CN109789534B - 疏涂层磨料制品和研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种疏涂层磨料制品，该疏涂层磨料制品包括具有相对的第一主表面和第二主表面的背衬，位于该背衬的至少一个主表面上的底胶层树脂，布置在至少部分地嵌入该底胶层树脂中的背衬上的磨料颗粒，以及位于第一树脂和磨料颗粒上的胶结层树脂，其中成形磨料颗粒的平均峰值计数不大于约40,000个/24in2。本发明还公开了一种在白车身应用中研磨的方法。

Description

疏涂层磨料制品和研磨方法
背景技术
本发明整体涉及可用于研磨、修整和/或磨削多种材料和表面的磨料制品。更具体地，本发明涉及疏涂层磨料制品。
疏涂的磨料制品在现有技术中通常是已知的。美国专利申请2012/0000135(Eilers等人)公开了一种磨料制品，其中底胶层、磨料颗粒层和胶结层根据预先确定的涂覆图案涂覆到背衬上。
一直存在对此类磨料制品的成本、性能和/或寿命进行改善的需求。具体地，希望提供与常规带涂层磨料制品相比，具有改善的切削量、更长的寿命、降低的装载、更低的成本和/或更好的表面光洁度的带涂层磨料制品。
发明内容
本发明通过提供与常规带涂层磨料制品相比，具有改善的切削量、更长的寿命、降低的装载、更低的成本和/或更好的表面光洁度的带涂层磨料制品，克服了本领域的上述限制。
在一个实施方案中，本发明提供了一种带涂层磨料制品，该带涂层磨料制品包括具有相对的第一主表面和第二主表面的背衬，位于背衬的至少一个主表面上的第一树脂(即底胶层)，至少部分地嵌入第一树脂中的磨料颗粒，以及位于第一树脂和磨料颗粒上的第二树脂(即胶结层)，其中当根据本说明书中所述的峰值计数测量技术进行测量时，磨料颗粒的平均峰值计数不大于约40,000个/4英寸×6英寸面积(24平方英寸或24in2)。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种带涂层磨料制品，该带涂层磨料制品包括具有相对的第一主表面和第二主表面的背衬，位于背衬的至少一个主表面上的第一树脂，至少部分地嵌入第一树脂中的磨料颗粒，以及位于第一树脂和磨料颗粒上的第二树脂，其中磨料颗粒的至少一部分被构造成直立在背衬上，并且其中位于背衬上的直立磨料颗粒的平均数目不大于约40,000个颗粒/4英寸×6英寸面积(24平方英寸或24in2)。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种带涂层磨料制品，该带涂层磨料制品包括具有相对的第一主表面和第二主表面的背衬，位于背衬的至少一个主表面上的第一树脂，至少部分地嵌入第一树脂中的磨料颗粒，以及位于第一树脂和磨料颗粒上的第二树脂，其中磨料颗粒的平均涂覆重量为至少约0.1格令/24in2并且不大于约6格令/24in2，此外，在磨料制品的使用期间，磨料制品的平均初始峰值计数增加不超过约40％。
在另一个实施方案中，本发明提供一种带涂层磨料物品，该带涂层磨料制品包括具有相对的第一主表面和第二主表面的背衬，位于背衬的至少一个主表面上的第一树脂，至少部分地嵌入第一树脂中的磨料颗粒；以及位于第一树脂和磨料颗粒上的第二树脂，其中磨料颗粒的至少一部分被构造成直立在背衬上的边缘上，并且其中背衬的不大于约15％的表面区域被磨料颗粒覆盖。
在其它方面，本文所述的实施方案中的任一个均可包括以下特征中的一个或多个：磨料颗粒可包括成形磨料颗粒，至少约80％的磨料颗粒可直立在背衬上，磨料颗粒可包括至少一个边缘并且被构造成直立在边缘上，底胶层可以是连续的或不连续的，并且背衬的不大于约25％、不大于约15％或不大于约10％的表面区域可被磨料颗粒覆盖，位于磨料颗粒之间的表面区域可以是大体上平坦且光滑的，磨料颗粒可具有至少约60至不大于约240的平均粒度，磨料颗粒的涂覆重量可以为不大于约6格令/24in2并且磨料颗粒的至少80％直立在背衬上，第一树脂的涂覆重量可以为不大于约7格令/24in2，第二树脂的涂覆重量为至少约5格令/24in2，磨料颗粒可随机分布在背衬上，背衬可以是连续的，并且背衬的相对的主表面可以是大体上平坦且光滑的，并且背衬可由纸、聚合物膜或布中的至少一种形成，磨料矿石重量与第一树脂涂层重量的比可以在约2:1至约1:4的范围内，磨料矿石重量与第二树脂涂层重量的比可以在约1:1至约1:25的范围内，并且/或者第一树脂涂层重量与第二树脂涂层重量的比可以在约1:1至约1:15的范围内。
在一个具体的实施方案中，本发明提供了一种带涂层磨料盘，该带涂层磨料盘包括具有光滑连续相对的第一主表面和第二主表面的背衬，位于相对的第一主背衬表面和第二主背衬表面中的至少一个上的底胶层树脂，布置在背衬上并且至少部分地嵌入底胶层树脂中并且具有大体上均匀的尺寸和形状的多个成形磨料颗粒，以及位于底胶层树脂和磨料颗粒上的胶结层树脂，其中至少90％的磨料颗粒直立在背衬上，并且直立在背衬上的磨料颗粒的平均高度为底胶层树脂厚度的至少3倍，胶结层树脂的涂覆重量大于底胶层树脂的涂覆重量，当根据本说明书中所述的测试方法进行测量时，成形磨料颗粒的平均峰值计数不大于约40,000个/24in2，并且磨料颗粒具有至少约60至不大于约240的平均粒度。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种带涂层磨料盘，该带涂层磨料盘包括具有光滑连续的第一主表面的背衬，位于第一主表面上的底胶层树脂，布置在背衬上并且至少部分地嵌入底胶层树脂中并且具有大体上均匀的尺寸和形状的多个成形磨料颗粒，以及位于底胶层树脂和磨料颗粒上的胶结层树脂，其中磨料颗粒的至少80％直立在背衬上，并且直立在背衬上的磨料颗粒的平均高度为底胶层树脂厚度的至少3倍，胶结层树脂的涂覆重量大于底胶层树脂的涂覆重量，当根据本说明书中所述的峰值计数测量技术进行测量时，成形磨料颗粒的平均峰值计数不大于约40,000个/24in2，并且磨料颗粒具有至少约24并且不大于约800的平均粒度。
本发明还提供了一种在制造机动车辆的白车身步骤期间研磨不带涂层金属工件的方法。该方法包括以下步骤：将本文的带涂层磨料盘固定到被构造成旋转磨料制品的手动操作工具上，以及在盘旋转时手动将磨料盘施加至工件，从而研磨工件。
如本文所用，“带涂层磨料制品”是指具有涂覆在制品外表面上的磨料材料(即磨料材料不包括在背衬内)的制品。
如本文所用，术语“成形磨料颗粒”是指这样一种陶瓷磨料颗粒，其中磨料颗粒的至少一部分具有从用于形成前体成形磨料颗粒的模具腔复制的预先确定的形状，该前体成形磨料颗粒被烧结以形成成形磨料颗粒。除了磨料碎片(例如，如美国专利8,034,137 B2(Erickson等人)中所述的)的情形之外，成形磨料颗粒通常会具有预先确定的几何形状，该几何形状基本上复制用于形成成形磨料颗粒的模具腔。如本文所用的术语“成形磨料颗粒”排除通过机械粉碎操作获得的磨料颗粒。
如本文所用，“连续背衬层”是指不包含在Z方向(即，厚度或高度维度)上贯穿延伸的孔、开口、狭缝、空隙或槽的背衬层，这些孔、开口、狭缝、空隙或槽大于在背衬层形成时材料自身之间随机形成的空隙。
某些实施方案的优点包括使用较少的磨料矿石，而不会发生显著的性能下降。更具体地，与传统的带涂层磨料产品相比，本发明具有改善的切削量、更长的寿命、更少的装载、更低的原材料和生产涂层以及等同的表面光洁度。原材料成本的降低可能是由于成形磨料颗粒的量减少，或者是由于填充材料的减少或消除。在没有填充材料的实施方案中，从制造过程中消除了施加填充材料的步骤。因此，某些实施方案的优点是简化且便宜的制造。更具体的优点包括磨料颗粒的良好取向和磨料颗粒的抗脱壳性。
附图说明
下面将结合附图进一步描述本发明，其中：
图1为根据本发明的磨料制品的剖视图。
图2为根据本发明的实施方案的磨料盘的平面图。
图3A为示例性成形磨料颗粒的平面图。
图3B为图3A的成形磨料颗粒的侧视图。
图4为根据本发明实施方案的带涂层磨料制品的顶表面的光显微照片。
图5和图6为实施例1的带涂层磨料的黑白图像。
具体实施方式
现在参考附图，图1和图2示出了磨料盘形式的带涂层磨料制品2。应当认识到，根据本公开的磨料制品不限于盘，并且可被转换成，例如，环形或连续的带、盘(包括穿孔盘)、片材和/或垫。对于带应用，可以使用已知的方法将片状磨料制品的两个自由端接合在一起，以形成拼接带。
磨料制品2通常包括具有第一主表面6和相对的第二主表面8的背衬或基底4，任选的底胶层10，布置在至少部分地嵌入底胶层10中的第一主表面6上的多个磨料颗粒12，以及位于底胶层和磨料颗粒12上的胶结层14。磨料颗粒12可使用如图所示的底胶层10粘结到背衬4，或者磨料颗粒12可直接附连到背衬4，如下文所详述。贯穿本说明书和附图，功能上类似的特征将用类似附图标号指代。
特定的背衬或基底4对于本发明并非至关重要，只要它为特定的带涂层磨料制品以及磨料制品的预期的最终用途应用提供所需的功能和特性即可。在一个方面，磨料颗粒12附连的背衬4的第二主表面8通常是平坦且光滑的。即，施加有底胶层10和磨料颗粒12的至少第二主表面8是连续的，并且具有均匀且水平的表面形貌。
多种背衬4材料适用于根据本公开的带涂层磨料制品，包括例如，布、纸、聚合物膜。更具体地，合适的背衬11的示例包括聚合物膜、涂底漆的聚合物膜、布、纸、硫化纤维、致密非织造织物、这些的经处理形式，以及它们的组合。背衬11可包含任选的添加剂，例如填料、纤维、抗静电剂、润滑剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、染料、偶联剂、增塑剂和悬浮剂。这些任选材料的量取决于所需的性质。此外，背衬4可被选择成使得该背衬具有足够的强度和耐热性以承受它在研磨下的加工和使用条件。另外，如果磨料制品旨在用于湿环境或润滑环境中，则背衬4可被选择成使得该背衬具有足够的耐水性和/或耐油性，该耐水性和/或耐油性通过用热固性树脂处理背衬使得它在研磨期间不会降解而获得。可用的树脂包括可任选地用橡胶改性的酚醛树脂；可任选地用芴化合物改性的环氧树脂；和双马来酰亚胺树脂。
类似地，特定的底胶层10和胶结层14对于本发明并非至关重要，只要它为特定的磨料制品以及磨料制品的预期的最终用途应用提供所需的功能和特性即可。合适的底胶层和胶结层树脂包括多种已知树脂，例如，热固性树脂、酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、氰酸酯树脂、氨基塑料树脂，三聚氰胺树脂、丙烯酸酯改性环氧树脂、聚氨酯树脂以及它们的组合。底胶层或胶结层或这两层还可包含本领域已知的添加剂，例如，填料、助磨剂、润湿剂、表面活性剂、染料、颜料、偶联剂、粘合促进剂以及它们的组合。
在带涂层磨料中，底胶层10和胶结层14可统称为粘结剂，并且它们可由相同或不同的粘结剂前体制成。在制造涂覆磨料制品期间，粘结剂前体暴露于能量源，该能量源有助于引发粘结剂前体的聚合或固化。能量源的示例包括热能和辐射能(例如电子束、紫外光和可见光)。在所述聚合过程中，粘结剂前体聚合或固化，并转化为凝固粘结剂。
粘结剂可由可固化(例如，经由能量诸如紫外光或热量)有机材料形成。可固化有机粘结剂材料的示例包括氨基树脂，烷基化脲醛树脂，三聚氰胺-甲醛树脂，和烷基化苯并胍胺-甲醛树脂，丙烯酸酯树脂(包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)诸如丙烯酸乙烯基酯、丙烯酸酯改性环氧树脂、丙烯酸酯改性聚氨酯、丙烯酸酯化聚酯、丙烯酸酯化丙烯酸树脂、丙烯酸酯化聚醚、乙烯基醚、丙烯酸酯化油和丙烯酸酯化有机硅，醇酸树脂诸如氨基甲酸酯醇酸树脂，聚酯树脂，反应性氨基甲酸乙酯树脂，酚醛树脂诸如可溶酚醛树脂和线型酚醛树脂，酚醛/胶乳树脂，环氧树脂诸如双酚环氧树脂，异氰酸酯，异氰脲酸酯，聚硅氧烷树脂(包括烷基烷氧基硅烷树脂)，反应性乙烯基树脂和酚醛树脂(可溶酚醛树脂和线型酚醛树脂)。所述树脂可作为单体、低聚物、聚合物或它们的组合而提供。
粘结剂前体可为缩合可固化树脂、加成可聚合树脂、自由基可固化树脂，和/或此类树脂的组合和共混物。一种粘结剂前体为经由自由基机制聚合的树脂或树脂混合物。通过将粘结剂前体以及适当的催化剂暴露于能量源(诸如热能或辐射能)来引发聚合过程。辐射能的示例包括电子束、紫外光或可见光。
合适的粘结剂前体的示例包括酚醛树脂、脲醛树脂、氨基塑料树脂、氨基甲酸乙酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、氰酸酯树脂、异氰脲酸酯树脂、(甲基)丙烯酸酯树脂(例如，(甲基)丙烯酸酯改性聚氨酯、(甲基)丙烯酸酯改性环氧树脂、烯键式不饱和自由基可聚合化合物、具有α,β-不饱和羰基侧基的氨基塑料衍生物、具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰脲酸酯衍生物、以及具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰酸酯衍生物)、乙烯基醚、环氧树脂，以及它们的混合物和组合。如本文所用，术语“(甲基)丙烯酰基”涵盖丙烯酰基或甲基丙烯酰基。烯键式不饱和单体或低聚物、或者(甲基)丙烯酸酯单体或低聚物可为单官能、双官能、三官能或四官能、或甚至更高官能。
酚醛树脂具有良好的热特性、可得性和相对较低的成本，而且易于处理。酚醛树脂有两种类型：可溶酚醛树脂和线型酚醛树脂。可溶酚醛树脂中甲醛与酚的摩尔比大于或等于1:1，通常在1.5:1.0至3.0:1.0的范围内。线型酚醛树脂中甲醛与酚的摩尔比小于1:1。可商购获得的酚醛树脂的示例包括：以已知商品名“DUREZ”和“VARCUM”得自德克萨斯州达拉斯的奥克西化学公司(Occidental Chemicals Corp.,Dallas,Texas)的酚醛树脂；以商品名“RESINOX”得自密苏里州圣路易斯的孟山都公司(Monsanto Co.,Saint Louis,Missouri)的酚醛树脂；以及以商品名“AEROFENE”和“AROTAP”得自俄亥俄州都柏林的亚什兰专用化学品公司(Ashland Specialty Chemical Co.,Dublin,Ohio)的酚醛树脂。
(甲基)丙烯酸酯改性聚氨酯包括羟基封端的NCO扩链的聚酯或聚醚的二(甲基)丙烯酸酯。可商购获得的丙烯酸酯改性聚氨酯的示例包括可以CMD 6600、CMD 8400和CMD8805得自新泽西州西帕特森的氰特工业公司(Cytec Industries,West Paterson,NewJersey)的那些。
(甲基)丙烯酸酯改性环氧树脂包括环氧树脂的二(甲基)丙烯酸酯，诸如双酚A环氧树脂的二丙烯酸酯。可商购获得的丙烯酸酯改性环氧树脂的示例包括可以CMD 3500、CMD3600和CMD 3700得自氰特工业公司(Cytec Industries)的那些。
烯键式不饱和自由基可聚合化合物包括含有碳原子、氢原子和氧原子以及任选氮和卤素的单体和聚合物化合物。氧原子或氮原子或两者通常存在于醚、酯、聚氨酯、酰胺和脲基中。烯键式不饱和自由基可聚合化合物通常具有低于约4,000克/摩尔的分子量，并且通常为由含有单个脂族羟基基团或多个脂族羟基基团的化合物与不饱和羧酸(诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸和马来酸等)反应制成的酯。(甲基)丙烯酸酯树脂的代表性示例包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇甲基丙烯酸酯、四丙烯酸季戊四醇酯和季戊四醇四硬脂酸酯。其他烯键式不饱和树脂包括单烯丙基、聚烯丙基和聚甲基烯丙基酯和羧酸的酰胺，例如二烯丙基邻苯二甲酸酯、二烯丙基己二酸酯和N,N-二烯丙基己二酰二胺。其它烯键式不饱和化合物包括含氮化合物，诸如三(2-丙烯酰-氧乙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-甲基丙烯酰氧乙基)-均三嗪、丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基哌啶酮。
可用的氨基塑料树脂的每个分子或每个低聚物具有至少一个α,β-不饱和羰基侧基基团。这些不饱和的羰基基团可以是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或丙烯酰胺型基团。此类材料的示例包括N-羟甲基丙烯酰胺、N,N'-氧基二亚甲基双丙烯酰胺、邻位丙烯酰胺甲基化苯酚及对位丙烯酰胺甲基化苯酚、丙烯酰胺甲基化线型酚醛树脂、以及它们的组合。这些材料在美国专利4,903,440和5,236,472(均为Kirk等人)中进一步描述。
异氰尿酸酯衍生物具有至少一个侧基丙烯酸基团。具有至少一个侧基丙烯酸基团的异氰酸酯衍生物在美国专利4,652,274(Boettcher等人)中进一步描述。一种异氰脲酸酯材料的示例为三(羟乙基)异氰脲酸酯的三丙烯酸酯。
环氧树脂具有一个或多个环氧基基团，并且可以通过环氧基基团的开环反应聚合。此类环氧树脂包括单体环氧树脂和低聚环氧树脂。可用的环氧树脂的示例包括2,2-双[4-(2,3-环氧丙氧基)-苯丙烷](双酚的二缩水甘油醚)和可以EPON 828、EPON 1004和EPON1001F从俄亥俄州哥伦布市的迈图专用化学品公司(Momentive Specialty Chemicals,Columbus,Ohio)获得的材料；以及以DER-331、DER-332和DER-334从密歇根州米德兰市的陶氏化学公司(Dow Chemical Co.,Midland,Michigan)获得的材料。其它合适的环氧树脂包括以DEN-431、DEN-428从陶氏化学公司(Dow Chemical Co)商购获得的线型酚醛树脂的缩水甘油醚。
环氧树脂可通过添加合适阳离子固化剂的阳离子机理来聚合。阳离子固化剂产生酸源以引发环氧树脂的聚合。这些阳离子固化剂可包括具有鎓阳离子的盐和包含金属或准金属的络合物阴离子的卤素。还可使用用于环氧树脂和酚醛树脂的其他固化剂(例如，胺硬化剂和胍)。
其它阳离子固化剂包括具有有机金属络合物阳离子的盐和包含金属或准金属的络合物阴离子的卤素，这在美国专利4,751,138(Tumey等人)中进一步描述。其它示例是有机金属盐和鎓盐，这在美国专利4,985,340(Palazzotto等人)、5,086,086(布朗-温斯利(Brown-Wensley)等人)和5,376,428(Palazzotto等人)中有所描述。其它阳离子固化剂包括有机金属络合物的离子型盐，其中金属选自元素周期表中IVB、VB、VIB、VIIB和VIIIB族的元素，这在美国专利5,385,954(Palazzotto等人)中有所描述。
自由基可聚合烯键式不饱和化合物在暴露于通过自由基热引发剂和/或光引发剂的分解而形成的自由基时、或通过暴露于微粒(电子束)或高能辐射(γ射线)而聚合。在暴露于光化电磁辐射(例如，紫外线或可见光电磁辐射)的情况下，产生自由基源的化合物通常称为光引发剂。
自由基热引发剂的示例包括过氧化物，例如，过氧化苯甲酰和偶氮化合物。
光引发剂的示例包括苯偶姻及其衍生物诸如α-甲基苯偶姻；α-苯基苯偶姻；α-烯丙基苯偶姻；α-苄基苯偶姻；苯偶姻醚，诸如苯偶酰二甲基缩酮(例如，以IRGACURE 651从纽约州柏油村的汽巴特殊化学品公司(Ciba Specialty Chemicals,Tarrytown,New York)商购获得的)、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻正丁基醚；苯乙酮和它的衍生物，诸如2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(例如，以DAROCUR 1173得自汽巴特殊化学品公司)和1-羟基环己基苯基酮(例如，以IRGACURE 184得自汽巴特殊化学品公司)；2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮(例如，以IRGACURE 907得自汽巴特殊化学品公司)；2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(例如，以IRGACURE 369得自汽巴特殊化学品公司)。其它可用的光引发剂包括，例如，新戊偶姻(pivaloin)乙醚、茴香偶姻乙醚、蒽醌(例如，蒽醌、2-乙基蒽醌、1-氯蒽醌、1,4-二甲基蒽醌、1-甲氧基蒽醌或苯并蒽醌)、卤代甲基三嗪、二苯甲酮和它的衍生物、碘鎓盐和锍盐、钛络合物，诸如双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双[2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛(例如，以CGI 784DC得自汽巴特殊化学品公司)；卤代硝基苯(例如，4-溴甲基硝基苯)、单酰基膦和双酰基膦(例如，以IRGACURE 1700、IRGACURE 1800、IRGACURE 1850、DAROCUR 4263和DAROCUR 4265全部得自汽巴特殊化学品公司的，以及可以LUCIRIN TPO从北卡罗来纳州夏洛特市的BASF公司(BASF Corporation,Charlotte,North Carolina)获得的2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基膦氧化物。可使用光引发剂的组合。
通常，基于粘结剂材料前体的重量计，固化剂(例如，自由基引发剂(光或热)或阳离子固化催化剂)以0.1重量％至10重量％、优选地2重量％至4重量％的量使用，但也可使用其他量。另外，优选的是在加入任何微粒材料(例如磨料颗粒和/或填料颗粒)之前将引发剂均匀地分散或溶解在粘结剂基质前体中。可与光引发剂一起使用一种或多种光谱敏化剂(例如，染料)，例如，以便提高光引发剂对具体光化辐射源的灵敏度。合适的敏化剂的示例包括噻吨酮和9,10-蒽醌。通常，基于粘结剂材料前体的重量计，光敏剂的量可从约0.01重量％变为10重量％、更优选地从0.25重量％变为4.0重量％。光敏剂的示例包括可以QUANTICURE ITX、QUANTICURE QTX、QUANTICURE PTX、QUANTICURE EPD得自纽约州纽约市的比德索耶公司(Biddle Sawyer Corp.,New York,New York)的那些。
在本文所述的各种实施方案中可以利用多种磨料颗粒。并未认为磨料颗粒12的具体类型(例如，尺寸、形状、化学组成)对于磨料制品2特别重要，只要磨料颗粒12的至少一部分能够表现出和/或实现所需的取向即可。根据本发明的一个方面，磨料颗粒的至少一部分是成形磨料颗粒。在具体的实施方案中，磨料颗粒基本上由成形磨料颗粒组成。即，磨料制品包括，如果有的话，很少的不是成形磨料颗粒的磨料颗粒。
磨料颗粒12可以多种形状和轮廓提供，包括例如规则(例如，对称)轮廓(诸如正方形、星形或六边形轮廓)以及不规则(例如，不对称)轮廓。在一个实施方案中，磨料颗粒具有至少约4:1的纵横比。在另一个实施方案中，磨料颗粒可具有大体上对称的轮廓并且包括至少一个点。
现在参考图3A和图3B，示出了适用于本文所述的实施方案的特定磨料颗粒12。成形磨料颗粒12包括倾斜侧壁22并且包括薄主体，该薄主体具有第一面24和第二面26，并且具有厚度tp。第一面24和第二面26通过至少一个倾斜侧壁22彼此连接。在一些实施方案中，可存在多于一个倾斜侧壁22并且每个倾斜侧壁22的斜率或角度可与图3A和图3B中所示的相同或不同，或者斜率可不同。特别合适的成形磨料颗粒描述于，例如，美国专利8,142,531(Adefris等人)中，该专利的全部内容以引用的方式并入本文。
在图2所示的实施方案中，磨料颗粒12随机分布在背衬4上。在其它实施方案中，磨料颗粒12可以重复图案和/或均匀分布来提供。
带涂层磨料制品2可包括在背衬上倾斜的磨料颗粒的混合物(即直立并且从背衬向外延伸)以及以它们的侧面平躺的磨料颗粒(即它们不直立并且不从背衬向外延伸)。
在一些实施方案中，合适的磨料颗粒将具有细长边缘并且将能够竖直地定位在该细长边缘上。更具体地，合适的磨料颗粒可具有限定细长边缘的长度和厚度、或限定细长边缘的宽度和厚度，并且长度和宽度各自均大于厚度。如此构造的合适的磨料颗粒可以被描述为具有板状形状或描述为“板状磨料颗粒”。合适的板状磨料颗粒包括粉碎磨料颗粒和成形磨料颗粒两者。合适的磨料颗粒还包括具有板状形状的磨料团聚物。
在另一个实施方案中，磨料颗粒的至少一部分包括基部，并且磨料颗粒被构造成以竖立位置保持在基部上以便从基底向外突出。
如上所述，带涂层磨料制品2可包括不同类型的磨料颗粒的混合物。例如，磨料制品2可包括板状和非板状颗粒、粉碎和成形颗粒(其可以是不含粘结剂的离散磨料颗粒或包含粘合剂的团聚物磨料颗粒)、常规的非成形和非板状磨料颗粒(例如，填充材料)和不同尺寸的磨料颗粒的混合物，只要磨料颗粒的至少一部分具有板状形状或以其它方式能够表现出期望程度的旋转取向即可。
合适的成形磨料颗粒可见于，例如，美国专利5,201,916(Berg)和8,142,531(Adefris等人)中。可形成成形磨料颗粒12的材料包括α氧化铝。α氧化铝成形磨料颗粒可由一水合氧化铝的分散体制成，该分散体根据本领域已知的技术被胶凝、模塑成形、干燥定形、煅烧和烧结。
美国专利8,034,137(Erickson等人)描述了已形成特定形状的氧化铝粉碎磨料颗粒，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的一部分。在一些实施方案中，成形的α氧化铝颗粒为精确成形颗粒(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的形状决定)。关于此类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8,142,531(Adefris等人)、8,142,891(Culler等人)和8,142,532(Erickson等人)中；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。
合适的粉碎磨料颗粒的示例包括包含以下的粉碎磨料颗粒：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3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota)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、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-凝胶法衍生的陶瓷(例如，α氧化铝)以及它们的组合。另外的示例包括粘结剂基质中磨料颗粒(这些磨料颗粒可以是板状的或者不是板状的)的粉碎磨料复合物，诸如美国专利5,152,917(Pieper等人)中所述的那些。许多此类磨料颗粒、团聚物和复合物在本领域中是已知的。
可从其中分离粉碎磨料颗粒的溶胶-凝胶法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，粉碎磨料颗粒可包括磨料团聚物，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。
粉碎磨料颗粒包括陶瓷粉碎磨料颗粒，例如溶胶-凝胶法衍生的多晶α氧化铝颗粒。可根据，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2009/0169816 A1(Erickson等人)中描述的方法使用溶胶-凝胶前体α氧化铝颗粒来制备由α氧化铝、镁铝尖晶石和稀土六铝酸盐的微晶构成的陶瓷粉碎磨料颗粒。
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；以及美国公布专利申请专利申请2009/0165394 Al(Culler等人)中。
合适的板状粉碎磨料颗粒的示例可见于，例如，美国专利4,848,041(Kruschke)中，该专利的全部内容以引用的方式并入本文。
磨料颗粒可用偶联剂(例如，有机硅烷偶联剂)或其它物理处理(例如，氧化铁或氧化钛)进行表面处理以增强粉碎磨料颗粒与粘结剂的粘附。
根据本发明的特征方面，磨料制品2为疏涂层磨料制品，该疏涂层磨料制品比先前认为理想的更稀疏。即，对于根据本公开的各种实施方案的磨料制品，比先前认为必要的更少的背衬被磨料粒子覆盖。
密涂层磨料层被定义为可由制造者单次施加至磨料制品的底胶层的最大重量的磨料颗粒或磨料颗粒的共混物。疏涂层是一定量的磨料颗粒或磨料颗粒的共混物，它们的重量小于可施加至带涂层磨料制品的底胶层的可以克为单位施加的最大重量。疏涂层磨料层将导致底胶层的磨料颗粒覆盖率小于100％，从而在颗粒之间留下开放区域和可见的树脂层。在各种实施方案中，磨料层中的开放区域百分比可为至少约75％、至少约85％、至少约90％、至少约92％或至少约95％。换句话说，在某些实施方案中，背衬4的主表面8的小于约25％、小于约15％、小于约10％、小于约8％或小于约5％的表面区域被磨料颗粒12覆盖。对于某些最终用途应用，已发现通过使用更少的磨料粒子，降低了成本，减小了装载，改善了切削量和寿命，而不会牺牲表面光洁度—即，与具有较小的疏涂层磨料密度的类似产品相比，保持大体上等同的表面光洁度。
如下文所详述，本文所述的各种实施方案中使用的磨料颗粒的稀疏程度可以在以下方面进行表征：限定区域内的尖端峰值数目(即平均峰值计数)，限定区域内的直立颗粒的平均数目(即平均直立颗粒密度)，被磨料颗粒覆盖的背衬的表面区域，和/或磨料颗粒的平均涂覆重量与直立的磨料颗粒的百分比的组合。
在一个方面，磨料制品2包括成形磨料颗粒，这些成形磨料颗粒的平均峰值计数不大于约40,000个/24in2、不大于约30,000个/24in2并且不大于约25,000个/24in2。平均峰值计数根据下文实施例部分中所述的“峰值计数测量”技术进行测量。平均峰值计数是磨料制品的给定区域内的直立磨料颗粒的尖端数目的量度。
在另一方面，磨料颗粒12的至少一部分被构造成直立在背衬4上，并且直立在背衬上的磨料颗粒的平均密度不大于约54,000个颗粒/24in2、不大于约40,000个颗粒/24in2或不大于约27,000个颗粒/24in2。在一个更具体的方面，至少约50％、至少约75％、至少约80％或至少约85％的成形磨料颗粒被布置在背衬4上的直立位置。
在另一个方面，磨料颗粒的平均涂覆重量不大于约6格令/24in2、不大于约5格令/24in2或不大于约4格令/24in2。在另一个方面，至少约60％、至少约70％或至少约80％的磨料颗粒直立在背衬上。并且在另一个方面，在磨料制品的使用寿命期间，磨料制品的平均初始峰值计数增加不超过约40％、不超过约30％、不超过约20％、不超过约10％或不超过约5％。
在图1和图2所示的实施方案中，磨料制品2仅包括成形磨料颗粒。在一个实施方案中，直立磨料颗粒的峰值高度是大体上均匀的。即，磨料颗粒具有相同的总高度并且以类似的角度取向，使得直立磨料颗粒的尖端被布置成与背衬大约相同的距离。
在另一个方面，磨料颗粒具有在至少约24、至少约36或至少约60至不大于约800、不大于约400或不大于约240的范围内的平均粒度。
根据本发明的另一个方面，已发现当适当地控制施加至背衬的底胶层树脂的量时，可以使会在背衬上保持直立的磨料颗粒的数目最大化。更具体地，已发现，当对于给定的磨料颗粒尺寸，施加至背衬的底胶层树脂的量在一定范围内时，可以使会在背衬上保持直立的磨料颗粒的数目最大化。例如，虽然不希望受理论的限制，但认为，如果向背衬施加太多底胶层树脂并且向背衬施加磨料颗粒，则底胶层树脂和磨料颗粒之间的表面张力会导致直立的磨料颗粒翻倒并以它们的侧面平躺。即，底胶层树脂可芯吸磨料颗粒的侧面，从而产生去稳力，该去稳力倾向于拉动磨料颗粒并使它们翻倒。如果直立磨料颗粒相对于背衬以一定角度布置，而不是在背衬上以大体上垂直的方向直立，则可放大这种效果。
出乎意料的是，已发现，通过减少背衬上的底胶层的量，可减少芯吸效果，并且更多的颗粒将在背衬上保持直立。通过减少底胶层树脂的量来增加直立在背衬上的磨料颗粒的量是令人惊讶和出乎意料的。常规认为，更多的底胶层树脂会导致更大百分比的磨料颗粒直立，因为底胶层树脂为磨料颗粒提供更多的支撑。因此，减少底胶层的量来增加直立磨料颗粒的百分比是违反直觉的。
此外，已发现，如果设置在背衬上的底胶层的量太低，则直立磨料颗粒具有翻倒的趋势，因为底胶层的量不足以将磨料颗粒保持在直立位置。因此，提供太多的底胶层或太少的底胶层都会对直立在背衬上的磨料颗粒的百分比产生不利影响。
另外还已发现，降低底胶层树脂的量来使直立的磨料颗粒的数目最大化会导致磨料颗粒不太牢固地粘结到背衬上。这可能导致磨料颗粒过早地从背衬中释放，这有时被称为脱壳。已发现，即使在底胶层和磨料颗粒上施加常规胶结层以更牢固地将磨料颗粒保持在适当位置的情况下，也是如此。
在消除了底胶层树脂并将磨料颗粒直接粘结到背衬的实施方案中，也倾向于发生脱壳。在这种实施方案中，磨料颗粒可直接涂覆到，例如，热塑性膜背衬上，该热塑性膜背衬已被加热到足以使磨料颗粒在这些磨料颗粒被施加至背衬时直接粘结到背衬的温度。在这种方式中，不需要底胶层。或者，可将磨料颗粒加热并施加至未加热的热塑性薄膜背衬。在任一情况下，磨料颗粒和背衬之间的附着力往往都不理想地较低。即，磨料颗粒倾向于弱粘结到背衬，并且因此，在加工或使用过程中，磨料颗粒倾向于过早地从背衬上脱离。
许多因素似乎影响特定磨料颗粒是会在背衬上保持直立还是会翻倒。这些因素包括，例如，施加至背衬的底胶层树脂的量(例如底胶层的涂覆重量和/或厚度)，所使用的底胶层树脂的类型(例如组成和粘度)，以及磨料颗粒的形状、尺寸、材料和取向。
在具体实施方案中，底胶层的涂覆重量不大于约10格令/24in2、不大于约7格令/24in2或不大于约5格令/24in2。已发现，对于磨料颗粒的多种尺寸、形状和取向，如果施加至背衬的底胶层的量在所述范围内，则合适数目的磨料颗粒会在背衬上保持直立。更具体地，已发现，当向具有所述范围的底胶层的背衬施加诸如参考图3A和图3B所示和所述的那些磨料颗粒时，至少约50％、至少约75％、至少约80％或至少约85％的磨料颗粒会直立。应当注意，当向背衬施加如图3A和图3B所示的磨料颗粒时，磨料颗粒将会直立取向，如图1所示。更具体地，磨料颗粒12和背衬4之间的夹角β将大体上在至少约50度至不大于约85度的范围内。
在更具体的实施方案中，底胶层树脂的涂覆重量为至少约5格令/24in2、至少约8格令/24in2或至少约12格令/24in2。具体地，已发现，通过在所述范围内提供胶结层树脂，诸如图3A和图3B所示的那些的磨料颗粒—在使用本文所述的底胶层树脂的量粘结到背衬时—将形成适用于许多研磨、磨削和修整应用的磨料制品。即，磨料颗粒将足够牢固地粘合以承受多种最终用途应用中遇到的力。
用于特定磨料颗粒的底胶层树脂的所需量也可在底胶层10的开放区域(即不与磨料颗粒相邻的区域，该区域中底胶层的表面是大体上平坦的并且底胶层的厚度不受磨料颗粒的影响)的平均厚度(图1中的tm)与磨料颗粒12的平均倾斜高度(图1中的h)之间的关系方面进行来表征。在各种实施方案中，底胶层的开放区域的平均厚度为磨料颗粒12的平均倾斜高度的不超过约30％、不超过约20％或不超过约10％。
此外，底胶层树脂和胶结层树脂的所需量可在底胶层的开放区域的平均厚度与胶结层的开放区域(即不与磨料颗粒相邻的区域)的平均厚度之间的关系方面进行表征。例如，在一个实施方案中，底胶层的开放区域的平均厚度tm不大于胶结层的开放区域的平均厚度ts。在更具体的实施方案中，底胶层的开放区域的平均厚度tm是胶结层的开放区域的平均厚度ts的不大于约75％或不大于约50％。
在一个更具体的方面，磨料矿石重量与底胶层树脂重量的比率在约2:1至约1:4的范围内。在另一个方面，磨料矿石重量与胶结层树脂重量的比率在约1:1至约1:25的范围内。并且在另一个方面，第一树脂层重量与第二树脂层重量的比率在约1:1至约1:15的范围内。
在图4的光显微照片所示的实施方案中，磨料颗粒12之间的区域是大体上平坦且光滑的，并且基本上不含平躺的磨料颗粒和/或填充材料。在这种方式中，由磨料颗粒完成的工作被最大化，并且装载被最小化。
再次参考图1和图2，示出了带涂层磨料盘2，该带涂层磨料盘包括具有光滑连续共面的第一主表面6和第二主表面8的背衬4，设置在背衬4的第一主表面6上的底胶层树脂10，布置在背衬4上并且至少部分地嵌入底胶层树脂10中并且具有大体上均匀的尺寸和形状的多个成形磨料颗粒12，以及设置在底胶层树脂10和磨料颗粒12上的胶结层树脂14。在一个具体的方面，至少约75％、至少约80％、至少约85％或至少约90％的磨料颗粒12直立在背衬4上，并且直立在背衬4上的磨料颗粒12的平均高度为底胶层树脂层10的平均厚度的至少约2倍、至少约3倍或至少约4倍。在一个更具体的方面，胶结层树脂的涂覆重量大于底胶层树脂的涂覆重量。在另一个具体的方面，成形磨料颗粒的平均峰值计数不大于约40,000个/24in2、不超过约30,000个/24in2或不超过约25,000个/24in2。并且在另一个具体的方面，磨料颗粒12具有至少约24、至少约40、至少约50或至少约60、并且不大于约800、不大于约320、不大于约280或不大于约240的平均粒度。
本文所述的某些实施方案对于在制造机动车辆的白车身步骤期间研磨金属工件特别有用。例如，图1和图2的实施方案可通过以下用于这种应用中：将带涂层磨料盘2固定到被构造成旋转磨料盘的手动操作工具上，以及在盘旋转时手动将磨料盘施加至工件，从而研磨工件。
可使用常规技术生产根据本文所述的各种实施方案的磨料制品2。例如，可使用已知的静电涂覆技术，或者通过使磨料颗粒12穿过对齐装置，由此磨料颗粒12从背衬中露出并撞击在背衬上，来将磨料颗粒12涂覆到背衬4上。对齐装置可包括，例如，使用例如多个线材或线丝形成的多个细长狭缝、包含细长开口的筛网或具有限定细长开口的多个壁的梳状结构。可使用例如加压气流、通过静电推动它们、通过将它们放置在例如旋转鼓上、或通过将它们重力给料通过对齐装置，可将磨料颗粒穿过对齐装置。可用于将磨料颗粒12施加至背衬4的具体技术描述于PCT公布PCT/US2017/007703、PCT/US2017/205267和PCT/US2017/007714中，这些申请的全部内容以引用的方式并入本文。
实施例
通过以下非限制性实施例，进一步示出了本公开的目的和优点，但在这些实施例中引用的具体材料及其量以及其它条件和细节不应视为对本公开的不当限制。除非另有说明，否则实施例以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。
除非另外说明，否则所有其它试剂均得自或购自诸如密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Company,St.Louis,Missouri)的供应商，或者可通过已知的方法合成。
实施例中所用的单位缩写：
℃：摄氏度
cm：厘米
g/m2：克每平方米
mm：毫米
实施例中使用的磨料颗粒：
表1
Figure BDA0002008442980000171
Figure BDA0002008442980000181
实施例1
使用辊式涂布法向以商品名“NODUST B-250-VSNATURAL”从瑞典斯德哥尔摩的明士克纸业公司(Munksjo Paper Inc.,Stockholm,Sweden)获得的基重为244-256g/m2的纸背衬涂覆6.7格令/4×6英寸(28.0g/m2)的酚醛底胶层树脂，该酚醛底胶层树脂由91.36份可溶酚醛树脂(以商品名“GP 8339 R-23155B”从乔治亚州亚特兰大市的乔治亚太平洋化学品公司(Georgia Pacific Chemicals,Atlanta,Georgia)获得)、0.07份非离子酯型表面活性剂(以商品名“INTERWET 33”从新泽西洲新不伦瑞克的美国克罗斯化学品公司(AKCROSChemicals America,New Brunswick,NJ)获得)和8.57份水组成。
通过静电涂覆将磨料颗粒AP1施加至底胶层树脂涂覆的背衬。AP1的涂覆重量为4.8格令/4×6英寸(20.1g/m2)。将磨料涂覆的背衬辊放置在烘箱中在79℃下15分钟，然后在90℃下30分钟，然后在97℃下45分钟以使底胶层树脂部分固化。将由50.53份可溶酚醛树脂(以商品名“GP 8339 R-23155B”从乔治亚太平洋化学品公司获得)、7.37份水、39.92份碳酸钙(以商品名“HUBERCARB Q325”从乔治亚州亚特兰大市的邱博碳酸钙有限责任公司(Huber Carbonates,LLC,Atlanta,Georgia)获得)、0.08份非离子酯型表面活性剂(以商品名“INTERWET 33”从美国克罗斯化学品公司获得)、0.50份1-甲氧基-2-丙醇(以商品名“GLYCOL ETHER PM SOLVENTS”从得克萨斯州休斯顿的利安德化学品公司(LyondellChemical Company,Houston,Texas)获得)和1.60份红色氧化铁组成的胶结层树脂以22格令/4×6英寸(92.1g/m2)的基重施加至背衬材料，将带涂层背衬辊放置在烘箱中在79℃下15分钟，然后在96℃下20分钟，然后在104℃下2.5小时。固化之后，将带涂层磨料的条转变成如本领域已知的5英寸(12.7cm)直径的盘。
实施例2至11和比较例A至D
重复实施例1中整体描述的程序，不同的是，对于实施例2至11和比较例A至D中的每一个，使用表2中列出的磨料颗粒AP1、底胶层树脂和胶结层树脂的涂覆重量。
表2
Figure BDA0002008442980000191
实施例12
重复实施例1中整体描述的程序，不同的是，施加4.1格令/4×6英寸(17.2g/m2)的底胶层、16格令/4×6英寸(67.0g/m2)的胶结层，以及具有3.7格令/4×6英寸(15.5g/m2)的涂覆重量的AP4代替AP1用作磨料颗粒。
比较例E
以商品名“HOOKIT PAPER DISC 763U GRADE P120”从明尼苏达州圣保罗市的3M公司获得的磨料纸盘。
实施例13
重复实施例1中整体描述的程序，不同的是，施加5.2格令/4×6英寸(21.8g/m2)的底胶层、13格令/4×6英寸(54.4g/m2)的胶结层，以及具有5.5格令/4×6英寸(23.0g/m2)的涂覆重量的AP2代替AP1用作磨料颗粒。
实施例14
重复实施例1中整体描述的程序，不同的是，施加5.2格令/4×6英寸(21.8g/m2)的底胶层、21格令/4×6英寸(87.9g/m2)的胶结层，以及具有5.5格令/4×6英寸(23.0g/m2)的涂覆重量的AP2代替AP1用作磨料颗粒。
比较例F
以商品名“HOOKIT PAPER DISC 763U GRADE P80”从明尼苏达州圣保罗市的3M公司获得的磨料纸盘。
比较例G
以商品名“CUBITRON II HOOKIT CLEAN SANDING FILM DISC 775L”从3M公司获得的P80级别的磨料纸盘。
实施例15
使用辊式涂布法向以商品名“NODUST B-250-VSNATURAL”从瑞典斯德哥尔摩的明士克纸业公司获得的基重为244-256g/m2的纸背衬涂覆3.1格令/4×6英寸(13.0g/m2)的酚醛底胶层树脂，该酚醛底胶层树脂由91.36份可溶酚醛树脂(以商品名“GP 8339 R-23155B”从乔治亚州亚特兰大市的乔治亚太平洋化学品公司获得)、0.07份非离子酯型表面活性剂(以商品名“INTERWET 33”从新泽西洲新不伦瑞克的美国克罗斯化学品公司获得)和8.57份水组成。
通过静电涂覆将磨料颗粒AP3施加至底胶层树脂涂覆的背衬。AP3的涂覆重量为2.0格令/4×6英寸(8.4g/m2)。将磨料涂覆的背衬辊放置在烘箱中在79℃下15分钟，然后在90℃下30分钟，然后在97℃下45分钟以使底胶层树脂部分固化。将由77.12份可溶酚醛树脂(以商品名“GP 8339 R-23155B”从乔治亚太平洋化学品公司获得)、2.39份水、15.66份碳酸钙(以商品名“GAMACO”从乔治亚州罗斯威尔市的益瑞石公司(Imerys,Roswell,Georgia)获得)、0.12份非离子酯型表面活性剂(以商品名“INTERWET 33”从新泽西洲新不伦瑞克的美国克罗斯化学品公司获得)、0.79份1-甲氧基-2-丙醇(以商品名“GLYCOL ETHER PMSOLVENTS”从得克萨斯州休斯顿的利安德化学品公司获得)和3.92份红色氧化铁组成的胶结层树脂以6.0格令/4×6英寸(25.1g/m2)的基重施加至背衬材料，将带涂层背衬辊放置在烘箱中在79℃下15分钟，然后在96℃下20分钟，然后在104℃下2.5小时。固化之后，将带涂层磨料的条转变成如本领域已知的5英寸(12.7cm)直径的盘。
实施例16
重复实施例1中整体描述的程序，不同的是，施加3.5格令/4×6英寸(14.6g/m2)的底胶层、8.0格令/4×6英寸(33.5g/m2)的胶结层和2.3格令/4×6英寸(9.6g/m2)的AP3。
实施例17
重复实施例1中整体描述的程序，不同的是，施加3.5格令/4×6英寸(14.6g/m2)的底胶层、12格令/4×6英寸(50.2g/m2)的胶结层和3格令/4×6英寸(12.6g/m2)的AP3。
比较例H
以商品名“CUBITRON II HOOKIT CLEAN SANDING FILM DISC 775L”从3M公司获得的P180级别的磨料纸盘。
性能测试
将待测试的5英寸(12.7cm)直径的磨料盘安装在设置在X-Y台上的电随机轨道工具上。在没有油漆涂层的情况下，将测量18英寸×24英寸×0.8英寸(457.2mm×609.6mm×2mm)的OEM面板固定到X-Y台上。然后将工具设定成沿着面板的长度在Y方向上以20英寸/秒(508毫米/秒)的速率移动；并且沿着面板的宽度以1.6英寸/秒(406毫米/秒)的速率移动。在每个循环中完成四次这种沿着面板长度的过程。然后将工具的伺服马达设定成在无负载下以10,000转/分钟旋转。然后在10磅(4.54千克)的负荷下以相对于面板2.5度的角度推压磨料制品。该工具接着被激活从而移动穿过规定的路径。在每次循环前后测量面板的质量，以确定每次循环之后的质量损失，以克为单位。当循环之后的质量损失降至0.40克以下时，测试停止。总切削量被测量为在测试结束时的累积质量损失。使用诸如来自罗德岛州普罗维登斯的马尔联邦公司(Mahr Federal Inc,Providence,Rhode Island)的MahrPerthometer M2的接触轮廓曲线仪，将表面光洁度测量为平均表面粗糙度(Ra)，以微英寸(1微英寸等于25.4纳米)为单位。测试结果示于表3中。
表3
总切削量(克) R<sub>a</sub>，(微英寸)
实施例1 2.75 27.3
实施例2 3.35 34.0
实施例3 3.49 29.3
实施例4 3.02 25.0
实施例5 2.33 25.7
实施例6 2.76 -
实施例7 1.96 -
实施例8 2.80 -
实施例9 1.96 -
实施例10 1.65 -
实施例12 1.15 24.2
比较例A 1.24 -
比较例B 1.15 -
比较例C 1.14 -
比较例D 1.30 -
比较例E 1.07 30.3
实施例13 3.06 45.0
实施例14 3.95 39.0
比较例F 2.09 40.5
比较例G 2.57 -
实施例15 1.54 20.0
实施例16 0.85 19.7
实施例17 0.54 18.0
比较例H 0.78 16.7
峰值计数测量
获得面积为大约4英寸(10.16cm)×6英寸(15.24cm)的涂覆侧面磨料样品，并使用以“FLAT WHITE ENAMEL SPRAY PAINT”从伊利诺伊州弗农山庄的爱丽公司(Rust-Oleum,Vernon Hills,Illinois)获得的喷漆将该样品漆成白色。使涂漆磨料表面干燥至少15分钟。将黑色打印油墨(以“BLACK INDIA INK”从英格兰伯克郡戴尔罗尼公司(Daler Rowney,Berkshire,England)获得)施加至1英寸(2.54cm)×1英寸的方形橡皮图章的表面(肖氏硬度A60硬度)，然后将橡皮图章轻轻地压在不起毛的毛巾上几次以去除多余的油墨，在图章上留下最少量的油墨(薄薄的一层油墨)以减轻过度上墨和污点。将橡胶图章垫以2.86psi(低压力)或7.86psi(中压力)或17.75psi(高压力)的力施加在涂漆磨料样品上，由此用油墨记录直立磨料粒子的尖端。使用以VHX-5000从日本大阪的基恩士公司(KeyenceCorporation,Osaka,Japan)获得的数字显微镜来处理代表大约1000平方毫米区域的高分辨率数字图像，用于分析涂漆和着墨的磨料样品。将带涂层磨料样品的黑白二值图像输入到数字显微镜的图像分析软件中进行分析。每个着墨峰值(黑点)由图像软件识别为一个峰值并以红色突出显示。具有识别的峰值但没有红色突出显示的来自实施例1的代表性图像在图5和图6中示出。样品分析得到的带涂层磨料样品的峰值/面积测量结果。
在三种不同的压力下对实施例11、12和比较例E、H进行峰值计数测量，每个一式三份。结果报告为每4×6英寸(1英寸＝2.54cm)的平均峰值计数，如表4所示。
表4
Figure BDA0002008442980000231
Figure BDA0002008442980000241
对实施例11、比较例E和H作为新盘进行峰值计数测量，并且还在性能测试(根据“性能测试”的描述)结束时进行测量。这些测量在低压力2.87psi下进行，每个一式三份。结果报告为每4×6英寸的平均峰值计数，如表5所示。
表5
Figure BDA0002008442980000242
本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明概念的情况下可以对上述本发明进行各种改变和修改。因此，本发明的范围不应限于本专利申请中所述的结构，而只应受权利要求书的文字所述的结构及其等同结构的限制。

Claims (16)

1.一种带涂层磨料制品(2)，所述带涂层磨料制品包括：
背衬(4)，所述背衬具有相对的第一主表面(6)和第二主表面(8)；
第一树脂，所述第一树脂在所述背衬的至少一个主表面上形成底胶层(10)，其中所述底胶层是连续的；
磨料颗粒(12)，所述磨料颗粒至少部分地嵌入所述第一树脂中，其中所述磨料颗粒(12)为成形磨料颗粒；和
第二树脂，所述第二树脂位于所述第一树脂和所述磨料颗粒(12)上；
其中所述磨料颗粒(12)的至少一部分被构造成直立在所述背衬(4)上的边缘上，其中所述磨料颗粒(12)的涂覆重量不大于25.1g/m2，并且其中所述背衬(4)的不大于15％的表面区域被磨料颗粒(12)覆盖。
2.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述磨料颗粒(12)包括至少一个边缘并且被构造成直立在所述边缘上。
3.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述磨料颗粒(12)的至少50％直立在所述背衬(4)上。
4.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述磨料颗粒(12)之间的表面区域是大体上平坦且光滑的。
5.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述磨料颗粒(12)具有至少60至不大于240的平均粒度。
6.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述磨料颗粒(12)的至少80％直立在所述背衬上。
7.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述第一树脂的涂覆重量不大于29.3g/m2。
8.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述第二树脂的涂覆重量为至少20.9g/m2。
9.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述磨料颗粒(12)随机地分布在所述背衬(4)上。
10.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述背衬(4)是连续的，所述背衬(4)的相对的第一主表面(6)和第二主表面(8)是大体上平坦且光滑的，并且所述背衬(4)由纸、聚合物膜或布中的至少一种形成。
11.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中磨料颗粒重量与第一树脂的涂覆重量的比率在2:1至1:4的范围内。
12.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述磨料颗粒重量与第二树脂的涂覆重量的比率在1:1至1:25的范围内。
13.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述第一树脂的涂覆重量与所述第二树脂的涂覆重量的比率在1:1至1:15的范围内。
14.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述磨料颗粒(12)具有至少4:1的纵横比。
15.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品(2)，其中所述磨料颗粒(12)的峰值高度是大体上均匀的。
16.一种在制造机动车辆的白车身步骤期间研磨不带涂层金属工件的方法，所述方法包括以下步骤：
将权利要求1-15中任一项所述的带涂层磨料制品(2)固定到被构造成旋转所述带涂层磨料制品(2)的手动操作工具上，以及
在所述带涂层磨料制品(2)旋转时手动将所述带涂层磨料制品(2)施加至所述工件，从而研磨所述工件。
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