CN110421493A - 具有包含聚合物材料的芯的磨料制品 - Google Patents

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CN110421493A CN201910726113.2A CN201910726113A CN110421493A CN 110421493 A CN110421493 A CN 110421493A CN 201910726113 A CN201910726113 A CN 201910726113A CN 110421493 A CN110421493 A CN 110421493A
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B·L·塞雷布雷尼科夫
D·罗伊
J·滕斯托尔
A·K·卡伍德
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Saint Gobain Abrasifs SA
Saint Gobain Abrasives Inc
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Saint Gobain Abrasifs SA
Saint Gobain Abrasives Inc
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    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
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    • B24D18/0009—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using moulds or presses

Abstract

本申请涉及具有包含聚合物材料的芯的磨料制品。本发明提供了一种呈磨轮的形式的磨料制品，其包含芯和设置于芯的周缘表面的内部凹进内的粘结磨料体。所述芯包含聚合物材料并具有在0.45MPa下至少约130℃的HDT和低的收缩率。

Description

具有包含聚合物材料的芯的磨料制品
本申请是申请日为2015年5月29日，申请号为201580028484.3，发明名称为“具有包含聚合物材料的芯的磨料制品”的申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种磨料制品，特别是涉及一种具有包含聚合物材料的芯的磨料制品。
背景技术
通常出于安全和美观的原因而使用磨轮来勾勒和/或斜切扁平材料例如由玻璃或金属制成的片材的边缘。这样的磨轮可包括含金刚石的磨轮并可用来为各种工业塑造材料边缘，包括但不限于汽车、建筑、家具和器具工业。某些现有技术磨轮在美国专利号3,830,020、4,457,113、6,769,964和美国公布号20090017736中有述。市售磨边轮通常包括重金属芯部分和设置于金属芯的周缘处的异形粘结磨料。
磨边工具伴随许多未解决的问题并继续存在对改进的产品的需要。
发明内容
根据一个方面，磨料制品包含设置于芯的周缘表面的内部凹进内的粘结磨料体，其中所述芯包含聚合物材料和增强纤维，并且其中所述芯具有在0.45MPa下至少约130℃的热挠曲温度(HDT)和不大于3％的收缩率。
根据另一个方面，磨料制品包含设置于芯的周缘表面的内部凹进内的粘结磨料体，其中所述芯包含聚合物材料和增强纤维，所述增强纤维具有至少10至不大于5000的平均长/宽的纵横比。
在另一个方面，磨料制品包含设置于芯的周缘表面的内部凹进内的粘结磨料体，其中所述芯包含聚合物材料并还包含内部和环绕所述内部的周缘设置的外径向部，其中所述外径向部包含不同于所述内部的厚度(Tir)的厚度(Tor)。
在另一个方面，制造磨轮的方法包括向模具中插入粘结磨料体和绕所述粘结磨料体的至少一部分注塑芯来形成一体地粘结的磨料制品，其中所述芯包含聚合物材料并具有在0.45MPa下至少130℃的HDT和不大于3％的收缩率，并且其中所述粘结磨料体设置在所述芯的周缘表面的内部凹进内。
附图说明
结合附图，本公开可得到更好的理解，并且其众多特征和优点将会对本领域技术人员显而易见。
图1示出流程图，示意了制造根据一个实施例的磨料制品的方法。
图2A示出根据一个实施例的磨轮的横截面示意图。
图2B示出根据一个实施例的磨轮的横截面示意图。
图3A示出根据一个实施例包含振动衰减层的磨轮的横截面示意图。
图3B示出根据另一个实施例包含振动衰减层的磨轮的横截面示意图。
图3C示出根据再一个实施例包含振动衰减层的磨轮的横截面示意图。
图4示出根据一个实施例在芯与粘结磨料体之间的耦合连接的示意。
图5示出根据一个实施例的磨轮的横截面示意图，示意了芯的直径(D)和芯的最大厚度(t)。
图6A示出根据一个实施例的磨轮的一段的横截面示意图，示意了粘结磨料体的最大厚度Tbm和芯的最大厚度Tcm。
图6B示出根据一个实施例的磨轮的一段的横截面示意图，示意了粘结磨料体的最大厚度Tbm和芯的最大厚度Tcm。
图7示出根据一个实施例的磨轮的横截面示意图，示意了外径向部的厚度(Tor)和内部的厚度(Tir)。
图8示出照片，示意了根据一个实施例装配于钢试验轮毂上的注塑芯。
具体实施方式
如本文所用，术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其他变型意在涵盖非排他性包括。例如，包含特征列表的工艺、方法、制品或装置不一定仅限于这些特征而是可包括未明确列出的或此类工艺、方法、制品或装置所固有的其他特征。
如本文所用，且如果不是明确指出相反，“或”指包括性的或而非排他性的或。例如，条件A或B由以下中的任一满足：A为真(或存在)且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，A和B二者均为真(或存在)。
另外，“一个”或“一种”的使用用来描述本文所述的要素和部件。这仅仅是为了方便和给出本发明的范围的一般意义。本描述应理解为包括一种或至少一种并且单数也包括复数，很明显另有所指除外。
下面结合附图仅以示例性方式描述本公开的各种实施例。
根据一个实施例，也如图1中所示，制造本公开的磨料制品的方法可包括以下步骤：1)提供模具101；2)向模具中插入粘结磨料102；3)注塑芯103；4)使所述芯冷却和凝固104；和5)从模具中取出磨料制品105。
所述模具可设计为具有与磨轮的芯的外形相对应的内容积。粘结磨料体可插入到模具中，例如插入到模具的周缘附近或周缘处，以便在注塑过程中粘结磨料体可由注入的聚合物材料包覆成型。
注塑温度取决于用来形成芯的聚合物材料的类型。通常，注塑温度可比用熔融聚合物材料填充磨具所需的最小温度高至少约25℃至约50℃。在一个实施例中，注塑温度可为至少230℃，如至少250℃或至少280℃。在另一个实施例中，注塑温度可不高于400℃，如不高于350℃或不高于300℃。应理解，注塑温度可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如约230℃至约380℃、约250℃至约350℃或约280℃至约330℃。
在使所述芯冷却和凝固后，可将粘结磨料体设置在芯的周缘表面的内部凹进内。
在又一个实施例中，制造磨料制品的方法可包括在芯的至少一部分与粘结磨料体的至少一部分之间添加振动衰减层。振动衰减层的引入可在向粘结磨料体注塑芯之前完成。例如，振动衰减层可部分地或临时地固定到粘结磨料体的至少一部分。可将粘结磨料体和振动衰减层设置在模具中。其后，可向模具中注入材料以形成芯并粘结芯到振动衰减层和粘结磨料体。
如图2A和2B中所示实施例中所显示，通过上述方法形成的磨料制品20包含芯21和粘结磨料体23，其中芯21包含聚合物材料。在一个特定的情况下，可将粘结磨料体设置在芯的周缘表面的内部凹进内。
芯21可包含将促进粘结磨料体的性能改善的特定聚合物材料，所述性能包括但不限于强度、耐磨性、振动衰减和可制造性方面。
在一个实施例中，本公开的磨料制品的芯可具有在0.45MPa下至少约130℃、如至少约140℃、至少约150℃、至少约160℃、至少约180℃、至少约200℃、至少约230℃、至少约250℃或至少约260℃的特定热挠曲温度(HDT)。在另一个非限制性实施例中，所述芯在0.45MPa下的HDT可不高于400℃，如不高于380℃或不高于360℃。应理解，所述芯在0.45MPa下的HDT可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如约130℃至约400℃、约200℃至约350℃或约250℃至约330℃。
在另一个实施例中，磨料制品的芯21可具有不大于3％、如不大于2％、不大于1.5％、不大于1.0％、不大于0.8％、不大于0.5％、不大于0.3％、不大于0.1％或不大于0.05％的收缩率。在一个特别的实施例中，收缩率可不大于0.1％。
在另一个实施例中，所述芯的收缩率为至少0.001％或至少0.005％。应理解，所述芯的收缩率可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如0.001％至3％、0.005％至1％或0.001％至0.1％。
在又一个实施例中，磨料制品的芯21可具有至少45kJ/m2、如至少50kJ/m2、至少55kJ/m2、至少60kJ/m2、至少80kJ/m2、至少100kJ/m2或至少150kJ/m2的Charpy冲击，在另一个方面，Sharpy冲击可不大于300kJ/m2或不大于250kJ/m2。应理解，Charpy冲击可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如45kJ/m2至300kJ/m2、50kJ/m2至250kJ/m2或100kJ/m2至180kJ/m2。
在一个实施例中，芯21可包含聚合物材料，所述聚合物材料选自聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚醚酮(PEEK)、聚酯(PE)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚砜(PESU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酞酰胺(PPA)、聚(对-苯硫醚)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PC-ABS或它们的任何组合。在一个方面，聚合物材料可为尼龙、PBT、PPS或PC-ABS。所述尼龙可例如为尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙66/6、尼龙410或尼龙46。在一个特别的实施例中，所述芯的聚合物材料可基本上由PPS组成。在另一个特别的实施例中，所述芯的聚合物材料可基本上由PC-ABS组成。在另一个实施例中，所述芯的聚合物材料可基本上不含尼龙。
在另一个实施例中，芯21可还含分布在聚合物材料内的增强纤维和/或粉末。所述增强纤维可包括例如玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、有机纤维、矿物纤维或它们的组合。合适的粉末可为例如碳酸钙、玻璃粉末、矿物粉末或滑石。
在一个特别的实施例中，所述芯的增强纤维可基本上由碳纤维组成。在另一个特别的实施例中，所述芯的增强纤维可基本上由玻璃纤维组成。“基本上由……组成”应理解为仅含不可避免的杂质的仅一种特定纤维类型。
基于所述芯的总重量计，芯中所含增强纤维和/或粉末的量可为至少约1重量％，如至少约5重量％、至少约10重量％、至少约15重量％、至少约20重量％、至少约25重量％或至少约30重量％。在另一个方面，增强纤维和/或粉末的量可不大于60重量％，如不大于55重量％、不大于50重量％、不大于45重量％或不大于40重量％。应理解，所述芯中所含增强纤维和/或粉末的量可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如基于芯的总重量计，约5重量％至约50重量％、约15重量％至约40重量％、约30重量％至约50重量％或约20重量％至约35重量％。
在一个实施例中，增强纤维可具有至少约3、如至少约5、至少约10、至少约30、至少约50、至少约100、至少约500或至少约800的平均长/宽的纵横比。在另一个实施例中，增强纤维的主要纵横比可不大于5000，如不大于3500、不大于2000、不大于1200、不大于1100或不大于1000。应理解，增强纤维的平均纵横比可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如约3至约5000、约3至约1300、约10至约1200、约100至约1200、约500至约1200、约700至约1200或约800至约1200。
在一个实施例中，本公开的磨料制品的芯可基本上由聚合物材料和增强纤维组成，增强纤维以基于芯的总重量计30至50重量％的量存在并具有500至1200的平均长/宽的纵横比。
在一个特别的实施例中，所述芯可包含PPS和碳纤维，所述碳纤维具有约800至约1200的平均纵横比，其中所述芯可具有不大于0.1％的收缩率和至少约20.0GPa的拉伸强度。
在另一个特别的实施例中，所述芯可包含PC-ABS和玻璃纤维，所述玻璃纤维具有约800至约1200的平均纵横比，其中所述芯可具有不大于0.1％的收缩率和至少约20.0GPa的拉伸强度。
根据一个实施例，磨料制品的芯21可构成磨料制品的总体积的大部分。例如，在一个实施例中，基于磨料制品的总体积计，所述芯可为至少约60体积％，如至少约70体积％、至少约75体积％、至少80体积％或至少85体积％。此外，在另一个非限制性实施例中，所述芯可不大于磨料制品的约99体积％，如不大于约97体积％、不大于约95体积％或不大于约90体积％。应理解，基于磨料制品的总体积计，磨料制品的芯的体积百分数可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如约65体积％至约99体积％、约70体积％至约95体积％或约80体积％至约95体积％。
粘结磨料体22可设置在芯21的周缘表面处的凹进中并可包含固定于粘结材料中的磨粒。合适的磨粒可包括例如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金刚石、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化铝、氮化硅、碳化钨、氧化锆或它们的组合。在一个特别的方面，粘结磨料的磨粒为金刚石颗粒。在至少一个实施例中，磨粒可基本上由金刚石组成。
粘结磨料体中所含磨粒可具有适于促进特定磨削性能的平均粒度。例如，所述磨粒可具有小于约2000μm、如小于约1000μm、小于约500μm或小于约300μm的尺寸。在另一个方面，所述磨粒可具有至少0.01μm、如至少0.1μm、至少约1μm、至少5μm或至少10μm的尺寸。应理解，粘结磨料中所含磨粒的尺寸可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如约0.01μm至约2000μm、约1μm至约500μm、约5μm至约300μm或约50μm至约150μm。
粘结磨料体的粘结材料可包括无机材料、有机材料和它们的组合。用作粘结材料的合适无机材料可包括金属、玻璃、玻璃-陶瓷和它们的组合。例如，无机粘结材料可包含一种或多种金属组成或元素如Cu、Sn、Fe、W、WC、Co及它们的组合。有机材料可包括树脂，例如热固性树脂、热塑性树脂和它们的组合。例如，一些合适的树脂可包括酚醛树脂、环氧树脂、聚酯、氰酸酯、虫胶、聚氨酯、橡胶、聚酰亚胺和它们的组合。
还如图2A和2B的实施例中所示，粘结磨料体可包括磨削于其中的V-形22或U-形23型材，其将再现于待塑造的材料上。
取决于工件，本公开的磨料制品可选自一系列合适的尺寸以促进高效的磨削。在一个实施例中，磨料制品可包括直径至少约25mm、如至少约30mm或至少约50mm的磨轮。在另一个实施例中，轮直径可不大于500mm，如不大于450mm、不大于300mm或不大于200mm。应理解，轮直径可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如约25mm至约500mm、约50mm至约250mm或约25mm至约150mm。
在一个实施例中，本公开的磨料制品可包含设置于芯的至少一部分与粘结磨料体的至少一部分之间的振动衰减层。
图3A示出了一个实施例，其中振动衰减层33含在芯31的凹进中粘结磨料体32的顶表面35上和底表面36上，并且其中振动衰减层33在粘结磨料体的顶表面35和底表面36的整个长度上延伸。
图3B显示了其中振动衰减层含在粘结磨料体32后面、芯31的凹进中磨料体的侧表面37上并在粘结磨料体的整个侧表面37上延伸的实施例。
如图3C中进一步所示，振动衰减层33也可含在芯31的凹进中粘结磨料体的侧表面37上以及顶表面和底表面35、36上。在图3C的实施例中，振动衰减层在粘结磨料体的整个顶表面35、整个底表面36和整个侧表面37上延伸。
在一个方面，振动衰减层33可包含适于衰减磨料制品30的磨削操作过程中在粘结磨料体32处产生的振动的材料。在至少一个实施例中，振动衰减层33可还促进磨料制品的制造和促进形成过程中粘结磨料体32与芯31的接合。在一个特别的实施例中，振动衰减层33可包含聚合物材料。聚合物材料的一些合适例子可包括热塑性橡胶或热固性橡胶或热塑性弹性体。例如，振动衰减层33可包含有机硅、聚氨酯、苯乙烯-丁二烯(SBR)或它们的组合。在一个特别的方面，振动衰减层33可基本上由有机硅组成。
在另一个方面，振动衰减层33可具有至少约50MPa、如至少约60MPa、至少约80MPa或至少约100MPa的拉伸模量。在又一个方面，拉伸模量可不大于约200MPa，如不大于约180MPa或不大于约150MPa。应理解，拉伸模量可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如约50MPa至约200MPa、约60MPa至约170MPa或约100MPa至约150MPa。
在又一个方面，振动衰减层33可具有至少0.2MPa、如至少0.5MPa或至少2MPa的压缩模量(CM)。在再一个方面，振动衰减层的CM可不大于约10MPa，如不大于约8MPa或不大于约7MPa。应理解，CM可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如约0.2MPa至约9MPa或约0.3MPa至约5MPa。
在另一个实施例中，振动衰减层可具有促进性能改善的合适厚度。例如，振动衰减层的厚度可为至少约0.0.05mm，如至少约0.2mm或至少约0.3mm。在又一个实施例中，振动衰减层的厚度可不大于2.0mm，如不大于1.6mm或不大于1.3mm。应理解，振动衰减层的厚度可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如约0.1mm至约2.0mm、约0.2至约1.5mm或约0.3mm至约1.0mm。
在又一个方面，基于振动衰减层在0.1MPa下的厚度，振动衰减层的厚度可在至少约10MPa的压力下减小至少3％。
芯和粘结磨料体可直接或间接地耦合于一起。在一个实施例中，芯和粘结磨料体可由摩擦力结合于一起，其可不一定包括内聚粘结或机械紧固件。在另一个方面，粘结磨料体可用粘合剂附接到芯。在又一个实施例中，粘结磨料体和芯可包含耦合连接，其可呈机械互锁的形式。
看图4，其显示了示出芯41与粘结磨料体42之间呈机械互锁形式的耦合连接的横截面的实施例。机械互锁可例如在注塑芯的过程中通过用熔融聚合物基材料填充粘结磨料体42的表面上提供的锥形通道43来形成。在芯41凝固后，即可建立楔形榫头类型的紧固件结构。
在另一个实施例中，粘结磨料体的一个或多个表面可具有将促进粘结磨料体与芯之间改善的耦合的表面纹理。例如，粘结磨料体的一个或多个表面可通过刷擦或喷砂来粗糙化，或可施加机械结构化，例如通过压印蜂窝结构。
在一个实施例中，如图5的横截面视图中所显示，磨料制品50可具有可促进磨料制品50的制造和性能的特定芯51外径(D)/芯51最大厚度(t)比率。例如，在一个方面，磨料制品可具有至少约10:1、如至少约12:1或至少约15:1的比率(D:t)。在另一个方面，比率(D:t)可不大于约30:1，如不大于约25:1或不大于约20:1。应理解，芯直径(D)/最大芯厚度(t)的比率可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如约35:1至约10:1，约20:1至约10:1或约15:1至约10:1。
在另一个实施例中，如图6A和6B中所显示，磨料制品可具有特定的粘结磨料体62最大厚度(tbm)/粘结磨料体顶表面和底表面近旁芯61最大厚度(tcm)比率。在一个方面，比率(tbm:tcm)为至少约1:2，如至少约1:1.5或至少约1:1。在另一个方面，比率(tbm:tcl)可不大于约5:1，如不大于约3:1或不大于约2:1。应理解，粘结磨料体的最大厚度/芯的最低厚度的比率可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如约1:2至约5:1、约1:1至约3:1或约1:1至约2:1。
在再一个实施例中，如图7中所显示，本公开的磨料制品可包含芯71，其具有内部和环绕所述内部的周缘设置的外径向部，其中所述外径向部包含不同于所述内部的厚度(Tir)的厚度(Tor)。在一个实施例中，外径向部厚度(Tor)/内部厚度(Tir)的比率(Tor:Tir)可为至少约1.5:1，如至少约2:1或至少约3:1。在另一个实施例中，比率Tor:Tir可不大于约10:1，如不大于约8:1或不大于约6:1。应理解，Tor:Tir的比率可在任何上述最小和最大值之间的范围内，如约1.5:1至约10:1、约2:1至约8:1或约6:1至约2:1。
图8示出了根据一个实施例装配于钢试验轮毂上的注塑砂轮。
本公开的磨料制品可设计用于塑造工件的边缘。工件可为无机或有机材料，如玻璃、塑料、陶瓷或金属。在一个特别的实施例中，工件可包括玻璃，包括但不限于汽车玻璃、建筑玻璃、家具玻璃、光学玻璃及显示器和/或翻盖电子设备(例如，手机)中使用的玻璃。工件还可以是结晶的，如单晶的或多晶的，包括但不限于蓝宝石。
在一个特别的实施例中，本公开的磨料制品可为磨轮。在一个方面，磨轮的爆裂强度可为至少135m/s，如至少150m/s、至少160m/s或至少180m/s。在另一个实施例中，爆裂强度可不大于300m/s，如不大于280m/s或不大于250m/s。
在另一个方面，磨轮可设计为其可机械紧固到心轴。在一个方面，心轴可为芯的一个不可分割的部分并在注塑过程中与芯一起形成。
已令人惊奇地发现，某些聚合物基材料适于用作根据本文的实施例的芯。相应地，可形成适于磨边的具有高的机械强度和耐磨性的轻质磨轮。此外，制造本文的实施例的磨料制品的方法在制造效率方面的好处已经证实。
许多不同的方面和实施例都是可能的。本文描述了这些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书后，技术人员应理解，这些方面和实施例仅是示意性的而不限制本发明的范围。实施例可根据下面列出的项目中的任何一者或多者。
项目
项目1.一种磨料制品，包含设置于芯的周缘表面的内部凹进内的粘结磨料体，其中所述芯包含聚合物材料并且所述芯具有在0.45MPa下至少约130℃的HDT。
项目2.一种磨料制品，包含设置于芯的周缘表面的内部凹进内的粘结磨料体，其中所述芯包含聚合物材料并且所述芯具有不大于约3％的收缩率。
项目3.一种磨料制品，包含设置于芯的周缘表面的内部凹进内的粘结磨料体，其中所述芯包含聚合物材料并还包含内部和环绕所述内部的周缘设置的外径向部，其中所述外径向部包含不同于所述内部的厚度(Tir)的厚度(Tor)。
项目4.一种磨料制品，包含设置于芯的周缘表面的内部凹进内的粘结磨料体，其中所述芯包含聚合物材料并且所述芯具有至少约4GPa的拉伸模量。
项目5.项目4的磨料制品，其中所述芯的拉伸模量为至少约5GPa，如至少约10GPa、至少约15GPa、至少约18GPa或至少约20GPa。
项目6.项目1的磨料制品，其中所述芯具有在0.45MPa下至少约140℃、如至少约150℃、至少约160℃、至少约170℃、至少约180℃、至少约190℃、至少约200℃、至少250℃或至少260℃的HDT。
项目7.项目2的磨料制品，其中所述芯具有不大于2.5％、如不大于约2.0％、不大于约1.5％、不大于约1.0％、不大于约0.8％、不大于约0.5％、不大于约0.3％、不大于0.1％或不大于0.05％的收缩率。
项目8.前述项目中任一项的磨料制品，其中所述芯具有至少45kJ/m2、至少50kJ/m2、至少60kJ/m2、至少80kJ/m2或至少100kJ/m2或至少150kJ/m2的Sharpy冲击。
项目9.项目1至8中任一项的磨料制品，其中所述Sharpy冲击不大于300kJ/m2或不大于250kJ/m2。
项目10.项目3的磨料制品，其中外径向部厚度(Tor)/内部厚度(Tir)的比率为约1:1至约10:1，如约1:1至约8:1或约1:1至约5:1。
项目11.前述项目中任一项的磨料制品，其中所述聚合物材料包含聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚醚酮(PEEK)、聚酯(PE)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚砜(PESU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酞酰胺(PPA)、聚(对-苯硫醚)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PC-ABS中的至少之一或它们的任何组合。
项目12.项目11的磨料制品，其中所述聚合物材料包含PPS或PC-ABS。
项目13.前述项目中任一项的磨料制品，其中所述芯还包含增强纤维和/或粉末。
项目14.项目13的磨料制品，其中基于芯的总重量计，所述增强纤维和/或粉末的量在约5重量％至约50重量％的范围内。
项目15.项目13或14的磨料制品，其中所述增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、有机纤维、矿物纤维或它们的组合。
项目16.项目13至15的磨料制品，其中所述增强纤维具有至少3、如至少6、至少10、至少100、至少500、至少700、至少800、至少1000、至少1200或至少1500的平均纵横比。
项目17.项目13至15的磨料制品，其中所述增强纤维具有不大于5000、如不大于3000或不大于1500的平均纵横比。
项目18.项目13的磨料制品，其中所述粉末包含碳酸钙、滑石或矿物粉末中的至少之一。
项目19.项目13至17中任一项的磨料制品，其中所述芯基本上由聚苯硫醚(PPS)和碳纤维组成。
项目20.项目13至17中任一项的磨料制品，其中所述芯基本上由PC-ABS和玻璃纤维组成。
项目21.前述项目中任一项的磨料制品，其中所述粘结磨料体包含磨粒，所述磨粒包括金刚石、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化铝、氮化硅、碳化钨、氧化锆或它们的组合。
项目22.项目21的磨料制品，其中所述磨粒包含金刚石。
项目23.前述项目中任一项的磨料制品，其中所述粘结磨料体的粘结材料包含Cu、Sn、Fe、W、WC、Co、Ti或它们的任何组合。
项目24.前述项目中任一项的磨料制品，其中基于芯和粘结磨料体的总体积量计，所述芯提供至少约60体积％并且不大于约99体积％、如至少约70体积％并且不大于约95重量％或至少约80体积％并且不大于95重量％的体积量。
项目25.前述项目中任一项的磨料制品，其中芯的最大直径/芯的最大厚度的比率介于约30:1至约10:1之间。
项目26.前述项目中任一项的磨料制品，其中粘结磨料体的最大厚度/芯的最大厚度的比率介于约5:1至约1:5之间。
项目27.前述项目中任一项的磨料制品，其中所述芯与所述粘结磨料体直接接触。
项目28.前述项目中任一项的磨料制品，还包含设置于芯的至少一部分与粘结磨料体的一部分之间的振动衰减层。
项目29.项目28的磨料制品，其中所述振动衰减层包含聚合物材料。
项目30.项目29的磨料制品，其中所述振动衰减层的聚合物材料包括有机硅、热塑性或热固性橡胶、热塑性弹性体、聚氨酯或它们的组合。
项目31.项目30的磨料制品，其中所述聚合物材料包含有机硅。
项目32.项目31的磨料制品，其中所述振动衰减层基本上由有机硅组成。
项目33.项目28至32中任一项的磨料制品，其中所述振动衰减层具有至少50的拉伸模量。
项目34.项目28至33中任一项的磨料制品，其中所述振动衰减层具有至少0.2MPa的压缩模量。
项目35.项目28至34中任一项的磨料制品，其中基于振动衰减层在0.1MPa下的厚度，所述振动衰减层的厚度在至少10MPa的压力下减小至少3％。
项目36.项目1至35中任一项的磨料制品，还包含芯与粘结磨料体之间的耦合连接。
项目37.项目36的磨料制品，其中所述耦合连接为具有楔形榫头结构的机械互锁。
项目38.前述项目中任一项的磨料制品，其中所述制品为磨轮。
项目39.项目38的磨轮，其中所述磨轮具有至少140m/s、如至少145m/s、至少150m/s、160m/s或至少180m/s的爆裂强度。
项目40.项目38或39的磨轮，其中所述磨轮为塑造包含玻璃的工件而配置，所述包含玻璃的工件如玻璃显示器或用于电子设备的盖、建筑玻璃、家具玻璃、光学玻璃或汽车玻璃。
项目41.一种制造磨轮的方法，包括向模具中插入粘结磨料体；和绕所述粘结磨料体的至少一部分注塑芯来形成一体地粘结的磨料制品，其中所述芯包含聚合物材料并具有在0.45MPa下至少130℃的HDT和至少3％的收缩率；和所述粘结磨料体设置在所述芯的周缘表面的内部凹进内。
项目42.项目41的方法，其中所述聚合物材料包含聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚醚酮(PEEK)、聚酯(PE)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚砜(PESU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酞酰胺(PPA)、聚(对-苯硫醚)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PC-ABS中的至少之一或它们的任何组合。
项目43.项目42的方法，其中所述聚合物材料包含PPS或PC-ABS。
项目44.项目41、42或43中任一项的方法，其中所述聚合物材料包含增强纤维或粉末。
项目45.项目44的方法，其中基于聚合物材料的总重量计，所述增强纤维的量在约5重量％至约50重量％的范围内。
项目46.项目44或45的方法，其中所述增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、有机纤维、矿物纤维或它们的任何组合。
项目47.项目41至46中任一项的方法，其中所述粘结磨料体包含磨粒，所述磨粒选自金刚石、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化铝、氮化硅、碳化钨、氧化锆和它们的组合。
项目48.项目47的方法，其中所述磨粒包含金刚石颗粒。
项目49.项目41至48中任一项的方法，其中所述芯与所述粘结磨料体直接接触。
项目50.项目41至49中任一项的方法，还包括在注塑之前添加设置于粘结磨料体的至少一部分与芯的至少一部分之间的振动衰减层。
项目51.项目50的方法，其中所述振动衰减层包含热塑性橡胶、热固性橡胶、热塑性弹性体、聚氨酯或它们的组合。
项目52.项目51的方法，其中所述振动衰减层基本上由有机硅组成。
项目53.项目50至52中任一项的方法，其中所述振动衰减层具有至少50MPa的拉伸模量。
项目54.项目50至53中任一项的方法，其中所述振动衰减层具有至少0.2MPa的压缩模量(CM)。
项目55.一种磨料制品，包含：
设置于芯的周缘表面的内部凹进内的粘结磨料体，其中所述芯包含聚合物材料和增强纤维，所述增强纤维具有至少10至不大于5000的平均长/宽的纵横比。
项目56.项目55的磨料制品，其中所述增强纤维的纵横比在100至1200的范围内。
项目57.项目55或56的磨料制品，其中所述芯具有在0.45MPa下至少130℃的HDT。
项目58.项目57的磨料制品，其中所述芯在0.45MPa下的HDT为至少260℃。
项目59.项目55至57中任一项的磨料制品，其中所述芯具有不大于约3％的收缩率。
项目60.项目59的磨料制品，其中所述芯的收缩率不大于约0.1％。
项目61.项目55至60中任一项的磨料制品，其中所述芯具有至少约4.0GPa的拉伸模量。
项目62.项目61的磨料制品，其中所述芯的拉伸模量为至少约20GPa。
项目63.项目55至62中任一项的磨料制品，其中外径向部厚度(Tor)/内部厚度(Tir)的比率为约1:1至约10:1，如约1:1至约8:1或约1:1至约5:1。
项目64.项目55至63中任一项的磨料制品，其中所述聚合物材料包括聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚醚酮(PEEK)、聚酯(PE)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚砜(PESU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酞酰胺(PPA)、聚(对-苯硫醚)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PC-ABS中的至少之一或它们的组合。
项目65.项目55至64中任一项的磨料制品，其中所述增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、有机纤维、矿物纤维或它们的组合。
项目66.项目65的磨料制品，其中所述增强纤维包含玻璃纤维。
项目67.项目65的磨料制品，其中所述增强纤维包含碳纤维。
项目68.项目55至67中任一项的磨料制品，其中基于芯的总重量计，所述增强纤维的量在约5重量％至约50重量％的范围内。
项目69.项目55的磨料制品，其中所述芯包含PPS和碳纤维并且所述芯的收缩率不大于0.1％。
项目70.项目55的磨料制品，其中所述芯包含PC-ABS和玻璃纤维并且所述芯的收缩率不大于0.1％。
项目71.项目55至70中任一项的磨料制品，其中所述粘结磨料体包含磨粒，所述磨粒选自金刚石、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化铝、氮化硅、碳化钨、氧化锆或它们的组合。
项目72.项目71的磨料制品，其中所述磨粒包含金刚石。
项目73.项目55至72中任一项的磨料制品，其中所述粘结磨料体的粘结材料包含Cu、Sn、Fe、W、WC、Co、Ti或它们的任何组合。
项目74.项目55至73中任一项的磨料制品，其中基于芯和粘结磨料体的总体积量计，所述芯提供至少约60体积％并且不大于约99体积％、如至少约70体积％并且不大于约95重量％或至少约80体积％并且不大于95重量％的体积量。
项目75.项目55至74中任一项的磨料制品，其中芯的最大直径/芯的最大厚度的比率介于约30:1至约10:1之间。
项目76.项目55至75中任一项的磨料制品，其中粘结磨料体的最大厚度/芯的最大厚度的比率介于约5:1至约1:5之间。
项目77.项目55至76中任一项的磨料制品，其中所述芯与所述粘结磨料体直接接触。
项目78.项目55至77中任一项的磨料制品，还包含设置于芯的至少一部分与粘结磨料体的一部分之间的振动衰减层。
项目79.项目78的磨料制品，其中所述振动衰减层包含聚合物材料。
项目80.项目79的磨料制品，其中所述振动衰减层的聚合物材料包括有机硅、热塑性或热固性橡胶、热塑性弹性体、聚氨酯或它们的组合。
项目81.项目80的磨料制品，其中所述聚合物材料包含有机硅。
项目82.项目81的磨料制品，其中所述振动衰减层基本上由有机硅组成。
项目83.项目78至82中任一项的磨料制品，其中所述振动衰减层具有至少50的拉伸模量。
项目84.项目78至83中任一项的磨料制品，其中所述振动衰减层具有至少0.2MPa的压缩模量。
项目85.项目78至84中任一项的磨料制品，其中基于振动衰减层在0.1MPa下的厚度，所述振动衰减层的厚度在至少10MPa的压力下减小至少3％。
项目86.项目78至85中任一项的磨料制品，还包含芯与粘结磨料体之间的耦合连接。
项目87.项目86的磨料制品，其中所述耦合连接为具有楔形榫头结构的机械互锁。
项目88.项目55至87中任一项的磨料制品，其中所述磨料制品为磨轮。
项目89.项目88的磨轮，其中所述磨轮具有至少150m/s的爆裂强度。
项目90.项目88或89的磨轮，其中所述磨轮为塑造包含玻璃的工件而配置。
实例
以下非限制性实例示意本发明。
芯材料的选择
评价六种热塑性树脂材料可能与形成磨料制品的强芯相关的材料性质。六种示例性树脂材料的材料性质示于表1中。
表1
砂轮的注塑
制备具有外径102.25mm、深10.00mm的腔尺寸的盘注塑模具并向模具腔中放置磨料金刚石环。该金刚石环具有102.2mm的外径、88.3mm的内径和6mm的厚度。磨料环的金刚石颗粒具有91μm的平均粒度，粘结基质由Cu、Sn、Fe和Ti的混合物制成。
在具有38mm、21L/D、2.4CR通用螺杆的Van Dorn液压120吨注塑机中进行模塑试验。对于注塑实验，选择表1的材料E2、E5和E6。模塑前，将选择用于注塑的聚合物材料在除湿干燥机中于80℃下干燥4小时。注塑参数列于下表2中。
表2：注塑工艺参数
用材料E2、E5和E6制成的注塑砂轮的磨削性能和相关产物性质的比较可见于表3中：
表3：
基于前面的数据，注意到控制芯材料在0.45MPa下的HDT、收缩率、拉伸模量及包含的增强纤维的类型和平均纵横比可促进砂轮的性能改善。
收缩率的测定
对于收缩率的测定，采用内径150mm、总体积238cm3的专门设计的试验模具。“收缩率”按公式(1-(L2-L1)/L2)计算，其中L2表示试验模具腔的尺寸，而L1表示室温(20℃)下试验模具中形成的材料的尺寸。对于收缩率，计算线性收缩率，其为线性尺寸变化相对于原尺寸的比率。
0.45MPa下HDT的测量
0.45MPa下的HDT按标准化试验ASTM D 648-07测量，该试验以引用方式明确并入本文。
拉伸模量的测量
MOE按标准化试验ASTM D 638-08测量，该试验以引用方式明确并入本文。
压缩模量(CM)的测量
CM按标准化试验ASTM D 695-10测量，该试验以引用方式明确并入本文。
挠曲模量的测量
挠曲模量按标准化试验ASTM D 790-10和D 6272-10测量，所述试验以引用方式明确并入本文。
Charpy冲击的测量
Charpy冲击按标准化试验ASTM D 6110-10测量，该试验以引用方式明确并入本文。
失衡的测量
“失衡”参数用Hines平衡器HVR-50于630rpm的测量速度下测量。
前面的说明书中已结合具体实施例描述了概念。然而，本领域普通技术人员应理解，可作各种修改和改变而不偏离本发明的范围，本发明的范围在附随的权利要求书中给出。相应地，说明书和附图应视为示意性的而非限制性的，并且所有此类修改意在包括在本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种磨料制品，所述磨料制品包含：
设置于芯的周缘表面的内部凹进内的粘结磨料体，其中所述芯包含聚合物材料，并且所述芯具有在0.45MPa下至少约130℃的HDT。
2.一种磨料制品，所述磨料制品包含：
设置于芯的周缘表面的内部凹进内的粘结磨料体，其中所述芯包含聚合物材料，并且所述芯具有不大于约3％的收缩率。
3.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述芯具有在0.45MPa下至少约140℃的HDT。
4.根据权利要求2所述的磨料制品，其中所述芯具有不大于2.5％的收缩率。
5.根据权利要求3所述的磨料制品，其中所述外径向部的厚度(Tor)与所述内部的厚度(Tir)的比率为约1:1至约10:1。
6.根据权利要求4所述的磨料制品，其中所述MOE为至少约5000MPa。
7.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述聚合物材料包含聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚醚酮(PEEK)、聚酯(PE)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚砜(PESU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酞酰胺(PPA)、聚(对-苯硫醚)、聚碳酸酯(PC)中的至少一种或它们的任何组合。
8.根据权利要求7所述的磨料制品，其中所述聚合物材料包含尼龙。
9.根据权利要求8所述的磨料制品，其中所述尼龙包含尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙66/6、尼龙410或尼龙46。
10.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述粘结磨料体包括选自由以下所组成的群组的磨粒：金刚石、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化铝、氮化硅、碳化钨、氧化锆或它们的组合。
11.根据权利要求10所述的磨料制品，其中所述磨粒包括金刚石。
12.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述粘结磨料体的粘结材料包括Cu、Sn、Fe、W、WC、Co、Ti或它们的组合。
13.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述芯的最大直径与所述芯的最大厚度的比率介于约30:1和约10:1之间。
14.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述芯与所述粘结磨料体直接接触。
15.根据权利要求1所述的磨料制品，其进一步包含设置于所述芯的至少一部分与所述粘结磨料体的一部分之间的振动衰减层。
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