CN1077829C - 制造包含磨料-粘合剂复合体图案的涂覆磨料的方法 - Google Patents

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Abstract

适用于非常精细研磨应用的涂覆的磨料可经下述方法制得，将包含磨粒、填料、助磨剂、添加剂和粘合剂树脂的配料层沉积到基材上，处理该配料，提高粘度，使其是塑性的但不流动。在层的表面上压出合适的图案，然后固化配料的粘合剂组分。

Description

制造包含磨料-粘合剂复合体图案的涂覆磨料的方法
本发明的背景
本发明涉及在基材上制造形成图案的磨料表面，以用于精加工诸如金属、木材、塑料和玻璃等的基材。
有关在背衬材料上沉积诸如粘合剂和磨料材料的混合物岛状物(islands)的相互隔离的结构的建议多年来是已知的。若所述各岛状物在背衬上方具有非常类似的高度并且充分地被分离开(也许在较少的修整操作之后)，使用该产品将会使表面刮痕减少和表面光滑性提高。另外，在岛状物之间的空间能提供使来自工作区的研磨产生的细屑分散的途径。
在常规经涂覆的磨料中，研究研磨表面后表明在活性研磨区中只有较少数目的表面磨粒同时与工件相接触。当表面磨损时，这个数目增大，但同时这些磨粒中一些粒子的作用会由于钝化而减弱。使用含有整齐排列的隔离岛状物(isolated islands)的磨料表面具有下述优点，即整齐的岛状物以基本上相同的速度磨损，以至于均匀的磨削率可保持较长的时间。在某种意义上讲，磨削操作(abrading work)较均匀地分布在较多数目的研磨点上。而且，由于岛状物包含许多较小的磨料颗粒，所以岛状物的磨蚀会露出仍然没有钝化的新的、未使用过的磨料颗粒。
一种制造这种隔离岛状物或点的排列的已被描述过的技术是轮转凹版印刷技术。轮转凹版印刷技术使用一个其表面刻有单元图案的辊。单元填充有配料，并且将辊压到表面上，而单元中的配料转移到表面上。接着配料通常会流动，直到从任何单个单元中沉积的配料之间没有分离。最终获得了一厚度基本上均匀的层。作为例子，美国专利5,152,917的对比例C和D描述了一种方法，其中由轮转凹版印刷法制得的图案快速丧失了从单元中沉积的各单个配料量的所有分离。
在美国专利5,014,468中，将粘合剂-磨料配料从辊上的轮转凹版印刷单元沉积，覆盖成一系列包围不含磨料的区域的结构。这被认为是由于没有从单元的整个体积沉积而仅从各单元的周边沉积的结果，于是就留下了所述的环形构造。
因此，轮转凹版印刷术的问题始终是岛状物的有用形状的保持问题。配制具有沉积所需的充分的可流动性，并且仍然是充分地不可流动的使得沉积在基材上时不会坍落成基本上均匀的涂层的磨料-粘合剂混合物，业已证实这是非常困难的。
在美国专利4,773,920中，Chasman等人披露了使用轮转凹版印刷涂覆机可以将脊和谷的均匀图案施加在粘合剂组合物上，该组合物固化时可用作去除润滑剂和细屑的槽。然而，除了述及可能性以外，没有给出说明它是如何进行的细节。
在美国专利4,644,703中，Kaczmarek等人以较常规的方式使用了轮转凹版印刷辊沉积一层磨料-粘合剂配料，而后将该层弄平，接着经轮转凹版印刷法在弄平的第一层上面再沉积第二层。其中没有述及最终固化表面的性能。
在美国专利5,014,468(Ravipati等人)中，提出了使用具有非牛顿流动性能的磨料-粘合剂混合物，并经轮转凹版印刷术将这种混合物沉积到一膜上。在此方法中，混合物从轮转凹版印刷单元的边缘沉积，从而产生一种独特的结构，沉积物的厚度随着离开包围不含混合物的区域的表面的距离而逐渐减小。若单元充分地紧靠在一起，则表面结构看起来会是相互连接的。这种产品证实是非常有用的，特别是在眼镜玻璃精磨操作中。此方法非常有用，但它有一个潜在的问题，即随着轮转凹版印刷辊单元中积累的材料增加，使得在持久的制造过程中的沉积图案略微有所变化。另外，该方法的特征是局限于包含比较细小的磨粒(通常小于20微米)的配料。
另一种途径是将磨料-粘合剂混合物沉积到基材表面上，在与具有所需形成图案表面是反相的模具接触的条件下固化粘合剂，从而将包含隔离岛状物排列的图案施加到混合物上。这种方法在美国专利5,437,754,5,378,251,5,304,223和5,152,917中有描述。关于这个主题有若干种变化，但所有的都具有共同的特征，即在图案中的各岛状物是在与模塑表面接触条件下固化粘合剂来施加的。这种方法也有其问题，即在于通常会发生从模具中拉出得不完全，以至于常常不是制得如角锥形，而是制得了具有火山口的火山形状。
本发明提供了一种制造磨料-粘合剂组合体的构成整齐图案的形状的方法，它不需要在模具中固化的操作或者选择具有特定的非牛顿流动特征的粘合剂-磨料组合体。
因此，本发明提供了一种工业规模的灵活和有效的途径，用以制造具有隔离的磨料复合体形状的整齐阵列的涂覆磨料。这种涂覆的磨料非常适用于处理许多基材，从而可以长期以基本上均匀切割速度进行精加工。
本发明的概括描述
在使用轮转凹版印刷术制造形成图案的涂覆的磨料中所遇到的问题始终是配料沉积后有用形状和图案的保持。最经常碰到的问题是沉积的形状损失其垂直方向的尺寸并趋于横跨表面而与相邻的形状连接起来。这个问题在上述美国专利5,152,917的对比例C和D中已提及。在美国专利5,014,468中，在其中所采用的解决方案是使用具有剪切增稠流变性的配方，该配方使混合物从轮转凹版印刷单元的边缘沉积形成其中所述的独特图案。
现在业已发现可以将磨料-粘合剂配料沉积到基材上，并且若至少沉积配料的表面层的流变性在压花之前被改变，则可经压花过程在配方表面上制造图案。然后可以固化这种压花图案，以保持压花结构。
对沉积物的图案保持性能的理论研究表明表面张力是导致流动(由此会损失图案)的驱动力，而粘度是阻力。这样，低的表面张力和高的粘度有利于图案的保留。然而，对于本发明所主要涉及的通常用于磨料-粘合剂配料的各种可辐射固化的粘合剂，表面张力没有很大的变化，它一般约为30-40达因/厘米。适当配制的水基磨料-粘合剂混合物通常也具有相同范围的表面张力。这样，粘度是可以调节的最能影响结果的参数。
因此，本发明包括一种制造包含粘合到背衬材料上的磨料-粘合剂复合体图案的涂覆磨料的方法，所述方法包括：
(a)以连续或形成图案的方式将包含磨粒(和任选的填料、助磨剂和其它添加剂)和可固化树脂粘合剂的浆料沉积到基材上；
(b)处理所沉积的配料，至少使配料的表面部分是塑性的但不流动；
(c)在粘合剂-磨料配料上压出图案；随后
(d)固化配方的粘合剂组分，以保持所述图案。
这种方法的关键是处理以使配料的至少表面部分是塑性的但不流动。这就意味着表面是充分塑性的，从而可以使用压花工具对之进行压花，但在去除压花工具后它将基本上保持压花形状至少30秒钟。若在基材上面的压花形状的垂直高度没有大于10％的下降，则认为形状“基本上被保持”。
在压花前，改进粘合剂-磨料配料的粘度，从而限制在配料按常规进行沉积的较低粘度下往往会发生的流动。然而，并不必需将整个配料的粘度都调节到较高的量。若外部暴露的部分快速达到较高的粘度，由于这可作为外表以保持压花形状，即使内部在较长的时间内保持较低的粘度，通常也足够了。
至少表面层的粘度改变例如可经下述方法实现，在配料中加入挥发性溶剂，该挥发性溶剂在将配料沉积到背衬材料上时会快速消失(也许在提高环境温度或热气局部鼓风的作用下)。
温度当然也会影响粘度。因此，重要的是平衡这些对抗的影响因素，以确保结果是提高粘度。一个有助于这个方向的因素是提高温度的趋势，以便在热固化树脂体系的情况下加快固化。另一项选择方案是降低结构的温度，以便提高粘度。这例如可将在其上沉积有配料层的基材在冷辊下和/或在冷气流下通过而实现。
除了通过改变温度或除去液体来进行调节外，可以通过增加固体负载来改变粘度。一般来说，表面层达到较高的粘度，从而能保持随后在其上的压花形状，这就足够了。这样，在结构的表面上施加细小分散的“功能粉末”将可在结构上形成粘度提高的局部“外表”，使之保持所施加的形状，直到固化使形状永久固定。
在本申请中，所用的术语“功能粉末”是指改进配料性能的细小分散(也就是说，其平均颗粒大小，D50，小于250微米)的材料。这可简单地用来改进粘度或改进固化配料的性能如研磨效率。功能粉末也可用作脱模剂或树脂配料和压花工具之间的阻挡层，以减少粘结问题并改进从压花工具的脱模。
粉末可以单层的形式施加到磨料-粘合剂复合体的上面，或以几层形成具有独特研磨性能的结构复合体。这实际上是本发明的一个有益和较好的方面。
粉末本身可以是磨料或各种粉末状材料，或是先前所讨论的能赋予有益性能的粉末材料组合。用作功能粉末的磨料颗粒可由任何类型和大小的磨料颗粒所组成，在某些情况下可以与粘合配料中所用的颗粒不同，并且会导致独特的研磨特征。功能粉末也可以由任何种类的助磨剂、抗静电添加剂、任何种类的填料和润滑剂所组成。
可以使用各种常规的沉积方法来完成一层或多层功能粉末层的沉积。这些方法包括重力涂覆、静电涂覆、喷雾、振荡涂覆等。各种粉末的沉积可以同时或按次序进行，以便在压花前产生复合体结构。
在本发明的一个较好的实例中，可以在背衬上沉积两层或多层磨料-粘合剂浆料。这样，例如可以先沉积一层含有第一种磨料颗粒的浆料，然后在其上部沉积含有不同磨料颗粒的第二层。与下层中的颗粒相比，上层的颗粒含量可以更高，或具有更优异的性能。或者，上层或许可以附加地含有助磨剂组分，而下层不含这种组分。这种手段和其它类似的可以容易地想到的方法使涂覆的磨料产品研磨得更为有效。这是因为当包含隔离磨料-粘合剂复合体的结构磨料在压花阶段中形成时，实际上在丢弃该涂覆磨料产品之前使用的复合体部分一般是离背衬材料最远的部分。因此，避免将昂贵的磨料颗粒放在复合体的底部，并且在靠近复合体暴露表面的地方有较大的磨料含量是有意义的。同样的推理可以教导读者将所加人的任何助磨剂集中放在靠近复合体结构上表面的地方。
在沉积多层配料时，也可以使上层本身是较粘稠的配料，或许这是由于加入较高浓度的磨料颗粒或助磨剂所导致的结果。这可以提供使浆料配方的表面部分成为塑性但不流动的部分或全部操作。
在粘度提高之后，对配料层进行压花以施加图案。这种图案可以包含配料的隔离岛状物或由谷分开的脊组成的图案。通常将图案设计成具有以下特点的磨料产品，它含有许多与背衬等距的研磨表面，研磨表面的面积随磨料层的消蚀而增加。通常在研磨表面之间设置槽，使研磨流体循环并除去研磨产生的细屑。
压花可用压花工具如压花板迫使它与配料层接触而完成，或者一般更简单地说，该工具可以包含在其表面上刻有所需图案的辊，当它与浆料接触时，施加刻在表面上的图案的反像。另外，可以加热或冷却压花工具，从而有助于提高粘度使配料表面是塑性的但不流动。然而，加热不应达粘合剂与工具接触时会固化的程度。通过调节树脂配方或表面层的粘度，最终目的是在压花后，用压花工具施加的形状基本上保持至少30秒钟，较好的是保持1分钟。最好是保持该形状直到可以完成粘合剂组分随后的固化。
通常较好的是，压花后的压花表面是比较粘的，以便在完全固化之前可以将功能粉末沉积在其上，这样固化完成时能使功能粉末粘合在压花形状的外表面上。在粉末是磨料的情况下，这会大大地提高初始切割的磨蚀性(aggressiveness)。另外，若粉末是助磨剂或抗负载添加剂，则相对于复合体中的磨料颗粒来说它位于最佳位置。或者，可以在压过花或许在固化并压过花的表面上施加一粘合剂的精细层，随后再施加一上述所讨论种类的功能粉末的涂层。粘合剂可以与磨料/粘合剂配料中所存在的粘合剂是相同或不同的类型。
附图的说明
本文所提供的图1-5是按本发明方法制造的含有用附加磨料颗粒涂覆的磨料浆料的产品的SEM显微照片。
本发明的详细描述
用于将浆料放在常规基材上的涂覆方法可以包括许多常规的涂覆方法，它包括在辊上刮涂、在网上刮涂、二辊或三辊涂布、逆转辊涂布、凹板涂布、槽模涂布(slot-die coating)、喷涂、幕涂布、丝网印刷等。重要的是浆料涂层可以是连续涂层的形式或者如同用凹版单元沉积那样形成图案的形式。另外，可以施加几层涂层或与功能粉末层交替施加，以获得具有独特研磨特征的复合体。
压花工具可以具有任何所需的图案，并且这在很大部分上是由涂覆磨料产品的所需目的决定的。例如，该工具可以是在辊表面上带有切出的表面凹槽(例如三螺旋线形凹槽)的辊。这通常是一种非常有利的结构，它可适用于制造既是非常有特色同时对研磨也是非常有效的对角条纹的图案。或者，可以在工具上刻出许多单元，在施加在磨料—粘合剂层上的图案中这些单元复制成隔离岛状物。可以设计出许多有用的表面图样，包括配料的隔离岛状物或岛状物的图案群。工具本身可以由任何类型的常规压花模件如镀金属的工具、塑料工具、以陶瓷为基的工具等组成。
配料的磨料组分可为已有技术中已知的任何可以买得到的材料如α-氧化铝、(熔凝或烧结的陶瓷)、碳化硅、熔凝的氧化铝/氧化锆、立方氮化硼、金刚石等以及它们的组合。本发明有用的磨料颗粒的平均颗粒大小一般较好的是1至150微米，更好的是1至80微米。然而，一般来说，磨料占配料重量的约10％-90％，较好约为30％-80％。
配料的另一种主要的组分是粘合剂。这是一种可固化的树脂配剂，它选自诸如那些使用电子束、紫外辐射或可见光而固化的可辐射固化的树脂，如丙烯酸酯化的环氧树脂、丙烯酸酯化的聚氨酯和聚酯丙烯酸酯等丙烯酸酯化的低聚物，丙烯酸酯化的单体(包括一丙烯酸酯化、多丙烯酸酯化的单体)，和可热固化的树脂如酚醛树脂、脲/甲醛树脂和环氧树脂以及这些树脂的混合物。事实上，通常较方便的是在配料中存在可辐射固化的组分，它在配料沉积后能比较快地固化，从而提高沉积形状的稳定性。在本申请中，术语“可辐射固化”包括使用可见光、紫外(UV)光和电子束辐射作为导致固化的作用剂。在某些情况下，热固化功能和辐射固化功能可由同一分子中不同的官能度提供。这通常是一个希望的手段。
树脂粘合剂配料也可以包含不反应的热塑性树脂，它可以通过提高自身的消蚀性(erodability)而提高沉积磨料复合体的自锐化特征。这种热塑性树脂的例子包括聚丙二醇、聚乙二醇和聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物等。
可以在磨料浆料配料中加入填料，以改进配料的流变性并改进固化粘合剂的硬度和韧度。有用填料的例子包括金属碳酸盐如碳酸钙、碳酸钠；二氧化硅如石英、玻璃珠、玻璃泡；硅酸盐如滑石、粘土、偏硅酸钙；金属硫酸盐如硫酸钡、硫酸钙、硫酸铝；金属氧化物如氧化钙、氧化铝；和三水合铝(aluminumtrihydrate)。
磨料浆料配剂可以包含助磨剂，以提高研磨效率和切割速度。有用的助磨剂可以是以无机物为基的，如卤化物盐如钠冰晶石、四氟硼酸钾等；或以有机物为基的，如氯化蜡如聚氯乙烯。在此配料中较好的助磨剂是颗粒大小为1至80微米，最好为5至30微米的冰晶石和四氟硼酸钾。助磨剂的重量百分数为0％-50％，最好为10-30％。
本发明实践中所用的磨料-粘合剂浆料配剂还可以包含添加剂，它包括：偶合剂如硅烷偶合剂，例如购自Osi Specialties，Inc.，的A-174和A-1100，有机钛酸盐和锆铝酸盐；抗静电剂如石墨、炭黑等；悬浮剂如煅制硅石(fumedsilica)，例如Cab-0-Sil M5，Aerosil 200；抗负载剂如硬脂酸锌；润滑剂如蜡；润湿剂；染料；填料；粘度改进剂；分散剂；和消泡剂。
视其应用，沉积在浆料表面上的功能粉末可以使磨料产品具有独特的研磨特征。功能粉末的例子包括：1)磨料颗粒-所有的种类和砂粒大小；2)填料-碳酸钙、粘土、二氧化硅、硅灰石、三水合铝等；3)助磨剂-KBF4、冰晶石、卤化物盐、卤化烃等；4)抗负载剂-硬脂酸锌、硬脂酸钙等；5)抗静电剂-炭黑、石墨等；6)润滑剂-蜡、PTFE粉末、聚乙二醇、聚丙二醇、聚硅氧烷等。
沉积配料用的背衬材料可以是织物(织造、非织造或起绒的)、纸张、塑料膜或金属箔。通常，按本发明制造的产品最主要是应用于制造精细研磨的材料，故非常光滑的表面是较好的。这样，对于沉积本发明的复合体配料来说，精细蜡光纸(calendared paper)、塑料膜或带有光滑表面涂层的织物一般是较好的基材。
本发明将参考某些特定的实例作进一步描述，所述实例被理解为仅仅是为了例举，它对本发明的范围没有加以限制。缩写为了简化数据表达，使用下述缩写：聚合物组分
Ebecryl 3605，3700-购自UCB Radcure Chemical Corp.的丙烯酸酯化的环氧低聚物。
TMPTA-购自Sartomer Company，Inc.的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
ICTA-购自Sartomer Co.，Inc.的异氰脲酸酯三丙烯酸酯。
TRPGDA-购自Sartomer Co.，Inc.的二丙烯酸三丙二醇酯。
粘合剂组分
Darocure 1173-购自Ciba-Geigy Company的光引发剂。
Irgacure 651-购自Ciba-Geigy Company的光引发剂。
2-甲基咪唑-购自BASF Corp.的催化剂。
Pluronic 25R2-购自BASF Corp.的聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物。
KBF4-购自Solvay，中间颗粒大小约为20μm的助磨剂。
Cab-O-Sil M5-购自Cabot Corporation的煅制硅石。
颗粒
FRPL-购自Treibacher的熔凝Al2O3(P320或P1000：由“P值”指示的级别)。
煅烧的Al2O3(40μm)-购自Microabrasives Corporation。
背衬
用于眼镜玻璃的3密耳Mylar膜
用于金属操作应用的5密耳Mylar膜
Surlyn涂覆的J-重量的聚酯布
*Surlyn是一种购自Du Pont的离子键树脂SURLYN 1652-1。
磨料浆料配方
                               表I
    组分     I     II     III     IV
Ebecryl 3605    19.3％
Ebecryl 3700  6.3％
    NVP     8.3％
    ICTA  7.9％    14.7％ 14％
    TMPTA  8.1％    14.7％ 14％
    TRPGDA  5.3％
Irgacure 651  0.8％
Darocure 1173     1.1％    0.6％ 0.6％
    2MI     0.2％
Cab-O-Sil  0.8％
    硅烷     1.1％  0.8％
Pluronic 25R2 1.4％
    KBF4    23.3％  23.3％    23.3％ 23.3％
    颗粒    46.7％  46.7％    46.7％ 46.7％
配料的制备过程
使用高剪切混合机以1000rpm的速度将各单体和/或低聚物组分在一起混合5分钟。然后将此粘合剂配料与任何引发剂、润湿剂、消泡剂、分散剂等混合，并在同样的搅拌速度下再继续混合5分钟。接着缓慢地并以下面指定的顺序加入下述组分，在各次加入之间以1500rpm的速度搅拌5分钟：悬浮剂、助磨剂、填料和磨料颗粒。加入磨料颗粒后，将搅拌速度升至2,000rpm，并持续15分钟。在此过程中，小心地监视温度，若温度达到40.6℃的话，则将搅拌速度降至1,000rpm。
沉积配料
将树脂配料涂覆到上面所列的各种常规基材上。在所列举的情况下，使用缝隙设定在所需值的刮涂机来施涂磨料浆料。在室温下进行涂覆。
施加功能粉末和压花
在压花前，用颗粒大小与配料中所用的相同或更细的磨料颗粒对浆料的表面层进行改性。沉积充分的颗粒，形成粘在未固化的粘合剂组分上的单层。采用振荡将过量的粉末从层上去除掉。采用常规的振动筛选法来施加粉末。
用未固化的浆料涂覆基材和施加功能粉末后，立即使用带有所需图案的压花工具赋予磨料树脂和颗粒配料以所需的形状。这种压花装置包括钢背衬辊，它在用钢压花辊施加压力的过程中提供必需的支承。在工具已将其压痕施加到粘度改性的配料上之后，使用金属丝刷装置除去留在单元中的任何干的残渣或松散的颗粒。
固化
在将图案压到粘度改性层上之后，从压花工具上取下基材，转入固化区。当固化是热固化时，提供合适的装置。当固化是用光引发剂激发时，可以提供辐射源。若采用紫外固化，则使用两盏300瓦特的能源：D灯泡和H灯泡，其剂量由形成图案的基材在能源下通过时的速度来控制。在表2所列试验的基体的情况下，用紫外光进行固化。然而，在配料I的情况下，紫外固化之后立刻进行热固化。这种固化过程能充分确保最终尺寸的稳定性。
在第一个实施例中，用刻有17六边形图案的辊对层进行压花。这就获得了如图1和2所示的六边形岛状物的图案。在每种情况下，在表面上撒下磨料颗粒用作功能粉末。在图1中，撒在表面上的磨料是P1000，而在图2中它是P320。在每种情况中，磨料-粘合剂配料都是配料I。
在第二个实施例中，将压花辊刻上25三螺旋线表面图案的凹槽。图3和4图示了正如在第一个试验中分别用P320和P1000磨粒涂覆的配料III和IV。使用同样的涂覆方法。
在第三个实施例中，在压花辊上刻出的图案是45角锥形，采用配料I，获得了以隔离正方形为基的角锥形的图案。在第一个和第二个试验所用的相同的配料上施加P1000砂粒来改进表面。结果图示于图5中。
在所有的三个试验中，从压花时到粘合剂组分完全固化时，在压花表面上的结构基本上保持不变。
也进行了形状相类似但配方和磨料含量改变的其它实施例，它们如表2所列。在所有的情况下，制造方法与首批的三个实施例是相同的；然而，在树脂组成和功能粉末上有变化。
                                     表2
实施例 压花图案 线数/英寸 树脂配料 浆料厚度(密耳) 浆料中的颗粒 功能粉末
 1 六边形     17     I     5  P320  P1000
 2 六边形     17     I     8  P320  P1000
 3 六边形     17     I     10  P320  P1000
 4 六边形     17     I     10  P320  P320
 5 三螺旋线     25     II     7  P320  P320
 6 三螺旋线     25     I     7  P320  P320
 7 三螺旋线     25     I     7  P320  P1000
 8 三螺旋线     25     III     7  P320  P320
 9 三螺旋线     25     III     7  P320  P320＋KBF4
 10 三螺旋线     25     III     7  40μm  40μm
 11 三螺旋线     25     IV     7  40μm  40μm
 12 三螺旋线     40     III     5  P320  P320＋KBF4
 13 三螺旋线     40     III     5  40μm  40μm
 14 三螺旋线     40     IV     5  40μm  40μm
 15 角锥形     45     I     5  P320  P1200
 16 角锥形     45     I     7  P320  P1200
 17 角锥形     45     I     7  P320  P320
 18 角锥形     45     I     10  P320  P1000
17六边形压花辊图案包含深度为559微米，顶部各等边长为1000微米，底部各等边长为100微米的单元。
25三螺旋线图案是由相对于辊轴成45度方向切割的连续槽组成，所述槽的深度为508微米，顶部开口宽度为750微米。
40三螺旋线图案是由相对于辊轴成45度方向切割的连续槽组成，所述槽的深度为335微米，顶部开口宽度为425微米。
45角锥形图案包含以正方形为基的、倒置的角锥形单元，其深度为221微米，侧边大小为425微米。
研磨试验
将若干所列的样品经两个主要类型的研磨试验，其数据列于表3至5中。第一种类型的试验由达600次旋转的Schieffer试验组成，在外径(O.D.)为1.1英寸的中空、304不锈钢工件上加载能产生有效研磨压力为23.2psi的8lbs恒定负载。将形成图案的磨料切成直径为4.5”的盘，并安装到钢背衬板上。背衬板和工件都以顺时针方向旋转，背衬板以195rpm的速度旋转，工件以200rpm的速度旋转。每隔50次旋转记录工件的重量损失，在600次旋转的终点时进行总计。
第二种试验方法由微磨料环试验组成。在此试验中，使用60μm的常规膜产品预粗糙球墨铸铁环(外径为1.75英寸，内径(I.D.)为1英寸，宽度为1英寸)，然后在60psi下用形成图案的磨料研磨。首先将磨料切成1”宽的条，用橡皮靴使其紧靠在工件上。工件以100rpm的速度旋转，并在垂直方向上以125次振动/分钟的速度振动。所有的研磨均在OH200直馏油(straight oil)的润滑浴中进行。每隔10次旋转记录重量损失，在试验的终点时进行总计。
                   表3
 浆料配料中含有FRPL P320颗粒的形成图案的磨料的
          Schieffer试验(500次旋转)
实施例     图案 浆料中的颗粒 功能粉末 总的切削量(参照量的％)
    18  45角锥形(参照)     P320     P1000     100％
    3  17六边形     P320     P1000     104％
    4  17六边形     P320     P320     113％
    8  25三螺旋线     P320     P320     115％
    9  25三螺旋线     P320  P320＋KBF4     143％
                  表4
  浆料配料中含有煅烧的A12O3 40μm颗粒的形成图案的磨料的
                       Schieffer试验(600次旋转)
    实施例     图案 浆料中的颗粒 功能粉末 总的切削量(参照量的％)
C-1(参照)     无     N/A     N/A     100％
    10  25三螺旋线     40μm     40μm     131％
    13  40三螺旋线     40μm     40μm     110％
           表5精密磨削应用的环试验(在60psi下50次旋转)
    实施例     图案 浆料中的颗粒 功能粉末 总的切削量(参照量的％)
C-1(参照)     无     N/A     N/A     100％
    10  25三螺旋线     40μm     40μm     109％
在表3中，清楚地证实了功能粉末和图案的种类的影响。在以45角锥形(P320在配料中，而P1000作为功能粉末)作为参照的情况下，使用较大的17六边形图案时，相同的树脂配料和功能粉末使总的切削量(total cut)略有提高。在所有的用较粗的P320级别代替P1000的情况下，切削量进一步提高。另外，三螺旋线图案优于六边形图案。在功能粉末由KBF4和P320的混合物组成的最后一种情况中，切削量显著地提高。从这组数据可以清楚地看出，功能粉末种类与图案种类相结合明显地改变了研磨性能。
在表4中，将形成图案的磨料与对比例C-1，一种以商品名Q151购自NortonCompany的40μm磨粒的常规精密磨削磨料作比较。从两种形成图案的磨料的试验可以看出，总的切削量比常规产品有显著提高，25三螺旋线优于较细的40三螺旋线图案。
在表5中，将40μm形成图案的磨料在精密磨削应用中进行比较。再一次将其与对比例C-1，一种以商品名Q151购自Norton Company的常规磨料产品进行比较，形成图案的磨料在总的切削量上显示出改进。总之，上述图案在磨料测试应用中具有很好的性能，从一开始就产生了有效的研磨。

Claims (13)

1.一种制造包含粘合到背衬材料上的磨料-粘合剂复合体图案的涂覆磨料的方法，所述方法包括：
(a)以连续或形成图案的方式将包含磨料和可固化树脂粘合剂的浆状配料沉积到基材上；
(b)处理所沉积的配料，至少使配料的表面部分是塑性的但不流动；
(c)接着在粘合剂-磨料配料上压出图案；随后
(d)固化配料的粘合剂组分，以保持所述图案。
2.如权利要求1所述的方法，其中通过施加功能粉末至少提高配料的表面部分的粘度，使所沉积的配料是塑性的但不流动。
3.如权利要求2所述的方法，其中的功能粉末是选自磨料、填料、助磨剂、抗静电粉末、硬脂酸化的粉末和它们的混合物。
4.如权利要求1所述的方法，其中沉积的浆状配料至少包括两层不同的组成。
5.如权利要求2所述的方法，其中也将功能粉末沉积在浆料组合物层之间，形成多层浆状配料的结构。
6.如权利要求1所述的方法，其中磨料-粘合剂配料包含至少一种挥发性组分，并且通过除去至少一些挥发性组分来提高表面层中磨料组分的浓度。
7.如权利要求1所述的方法，其中在施加压花工具前通过降低所述沉积配料的温度使其是塑性的但不流动。
8.如权利要求1所述的方法，其中粘合剂包含可辐射固化或可热固化的树脂，或它们的混合物。
9.如权利要求1所述的方法，其中粘合剂树脂包含不反应的热塑性组分。
10.如权利要求1所述的方法，其中磨料占配方重量的10-90％。
11.如权利要求1所述的方法，其中磨粒选自铈、氧化铝、熔凝氧化铝/氧化锆、碳化硅、立方氮化硼和金刚石。
12.如权利要求1所述的方法，其中配方也包含一种或多种添加剂，所述添加剂是选自助磨剂、惰性填料、抗静电剂、润滑剂、抗负载剂和它们的混合物。
13.如权利要求12所述的方法，其中配料包含选自冰晶石、四氟硼酸钾和它们混合物的助磨剂。
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