CN107073685A

CN107073685A - 印刷磨料制品

Info

Publication number: CN107073685A
Application number: CN201580058743.7A
Authority: CN
Inventors: 保罗·D·格拉哈姆; 道格拉斯·A·戴维斯; 渝根·P·杨
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2035-10-23
Also published as: WO2016073227A1; PT3215316T; US10245705B2; JP6584507B2; JP2017533109A; EP3215316B1; CN107073685B; ES2688841T3; BR112017009672A2; EP3215316A1; US20170334041A1

Abstract

本发明提供了一种柔性磨料制品，所述柔性磨料制品具有第一不发粘基底层，所述第一不发粘基底层具有相对的第一主表面和第二主表面。油墨层设置在所述第一基底层的所述第一主表面上，而第二热塑性基底层设置在所述油墨层上，由此所述油墨层位于所述第一基底层和所述第二基底层之间。磨料层设置在所述第二基底层上，使得所述第二基底层位于所述磨料层和所述油墨层之间。与传统印刷柔性磨料制品相比，本发明所提供的制品改善了稳健性，同时避免了与柔性版印刷到涂覆磨料制品上相关的制造难题。

Description

印刷磨料制品

技术领域

本文提供了柔性磨料制品及其制备方法。更具体地，这些柔性磨料制品包括一个或多个印刷图像。

背景技术

柔性磨料制品被广泛用于消费品以及工业打磨和修整应用中。通常用于这些应用中的基底包括例如木制材料如模具、凸镶板、雕刻品和柱槽，以及涂漆和凝胶包覆材料如汽车和船舶外表面。这些磨料制品的柔性允许其适形于具有弯曲、凹陷或其它复杂表面的基底。

印刷柔性磨料为制造商和消费者均提供了另外的益处。为磨料赋予图像的能力可增强其外观并提供品牌或促销信息。包含印刷信息还可以有效地向最终用户传送详细技术信息，例如其磨料粒度。在磨料上直接印刷装置性和功能性图像通常优于将此类图像置于产品包装上，因为这些产品容易变得与其包装分离。

发明内容

在许多情况下，期望从背衬的研磨侧可见印刷图像。要实现这一希望，制造商通常将图像直接印刷到背衬的前侧或背侧上。然而，出于下述原因，这两种方法均存在明显的技术缺点。

已发现用于优选柔性磨料中的背衬材料相对于印刷磨料制品的制造具有相当的局限性。要获得具有所需属性的柔性磨料，背衬通常由相对柔软的聚合物制备，该柔软的聚合物易于沿着横向方向拉伸，即沿着背衬的平面拉伸。在大规模制造过程中，将磨料涂覆到这些背衬上通常需要将背衬固定到相对更硬的内衬或支承膜上，以实现可预测且均匀的涂层。

将所需的图形直接印刷到面向磨料层的背衬侧(即，顶侧)上是有问题的，因为墨水妨碍磨料涂层的粘合。该问题在磨料制品沿着其平面拉伸时，在相对易碎的油墨层和背衬之间的界面处导致由剪切引起的失效。相反地，在背衬的相对侧(即，底侧)上印刷图形是不现实的，因为背衬的背表面被支承膜阻挡。由于无法事先将磨料涂覆到复合膜上并在印刷前剥离掉支承膜，这导致另一问题，即由于涂覆磨料和引导幅材的辊之间的摩擦导致大量印刷设备受到损坏。

尽管该问题可通过遮蔽磨料表面以保护辊来解答，但与放置并在稍后移除遮蔽材料相关的额外处理步骤使制造过程显著地复杂化。这样还产生与提供并稍后处置遮蔽材料相关的额外成本。

通过在背衬内部内放置图像，所提供的磨料制品克服了所有这些问题，从而克服了印刷到其外表面上的缺点。因此，可使用也是高效的制造方法，将完整性也非常高的图像赋予到磨料背衬上。另一个优势在于，所得的磨料制品可以显示生动的背景颜色，用于之前无法通过传统制品实现的等级分化、有吸引力的品牌图形和/或易于辨认的技术信息。

在一个方面，提供了一种柔性磨料制品。该柔性磨料制品包括：具有相对的第一主表面和第二主表面的第一基底层，其中第一基底层在环境条件下不发粘；设置在第一基底层的第一主表面上的油墨层；设置在油墨层上的第二基底层，由此油墨层位于第一基底层和第二基底层之间，并且其中第二基底层包含热塑性塑料；以及设置在第二基底层上的磨料层，由此第二基底层位于磨料层和油墨层之间。

在另一方面，制备磨料制品的方法包括：将第一基底层挤压涂布到支承层上，该第一基底层呈现在环境条件下不发粘的暴露主表面；将油墨层印刷到与支承层相对的暴露主表面上；将第二基底层挤压涂布到油墨层上以将油墨层限定在第一基底层和第二基底层之间，其中第二基底层包含热塑性塑料；以及将磨料涂层施加到第二基底层上。

在另一方面，提供了一种制备磨料制品的方法，该方法包括：将第一基底层挤压涂布到第一支承层上，其中第一基底层在环境条件下不发粘；将油墨层印刷到第一基底层的暴露主表面上；挤压涂布第二基底层；将磨料涂层施加到第二基底层上；以及将第二基底层热粘结至油墨层。

附图说明

参考下图将进一步描述示例性实施方案：

图1是根据第一示例性实施方案的磨料制品的侧面剖视图；

图2是根据第二示例性实施方案的磨料制品的侧面剖视图；

图3是根据第三示例性实施方案的磨料制品的侧面剖视图；以及

图4是根据第四示例性实施方案的磨料制品的侧面剖视图；

定义

如本文所用：

“环境条件”是指在大约25摄氏度以及101千帕(或1个大气压)压力下；

“适形”指能够响应所施加的机械力来调整形状；

“层”是指在不同材料的整个全部或一部分上延伸的不连续或连续涂层；

“图形化层”是指其中层的材料仅在不同材料的整个所选部分上延伸的层。

具体实施方式

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素。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。这些图可能未按比例绘制。

根据一个示例性实施例的磨料制品示于图1中，并在本文中由标号100指代。如图所示，磨料制品100由多个不同层构成。以从磨料制品100的背侧(或底部)到其工作表面(或顶部)的顺序列出的这些层包括第一基底层102、油墨层108、第二基底层110和磨料层112。这些层中的每一层将在下文中进一步详细描述。

如图1所示，第一基底层102具有第一主表面104以及与第一主表面104相对的第二主表面106。第一基底层102优选地由聚合物膜制成，该聚合物膜向磨料制品100赋予高度的柔性和弹性。

在优选的实施方案中，第一基底层102包括弹性体膜。弹性体膜可以是单一膜，或者本身可以是复合膜，该复合膜具有通过共挤出、热层合或粘合剂粘结制备的多个层。可用于弹性体膜的材料的示例包括：聚烯烃、聚酯(例如，可以商品名“HYTREL”得自美国特拉华州威尔明顿的杜邦公司(E.I.duPont de Nemours&Co.，Wilmington，Delaware)的那些)、聚酰胺、苯乙烯/丁二烯共聚物(例如，可以商品名“KRATON”得自美国德克萨斯州休斯顿的科腾聚合物公司(Kraton Polymers，Houston，Texas)的那些)、聚氨酯弹性体(例如，可以商品名“ESTANE 5701”和“ESTANE 5702”获得的那些聚氨酯弹性体)、氯丁二烯橡胶、乙烯/丙烯橡胶、聚丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶、天然或合成橡胶、丁基橡胶、有机硅橡胶或EPDM橡胶、以及它们的组合。可用弹性体膜的另外的示例包括美国专利2,871,218(Schollenberger)、3,645,835(Hodgson)、4,595,001(Potter等人)、5,088,483(Heinecke)、6,838,589(Liedtke等人)和RE33353(Heinecke)中描述的那些。其它可用的弹性体膜包括涂覆压敏粘合剂的聚氨酯弹性体膜，可以商品名“TEGADERM”从美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，Minnesota)商购获得。

另选地，第一基底层102可由聚合物制成，该聚合物衍生自：0-50重量％的羧酸树脂(例如，丙烯酸)；0-50重量％的丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯和乙基丙烯酸烷基酯(例如，丙烯酸乙酯)；0-50重量％的不饱和乙酸酯(例如，乙酸乙烯酯)；以及构成剩余部分的α-烯烃(例如，乙烯)。这些树脂可由金属氢氧化物或其他合适的基本材料完全或部分中和。

在示例性实施方案中，如在环境条件下测得，第一基底层102的断裂伸长率为至少100％、至少200％、至少300％、至少400％或至少500％。任选地，如在环境条件下测得，第一基底层102的断裂伸长率为至多1000％、至多800％、至多700％、至多600％或至多500％。

在本专利申请中，将使用每分钟标距的10％的伸展速率，根据由美国宾夕法尼亚州西康舍霍肯的美国材料与试验协会(ASTM International，West Conshohocken，Pennsylvania)于2012年9月公布的ASTM国际测试方法D882-12“Standard Test Methodfor Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting”(薄塑料片材的拉伸特性的标准测试方法)来测定断裂伸长率。

用于第一基底层102的优选材料在环境条件下不发粘。出于本公开的目的，术语“不发粘”是指符合关于不发粘物质的Dahlquist准则的材料，意味着该材料具有小于约3×10⁵帕斯卡的储能模量(G’)(在环境温度下以10弧度/秒测得)，这在美国专利6,884,504(Liu等人)中所述。在以下文献中也有所引用：Dahlquist准则，“Handbook of PressureSensitive Adhesive Technology”2^nd ed.(1989)，pp.172-176(《压敏粘合剂技术手册》，第2版，1989年，第172-176页)。如Dahlquist准则所定义，储能模量小于或等于该阈值的物质将被视为表现出粘性。

用于第一基底层(或第二基底层)的优选材料的弹性模量可介于5和20,000MPa之间、或另选地介于10和10,000MPa之间、或另选地为20至5,000MPa、或另选地为30至1,000MPa、或另选地为30至500MPa。测量弹性磨料的一种方式是暴露层的横截面，并进行压痕测试。该压痕测试可遵循仪器化压痕测试的ASTM E2546标准操作的原理，不同的是接触刚度可经由在Agilent G200上进行的连续刚度法确定，与使用卸荷曲线的斜率相比，该连续刚度法对于接触刚度的测定而言具有更高的准确度，对于蠕变让卸荷曲线失真的柔软材料尤为如此。

在样品测试前后可测试熔融二氧化硅校准标准品(标称E为72GPa)来验证顶端完整性。所有测试可以0.05s^-1的恒定应变速率和0.3的假设泊松比在具有DCM头和Berkovich金刚石探头的Aglient G200纳米硬度计上进行。示例性横截面可经由显微切片、安装在一英寸直径环氧树脂弹力盘中并随后用0.1μm金刚石打磨膜抛光至最终光洁度而暴露。可使用以下测试参数：1)表面接近距离5000nm；2)表面接近速度30nm/s；3)谐振幅1nm；4)谐振荡75Hz；5)深度设定点200nm；6)表面接触刚度200N/m。在一些情况下，如果未达到稳定状态，测试可能需要继续超过200nm设定点。

用于第一基底层102或第二基底层110的优选材料的硬度可介于1和2,000MPa之间、或另选地介于2和1,000MPa之间、或另选地为4至500MPa、或另选地为5至100MPa、或另选地为5至30MPa。该测试可使用上述压痕方法来进行。

第一基底层102优选地具有在其整个主表面上大致均匀的厚度。第一基底层102的平均厚度可为至少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，平均厚度可为至多300微米、至多150微米、至多100微米、至多75微米或至多50微米。为增强第一基底层102和其相邻层之间的粘合，可对第一基底层102进行化学涂底漆或以其他方式进行表面处理，例如通过电晕处理、紫外线辐射处理、电子束处理、火焰处理或表面粗加工来进行。

再次参见图1，油墨层108设置在第一基底层102的第一主表面104上。任选地并且如图所示，油墨层108在整个第一主表面104上延伸，并且直接接触第一主表面104。

油墨层108的成分未受到具体限制，并且可包含多种溶剂、颜料、染料、树脂、润滑剂、增溶剂、表面活性剂、颗粒物、荧光剂和其他本领域的技术人员已知的材料中的任一种连同它们的组合。通常，油墨层108充满染料或颜料的着色。基于染料的墨水使用可溶的着色剂，该着色剂完全溶于液体介质中。相比之下，颜料墨水通常使用固体着色剂颗粒的细粉，该细粉可溶于液体载体中。借助已知技术，可将墨水转移到第一主表面104上，然后进行干燥或固化，以获得油墨层108。

印刷油墨层108的一种可用技术是柔性版印刷，该技术是直接轮转印刷方法，使用橡胶或光致聚合物材料的弹性浮雕图像板。这些板能够被可剥离地附接到各个重复长度的印版滚筒，通过单元结构化的墨水计量辊着墨(使用或不使用反角度刮粉刀)。辊将快干液体墨水传输至印刷到基底上的板。有利地，柔性版印刷可适于在多种基底上印刷图形。有关柔性版印刷的更多详细信息在Flexography：Principles and Practices，4^th ed.，by theFoundation of Flexographic Technical Association，pp.4-6&15-23(《柔性版印刷原理与实践》，第4版，柔性版技术协会基金会，第4-6页和第15—23页)中进行了描述。

磨料制品100的油墨层108可以是连续的或不连续的。如本文所用，连续油墨层为单一层，并且大致在整个第一主表面104的整个部分上延伸。相比之下，不连续的油墨层沿着第一主表面104在两个或更多个分立的选择区上方延伸。例如，不连续层一般会用于将字母或字词印刷到磨料制品100上。

油墨层108也可以是单层的或多层的。各个层可以是连续的或不连续的。所述层可以沿着第一主表面104覆盖相同或不同的区域。此外，一个层可以不覆盖、部分覆盖或完全覆盖另一油墨层。图案化层的形式可包括例如线、点、正方形、圆以及它们的组合。油墨层108的组成层可具有均一的或不同的厚度。

在存在油墨层108时，油墨层108的平均整体厚度优选地为至少0.01微米、至少0.1微米、至少0.2微米、至少0.5微米或至少1微米。在上端上，油墨层108的平均整体厚度优选地为至多10微米、至多5微米、至多2微米、至多1微米或至多0.5微米。

在另选的实施方案中，第一基底层102和油墨层108由一个或多个插入的底漆层或接合层隔开。根据所用的具体油墨制剂，底漆层或接合层可有助于以各种程度改善油墨层108和第一基底层102之间的粘合。

如图1进一步所示，第二基底层110沿着以对称方式与第一基底层102相对的油墨层108延伸，其中油墨层108被限定在第一基底层102和第二基底层110之间。在一些实施方案中，第二基底层110与第一基底层102大致相同。优选地，第一基底层102和第二基底层110中的任一者或两者为热塑性聚合物膜。更优选地，第一基底层102和第二基底层110中的任一者或两者为具有弹性体特性的热塑性聚氨酯膜。

虽然第二基底层110可同样具有可表征第一基底层102的前述组合物、构造和特性中的任一者，但应当理解，第二基底层110也可明显不同于第一基底层102。例如，第二基底层110可由更硬的聚合物制成，或者具有与第一基底层102明显不同的厚度。

第一基底层102、油墨层108和第二基底层110一起构成磨料制品100的背衬，如图所示。

最后，图1中磨料制品100的最上层为磨料层112。任选地并且如图所示，磨料层112是涂覆磨料膜。涂覆磨料膜大致包括被固定到多个硬化树脂层的多个磨料颗粒114。在一些实施方案中，通过实施涉及可硬化的底漆层116和复胶层118以及顶胶层120的涂覆操作序列，将磨料颗粒114粘接性地连接至第二基底层110，如美国专利公布2012/0000135(Eilers等人)中所述。在由此固定后，磨料颗粒114部分地或全部地嵌入在相应的层116，118，120中，然而位于或足够靠近磨料制品100的表面，由此磨料颗粒114在磨料制品100摩擦基底时与基底摩擦接触。

尽管此处未示出，但磨料层112也可包含磨料复合材料，其中磨料颗粒与粘结剂均匀地混合以形成粘性浆液。然后可将该浆液浇铸并适当硬化(例如，使用热或辐射固化方法)到第二基底层110上，以获得磨料层112。

作为另外的选择，可将磨料浆液模制到第二基底层110上，以形成结构化磨料。结构化磨料涂层通常按照以下方法制备：在合适的粘结剂树脂(或粘结剂前体)中混合磨料颗粒和可硬化的前体树脂以形成浆液，将浆液浇铸在底层膜和具有极小几何腔体的模具之间，然后使粘结剂硬化。硬化后，所得磨料涂层形成到附接至底层膜的多个极小的精确成型的磨料复合结构中。粘接剂的硬化可通过暴露于能量源来实现。该能量源可包括例如衍生自电子束、紫外光或可见光的热能和辐射能。

磨料颗粒114不一定受限并且可由本领域已知的多种硬质材料中的任一种构成。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、基于氧化铝的溶胶凝胶衍生的磨料颗粒、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型氧化铝以及它们的组合。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，都存在磨料颗粒的粒度范围或粒度分布。磨料颗粒的数均粒度的范围可介于0.001和300微米之间、介于0.01和250微米之间或者介于0.02和100微米之间。在此，磨料颗粒的粒度通过测量磨料颗粒的最长尺寸获得。

任选地，磨料制品100可在磨料涂覆操作之后以连续的方法弯曲。通常，这通过围绕适当小直径的圆柱形棒引导幅材去除曲率来实现。这样具有减少制造方法产生的卷曲程度的益处，并且还可改善磨料制品100的整体柔性。

图2示出了根据另一示例性实施方案的磨料制品200。与磨料制品100类似，磨料制品200具有许多共同特征结构，包括第一基底层202(具有第一主表面204和第二主表面206)、油墨层208、第二基底层210和磨料层212。然而，如图2所示，磨料制品200还包括在第一基底层202的整个第二主表面206上延伸并与该主表面接触的支承层222。在成品磨料制品200中，支承层222充当在使用前手动剥离的一次性内衬。

在一些实施方案中，支承层222由聚合物制备，该聚合物既耐热又具有比第一基底层202或第二基底层210中任一者大体更高的刚度。可将各种材料用于支承层222，包括聚丙烯、聚乙烯、聚酯、硅橡胶和这些材料的各种共聚物。在一些实施方案中，支承层222由诸如聚四氟乙烯的氟化聚合物制备。前述材料中的一些诸如聚乙烯、聚丙烯和聚酯，具有相对低的热变形温度，并且可能被限制为低温制造方法。其他材料可能需要将剥离剂掺入支承层222中或涂覆到支承层222上，以获得易于从第一基底层202剥离的手段。

在一个优选的实施方案中，支承层222由聚酯制备。尤其合适的聚酯材料为聚对苯二甲酸乙二酯。

在一些实施方案中，支承层222的平均厚度可为至少10微米、至少12微米、至少15微米、至少20微米或至少25微米。在一些实施方案中，支承层222的平均厚度可为至多200微米、至多150微米、至多100微米、至多75微米或至多50微米。

除了用于磨料制品200的包装中的保护功能，支承层222也可在制造磨料制品200的过程中发挥重要作用，这将在接下来的段落中描述。

图3示出了根据又一实施方案的磨料制品300。磨料制品300具有大部分类似于磨料制品100、200的多层结构，但不同之处在于其油墨层308的构造。尽管示出的磨料制品100的油墨层108和磨料制品200的油墨层208在第一基底层102、202的基本上全部上方延伸，但磨料制品300示出了不连续的油墨层308，该不连续的油墨层在第一基底层302和第二基底层310之间形成未涂覆的区域324。如图3所示，第一基底层302和第二基底层310沿着未涂覆的区域324直接彼此接触。

与反复使用的过程相比，未涂覆的区域324在增强磨料制品300的完整性上可提供明显益处。在实施过程中，观察到在使用热塑性弹性体时，尤其是在将相似的热塑性弹性体用于两个层时，并且甚至在两个层具有相同的热塑性弹性体时，第一基底层302和第二基底层310之间的粘结强度相当高。这倾向于显著高于例如油墨层308和基底层302，310之间的面间粘结强度或油墨层308本身的内聚强度。因此，未涂覆的区域324充当沿着第一基底层302和第二基底层310之间的界面的焊接点，该焊接点大幅增加粘合剂的总体内聚强度。由于油墨层一般来讲无法与相邻基底层一样有效地容忍变形，因此该益处较为显著。当多层磨料制品沿着横向方向拉伸时，这加剧层之间的分层问题。在此使用不连续的油墨层308可有效地缓解该问题。

图4示出了另一磨料制品400，它在大多数方面类似于图3中的磨料制品300，但是使用的是复合油墨层408。复合油墨层408包括彼此共延的第一油墨层428和第二油墨层426。有利地，复合油墨层408在性质上是整体不连续的，提供给出于前述原因用于强化磨料制品400的未涂覆区域424。尽管在此未明确示出，但应当理解，可以分层的方式施加第三油墨层、第四油墨层或第五油墨层等，以获得具有所需形状和颜色的印刷图像。还应当理解，构成的油墨层(诸如示出的第一油墨层428和第二油墨层426)无需手动共延。在图4中，例如，第一油墨层428可在比第二油墨层426所覆盖的区域更小的区域上方延伸。

尽管参考图1至图4描述了本发明的磨料制品的特定实施方案，但这些内容并不详尽。例如，虽然未在附图中示出，但是磨料制品可任选地包括附接界面层，该附接界面层以粘接方式、化学方式或机械方式附接至图1中磨料制品100的第一基底层102。该附接界面层还可例如设置在图2所示的磨料制品200的第一基底层202和支承层222之间。

有利地，附接界面层促进磨料制品连接至诸如支撑垫的支承结构，该支承垫继而可被固定到动力工具。附接界面层可以是例如粘合剂(例如，压敏粘合剂)层、双面粘合带、用于钩环附件的套环织物(例如，用于与其上固定有钩状结构的支撑垫或支承垫配合使用)、用于钩环附件的钩状结构(例如，用于与其上固定有套环织物的支撑垫或支承垫配合使用)或互相啮合的附接界面层(例如，蘑菇状互锁扣件，其被设计用于与支撑垫或支承垫上的蘑菇状互锁扣件相啮合)。与这种附接界面层相关的选择和优势例如在以下文献中有所描述：美国专利5,152,917(Pieper等人)、5,254,194(Ott)、5,201,101(Rouser等人)和6,846,232(Braunschweig等人)；以及美国专利公布2003/0022604(Annen等人)。

可使用一系列批量或连续幅材涂覆方法制备前述磨料制品。磨料制品100例如可通过初始将第一基底层102挤压涂布到合适的支承层(具有例如支承层222的特性)上并将油墨层108印刷到与支承层相对的第一基底层102的暴露主表c面104上来制备。在油墨层108已经固化或以其他方式硬化后，可任选地使用与上述相似的方法将第二基底层110挤压涂布到油墨层108上，从而将油墨层108限定在第一基底层102和第二基底层110之间。最后，磨料层112可使用之前所述的已知磨料涂覆技术中的任一种施加到第二基底层110上，并且可剥离支承层以获得成品磨料制品100。

可使用其他制造途径。例如，可单独制备两个或更多个复合膜，然后层合或以其他方式连接到一起。

在一个另选的方法中，将第一基底层102挤压涂布到第一支承层上，然后将油墨层108印刷到第一基底层的暴露主表面上，以提供第一复合膜。接着将第二基底层110挤压涂布到第二支承层上，将磨料层112涂覆到第二基底层110上，随后从第二基底层110上移除第二支承层以提供第二复合膜。最后，可通过将第二基底层110的当前暴露的表面热粘结至油墨层108的暴露表面而将第一复合膜和第二复合膜彼此层合，并剥离第一支承层以提供成品磨料制品100。

在上述方法的变型中，可将第一基底层102挤压涂布到第一支承层上，之后将油墨层108印刷到第一基底层的暴露主表面上，以提供第一复合膜。然后将第二基底层110挤压涂布到第二支承层上。通过将第二基底层110的暴露表面热粘结至油墨层108，从而将第二基底层层合至第一基底层102。然后可剥离第二基底层，并且将磨料层112施加到当前暴露的表面。第一支承层可以任选地剥离，以提供成品磨料制品100。

也可有利地使用上述步骤的另外的排列，前提条件是印刷油墨层的步骤在缺乏磨料涂层的受到支承的基底层膜上进行。

本发明提供的制品和方法可通过下面所述的实施方案1-30进一步举例说明：

1.一种柔性磨料制品，包括：具有相对的第一主表面和第二主表面的第一基底层，其中第一基底层在环境条件下不发粘；设置在第一基底层的第一主表面上的油墨层；设置在油墨层上的第二基底层，由此油墨层位于第一基底层和第二基底层之间，并且其中第二基底层包含热塑性塑料；以及设置在第二基底层上的磨料层，由此第二基底层位于磨料层和油墨层之间。

2.根据实施方案1所述的柔性磨料制品，其中第一基底层包含热塑性塑料。

3.根据实施方案2所述的柔性磨料制品，其中第一基底层或第二基底层包含热塑性聚氨酯。

4.根据实施方案3所述的柔性磨料制品，其中第一基底层和第二基底层两者包含热塑性聚氨酯。

5.根据实施方案2至4中任一项所述的柔性磨料制品，其中第一基底层和第二基底层两者包含热塑性弹性体。

6.根据实施方案1至5中任一项所述的柔性磨料制品，其中第一基底层和第二基底层的断裂伸长率均在200％至600％的范围内。

7.根据实施方案6所述的柔性磨料制品，其中第一基底层和第二基底层的断裂伸长率均在300％至500％的范围内。

8.根据实施方案7所述的柔性磨料制品，其中第一基底层和第二基底层的断裂伸长率均在350％至410％的范围内。

9.根据实施方案1至8中任一项所述的柔性磨料制品，其中第一基底层的厚度在5微米至500微米的范围内。

10.根据实施方案9所述的柔性磨料制品，其中第一基底层的厚度在10微米至250微米的范围内。

11.根据实施方案10所述的柔性磨料制品，其中第一基底层的厚度在20微米至150微米的范围内。

12.根据实施方案1至11中任一项所述的柔性磨料制品，其中油墨层是不连续的，使得第一基底层和第二基底层沿着与油墨层共面且垂直于油墨层的区域彼此接触。

13.根据实施方案12所述的柔性磨料制品，其中油墨层包括两个或更多个柔性版印刷油墨层。

14.根据实施方案13所述的柔性磨料制品，其中所述两个或更多个柔性版印刷油墨层沿着第一主表面在不同的区域上方延伸。

15.根据实施方案1至14中任一项所述的柔性磨料制品，其中第二基底层的厚度在5微米至500微米的范围内。

16.根据实施方案15所述的柔性磨料制品，其中第二基底层的厚度在10微米至250微米的范围内。

17.根据实施方案16所述的柔性磨料制品，其中第二基底层的厚度在20微米至150微米的范围内。

18.根据实施方案1至17中任一项所述的柔性磨料制品，其中磨料层包含涂覆磨料。

19.根据实施方案18所述的柔性磨料制品，其中涂覆磨料包括：设置在第二基底层上的底漆层；被固定到底漆层的多个磨料颗粒；设置在底漆层和磨料颗粒两者上的面漆层；以及任选地设置在面漆层上的顶胶层。

20.根据实施方案1至19中任一项所述的柔性磨料制品，还包括设置在第一基底层的第二主表面上的支承层，由此第一基底层位于支承层和油墨层之间。

21.根据实施方案20所述的柔性磨料制品，其中支承层包含聚酯。

22.根据实施方案21所述的柔性磨料制品，其中聚酯包括聚对苯二甲酸乙二酯。

23.根据实施方案20至22中任一项所述的柔性磨料制品，其中支承层的厚度在10微米至300微米的范围内。

24.根据实施方案23所述的柔性磨料制品，其中支承层的厚度在20微米至200微米的范围内。

25.根据实施方案24所述的柔性磨料制品，其中支承层的厚度在10微米至75微米的范围内。

26.一种制备磨料制品的方法，包括：将第一基底层挤压涂布到支承层上，该第一基底层呈现在环境条件下不发粘的暴露主表面；将油墨层印刷到与支承层相对的暴露主表面上；将第二基底层挤压涂布到油墨层上以将油墨层限定在第一基底层和第二基底层之间，其中第二基底层包含热塑性塑料；以及将磨料涂层施加到第二基底层上。

27.根据实施方案26所述的方法，还包括在施加磨料涂层之后从第一基底层移除支承层。

28.一种制备磨料制品的方法，包括：将第一基底层挤压涂布到第一支承层上，其中第一基底层在环境条件下不发粘；通过将油墨层印刷到第一基底层的暴露主表面上而提供第一复合膜；挤压涂布第二基底层；通过将磨料涂层施加到第二基底层上而提供第二复合膜；以及通过将第二基底层热粘结至油墨层，将第一复合膜和第二复合膜彼此连接。

29.根据实施方案28所述的方法，其中挤压涂布第二基底层包括将第二基底层挤压涂布到第二支承层上，并且提供第二复合膜还包括从第二基底层移除第二支承层。

30.根据实施方案28或29所述的方法，其中第二基底层包含热塑性塑料。

实施例

本公开的对象和优点通过下面的非限制性实施例进一步说明。这些实施例中所提到的具体材料及其量以及其它条件和细节不应被解释为是对本公开的不当限制。

以下缩写用于描述实施例：

℃：摄氏温度

cm：厘米

g/eq.：克/当量

g/m²：克/平方米

g/mol：克/摩尔

mil：10^-3英寸

mm：毫米

μm：微米

UV：紫外线

W/in：瓦特/英寸

W/cm：瓦特/厘米

除非另外说明，否则所有试剂均得自或购自化学品供应商诸如美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Company，St.Louis，Missouri)，或者可通过已知的方法合成。除非另外报告，否则所有比率均按重量计。

实施例中使用的材料和试剂的缩写如下：

制备底漆树脂

根据表1中所列的组合物，如下制备一系列底漆树脂。将AMOX、EP1、EP2、CHDM和PEP直接定量至以300rpm运行并且温度区域为30、105、110、100、65和60℃的双螺杆挤出机。随后将该混合树脂进料到以1750rpm运行的销钉混合器，并且将ACR、PC2、PC3、PC4和PropCarb直接定量到该销钉混合器中。将销钉混合器的输出进料到受热的涂布模具，在该涂布模具中控制销钉混合器的流速，以便在磨料背衬上实现如表5中所列的底漆树脂目标。

表1

制备复胶树脂

下面的表2列出了用于配制复胶树脂1和2的组分和量。每种复胶树脂通过将EP2、EP3和ACR以及任选的FLL在容器中合并和混合而制备。在磨料制备之前，将PC1和PI添加至预混树脂批料并在室温下搅拌30分钟直至均匀。

表2

磨损测试方法

在移除PET内衬后，围绕以商品名WETORDRY(部件号05526)出售的得自3M公司(3MCompany)的20号海绵垫包裹样品。将该垫的不同尺寸的块用于不同的实施例，如下面的表3所示。将得自美国密歇根州希尔斯代尔的ACT测试实验室公司(ACT Test Laboratories，LLC，Hillsdale，Michigan)的剖面为6英寸×9英寸的汽车测试面板用覆盖海绵垫的磨料膜手动打磨30秒。测量测试面板的重量损失(切割量)和表面光洁度，后者采用了型号为“SURTRONIC 25”的表面轮廓曲线仪，得自英格兰莱彻斯特的泰勒霍普森公司(TaylorHobson，Ltd.，Leicester，England)。表4所示的切割量数据反映了三次打磨测试的平均值。表面光洁度数据反映了三个测试面板中每一个的三次测量结果的平均值。

表3

实施例1

使用单螺杆挤出机以2mil(50.8μm)的平均厚度将ESTANE树脂作为第一热塑性聚氨酯膜挤压浇铸至1.97mil(50.04μm)PET上。使用柔性版印刷机将金色墨水UGI施加到ESTANE膜的整个表面上，并且通过受热强制空气对流实现干燥。然后使用黑色墨水UBI在金色墨水上印刷黑色文本图像，该文本图像包括矿物胶等级、3M品牌标识和三个字符的批号。等级名称和3M品牌徽标名称以Arial字体印刷，高7/16英寸(11.1mm)，批号以Arial字体印刷，高1/4英寸(6.35mm)。在文本图像干燥之后，在油墨层上方挤压浇铸第二3mil(76.2μm)的ESTANE膜。以22g/m²的标称涂层重量将底漆树脂1涂覆到第二ESTANE膜上，并且膜组件在辐深紫外线系统公司(Fusion UV Systems)的一组D灯泡和一组V灯泡下经过，所述两种灯泡均以600W/in(236W/cm)工作。接着，将磨料矿物胶P100以175g/m²的标称涂层重量涂覆到底漆层上，并且随后以100℃的标称幅材温度在红外加热器下对幅材加热约7秒。随后将复胶树脂2以135g/m²的标称干式涂层重量辊涂到底漆层和磨料颗粒上，并且在辐深紫外线系统公司(Fusion UV Systems)的一组H灯泡和两组D灯泡下经过，所述三组灯泡全部在600W/in(236W/cm)下工作。接着通过目标出口幅材温度为125℃的红外烘箱进行处理。随后将标称涂层重量为16g/m²的ZNST涂覆到复胶层上并通过目标出口幅材温度为135℃的干燥烘箱进行处理。随后将所得的带涂层磨料制品保持在室温(即，20-24℃)和40-60％相对湿度下直至测试。

然后通过围绕第一1/4英寸(6.35mm)直径圆形金属棒包裹磨料幅材使其弯曲，其中磨料的背面与金属棒接触。棒相对于幅材方向以45°角取向。围绕1/4英寸(6.35mm)直径棒包裹幅材，使得棒的大约一半与幅材背面接触。在由此得到的构造中，棒之前的幅材移动方向与棒之后的幅材移动方向相对。一旦幅材移动超出该第一棒，就将磨料幅材围绕第二1/4英寸(6.35mm)直径圆金属棒进行包裹，其中磨料的背面与金属棒接触。该第二棒相对于幅材方向也呈45°角，并且与第一棒以90°取向。第一棒和第二棒的包角相同，并且在两种情况下，磨料的背面均与棒接触。

移除PET内衬并且根据磨损测试方法测试磨料，得到表4所示的结果。将由此得到的磨料进一步拉伸60％，然后折叠，使得磨料表面向外，并且ESTANE表面彼此接触。以手指压力摩擦所得折痕，并且注意到，仅极少量的磨料涂层与基底分离。

表4

实施例2

重复实施例1中大体描述的过程，其中底漆树脂1由表1中的底漆树脂2取代，并且复胶树脂2由表2中的复胶树脂1取代。更改底漆、矿物胶、复胶和ZNST的涂覆重量，以匹配表5中提供的那些并具有表中指定的矿物胶等级。

表5

实施例3

重复实施例1中大体描述的过程，其中底漆树脂1由表1中的底漆树脂3取代，并且复胶树脂2由表2中的复胶树脂1取代。更改底漆、矿物胶、复胶和ZNST的涂覆重量，以匹配表5中提供的那些并具有表中指定的矿物胶等级。

实施例4

重复实施例1中大体描述的过程，其中底漆树脂1由表1中的底漆树脂4取代，并且复胶树脂2由表2中的复胶树脂1取代。更改底漆、矿物胶、复胶和ZNST的涂覆重量，以匹配表5中提供的那些并具有表中指定的矿物胶等级。

实施例5

重复实施例1中大体描述的过程，其中底漆树脂1由表1中的底漆树脂5取代，并且复胶树脂2由表2中的复胶树脂1取代。更改底漆、矿物胶、复胶和ZNST的涂覆重量，以匹配表5中提供的那些并具有表中指定的矿物胶等级。

实施例6

重复实施例1中大体描述的过程，其中底漆树脂1由表1中的底漆树脂6取代，并且复胶树脂2由表2中的复胶树脂1取代。更改底漆、矿物胶、复胶和ZNST的涂覆重量，以匹配表5中提供的那些并具有表中指定的矿物胶等级。

实施例7

重复实施例1中大体描述的过程，其中底漆树脂1由表1中的底漆树脂7取代，并且复胶树脂2由表2中的复胶树脂1取代。更改底漆、矿物胶、复胶和ZNST的涂覆重量，以匹配表5中提供的那些并具有表中指定的矿物胶等级。

实施例8

使用单螺杆挤出机以2.0mil(50.8μm)的平均厚度将ESTANE树脂作为第一热塑性聚氨酯膜挤压浇铸至1.97mil(50.04μm)PET上。然后根据实施例1所述的过程将金色墨水背景上的黑色墨水文本印刷到暴露的ESTANE表面上。

使用单螺杆挤出机以5.3mil(134.6μm)的平均厚度将ESTANE树脂作为第二热塑性聚氨酯膜挤压浇铸至1.97mil(50.04μm)PET上。然后根据实施例2中大体描述的过程将磨料涂层施加到该第二膜的ESTANE表面上。

从该第二膜样品移除PET内衬，暴露出热塑性聚氨酯膜的相对非磨料表面。使用液压平压机在121℃下将该非磨料表面层合至第一热塑性聚氨酯膜的印刷表面上大约一分钟，施加的压力为约360psi(2.48MPa)。从平压机取出该构造并使其冷却至21℃。

然后根据实施例1中所述的过程将该层合膜弯曲并拉伸。仅极少量的磨料涂层与基底分离。

根据磨损测试方法测试由此制备的另一块磨料，结果示于表4中。

实施例9

重复实施例8中大体描述的过程，其中第二热塑性聚氨酯膜从5.3mil(134.6微米)减少至2.0mil(50.8μm)。

实施例10

重复实施例8中大体描述的过程，其中第二热塑性聚氨酯膜从5.3mil(134.6μm)减少至1.0mil(25.4μm)。

实施例11

使用单螺杆挤出机以2.3mil(58.4μm)的平均厚度将ESTANE树脂作为第一热塑性聚氨酯膜挤压浇铸至1.97mil(50.04μm)PET上，以制备第一膜样品。然后使用柔性版印刷方法印刷该膜的ESTANE表面。使用柔性版印刷机将红色墨水URI施加到ESTANE膜的表面上，并施加强制空气对流，使墨水干燥。使用Seamex 2柔性版印刷板(得自美国威斯康星州奥什科什的OEC公司(OEC，Oshkosh，WI))施加红色墨水UGI，该柔性版印刷板以每英寸133线(每厘米52.4线)的网点线数包含规则的点阵列。点尺寸使得点构成40％的板面积。然后使用黑色墨水UBI在红色墨水上印刷黑色文本图像，该文本图像包括P800等级名称、3M品牌标识和三个字符的批号。P800等级名称以Arial字体印刷，并且高7/16英寸(11.1mm)。3M品牌名称以3M徽标字体印刷，并且也为高7/16英寸(11.1mm)。批号以Arial字体印刷，高1/4英寸(6.35mm)。

使用单螺杆挤出机以5.3mil(134.6μm)的平均厚度将ESTANE树脂作为第二热塑性聚氨酯膜挤压浇铸至1.97mil(50.04μm)PET上，以制备第二膜样品。然后根据实施例4中大体描述的过程将磨料涂层施加到该第二膜的ESTANE表面上。

从该第二膜移除PET内衬以暴露TPU表面。然后将该TPU表面与第一膜样品的印刷表面接触，并使用液压平压机施加热和压力的组合。平压机中的保压时间在温度为约121℃时为约一分钟，施加的压力为约每平方英寸360磅(2.48MPa)。从平压机取出该构造并使其冷却至21℃。

然后根据实施例1中所述的过程将该层合膜弯曲并拉伸。移除剩余的PET内衬。将该磨料拉伸60％，然后折叠，使得磨料表面向外，并且ESTANE表面彼此接触。以手指压力摩擦所得折痕，并且注意到，仅极少量的磨料涂层与基底分离。

实施例12

使用单螺杆挤出机以5.3mil(134.6μm)的平均厚度将ESTANE树脂作为第一热塑性聚氨酯膜挤压浇铸至1.97mil(50.04μm)PET上。

然后根据实施例1大体描述的过程将金色墨水背景上的黑色墨水文本印刷到暴露的ESTANE表面上。

使用单螺杆挤出机以5.3mil(134.6μm)的平均厚度将ESTANE树脂作为热塑性聚氨酯膜挤压浇铸至1.97mil(50.04μm)PET上，以制备第二膜样品。将该第二膜的ESTANE表面与第一膜的印刷表面接触，并使用液压平压机施加热和压力的组合。平压机中的保压时间在温度为约121℃时为约一分钟，施加的压力为约每平方英寸86磅(0.6MPa)。从平压机取出该构造并使其冷却至21℃。

从构造中移除作为第二膜的一部分的PET内衬。使用实施例7中所述的材料和方法将磨料涂层施加到该暴露的ESTANE表面。

然后根据实施例1中所述的过程将样品弯曲并拉伸。移除剩余的PET内衬。将该磨料拉伸60％，然后折叠，使得磨料表面向外，并且ESTANE表面彼此接触。以手指压力摩擦所得折痕，并且注意到，仅极少量的磨料涂层与基底分离。

比较例A

使用单螺杆挤出机以5.3mil(134.6μm)的平均厚度将ESTANE树脂作为第一热塑性聚氨酯膜挤压浇铸至1.97mil(50.04μm)PET上。使用柔性版印刷机将金色墨水UGI施加到ESTANE膜的整个表面上，并施加强制空气对流，使墨水干燥。然后根据实施例1大体描述的过程将金色墨水背景上的黑色墨水文本印刷到暴露的ESTANE表面上。

使用实施例5中所述的材料和方法将磨料涂层施加到该印刷表面上。

然后根据实施例1中所述的过程将该层合膜弯曲并拉伸。移除剩余的PET内衬。将该磨料拉伸60％，然后折叠，使得磨料表面向外，并且ESTANE表面彼此接触。以手指压力摩擦所得折痕，并且注意到，大量的磨料涂层与基底分离。

以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分和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

1.一种柔性磨料制品，包括：

具有相对的第一主表面和第二主表面的第一基底层，其中所述第一基底层在环境条件下不发粘；

设置在所述第一基底层的所述第一主表面上的油墨层；

设置在所述油墨层上的第二基底层，由此所述油墨层位于所述第一基底层和所述第二基底层之间，并且其中所述第二基底层包含热塑性塑料；和

设置在所述第二基底层上的磨料层，由此所述第二基底层位于所述磨料层和所述油墨层之间。

2.根据权利要求1所述的柔性磨料制品，其中所述第一基底层包含热塑性塑料。

3.根据权利要求2所述的柔性磨料制品，其中所述第一基底层或所述第二基底层包含热塑性聚氨酯。

4.根据权利要求3所述的柔性磨料制品，其中所述第一基底层和所述第二基底层两者包含热塑性聚氨酯。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的柔性磨料制品，其中所述第一基底层和所述第二基底层两者包含热塑性弹性体。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的柔性磨料制品，其中所述油墨层是不连续的，使得所述第一基底层和所述第二基底层沿着与所述油墨层共面并垂直于所述油墨层的区域彼此接触。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性磨料制品，其中所述磨料层包含涂覆磨料。

8.根据权利要求7所述的柔性磨料制品，其中所述涂覆磨料包括：

设置在所述第二基底层上的底漆层；

多个磨料颗粒，所述多个磨料颗粒被固定到所述底漆层；和

设置在所述底漆层和所述磨料颗粒两者上的面漆层。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的柔性磨料制品，还包括设置在所述第一基底层的所述第二主表面上的支承层，由此所述第一基底层位于所述支承层和所述油墨层之间。

10.根据权利要求9所述的柔性磨料制品，其中所述支承层包含聚酯。

11.一种制备磨料制品的方法，包括：

将第一基底层挤压涂布到支承层上，所述第一基底层呈现在环境条件下不发粘的暴露主表面；

将油墨层印刷到与所述支承层相对的所述暴露主表面上；

将第二基底层挤压涂布到所述油墨层上，以将所述油墨层限定在所述第一基底层和所述第二基底层之间，其中所述第二基底层包含热塑性塑料；以及

将磨料涂层施加到所述第二基底层上。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括在施加所述磨料涂层之后从所述第一基底层移除所述支承层。

13.一种制备磨料制品的方法，包括：

将第一基底层挤压涂布到第一支承层上，其中所述第一基底层在环境条件下不发粘；

将油墨层印刷到所述第一基底层的暴露主表面上；

挤压涂布第二基底层；

将磨料涂层施加到所述第二基底层上；以及

将所述第二基底层热粘结至所述油墨层。

14.根据权利要求13所述的方法，其中挤压涂布所述第二基底层包括将所述第二基底层挤压涂布到第二支承层上，并且还包括从所述第二基底层移除所述第二支承层。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述第二基底层包含热塑性塑料。