨料钩板PN 34340”可商购获得的磨料膜具有涂敷到其背衬表面的转移粘合剂层，该转移粘合剂从明尼苏达州圣保罗的3M公司以商品名“HS300LSE”可商购获得。将8mm厚的开孔聚酯-聚氨酯泡沫的一个表面层合到磨料膜，该开孔聚酯-聚氨酯泡沫从英国兰开斯特的VitaCellular Foams有限公司(Vita Cellular Foams Ltd.，Lancs.，UK)以产品代码“XS11264F”可商购获得。将聚丙烯环状材料(钩环机械紧固件系统的部分，从明尼苏达州圣保罗的3M公司可商购获得(3M Company，St.Paul， MN))使用热熔聚氨酯粘合剂层合到泡沫(从英国兰开斯特的Vita Cellular Foams有限公司可商购获得)，其中环向外布置，从而获得比较例A。
比较例B
比较例B表示Grade 1000涂覆磨料圆盘，从KWH磨卡有限公司 (KWH Mirka Ltd.)以商品名“Abralon 150mm 1000”可商购获得。
从实施例1、实施例2和比较例A冲切6英寸(15.4cm)直径的圆盘，以用于切割测试和粘滞测试。
切割测试
在涂敷有“SC 2K VOL GOE”清漆的19.6英寸×19.6英寸 (50cm×50cm)的黑色涂漆冷辊钢测试平板上执行磨料性能测试，“SC 2K VOL GOE”清漆从宾夕法尼亚州格伦米尔斯艾仕得涂料系统公司(Axalta Coating Systems，Glen Mills，PA)可商购获得，在测试前2个月涂敷该清漆。将每个样品圆盘附接到“钩支撑垫，零件号05551”，其从明尼苏达州圣保罗的3M公司可获得。然后将垫组件固定到模型“28500”随机轨道式磨砂机，其从明尼苏达州圣保罗的3M公司可获得。将6喷水(每喷具有约 1.1ml的体积)涂敷到平板上，并且将2喷水涂敷到样品圆盘上。使用 40psi(275.8kPa)的线压和约5.5lbs(约2.5kg)的向下力，磨损平板共计 105秒。通过在砂磨之前称重平板，然后在砂磨15s之后、在砂磨45s和 105s之后称重平板来计算以克计的切割量。将15s、45s和105s之后的重量从初始平板重量减去，以得到所测试的每个样品的累积切割量结果。对实施例1和实施例2以及比较例A和比较例B中的每个的4个不同测试样品执行此规程。通过将每个测试样品的以克计的切割量的总和除以4(其是测试样品的总数)来确定实施例1的15s的平均累积切割量。针对45s和105s 重复此计算。切割测试的结果可见于表1。
粘滞测试
在涂敷有“SC 2K VOL GOE”清漆的50cm×50cm(19.6英寸×19.6英寸)的黑色涂漆冷辊钢测试平板上执行磨料性能测试，“SC 2K VOL GOE”清漆从德国杜邦性能涂料有限责任公司(DuPont Performance Coatings GmbH)可商购获得，在测试前2个月涂敷该清漆。将样品砂磨圆盘附接到“钩支撑垫，零件号05551”，其从明尼苏达州圣保罗的3M公司可商购获得。将圆盘附接到双动气动磨砂机，其从意大利路贝狮股份公司(Rupes S.p.A.，Italy)以商品名“RA 150A”可商购获得。将6喷水(每喷具有约 1.1ml的体积)涂敷到平板上，并且将2喷水涂敷到样品圆盘上。研磨平板约2分钟，并且记录“粘滞”，即磨料涂层以不希望的结果粘着到工件表面的趋势。对实施例1和实施例2以及比较例A和比较例B中的每个的4 个不同测试样品执行该规程。粘滞测试的结果可见于表1。
表1
以上所提及的所有专利和专利申请均在此明确地以引用的方式并入。尽管本文已参考具体实施方案描述本发明，但是应当了解，这些实施方案仅是本发明的原理和应用例示性说明。对于本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可对本发明的方法和设备作出各种修改和变型。因此，预期的是本发明包括在所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变型。

Claims (10)

1.一种磨料制品，所述磨料制品包括：
柔性磨料层，所述柔性磨料层具有相对的第一主表面和第二主表面；
结构化构件，所述结构化构件延伸横跨所述柔性磨料层的所述第二主表面，所述结构化构件具有能够在所述柔性磨料层上产生叠加的、共形图案的三维图案；和
可渗透背衬，所述可渗透背衬延伸横跨所述结构化构件的与所述柔性磨料层相对的主表面，所述可渗透背衬是可弹性压缩的，
其中所述结构化构件和所述柔性磨料层具有彼此适形的分立的、隔离的孔的相应的三维图案。
2.根据权利要求1所述的磨料制品，还包括延伸横跨所述柔性磨料层的所述第二主表面的第一粘合剂层，所述第一粘合剂层将所述柔性磨料层和所述结构化构件联接到彼此。
3.根据权利要求2所述的磨料制品，还包括设置在所述结构化构件和所述可渗透背衬之间的第二粘合剂层，所述第二粘合剂层将所述结构化构件和所述可渗透背衬联接到彼此。
4.根据权利要求1所述的磨料制品，还包括多个狭缝，所述多个狭缝延伸横跨所述柔性磨料层的所述第一主表面，并且穿透通过所述柔性磨料层、所述结构化构件并至少部分地穿透通过所述可渗透背衬。
5.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述结构化构件选自由以下项构成的组：网筛、冲孔膜、针织制品、织造制品以及宏观结构非织造制品。
6.根据权利要求5所述的磨料制品，其中所述结构化构件具有0.4毫米至10毫米范围内的平均开口直径。
7.根据权利要求6所述的磨料制品，其中所述结构化构件具有0.7毫米至8毫米范围内的平均开口直径。
8.根据权利要求7所述的磨料制品，其中所述结构化构件具有1毫米至6毫米范围内的平均开口直径。
9.一种使用根据权利要求4所述的磨料制品研磨基材的方法，所述方法包括：
将流体涂敷到所述磨料制品或所述基材；以及
将所述磨料制品放置成与所述基材摩擦接触，由此分立的、隔离的孔的图案捕获流体并将流体保持在所述柔性磨料层上，同时所述狭缝将流体动态地分配在所述可渗透背衬内。
10.一种制做磨料制品的方法，所述方法包括：
将结构化构件设置到可渗透背衬上，所述结构化构件具有能够在可渗透背衬上产生叠加的、共形图案的三维图案；以及
将柔性磨料层设置到与所述可渗透背衬相对的所述结构化构件上，以将所述三维图案的至少一部分复制到柔性磨料层的第一主表面上，
其中所述可渗透背衬是可弹性压缩的，并且所述结构化构件具有分立的、隔离的孔的三维图案。
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