CN111372728B - 涂覆研磨盘及其制备和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了涂覆研磨盘，该涂覆研磨盘包括盘背衬和设置在其上的磨料层。磨料层包括由至少一种粘结剂材料固定到盘背衬的主表面上的磨料元件。磨料元件设置在矩形网格图案的水平线和竖直线的相接交点处。每个磨料元件具有两个三角形磨料片，它们各自具有彼此连接并由三个侧壁隔开的相应的顶部表面和底部表面。在相对应的基础上，三角形磨料片的一个侧壁设置成面向并邻接盘背衬。磨料元件的第一部分排列成交替的第一行，其中三角形磨料片设置成沿纵向与竖直线对齐。磨料元件的第二部分排列成交替的第二行，其中三角形磨料片设置成沿纵向与水平线对齐。第一行和第二行沿着竖直线重复交替。本发明还公开了制备和使用涂覆研磨盘的方法。

Description

涂覆研磨盘及其制备和使用方法
技术领域
本公开广义上涉及涂覆研磨盘、其制造方法及其使用方法。
背景技术
由三角形磨料片制成的涂覆研磨盘可用于在产品制造过程中研磨、修整或磨削多种材料和表面。具体地讲，通过手持式直角磨床的脱手研磨对焊珠(例如，尤其是软钢焊件)、毛边、浇口和冒口铸件进行修整是涂覆研磨盘的重要应用。鉴于上述原因，一直存在对涂覆研磨盘的成本、性能和/或寿命进行改善的需求。
具有旋转对齐的三角形磨料片的涂覆磨料制品公开于美国专利9,776,302(Keipert)中。涂覆磨料制品具有多个三角形磨料片，所述多个三角形磨料片的每个都具有表面特征结构。多个三角形磨料片由包含树脂性粘合剂的底胶层附接到柔性背衬而形成磨料层。表面特征具有指定的Z 轴旋转取向，指定的Z轴旋转取向在磨料层中的发生频率要比表面特征的随机Z轴旋转取向的发生频率高。
发明内容
在一个方面，本公开提供了一种研磨盘，所述研磨盘包括：
盘背衬；
磨料层，所述磨料层设置在所述盘背衬上，其中所述磨料层包括通过至少一种粘结剂材料固定到所述盘背衬的主表面上的磨料元件，其中所述磨料元件设置在矩形网格图案的水平线和竖直线的相接交点处，其中至少 70％的所述交点具有所述磨料元件中的设置在该处的一个磨料元件，
其中所述磨料元件中的每个磨料元件具有两个三角形磨料片，其中所述三角形磨料片中的每个三角形磨料片具有彼此连接并由三个侧壁隔开的相应的顶部表面和底部表面，其中在相对应的基础上，至少90％的所述三角形磨料片的一个侧壁设置成面向并邻接所述盘背衬，
其中所述磨料元件的第一部分排列成交替的第一行，其中所述第一行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述竖直线的10度内对齐，其中所述磨料元件的第二部分排列成交替的第二行，其中所述第二行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述水平线的10度内对齐，并且
其中所述第一行和所述第二行沿着所述竖直线重复交替。
有利的是，根据本发明的涂覆研磨盘可用于软钢(例如，软钢焊件修整)的脱手研磨，其中它们与先前类似的盘相比表现出优异的性能。
因此，在第二方面，本公开提供一种研磨工件的方法，所述方法包括使根据本公开的涂覆研磨盘的磨料层的一部分与工件摩擦接触，以及使工件和磨料制品中的至少一者相对于另一者运动以研磨工件。
在第三方面，本公开提供一种制备涂覆研磨盘的方法，所述方法包括：
将可固化底胶层前体设置在盘背衬的主表面上；
将磨料元件嵌入所述可固化底胶层前体中，
其中所述磨料元件设置成与水平和竖直矩形网格图案的相接交点邻接，其中至少70％的所述交点具有所述磨料元件中的设置在该处的一个磨料元件，
其中所述磨料元件中的每个磨料元件具有两个三角形磨料片，其中所述三角形磨料片中的每个三角形磨料片具有彼此连接并由三个侧壁隔开的相应的顶部表面和底部表面，其中在相对应的基础上，至少 90％的所述三角形磨料片的一个侧壁设置成面向并邻接所述盘背衬，
其中所述磨料元件的第一部分排列成交替的第一行，其中所述第一行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述竖直线的10度内对齐，其中所述磨料元件的第二部分排列成交替的第二行，其中所述第二行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述水平线的10度内对齐，并且
其中所述第一行和所述第二行沿着所述竖直线重复交替；
使所述可固化底胶层前体至少部分固化，以提供底胶层；
将可固化复胶层前体设置在至少部分固化的所述底胶层前体和三角形磨料片上；以及
使所述可固化复胶层前体至少部分固化，以提供复胶层。
如本文所用：
术语“软钢”是指包含按重量计小于约0.25％的碳的碳基钢合金。
术语“脱手研磨”意指操作者手动地将盘/轮压在工件上或反之亦然而进行的研磨。
术语“接近”意指非常靠近或紧邻(例如，接触或嵌入在粘结剂层接触中)。
术语“工件”是指被研磨的物体。
如本文所用，术语“三角形磨料片”意指磨料颗粒的至少一部分具有预定形状的陶瓷磨料颗粒，该预定形状由用于形成成形前体磨料颗粒的模具腔复制而得。三角形磨料片通常将具有大体上复制了用于形成三角形磨料片的模具腔的预定几何形状。本文使用的三角形磨料片不包括通过机械粉碎操作获得的随机大小的磨料颗粒。
如本文所用，“Z轴旋转取向”是指在最大程度面向盘背衬的三角形磨料片侧壁的纵向维度上的围绕Z轴垂直于盘背衬的主表面的角旋转。
在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。
附图说明
图1是示例性涂覆研磨盘100的示意性俯视图。
图1A是图1中的区域1A的放大视图。
图1B是示例性涂覆研磨盘100沿1B-1B线截取的示意性侧视图。
图2A是示例性三角形磨料片130a的示意性俯视图。
图2B是示例性三角形磨料片130的示意性透视图。
图3A是示例性三角形磨料片330的示意性俯视图。
图3B是示例性三角形磨料片330的示意性侧视图。
图4是可用于制备涂覆研磨盘100的生产工具400的俯视图。
图4A是生产工具400的剖开示意性平面图。
图4B是生产工具400沿4B-4B线截取的示意性剖视图。
图4C是生产工具400沿4C-4C线截取的示意性剖视图。
在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多落入本公开原理的范围内及符合本公开原理的实质的其它修改形式和实施方案。附图可不按比例绘制。
具体实施方式
图1示出了根据本公开的示例性涂覆研磨盘100，其中三角形磨料片 130以精确的位置和Z轴旋转取向固定到盘背衬110。
现在参见图1A，磨料元件160各自具有两个三角形磨料片130。磨料元件160设置在矩形网格图案196的水平线192和竖直线194的相接交点 190处。至少70％的相接交点具有磨料元件160中的设置在该处的一个磨料元件。
磨料元件160的第一部分162排列成交替的第一行166。第一行166中的三角形磨料片130具有在竖直线194的10度内的相应Z轴旋转取向。磨料元件的第二部分164排列成交替的第二行168。第二行168中的三角形磨料片130具有在水平线192的10度内的相应Z轴旋转取向。第一行166和第二行168沿着竖直线194重复交替。
现在参照图1A和图1B，涂覆研磨盘100包括设置在盘背衬110的主表面115上的磨料层120。磨料层120包括磨料元件160，每个磨料元件具有通过至少一种粘结剂材料(图示为底胶层142和复胶层144)固定到主表面115的两个三角形磨料片130。任选的顶胶层146设置在复胶层144上。
现在参照图2A和图2B，每个三角形磨料片130a具有彼此连接并由三个侧壁(136a、136b、136c)隔开的相应的顶部表面(132)和底部表面 (134)。
图3A和图3B示出可用的三角形磨料片330的另一个实施方案，三角形磨料片330具有彼此连接并由三个倾斜侧壁(336)隔开的相应的顶部表面(332)和底部表面(334)。
例如，盘背衬可包括任何已知的涂覆磨料背衬。在一些实施方案中，盘背衬包括连续的不间断盘，而在其他实施方案中，其可具有用于安装的中心芯轴孔。同样，盘背衬可为平坦的，或者其可具有凹陷的中心毂，例如，27型凹陷中心盘。盘背衬可以是刚性的、半刚性的或柔性的。在一些实施方案中，背衬具有牢固地附接到与磨料层相对的主表面上的机械紧固件或粘合剂紧固件。用于衬底的合适材料包括聚合物膜、金属箔、织造织物、针织织物、纸、硫化纤维、非织造物、泡沫、丝网、层合物、它们的组合以及它们的经处理型式。对于考虑硬度和成本的脱手研磨应用，通常优选硫化纤维背衬。对于需要背衬的硬度的应用，也可通过将柔性背衬固定到安装于研磨工具的刚性支撑垫上来使用柔性背衬。
盘背衬通常为圆形的，并且优选围绕其中心旋转对称。优选地，其具有圆形周边，但其可具有沿周边的附加特征结构，例如，在扇形周边的情况下。
磨料层可包含具有磨料颗粒保留在其中的单个粘结剂层，或更典型地具有底胶层和复胶层的多层构造。根据本公开的涂覆研磨盘可包含附加的层，诸如例如叠加在磨料层上的任选的顶胶层，或如果需要也可以包含背衬抗静电处理层。示例性的合适粘结剂可由可热固化树脂、可辐射固化树脂以及它们的组合制得。
可通过将可固化底胶层前体涂布到背衬的主表面上来形成底胶层。该底胶层前体可以包含(例如)胶水、酚醛树脂、氨基塑料树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯树脂、可以自由基的方式聚合的多官能(甲基)丙烯酸酯(例如具有侧链α,β-不饱和基团的氨基塑料树脂、丙烯酸酯化聚氨酯、丙烯酸酯化环氧树脂、丙烯酸酯化异氰脲酸酯)、环氧树脂(包括双-马来酰亚胺和芴-改性的环氧树脂)、异氰脲酸酯树脂、以及它们的混合物。在这些材料中，酚醛树脂是优选的，尤其是当与硫化纤维背衬结合地使用时。
一般来讲，酚醛树脂通过酚和甲醛的缩合形成，并且通常归类为甲阶酚醛树脂或酚醛清漆酚醛树脂。酚醛清漆酚醛树脂为酸催化的并且甲醛与酚的摩尔比为小于1:1。甲阶(resole/resol)酚醛树脂可用碱性催化剂催化，并且甲醛与酚的摩尔比为大于或等于一，通常在1.0和3.0之间，因此存在羟甲基侧基。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。
甲阶酚醛树脂通常被涂覆为具有水和/或有机溶剂(例如醇)的溶液。通常，溶液包含的固体为约70重量％至约85重量％，但可使用其它浓度。如果固体含量非常低，则需要更多的能量来除去水和/或溶剂。如果固体含量非常高，则所得酚醛树脂的粘度过高，这通常导致加工问题。
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(例如，AEROFENE 295)由美国佛罗里达州巴托的阿施兰德化学公司(Ashland Chemical Co.,Bartow,Florida)出售的那些；和以商品名PHENOLITE(例如，PHENOLITE TD-2207)由韩国首尔的江南化学有限公司(Kangnam Chemical Company Ltd.of Seoul,South Korea)销售的那些。
可通过任何己知的用于将底胶层施加到背衬的涂布方法来施加底胶层前体，这些方法包括(诸如例如)辊涂、挤出模头涂布、帘式涂布、刮涂、凹面涂布和喷涂。
所用的底胶层的基重可取决于例如预期用途、磨料颗粒的类型和所制备的涂覆研磨盘的性质，但通常在1克/平方米(gsm)、2gsm、5gsm、10gsm 或15gsm至20gsm、25gsm、100gsm、200gsm、300gsm、400gsm或甚至 600gsm的范围内。可通过任何己知的用于将底胶层(例如，制作涂层)施加到背衬的涂布方法来施加底胶层，这些方法包括(例如)辊涂、挤出模头涂布、帘式涂布、刮涂、凹面涂布和喷涂。
一旦将底胶层前体涂覆在背衬上，就将三角形磨料片施加到底胶层前体并嵌入其中。根据预定图案和Z轴旋转取向将三角形磨料片标称施加到底胶层前体上。
在一些优选的实施方案中，磨料元件之间的水平和/或竖直间距为面向光纤盘背衬的三角形磨料片的侧壁的平均长度的1至3倍，并且更优选为 1.2至2倍，但也可使用其他间距。
至少90％(例如，至少95％、至少99％或者甚至100％)的三角形磨料片中的每一个三角形磨料片的一个侧壁设置为面向(并且优选邻接)盘背衬。此外，面向盘背衬设置的侧壁沿纵向在竖直线或水平线的10度内 (优选在5度内，并且更优选在2度内)对齐(即，具有纵向Z轴旋转取向)，这取决于它们的位置。就这一点而言，如果面向背衬的侧壁在矩形网格图案(其为平面的)上的Z轴投影以10度或更小的角度(包括共线) 与竖直线中的至少一个相交，那么该面向背衬的侧壁的Z轴旋转方向被认为在该竖直线的10度内。同样，如果面向背衬的侧壁在矩形网格图案(其为平面的)上的Z轴投影以10度或更小的角度(包括共线)与水平线中的至少一个相交，那么该面向背衬的侧壁的Z轴旋转方向被认为在该水平线的10度内。三角形磨料片具有足够的硬度以在研磨过程中用作磨料颗粒。优选地，三角形磨料片具有至少4、至少5、至少6、至少7、或甚至至少8 的莫氏(Mohs)硬度。优选地，它们包含α氧化铝。
在一些实施方案中，三角形磨料片被成形为薄三棱柱，而在其他实施方案中，三角形磨料片被成形为截头三棱锥(优选地具有约8度的锥角)。三角形磨料片可具有不同的边长，但优选在它们的最大面是等边的。
除磨料元件和/或磨料片之外，磨料层中还可包含粉碎的磨料颗粒或非磨料颗粒，优选地包括足够的量以形成封闭涂层(即，基本上可保留在磨料层中的标称指定等级的最大可能数量的磨料颗粒)。
适合的磨料颗粒的示例包括：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市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)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-凝胶法制备的磨料颗粒；以及它们的组合。在这些材料中，模塑溶胶-凝胶法制备的α氧化铝三角形磨料片在许多实施方案中是优选的。不能通过溶胶-凝胶法加工的磨料可用临时或永久性粘结剂模制以形成成形前体颗粒，然后将这些成形前体颗粒烧结以形成三角形磨料片，例如，如美国专利申请公布2016/0068729A1(Erickson等人)中所公开。
溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒及其制备方法的示例可见于美国专利 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，磨料颗粒可以包括研磨团聚物，例如，在美国专利第4,652,275 (Bloecher等人)或第4,799,939(Bloecher等人)中描述的那些等。在一些实施方案中，三角形磨料片可用偶联剂(例如，有机硅烷偶联剂)进行表面处理或进行其它物理处理(例如，氧化铁或氧化钛)以增强磨料颗粒与粘结剂(例如，底胶层和/或复胶层)的粘附性。磨料颗粒可在它们与对应的粘结剂前体结合之前进行处理，或者它们可通过将偶联剂包括到粘结剂中进行原位表面处理。
优选地，三角形磨料片包含陶瓷磨料颗粒，诸如例如溶胶-凝胶法制备的多晶α氧化铝颗粒。可根据，例如，美国专利5,213,591(Celikkaya等人)以及美国专利申请公布2009/0165394A1(Culler等人)和 2009/0169816 A1(Erickson等人)中描述的方法使用溶胶-凝胶α氧化铝颗粒前体来制备由α氧化铝、镁铝尖晶石和稀土六铝酸盐的微晶构成的三角形磨料片。
可根据熟知的多步骤过程制备基于α氧化铝的三角形磨料片。简而言之，方法包括如下步骤：制备可转变为α氧化铝的要么有晶种要么无晶种的溶胶-凝胶α氧化铝前体分散体；用溶胶-凝胶填充具有所需外形的三角形磨料片的一个或多个模具腔，将溶胶-凝胶干燥以形成前体三角形磨料片；从模具腔中移除前体三角形磨料片；煅烧前体三角形磨料片以形成煅烧的前体三角形磨料片，并且然后烧结煅烧的前体三角形磨料片以形成三角形磨料片。现在将更详细地描述该过程。
关于制备溶胶-凝胶法衍生的磨粒的方法的更多详细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；以及美国公开专利申请2009/0165394 Al(Culler等人)中。
三角形磨料片可包括单一类型的三角形磨料片或者两种或更多种尺寸和/或组成的三角形磨料片的共混物。在一些优选的实施方案中，三角形磨料片是精确成形的，单个三角形磨料片将具有这样的形状，其基本上为其中颗粒前体在任选煅烧和烧结之前干燥的模具或生产工具的腔的一部分的形状。
本公开中使用的三角形磨料片通常可使用工具(即，模具)制备，并且使用精确机加工进行切割，从而提供比其他制作替代方法(诸如例如，冲压或冲孔)高的特征清晰度。通常，工具表面中的腔具有沿尖锐边缘交汇的平面，并且形成截头棱锥的侧面和顶部。所得的三角形磨料片具有各自的对应于工具表面中的腔的形状(例如，截头棱锥)的标称平均形状；然而，标称平均形状的变化(例如，随机变化)可在制造期间发生，并且表现出此类变化的三角形磨料片包括在如本文所用的三角形磨料片定义内。
在一些实施方案中，三角形磨料片的基部和顶部基本上平行，从而得到棱柱或截头棱锥形状，但是这不是必需的。在一些实施方案中，截头三方锥的侧部具有相等的尺寸并且与基部形成约82度的二面角。然而，应当理解，也可使用其他二面角(包括90度)。例如，基部和侧部中的每个侧部之间的二面角可独立地为在45度至90度、通常在70度至90度、更通常在75至85度的范围内。
如本文所用，在涉及三角形磨料片时，术语“长度”指三角形磨料片的最大尺寸。“宽度”是指三角形磨料片的与长度垂直的最大尺寸。术语“厚度”或“高度”是指三角形磨料片的与长度和宽度垂直的尺寸。
溶胶-凝胶法制备的三角形(即，陶瓷)磨料颗粒的示例可见于美国专利5,201,916(Berg)、5,366,523(Rowenhorst(Re 35,570))和5,984,988(Berg) 中。关于此类磨料颗粒及其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。
通常选择的三角形磨料片的长度为在1微米至15000微米、更通常10 微米至约10000微米并且仍然更通常150微米至2600微米的范围内，但也可使用其它长度。
通常选择的三角形磨料片的宽度为在0.1微米至3500微米、更通常 100微米至3000微米并且更通常100微米至2600微米的范围内，但也可使用其它长度。
通常选择的三角形磨料片的厚度为在0.1微米至1600微米、更通常1 微米至1200微米的范围内，但可使用其它厚度。
在一些实施方案中，三角形磨料片可具有至少2、3、4、5、6或更大的纵横比(长度与厚度的比)。
三角形磨料片上的表面涂层可用于改善磨具制品中三角形磨料片与粘结剂材料之间的粘附力，或者可用于帮助三角形磨料片的静电沉积。在一个实施方案中，可以相对于三角形磨料片的重量的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，表面涂层可防止三角形磨料片封堵。“封堵”是描述来自正在研磨的工件的金属颗粒被焊接到三角形磨料片顶部的现象的术语。执行上述功能的表面涂层对本领域的技术人员而言是已知的。
磨料颗粒可根据磨料行业公认的规定标称等级被独立地按尺寸分类。示例性磨料行业公认的分级标准包括由ANSI(美国国家标准学会)、 FEPA(欧洲磨料制造者联盟)和JIS(日本工业标准)颁布的那些标准。 ANSI等级标号(即规定的标称等级)包括例如：ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 46、ANSI 54、ANSI 60、ANSI 70、ANSI80、ANSI 90、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、 ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400、和 ANSI 600。FEPA等级标号包括F4、F5、F6、F7、F8、F10、F12、F14、 F16、F16、F20、F22、F24、F30、F36、F40、F46、F54、F60、F70、 F80、F90、F100、F120、F150、F180、F220、F230、F240、F280、F320、 F360、F400、F500、F600、F800、F1000、F1200、F1500和F2000。JIS等级标号包括：JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、 JIS360、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、 JIS6000、JIS8000和JIS10000。根据本公开的一个实施方案，根据FEPA等级F60至F24，磨料颗粒的平均直径可在260微米至1400微米的范围内。
另选地，可使用符合ASTM E-11“Standard Specification for Wire Cloth andSieves for Testing Purposes”(用于测试目的的筛布和筛的标准规格) 的美国标准试验筛将磨料颗粒分级成标称筛分等级。ASTME-11规定了测试筛的设计和构造需求，该测试筛使用安装在框架中的织造筛布的介质根据指定的粒度对材料进行分类。典型名称可以表示为-18+20，其意指磨料颗粒可通过符合18目筛的ASTM E-11规范的试验筛，并且保留在符合20 目筛的ASTM E-11规范的试验筛上。在一个实施方案中，成型磨料颗粒具有这样的颗粒尺寸：使得大多数颗粒通过18目试验筛并且可保留在20 目、25目、30目、35目、40目、45目或50目试验筛上。在各种实施方案中，磨料颗粒可具有以下的标称筛选等级：-18+20、-20+25、-25+30、- 30+35、-35+40、5-40+45、-45+50、-50+60、-60+70、-70+80、-80+100、- 100+120、-120+140、-140+170、-170+200、-200+230、-230+270、- 270+325、-325+400、-400+450、-450+500或-500+635。另选地，可使用诸如-90+100的定制目尺寸。
再次参照图1A，矩形网格图案196由竖直线194(沿竖直方向延伸) 和水平线192(沿水平方向延伸)形成，这些水平线按定义垂直于竖直线。竖直线和/或水平线的间距可以是规则的或不规则的。优选地，其在竖直方向和水平方向上均是规则的。优选地，水平间距和竖直间距将相同，尽管水平间距和竖直间距可不同。例如，在一些优选的实施方案中，三角形磨料片之间的规则竖直间距(即，竖直节距)和水平间距(即，水平节距) 可介于片长度的1至3倍之间。当然，这些间距可根据三角形磨料片的尺寸和厚度而变化。
在一些优选的实施方案中，水平节距为三角形磨料颗粒厚度的3至6 倍、更优选3至5倍并且甚至更优选4至5倍。同样，在一些优选的实施方案中，竖直节距为三角形磨料颗粒长度的1至3倍、更优选1.2至2倍并且甚至更优选1.2至1.5倍。
根据本发明的涂覆研磨盘可通过其中三角形磨料片精确放置和取向的方法制备。该方法通常涉及以下步骤：用一个或多个三角形磨料片(通常为一个或两个)填充生产工具中的每个腔，使填充的生产工具和底胶层前体涂覆的背衬对齐，以将三角形磨料片传送到底胶层前体上，将磨料颗粒从腔传送到底胶层前体涂覆的背衬上，以及从对齐位置移除生产工具。然后，将底胶层前体至少部分地固化(通常固化至足以使三角形磨料片牢固地粘附到背衬上的程度)，然后将复胶层前体施加在底胶层前体和磨料颗粒上，并且将复胶层前体至少部分地固化以提供涂覆研磨盘。该过程可以是分批的或连续的，可手动或自动地实施，例如，使用机器人设备实施。并非必须执行所有步骤或连续执行这些步骤，但是这些步骤可按照列出的顺序执行或在各个步骤之间执行附加的步骤。
三角形磨料片可被放置在所需的Z轴旋转取向，该所需的Z轴旋转取向通过首先将三角形磨料片放置在被排列成具有互补矩形网格图案的生产工具的分配表面中的适当成形腔中来形成。
用于制备图1A-1B 所示的涂覆研磨盘100的示例性生产工具400在图 4和图4A-4C中示出，该生产工具是通过铸造热塑性片材而形成的。现在参见图4和图4A-4C，生产工具400具有分配表面410，该分配表面包括腔 420的矩形网格图案430，该腔的尺寸和形状被设定成接纳三角形磨料片。腔420为Z轴旋转对齐的，使得当填充有三角形磨料片时，当这些三角形磨料片随后被传送时，它们在图1所示的所得涂覆研磨盘中形成所需对应图案和Z轴旋转取向。
一旦大部分或全部腔填充有所需数量的三角形磨料片，就使分配表面与盘背衬上的底胶层前体层紧密接近或接触，从而将三角形磨料片从生产工具嵌入并传送到底胶层前体，同时标称保持水平取向。当然，可能会出现一些非预期的取向损失，但通常应当可在±10度或更小的公差范围内进行管理。
在一些实施方案中，选择生产工具中的腔的深度，使得三角形磨料片完全适配在腔内。在一些优选的实施方案中，三角形磨料片略微延伸超过腔的开口。通过这种方式，可通过直接接触将它们传送到底胶层前体上，并且降低树脂传送到生产工具上的机会。在一些优选的实施方案中，当三角形磨料片完全插入腔中时，每个三角形磨料片的质心位于生产工具的相应腔内。如果腔的深度变得太短，由于三角形磨料片的质心位于腔的外部，所以三角形磨料片不容易保留在腔内，并且当生产工具在设备中使用时可跳回。
为了填充生产工具中的腔，优选将过量的三角形磨料片施加到生产工具的分配表面上，使得提供比腔的数量更多的三角形磨料片。过量的三角形磨料片意味着每单位长度的生产工具存在的三角形磨料片多于存在的腔，有助于确保随着三角形磨料片堆积到分配表面上并由于重力或其它机械施加的力运动而将它们转移至腔中时，生产工具内的大部分或所有腔最终均填充有三角形磨料片。由于磨料颗粒的支撑区域和间距通常针对特定的磨削应用被设计到生产工具中，因此通常希望未填充的腔的数量变化不大。
优选地，分配表面上的大多数腔填充有设置在单个腔中的三角形磨料片，使得腔和片的侧面至少大致平行。这可通过使腔成形为略微大于三角形磨料片(或多个三角形磨料片)来实现。为了有利于填充和释放，可期望腔具有深度增加的向内倾斜的侧壁和/或在腔的底部处具有真空开口，其中真空开口通向真空源。希望将三角形磨料片传送到底胶层前体涂覆的背衬上，由此使得它们竖立或笔直地施加。因此，腔形状被设计成笔直地保持三角形磨料片。
在各种实施方案中，分配表面中的腔的至少60％、70％、80％、90％或 95％包含三角形磨料片。在一些实施方案中，重力可用于填充腔。在其它实施方案中，可将生产工具反转并且施加真空以将三角形磨料片保持在腔中。例如，可通过喷涂、流化床(空气或振动)或静电涂覆施加三角形磨料片。过量的三角形磨料片的去除将通过重力进行，因为未保持的任何磨料颗粒将回落。然后可通过移除真空将三角形磨料片传送到底胶层前体涂覆的盘背衬上。
如上所述，可以将三角形磨料片供应为多于腔，由此使得在每个腔被填充后，一些三角形磨料片将保持在分配表面上。这些过量的三角形磨料片通常可从分配表面上吹除、擦掉或以其它方式去除。例如，可施加真空或其它的力以使三角形磨料片保持在腔中并反转分配表面，以将过量三角形磨料片的剩余部分清除。
在生产工具的分配表面中的基本上所有的腔都填充有三角形磨料片之后，使生产工具的分配表面与底胶层前体接近。
在优选的实施方案中，生产工具由热塑性聚合物形成，该热塑性聚合物为诸如例如聚乙烯、聚丙烯、聚酯或由金属母模工具制成的聚碳酸酯。生产工具的制造方法及其制造中所用的母模工具可见于例如美国专利 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；以及美国专利申请公布 2013/0344786A1(Keipert)和2016/0311084A1(Culler等人)中。
在一些优选的实施方案中，使用3-D打印技术制造生产工具。
一旦将三角形磨料片嵌入底胶层前体中，就将其至少部分地固化，以便在复胶层前体涂布过程中保持矿物的取向。通常，这涉及使底胶层前体 B阶段化，但也可根据需要采用更进一步的固化。可根据所选底胶层前体的性质，例如使用加热和/或光照和/或使用固化剂来实现B阶段化。
接着，在至少部分地固化的该底胶层前体和三角形磨料片上涂布复胶层前体。可通过将可固化复胶层前体涂布到背衬主表面上来形成复胶层。该复胶层前体可以包含(例如)胶水、酚醛树脂、氨基塑料树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯树脂、可以自由基的方式聚合的多官能(甲基)丙烯酸酯(例如具有侧链α,β-不饱和基团的氨基塑料树脂、丙烯酸酯化聚氨酯、丙烯酸酯化环氧树脂、丙烯酸酯化异氰脲酸酯)、环氧树脂(包括双-马来酰亚胺和芴-改性的环氧树脂)、异氰脲酸酯树脂、以及它们的混合物。如果使用酚醛树脂来形成底胶层，则优选同样将其用于形成复胶层。所述复胶层前体可通过用于将复胶层施用至背衬的任何已知涂布方法进行施用，包括辊涂、挤出模头涂布、帘式涂布、刮涂、凹版涂布、喷涂等。如果需要，根据本发明的预胶层前体或底胶层前体也可以用作复胶层前体。
复胶层的基重也将必定地根据预期用途、磨料颗粒类型和所制备的涂覆研磨盘的性质而变化，但是该基重通常在1gsm或5gsm至300gsm、 400gsm或甚至500gsm或以上的范围内。复胶层前体可以通过用于将复胶层前体(例如，复胶)涂布到背衬上的任何已知涂布方法来涂布，包括 (例如)辊涂、挤出模头涂布、帘式涂布、和喷涂。
一旦涂布，就将复胶层前体以及通常部分固化的底胶层前体充分固化以提供可用的涂覆研磨盘。通常，该固化步骤涉及热能，但也可使用其他形式的能量，诸如例如辐射固化。可用的热能形式包括(例如)热辐射和红外线辐射。示例性的热能源包括烘箱(例如，悬挂式烘箱)、加热辊、热鼓风机、红外线灯以及它们的组合。
除其它组分外，根据本公开的涂覆研磨盘的底胶层前体和/或预胶层前体中的粘结剂前体(如果存在的话)还可以任选含有催化剂(例如，热活化的催化剂或光催化剂)、自由基引发剂(例如，热引发剂或光引发剂)、固化剂，以促进固化。此类催化剂(例如，热活化的催化剂或光催化剂)、自由基引发剂(例如，热引发剂或光引发剂)和/或固化剂可以是已知用在涂覆研磨盘中的任何类型，包括(例如)本文描述的那些。
除其他组分外，底胶层前体和复胶层前体还可含有任选的添加剂，以 (例如)修改性能和/或外观。示例性的添加剂包括助磨剂、填料、增塑剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、偶联剂、纤维、润滑剂、触变性材料、抗静电剂、悬浮剂和/或染料。
示例性的助磨剂可以是有机的或无机的，包括蜡、卤化有机化合物，例如氯化蜡，如四氯化萘、五氯化萘、和聚氯乙烯；卤化物盐，例如氯化钠、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、氯化镁；以及金属及其合金，例如锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛。其它助磨剂的示例包括硫、有机硫化合物、石墨和金属硫化物。可使用不同助磨剂的组合。
示例性抗静电剂包括导电材料，诸如五氧化钒(例如，分散在磺化聚酯中)、湿润剂、在粘结剂中的炭黑和/或石墨。
可用于本公开的填料的例子包括二氧化硅，诸如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维；硅酸盐，诸如滑石、粘土、(蒙脱石)长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、硅铝酸钠、硅酸钠；金属硫酸盐(诸如硫酸钙、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；氧化铝；二氧化钛；冰晶石；锥冰晶石；以及金属亚硫酸盐(诸如亚硫酸钙)。
任选地可将顶胶层施加至复胶层的至少一部分上。当存在时，顶胶层通常包括助磨剂和/或抗填充材料。任选的顶胶层可用于防止或减少磨料颗粒之间的尘屑(从工件上研磨掉的材料)的积聚，这可显著降低涂覆研磨盘的切割能力。可用的顶胶层通常包括助磨剂(例如，四氟硼酸钾)、脂肪酸的金属盐(例如，硬脂酸锌或硬脂酸钙)、磷酸酯的盐(例如，二十二烷基磷酸钾)、磷酸酯、脲醛树脂、矿物油、交联硅烷、交联硅酮和/或含氟化合物。可用的顶胶料材料另外描述于例如美国专利5,556,437(Lee 等人)中。通常，掺入到涂敷磨料产品中的助磨剂的量为约50至约 400gsm，更通常地为约80至约300gsm。超胶料可含有粘结剂，例如那些用于制备胶料层或底胶层的粘结剂，但它不必具有任何粘结剂。
关于包括固定到背衬上的磨料层的涂覆研磨盘的进一步细节是熟知的，其中磨料层包含磨料颗粒和底胶层、复胶层以及任选的顶胶层，并且这些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)、5,417,726(Stout等人)、5,436,063(Follett等人)、5,496,386 (Broberg等人)、5,609,706(Benedict等人)、5,520,711(Helmin)、 5,954,844(Law等人)、5,961,674(Gagliardi等人)、4,751,138(Bange等人)、5,766,277(DeVoe等人)、6,077,601(DeVoe等人)和6,228,133 (Thurber等人)中；以及5,975,988(Christianson)中。
根据本公开的涂覆研磨盘可用于研磨工件；例如，通过用手持式直角研磨机进行离手研磨。优选的工件包括焊珠(例如，尤其是软钢焊件)、毛边、浇口和冒口铸件。
本公开的选择实施方案
在第一实施方案中，本公开提供了一种涂覆研磨盘，所述涂覆研磨盘包括：
盘背衬；
磨料层，所述磨料层设置在所述盘背衬上，其中所述磨料层包括通过至少一种粘结剂材料固定到所述盘背衬的主表面上的磨料元件，其中所述磨料元件设置在矩形网格图案的水平线和竖直线的相接交点处，其中至少 70％(优选地至少80％，更优选地至少90％)的所述交点具有所述磨料元件中的设置在该处的一个磨料元件，
其中所述磨料元件中的每个磨料元件具有两个三角形磨料片，其中所述三角形磨料片中的每个三角形磨料片具有彼此连接并由三个侧壁隔开的相应的顶部表面和底部表面，其中在相对应的基础上，至少90％的所述三角形磨料片的一个侧壁设置成面向并邻接所述盘背衬，
其中所述磨料元件的第一部分排列成交替的第一行，其中所述第一行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述竖直线的10度内对齐，其中所述磨料元件的第二部分排列成交替的第二行，其中所述第二行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述水平线的10度内对齐，并且
其中所述第一行和所述第二行沿着所述竖直线重复交替。
在第二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的涂覆研磨盘，其中至少70％的所述交点具有所述磨料元件中的设置在该处的一个磨料元件。
在第三实施方案中，本公开提供了根据第一或第二实施方案所述的涂覆研磨盘，其中所述磨料元件的所述第一部分排列成第一行，其中所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述水平线的5度内对齐，并且其中所述磨料元件的第二部分排列成第二行，其中所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述竖直线的5度内对齐。
在第四实施方案中，本公开提供了根据第一至第三实施方案中的任一项所述的涂覆研磨盘，其中所述磨料元件的所述第一部分排列成第一行，其中所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述水平线的2度内对齐，并且其中所述磨料元件的第二部分排列成第二行，其中所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述竖直线的2度内对齐。
在第五实施方案中，本公开提供了根据第一至第四实施方案中的任一项所述的涂覆研磨盘，其中所述磨料层还包含粉碎的磨料颗粒或非磨料颗粒。
在第六实施方案中，本公开提供了根据第一至第五实施方案中的任一项所述的涂覆研磨盘，其中所述盘背衬包含硫化纤维。
在第七实施方案中，本公开提供了根据第一至第六实施方案中的任一项所述的涂覆研磨盘，其中所述磨料层包括底胶层以及设置在所述底胶层和所述磨料元件上的复胶层。
在第八实施方案中，本公开提供了根据第一至第七实施方案中的任一项所述的涂覆研磨盘，其中所述三角形磨料片包含α氧化铝。
在第九实施方案中，本公开提供了一种研磨工件的方法，所述方法包括使根据第一实施方案至第八实施方案中的任一项所述的涂覆研磨盘的所述磨料层的一部分与所述工件摩擦接触，以及使所述工件和所述涂覆研磨盘中的至少一者相对于另一者运动以研磨所述工件。
在第十实施方案中，本公开提供了根据第九实施方案所述的研磨工件的方法，其中所述工件包括软钢焊件，并且其中所述磨料层接触所述软钢焊件。
在第十一实施方案中，本公开提供了一种制备涂覆研磨盘的方法，所述方法包括：
将可固化底胶层前体设置在盘背衬的主表面上；
将磨料元件嵌入所述可固化底胶层前体中，
其中所述磨料元件设置成与水平和竖直矩形网格图案的相接交点邻接，其中至少70％(优选地至少80％，更优选地至少90％)的所述交点具有所述磨料元件中的设置在该处的一个磨料元件，
其中所述磨料元件中的每个磨料元件具有两个三角形磨料片，其中所述三角形磨料片中的每个三角形磨料片具有彼此连接并由三个侧壁隔开的相应的顶部表面和底部表面，其中在相对应的基础上，至少 90％的所述三角形磨料片一个侧壁设置成面向并邻接所述盘背衬，
其中所述磨料元件的第一部分排列成交替的第一行，其中所述第一行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述竖直线的10度内对齐，其中所述磨料元件的第二部分排列成交替的第二行，其中所述第二行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述水平线的10度内对齐，并且
其中所述第一行和所述第二行沿着所述竖直线重复交替；
使所述可固化底胶层前体至少部分固化，以提供底胶层；
将可固化复胶层前体设置在至少部分固化的所述底胶层前体和三角形磨料片上；以及
使所述可固化复胶层前体至少部分固化，以提供复胶层。
在第十二实施方案中，本公开提供了根据第十一实施方案所述的方法，其中至少80％的所述交点具有所述磨料元件中的设置在该处的一个磨料元件。
在第十三实施方案中，本公开提供了根据第十一或第十二实施方案所述的方法，其中所述磨料元件的所述第一部分排列成第一行，其中所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述水平线的5度内对齐，并且其中所述磨料元件的第二部分排列成第二行，其中所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述竖直线的5度内对齐。
在第十四实施方案中，本公开提供了根据第十一或第十二实施方案所述的方法，其中所述磨料元件的所述第一部分排列成第一行，其中所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述水平线的2度内对齐，并且其中所述磨料元件的第二部分排列成第二行，其中所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述竖直线的2度内对齐。
在第十五实施方案中，本公开提供了根据第十一至第十四实施方案中的任一项所述的方法，其中所述磨料层还包含粉碎的磨料颗粒。
在第十六实施方案中，本公开提供了根据第十一至第十五实施方案中的任一项所述的方法，其中所述盘背衬包含硫化纤维。
在第十七实施方案中，本公开提供了根据第十一至第十六实施方案中的任一项所述的方法，其中所述三角形磨料片包含α氧化铝。
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。
实施例
除非另有说明，否则实施例中的所有份数、百分比、比率等均按重量计。
除非另外说明，否则所有其它试剂均得自或购自精细化学品供应商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)，或者可通过已知的方法合成。
在下表1中报告实施例中使用的磨料颗粒。
表1：
Figure BDA0002502133190000191
实施例1
通过3-D打印制备7英寸(178mm)圆形塑料传送工具，该工具由三角形腔的正方形阵列组成，具有诸如PCT专利公布WO 2015/100018 A1 (Adefris等人)中所述的几何形状。工具表面上的腔排列成配对腔阵列，如图4和图4A-4C 所示。在工具表面上重复该图案，以得到312个腔/平方英寸(48个腔/cm2)的腔密度。用硫化钼喷雾润滑剂(以商品名MOLYCOAT得自密歇根州米徳兰的道康宁公司(Dow Corning Corporation, Midland,Michigan))处理传送工具，以帮助研磨料颗粒释放。
将过量的磨料粒AP1施加到具有腔开口的传送工具的表面上，并且用手将工具从一侧摇摆到另一侧。迅速用AP1粒填充传送工具腔，这些AP1 粒以从顶点向下和自基部向上的取向保持并沿腔的长轴对齐。施加附加的 AP1并重复该过程，直至95％以上的传送工具腔被AP1粒填充。从传送工具的表面移除过量的粒，仅留下包含在腔内的粒。
将49份甲阶酚醛树脂(基于1.5:1至2.1:1摩尔比的甲醛:苯酚的催化缩合物)、41份碳酸钙(以商品名“HUBERCARB”得自伊利诺斯州昆西的邱博工程材料公司(HuberEngineered Materials,Quincy,Illinois))和10份水混合来制备底胶树脂。
经由刷子向具有0.875英寸(2.22cm)中心孔的7英寸(17.8cm)直径× 0.83mm厚硫化纤维幅材(“VULCANIZED FIBER”，德国特罗斯多夫的 DYNOS公司(DYNOS GmbH,Troisdorf,Germany))施加3.5+/-0.3克底胶树脂。
将AP1填充的传送工具腔侧朝上放置在7英寸×7英寸(18cm×18cm) 的正方形木板上。使硫化纤维盘的底胶树脂涂覆的表面与填充的传送工具接触，并且将另一个7英寸×7英寸(18cm×18cm)的正方形木板放置在顶部上。将所得的组件倒置同时保持刚性接触，并且轻轻地轻拍以将AP1粒从传送工具中分离出来，以便基部首先落到底胶树脂表面上。然后使硫化纤维盘背衬从现在基本上无粒的传送工具中脱落，从而得到复制传送工具图案的AP1涂覆的硫化纤维盘。
将由AP2组成的滴涂填料磨粒过量施加到湿底胶树脂上，并进行搅拌，直到整个外露的底胶树脂表面被AP2充满为止。反转盘以去除多余的 AP2。AP2的添加量为10.6+/-0.2克。
通过加热至70℃并保持45分钟、90℃并保持45分钟以及105℃并保持3小时，使底胶树脂在烘箱中部分固化。然后在盘上涂覆12.0+/-0.2克常规的含冰晶石的酚醛复胶树脂，并固化(70℃下45分钟，再90℃下45 分钟，然后105℃下16小时)。
比较例A
比较例A是由AP2粒制得的可商购获得的电涂硫化纤维盘(以商品名“982C级36+”得自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,Saint Paul, Minnesota))。
比较例B
比较例B大致如实施例1所述制备。将传送工具腔排列成正方形网格图案，其中在两个网格方向上，粒的径向取向交替90度。对于整个工具的 289个/平方英寸(44.8个/平方厘米)的总腔密度或大约10950个腔，腔阵列在两个方向上均为17个/英寸(6.7个/厘米)。该图案先前已在美国专利 9,776,302(Keipert)中描述为实施例4。用AP1粒填充传送工具。底胶树脂量为3.6+/-0.2克。降模涂覆的次级粒为10.5+/-0.6克AP2。冰晶石复胶树脂含量为11.4+/-0.2克。
比较例C
比较例C大致如实施例1所述制备。传送工具图案为从中心到边缘的螺旋图案，其中所有腔开口都取向为相对于旋转的研磨盘的研磨方向为基本上沿边的。沿着螺旋长度向下的腔间距为大约11个/英寸，并且螺旋节距为大约26行/英寸。每个盘的总腔密度和腔数量与实施例1和比较例B中的传送工具相当。所用的磨料粒为AP1。底胶树脂重量为3.4+/-0.1克。AP2 降模涂覆的次级粒的量为10.2+/-0.4克，并且冰晶石复胶树脂的量为 12.0+/-0.2克。
比较例D
比较例D大致如实施例1所述制备。传送工具图案是矩形腔阵列，其中针对面腔密度为280个/平方英寸(43.4个/平方厘米)，沿着一个阵列方向，腔开口沿着其长度方向以10个腔/英寸(3.94个/cm)的节距对齐，并且在正交阵列方向上，腔开口沿着其宽度方向以28个腔/英寸(11个/cm) 的节距对齐。所用的磨料粒为AP1。底胶树脂重量为3.4+/-0.1克。AP2降模涂覆的次级粒的量为10.5+/-0.6克，并且冰晶石复胶树脂的量为12.1+/- 0.1克。
磨削测试方法
通过使用如下程序磨削1018低碳钢来评价各个盘的磨削性能。将用于评估的七英寸(17.8cm)直径的研磨盘附接到自动伺服马达旋转磨床，该自动伺服马达旋转磨床被设定成以5000rpm的恒定旋转速度运行，并且配有7 英寸(17.8cm)的带肋盘垫面板(以“051144EXTRA HARD RED RIBBED”得自3M公司)。在测试期间测量磨床所经历的扭矩。启动磨床并使磨床在6磅(2.7kg)的起始载荷下抵住1英寸×1英寸(2.54cm×2.54cm)、预称重的1018钢筋的端面。在这些条件下以10秒磨削间隔(通过)研磨工件。在每个研磨间隔之后，调节载荷以保持恒定的扭矩测量。每一个10秒间隔后，让工件冷却至室温并称重，以确定研磨操作的切削量。试验结果以各间隔的切削增量和切除的总切削量记录。当切削量跌到初始切削量值的25％以下或者载荷达到18磅(8.2kg)时，确定为测试终点。以聚积切削量获得总切削量，并且将数据截断至研磨间隔切削量下降到15克以下的点。实施例1 和比较例A-D的磨削测试数据以4个样本的平均值报告于表2中。
表2：
Figure BDA0002502133190000221
Figure BDA0002502133190000231
Figure BDA0002502133190000241
Figure BDA0002502133190000251
以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。

Claims (15)

1.一种涂覆研磨盘，包括：
盘背衬；
磨料层，所述磨料层设置在所述盘背衬上，其中所述磨料层包括通过至少一种粘结剂材料固定到所述盘背衬的主表面上的磨料元件，其中所述磨料元件设置在矩形网格图案的水平线和竖直线的相接交点处，其中在至少70％的所述交点中的每一个处设置有所述磨料元件中的一个，
其中所述磨料元件中的每一个具有两个三角形磨料片，其中所述三角形磨料片中的每一个具有彼此连接并由三个侧壁隔开的相应的顶部表面和底部表面，其中至少90％的所述三角形磨料片的一个侧壁设置成面向并邻接所述盘背衬，
其中所述磨料元件的第一部分排列成交替的第一行，其中所述第一行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述竖直线的10度内对齐，其中所述磨料元件的第二部分排列成交替的第二行，其中所述第二行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述水平线的10度内对齐，并且
其中所述第一行和所述第二行沿着所述竖直线重复交替。
2.根据权利要求1所述的涂覆研磨盘，其中在至少90％的所述交点中的每一个处设置有所述磨料元件中的一个。
3.根据权利要求1所述的涂覆研磨盘，其中所述第一行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述竖直线的5度内对齐，其中所述第二行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述水平线的5度内对齐。
4.根据权利要求1所述的涂覆研磨盘，其中所述磨料层还包含粉碎的磨料颗粒或非磨料颗粒。
5.根据权利要求1所述的涂覆研磨盘，其中所述盘背衬包含硫化纤维。
6.根据权利要求1所述的涂覆研磨盘，其中所述磨料层包括底胶层以及设置在所述底胶层和所述磨料元件上的复胶层。
7.根据权利要求1所述的涂覆研磨盘，其中所述三角形磨料片包含α氧化铝。
8.一种研磨工件的方法，所述方法包括使根据权利要求1所述的涂覆研磨盘的所述磨料层的一部分与所述工件摩擦接触，以及使所述工件和所述涂覆研磨盘中的至少一者相对于另一者运动以研磨所述工件。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述工件包括软钢焊件，并且其中所述磨料层接触所述软钢焊件。
10.一种制备涂覆研磨盘的方法，所述方法包括：
将可固化底胶层前体设置在盘背衬的主表面上；
将磨料元件嵌入所述可固化底胶层前体中，
其中所述磨料元件设置成与矩形网格图案的水平线和竖直线的相接交点邻接，其中在至少70％的所述交点中的每一个处设置有所述磨料元件中的一个，
其中所述磨料元件中的每一个具有两个三角形磨料片，其中所述三角形磨料片中的每一个具有彼此连接并由三个侧壁隔开的相应的顶部表面和底部表面，其中至少90％的所述三角形磨料片的一个侧壁设置成面向并邻接所述盘背衬，
其中所述磨料元件的第一部分排列成交替的第一行，其中所述第一行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述竖直线的10度内对齐，其中所述磨料元件的第二部分排列成交替的第二行，其中所述第二行中的所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述水平线的10度内对齐，并且
其中所述第一行和所述第二行沿着所述竖直线重复交替；
使所述可固化底胶层前体至少部分固化，以提供底胶层；
将可固化复胶层前体设置在至少部分固化的所述底胶层前体和三角形磨料片上；以及
使所述可固化复胶层前体至少部分固化，以提供复胶层。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在至少90％的所述交点中的每一个处设置有所述磨料元件中的一个。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述磨料元件的所述第一部分排列成第一行，其中所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述水平线的5度内对齐，并且其中所述磨料元件的第二部分排列成第二行，其中所述三角形磨料片设置成沿纵向在所述竖直线的5度内对齐。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述底胶层或所述复胶层包含粉碎的磨料颗粒或非磨料颗粒。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述盘背衬包含硫化纤维。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述三角形磨料片包含α氧化铝。
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