CN109789532A - 具有静电取向的磨料颗粒的非织造磨料制品及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开磨料制品，这些磨料制品包括具有多个纤维的非织造纤维基材和多个成形磨料颗粒，每个成形磨料颗粒附着到相应的纤维，每个成形磨料颗粒具有长度(L)和在与长度基本垂直的方向上确定的宽度(W)，长度与宽度的比限定至少1.1的纵横比(L/W)，每个磨料颗粒相对于它相应的纤维进行取向，并且超过50％的磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。成形磨料颗粒可具有多边形棱柱的几何形状，该多边形棱柱上具有两个主面和至少三个侧面。本发明还公开了制备磨料制品的方法。

Description

具有静电取向的磨料颗粒的非织造磨料制品及其制造方法
技术领域
本公开整体涉及非织造磨料制品，并且更具体地涉及具有磨料颗粒的非织造纤维基材，该磨料颗粒被取向以实现各种有利效果。
背景技术
磨料制品是众所周知的并且在工业过程中广泛使用。已知此类制品可包括织造或非织造非织造纤维，参见例如，美国专利9,248,951(Nakayama等人)。还已知静电力可用于在制造磨料制品期间操纵磨料颗粒，参见例如，美国专利8,869,740(Moren等人)。
发明内容
本公开描述了非织造磨料制品，以及用于制造这些制品的方法。在所公开的示例性实施方案中，将磨料颗粒施加到非织造纤维基材，使得大部分磨料颗粒以有利的取向附着到基底纤维。所得的非织造磨料制品可表现出一种或多种有利的技术效果，例如，较高的初始材料移除率(初始切割速率)、较高的长期(平衡)切割速率和/或在研磨或抛光过程中使用时改善研磨表面的表面光洁度。令人惊讶的是，在制造过程中施加静电力导致大多数磨料颗粒采用这种有利的取向，否则这将是低概率构造。
因此，在一个示例性实施方案中，本公开描述了磨料制品，这些磨料制品包括具有多个纤维的非织造纤维基材和多个成形磨料颗粒，每个成形磨料颗粒附着到相应的纤维，每个成形磨料颗粒具有长度(L)和在与长度基本垂直的方向上确定的宽度(W)，长度与宽度的比限定至少1.1的纵横比(L/W)，每个磨料颗粒相对于它相应的纤维进行取向，并且超过50％的磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸，如使用如本文所定义的取向测试从显微照片中在视觉上确定的那样。
在另一方面，本公开描述了一种形成磨料制品的方法，该方法包括提供具有多个纤维的非织造纤维基材，通过电场传送非织造纤维基材，以及在保持电场的同时将多个成形磨料颗粒施加到非织造纤维基材。每个成形磨料颗粒附着到相应的纤维，并且每个成形磨料颗粒具有长度(L)和在与长度基本垂直的方向上确定的宽度(W)，长度与宽度的比限定至少1.1的纵横比(L/W)。此外，每个磨料颗粒相对于它相应的纤维进行取向，并且超过50％的磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸，如使用如本文所定义的取向测试在视觉上确定的那样。
在一些示例性实施方案中，每个成形磨料颗粒使用粘结剂、可固化粘合剂组合物或与相应纤维的热诱导粘结中的至少一者附着到相应的纤维。
在磨料制品和方法的一些示例性实施方案中，每个成形磨料颗粒可具有多边形棱柱的形状，该多边形棱柱上具有两个主面和至少三个侧面以及在顶点处形成的至少一个切割点，并且每个微粒均附着到具有切割点的所需有利取向的非织造纤维。
优选地，大部分磨料颗粒具有相对于这些颗粒所附着的相应纤维的取向，使得大部分切割点在远离纤维表面的方向上进行取向。在磨料制品和方法的某些示例性实施方案中，根据取向测试，每个相对于它相应的纤维进行取向的磨料颗粒超过55％，或者甚至超过65％或75％。
示例性实施方案列表
A.一种磨料制品，包括：
非织造纤维基材，该非织造纤维基材包括多个纤维；和
多个成形磨料颗粒，每个成形磨料颗粒附着到相应的纤维，其中每个成形磨料颗粒具有长度(L)和在与长度基本垂直的方向上确定的宽度(W)，长度与宽度的比限定至少1.1的纵横比(L/W)，另外其中每个磨料颗粒相对于它相应的纤维进行取向，此外其中超过50％的磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。
B.根据实施方案A所述的磨料制品，其中每个成形磨料颗粒具有多边形棱柱的几何形状，该多边形棱柱上具有两个主面和至少三个侧面。
C.根据实施方案A或B所述的磨料制品，其中超过65％的磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。
D.根据实施方案C所述的磨料制品，其中超过75％的磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。
E.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中这些磨料颗粒包括溶胶-凝胶陶瓷、氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、金刚石或它们的组合。
F.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该非织造纤维基材是使用气流成网、熔喷、熔纺或它们的组合来制备的。
G.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中多个纤维包括(共)聚合物纤维。
H.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，还包括将成形磨料颗粒附着到多个非织造纤维的粘结剂。
I.根据实施方案H所述的磨料制品，其中该粘结剂包括酚醛树脂、苯氧基树脂、酚醛清漆树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂或它们的组合。
J.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中多个非织造纤维在这些纤维之间的多个交点处粘结在一起。
K.一种形成磨料制品的方法，包括：
提供包括多个纤维的非织造纤维基材；通过电场传送非织造纤维基材；以及
在保持电场的同时将多个成形磨料颗粒施加到非织造纤维基材，其中每个成形磨料颗粒附着到相应的纤维，另外其中每个成形磨料颗粒具有长度(L)和在与长度基本垂直的方向上确定的宽度(W)，长度与宽度的比限定至少1.1的纵横比(L/W)，另外其中每个磨料颗粒相对于它相应的纤维进行取向，此外其中超过50％的磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。
L.根据实施方案K所述的方法，其中每个成形磨料颗粒具有多边形棱柱的几何形状，该多边形棱柱上具有两个主面和至少三个侧面。
M.根据实施方案K或L所述的磨料制品，其中超过65％的磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。
N.根据实施方案M所述的磨料制品，其中超过75％的磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。
O.根据实施方案K、L、M或N中任一项所述的方法，其中每个成形磨料颗粒使用粘结剂、可固化粘合剂组合物或与相应纤维的热诱导粘结中的至少一者附着到相应的纤维。
已总结本公开的示例性实施方案的各种方面和优点。上面的发明内容并非旨在描述本公开的当前某些示例性实施方案的每个例示的实施方案或每种实施方式。下面的附图和具体实施方式更具体地举例说明了使用本文所公开的原理的某些优选实施方案。
附图说明
图1为根据本公开的示例性颗粒分配设备的示意图。
图2为颗粒分配设备的一个替代实施方案的示意图。
图3为颗粒分配设备的另一个替代实施方案的示意图。
图4为根据实施例1制备的颗粒装载的非织造非织造纤维的光显微照片。
图5为根据实施例2制备的颗粒装载的非织造非织造纤维的一个侧面的光显微照片。
图6为图5的颗粒装载的非织造非织造纤维的相反侧面的光显微照片。
图7为根据实施例3制备的颗粒装载的非织造非织造纤维的一个侧面的光显微照片。
图8为图7的颗粒装载的非织造非织造纤维的相反侧面的光显微照片。
在附图中，相似的附图标号指示相似的元件。虽然可不按比例绘制的上面标识的附图阐述了本公开的各种实施方案，但还可想到如在具体实施方式中所提到的其它实施方案。在所有情况下，本公开以示例性实施方案的表示的方式而非通过表述限制来描述当前所公开的公开内容。应当理解，本领域的技术人员可想出许多其它修改和实施方案，这些修改和实施方案落在本公开的范围和实质内。
具体实施方式
对于以下定义术语的术语表，除非在权利要求书或说明书中的别处提供不同的定义，否则整个申请应以这些定义为准。
术语表
在整个说明书和权利要求书中使用某些术语，虽然大部分为人们所熟知，但仍可需要作出一些解释。应当理解，如本文所用：
术语“(共)聚合物”包括均聚物和共聚物，以及可例如通过共挤出或通过反应(包括例如，酯交换反应)以可混溶共混物形式形成的均聚物或共聚物。术语“共聚物”包括无规共聚物、嵌段共聚物和星形(例如，树枝状)共聚物。
关于特定层的术语“邻接”意指在某一位置与另一层接合或附接到另一层，在该位置处，两个层彼此紧挨(即，相邻)并直接接触，或彼此邻接但不直接接触(即，在两个层之间插入一个或多个附加层)。
通过所公开的涂覆制品中的各种元件的位置使用取向术语诸如“在...顶上”、“在...上”、“在...之上”“覆盖”、“最上方”、“在...下面”等，我们指元件相对于水平设置的、面向上方的基底的相对位置。然而，除非另外指明，否则本发明并非旨在基底或制品在制造期间或在制造后应具有任何特定的空间取向。
关于数值或形状的术语“约”或“大约”意指该数值或属性或特征的+/-5％，但明确地包括确切的数值。例如，“约”1Pa-sec的粘度是指粘度为0.95Pa-sec至1.05Pa-sec，但也明确地包括刚好1Pa-sec的粘度。类似地，“大体上正方形”的周边旨在描述具有四条侧棱的几何形状，其中每条侧棱的长度为任何其它侧棱的长度的95％至105％，但也包括其中每条侧棱刚好具有相同长度的几何形状。
关于属性或特征的术语“基本上”意指该属性或特征表现出的程度大于该属性或特征的相背对面表现出的程度。例如，“基本上”透明的基底是指与不透射(例如，吸收和反射)相比透射更多辐射(例如，可见光)的基底。因此，透射入射在其表面上的可见光多于50％的基底是基本上透明的，但透射入射在其表面上的可见光的50％或更少的基底不是基本上透明的。
如本说明书和所附实施方案中所用，除非内容清楚指示其它含义，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括多个指代物。因此，例如，关于的包含“一种化合物”的细旦纤维包含两种或多种化合物的混合物。如本说明书和所附实施方案中所用的，除非内容清楚指示其它含义，否则术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用。
如本说明书中所用的，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包括的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5)。
除非另外指明，否则本说明书和实施方案中所使用的表达量或成分、性质测量等的所有数字在所有情况下均应理解成由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附实施方案列表中示出的数值参数可根据本领域的技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的期望属性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的情况下，至少应根据所报告的数值的有效数位并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
在不脱离本公开实质和范围的情况下，可对本公开的示例性实施方案进行各种修改和更改。因此，应当理解，本公开的实施方案并不限于以下描述的示例性实施方案，而应受权利要求书及其任何等同物中示出的限制因素控制。
示例性非织造磨料制品
本公开描述了磨料制品，这些磨料制品包括具有多个纤维的非织造纤维基材和多个成形磨料颗粒，每个成形磨料颗粒附着到相应的纤维，每个成形磨料颗粒具有长度(L)和在与长度基本垂直的方向上确定的宽度(W)，长度与宽度的比限定至少1.1的纵横比(L/W)，每个磨料颗粒相对于它相应的纤维进行取向，并且超过50％的磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸，如使用如下进一步定义的取向测试从显微照片中在视觉上确定的那样。
本公开还描述了形成磨料制品的方法，该方法包括提供具有多个纤维的非织造纤维基材，通过电场传送非织造纤维基材，以及在保持电场的同时将多个成形磨料颗粒施加到非织造纤维基材。每个成形磨料颗粒附着到相应的纤维，并且每个成形磨料颗粒具有长度(L)和在与长度基本垂直的方向上确定的宽度(W)，长度与宽度的比限定至少1.1的纵横比(L/W)。此外，每个磨料颗粒相对于它相应的纤维进行取向，并且超过50％的磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸，如使用如本文所定义的取向测试从显微照片中在视觉上确定的那样。
在磨料制品和方法的一些示例性实施方案中，每个成形磨料颗粒可具有多边形棱柱的形状，该多边形棱柱上具有两个主面和至少三个侧面以及在顶点处形成的至少一个切割点，并且每个微粒均附着到具有切割点的所需有利取向的非织造纤维。
优选地，大部分磨料颗粒具有相对于这些颗粒所附着的相应纤维的取向，使得大部分切割点在大体上远离纤维表面的方向上进行取向。
在一些示例性实施方案中，每个成形磨料颗粒使用粘结剂、可固化粘合剂组合物或与相应纤维的热诱导粘结中的至少一者附着到相应的纤维。
在某些示例性实施方案中，超过55％、65％或甚至75％的磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸，如使用如本文所定义的取向测试从光显微照片中在视觉上确定的那样。
非织造纤维基材
任何非织造纤维基材均可适用于实践本公开的各种示例性实施方案。合适的非织造纤维基材通常具有约0.02毫米至约5毫米、约0.05毫米至约2.5毫米或约0.1毫米至约0.4毫米的厚度。
优选地，非织造纤维基材以半连续幅材或卷的形式提供。示例性半连续幅材基底包括但不限于密集的非织造纤维幅材(例如，包括气流成网、熔纺、纺粘、水刺、熔喷非织造非织造纤维)、缝纫或缝编的非织造纤维幅材、稀松布、它们经处理的形式以及这些材料中的两种或多种的组合。
非织造纤维基材可由任何已知的纤维制成，无论是天然纤维、合成纤维，还是天然纤维和合成纤维的共混物。可用的纤维材料的示例包括包含以下物质的纤维或纱线：聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺(例如己二酰己二胺、聚己内酰胺)、聚丙烯、丙烯酸类(由丙烯腈聚合物形成)、醋酸纤维素、聚偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物、石墨、聚酰亚胺、丝、棉、亚麻、黄麻、大麻或人造丝。可用的纤维可具有天然材料，或具有例如从服装裁剪、地毯制造、纤维制造或纺织加工中回收的再循环材料或废弃材料。可用的纤维可为同质的，或为诸如双组分纤维之类的复合材料(例如，共纺的皮-芯型纤维)。纤维可以是拉伸的和卷曲的，但也可以是连续或半连续的细丝，诸如通过熔纺或纺粘过程形成的那些。
在一些目前优选的实施方案中，非织造纤维基材是使用气流成网、熔喷、熔纺或它们的组合来制备的。合适的气流成网的非织造纤维基材以及制备此类气流成网的幅材的方法描述于，例如，美国专利9.422,653和美国公布专利申请2013/0101805和2013/0030340(均为Wu等人)中。合适的熔喷非织造纤维基材描述于，例如，美国专利8,802,002和6,492,286(均为Berrigan等人)中。合适的熔纺或纺粘非织造纤维基材描述于，例如，美国专利9,416,485、9,194065、6,824,372和6,607624(均为Berrigan等人)中。
多个纤维可有利地包括(共)聚合物纤维。当多个纤维包括(共)聚合物纤维时，可通过将纤维加热到纤维所包含的(共)聚合物的软化点处的温度或高于该(共)聚合物的软化点处的温度、但优选低于该(共)聚合物的熔点的温度使用热诱导粘结来将多个磨料颗粒粘结到非织造纤维。
任何合适的(共)聚合物均可用于实践示例性实施方案，其中多个纤维有利地包括(共)聚合物纤维。目前有利的(共)聚合物包括，例如，聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚酯以及它们的组合。
在一些示例性实施方案中，优选使用多组分纤维。如本文所用，术语“多组分纤维”是用于指由两种或多种聚合物材料形成的纤维。合适的多组分纤维构造包括但不限于皮-芯型构造、并列构造和“海岛型”构造(例如由日本冈山的可乐丽公司(Kuraray Company,Ltd.,Okayama,Japan)生产的纤维)。合适的多组分纤维描述于，例如，美国专利6,057,256(Krueger等人)中。
双组分纤维是目前优选的多组分纤维。如本文所用，“双组分”纤维是具有两种组分的纤维，每种组分占据纤维的横截面积的一部分并且在纤维的基本长度上延伸。双组分纤维可由材料的共混物形成，这些材料包括已经向其中共混了某些添加剂(诸如颜料或染料)的材料。
双组分微纤维(诸如芯-皮或并列的双组分纤维)可以是尤其有用且有利的。然而，在一些示例性实施方案中，也可有利地使用表现出不同的软化点或熔点的两种或多种单组分纤维组合物的共混物。单组分纤维是其中纤维跨它们的横截面具有基本相同组成的纤维，但是“单组分”还包括共混物或包含添加剂的纤维，其中基本均一组成的连续相跨横截面和在纤维长度上延伸。在其它有益效果中，使用单一组分纤维的能力降低了制造的复杂性，并且对幅材的使用限制较少。
对于其中纤维包括(共)聚合物纤维的实施方案，通常发现有利的是，使用热粘结将多个纤维在这些纤维之间的多个交点处粘结在一起。此类粘结描述于，例如，美国专利9,139,940、7,695,660、7,279,440和6,916,752(均为Berrigan等人)中。此类纤维之间的粘结可起到增加非织造纤维基材的完整性的作用。非织造纤维基材的强度理想地应足以抵抗研磨过程期间的撕裂或其它损坏。
非织造纤维基材的厚度和光滑度也应适于，例如，根据带涂层磨料制品的预期应用或用途提供带涂层磨料制品所需的厚度和光滑度。
非织造纤维基材可具有任何基重；通常，在100克/平方米至1000克/平方米(gsm)的范围内，更通常在450gsm至600gsm的范围内，并且甚至更通常在450gsm至575gsm的范围内。
为了促进任选的粘结剂树脂或粘合剂与非织造纤维基材的粘附力，可以通过已知方法，包括电晕放电、紫外光暴露、电子束暴露、火焰放电和/或刮擦，将基底的一个或多个表面改性。
在一些示例性实施方案中，非织造纤维基材包括纤维稀松布。合适的纤维稀松布可包括例如织造布和针织布，它们可包括无机纤维和/或有机纤维。例如，稀松布中的纤维可包括线材、陶瓷纤维、玻璃纤维(例如纤维玻璃)和有机纤维(例如天然有机纤维和/或合成有机纤维)。有机纤维的示例包括棉纤维、黄麻纤维和帆布纤维。合成纤维的示例包括尼龙纤维、人造丝纤维、聚酯纤维和聚酰亚胺纤维)。
磨料颗粒
适用于本公开的示例性实施方案的磨料颗粒应具有足够的硬度和表面粗糙度，以用作研磨或抛光过程中的磨料颗粒。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。
在一些示例性实施方案中，可选择长度和/或宽度在0.1毫米至3.5毫米(mm)、更通常0.05mm至3.0mm、并且更通常0.1mm至2.6mm的范围内的磨料颗粒，但也可使用其它长度和宽度。可选择厚度在0.1微米至1.6毫米、更通常1微米至1.2毫米的范围内的磨料颗粒，但是也可使用其它厚度。
用于实践本公开的优选的成形磨料颗粒具有由长度(L)和在与长度基本垂直的方向上确定的宽度(W)限定的形状，并且长度与宽度的比限定至少1.1、至少1.2、至少1.3,、至少1.4、至少1.5、至少1.75、至少2或者甚至至少3、4、5、6或更大的纵横比(L/W)。最优选的磨料颗粒通常具有小于5、小于4、小于3或甚至小于2的纵横比。
成形磨料颗粒具有长度(L)和在与长度基本垂直的方向上确定的宽度(W)，其中长度和宽度的比限定至少1.1的纵横比(L/W)，可有利地用于本公开的过程。
磨料颗粒可包括合成的溶胶-凝胶陶瓷材料或天然矿物质，诸如氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、金刚石或它们的组合。
合适的成形磨料颗粒包括成形陶瓷磨料颗粒或成形磨料复合颗粒以及它们的组合。合适的成形磨料颗粒的示例包括但不限于，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，诸如可以商品名3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)商购获得的那些；褐色氧化铝；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；熔融氧化铝氧化锆；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-凝胶衍生的磨料颗粒(例如，包括成形和粉碎的形式)；以及它们的组合。另外的示例包括粘结剂基质中磨料颗粒的成形磨料复合物，诸如美国专利5,152,917(Pieper等人)中所述的那些。
可从其中分离出所需的成形磨料颗粒的合适的溶胶-凝胶衍生的磨料颗粒的示例，以及它们的制备方法可见于：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。还设想，成形磨料颗粒可包括磨料凝聚物，诸如例如，美国专利4,652,275(Bloecher等人)或4,799,939(Bloecher等人)中所述的那些。
优选地，磨料颗粒(并且尤其是磨料颗粒)包括陶瓷磨料颗粒，诸如例如溶胶-凝胶衍生的多晶α氧化铝颗粒。可以根据例如美国专利5,213,591(Celikkaya等人)和美国2009/0165394 A1(Culler等人)以及2009/0169816 A1(Erickson等人)中所述的方法，使用溶胶-凝胶前体α氧化铝颗粒来制备由α氧化铝、镁铝尖晶石以及稀土六铝酸盐的微晶构成的陶瓷磨料颗粒。
关于制备溶胶-凝胶法衍生的磨料颗粒的方法的更多细节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)中，以及U.S.2009/0165394 Al(Culler等人)中。
可用的成形磨料颗粒可如美国专利5,201,916(Berg)、5,366,523(Rowenhorst(Re35,570))和5,984,988(Berg)中所述。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，然后将这些磨料颗粒粉碎以形成碎片，这些碎片保持它们初始形状特征结构的一部分。
在本公开的过程的实践中，目前优选使用具有多边形棱柱形状的精确成形磨料颗粒，该多边形棱柱上具有两个主面和至少三个侧面。
在一些示例性实施方案中，精确成形α氧化铝颗粒具有至少部分地由用于制备它们的生产工具中的腔的形状决定的形状。关于此类精确成形磨料颗粒以及它们的制备方法的细节可见于，例如，美国专利9,039,797、8.845.773、8,764,865、8,142,531(Adefris等人)、8,142,891(Culler等人)、8,142,532 B2(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。
一种特别有用的精确成形磨料颗粒形状是具有倾斜侧壁的截头三角锥的形状，这描述于上文引用的参考文献中。
任选的粘结剂或粘合剂
在一些示例性实施方案中，磨料制品还可有利地包括将成形磨料颗粒附着到多个非织造纤维的粘结剂或粘合剂。粘结剂或粘合剂可有利地选自，例如，酚醛树脂、苯氧基树脂、酚醛清漆树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂或它们的组合。
优选地，使用颗粒附着的粘结剂或粘合剂层(例如涂层)在非织造纤维幅材或非织造纤维自身上提供颗粒附着的表面。
颗粒附着的粘结剂或粘合剂层可具有任何合适的组成。例如，此涂层可为磨料领域中通常所说的“底胶层”。此底胶层可为例如酚醛树脂或其它已知的底胶层组合物中的任一种。底胶层涂覆器405可以是，例如，涂布机、辊涂机、喷涂系统或杆涂布机。
在各种示例性实施方案中，底胶层通过至少部分地固化底胶层前体来形成，该底胶层前体是根据本公开的可固化发粘粘合剂组合物。该发粘可固化粘合剂组合物包括甲阶酚醛树脂和脂族粘性改性剂，并且甲阶酚醛树脂的量占甲阶酚醛树脂和脂族粘性改性剂的组合重量的60重量％至98重量％。
一般来讲，酚醛树脂通过酚和甲醛的缩合形成，并通常归类为甲阶酚醛树脂或酚醛清漆酚醛树脂。酚醛清漆酚醛树脂是酸催化的，并且甲醛与苯酚的摩尔比小于1:1。甲阶(也称可溶)酚醛树脂可通过碱性催化剂催化，并且甲醛与苯酚的摩尔比大于或等于1，通常在1.0和3.0之间，因此存在侧基式羟甲基基团。适用于催化甲阶酚醛树脂的醛和酚组分之间的反应的碱性催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化钾、氢氧化钙、有机胺、和碳酸钠，所有这些都作为溶解在水中的催化剂溶液。
甲阶酚醛树脂通常作为与水和/或有机溶剂(例如醇)的溶液进行涂覆。通常，溶液包含约70重量％至约85重量％的固体，但可使用其它浓度。
酚醛树脂是公知的，并且可容易地从商业来源获得。可用于实施本公开的可商购获得的甲阶酚醛树脂的示例包括以商品名VARCUM(例如，29217、29306、29318、29338、29353)由杜雷兹公司(Durez Corporation)销售的那些；以商品名AEROFENE由美国佛罗里达州巴托的阿施兰德化学公司(Ashland Chemical Co.,Bartow,FL)销售的那些(例如，AEROFENE 295)；以及以商品名“PHENOLITE”由韩国首尔的江南化学有限公司(KangnamChemical Company Ltd.,Seoul,South Korea)销售的那些(例如，PHENOLITE TD-2207)。
除了甲阶酚醛树脂之外，可固化发粘粘结剂前体可有利地包括脂族粘性改性剂。可固化发粘粘结剂前体含有基于甲阶酚醛树脂和脂族粘性改性剂的组合重量的60重量％至98重量％、或90重量％至98重量％的甲阶酚醛树脂。因此，可固化发粘粘结剂前体组合物含有基于甲阶酚醛树脂和脂族粘性改性剂的组合重量的2重量％至40重量％、或2重量％至10重量％的脂族粘性改性剂。脂族粘性改性剂具有改性甲阶酚醛树脂的粘着性的意料不到的效果，从而产生可固化发粘粘结剂前体组合物。
合适的脂族粘性改性剂的示例包括：脂族松香和它们的脂族衍生物；脂族液体烃树脂；脂族固体烃树脂；液体天然橡胶；氢化聚丁二烯；聚四亚甲基醚二醇；如美国专利4,418,120(Kealy等人)中所述的丙烯酸异辛酯丙烯酸共聚物；以及如美国2014/0170362 A1(Ali等人)中所述的丙烯酸两性离子两亲性聚合物。如果需要，可使用多于一种甲阶酚醛树脂和/或多于一种脂族粘性改性剂的组合。
可用的脂族松香和它们的脂族衍生物包括，例如，天然松香和改性松香以及它们的氢化衍生物的脂族酯(例如，以PERMALYN 2085销售的妥尔油松香的甘油酯和以FORAL 5-E销售的氢化脂松香的甘油酯，二者均可商购自伊士曼化学公司(Eastman ChemicalCompany)，以及以AQUATAC 6085从佛罗里达州杰克逊维尔的亚利桑那化学(ArizonaChemical,Jacksonville,FL)获得的脂族松香酯分散体)，氢化松香树脂(例如，部分氢化松香由伊士曼化学公司(Eastman Chemical Company)以STAYBELITE-E生产，并且完全氢化松香的商品名为FORAL AX-E)，二聚松香树脂(例如，POLY-PALE部分二聚松香是由伊士曼化学公司(Eastman Chemical Company)供应的部分二聚的松香产品)，以及脂族改性松香树脂(例如，以LEWISOL 28-M或LEWISOL 29-M销售的马来酸酐改性的松香树脂)。
合适的脂族烃树脂增粘剂的示例包括通过路易斯酸催化的聚合反应从液体C5原料中衍生的增粘剂，以及它们的氢化衍生物。可商购获得的脂族烃树脂增粘剂包括由田纳西州金斯波特的伊士曼化学公司(Eastman Chemical Company,Kingsport,TN)以商品名PICCOTAC 1020、PICCOTAC 1095、PICCOTAC 1098、PICCOTAC 1100和PICCOTAC 1115以及以氢化形式为EASTOTAC H-100E、EASTOTAC H-115E和EASTOCTAC H-130E销售的那些。
液体天然橡胶是具有较短的聚合物链的天然橡胶的改性形式。许多液体天然橡胶是可商购获得的。示例包括由宾夕法尼亚州科茨维尔的DPR工业(DPR industries,Coatesville,PA)以商品名DPR 35、DPR 40、DPR 75和DPR 400销售的液体天然橡胶。
氢化聚丁二烯可商购获得；例如，以KRATON LIQUID L1203从得克萨斯州休斯顿的科腾聚合物美国有限责任公司(Kraton Polymers US LLC,Houston,TX)，以及以POLYTAIL从新泽西州纽瓦克市的三菱国际聚合物/贸易公司(Mitsubishi International Polymer/Trade Corporation,Newark,NJ)商购获得。聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)为蜡质白色固体，该固体在室温下熔融成澄清无色的粘滞液体。PTMEG由四氢呋喃的催化聚合产生。示例性聚四亚甲基醚二醇包括可以商品名TETRATHANE从维吉尼亚州韦恩斯伯格的英威达公司(Invista,Waynesboro,VA)商购获得的那些(例如，TETRATHANE 250、650、1000、1400、1800、2000和2900)。可用的丙烯酸异辛酯和丙烯酸的共聚物描述于美国专利4,418,120(Kealy等人)中。示例包括丙烯酸异辛酯(IOA)和丙烯酸(AA)的共聚物，其中IOA:AA的重量比在93:7至97:3的范围内；更优选地，为约95:5。
可用的脂族两性离子两亲性丙烯酸聚合物描述于美国2014/0170362 A1(Ali等人)中。可用的两性离子两亲性丙烯酸类聚合物的示例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、它们的盐或它们的共混物的阴离子单体；具有8和12个之间的碳的醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；以及具有烷基铵官能团的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的阳离子单体的聚合产物。任选地，一种或多种附加单体被包括在本发明的两性离子聚合物中。在一些实施方案中，阴离子单体为丙烯酸或甲基丙烯酸，并且该酸在聚合反应之前或之后通过中和作用转化成相应的羧酸盐。
在一些实施方案中，丙烯酸、甲基丙烯酸或它们的盐是它们中的两种或多种的混合物。在一些实施方案中，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯是两种或多种此类酯的混合物；在一些实施方案中，阳离子单体是两种或多种此类阳离子单体的混合物。
在一些实施方案中，丙烯酸、甲基丙烯酸、它们的盐或它们的共混物的聚合产物在两性离子聚合物中的存在量为：基于聚合物的总重量的约0.2重量％至5重量％、或者两性离子聚合物的约0.5重量％至5重量％；或者各种中等水平，诸如0.3重量％、0.4重量％、0.6重量％、0.7重量％以及0.2重量％和5.0重量％之间的以0.1重量％的增量表示的所有其它此类单个值；以及以0.1重量％的增量涵盖任一上述单个值的任何范围，诸如0.2重量％至0.9重量％、1.2重量％至3.1重量％等。
在一些实施方案中，具有8和12个之间的碳的醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯包括直链、支链或环状的醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。尽管不旨在限制，但可用于丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的醇的示例包括辛醇、异辛醇、壬醇、异壬醇、癸醇、十一醇和十二醇。在一些实施方案中，该醇为异辛醇。在一些实施方案中，具有8和12个之间的碳的醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯为两种或多种此类化合物的混合物。
在一些实施方案中，具有8和12个之间的碳的醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合产物在两性离子聚合物中的存在量为：聚合物总重量的约50重量％至95重量％、或聚合物总重量的约60重量％至90重量％、或聚合物总重量的约75重量％至85重量％；或各种中等水平，诸如51重量％、52重量％、53重量％、54重量％以及50重量％和95重量％之间的以1重量％的增量表示的所有其它此类单个值；以及以1重量％的增量涵盖任一上述单个值的任何范围，诸如约54重量％至81重量％、约66重量％至82重量％、约77重量％至79重量％等的范围。
在一些实施方案中，阳离子单体是包含烷基铵官能团的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。在一些实施方案中，阳离子单体是丙烯酸2-(三烷基铵)乙酯或甲基丙烯酸2-(三烷基铵)乙酯。在此类实施方案中，烷基基团的性质没有特别限制；然而，成本和实用性限制了可用的实施方案的数量。
在一些实施方案中，丙烯酸2-(三烷基铵)乙酯或甲基丙烯酸2-(三烷基铵)乙酯通过丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯或甲基丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯与烷基卤化物的反应形成；在此类实施方案中，丙烯酸2-(三烷基铵)乙酯或甲基丙烯酸2-(三烷基铵)乙酯的三个烷基基团中至少两个为甲基。在一些此类实施方案中，所有三个烷基基团均为甲基基团。在其他实施方案中，三个烷基中有两个为甲基，并且第三个烷基为具有2至24个碳原子、或6至20个碳原子、或8至18个碳原子、或者16个碳原子的直链基团、支链基团、环状基团或脂环基团。在一些实施方案中，阳离子单体是这些化合物中的两种或多种的混合物。
与阳离子单体的铵官能团相关联的阴离子没有特别限制，并且许多阴离子可结合本发明的各种实施方案使用。在一些实施方案中，阴离子是卤素阴离子，诸如氯离子、溴离子、氟离子或碘离子；在一些此类实施方案中，阴离子是氯离子。在其它实施方案中，阴离子是BF4-、-N(SO2CF3)2、-O3SCF3或-O3SC4F9。在其它实施方案中，阴离子是硫酸甲酯。在其它实施方案中，阴离子是氢氧根离子。
在一些实施方案中，一种或多种阳离子单体包括这些阴离子中的两种或多种的混合物。在一些实施方案中，使用丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯或甲基丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯来进行聚合，然后使聚合物中存在的氨基基团与合适的烷基卤化物反应形成相应的卤化铵官能团，来原位形成相应的铵官能团。在其它实施方案中，将铵官能化单体掺入阳离子聚合物中，并且然后交换阴离子以提供不同的阴离子。在此类实施方案中，使用本领域技术人员已知和常用的任何常规过程进行离子交换。
在一些实施方案中，阳离子单体的聚合产物在两性离子聚合物中的存在量为：基于两性离子聚合物的总重量的约2重量％至45重量％、或两性离子聚合物的约2重量％至35重量％、或两性离子聚合物的4重量％至25重量％、或两性离子聚合物的6重量％至15重量％、或两性离子聚合物的7重量％至10重量％；或各种中等水平，诸如3重量％、5重量％、6重量％、8重量％，以及2重量％和45重量％之间的以1重量％的增量表示的所有其它此类单个值，以及以1重量％的增量涵盖上述单个值的任何范围，诸如2重量％至4重量％、7重量％至38重量％、20重量％至25重量％等。
可固化发粘粘结剂前体材料也可含有添加剂，诸如纤维、润滑剂、润湿剂、触变材料、表面活性剂、颜料、染料、抗静电剂(例如，炭黑、氧化钒、石墨等)、偶联剂(例如，硅烷、钛酸盐、锆铝酸盐等)、增塑剂、助悬剂等。对这些任选添加剂的量进行选择，以提供优选的特性。偶联剂可以提高对磨料颗粒和/或填料的粘附力。粘结剂化学品可以是热固化的、辐射固化的或它们的组合。关于粘合剂化学性质的更多细节，可见于美国专利4,588,419(Caul等人)、美国专利4,751,138(Tumey等人)和美国专利5,436,063(Follett等人)。
可固化发粘粘结剂前体材料还可含有填料或助磨剂，通常为颗粒物质的形式。通常，颗粒物质为无机材料。可用于本公开的填料的示例包括：金属碳酸盐(例如，碳酸钙(例如白垩、方解石、泥灰土、石灰华、大理石和石灰石)、碳酸钙镁、碳酸钠、碳酸镁)、二氧化硅(例如，石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)硅酸盐(例如，滑石、粘土、(蒙脱石)长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、铝酸钠、硅酸钠)金属硫酸盐(例如，硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸铝钠，硫酸铝)、石膏、蛭石、木粉、三水合铝、碳黑、金属氧化物(例如，氧化钙(石灰)、氧化铝、二氧化钛)和金属亚硫酸盐(例如，亚硫酸钙)。
复胶层前体可以与底胶层前体相同或不同。可用于复胶层前体的合适的热固性树脂的示例包括，例如，可自由基聚合的单体和/或低聚物、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、氨基塑料树脂、氰酸酯或它们的组合。
可用的粘合剂前体包括，例如，热固化树脂和辐射固化树脂，这些树脂可例如通过热和/或暴露于辐射而被固化。复胶层前体也可被各种添加剂改性(例如，如上文相对于底胶层前体所述的)。例如，根据常规实践并取决于所使用的树脂，可将催化剂和/或引发剂加入热固性树脂中。
在一些实施方案中，施加热能以促进热固性树脂(例如，根据本公开的复胶层前体或可固化发粘粘结剂材料前体组合物)的固化。然而，也可使用其它能量源(例如，微波辐射、红外光、紫外光、可见光)。该选择一般将取决于所选择的特定树脂体系。
优选地，任选的粘结剂或粘合剂是经历固化反应以将成形磨料颗粒附着到非织造纤维的反应性组分。在一些示例性实施方案中，固化反应可以是单体、低聚物和/或预聚物原位形成粘结剂或粘合剂的反应。可使用任何合适的固化反应；然而，一般优选自由基聚合、缩合反应、交联反应等。
固化反应可以是热诱导的固化反应，或者可以是辐射诱导的固化反应。合适的辐射包括光化辐射，诸如紫外线、可见光和/或红外光；和/或电离辐射，诸如电子束辐射、γ射线暴露等。
任选的粘结剂或粘合剂可在将成形磨料颗粒施加到非织造纤维基材之前、期间或之后施加。目前优选的是，在施加成形磨料颗粒之前，并且更优选在成形磨料颗粒在相应的非织造纤维的表面上取向之前或期间，将任选的粘结剂或粘合剂施加到非织造纤维基材。目前还优选的是，在成形磨料颗粒在相应非织造纤维的表面上取向期间或之后引发任选的粘结剂或粘合剂的固化。
任选的表面处理
在一些示例性实施方案中，成形磨料颗粒可用偶联剂(例如，有机硅烷偶联剂)进行表面处理或其它物理处理(例如，氧化铁或氧化钛)以增强粉碎磨料颗粒与非织造纤维的粘附力。可以在将磨料颗粒与非织造纤维组合之前对磨料颗粒进行处理，或者可以通过包括可以与非织造纤维或者如下文进一步描述的任选的粘结剂或粘合剂偶联的偶联剂对它们进行原位表面处理。
磨料颗粒上的表面涂层也可用于改善磨料颗粒与任选的粘结剂或粘合剂材料之间的粘附力，或有助于磨料颗粒的沉积。在一个实施方案中，可以相对于磨料颗粒的重量的0.1％至2％的表面涂层的量使用在美国专利5,352,254(Celikkaya)中所述的表面涂层。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，表面涂层可以防止成形磨料颗粒被封盖。封盖描述了来自正在研磨的工件的金属颗粒熔焊在磨料颗粒的顶部的现象。具有上述功能的表面涂层对本领域的技术人员而言是已知的。
任选的助磨剂
助磨剂是一种显著影响研磨的化学过程和物理过程、使性能得到改善的材料。助磨剂涵盖多种不同的材料，并且可以是基于无机或基于有机的。助磨剂的化学基团的示例包括蜡、有机卤化物化合物、卤化物盐、金属以及它们的合金。有机卤化物化合物将通常在研磨期间分解，并且释放卤酸或气态卤化物。
此类材料的示例包括氯化石蜡，例如四氯化萘、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、氯化钾和氯化镁。金属的示例包括锡、铅、铋、钴、锑、镉和铁钛。其他杂项助磨剂包括硫、有机硫化合物、石墨和金属硫化物。可以使用不同助磨剂的组合，并在一些情况下，这可产生协同增强作用。
助磨剂在带涂层磨料中特别有用。在带涂层磨料制品中，助磨剂通常用于顶胶涂层，该顶胶涂层施加到磨料颗粒的表面上。然而，有时将助磨剂添加到复胶涂层。通常，掺入带涂层磨料制品中的助磨剂的量为约50至300克/平方米(g/m2)，优选约80至160g/m2。
关于带涂层磨料制品和它们的制造方法的更多细节可见于，例如，美国专利4,734,104(Broberg)、4,737,163(Larkey)、5,203,884(Buchanan等人)、5,152,917(Pieper等人)、5,378,251(Culler等人)、5,436,063(Follett等人)、5,496,386(Broberg等人)、5,609,706(Benedict等人)、520,711(Helmin)、5,961,674(Gagliardi等人)和5,975,988(Christianson)。
示例性颗粒装载设备和制备磨料制品的方法
现在将具体参考附图对本公开的各种示例性实施方案进行描述。
现在参见图1，示出了本公开的示例性颗粒分配设备20的示意图。颗粒分配设备20包括用于带涂层幅材24的幅材路径22。在许多方便的实施方案中，带涂层幅材24将是非织造幅材。带涂层幅材24方便地通过幅材传送带26沿幅材路径22在方向“D”上传送。在穿过幅材传送带26的同时，带涂层幅材24在第一筛网电极28和第二电极30之间穿过。在颗粒分配设备20操作期间，在筛网电极28和第二电极30之间施加电势差。在一些实施方案中，筛网电极28为高电压电极，并且第二电极30为接地电极。在其它实施方案中，两个电极以相反的极性被充电。
定位在筛网电极28上方的是颗粒进料系统40，该颗粒进料系统40包括将成形颗粒44释放到传送器46上的料斗42。颗粒44通过筛网电极28下落，颗粒在筛网电极28接收电荷并且朝向第二电极30加速。颗粒44冲击带涂层幅材24，附着到带涂层幅材24。
现在参见图2，示出了根据本公开的颗粒分配设备20a的一个替代实施方案的示意图。当需要将颗粒更均匀地分布到带涂层幅材24的两个主表面时，方便地采用颗粒分配设备20a。颗粒分配设备20a包括用于带涂层幅材24的幅材路径22a。在许多方便的实施方案中，带涂层幅材24将是非织造幅材。类似于图1的分配设备20，带涂层幅材24沿幅材路径22a在方向“D”上传送。
定位在筛网电极28上方的是颗粒进料系统40，该颗粒进料系统40包括将成形颗粒44释放到传送器46上的料斗42。颗粒44通过筛网电极28下落，颗粒在筛网电极28处接收电荷并且朝向第二电极30加速。颗粒冲击带涂层幅材24，附着到带涂层幅材24。
然而，在本实施方案中，幅材路径22a还在第一电极128和第二电极130之间穿过。在颗粒分配设备20a操作期间，在第一电极128和第二电极130之间施加电势差。在一些实施方案中，第一电极128为高电压电极，并且第二电极130为接地电极。在其它实施方案中，两个电极以相反的极性被充电。
提供颗粒进料系统140，该颗粒进料系统140包括将成形颗粒144释放到传送器146上的料斗142。颗粒144通过第一电极128和第二电极130之间的电场向上拉伸。颗粒冲击带涂层幅材24，附着到带涂层幅材24。
现在参见图3，示出了根据本公开的颗粒分配设备20b的另一个替代实施方案的示意图。除了使用单个电极对将颗粒推向带涂层幅材24之外，本实施方案类似于图2的实施方案。颗粒分配设备20b包括用于带涂层幅材24的幅材路径22b。在许多方便的实施方案中，带涂层幅材24将是非织造幅材。类似于图1的分配设备20，带涂层幅材24沿幅材路径22b在方向“D”上传送。
提供颗粒进料系统40，该颗粒进料系统40包括将成形颗粒44释放到传送器46上的料斗42。提供另一个颗粒进料系统140，该颗粒进料系统140包括将成形颗粒144释放到传送器146上的料斗142。存在单个电极对，即第一电极228和第二电极230。在一个实施方案中，第一电极228方便地设置在传送器46内，并且第二电极230方便地设置在传送器146内。在另一个实施方案中，第一电极228是位于第二电极230上方的筛网，并且幅材路径22b在第一电极228和第二电极230之间通过。在方便的实施方案中，第一电极230与第二电极228以相反的极性被充电。颗粒44和颗粒144通过电场被推向带涂层幅材24，颗粒附着到带涂层幅材24。
本公开的示例性实施方案的操作将参照以下详述的非限制性实施例进一步描述。提供这些实施例以进一步说明各种具体和优选的实施方案和技术。然而，应当理解，可做出许多变型和修改而仍落在本公开的范围内。
实施例
这些实施例仅是为了例示性目的，且并非意在过度地限制所附权利要求书的范围。尽管示出本公开的广义范围的数值范围和参数为近似值，但尽可能精确地记录具体示例中示出的数值。然而，任何数值都固有地包含某些误差，在它们相应的测试测量中所存在的标准偏差必然会引起这种误差。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到权利要求书的范围内的前提下，至少应当根据所报告的数值的有效数位并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
材料汇总
除非另有说明，否则实施例及本说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比等均以重量计。除非另有说明，否则所用的溶剂和其它试剂可得自威斯康星州密尔沃基的西格玛奥德里奇化学公司(Sigma-Aldrich Chemical Company(Milwaukee,WI))。另外，表1提供了下面的实施例中使用的所有材料的缩写和来源：
表1：材料
用于评估实施例的取向测试
开发取向测试以视觉测量由各种颗粒涂覆方法产生的比较颗粒取向。对颗粒涂覆的非织造纤维基材表面的代表性区域拍摄至少三张100×光显微照片。然后目视检查这些光显微照片以确定颗粒相对于幅材的单个纤维的取向。
如果颗粒通过点或边缘与纤维表面结合，则将颗粒计数为径向取向。如果颗粒与磨料颗粒的主面上的纤维表面结合，则将颗粒计数为切向取向。在相应实施例的附图中包括的光显微照片中，径向取向的颗粒用圆圈标记，而切向取向的颗粒用方块标记。
基于对三张光显微照片中所示的所有颗粒确定的取向，来确定径向取向使得磨料颗粒长度大体上远离相应纤维的表面向外延伸的颗粒相对于它们相应的纤维的百分比。在任何情况下，用于确定用取向测试确定取向的颗粒的百分比都少于100个颗粒。
制备用于实施例中的非织造纤维幅材
在可以商品名RANDO-WEBBER从纽约州马其顿的兰多机器公司(Rando MachineCorporation of Macedon,NY)获得的气流成网纤维幅材形成机器上形成非织造纤维幅材。纤维幅材由90％的78分特(70旦尼尔)尼龙6纤维和10％的17分特(15旦尼尔)尼龙6,6纤维(可从特拉华州威尔明顿的杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours&Company,Wilmington,Delaware)获得)形成。幅材的重量为大约200g/m2。将幅材传送到双辊式涂布机，在该双辊式涂布机中施加包含表2中所示的组成的粘结剂。
粘结剂以76g/m2的干燥添加重量施加，并且通过使带涂层幅材在325℉(163℃)下穿过对流烘箱4.3分钟使粘结剂固化为非发粘状态，得到具有大约10mm的厚度并且具有276g/m2基重的预粘结非织造幅材。
表2
组分 重量％
PU 35.6
CUR 4.9
树脂1 21.3
LiSt 3.4
PMA 34.8
实施例1
使用双辊式涂布机以78g/m2的干燥添加重量用具有表3中所示组成的酚醛树脂粘合剂涂覆上述非织造幅材。使用如图1所示的由颗粒进料系统(料斗和传送带)、金属筛网(美国标准网眼16)和位于幅材传送带下方的金属板组成的设备将磨料颗粒施加到带涂层非织造幅材。筛网和幅材传送带之间的距离为2英寸(5.08厘米)。使用FR SERIES DC POWERSUPPLY UNIT(从新泽西州高桥市格拉斯曼高压公司(Glassman High Voltage,Inc.,HighBridge,New Jersey)获得)将+20千伏的电压施加到筛网。将约872g/m2的磨料颗粒施加到树脂涂覆的非织造幅材，该非织造幅材以5英尺/分钟(1.52m/min)的速度移动。然后将组合物在320℉(160℃)下固化11.25分钟。使用取向测试来评估经固化的幅材的颗粒取向。结果表明，约68％的颗粒相对于纤维表面径向取向。图4中示出了实施例的代表图。
表3
组分 重量％
L1 50.80
PME 0.93
树脂2 42.35
SR＝SR 1.72
FS 1.00
S1 0.32
CaCO<sub>3</sub> 2.88
实施例2
使用双辊式涂布机以78g/m2的干燥添加重量用具有表3中所示组成的酚醛树脂粘合剂涂覆上述预粘结的非织造幅材。
使用如图2所示的颗粒分配设备将磨料颗粒施加到带涂层非织造幅材上。上部第一电极是金属筛网(金属筛网(美国标准网眼16))。筛网电极和幅材传送带之间的距离为2英寸(5.08厘米)。使用FR SERIES DC POWER SUPPLY UNIT(从新泽西州高桥市格拉斯曼高压公司获得)将+20千伏的电压施加到筛网电极，然后将-20千伏的电压施加到位于底部矿物质传送带下方的底部第一电极。两个第二电极为接地金属板。将872g/m2的SAP从上方施加到树脂涂覆的非织造幅材，该非织造幅材以5英尺/分钟(1.52米/分钟)的速度移动。将约1046g/m2的SAP从下方施加到树脂涂覆的非织造幅材。然后将组合物在320℉(160℃)下固化11.25分钟。使用取向测试来评估经固化的幅材的颗粒取向。结果表明，在幅材的顶侧面上，约75％的颗粒相对于纤维表面径向取向。在幅材的底侧面上，约75％的颗粒相对于纤维表面径向取向。图5中示出了实施例2的顶侧面的代表性图，并且图6中示出了实施例2的底侧面。
实施例3
使用手持式喷雾瓶和手持式滚筒以118g/m2的干燥添加重量用具有表3中所示组成的酚醛树脂粘合剂涂覆上述预粘结的非织造幅材。使用如图3所示的颗粒分配设备将SAP施加到带涂层非织造幅材上。带涂层幅材和底部传送器上的磨料颗粒之间的距离为1.75英寸(4.45厘米)。带涂层幅材和上部传送器上的磨料颗粒之间的距离为3.75英寸(9.53厘米)。在矿物质涂覆期间，幅材是静态的。将+32.5千伏的电压施加到上部电极，同时将-25千伏的电压施加到底部电极。SAP的矿物质床厚度为大约10密耳(0.254厘米)。SAP的矿物质进料速率为大约1.13克/秒。将组合物在350℉(177℃)下固化3分钟。使用取向测试来评估经固化的幅材的颗粒取向。结果表明，在幅材的顶侧面上，约77％的颗粒相对于纤维表面径向取向。在幅材的底侧面上，约84％的颗粒相对于纤维表面径向取向。图7中示出了实施例3的顶侧面的代表图。图8中示出了实施例3的底侧面的代表图。
实施例4
除了将两个第一电极充电至+10千伏并将两个第二电极充电至-10千伏之外，按照实施例2的步骤。
实施例5
除了第一电极是位于第二电极上方的金属筛网之外，按照实施例3的程序。
整个本说明书中提及的“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”，无论在术语“实施方案”前是否包括术语“示例性的”都意指结合该实施方案描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的某些示例性实施方案中的至少一个实施方案中。因此，在本说明书中全篇中的各处出现的短语，例如“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“在某个实施方案中”，并非一定是指本发明的某些示例性实施方案中的相同实施方案。此外，特定特征、结构、材料或特性可在一个或多个实施方案中以任何合适的方式组合。
虽然本说明书已经详细地描述了某些示例性实施方案，但是应当理解，本领域的技术人员在理解上述内容后，可很容易地想到这些实施方案的更改、变型和等同物。因此，应当理解，本公开不应不当地受限于以上示出的示例性实施方案。特别地，如本文所用，用端值表述的数值范围旨在包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。另外，本文所用的所有数字都被认为是被术语“约”修饰。
此外，本文引用的所有出版物和专利均以引用的方式全文并入本文中，如同各个单独的出版物或专利都特别地和单独地指出以引用方式并入一般。已对各个示例性实施方案进行了描述。这些实施方案以及其他实施方案均在如下权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种磨料制品，包括：
非织造纤维基材，所述非织造纤维基材包括多个纤维；和
多个成形磨料颗粒，每个成形磨料颗粒附着到相应的纤维，其中每个成形磨料颗粒具有长度(L)和在与所述长度基本垂直的方向上确定的宽度(W)，所述长度与所述宽度的比限定至少1.1的纵横比(L/W)，另外其中每个磨料颗粒相对于它相应的纤维进行取向，此外其中超过50％的所述磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得所述磨料颗粒长度大体上远离所述相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。
2.根据权利要求1所述的磨料制品，其中每个成形磨料颗粒具有多边形棱柱的几何形状，所述多边形棱柱上具有两个主面和至少三个侧面。
3.根据权利要求2所述的磨料制品，其中超过65％的所述磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得所述磨料颗粒长度大体上远离所述相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。
4.根据权利要求3所述的磨料制品，其中超过75％的所述磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得所述磨料颗粒长度大体上远离所述相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。
5.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒包括溶胶-凝胶陶瓷、氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、金刚石或它们的组合。
6.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述非织造纤维基材是使用气流成网、熔喷、熔纺或它们的组合来制备的。
7.根据权利要求6所述的磨料制品，其中所述多个纤维包括(共)聚合物纤维。
8.根据权利要求1所述的磨料制品，还包括用于将所述成形磨料颗粒附着到所述多个非织造纤维的粘结剂。
9.根据权利要求8所述的磨料制品，其中所述粘结剂包括酚醛树脂、苯氧基树脂、酚醛清漆树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂或它们的组合。
10.根据权利要求9所述的磨料制品，其中所述多个非织造纤维在所述纤维之间的多个交点处粘结在一起。
11.一种形成磨料制品的方法，包括：
提供包括多个纤维的非织造纤维基材；通过电场传送所述非织造纤维基材；以及
在保持所述电场的同时将多个成形磨料颗粒施加到所述非织造纤维基材，其中每个成形磨料颗粒附着到相应的纤维，另外其中每个成形磨料颗粒具有长度(L)和在与所述长度基本垂直的方向上确定的宽度(W)，所述长度与所述宽度的比限定至少1.1的纵横比(L/W)，另外其中每个磨料颗粒相对于它相应的纤维进行取向，此外其中超过50％的所述磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得所述磨料颗粒长度大体上远离所述相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。
12.根据权利要求11所述的方法，其中每个成形磨料颗粒具有多边形棱柱的所述几何形状，所述多边形棱柱上具有两个主面和至少三个侧面。
13.根据权利要求11所述的磨料制品，其中超过65％的所述磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得所述磨料颗粒长度大体上远离所述相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。
14.根据权利要求13所述的磨料制品，其中超过75％的所述磨料颗粒相对于它们相应的纤维进行取向，使得所述磨料颗粒长度大体上远离所述相应纤维的表面向外延伸，如使用取向测试在视觉上确定的那样。
15.根据权利要求11所述的方法，其中每个成形磨料颗粒使用粘结剂、可固化粘合剂组合物或与相应纤维的热诱导粘结中的至少一者附着到所述相应的纤维。
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