CN109803791A - 具有防滑涂层的砂纸 - Google Patents

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Abstract

本公开大体涉及用于研磨工作表面的磨料制品(诸如例如柔性片状磨料制品)，以及制作和使用此类磨料制品的方法。磨料制品的一些实施方案包括改善的、更耐热的防滑涂层或防滑层。

Description

具有防滑涂层的砂纸
技术领域
本公开大体涉及用于研磨工作表面的磨料制品(诸如例如柔性片状磨料制品)，以及制作和使用此类磨料制品的方法。
背景技术
片状磨料制品通常用于包括例如木质表面的手工打磨的多种打磨操作中。手动打磨时，使用者直接将磨料制品握持在其手中，然后在整个工作表面上移动磨料制品。当然，手工打磨是比较费力的任务。
片状磨料制品包括(例如)传统砂纸。传统砂纸通常通过将磨料粘附到相对薄的、通常不可延展的、非弹性的、无孔的背衬(例如纸张)上来生成。传统砂纸背衬材料的薄、平、滑的性质使得传统砂纸难于抓握、握持和操作。因为传统砂纸的滑性质，为了牢固握持砂纸片材，使用者会将该砂纸片材抓握在其拇指和其一个或多个剩余手指之间。以这种方式握持砂纸不舒适，可能导致肌肉痉挛和疲劳，并且难以保持较长的时间。另外，拇指通常与砂纸的研磨表面接触，这可能刺激或损坏皮肤。另外，因为拇指定位在砂纸和工作表面之间，所以以这种方式抓握砂纸妨碍了打磨操作。也就是说，由于拇指的位置，砂纸研磨表面的一部分在打磨期间被抬高远离工作表面。因为抬高的部分不与工作表面接触，所以没有利用砂纸的全部打磨表面，因此砂纸的效率降低。
在手工打磨期间，使用者经常使用其指尖施加压力到砂纸。因为传统砂纸中所使用的背衬材料的薄性质，手指压力集中在施加有手指压力的区域中。这继而引起砂纸磨损和/或负载不均，并可在工作表面上生成不平的打磨图案。
一些砂纸可在湿润或干燥环境下使用。在湿润环境下，一般应用包括填料打磨、油灰打磨、底漆打磨和油漆涂饰。在湿润环境下某些砂纸所遇到的特定问题是片状制品卷曲的趋势。磨料制品的卷曲对使用者而言会非常讨厌。类似效果还会发生于磨料制品在潮湿环境下储存时。为了减轻卷曲，有时在制造过程中使磨料片材预弯，但这通常无法防止使用期间的卷曲。
传统砂纸通常以标准尺寸的片材，例如9×11英寸的片材售卖。为使得砂纸更易于使用，使用者往往折叠砂纸，从而生成更易于握住的较小片材。然而，折叠砂纸生成锯齿边缘，并且沿折叠线削弱了砂纸。在激烈打磨时，削弱的折叠线可能撕裂，从而导致砂纸过早失效。
为了解决上述问题中的至少一些，3M公司(3M Company)开发了具有防滑表面的砂纸。此类砂纸描述于例如美国专利第8,662,962号中。商业产品3M防滑抓持TM高级砂纸提供以下优点中的至少一些：操控改善、易于使用、使用舒适、制造相对容易和便宜、切割改善、提高耐久性，以及生成比类似的砂纸片材更细小的刮痕。
发明内容
本公开的发明人了解到一些使用者将砂纸片材(或其部分)放置在动力打磨工具上。在动力工具上高速使用的一些情形下，砂纸上的防滑涂层可软化或熔化，从而粘附到动力工具。本公开的发明人试图配制改善的防滑抓持涂层，该涂层提供附加的耐热性而不显著损害现有防滑砂纸的优点。
本公开提供砂纸片材，该砂纸片材包括(1)具有相对的第一主表面和第二主表面的背衬层、(2)直接在第一主表面上的粘合剂底胶层、(3)至少部分地嵌入底胶层中，从而限定研磨表面的磨粒，和(4)在第二主表面上的防滑层，该防滑层包含(a)二聚酸聚酰胺、(b)弹性体，和(c)增粘剂。
有利地，该构造提供涂布的磨料，与现有技术的磨料制品相比，该涂布的磨料显示出优异的抗卷曲性以及改善的整体切割和涂饰性能。
附图说明
下面将结合附图进一步描述本公开，其中：
图1为根据本公开的砂纸片材的横截面视图；
图2为本公开的第二实施方案的透视图；并且
图3为湿润卷曲测试期间各种实施例的照片。
某些描绘的实施方案中的层仅是为了进行示意性的说明，并且并非旨在绝对地限定任何部件的厚度(相对厚度或其它方式的)，或位置。虽然上述附图示出了本公开的若干实施方案，但是如论述中所指出的，还考虑到其它实施方案。在所有情况下，本公开都以示例性而非限制性的方式来呈现本公开。应当理解，本领域的技术人员可以设计出大量其它修改形式和实施方案，这些修改形式和实施方案均落在本发明的范围之内并符合本发明原理的实质。
具体实施方式
现在参照附图，图1示出片状磨料制品10(诸如砂纸片材)的横截面，该磨料制品10包括具有相对的第一主表面12a和第二主表面12b的柔性背衬层12、在背衬层第一主表面12a上的柔性防滑涂层14、在背衬层第二主表面12b上的粘合剂底胶层16，以及至少部分地嵌入底胶层16中的多个磨粒18。磨料制品10可(例如)以各个片材的叠堆形式或以卷的形式提供，其中磨料制品10可具有不确定的长度。
如本文所用，措辞“片状”通常是指磨料制品10的宽、薄、柔性性质。如本文所使用，措辞“涂层”通常是指通常可流动材料(诸如可直接施加到表面的液态或固态粉末)的至少单层。因此，涂层不包括层合到表面的单独材料片材。如本文所用，措辞“层”通常是指在背衬层12的顶部上形成分立层的防滑材料(即，该防滑材料未浸透背衬层12的整个厚度)。
在本公开的一个最终应用中，片状磨料制品10可用于手工打磨工作表面，诸如木质表面或工件。也就是说，可通过使磨料制品10经由防滑涂层14直接与手接触(即，无需诸如打磨块的工具的辅助)并将磨料制品10抵靠工作表面移动来使用磨料制品10以从表面移除材料。将认识到本公开还可与手动操作的打磨工具和打磨块或与动力工具一起使用。
背衬层12、防滑涂层14、粘合剂底胶层16以及磨粒18的每个将在下面详细描述。
背衬12
用于背衬层12的合适材料包括通常用于制造砂纸的任何材料，包括例如纸张、布料(棉织物、聚酯、人造丝)、聚合物膜(例如热塑性膜)、泡沫以及它们的层合物。背衬层12将具有在加工过程中进行处理所需的足够强度、用于预期最终应用所需的足够强度以及使防滑涂层14和底胶层16施加到其至少一个主表面上的能力。
在一些实施方案中，背衬层12由纸张形成。在一些实施方案中，纸张为用于背衬层12的期望材料，因为其易得且通常成本低廉。纸张背衬可以以各种重量获得，通常使用从“A”到“F”的字母指示。字母“A”用来指示最轻的纸张，字母“F”用来指示最重的纸张。如下面更充分地说明，本公开允许使用任何重量的纸张，而不存在以上指出的与传统砂纸背衬相关联的缺点。
在例示的实施方案中，背衬层12是连续的。也就是说，背衬层12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，该孔、开口、狭缝、空隙或槽大于当其形成时在材料自身之间随机形成的空间。背衬还可包含开口(即，是打孔的)或包含狭缝。在一些实施方案中，背衬层12通常是不可延展的。如本文所用，术语“不可延展的”是指断裂伸长率不大于约25％的材料。在一些实施方案中，材料的断裂伸长率不大于约10％。在一些实施方案中，材料的断裂伸长率不大于约5％。
在某些实施方案中，诸如当背衬层12由纸张形成时，背衬层12可相对薄，并且厚度通常不大于约1.5mm、不大于约1mm或不大于约0.75mm。在此类实施方案中，背衬层12通常不是弹性的。背衬层12还可以是多孔或无孔的。在另一个实施方案中，诸如当背衬为泡沫材料时，背衬层可以在一定程度上较厚。例如，在具有泡沫背衬层的实施方案中，背衬层的厚度可为至少约2mm、至少约5mm或至少约10mm。
背衬层12还可以由布质材料或膜(例如聚合物膜)形成。由于布质材料通常能够抗撕裂并且通常要比纸张和膜材料更加耐用，所以布质材料是可取的。此外，在使用中，布质背衬能够容许重复的弯曲和折曲。布质背衬通常由机织棉或合成纱形成，该机织棉或合成纱经处理以使得它们适于用作涂布磨料背衬。如同纸张背衬的情况，布质背衬可以为各种重量，通常使用从“J”到“M”的字母指示，字母“J”指示最轻的布料，字母“M”指示最重的布料。
用于背衬层12的合适膜材料包括聚合物膜，包括涂底漆的膜，诸如聚烯烃膜(例如包括双轴定向聚丙烯的聚丙烯、聚酯膜、聚酰胺膜、纤维素酯膜)。在本公开的一个合适的实施方式中，背衬层12包含聚氨酯，诸如描述于美国公布第2017/0043450号(Graham等人)中的那些，包括至少一种热塑性聚氨酯(TPU)。在一些实施方案中，背衬可包含单一热塑性聚氨酯或热塑性聚氨酯的组合。一类合适的聚氨酯为基于芳族聚醚的聚氨酯，特别是基于热塑性聚醚的聚氨酯。在一些实施方案中，基于热塑性聚醚的聚氨酯衍生自4,4'-亚甲基二环己基二异氰酸酯(MDI)、聚醚多元醇和丁二醇。
防滑涂层14
在一些实施方案中，砂纸10包括防滑涂层14，该防滑涂层14限定砂纸10的防滑或抗滑外表面14a。“防滑”或“抗滑”涂层、层或材料是指倾向于增大施加防滑材料的背衬层表面的摩擦系数的涂层、层或材料。也就是说，如果施加防滑涂层的背衬层12a的表面在施加涂层之前具有“x”的摩擦系数，并且当将涂层施加于背衬表面时，该涂层提供摩擦系数大于“x”的表面，则该涂层为“防滑”涂层。或用另一种方式说明，如果涂层倾向于增大施加涂层的背衬表面的摩擦系数，则该涂层有资格为“防滑”涂层。
在一个实施方案中，当根据ASTM D 1894-08(用于塑料膜和片材的静和动摩擦系数的标准测试方法)在23℃下使用IMASS滑动/剥离测试仪(SP2000，可从俄亥俄州斯特朗斯维尔的Instrumentors Inc.(Instrumentors Inc.,Strongsville,Ohio)商购获得)测量时，防滑涂层14具有约1克、至少约1.25克或至少约1.5克的平均峰值静摩擦系数，并且/或者具有至少约0.75克、至少约1克或至少约1.25克的平均动摩擦系数。
防滑涂层14设置在与底胶层16和磨粒18相背的背衬层12的第一主表面12a上。防滑涂层14的外表面14a可不具有粘性，或具有低的粘着性。如本文所用，粘性或粘着性是指材料的粘着或粘合特性。非粘性是指材料不具有任何程度的粘着或粘合特性，而粘性材料具有一定程度的粘着或粘合特性。非粘性材料可具有高的摩擦系数，因此也使得非粘性材料可用作防滑涂层。
如果防滑涂层是粘性的，则其具有低的粘着性是可取的。低的粘着性意指如通过ASTM D2979-01(使用倒置探针仪的压敏粘合剂粘性的标准测试方法)、使用十(10)秒停留时间和一(1)cm/s的探针移除速度测量，防滑涂层具有不大于约200克、不大于约250克、不大于约300克和不大于约350克的平均粘性水平。可取的是用于形成防滑涂层14的材料直接粘结到背衬层12。如果防滑材料不与背衬层形成有效粘结，则背衬层12可以涂底漆以允许防滑材料与背衬层12形成更有效的粘结。
在一个实施方案中，防滑涂层14具有轻微粘性，其对自身的粘合力小于防滑涂层自身的内聚强度，并且其对自身的粘合力还小于“双粘结”的粘合强度。如本领域技术人员已知的，“双粘结”的粘合强度为防滑涂层14与施加防滑涂层的背衬层12之间的粘合强度。因此，当防滑涂层14被折叠到其自身之上时，接触的相应防滑表面可再次释放开，而不会引起防滑层的内聚失效，也不会使得防滑层14从背衬层12分离。
在另一方面，防滑涂层提供可重复对自身粘结的表面。在另一个一定程度相关的方面，防滑涂层14可被重新定位。如本文所用，“可重新定位”是指这样的防滑涂层，其允许重复地施加到、再施加到其自身或表面以及从其自身或表面移除，而不会损坏防滑涂层或表面。
另外，可取的是防滑涂层14不随着时间推移显著粘合到其自身。如此，如果磨料制品10被折叠到其自身之上使得防滑涂层14接触自身，则磨料制品10可在稍后容易地通过分离防滑涂层14而展开，而不会损坏防滑涂层14或背衬层12。
用于防滑涂层14的合适材料包括例如弹性体。合适的弹性体包括：天然和合成橡胶，诸如合成聚异戊二烯、丁基橡胶、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、嵌段共聚物(诸如Kraton橡胶、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯(SIS)橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)橡胶)、丁腈橡胶(Buna-N橡胶)、氢化丁腈橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)、氯丁二烯橡胶、聚氯丁二烯、氯丁橡胶、EPM橡胶(乙烯丙烯橡胶)、EPDM橡胶(乙烯丙烯双烯橡胶)、丙烯酸类橡胶、聚丙烯酸类橡胶、有机硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚醋酸乙烯酯(PVA)；以及其它类型的弹性体，诸如热塑性弹性体、热塑性硫化橡胶(诸如Santoprene热塑性橡胶)、氨基甲酸酯(诸如热塑性聚氨酯)，以及热塑性烯烃。
此类橡胶材料还可包括增粘剂。示例性增粘剂包括例如C5和C9增粘剂。示例性可商购获得的增粘剂包括Wingtack型增粘剂树脂，其可购自宾夕法尼亚州埃克斯顿的TOTALCray Valley(TOTAL Cray Valley,Exton,PA)。
本公开的防滑涂层还包含二聚酸聚酰胺。在一些实施方案中，二聚酸聚酰胺有助于为防滑涂层或防滑层提供耐热性。二聚酸可通过C18酸(诸如油酸和亚油酸)的聚合获得，并且通常为具有可生物降解特性的环境友好的化学试剂。聚酰胺可通过使用二聚酸和不同二胺作为原料的熔融缩聚反应来制备。合成的基于二聚酸的聚酰胺具有可溶于许多溶剂、可生物降解、柔性和展现出良好的热熔粘合性的优点。基于二聚酸的聚酰胺的配方和合成技术可见于例如美国专利第3,377,303号(Peerman等人)第3,483,237号(Peerman等人)；第5,085,099号(Jaeger)；第5,138,027号(Van Beek)；和第5,455,326号(Parker)中。
在一些实施方案中，防滑涂层或防滑层包含介于约20重量％和约55重量％之间的二聚酸聚酰胺。在一些实施方案中，防滑涂层或防滑层包含介于约25重量％和约50重量％之间的二聚酸聚酰胺。在一些实施方案中，防滑涂层或防滑层包含介于约30重量％和约45重量％之间的二聚酸聚酰胺。在一些实施方案中，防滑涂层或防滑层包含大于约20重量％的二聚酸聚酰胺，或大于约25重量％的二聚酸聚酰胺，或大于约30重量％的二聚酸聚酰胺，或大于约35重量％的二聚酸聚酰胺，或大于约40重量％的二聚酸聚酰胺。在一些实施方案中，防滑涂层或防滑层包含小于约55重量％的二聚酸聚酰胺，或小于约50重量％的二聚酸聚酰胺，或小于约45重量％的二聚酸聚酰胺，或小于约40重量％的二聚酸聚酰胺，或少于约35重量％的二聚酸聚酰胺。
在一些实施方案中，二聚酸聚酰胺以介于约70:16和约31:55之间的比率(二聚酸聚酰胺:SIS嵌段共聚物)存在。示例性可商购获得的二聚酸聚酰胺包括UNIREZ树脂，其可购自德克萨斯州休斯顿的Kraton公司(Kraton Corporation,Houston,TX)。
在一些情形下，砂纸上的防滑涂层可软化或熔化并粘附到动力工具，并且可能毁坏动力工具。可取的是，涂层具有低的热熔粘合力以解决该问题，而不会显著损害防滑砂纸的优点。为此，开发了一种测试方法来测量配混配制物对钢表面的相对热熔粘合力。请参阅下面的相对热熔粘合力测试方法描述。可取的是，相对热熔粘合力(根据该测试方法)在80℃下产生低于-18牛顿、优选在-15牛顿至-5牛顿的范围内的轴向力。
这些弹性防滑涂层的粘着性可以通过添加填料(例如碳酸钙)至材料来调节。
在一个方面，防滑涂层可具有至少约-80摄氏度(℃)、至少约-70℃和至少约-65℃的玻璃化转变温度，并且可具有不大于约-5℃、不大于约-15℃和不大于约-25℃的玻璃化转变温度。在更具体的方面，防滑涂层14由含水溶液形成，该含水溶液形成具有至少约-80摄氏度(℃)、至少约-70℃和至少约-65℃的玻璃化转变温度，并且具有不大于约-5℃、不大于约-15℃和不大于约-25℃的玻璃化转变温度的涂层。
适用于生成弹性体防滑涂层的市售材料包括得自BASF Corporation(FlorhamPark,New Jersey)的Butofan NS209(羧化苯乙烯-丁二烯阴离子分散体)以及得自Lubrizol Corporation(Wickliffe,Ohio)的Hystretch弹性体分散体V-29、V-43和V-60。还可使用乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)分散体。
用于生成防滑涂层14的合适材料还包括丙烯酸酯和丙烯酸类聚合物。另外，用于生成防滑涂层14的合适材料包括压敏粘合剂，例如丙烯酸类粘合剂(其可以包括或可以不包括粘性改性成分)、可重新定位的粘合剂或热熔丙烯酸类粘合剂。根据具体组成，并且根据处理的程度(例如聚合的程度)，这些热熔丙烯酸类粘合剂可以产生多种物理特性，包括粘性和非粘性特性。
防滑涂层14的特定厚度可以根据例如选择用于形成防滑涂层14的材料，和根据磨料制品10的预期最终应用而变化。例如，由橡胶或氨基甲酸酯基材形成的防滑涂层14的厚度可以为至少约0.1密耳(2.5微米)、至少约1密耳(25微米)以及至少约10密耳(254微米)，并且其厚度不大于约50密耳(1270微米)、不大于约30密耳(762微米)以及不大于约25密耳(635微米)。另一方面，由丙烯酸类聚合物涂层形成的防滑涂层14可较薄，并且其厚度可以为至少约0.1密耳(2.5微米)、至少约0.5密耳(12.7微米)以及至少约1密耳(25.4微米)，且其厚度不大于约2密耳(50.8微米)、不大于约5密耳(127微米)以及不大于约10密耳(254微米)。
由干燥苯乙烯-丁二烯橡胶分散体或干燥乳胶分散体形成的防滑涂层14的涂层重量可以为至少约1克/平方米(g/m2)(0.24格令/24平方英寸(格令/24in2))、至少约3g/m2(0.72格令/24in2)或至少约4g/m2(0.96格令/24in2)，并且其涂层重量不大于约20g/m2(4.8格令/24in2)、不大于约15g/m2(3.6格令/24in2)或不大于约12g/m2(2.9格令/24in2)。
在一个实施方案中，合适的防滑涂层14可以使用压敏粘合剂通过将可聚合的压敏粘合剂组合物涂布到背衬层12上，然后聚合该压敏粘合剂组合物以生成具有所需特性的防滑涂层，或者通过将可重新定位的压敏粘合剂涂布到背衬层12上来生成。
在具体实施方案中，压敏粘合剂为丙烯酸类热熔粘合剂，其可以通过例如以下来生成：在例如由乙烯醋酸乙烯酯(EVA)形成的密封袋中提供可聚合液态单体混合物、通过例如将液态单体混合物暴露于光化辐射(例如紫外光)来至少部分地聚合液态单体混合物、将部分聚合的液体与用于形成袋的EVA材料共混，从而形成可涂布的压敏粘合剂组合物，并且将压敏粘合剂组合物涂布到背衬层12上。在将压敏粘合剂组合物涂布到背衬层12上之后，通过进一步聚合压敏粘合剂以形成具有所需特性的防滑涂层(诸如具有低的粘性或不具有粘性的涂层)来形成防滑层14。
附加的聚合的程度可以变化，并且将取决于例如防滑层14的所需特性。进一步的聚合可通过例如将压敏粘合剂暴露于附加的UV光或通过热聚合以足以将压敏粘合剂的粘性水平降低至所需水平的量来完成。
合适的可聚合液态单体混合物可包括(例如)丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯和光引发剂(例如得自Ciba-Geigy Corp.(Hawthorne,NY)的Irgacure 651)的混合物。任选的添加剂(例如，巯基乙酸异辛酯、二丙烯酸己二醇酯、α二苯甲酮以及得自CibaSpecialty Chemicals Corporation(Tarrytown,NY)的Irganox 1076抗氧化剂)也可以包括在可聚合的液态单体混合物中。
在一些实施方案中，防滑涂层14可以以液态悬浮液(诸如含水分散体、含水乳液，诸如乳胶)施加或以热熔粘合剂施加。
液体可以使用各种已知的印刷和/或涂布技术(包括例如辊涂(例如轮转凹版涂布)、门辊涂布、溶剂涂布、热熔涂布、喷涂、Meyer棒式涂布和降模涂布)施加。用于施加含水乳液和分散体的尤其理想的技术包括Meyer棒式涂布、轮转凹版涂布和门辊涂布技术。然后使此类含水乳液和分散体干燥以生成防滑涂层14。用于施加热熔粘合剂(诸如丙烯酸酯热熔粘合剂)的尤其理想的技术为降模涂布。然后，将这种热熔涂布的粘合剂进一步聚合以生成具有所需特性的防滑涂层14。
在一个实施方案中，防滑涂层14经提供具有表面纹理。可以通过使用例如微蜂窝泡沫辊或通过喷涂将液态乳液或液态分散体施加到背衬层12来提供这样的纹理化表面。在特定的实施方案中，使用微蜂窝泡沫辊施加液态乳液或液态分散体至约3格令/24平方英寸的涂层重量。然后，可将液体涂层例如在强制通风烘箱中在225华氏度的温度下干燥5分钟以生成防滑涂层。
在图1所示的实施方案中，防滑涂层14限定与底胶层16和磨粒18相背的砂纸10的大致平坦的外表面14a。也就是说，防滑涂层14限定了不包括纹理化表面或宏观三维表面形貌的光滑外表面。涂层14可以是连续的、不连续的和/或以随机或重复图案(诸如点和条带)的形式施加。
在一些实施方案中，防滑涂层14可为透光的。以这种方式，印刷在背衬12上的任何信息或标记将仍通过防滑涂层14可见。另外，砂纸的外观仍类似于使用者已习惯的传统砂纸的外观。
如图2所示，防滑涂层14的外表面14a可以包括规则的图案化表面纹理或几何形状。在示出的具体实施方案中，防滑涂层14外表面14a的图案化表面纹理可以使得当砂纸10被折叠到其自身之上时所述图案与自身互相接合。也就是说，外表面14a包括当外表面14a被折叠到自身之上时彼此配合的凸起区域14a’和凹陷区域14a”。
在图1或图2中示出的实施方案中的任一个中，防滑涂层14还可包括填料材料或颗粒以为防滑涂层14外表面14a提供粗糙或随机纹理化表面。这种粗糙或纹理化表面用于增强防滑涂层14的牵引特性。
底胶层16
通常，任何粘合剂底胶层16都可用于将磨粒18附着到背衬层12上。“底胶层”是指在砂纸10的背衬层12之上的硬化树脂层。用于粘合剂底胶层16的合适材料包括例如酚醛树脂、具有α、β-不饱和羰基侧基的氨基塑料树脂、氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、烯键式不饱和树脂、丙烯酸酯化的异氰脲酸酯树脂、脲醛树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸酯化的氨基甲酸酯树脂、丙烯酸酯化的环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、芴改性的环氧树脂，以及它们的组合。
可通过任何传统技术(诸如刮刀涂布、喷涂、辊涂、轮转凹版涂布、帘式涂布等)将底胶层16涂布到背衬层12上。砂纸10还可包括任选的胶结涂层(未示出)。
磨粒18
一般来讲，本公开可使用任何磨粒18。合适的磨粒包括(例如)熔融氧化铝、热处理氧化铝、氧化铝基陶瓷、碳化硅、氧化锆、氧化铝-氧化锆、石榴石、金刚砂、金刚石、二氧化铈、立方晶型氮化硼、打磨玻璃、石英、二硼化钛、溶胶凝胶磨料以及它们的组合。磨粒18可以是成型的(例如棒状、三角形或锥体)或未成型的(即不规则)。术语“磨粒”涵盖磨料细粒、凝聚物或多砂目磨料微粒。可以通过诸如静电涂布或滴液涂布的任何传统技术将磨粒沉积在底胶层16上。
添加剂
底胶层16和/或可选的胶结涂层可以包含可选的添加剂，例如填充剂、纤维、润滑剂、助磨剂、润湿剂、增稠剂、防附剂、表面活性剂、颜料、染料、偶联剂、光引发剂、增塑剂、悬浮剂、抗静电剂等等。可行的填料包括碳酸钙、氧化钙、偏硅酸钙、氧化铝三水合物、冰晶石、氧化镁、高岭土、石英和玻璃。可作为助磨剂的填充剂包括：冰晶石、硼氟化钾、长石和硫。正如本领域的技术人员所知的，选择这些材料的量以提供所需的特性。
在具体实施方案中，砂纸10为标准的9×11英寸砂纸片材。在其它实施方案中，砂纸10可具有约3至约4英寸或约5至约6英寸的宽度，并且具有约8至约10英寸或约10至约12英寸的长度。
在另一方面，本公开提供包括砂纸片材叠堆的砂纸包。该叠堆可包括至少2片、至少约6片或至少约10片。
制作方法
上述各种实施方案可使用各种技术得到，并且将根据用于生成防滑涂层14的特定材料而变化。例如，磨料制品10可通过以下来制作：提供纸张背衬层，在背衬层的一个主表面上涂布粘合剂底胶层，将磨粒至少部分地嵌入底胶层中，从而形成研磨表面，将防滑涂层材料(诸如橡胶和增粘剂的混合物)溶解在烃溶剂(诸如甲苯)中，从而形成可涂布的防滑材料，在与底胶层相背的背衬层表面上涂布防滑材料和溶剂，并且允许溶剂从防滑材料中蒸发，从而在背衬层12上形成防滑涂层14。使用该技术，防滑涂层14被认为是被“溶剂涂布”于背衬上。
在制作磨料制品10的另一种方法中，将含水乳液或含水分散体涂布到与底胶层16相背的背衬层12上，并干燥，从而形成防滑涂层14。
另选地，磨料制品10可通过以下来制作：提供纸张背衬层12，在背衬层12的一个主表面上涂布粘合剂底胶层16，将磨粒18至少部分地嵌入粘合剂底胶层16中，从而形成研磨表面，提供防滑材料(诸如橡胶和增粘剂的混合物)，加热防滑材料，从而形成可涂布的防滑材料，并将防滑材料涂布到与底胶层16相背的背衬层12的表面上，从而形成防滑涂层14。通过该技术，可使用例如辊涂、热熔涂布或降模涂布技术来将防滑涂层14涂布到背衬层12上。
在一个实施方案中，用来施加可涂布防滑材料的辊为泡沫辊，其向防滑涂层上赋予表面纹理。另选地，泡沫辊可以用来在防滑涂层14被涂布到背衬层12上之后对防滑涂层14进行后处理，从而赋予防滑涂层表面纹理。
在制作磨料制品10的另一方法中，将粘合剂(诸如丙烯酸类热熔粘合剂)涂布到与底胶层16相背的背衬层12上，然后通过例如聚合或干燥来固化，从而形成防滑涂层14。
在上述技术中的任一种中，将认识到防滑涂层14和底胶层16被施加到背衬层12的顺序可以改变。也就是说，可在底胶层16被施加到背衬层12之前或之后将防滑涂层14施加到背衬层12。
另外，将认识到背衬层12、底胶层16和磨粒18可以预成形的(即，以其它方式完整的)磨料片材的形式提供。也就是说，与提供背衬层12，然后用底胶层16涂布该背衬层12并设置磨粒18以形成磨料片材不同，可以提供包括背衬、底胶层和磨粒的预成形的磨料片材。然后，可以将防滑涂层14直接施加到预成形的磨料片材。
合适的预成形磨料片材的代表性示例可以商品名216U购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)。216U为具有A重量的背衬、酚醛底胶层、氧化铝磨粒和硬脂酸顶胶涂层(为了降低负载而提供)的砂纸。如果使用预成形的磨料片材，则可以使用例如溶剂涂布、辊涂、热熔涂布、降模涂布或粉末涂布技术将防滑涂层14施加到背衬层12上。为易于制造，希望提供批量形式的成品砂纸，然后在生成最终被最终使用者使用的各个砂纸片材之前用防滑涂层材料涂布批量砂纸。
具有各种背衬材料(例如纸张、膜、布料)、重量(例如A、B或C重量纸张)和磨粒的各种可商购获得的传统砂纸构造可根据本公开涂布有防滑涂层。
令人惊讶的是，包括本公开的防滑涂层的磨料制品在浸入水中或经受潮湿环境时显示出优异的抗卷曲性。当根据湿润卷曲测试(在下面的实施例部分中描述)测试时，磨料制品优选基本上不卷曲。
阐述以下实施例以便可更全面地理解本文中所描述的本公开内容。应当理解，这些实施例仅为了进行示意性的说明，而不应被理解为是以任何方式限制本公开。
实施例
材料
PRODAS 2075(基于聚α烯烃的热熔粘合剂树脂)，可购自Beardow Adams(Bradville,Milton Keynes,England)。
3M SCOTCHWELD 3789(聚酰胺热熔粘合剂)可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司。
HJ-H2060聚酰胺可购自山东汇金化工有限公司(中国山东省东营市广饶稻庄)(Shandong Huijin Chemical Co.,Ltd.(Daozhuang,Guangrao,Dongying City,ShandongProvince,China))
UNIREZ 2626(热熔聚酰胺)可购自德克萨斯州休斯顿的Kraton公司。
UNIREZ 2720(热熔聚酰胺)可购自德克萨斯州休斯顿的Kraton公司。
KRATON D1161(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)可购自德克萨斯州休斯顿的Kraton公司。
WINGTACK PLUS(C-5增粘剂树脂)可购自埃克斯顿的TOTAL Cray Valley。
相对热熔粘合力测试(轴向力)
使用得自新泽西州南哈肯萨克的Brabender Instruments(BrabenderInstruments,Inc.,South Hackensack,NJ)的带CAM叶片的Type Six熔融混合器制备用于该测试方法的样品。将熔融混合器加热至180℃并将CAM叶片设定为以65rpm的速率混合。以表1中针对防滑涂层配制物描述的相对量添加成分，以提供大约60克的样品大小。
在将内容物在视觉上充分混合后，通常持续2-3分钟的时间段，然后将混合物从混合钵中排出到铝托盘中进行分析。
使用得自特拉华州纽卡斯尔的TA Instruments(TA Instruments,New Castle,DE)的发现混合流变仪(Discovery Hybrid Rheometer)HR-2执行分析。将约3克测试材料(防滑配制物)熔化并以0.8mm的间隙置于流变仪的两个圆形平行钢板之间。顶板的直径为20mm，而底板的直径为100mm。底板为Peltier温度受控板，其以10℃的步级执行从190℃至80℃的温度扫描，其中在每个温度步级平衡60秒。顶板使每个样品以10Hz的恒定频率经受固定的1.25％小振幅振荡应力。当每个样品经历温度状况冷却时，其收缩并施予牵拉流变仪的顶板的轴向力。轴向力的量值与防滑涂层材料对顶板的相对粘合力成比例，并且由附接到流变仪顶板的测力传感器测量并记录。
干燥摩擦系数测试
根据ASTM D 1894-08测量摩擦系数。
湿润摩擦系数测试
将用于该测试方法的样品放置于锡锅中处于环境条件下的水(大约1英寸水)中并浸泡大约5分钟。及时移除样品并根据ASTM D 1894-08测量摩擦系数。
粘性测试
根据探针粘性测试ASTM 2979-01测量粘性。
湿润卷曲测试
提供用于该测试方法的样品或将样品切割成3英寸×6英寸的条带。将样品放置于锡锅中处于环境条件下的水(大约1英寸水)中并浸泡大约5分钟。在样品仍在水中时目视检查样品的卷曲。如参考该测试方法所使用的，如果相对端部未朝向彼此牵引，使得a)相对端部边缘都未到达邻近条带中心的位置；和/或b)条带的相对端部大致上是共面的，则样品基本上不卷曲。
实施例E1-E8和比较例CE1-CE4
表1中的防滑配制物均通过在18mm Berstoff双螺杆挤出机(德国慕尼黑的KraussMaffei Technologies GmbH(KraussMaffei Technologies GmbH,Munich,Germany))上进行的熔融混合工艺制备。然后将来自挤出机的挤出物涂布到216U P150砂纸上，该砂纸可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司。216U P150砂纸为通用的砂纸，其具有A重量纸张背衬、涂布在一个侧面上的酚醛树脂，和部分地嵌入酚醛树脂上的氧化铝磨粒。然后用防滑涂层配制物中的一种涂布砂纸的第二侧面(即与研磨表面相背的非研磨侧面)至约4-5密耳的厚度。测量实施例E1-E8的防滑涂层的干燥摩擦系数和粘性。作为对照，还测量3M216U P150砂纸的干燥摩擦系数和粘性。还测量比较例CE1-CE4的干燥摩擦系数。结果汇总于表2中。
表1
表2
实施例 静摩擦系数 动摩擦系数 探针粘性(克)
E1 1.238 1.234 0
E2 3.384 2.187 27
E3 5.692 1.674 0
E4 3.660 1.884 0
E5 5.943 3.157 0
E6 2.962 2.587 0
E7 5.471 2.898 0
E8 3.331 3.124 0
CE1(UNIREZ 2720) 0.584 1.100 未测量
CE2(UNIREZ 2626) 0.252 0.777 未测量
CE3(SCOTCHWELD 3789) 2.938 2.790 未测量
CE4(PRODAS 2075) 1.731 2.605 未测量
对照(3M 216U P150砂纸) 0.268 0.189 0
使用上述相对热熔粘合力测试方法测量实施例E6、E7、E9和比较例CE1-CE4的防滑配制物的相对热熔粘合力。所测试样品的轴向力的演变汇总在表3中。力的负号是指其作为压缩力的方向，即意指对顶板施予拉力。80℃为相关温度，因为砂纸上的防滑涂层通常将在此温度附近软化或熔化并粘附到动力工具。施予的拉力越小(负数越低)表明对动力工具表面的粘合力相对较低或没有对动力工具表面的粘合力。
表3
实施例E9-E12
为了构造实施例E9-E12，用实施例E6的防滑涂层配制物(如上制备)涂布431Q砂纸(可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司)的第二非研磨侧面至约4-5密耳的厚度。431Q砂纸为通用的砂纸，其具有C重量纸张背衬、涂布在一个侧面上的酚醛树脂，和部分地嵌入酚醛树脂中的碳化硅磨粒。实施例E9-E10的特征在于431Q砂纸、P240砂纸，而实施例E11-E12的特征在于431Q砂纸、P600砂纸。测量实施例E9和E11的防滑涂层的干燥摩擦系数。测量实施例E10和E12的防滑涂层的湿润摩擦系数。还分别测量比较例CE5和CE6的干燥摩擦系数和湿润摩擦系数。结果汇总于表4中。
表4
实施例 静摩擦系数 动摩擦系数
E9 2.211 2.292
E10 1.793 1.883
E11 2.243 2.498
E12 2.176 2.360
CE5(SANDWET、P400) 0.241 0.112
CE6(SANDWET、P400) 0.856 0.812
实施例13
为了构造实施例E13，用实施例E6的防滑涂层配制物涂布413Q、P400砂纸(可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司)的第二非研磨侧面至约4-5密耳的厚度。431Q砂纸为通用的砂纸，其具有A重量纸张背衬、涂布在一个侧面上的酚醛树脂，和部分地嵌入酚醛树脂中的碳化硅磨粒。GATOR牌P320防水砂纸和413Q、P400砂纸分别用作比较例CE7和CE8。
使用上述湿润卷曲测试方法针对E13、CE7和CE8评估湿润卷曲。测试样品的结果描绘于图3中。
将本文所引用的专利、专利文献和专利申请中以引用方式全文并入本文，就如同将它们每个单独引入本文一样。本领域普通技术人员将显而易见，可在不脱离上文设定的本发明概念下作出各种变化和修改。因此，本公开的范围不应限于本文中所描述的结构。本领域中的技术人员将会知道，可在不脱离本公开基本原理的前提下对上述实施方案和具体实施的细节做出许多改变。另外，在不脱离本发明的实质和范围的前提下，对本公开的各种修改和更改对本领域技术人员将是显而易见的。因此，本申请的范围应当仅由以下权利要求书及其等同物所确定。

Claims (18)

1.一种砂纸，所述砂纸包括：
背衬层，所述背衬层具有相对的第一主表面和第二主表面；
粘合剂底胶层，所述粘合剂底胶层直接在所述第一主表面上；
磨粒，所述磨粒至少部分地嵌入所述底胶层中，从而限定研磨表面；和
防滑层，所述防滑层在所述第二主表面上，所述防滑层包含：
二聚酸聚酰胺；
弹性体；和
增粘剂。
2.根据权利要求1所述的砂纸，其中所述弹性体选自由以下项组成的组：天然橡胶、合成橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚醋酸乙烯酯(PVA)、热塑性硫化橡胶、丙烯酸酯、丙烯酸类聚合物、热塑性烯烃以及它们的组合。
3.根据权利要求2所述的砂纸，其中所述合成橡胶选自由以下项组成的组：苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯(SIS)橡胶、聚异戊二烯、乙烯-丙烯三元共聚物(EPDM橡胶)、有机硅橡胶和聚氨酯橡胶。
4.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中所述防滑层包含介于约10重量％和约60重量％之间的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中所述防滑层包含介于约15重量％和约75重量％之间的二聚酸聚酰胺。
6.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中二聚酸聚酰胺与苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的比率介于约70:16至约31:55之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中所述防滑层包含介于约10重量％和约25重量％之间的增粘剂。
8.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中所述增粘剂为C5或C9增粘剂树脂。
9.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中所述防滑涂层是非粘性的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中如通过ASTM D2979-01、使用10秒停留时间和1cm/s的探针移除速度所测量，所述防滑涂层具有不大于约300克的平均粘性水平。
11.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中所述防滑涂层被配置成选择性地折叠到其自身之上、粘结到其自身并从其自身释放，使得当粘结到其自身时，所述防滑涂层具有比所述防滑涂层对所述背衬层的双粘结粘合力更小的粘合力，由此当所述防滑涂层与其自身分离时，所述防滑涂层不与所述背衬层分离。
12.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中所述防滑涂层具有介于至少约0.2密耳和不大于约50密耳之间的厚度。
13.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中所述防滑涂层具有至少约4g/m2并且不大于约20g/m2的涂层重量。
14.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中所述防滑涂层包括与所述磨粒相背的连续均匀的外表面。
15.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中当根据ASTM D 1894-08测量时，所述防滑涂层具有至少约1克的平均峰值静摩擦系数。
16.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中当根据ASTM D 1894-08测量时，所述防滑涂层具有至少约0.75克的平均动摩擦系数。
17.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中所述防滑涂层的所述相对热熔粘合力在80℃下产生-18牛顿、优选在-15牛顿至-5牛顿范围内的轴向力。
18.根据前述权利要求中任一项所述的砂纸，其中所述防滑层具有粗糙或随机纹理化的表面，并且被配置成选择性地折叠到其自身之上、粘结到其自身并从其自身释放，使得当粘结到其自身时，所述防滑涂层具有小于所述防滑涂层的内聚强度的粘合力水平，由此当所述防滑涂层与其自身分离时，所述防滑涂层不被损坏。
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