CN106794570A

CN106794570A - 具有多重化磨料颗粒结构的带涂层磨料制品及制备方法

Info

Publication number: CN106794570A
Application number: CN201580044915.5A
Authority: CN
Inventors: 史蒂文·J·凯佩特; 约翰·T·博登; 斯科特·R·卡勒
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2035-08-17
Also published as: US11707816B2; DE112015003830T5; CN106794570B; US10493596B2; WO2016028683A1; US20170225299A1; US20200078904A1

Abstract

本发明提供了一种方法，所述方法通常涉及分别用单个磨料颗粒填充生产工具中的腔体的步骤。将填充的生产工具与带树脂涂层的背衬对准，以将所述磨料颗粒传送至所述带树脂涂层的背衬。将所述磨料颗粒从所述腔体传送至所述带树脂涂层的背衬上，并从与所述带树脂涂层的背衬对准的位置移除所述生产工具。固化所述树脂层后，施加并固化复胶层，并且利用合适的转换设备将带涂层磨料制品转换为片材、盘或带。

Description

具有多重化磨料颗粒结构的带涂层磨料制品及制备方法

技术领域

本公开广义地涉及磨料颗粒以及使用磨料颗粒制备各种磨料制品的方法。

背景技术

带涂层磨料制品通常通过将磨料颗粒滴涂或静电涂覆到带树脂涂层的背衬上而实现涂覆。在这两种方法中，静电涂覆通常为优选的，因为它为纵横比不为1的晶粒提供了一定程度的取向控制。一般来讲，磨料颗粒及其切削点的位置和取向对于决定磨料性能很重要。

发明内容

磨料制品中磨料颗粒相对于切削方向的取向很重要。切削效率和磨料颗粒碎裂机制随着磨料颗粒取向而变化。对于三角形磨料颗粒，为改善切削和破碎情况，一般优选磨料制品和/或工件的相对运动使得三角形的边缘而不是三角形的面参与切削运动。如果三角形的面暴露于切削方向上，通常三角形将会在靠近基部和磨削平面外碎裂，导致该特定三角形磨料颗粒无法再发挥研磨作用。

磨料制品中磨料颗粒的间距也很重要。常规方法诸如滴涂和静电沉积等提供了随机分布的间距和间隙，随机团聚通常导致其中两个或三个成型磨料颗粒最终在靠近成型磨料颗粒的顶端或上表面处彼此接触，其中所述成型磨料颗粒被布置为彼此呈随机角度。团块大致类似于由两个成型磨料颗粒向彼此倾斜而形成的锥体。随机团聚可导致切削性能较差，其原因包括：成型磨料颗粒相对于预期的相对运动未能很好地对准；这些区域内局部放大的磨损随磨料的使用而变平；以及在使用过程中由于相互机械增强作用的存在而导致团块中的成型磨料颗粒无法适当地碎裂和破碎。这导致晶粒钝化和磨平，相比于其中成型磨料颗粒具有更特定的图案和间距的带涂层磨料制品，通常覆以来自工件的金属导致不期望的热量积聚。

基于上述原因，期望拥有替代方法和设备以用于彼此接近的磨料颗粒(尤其是成型磨料颗粒)的定位和取向，同时避免静电和滴涂方法引起的聚集问题。

待审的PCT专利申请PCT/US2014/069726、PCT/US2014/071855和PCT/US2014/069680公开了制备磨料制品的方法、用于制备磨料制品的设备和用于磨料颗粒定位系统的生产工具，这些专利申请以引用方式并入本文。本发明提供了一种具有多个尺寸被设定为容纳单个成型磨料颗粒的腔体的生产工具，该生产工具用于将成型磨料颗粒精确定位、旋转取向并传送至带涂层背衬，从而形成工程化磨料层，其中针对特定的磨削应用，可预先确定和控制磨料层中的各个成型磨料颗粒的大部分、60％、70％、80％、90％或95％的X-Y间距和旋转取向。

发明人现已确定，当成型磨料颗粒的厚度减小至生产工具的腔体开口宽度的一半以下时，意外发现这使得两个、三个或甚至四个或更多个成型磨料颗粒能够填充到生产工具的每个腔体中，同时其取向的方式与之前使用的单个较大的成型磨料颗粒相同。在一定的磨削条件下，彼此接近且处于相同径向取向的两个或更多个成型磨料颗粒比具有相等的总体厚度的单个成型磨料颗粒提供了更优异的磨削效果，并且避免了上文所述的随机团聚问题。因此，本发明提供了一种具有多个尺寸被设定为容纳至少两个成型磨料颗粒的腔体的生产工具，该生产工具用于将成型磨料颗粒精确定位、旋转取向并传送至带涂层背衬，从而形成具有多重化磨料结构的工程化磨料层，其中针对特定的磨削应用，可预先确定和控制磨料层中的各个成型磨料颗粒的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％的X-Y间距和旋转取向。

就用于成型磨料颗粒的等边三角板而言，在一个实施方案中，成型磨料颗粒的面可彼此平行并接近，各个面以小于颗粒厚度的距离间隔开或相互接触。成型磨料颗粒在每个腔体内双重化、三重化或多重化为单个成型磨料颗粒的层，以形成一个较大的多重化磨料结构。然后将这些多重化磨料结构从生产工具的腔体中传送至带涂层的背衬上，使得在磨料层中形成多重化磨料结构的预先确定的图案，其中每个多重化磨料结构与相邻的多重化磨料结构在X方向和Y方向上间隔预先确定的距离并且具有绕Z轴的预先确定的旋转取向。

在一个实施方案中，本发明涉及一种带涂层磨料制品，该带涂层磨料制品包括：背衬和通过底胶层附着到背衬的磨料层；其中磨料层包括：具有多重化磨料结构的图案化磨料层，该多重化磨料结构包括两个或更多个彼此接近的成型磨料颗粒；并且每个多重化磨料结构与相邻的多重化磨料结构间隔预先确定的距离以形成图案化磨料层。

在另一个实施方案中，本发明提供了一种在带树脂涂层的背衬上制备图案化磨料层的方法，该方法包括以下步骤：提供具有分配表面的生产工具，该分配表面带有彼此间隔预先确定的距离的腔体；填充分配表面中的腔体的至少30％，使得在单独的腔体中填充两个或更多个成型磨料颗粒，以形成包括两个或更多个彼此接近的成型磨料颗粒的多重化磨料结构；将带树脂涂层的背衬与分配表面对准，其中树脂层面向分配表面；将腔体中的成型磨料颗粒传送至带树脂涂层的背衬并将成型磨料颗粒附接到树脂层；以及移除生产工具以使图案化磨料层中的多重化磨料结构暴露在带树脂涂层的背衬上。

如本文所用，关于载体构件中的磨料颗粒或腔体的术语“精确成型”分别是指具有由表面相对光滑的侧面限定的三维形状的磨料颗粒或腔体，这些侧面通过精确限定的锐边来界定和接合，这些锐边的边缘长度不同并且具有由各侧面相交所限定的不同端点。

如本文所用，关于腔体的术语“可移除地且完全地设置在内”意指磨料颗粒可仅通过重力从腔体中移除，但在实施过程中，也可采用其它的力(例如，空气压力、真空或机械冲击或振动)。

如本文所用，术语“预先确定的”意指所用的生产工具在其分配表面上具有多个彼此在X方向和Y方向上以已知距离间隔开的腔体，并且腔体开口的围绕垂直于分配表面延伸的Z轴的旋转取向是选定且已知的。每个腔体的间距和旋转取向形成分配表面中的腔体图案。当生产工具用成型磨料颗粒填充并且被传送至带涂层的背衬以形成磨料层时，成型磨料颗粒基本上复制了磨料层中工具的腔体图案。不要求完全复制，因为出于故意或无意，某些腔体可能未填充成型磨料颗粒，并且在将成型磨料颗粒传送出腔体并传送到带涂层的背衬上的过程中可能导致间距或取向略有差别。

如本文所用，术语“多重化磨料结构”意指彼此接近的两个或更多个成型磨料颗粒，并且其中围绕从多重化磨料结构中每个成型磨料颗粒的图案化磨料层延伸的Z轴的旋转取向大致相同。在一些实施方案中，“接近”意指多重化磨料结构中的各个成型磨料颗粒之间的间距小于成型磨料颗粒的宽度，小于多重化磨料结构中成型磨料颗粒的宽度的3/4、1/2或1/4，或使得多重化磨料结构中的每个成型磨料颗粒接触相邻的成型磨料颗粒。在一些实施方案中，“大致相同的旋转取向”意指多重化磨料结构中的每个成型磨料颗粒的旋转取向在±30度、±20度、±10度或±5度内。

在考虑具体实施方式及所附权利要求书之后，将进一步理解本公开的特征和优点。

附图说明

图1为根据本公开的用于制备带涂层磨料制品的设备的示意图。

图2A为根据本公开的示例性生产工具200的示意性透视图。

图2B为图2A中圆圈标示区域的放大视图。

图2C为成型磨料颗粒的放大视图。

图3A为适合用作生产工具200中的腔体220的示例性腔体320设计的放大示意性俯视图。

图3B为沿平面3B-3B截取的图3A的剖视图。

图3C为沿平面3C-3C截取的图3A的剖视图。

图4A为适合用作生产工具200中的腔体220的示例性腔体420设计的放大示意性俯视图。

图4B为沿平面4B-4B截取的图4A的示意性剖视图。

图4C为沿平面4C-4C截取的图4A的示意性剖视图。

图5A为生产工具中纵横比为3:1的成型磨料颗粒。

图5B为由图5A的工具制成的带涂层磨料制品的磨料表面(实施例1)。

图6A为生产工具中纵横比为5:1的成型磨料颗粒。

图6B为由图6A的工具制成的带涂层磨料制品的磨料表面(实施例3)。

图7A为生产工具中纵横比为6:1的成型磨料颗粒。

图7B为由图7A的工具制成的带涂层磨料制品的磨料表面(实施例6)。

图8为实施例1、实施例3和实施例6的总切削量与纵横比的图形表示。

图9为实施例9-12的切削量与循环次数的结果曲线图。

图10A为由图2A的生产工具制成的具有双重化磨料结构的带涂层磨料制品。

图10B为具有双重化磨料结构的带涂层磨料制品的表面的图示。

在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开相同或类似的特征或元件。应当理解，本领域的技术人员可设计出落入本公开原理的范围和实质内的许多其它的修改形式和实施方案。附图可不按比例绘制。

具体实施方式

带涂层磨料制品制备设备

现在参见图1和图2，根据本公开的带涂层磨料制品制备设备90包括可移除地设置在生产工具200的腔体220内的磨料颗粒92，该生产工具具有第一幅材路径99，该第一幅材路径引导生产工具穿过带涂层磨料制品制备设备，使得其缠绕磨料颗粒传送辊122外周的一部分。该设备通常包括例如退绕装置100、底胶层递送系统102和底胶层涂覆器104。这些部件退绕背衬106，经由底胶层递送系统102将底胶层树脂108递送至底胶层涂覆器104，并将底胶层树脂施加到背衬的第一主表面112上。然后，使用惰辊116定位带树脂涂层的背衬114以将磨料颗粒92施加到涂覆有底胶层树脂108的第一主表面112上。用于带树脂涂层的背衬114的第二幅材路径132引导带树脂涂层的背衬穿过带涂层磨料制品制备设备，使得其用被定位成面向生产工具的分配表面的树脂层缠绕磨料颗粒传送辊122的外周的一部分，其中生产工具被定位在带树脂涂层的背衬114与磨料颗粒传送辊122的外周之间。合适的退绕装置、底胶层递送系统、底胶层树脂、涂布机和背衬是本领域的技术人员已知的。底胶层递送系统102可以是包含底胶层树脂的简单的盘子或容器，也可以是具有储罐和递送管件的泵送系统，用于将底胶层树脂转移至所需的位置。背衬106可以是布料、纸材、膜、非织造布、稀松布或其它幅材基底。底胶层涂覆器可以是例如涂布机、辊涂机、喷涂系统或杆涂布机。另选地，预涂覆的带涂层背衬可通过惰辊116进行定位，以将磨料颗粒施加到第一主表面。

如本文稍后所述，生产工具200包括多个腔体220，所述腔体与预期容纳于其中的磨料颗粒具有互补的形状。磨料颗粒喂料机118向生产工具供应至少一些磨料颗粒。优选地，磨料颗粒喂料机118供应过量的磨料颗粒，使得生产工具的沿纵向的单位长度上存在的磨料颗粒多于腔体中存在的磨料颗粒。供应过量的磨料颗粒有助于确保生产工具内的所有腔体最终都填充有磨料颗粒。由于针对特定的磨削应用，磨料颗粒的支撑区域和间距通常被设计到生产工具中，因此希望不产生过多未填充的腔体。磨料颗粒喂料机118通常具有与生产工具相同的宽度并在生产工具的整个宽度上供应磨料颗粒。磨料颗粒喂料机118可以是例如振动喂料机、料斗、斜槽、筒仓、滴式涂布机或螺旋喂料机。

任选地，在磨料颗粒喂料机118后设置有填充辅助构件120，以使磨料颗粒围绕生产工具200的表面移动并帮助磨料颗粒取向或滑入腔体220中。填充辅助构件120可以是例如刮粉刀、毛毡擦拭器、具有多根刷毛的刷子、振动系统、鼓风机或气刀、真空箱125或它们的组合。填充辅助构件使磨料颗粒在分配表面212(图1中生产工具200的顶部或上表面)上移动、平移、吸取或搅拌，以将更多的磨料颗粒置于腔体中。在不含填充辅助构件的情况下，通常掉到分配表面212上的磨料颗粒的至少一些直接落入腔体中且无需进一步移动，但是其它磨料颗粒则需要一些附加的移动才可进入腔体中。任选地，填充辅助构件120可以在与纵向交叉的方向上侧向摆动，或以其它方式进行相对运动，诸如使用合适的驱动力相对于生产工具200的表面呈圆形或椭圆形运动，以帮助使磨料颗粒完全填充生产工具中的每个腔体220。通常，如果使用刷子作为填充辅助构件，则刷毛可覆盖分配表面的一部分，在纵向上覆盖2英寸-4英寸(5.0cm-10.2cm)的长度，优选地覆盖分配表面的宽度的全部或几乎全部，并且轻轻停留在分配表面上或分配表面正上方，并具有适度的灵活性。如果使用真空箱125作为填充辅助构件，真空箱通常与具有完全延伸穿过生产工具的腔体的生产工具结合使用；然而，具有实心背部表面的生产工具可具有优势，因为它将使生产工具变平并且更加平坦，从而改善对腔体的填充。真空箱125位于磨料颗粒喂料机118附近，并且可以位于磨料颗粒喂料机之前或之后，或覆盖在140处大致示出的设备的磨料颗粒填充和过量移除部分中的一对惰辊116之间的幅材跨度的任何部分。另选地，生产工具可以由承板或板支撑或推动，以作为真空箱125的替代或补充帮助生产工具在设备的这一部分保持平坦。在其中磨料颗粒完全容纳于生产工具的腔体内(即其中腔体中的大部分(例如，80％、90％或95％)磨料颗粒未延伸穿过生产工具的分配表面)的实施方案中，填充辅助构件更易于使磨料颗粒在生产工具的分配表面上移动，且不使已经容纳于单个腔体中的单个磨料颗粒移出腔体。

任选地，随着生产工具沿纵向推进，腔体220移至较高的高度，并且可任选地达到的高度高于用于将磨料颗粒分配到生产工具的分配表面上的磨料颗粒喂料机的出口高度。如果生产工具为环形带，则该环形带具有正斜面，以在其移动经过磨料颗粒喂料机118时推进至较高的高度。如果生产工具为辊，则磨料颗粒喂料机118可被定位成使得它在辊的外周的上止点之前将磨料颗粒施加到辊上，诸如在辊的面上呈270度至350度之间，其中绕辊顺时针行进时的上止点为0度(辊在操作中顺时针转动)。据信，将磨料颗粒施加到生产工具的倾斜分配表面212上能够更好地填充腔体。磨料颗粒可在生产工具的倾斜分配表面212上向下滑动或滚动，从而提高其落入腔体的可能性。在其中磨料颗粒完全容纳于生产工具的腔体内(即其中腔体中的大部分(例如，80％、90％或95％)磨料颗粒未延伸穿过生产工具的分配表面)的实施方案中，斜面还可帮助从生产工具的分配表面移除过量的磨料颗粒，因为过量的磨料颗粒可以朝向进入端滑出生产工具的分配表面。斜面可为零度至最高其中磨料颗粒开始滑出腔体的角度。优选的斜面将取决于磨料颗粒形状以及将磨料颗粒保持在腔体中的力(例如，摩擦或真空)的大小。在一些实施方案中，正斜面在+10度至+80度的范围内、或+10度至+60度的范围内、或+10度至+45度的范围内。

任选地，可提供磨料颗粒去除构件121以在大多数或全部腔体均已填充磨料颗粒时帮助从生产工具200的表面移除过量的磨料颗粒。磨料颗粒去除构件可以是例如用于吹掉生产工具的分配表面的过量磨料颗粒的空气源，诸如空气喷枪、空气吹淋器、气刀、康达效应喷嘴或鼓风机。可使用接触装置作为磨料颗粒移除构件，诸如刷子、刮刀、擦拭器或刮粉刀。振动器诸如超声变幅杆可用作磨料颗粒移除构件。另选地，对于其中具有完全延伸穿过生产工具的腔体的生产工具，在磨料颗粒喂料机118之后沿着第一幅材路径的一部分定位的真空源诸如真空箱或真空辊可用于将磨料颗粒保持在腔体中。在第一幅材路径的这一跨度或部分中，生产工具的分配表面可反转或具有接近或超出90度的较大向上或向下斜面，以利用重力移除过量的磨料颗粒，使其从分配表面上滑动或掉落，同时通过真空保持置于腔体中的磨料颗粒，直至分配表面返回到将磨料颗粒保持在腔体中的取向(由于重力作用)或者从腔体被释放到带树脂涂层的背衬上。在其中磨料颗粒完全容纳于生产工具的腔体内(即其中腔体中的大部分(例如，80％、90％或95％)磨料颗粒未延伸穿过工具的分配表面)的实施方案中，磨料颗粒移除构件121可以使过量的磨料颗粒在生产工具的分配表面上滑动并滑出生产工具，且不影响容纳于腔体内的磨料颗粒。可收集被移除的过量磨料颗粒并使其返回到磨料颗粒喂料机以便再利用。或者，过量磨料颗粒可沿着与生产工具通过或朝向磨料颗粒喂料机的行进方向相反的方向移动，由此它们可填充未被占据的腔体。

在离开140处大致示出的设备的磨料颗粒填充和过量移除部分之后，生产工具220中的磨料颗粒朝向带树脂涂层的背衬114行进。这部分中的生产工具的高度并不特别重要，只要磨料颗粒保留在腔体中并且生产工具可继续向上倾斜、向下倾斜或水平行进即可。如果改装现有的磨料制备设备，定位的选择通常由机器内的现有空间决定。提供磨料颗粒传送辊122，并且生产工具220通常缠绕辊的周边的至少一部分。在一些实施方案中，生产工具缠绕磨料颗粒传送辊的外周的介于30度至180度之间、或介于90度至180度之间。带树脂涂层的背衬114通常还缠绕辊的圆周的至少一部分，使得腔体中的磨料颗粒随着围绕磨料颗粒传送辊122旋转(其中生产工具220位于带树脂涂层的背衬与磨料颗粒传送辊的外表面之间，该生产工具的分配表面朝向并与背衬的带树脂涂层的第一主表面大致对准)而从腔体传送至带树脂涂层的背衬。带树脂涂层的背衬通常缠绕磨料颗粒传送辊的略小于生产工具的部分。在一些实施方案中，带树脂涂层的背衬缠绕磨料颗粒传送辊的外周的介于40度至170度之间、或介于90度至170度之间。优选地，分配表面的速度和带树脂涂层的背衬的树脂层的速度彼此速度匹配，例如在±10％、±5％或±1％范围内。

可采用各种方法将磨料颗粒从生产工具的腔体传送至带树脂涂层的背衬。不以特定的顺序，所述各种方法包括：

1.重力辅助，其中将生产工具和分配表面的纵向行进的一部分反转，并且磨料颗粒在重力作用下从腔体中滑出到带树脂涂层的背衬上。通常在该方法中，生产工具具有两个侧向边缘部分，其中带支架的构件260(图2)位于分配表面212上并且在背衬的两个相对边缘处接触带树脂涂层的背衬，其中树脂尚未被施加用于在两者缠绕磨料颗粒传送辊时将树脂层轻轻保持在生产工具的分配表面上方。因此，在分配表面与带树脂涂层的背衬的树脂层的顶部表面之间存在间隙，以便避免将任何树脂传送至生产工具的分配表面。在一个实施方案中，带树脂涂层的背衬具有两个不含树脂的边缘条和带树脂涂层的中间部分，而分配表面可具有两个沿着生产工具的纵向延伸的凸起肋以与背衬的不含树脂的边缘接触。在另一个实施方案中，磨料颗粒传送辊在辊的两个端部可具有两个凸起肋或环以及直径较小的中间部分，其中生产工具随着其缠绕磨料颗粒传送辊而容纳于磨料颗粒传送辊的直径较小的中间部分内。磨料颗粒传送辊上的凸起肋或端部环将带树脂涂层的背衬的树脂层提升至分配表面上方，使得在两个表面之间存在间隙。另选地，分布于生产工具表面上的凸起柱状体可用于保持两个表面之间的间隙。

2.推动辅助，其中生产工具中的每个腔体具有两个开口端，使得磨料颗粒可驻留在腔体中并且磨料颗粒的一部分延伸穿过生产工具的背部表面214。借助推动辅助，生产工具无需再被反转，但是仍可以被反转。随着生产工具缠绕磨料颗粒传送辊，辊的外表面与每个腔体中的磨料颗粒接合并且将磨料颗粒推出腔体而进入带树脂涂层的背衬上的树脂层中。在一些实施方案中，磨料颗粒传送辊的外表面包括可弹性压缩的层，该层具有例如20-70的肖氏A硬度，用于随磨料颗粒推入带树脂涂层的背衬而提供附加的一致性。在推动辅助的另一个实施方案中，生产工具的背部表面可以被可弹性压缩的层覆盖，以作为磨料颗粒传送辊的弹性外层的替代或补充。

3.振动辅助，其中磨料颗粒传送辊或生产工具被合适的源诸如超声装置振动，以将磨料颗粒摇出腔体并处于带树脂涂层的背衬上。

4.压力辅助，其中生产工具中的每个腔体具有两个开口端或者背部表面214或整个生产工具具有合适的多孔结构，并且磨料颗粒传送辊具有多个孔和内部加压空气源。借助压力辅助，生产工具无需再被反转，但是仍可以被反转。磨料颗粒传送辊还可具有活动的内部隔离壁，使得可将加压空气可供应至辊的特定弧区段或圆周，以将磨料颗粒吹出腔体并吹到带树脂涂层的背衬的特定位置上。在一些实施方案中，磨料颗粒传送辊还可设置有不含相应的加压区域或与加压区域结合的内部真空源，该真空源在磨料颗粒传送辊旋转时通常位于加压区域之前。真空源或区域可具有活动的隔离壁，以将其引导至磨料颗粒传送辊的特定区域或弧区段。在使磨料颗粒经受磨料颗粒传送辊的加压区域之前，在生产工具缠绕磨料颗粒传送辊时，真空可将磨料颗粒牢牢吸进腔体中。该真空区域可与例如磨料颗粒移除构件一起使用以从分配表面除去过量磨料颗粒，或者可用于仅确保磨料颗粒在沿着磨料颗粒传送辊的外周到达特定位置之前不离开腔体。

5.上文列出的各种实施方案不限于单独使用，并且它们可根据需要进行组合和匹配以更高效地将磨料颗粒从腔体传送至带树脂涂层的背衬。

磨料颗粒传送辊122将每个磨料颗粒精确传送并定位于带树脂涂层的背衬上，从而基本上复制磨料颗粒的图案及其布置在生产工具中的特定取向。因此，首次能够以例如5ft/min-15ft/min(1.5m/min-4.6m/min)或更高的速度形成带涂层磨料制品，其中每个磨料颗粒在带树脂涂层的背衬上的精确位置和/或径向取向可得到精确控制！如稍后的实施例所示，带涂层磨料制品的磨料层中的相同重量的磨料颗粒的磨削性能相比于现有技术可得到显著提高。

与磨料颗粒传送辊122分离后，生产工具在惰辊116(必要时)的辅助下沿着第一幅材路径99反向朝向在140处大致示出的设备的磨料颗粒填充和过量移除部分行进。可提供任选的生产工具清洁器128以除去被卡住而驻留在腔体中的磨料颗粒和/或移除被传送至分配表面212的底胶层树脂108。生产工具清洁器的选择将取决于生产工具的构造，并且可单独使用或组合使用附加的鼓风、溶剂或水喷雾、溶剂或水浴、超声变幅杆或惰辊，并且生产工具缠绕其以使用推动辅助将磨料颗粒推出腔体。然后，环状生产工具220或环形带推进到磨料颗粒填充和过量移除部分140以便填充新磨料颗粒。

可使用各种惰辊116来引导涂覆有磨料颗粒的背衬123沿第二幅材路径132进入烘箱124中以固化底胶层树脂，其中涂覆有磨料颗粒的背衬在第一主表面上具有预先确定的可重现的非随机图案的磨料颗粒，所述磨料颗粒由磨料颗粒传送辊施加并由底胶层树保持在第一主表面上。任选地，可提供第二磨料颗粒涂布机126以在进入烘箱124之前，将附加的磨料颗粒诸如另一种类型的磨料颗粒或稀释剂置于底胶层树脂上。第二磨料颗粒涂布机126可为滴式涂布机、喷涂机或静电涂布机，如本领域的技术人员所已知。然后，带有磨料颗粒的固化背衬128可沿第二幅材路径进入任选的悬挂式烘箱130中，然后进行进一步加工，诸如添加复胶层、固化复胶层及本领域的技术人员已知的制备带涂层磨料制品的其它加工步骤。

制备带涂层磨料制品的方法

带涂层磨料制品制备设备大体如图1所示。该方法通常涉及用两个或更多个单独的磨料颗粒填充生产工具中的腔体的至少一些的步骤。将填充的生产工具与带树脂涂层的背衬对准，以将磨料颗粒传送至带树脂涂层的背衬。将磨料颗粒从腔体传送至带树脂涂层的背衬上，并从与带树脂涂层的背衬对准的位置移除生产工具。固化树脂层后，施加并固化复胶层，并且利用合适的转换设备将带涂层磨料制品转换为片材、盘或带。

在其它实施方案中，可使用间歇式方法，其中生产工具的长度方向可填充有磨料颗粒，与带树脂涂层的背衬对准或定位，由此使得背衬的树脂层面向生产工具的分配表面，然后使磨料颗粒从腔体传送至树脂层。该间歇式方法可手动实施或利用机械设备自动化实施。

在一个具体的实施方案中，在带树脂涂层的背衬上制备图案化磨料层的方法包括以下步骤。并非必须执行所有步骤或按顺序执行这些步骤，但是它们可按照列出的顺序执行或在各个步骤之间执行附加的步骤。

步骤可为提供具有分配表面的生产工具，该分配表面具有彼此间隔预先确定的距离的腔体，每个腔体具有宽度W。如图2所示，腔体彼此间隔预先确定的距离。如果腔体并非锥形，则宽度W为竖直腔体壁之间的距离。如果腔体呈锥形，则宽度W沿分配表面的腔体深度方向进行测量，等于成型磨料颗粒的长度l，如图3-4所述。

另一个步骤可为填充分配表面中的腔体的至少30％，使得在每个单独的腔体中具有两个或更多个成型磨料颗粒，由此形成包括两个或更多个彼此接近的成型磨料颗粒的多重化磨料结构。优选地，生产工具的表面中的腔体的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％可填充有至少两个成型磨料颗粒。另一个步骤可为选择具有厚度t的成型磨料颗粒，由此使得至少两个成型磨料颗粒占据生产工具中的腔体。优选地，生产工具的表面中的腔体的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％可填充有至少两个成型磨料颗粒。另一个步骤可为选择具有厚度t和长度l的成型磨料颗粒，其中从分配表面测得的腔体深度等于l，并且腔体宽度W大于或等于2t。优选地，生产工具的表面中的腔体的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％可填充有至少两个成型磨料颗粒。

一个步骤可为向分配表面供应过量的成型磨料颗粒，由此使得提供数量多于腔体的成型磨料颗粒。过量的成型磨料颗粒意味着每单位长度的生产工具存在的成型磨料颗粒多于存在的腔体，有助于随着成型磨料颗粒堆积到分配表面上并由于重力或其它机械施加的力运动而将它们转移至腔体中时，确保生产工具内的所有腔体最终均填充有一个或多个成型磨料颗粒。由于磨料颗粒的支撑区域和间距通常针对特定的磨削应用被设计到生产工具中，因此希望不产生过多未填充的腔体。

另一个步骤可为用设置在腔体中的成型磨料颗粒填充分配表面中的腔体，其中腔体中的至少一些包含两个或更多个成型磨料颗粒。希望将成型磨料颗粒传送到带树脂涂层的背衬上，由此使得它们竖立或笔直地施加。在各种实施方案中，分配表面中的腔体的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％包含两个或更多个成型磨料颗粒。

另一个步骤可包括用单个成型磨料颗粒填充腔体的至少一些，由此使得生产工具具有填充有两个或更多个成型磨料颗粒的至少一些腔体以及仅填充有单个成型磨料颗粒的至少一些腔体。一般来讲，成型磨料颗粒的厚度将随形成多重化磨料结构的较薄的成型磨料颗粒和所选的较厚成型磨料颗粒以使仅一个颗粒能够装配于腔体中而改变。另一个步骤可包括用压碎的磨料颗粒填充腔体的至少一些，由此使得生产工具具有填充有两个或更多个成型磨料颗粒的至少一些腔体以及填充有压碎的磨料颗粒的至少一些腔体。另一个步骤可包括用单个成型磨料颗粒填充腔体的至少一些，用压碎的磨料颗粒填充腔体的至少一些并且用两个或更多个成型磨料颗粒填充腔体的至少一些，由此使得生产工具具有填充有两个或更多个成型磨料颗粒的至少一些腔体、仅填充有单个成型磨料颗粒的至少一些腔体以及填充有压碎的磨料颗粒的至少一些腔体。

另一个步骤可为在填充步骤后，从分配表面去除未设置于腔体内的过量成型磨料颗粒的剩余部分。如上所述，供应的成型磨料颗粒多于腔体的数量，由此使得在每个腔体被填充后，一些成型磨料颗粒将保留在分配表面上。这些过量的成型磨料颗粒通常可从分配表面上吹除、擦掉或以其它方式去除。例如，可施加真空或其它的力以使成型磨料颗粒保持在腔体中并反转分配表面，将过量成型磨料颗粒的剩余部分清除。

另一个步骤可为将带树脂涂层的背衬与分配表面对准，其中树脂层面向分配表面。可使用各种方法对准表面或定位带树脂涂层的背衬和生产工具，诸如图1所示的方法，或通过手动或各自使用离散长度的机械手。

另一个步骤可为将腔体中的磨料颗粒传送至带树脂涂层的背衬并使磨料颗粒附接到树脂层。传送可使用重力辅助，其中分配表面被定位成在填充步骤中允许重力使磨料颗粒滑入腔体，并且在传送步骤中将分配表面反转后，允许重力使磨料颗粒滑出腔体。传送可使用推动辅助，其中接触构件诸如磨料颗粒传送辊的外周，任选的可压缩的弹性层附接到生产工具的载体层的背部表面，或诸如刮粉刀或擦拭物的另一个装置，与表面中具有开口的腔体结合，该开口与分配表面中的开口相对，以使成型磨料颗粒沿纵向腔体轴侧向移动以接触树脂层。传送可使用压力辅助，其中空气吹进腔体中；尤其是表面中具有开口的腔体，该开口与分配表面中的开口相对，以使成型磨料颗粒沿纵向腔体轴侧向移动。传送可使用振动辅助，通过振动生产工具，将成型磨料颗粒摇出腔体。这些多种方法可单独使用或以任何组合来使用。

另一个步骤可为移除生产工具以使图案化磨料层暴露在带树脂涂层的背衬上。可使用各种移除或分离方法(如图1所示)，或者可用手提起生产工具以将其与带树脂涂层的背衬分离。所得的图案化磨料层为成型磨料颗粒阵列，该成型磨料颗粒阵列具有与静电涂覆或滴涂形成的随机分布相对的基本上可重复的图案。

在上述实施方案中的任一个中，前述填充辅助构件可在供应步骤后使成型磨料颗粒围绕分配表面移动，以将成型磨料颗粒导入腔体中。在前述实施方案的任一个中，腔体在沿纵向腔轴从分配表面移动时可向内渐缩。在前述实施方案的任一个中，腔体可具有围绕纵向腔轴的腔体外周边，并且成型磨料颗粒具有围绕纵向颗粒轴的磨料颗粒外周边，并且腔体外周边的形状与细长的磨料颗粒外周边的形状匹配。在前述实施方案的任一个中，成型磨料颗粒可为等边三角形并且沿纵向颗粒轴的成型磨料颗粒的宽度在标称上相同。成型磨料颗粒的标称宽度意指宽度尺寸变化小于±30％。

生产工具和磨料颗粒定位系统

根据本公开的磨料颗粒定位系统包括可移除地设置在生产工具的成型腔体内的磨料颗粒。

现在参加图2，示例性生产工具200包括具有分配表面212和背部表面214的载体构件210。分配表面212包括从分配表面212处的腔体开口230延伸到载体构件210中的腔体220。任选的可压缩弹性层240被固定到背部表面214。腔体220被设置在阵列250中，其可任选地被设置为生产工具200的主轴252相对于纵轴202(对应于这种情况或带或辊的纵向)呈偏移角α。

通常，载体构件的分配表面处的腔体开口为矩形；但是这不是必须的。载体构件中腔体的长度、宽度和深度通常将至少部分地由与其一起使用的磨料颗粒的形状和尺寸来决定。例如，如果磨料颗粒被成型为等边三角板，则单个腔体的长度应优选地为磨料颗粒的边长的最大长度的1.1-1.2倍，单个腔体的宽度优选地为磨料颗粒的厚度的2.0-5.0倍，并且腔体的相应深度应优选地为磨料颗粒的基部到峰高的1.0-1.2倍(如果两个或更多个磨料颗粒容纳在每个腔体内)。

另选地，例如，如果磨料颗粒被成型为等边三角板并且磨料颗粒将从腔体中突出，则单个腔体的长度应小于磨料颗粒边缘的长度，和/或腔体的相应深度应小于磨料颗粒的基部到峰高的深度。相似地，腔体的宽度应当被选择为使得腔体的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％在每个腔体内容纳至少两个成型磨料颗粒。在一些实施方案中，2至10个成型磨料颗粒装配在腔体中。在其它实施方案中，2至5个成型磨料颗粒装配在腔体中。在其它实施方案中，2至3个成型磨料颗粒装配在腔体中。

任选的纵向取向的支架构件260沿分配表面212的相对边缘进行设置(例如，使用粘合剂或其它装置)。支架构件高度的设计变型形式允许调整腔体开口230和接触生产工具的基底(例如，其上具有底胶层前体的背衬)之间的距离。

如果存在，则纵向取向的支架构件260可具有任意高度、宽度和/或间距(优选地它们具有约0.1mm至约1mm的高度、约1mm至约50mm的宽度和约7mm至约24mm的间距)。单独的纵向取向的支架构件可为例如连续的(例如，肋)或不连续的(例如，分段肋或一系列柱状物)。在生产工具包括幅材或带的情况下，纵向取向的支架构件通常与纵向平行。

偏移角α的功能是将磨料颗粒布置在最终带涂层的磨料制品上，其图案将不使得工件中产生沟槽。偏移角α可具有0度至约30度的任意值，但是优选地在1度至5度的范围内，更优选地在1度至3度的范围内。

合适的载体构件可为刚性的或柔性的，但是优选地为柔性的，足以允许使用垂直幅材处理装置诸如辊。优选地，载体构件包含金属和/或有机聚合物。此类有机物聚合物优选地为可模塑的，具有低成本，并且在用于本公开的磨料颗粒沉积方法时相当耐用。适用于制造载体构件的有机聚合物的示例可为热固性塑料和/或热塑性塑料，包括：聚丙烯、聚乙烯、硫化橡胶、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚甲醛塑料(POM，缩醛)、聚(醚砜)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯、聚氯乙烯以及它们的组合。

生产工具可以呈例如环形带(例如，图1A所示的环形带200)、片材、连续片材或幅材、涂布辊、安装于涂布辊上的套筒或模具。如果生产工具呈带材、片材、幅材或套筒的形式，它将具有接触表面和非接触表面。如果生产工具呈辊的形式，它将仅具有接触表面。由该方法形成的磨料制品的形貌具有生产工具的接触表面的反向图案。生产工具的接触表面的图案一般特征在于多个腔体或凹陷部。这些腔体的开口可具有任何规则或不规则的形状，诸如例如矩形、半圆形、圆形、三角形、正方形、六边形或八边形。腔体的壁可为竖直的或渐缩的。由腔体形成的图案可根据指定的计划进行布置或者可随机布置。有利地，腔体可彼此邻接。

载体构件可例如按照下面的过程制备。首先提供母模工具。母模工具通常由金属诸如镍制备。母模工具可以通过任何常规的技术进行加工，诸如例如雕刻、滚铣、滚花、电铸、金刚石车削或激光加工。如果希望生产工具的表面上有图案，则母模工具应具有与生产工具的表面上的图案相反的图案。热塑性材料可用母模工具进行压印以形成图案。压印可在热塑性材料处于可流动状态下进行。压印之后，可将热塑性材料冷却以使其大体凝固。

载体构件还可通过将图案压印到加热软化的已成形聚合物膜中而形成。在这种情况下，膜厚度可小于腔体深度。这对于改善具有深腔体的载体的灵活性是有利的。

载体构件还可由固化的热固性树脂制备。可根据下面的过程制备由热固性材料制得的生产工具。将未固化的热固性树脂施加至上述类型的母模工具。当未固化的树脂在母模工具表面上时，该未固化的树脂可通过加热进行固化或发生聚合反应，使得其凝固成具有与母模工具表面图案相反的形状。然后，从母模工具的表面移除固化的热固性树脂。生产工具可由固化的可辐射固化树脂制备，诸如例如丙烯酸酯化氨基甲酸酯低聚物。辐射固化的生产工具以与热固性树脂制成的生产工具相同的方式制备，不同的是通过暴露于辐射(例如，紫外线辐射)中来进行固化。

载体构件可具有任何厚度，只要它具有足够的深度以容纳磨料颗粒并具有足够的柔韧性和耐用性以用于制造过程即可。如果载体构件包括环形带，则通常可采用厚度为约0.5毫米至约10毫米的载体构件；但是这不是必须的。

腔体可具有任何形状，并且通常根据具体的应用进行选择。优选地，腔体的至少一部分(并且更优选地为大部分、或者甚至全部)均被成型(即，单独被有意地工程化以具有特定的形状和尺寸)，并且更优选地经过精确成型。在一些实施方案中，腔体具有平滑的壁和由模塑工艺形成的锐角，并且与接触的用于形成腔体的母模工具(例如，金刚石车削的金属母模工具辊)具有相反的表面形貌。腔体可为闭合的(即，具有闭合的底部)。

优选地，侧壁的至少一部分随着腔体深度的增加或背部表面处的腔体开口从载体构件的分配表面处的相应腔体开口向内渐缩。更优选地，所有侧壁随着腔体深度的增加(即，随着与分配表面的距离的增加)从载体构件的分配表面处的开口向内渐缩。

在一些实施方案中，腔体的至少一些包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁。在此类实施方案中，第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁可为连续且邻接的。

在其中腔体不具有底部表面并且未延伸穿过载体构件到达背部表面的实施方案中，第一侧壁和第三侧壁可相交于一条直线处，而第二侧壁和第四侧壁未彼此接触。

此类腔体的一个实施方案如图3A-3C所示。现在参见图3A-3C，载体构件310中的示例性腔体320具有长度301和分配表面宽度302(见图3A)以及深度303(见图3B)。腔体320包括四个侧壁311a、311b、313a、313b。侧壁311a、311b从载体构件310的分配表面312处的开口330延伸，并且随着深度的增加向内渐缩呈锥角β，直至其在线318处交汇(见图3B)。同样，侧壁313a、313b随深度的增加向内渐缩呈锥角γ直至其接触线318(见图3A和图3C)。

锥角β和锥角γ将通常取决于所选择的与生产工具一起使用的具体磨料颗粒，优选地对应于磨料颗粒的形状。在该实施方案中，锥角β可具有大于0度且小于90度的任何角度。在一些实施方案中，锥角β的值在40度至80度的范围内，优选地在50度至70度的范围内，并且更优选地在55度至65度的范围内。锥角γ将同样通常取决于所选择的磨料颗粒。在该实施方案中，锥角γ可具有在0度至30度范围内的任何角度。在一些实施方案中，锥角γ的值在5度至20度的范围内，优选地在5度至15度的范围内，并且更优选地在8度至12度的范围内。

在一些实施方案中，腔体在分配表面和背部表面上均打开。在这些实施方案中的一些中，第一侧壁和第三侧壁彼此不接触，并且第二侧壁和第四侧壁彼此不接触。

图4A-4B示出类似类型的腔体420。现在参见图4A-4C，载体构件410中的示例性腔体420具有长度401和分配表面宽度402(见图4A)以及深度403(见图4B)。腔体420包括接触载体构件410的分配表面412的四个斜面(460a,460b,462a,462b)以及四个相应的侧壁411a、411b、413a、413b。斜面460a、460b、462a、462b各自向内渐缩呈锥角δ(见图4B)并且有助于将磨料颗粒引导至腔体420中。侧壁411a、411b从斜面(460a,460b)延伸，并且随着深度的增加向内渐缩呈锥角ε，直至它们在线418处交汇(见图4B)。侧壁413a、413b同样随深度的增加向内渐缩呈锥角ζ，直至它们接触线418(见图4B和图4C)。

锥角δ将通常取决于所选择的与生产工具一起使用的具体磨料颗粒，优选地对应于磨料颗粒的形状。在该实施方案中，锥角δ可具有大于0度且小于90度的任何角度。优选地，锥角δ的值在20度至80度的范围内，优选地在30度至60度的范围内，并且更优选地在35度至55度的范围内。

锥角ε将通常取决于所选择的与生产工具一起使用的具体磨料颗粒。在该实施方案中，锥角ε可具有大于0度且小于90度的任何角度。在一些实施方案中，锥角ε的值在40度至80度的范围内，优选地在50度至70度的范围内，并且更优选地在55度至65度的范围内。

锥角ζ将同样通常取决于所选择的与生产工具一起使用的具体磨料颗粒。在该实施方案中，锥角ζ可具有在0度至30度范围内的任何角度。在一些实施方案中，锥角ζ的值在5度至25度的范围内，优选地在5度至20度的范围内，并且更优选地在10度至20度的范围内。

腔体根据下列中的至少一者进行定位：预先确定的图案，诸如例如对准的图案(例如，阵列)、圆形图案、螺旋图案、不规则但局部对准的图案或伪随机图案。

优选地，腔体的长度和/或宽度随腔体深度的增加而变窄，在分配表面处的腔体开口处最大。优选地选择腔体尺寸和/或形状以与磨料颗粒的具体形状和/或尺寸一起使用。腔体可包括不同形状和/或尺寸的组合(例如)。腔体尺寸的至少一些应足以将至少两个成型磨料颗粒至少部分地容纳并取向于腔体内。优选地，至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％的腔体的尺寸被设定成使得至少两个或更多个成型磨料颗粒驻留在腔体内，并且其余腔体的尺寸被设定成仅容纳单个成型磨料颗粒。因此，例如，可具有50％的腔体容纳至少两个成型磨料颗粒，而另外50％的腔体仅容纳单个成型磨料颗粒。

在一些实施方案中，大部分或全部磨料颗粒均保持在腔体中，由此使得其长度的小于约20％(更优选地小于10％或甚至小于5％)延伸经过其中驻留磨料颗粒的腔体的开口。在一些实施方案中，大部分或全部磨料颗粒完全驻留在(即，全部保持在)腔体内，并且未延伸经过载体构件的分配表面处的它们的相应的腔体开口。

在一些实施方案中，腔体可为圆柱形或锥形。这在使用压碎的磨料晶粒或八面体成型颗粒诸如金刚石时是特别期望的。

腔体包括至少一个侧壁并且可包括至少一个底部表面；但是，优选地整个腔体形状由分配表面和背部表面处的侧壁和任何开口限定。在一些优选的实施方案中，腔体具有至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个侧壁。

侧壁优选地为平滑的，但是这不是必须的。侧壁可为平坦的、曲面的(例如，凹形或凸形)、锥形或截头圆锥形(例如)。

在一些实施方案中，腔体在第一表面和背部表面处均打开。在这些实施方案的一些中，第一侧壁和第三侧壁彼此不接触，并且第二侧壁和第四侧壁彼此不接触。

优选地，侧壁的至少一些随着腔体深度的增加或背部表面处的腔体开口从载体构件的分配表面处的相应腔体开口向内渐缩。更优选地，所有侧壁随着腔体深度的增加(即，随着与分配表面的距离的增加)从载体构件的分配表面处的开口向内渐缩。

在一些实施方案中，至少一个、至少两个、至少三个或甚至至少四个侧壁为凸形。

在一些实施方案中，腔体的至少一些可独立地包括一个或多个设置在分配表面与任何或全部侧壁之间的斜面。斜面可有利于将磨料颗粒设置在腔体内。

为避免底胶层前体树脂在载体构件的分配表面上积聚，至少两个纵向取向的(即，取向基本上平行于所用的载体构件/生产工具的纵向)凸起支架构件优选地附连到载体或与载体一体成形。优选地，支架构件中的至少两个沿生产工具的长度方向邻近侧边缘设置。能够与载体构件一体成形的合适的支架构件的示例包括柱状体和肋(连续或分段)。支架构件的纵向取向可通过以下方式实现：通过单独的伸长的凸起支架构件诸如肋或条带的取向，或通过构件的下方凸起支架的图案例如柱状体或其它凸起特征的隔离的行或其它图案。

载体构件的设和制造以及制造过程所用的母模工具的设计和制造可见于例如美国专利5,152,917(Pieper等人)、5,435,816(Spurgeon等人)、5,672,097(Hoopman等人)、5,946,991(Hoopman等人)、5,975,987(Hoopman等人)和6,129,540(Hoopman等人)中。

为形成磨料颗粒定位系统，将磨料颗粒引入到本文所述的载体构件的至少一些腔体中。

可使用任何合适的技术将磨料颗粒设置在载体构件的腔体内。示例包括将磨料颗粒掉落到载体构件上，同时其取向为使分配表面朝上，然后充分搅拌颗粒以使得它们落入腔体中。合适的搅拌方法的示例可包括刷涂、吹风、振动、施加真空(对于具有腔体的载体构件，其背部表面处带有开口)以及它们的组合。

在典型的用途中，磨料颗粒可移除地设置在生产工具中的至少一部分、优选地至少50％、60％、70％、80％、90％或甚至100％的腔体内。优选地，磨料颗粒可移除地并且完全设置在腔体的至少一些内，更优选地磨料颗粒可移除地并且完全设置在至少80％的腔体内。在一些实施方案中，磨料颗粒从腔体中突出或完全驻留于其中，或它们的组合。

磨料颗粒具有足够的硬度和表面粗糙度以在研磨工艺中用作磨料颗粒。优选地，磨料颗粒具有至少4、至少5、至少6、至少7或甚至至少8的Mohs硬度。示例性磨料颗粒包括压碎的磨料颗粒、成型磨料颗粒(例如，成型陶瓷磨料颗粒或成型磨料复合颗粒)以及它们的组合。

合适的磨料颗粒的示例包括：熔融氧化铝；经热处理的氧化铝；白色熔融氧化铝；陶瓷氧化铝材料，诸如以商品名3M陶瓷磨料晶粒(3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN)从美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN)商购获得的那些；棕色氧化铝；蓝色氧化铝；碳化硅(包括绿色碳化硅)；二硼化钛；碳化硼；碳化钨；石榴石；碳化钛；金刚石；立方氮化硼；石榴石；锆刚玉；氧化铁；氧化铬；氧化锆；二氧化钛；氧化锡；石英；长石；燧石；金刚砂；溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒(例如，包括成型和压碎形式)；以及它们的组合。更多的示例包括粘结剂基质中磨料颗粒的成型磨料复合物，诸如美国专利5,152,917(Pieper等人)中描述的那些。许多此类磨料颗粒、团聚物和复合物在本领域中是已知的。

溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒及其制备方法的示例可见于美国专利4,314,827(Leitheiser等人)、4,623,364(Cottringer等人)、4,744,802(Schwabel)、4,770,671(Monroe等人)和4,881,951(Monroe等人)中。还可以设想，磨料颗粒可包括磨料团聚物，诸如例如在美国专利4,652,275(Bloecher等人)或4,799,939(Bloecher等人)中描述的那些。在一些实施方案中，磨料颗粒可用偶联剂(例如，有机硅烷偶联剂)进行表面处理或进行其它物理处理(例如氧化铁或氧化钛)以提高磨料颗粒与粘结剂的粘附性。磨料颗粒可在它们与粘结剂结合之前进行处理，或者它们可通过将偶联剂包括到粘结剂中进行原位表面处理。

优选地，磨料颗粒包含陶瓷磨料颗粒，诸如例如溶胶-凝胶法制备的多晶α氧化铝颗粒。磨料颗粒可为压碎的磨料颗粒或成型磨料颗粒或它们的组合。

由α-氧化铝、镁铝尖晶石和稀土六铝酸盐的微晶构成的成型陶瓷磨料颗粒可根据在例如美国专利5,213,591(Celikkaya等人)和美国公布专利申请2009/0165394A1(Culler等人)和2009/0169816A1(Erickson等人)中描述的方法使用溶胶-凝胶前体α-氧化铝颗粒来制备。

可根据熟知的多步骤工艺制备基于α-氧化铝的成型陶瓷磨料颗粒。简而言之，所述方法包括以下步骤：制备可转变为α-氧化铝的有晶种或无晶种的溶胶-凝胶α氧化铝前体分散体；用溶胶-凝胶填充一个或多个模具腔体，所述模具腔体具有成型磨料颗粒的理想外形，将溶胶-凝胶干燥以形成成型陶瓷磨料颗粒前体；从模具腔体中取出成型陶瓷磨料颗粒前体；煅烧成型陶瓷磨料颗粒前体以形成煅烧的成型陶瓷磨料颗粒前体，然后烧结所述煅烧的成型陶瓷磨料颗粒前体以形成成型陶瓷磨料颗粒。关于制备溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒的方法的更多详细信息可见于例如美国专利4,314,827(Leitheiser)、5,152,917(Pieper等人)、5,435,816(Spurgeon等人)、5,672,097(Hoopman等人)、5,946,991(Hoopman等人)、5,975,987(Hoopman等人)和6,129,540(Hoopman等人)；以及美国公布专利申请2009/0165394Al(Culler等人)中。

虽然对成型陶瓷磨料颗粒的形状没有特别限制，但是磨料颗粒优选地例如通过利用模具将包含陶瓷前体材料(例如，水软铝石溶胶-凝胶)的前体颗粒成型然后通过烧结而形成为预先确定的形状。成型陶瓷磨料颗粒可成型为例如棱柱、棱锥、截头棱锥(例如，截头三棱锥)和/或一些其它规则或不规则的多边形。磨料颗粒可包括一种磨料颗粒或通过两种或更多种磨料或者两种或更多种磨料的磨料混合物形成的磨料聚集体。在一些实施方案中，成型陶瓷磨料颗粒是精确成型的，单个成型陶瓷磨料颗粒将具有这样的形状，所述形状基本上为其中颗粒前体在任选煅烧和烧结之前干燥的模具或生产工具的腔体的一部分的形状。

本公开中使用的成型陶瓷磨料颗粒通常可以使用工具(即，模具)制成，并使用精确加工工具进行切削，从而提供比其它制造替代方法(诸如例如，压印或冲压等)高的特征清晰度。通常，工具表面中的腔体具有沿着尖锐边缘交汇的平面，并形成截棱锥的侧面和顶部。所得的成型陶瓷磨料颗粒具有对应于工具表面中的腔体的形状(例如，截棱锥)的相应标称平均形状；然而，在制造过程中可发生标称平均形状的变型(例如，无规变型)，并且表现出这种变型的成型陶瓷磨料颗粒被包括在本文所用的成型陶瓷磨料颗粒的定义中。

在一些实施方案中，成型陶瓷磨料颗粒的基部和顶部基本上平行，得到棱柱或截棱锥形状，但是这不是必需的。在一些实施方案中，截头三方锥的侧部具有相等的尺寸并且与基部形成约82度的二面角。然而，应当理解，也可使用其它二面角(包括90度)。例如，基部和每个侧部之间的二面角可独立地在45度至90度的范围内，通常在70度至90度的范围内，更通常在75至85度的范围内。

如本文所用，在涉及成型陶瓷磨料颗粒时，术语“长度”指成型磨料颗粒的最大尺寸。“宽度”指成型磨料颗粒的与长度垂直的最大尺寸。术语“厚度”或“高度”指成型磨料颗粒的与长度和宽度垂直的尺寸。

优选地，陶瓷磨料颗粒包括成型陶瓷磨料颗粒。溶胶-凝胶法制备的成型α-氧化铝(即，陶瓷)磨料颗粒的示例可见于美国专利5,201,916(Berg)、5,366,523(Rowenhorst(Re35,570))和5,984,988(Berg)中。美国专利8,034,137(Erickson等人)描述了已形成特定形状的氧化铝磨料颗粒，然后将其压碎以形成碎片，其保持初始形状特征的一部分。在一些实施方案中，溶胶-凝胶法制备的成型α-氧化铝颗粒为精确成型颗粒(即，颗粒具有的形状至少部分地由用于制备它们的生产工具中的腔体的形状决定)。关于此类磨料颗粒及其制备方法的详细信息可见于例如美国专利8,142,531(Adefris等人)、8,142,891(Culler等人)和8,142,532(Erickson等人)；以及美国专利申请公布2012/0227333(Adefris等人)、2013/0040537(Schwabel等人)和2013/0125477(Adefris)中。

在一些优选的实施方案中，磨料颗粒包括成型陶瓷磨料颗粒(例如，成型的溶胶-凝胶法制备的多晶α-氧化铝颗粒)，其一般为三角形形状(例如，三棱柱或截头三棱锥)。

成型陶瓷磨料颗粒通常被选为具有0.1微米至3500微米、更通常100微米至3000微米、并且更通常100微米至2600微米范围内的宽度，但是也可使用其它长度。

成型陶瓷磨料颗粒通常被选为具有0.1微米至1600微米、更通常1微米至1200微米的厚度，但是也可使用其它厚度。

在一些实施方案中，成型陶瓷磨料颗粒可具有至少2、3、4、5、6或更大的纵横比(长度与厚度之比)。

在成型陶瓷磨料颗粒上的表面涂层可用于提高磨料制品中的成型陶瓷磨料颗粒和粘结剂之间的粘附性，或者可有助于成型陶瓷磨料颗粒的静电沉积。在一个实施方案中，可使用如美国专利5,352,254(Celikkaya)中描述的表面涂层，相对于成型磨料颗粒的重量，表面涂层的量为0.1％至2％。此类表面涂层在美国专利5,213,591(Celikkaya等人)、5,011,508(Wald等人)、1,910,444(Nicholson)、3,041,156(Rowse等人)、5,009,675(Kunz等人)、5,085,671(Martin等人)、4,997,461(Markhoff-Matheny等人)和5,042,991(Kunz等人)中有所描述。另外，表面涂层可防止成型磨料颗粒封堵。“封堵”这一术语用来描述来自正被研磨的工件的金属颗粒被焊接到成型陶瓷磨料颗粒的顶部的现象。执行上述功能的表面涂层对本领域的技术人员而言是已知的。

磨料颗粒可根据磨料行业公认的规定标称等级被独立地按尺寸分类。示例性磨料行业认可的分级标准包括由ANSI(美国国家标准学会)、FEPA(欧洲磨料制造者联盟)和JIS(日本工业标准)颁布的那些标准。ANSI等级名称(即规定的标称等级)包括例如：ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 46、ANSI 54、ANSI 60、ANSI 70、ANSI80、ANSI 90、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400和ANSI 600。FEPA等级名称包括F4、F5、F6、F7、F8、F10、F12、F14、F16、F16、F20、F22、F24、F30、F36、F40、F46、F54、F60、F70、F80、F90、F100、F120、F150、F180、F220、F230、F240、F280、F320、F360、F400、F500、F600、F800、F1000、F1200、F1500和F2000。JIS等级名称包括JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000和JIS10,000。

根据本发明的实施方案，根据FEPA等级F60至F24，磨料颗粒的平均直径可在260微米至1400微米的范围内。

另选地，磨料颗粒可利用符合ASTM E-11“针对测试目的的筛布和筛的标准规格”(Standard Specification for Wire Cloth and Sieves for Testing Purposes)的美国标准试验筛被分级为标称筛选等级。ASTME-11规定了测试筛的设计和构造需求，所述测试筛利用安装在框架中的织造筛布为介质根据指定的颗粒尺寸对材料进行分类。典型名称可以表示为-18+20，其意指磨料颗粒可通过符合18目筛的ASTM E-11规范的试验筛，并且保留在符合20目筛的ASTM E-11规范的试验筛上。在一个实施方案中，成型磨料颗粒具有这样的颗粒尺寸：使得大多数颗粒通过18目试验筛并且可保留在20目、25目、30目、35目、40目、45目或50目试验筛上。在各种实施方案中，磨料制品可具有下列标称筛选等级：-18+20、-20/+25、-25+30、-30+35、-35+40、5-40+45、-45+50、-50+60、-60+70、-70/+80、-80+100、-100+120、-120+140、-140+170、-170+200、-200+230、-230+270、-270+325、-325+400、-400+450、-450+500或-500+635。或者，可以使用诸如-90+100的定制目尺寸。

带涂层磨料制品

参见图10A和图10B，带涂层磨料制品540包括背衬542，在背衬542的第一主表面541上施加有第一粘结剂层，下文称为底胶层544。多个成型磨料颗粒92附着于或部分地嵌入底胶层544，形成图案化磨料层546。图案化磨料层546包括多个多重化磨料结构548。每个多重化磨料结构包括两个或更多个彼此接近且具有绕Z轴的大致相同的旋转取向的成型磨料颗粒92。如图所示，多重化磨料结构与形成图案化磨料层的相邻多重化磨料结构在X方向和Y方向上间隔预先确定的距离。

可施加位于成型磨料颗粒92上的第二粘结剂层(下文称为复胶层550)。底胶层544的用途是将成型磨料颗粒92固定至背衬542，并且复胶层550的用途是加固成型磨料颗粒92。

底胶层544和复胶层550包含树脂粘合剂。底胶层544的树脂粘合剂与复胶层550的树脂粘合剂可相同或不同。适用于这些涂层的树脂粘合剂的示例包括酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、氨基塑料树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸酯改性环氧树脂、氨基甲酸酯树脂以及它们的组合。除树脂粘合剂之外，底胶层44或复胶层46或这两层还可以包含本领域已知的添加剂，诸如例如填料、助磨剂、润湿剂、表面活性剂、染料、颜料、偶联剂、粘合增进剂以及它们的组合。填料的示例包括碳酸钙、硅石、滑石、粘土、偏硅酸钙、白云石、硫酸铝以及它们的组合。

助磨剂可被施加到带涂层的磨料制品。助磨剂被定义为颗粒物质，所述颗粒物质的加入显著地影响研磨的化学和物理过程，从而导致性能提高。助磨剂涵盖各种各样不同的材料，并且可为无机物或有机物。助磨剂的化学基团的示例包括蜡、有机卤化物、卤化物盐、金属以及它们的合金。有机卤化物将通常在研磨过程中分解，并且释放卤酸或气态卤化物。这些材料的示例包括氯化蜡，诸如四氯化萘、五氯化萘；和聚氯乙烯。卤化物盐的示例包括氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾、氯化镁。金属的示例包括锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛。其它助磨剂包括硫、有机硫化合物、石墨和金属硫化物。本发明还涵盖使用不同助磨剂的组合；在某些情况下，这可产生协同效应。在一个实施方案中，助磨剂为冰晶石或四氟硼酸钾。可对此类添加剂的量进行调整，以赋予所需性质。本发明还涵盖顶胶层的应用。顶胶层通常包含粘结剂和助磨剂。粘结剂可由如下材料形成：诸如酚醛树脂、丙烯酸酯树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、氨基甲酸酯树脂以及它们的组合。

多重化磨料结构548或在图案化磨料层546中形成图案的其它磨料颗粒可包括平行曲线、平行直线、相交的曲线、相交的直线、同心圆、螺线或它们的组合。图案化磨料层可包括多重化磨料结构、多重化磨料结构与单独的成型磨料颗粒的组合、多重化磨料结构与压碎的磨料颗粒的组合、或多重化磨料结构与单独的成型磨料颗粒和压碎的磨料颗粒的组合。

实施例

除非另外指明，否则在实施例及本说明书的其余部分中的所有份数、百分数、比率等均为按重量计。

为展示本发明的效果，制备具有不同厚度的等边三角形磨料颗粒(图2)并且由形成它们的腔体的模具边长:模具厚度的纵横比来标示。腔体的纵横比为3:1、5:1和6:1。工具和磨料颗粒尺寸汇总于表1中。

表1

研磨盘：实施例3-8与对照1和对照2

根据美国专利8,142,531的公开内容制备成型磨料颗粒(SAP)。通过在具有0.110英寸(2.8mm)边长和表1所述模具深度的等边三角形聚丙烯模具腔体中模塑氧化铝溶胶凝胶来制备成型磨料颗粒。经干燥和焙烧后，所得的成型磨料颗粒类似于美国专利8,142,531的图1A，不同的是拔模角α为大约98度。经焙烧的成型磨料颗粒为约1.49mm(边长)×表1所述的厚度并将通过20目的筛。

提供具有图1a、图1b、图1c和图1d所示的竖直取向的三角形开口的聚丙烯传送工具，其中s为1.875mm，并且t为0.785mm，并且d为1.889mm。腔体具有8度的侧壁锥角，并且腔体底部处的腔体宽度为0.328mm。

具有足够尺寸以制备7英寸盘的正方形传送工具附连到木制板以使其保持平坦。如表2所述的一定量的成型磨料颗粒被施加于传送工具的表面，并对传送工具从一侧到另一侧进行振动。传送工具腔体很快被成型磨料颗粒填充，该成型磨料颗粒保持顶点朝下、基部朝上，并且在腔体的长维度方向上取向。以此方式施加另外的成型磨料颗粒，直至超过95％的孔含有成型磨料颗粒。用刷子除去未处于腔体中的过量晶粒。图5A、图6A和图7A示出填充有各种纵横比的SAP的工具。

将49份可溶酚醛树脂(基于1.5:1至2.1:1摩尔比的苯酚:甲醛的催化缩合物)、41份碳酸钙(HUBERCARB，美国伊利诺依州昆西的邱博工程材料公司(Huber EngineeredMaterials,Quincy,IL))和10份水混合来制备底胶树脂。然后经由刷子向具有0.875英寸(2.22cm)中心孔穴的7英寸(17.8cm)直径×0.83mm厚硫化纤维幅材(DYNOS VULCANIZEDFIBRE，德国特罗斯多夫的DYNOS公司(DYNOS GmbH,Troisdorf,Germany))施加如表2所述的一定量的底胶树脂。

将成型磨料颗粒填充的传送工具置于平坦表面上，其中包含的磨料晶粒正面朝上。用转印带将涂覆有底胶树脂的纤维盘附连到平板。将纤维盘组件置于填充的传送工具上并使其接触。使组件保持固定并将其反转。在保持组件固定时，轻敲传送工具以释放成型磨料颗粒。从纤维盘中竖直提起现在基本上不含晶粒的传送工具。这使得成型磨料颗粒被传送到底胶树脂，它们的顶点朝上，同时很大程度地保持了传送工具的孔所形成的z-方向旋转取向。在每个实施例中传送至盘的成型磨料颗粒的重量和标识列于表2中。使底胶树脂热固化(在70摄氏度下保持45分钟，之后在90摄氏度下保持45分钟，然后在105摄氏度下保持3小时)。然后对盘涂覆以表2所列的量的常规的含冰晶石的酚醛复胶树脂并固化(在70摄氏度下保持45分钟，在90摄氏度下保持45分钟，然后在105摄氏度下保持16小时)。

测试前使成品带涂层磨料盘在环境湿度下平衡一周，然后在50％RH下平衡2天。图5B、图6B和图7B示出由各种纵横比的成型磨料颗粒制成的带涂层磨料制品。

比较例A至比较例I

以与实施例1-8相同的方式制备比较例A至比较例I，不同的是经由静电涂覆施加成型磨料颗粒并因此具有随机的取向和排列。

磨削测试方法

通过使用如下过程磨削1045冷轧钢来评估各个盘的磨削性能。将用于评估的7英寸(17.8cm)直径的磨料盘附接到装配有7英寸(17.8cm)盘垫面板的回转磨床(051144-80514，带有红色棱纹，可购自美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota))。然后启动磨床并使磨床在12磅(5.4kg)的负载下抵靠0.75英寸×0.75英寸(1.9cm×1.9cm)、预称重的1045冷轧钢条的端面。磨床在该负载下紧靠该工件的所得旋转速度为5000rpm。在这些条件下以12秒磨削间隔(通过)研磨工件。每12秒间隔后，使工件冷却至室温并称重，以确定研磨操作的切削量。试验结果以各间隔的初始切削量和切除的总切削量报告于表2中。当切削量跌到每次循环15g时，确定为测试终点。如果需要，可采用合适的设备自动进行该试验。

结果

表2示出了每个工具腔体中成型磨料颗粒的平均数量和磨削结果。磨削结果示于图8中。如图所示，当SAP的纵横比大于3:1时，即生产工具中腔体的至少一些包含至少两个颗粒时，结果优于利用静电涂覆得到的结果，表明纵横比为5:1时(每个腔体中SAP的平均数为1.4)的磨削性能优异。在6:1的纵横比下，每个腔体中SAP的平均数为1.8。在两个实施例中，观察到腔体填充的分布，其中给定腔体中SAP的数量为0、1和2并且6:1晶粒为3个或更多个。

表2

具有两个或更多个磨料颗粒的腔体百分比以重量百分比确定，忽略了填充工具之后不含磨料颗粒的少量腔体。

实施例9-12磨料带

实施例9(3:1)

重量为每平方米300克-400克(g/m²)的未经处理的聚酯布料以商品名POWERSTRAIT购自美国南卡罗来纳州斯帕坦堡的美利肯公司(Milliken&Company,Spartanburg,SC)，用组合物将其预上胶，该组合物包含：75份EPON 828环氧树脂(双酚A二缩水甘油醚，购自美国德克萨斯州休斯顿的锐意卓越高性能产品公司(ResolutionPerformance Products,Houston,TX))、10份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(以商品名SR351购自美国新泽西州伍德兰帕克的氰特工业公司(Cytec Industrial Inc.,Woodland Park,NJ))、8份双氰胺固化剂(以商品名DICYANEX 1400B购自美国宾夕法尼亚州阿伦敦的气体化工产品公司(Air Products and Chemicals,Allentown,PA))、5份酚醛清漆树脂(以商品名RUTAPHEN 8656购自美国俄亥俄州哥伦布的迈图高新材料公司(Momentive SpecialtyChemicals Inc.,Columbus,OH))、1份2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(以商品名IRGACURE651光引发剂购自美国新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASF Corp.,Florham Park,NJ))和0.75份2-丙基咪唑(以商品名ACTIRON NXJ-60LIQUID购自美国北卡罗来纳州摩根顿的先创公司(Synthron,Morganton,NC))。将10.16cm×114.3cm的这一背衬条贴到15.2cm×121.9cm×1.9cm厚的层合刨花板上。使用油灰刀将183g/m²的酚醛底胶树脂涂覆在布料背衬上以填充背衬织物并除去过量的树脂，该树脂由52份可溶酚醛树脂(以商品名GP 8339R-23155B购自美国佐治亚州亚特兰大的佐治亚-太平洋化学品公司(Georgia PacificChemicals,Atlanta,GA))、45份偏硅酸钙(以商品名WOLLASTOCOAT购自美国纽约州威尔斯伯勒的NYCO公司(NYCO Company,Willsboro,NY))和2.5份水组成。

将SAP(870g/m²)(根据美国专利8,142,531(Adefris等人)的公开内容制备的成型磨料颗粒，对于3:1纵横比的晶粒和98度的侧壁角，具有如表1所述的标称相等的边长和厚度)填充到具有竖直取向的三角形开口(2.0mm×0.93mm×1.47mm深，具有5.0度的侧壁锥角(图3))的6.35cm×10.16cm生产工具中，它们的长维度与背衬的长维度平行偏差5.0度，使用振动和刷子除去过量的矿物质。将11个此类工具按长端对长端的顺序排成一行并安装到第二个15.2cm×121.9cm×1.9cm厚的刨花板，以确保形成至少111cm的磨料涂层条。将直径1.0cm的孔穴钻入厚度为15.2cm尺寸的中点，并且距层合刨花板两端约2.54cm。构建各端具有直径0.95cm的垂直榫钉的基部以接合刨花板中的孔穴，从而对准第一个填充有磨料颗粒的工具(开口侧朝上)与带底胶树脂涂层的背衬(带涂层的一侧朝上)。将若干弹簧夹附接到刨花板以将构造保持在一起。从榫钉中移除带夹具的组件，翻转(现在背衬的涂层面朝上并且工具开口侧朝下)，并使用榫钉将其放回到基部上以保持对准。用锤子反复轻敲层合刨花板的背面，以将870g/m²的磨料颗粒传送至带底胶涂层的背衬。移除弹簧夹并从榫钉中小心地移除顶板，从而使得传送的矿物质不在其侧面被敲除。

移除条带并将带磨料涂层的背衬及条带置于烘箱中，在90℃下加热1.5小时以部分地固化底胶树脂。刷上复胶树脂(756g/m²)，该复胶树脂包含：29.42份可溶酚醛树脂(以商品名GP 8339R-23155B购自美国佐治亚州亚特兰大的佐治亚-太平洋化学品公司(Georgia Pacific Chemicals,Atlanta,GA))、18.12份水、50.65份冰晶石(以商品名RTN冰晶石购自美国德克萨斯州休斯顿的TR国际贸易公司(TR International Trading Co.,Houston,TX))、59份40级FRPL棕色氧化铝(购自奥地利菲拉赫的太巴客磨料有限公司(Treibacher Schleifmittel AG,Villach,Austria))和1.81份表面活性剂(以商品名EMULON A购自美国新泽西州芒特奥利夫的巴斯夫公司(BASF Corp.,Mount Olive,NJ))，并将经涂布的带置于烘箱中，在90℃下加热1小时，然后在102℃下固化8小时。然后在复胶层上施加顶胶层。顶胶以72％固体的水溶液形式进行施加。顶胶涂层包含17份环氧树脂CMD35201(美国肯塔基州杰斐逊敦的HiTek聚合物公司(HiTek Polymers,Jeffersontown,Kentucky))、76份四氟硼酸钾助磨剂、2份红色氧化铁KR3097(美国伊利诺伊州东圣路易斯的哈克罗斯颜料公司(Harcros Pigments,Inc,E.Saint Louis,Illinois))和2份25重量％的2-乙基-4-甲基咪唑水溶液(EMI-24，购自美国宾夕法尼亚州阿伦敦的空气产品公司(AirProducts and Chemicals,Allentown,Pennsylvania)。以约500g/m²的湿涂覆重量施加顶胶。所得的构造首先在90℃下固化30分钟，然后在108℃下最终固化1小时。固化后，使用常规的磨料接合操作将带涂层磨料的条转变为带。

实施例10

实施例15复制了实施例14，不同的是矿物质重量为910g/m²。

实施例11

实施例16按照与实施例14相同的方法进行制备，不同的是磨料颗粒纵横比为6:1，具有表1所述的尺寸并且涂料重量为740g/m²。

实施例12

实施例17复制了实施例16，其中矿物质涂料重量为760g/m²。

磨料带测试

利用磨料带测试评估本发明的磨料带的功效。测试带的尺寸为10.16cm×91.44cm。工件为304不锈钢条，沿其1.9cm×1.9cm的端部暴露于磨料带。使用直径为20.3cm、肖氏硬度A为70的锯齿状(棱面与沟槽比率为1:1)橡胶接触轮。以5500SFM(28m/s)的转速驱动带。在10磅至15磅(4.53kg-6.8kg)的法向力的组合下迫使工件移向带的中心部分。测试包括测量经15秒磨削(1次循环)后工件的重量损失，并用光学高温计测量工件表面温度。然后将工件冷却并再次测试。该测试在60次测试循环后结束。记录每次循环后以克计的切削量。

结果

测试结果报告于表3中，其中“wp temp”意指工件温度。它们还以图形方式绘制于图9中。如图9所示，由纵横比为6:1的SAP制成的实施例11和实施例12，使得多于一个SAP可装配到图7A所示的工具中的腔体中(约80％的腔体填充有两个或更多个SAP)，与由纵横比3:1的SAP制成的实施例9和实施例10(使得仅一个SAP可装配到图5A所示的工具中的腔体中)相比具有优异的磨削效果。

表3

以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利或专利申请以一致的方式全文或其指定部分以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实施受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。

Claims

1.一种带涂层磨料制品，所述带涂层磨料制品包括：

背衬和通过底胶层附着到所述背衬的磨料层；

其中所述磨料层包括：

具有多重化磨料结构的图案化磨料层，

所述多重化磨料结构包括两个或更多个彼此接近的成型磨料颗粒；并且

每个多重化磨料结构与相邻的多重化磨料结构间隔预先确定的距离以形成所述图案化磨料层。

2.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品，其中所述多重化结构包括2至10个成型磨料颗粒。

3.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品，其中所述多重化结构包括2至5个成型磨料颗粒。

4.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中所述成型磨料颗粒包括各自具有一对相对的面的三角形磨料颗粒，并且所述多重化磨料结构中的每个所述成型磨料颗粒上的所述一对相对的面彼此平行。

5.根据权利要求4所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括多行平行的所述多重化磨料结构。

6.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括多行平行的所述多重化磨料结构。

7.根据权利要求4所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括多个呈同心圆的所述多重化磨料结构。

8.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括多个呈同心圆的所述多重化磨料结构。

9.根据权利要求4所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括呈螺旋图案的所述多重化磨料结构。

10.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括呈螺旋图案的所述多重化磨料结构。

11.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括所述多重化磨料结构与单个的成型磨料颗粒的组合。

12.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括所述多重化磨料结构与压碎的磨料颗粒的组合。

13.根据权利要求13所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括所述多重化磨料结构与单个的成型磨料颗粒和压碎的磨料颗粒的组合。

14.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中绕Z轴的旋转取向在±30度内，所述Z轴从所述多重化磨料结构中的每个成型磨料颗粒的所述图案化磨料层延伸，并且所述多重化磨料结构中的每个成型磨料颗粒之间的间距小于所述成型磨料颗粒的宽度。

15.一种在带树脂涂层的背衬上制备图案化磨料层的方法，所述方法包括以下步骤：

提供具有分配表面的生产工具，所述分配表面具有彼此间隔预先确定的距离的腔体；

填充所述分配表面中的所述腔体的至少30％，使得在单个腔体中具有两个或更多个成型磨料颗粒，由此形成包括两个或更多个彼此接近的成型磨料颗粒的多重化磨料结构；

将带树脂涂层的背衬与所述分配表面对准，其中所述树脂层面向所述分配表面；

将所述腔体中的所述成型磨料颗粒传送至所述带树脂涂层的背衬并将所述成型磨料颗粒附接到所述树脂层；以及

移除所述生产工具以使图案化磨料层中的所述多重化磨料结构暴露在所述带树脂涂层的背衬上。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述腔体包括多排平行的行。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述腔体包括矩形阵列，其中每个腔体在X方向和Y方向上以标称的相同距离间隔开。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述腔体包括矩形阵列，其中每个腔体在X方向和Y方向上间隔开并且在所述X方向和所述Y方向上的间距不同。

19.根据权利要求15所述的方法，其中所述腔体包括同心圆图案。

20.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括选择具有厚度t和长度l的成型磨料颗粒，使得在从所述分配表面测得的等于l的生产工具腔体深度处，所述腔体具有大于2t的腔体宽度。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述成型磨料颗粒包括各自具有一对相对的面的三角形磨料颗粒。

22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括用两个或更多个成型磨料颗粒填充所述分配表面中的所述腔体的至少50％。

23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括用两个或更多个成型磨料颗粒填充所述分配表面中的所述腔体的至少80％。

24.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括用单个成型磨料颗粒填充所述腔体的至少一些。

25.根据权利要求1或24所述的方法，所述方法还包括用压碎的磨料颗粒填充所述腔体的至少一些。