CN112004642A - 制备带涂层磨料制品的方法 - Google Patents

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阿龙·K·尼纳贝尔
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Abstract

本发明提供了将可磁化颗粒施加到粘附幅材上的方法，该方法包括若干步骤。步骤a)提供可磁化颗粒涂覆设备，该可磁化颗粒涂覆设备包括至少部分地设置在施加的磁场内的向下倾斜的分配表面。步骤b)将粘附幅材设置在上部磁性构件与下部磁性构件之间并且在向下倾斜的分配表面下方，其中幅材包括背衬，该背衬具有设置在该背衬的主表面上的可固化粘结剂前体层。步骤c)将可磁化颗粒设置在施加的磁场内的向下倾斜的分配表面的至少一部分上，并且随后在粘附幅材从逆维位置向顺维位置推进的同时将可磁化颗粒设置在可固化粘结剂前体层上。步骤d)至少部分地固化可固化粘结剂前体层以固定可磁化颗粒的取向。

Description

制备带涂层磨料制品的方法
技术领域
本公开广义地涉及制备带涂层磨料制品的方法。
背景技术
带涂层磨料制品常规通过将磨料颗粒涂覆到设置在背衬上的底胶层前体上来制备。然后至少部分地固化底胶前体层以形成底胶层，其中磨料颗粒通过底胶层粘合至背衬。将复胶层前体设置在底胶层和磨料颗粒上，并且固化复胶层前体。任选地，但常常，顶胶层(其可以含助磨剂、润滑剂等)置于复胶层上。底胶层和复胶层一般包括热固性树脂(例如，酚醛树脂、氨基塑料树脂、可固化丙烯酸树脂、氰酸酯树脂或它们的组合)。
带涂层磨料制品中的磨料颗粒的取向通常对研磨特性有影响。在磨料颗粒精确成形的情况下(例如，精确成形为三角形片状物或锥形颗粒)，这种取向效应可能特别重要。
已知存在定位成形磨料颗粒的各种方法。
例如，美国专利申请公布2013/0344786A1(Keipert)公开了具有多个成形陶瓷磨料颗粒的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒各自具有表面特征结构。所述多个成形陶瓷磨粒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。所述表面特征结构具有规定的z-方向旋转取向，并且所述磨料层中所述指定的z-方向旋转取向比表面特征结构的随机z-方向旋转取向发生得更频繁。
类似地，WO 2015/100220 A1(Culler等人)公开了带涂层磨料制品制备设备，其包括：第一幅材路径，用于引导生产工具，使得其缠绕磨料颗粒传送辊的外圆周的一部分；带树脂涂层背衬的第二幅材路径，用于引导带树脂涂层背衬，使得其缠绕磨料颗粒传送辊的外圆周的一部分，其中树脂层被定位成面向生产工具的分配表面，其中生产工具被定位在带树脂涂层背衬与磨料颗粒传送辊的外圆周之间；并且其中随着带树脂涂层背衬和生产工具围绕磨料颗粒传送辊横穿，将磨料颗粒从生产工具中的腔传送到带树脂涂层背衬。
美国专利申请公布2016/0221153 A1(Rizzo,Jr.)描述了磨料颗粒可响应于暴露于电流和/或磁场而对准。磨料颗粒可对准被加工成磨轮的膜。
发明内容
本公开提供了用于制备带涂层磨料制品的另选的实用方法，该方法依赖于在将可磁化磨料颗粒施加到底胶(make)层前体期间施加的磁场，从而影响它们在带涂层磨料制品中的最终取向。
根据本公开制备的带涂层磨料制品不需要其中具有腔的专用工具来实现所得带涂层磨料制品中可磁化磨料颗粒的优先取向。此外，对于较小等级的磨料颗粒，与依赖于带有腔的工具的方法(其中工具与底胶层前体的结垢在使用期间造成显著问题)相比，根据本公开的方法可便利地实施。
因此，在一个方面，本公开提供了将可磁化颗粒施加到粘附幅材的方法，该方法包括：
a)提供可磁化颗粒涂覆设备，所述可磁化颗粒涂覆设备包括至少部分地设置在施加的磁场内的向下倾斜的分配表面；
b)将所述粘附幅材设置在上部磁性构件与下部磁性构件之间并且在所述向下倾斜的分配表面下方，其中所述幅材包括背衬，所述背衬具有设置在所述背衬的主表面上的可固化粘结剂前体层；以及
c)将可磁化颗粒设置在所述施加的磁场内的所述向下倾斜的分配表面的至少一部分上，并且随后在所述粘附幅材从逆维位置向顺维位置推进的同时将所述可磁化颗粒设置在所述可固化粘结剂前体层上；以及
d)至少部分地固化所述可固化粘结剂前体层以固定所述可磁化颗粒的取向。
如本文所用：
术语“粉碎磨料颗粒”是指通过机械压裂过程形成的磨料颗粒，并且特别地排除通过模塑操作明显形成为成形磨料颗粒并且然后压裂的磨料颗粒。压裂以产生粉碎磨料颗粒的材料可以为大块磨料或磨料前体的形式。其还可以为挤出杆或其它轮廓的形式，或者是挤出的或以其它方式形成的磨料或磨料前体的片材。机械压裂包括例如辊或颚式粉碎以及通过爆炸性粉碎压裂。
术语“顺维”是指幅材行进的方向，而“逆维”是指其相反方向。
术语“亚铁磁的”是指呈现出亚铁磁性的材料。亚铁磁性是一类在固体中发生的永磁性，其中与单个原子相关联的磁场自发地自身对准，一些是平行的，或在相同的方向上(如在铁磁性中)，而其它是大致反平行的，或在相反的方向上结成对(如在反铁磁性中)。亚铁磁材料的单晶的磁性行为可归因于平行对准；这些原子在反平行排列中的稀释效应将这些材料的磁强度保持为通常小于诸如金属铁的纯铁磁固体的磁强度。亚铁磁性主要发生在称为铁氧体的磁性氧化物中。产生亚铁磁性的自发对准在高于称为居里点的温度(每个亚铁磁材料的特性)时被完全破坏。当材料的温度降至低于居里点时，亚铁磁性恢复。
术语“铁磁的”是指呈现出铁磁性的材料。铁磁性是一种物理现象，其中某些不带电荷的材料会强烈吸引其它材料。与其它物质相比，铁磁材料被容易地磁化，并且在强磁场中，磁化接近称为饱和的明确极限。当应用场然后将其去除时，磁化不会恢复到其初始值。此现象被称为滞后。当加热至称为居里点的某一温度(这对于每种物质来讲通常是不同的)时，铁磁材料失去其固有特性并且不再是磁性的；然而，它们在冷却时再次变成铁磁的。
术语“磁体”可包括响应于磁场并充当磁体的铁磁材料。“磁体”可以是在永久、半永久或暂时状态下施加磁场的任何材料。术语“磁体”可以是一个单独的磁体或充当单个磁体的磁体组件。术语“磁体”可包括永磁体和电磁体。
术语“磁性的”和“磁化”意指是在20℃是铁磁的或亚铁磁的，或者能够如此制得，除非另外指明。优选地，根据本公开的可磁化层具有或者可通过暴露于施加的磁场而制成具有至少0.001个电磁单位(emu)的磁矩，更优选地具有至少0.005emu的磁矩，更优选地具有0.01emu的磁矩，最多具有0.1emu的磁矩，但是这不是必需的。
术语“施加的磁场”是指故意产生的磁场，并且排除由任何一个或多个自然体(例如天体，例如地球或太阳)产生的磁场或者是环境电路(例如建筑电线)的意外结果的磁场。
术语“可磁化的”是指能够被磁化或已经处于磁化状态。
术语“成形磨料颗粒”是指已在磨料颗粒的制备过程中的某一点处有意成形(例如挤出、模切、模制、丝网印刷)的陶瓷磨料颗粒，使得所得磨料颗粒是有规成形的。如本文所用的术语“成形磨料颗粒”排除通过机械粉碎或研磨操作获得的磨料颗粒。
术语“板状粉碎磨料颗粒”是指类似于片状和/或薄片的粉碎磨料颗粒，其特征在于厚度小于宽度和长度。例如，厚度可以小于长度和/或宽度的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9，或甚至小于1/10。同样地，宽度可以小于长度的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9，或甚至小于1/10。
术语“基本上不含”意指基于所涉及的物体的总重量计含有少于5重量％(例如，小于4重量％、3重量％、2重量％、1重量％、0.1重量％、或甚至小于0.01重量％，或甚至完全不含)。
术语“精确成形磨料颗粒”是指这样一种磨料颗粒，其中磨料颗粒的至少一部分具有从用于形成前体精确成形磨料颗粒的模具腔复制的预定形状，该前体精确成形磨料颗粒被烧结以形成精确成形磨料颗粒。精确成形磨料颗粒通常将具有大体上复制了用于形成磨料颗粒的模具腔的预定几何形状。
术语“长度”是指物体的最长尺寸。
术语“宽度”是指对象的垂直于对象的长度的最长的尺寸。
术语“厚度”是指对象的垂直于对象的长度和宽度的最长的尺寸。
术语“纵横比”是指对象的长度/厚度的比率。
术语“基本上”是指在涉及的属性的35％内(优选地在30％内，更优选地在25％内，更优选地在20％内，更优选地在10％内，并且更优选地在5％内)。
后缀“(s)”表示修改后的单词可以是单数或复数。
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是根据本公开的示例性涂覆方法100的示意性侧视图。
图2A至图2C是颗粒涂覆设备100的示例性构造，其中向下倾斜的分配表面位于图1中施加的磁场140内的各个位置处。
图3是根据本公开的方法制备的带涂层磨料制品300的示意性侧视图。
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流程100。现在参见图1，包括背衬115的幅材110在顺维方向114(即加工方向)上沿着幅材路径112移动，其中背衬具有设置在其上的底胶层前体120(参见图3)。幅材110具有垂直于顺维方向114的横维方向(未示出)。底胶层前体120包括第一可固化粘结剂前体(未示出)。可磁化颗粒132下落通过施加的磁场140的一部分到达底胶层前体120上。可磁化颗粒132中的至少一些是磨料颗粒。可磁化颗粒132在向下倾斜的分配表面185向下行进之后主要沉积在幅材110上，该向下倾斜的分配表面从料斗175进料。当向下倾斜分配表面185向下行进时，可磁化磨料颗粒的最长侧趋于与施加的磁场140对准。各种幅材处理部件180(例如辊、传送带、进料辊和收卷辊)处理幅材110。
在整个流程中，至少在将可磁化磨料颗粒传送到底胶前体层之前，通过施加的磁场使可磁化颗粒连续地取向，其中可磁化颗粒的最长轴与磁场线165基本上平行(或反平行)对准。一旦被传送，施加的磁场可继续对可磁化磨料颗粒施加取向影响，但是这不是必需的。
一般来讲，在本公开的实践中使用的施加的磁场在受影响(例如被吸引/被取向)的可磁化颗粒的区域中具有至少约10高斯(1mT)的场强，优选至少约100高斯(10mT)，并且更优选至少约1000高斯(0.1T)，但是这不是必需的。
施加的磁场可由例如一个或多个永磁体和/或电磁体或磁体和铁磁构件的组合提供。优选的永磁体包括上文所述的包含可磁化材料的稀土磁体。施加的磁场可以是静态的或可变的(例如振荡)。各自具有北极(N)和南极(S)的上部磁性构件(152)和/或下部磁性构件(154)可为单片的，或者它们可由例如多个部件磁体(154a,154b)和/或可磁化主体构成。如果由多个磁体构成，则给定磁性构件中的多个磁体应优选地相对于其部件磁体彼此最接近的磁场线邻接和/或共同对准(例如至少基本上平行)。不锈钢保持器156、158a和158b将磁体保持在适当位置。虽然不锈钢304或等同材料由于其非磁性特性而为优选的，但也可使用可磁化材料。低碳钢安装座162、164分别支撑不锈钢保持器156、158a和158b。虽然图1中示出了钢安装座，但安装座可由任何尺寸上稳定的材料制成，无论该材料是否可磁化。
向下倾斜的分配表面可以任何合适的角度倾斜，前提条件是可磁化颗粒可沿着表面向下行进并且分配到幅材上。典型的角度可在15度至60度的范围内，但也可使用其它角度。在一些情况下，可能希望振动向下倾斜的分配表面以有利于例如颗粒移动。
向下倾斜的分配表面可由任何尺寸上稳定的材料构造，优选地为不可磁化的材料。示例包括：金属，诸如铝；木材；以及塑料。
图2A至图2C描绘了图1中的一般流程，示出了可磁化颗粒132在从向下倾斜的分配表面185传送到幅材110上的位置处的对准，这取决于向下倾斜的分配表面185在施加的磁场140中的位置。
例如，在图2A所示的构型中，可磁化成形磨料颗粒132被分配到幅材110上，其中磁场线165与幅材110形成小于90°的顺维角度α，使得当被传送到幅材时，它们实现其长边缘从右向左向上倾斜的取向。如图所示，可磁化成形磨料颗粒132在向下倾斜的分配表面185向下滑动并且开始取向成其最长边缘与磁场线165对准。随着可磁化成形磨料颗粒132接触幅材110的底胶层前体120，它们顺维倾斜。重力和/或下部磁性构件导致磁性成形磨料颗粒坐置到底胶层前体120上，并且在固化之后，它们随后粘附到背衬115。可磁化成形磨料颗粒132中的大多数以标称倾角(即，背衬与指示方向(例如逆维或顺维)上的可磁化成形磨料颗粒的前缘之间在逆维方向上的约90°的角度)粘附。
现在参见图2B所示的构型，可磁化成形磨料颗粒132对准，使得当传送到幅材110时，它们实现其最长边缘从右向左或从左向右向上倾斜的取向。可磁化成形磨料颗粒132在向下倾斜的分配表面185向下滑动并且开始取向成其最长边缘与磁场线165对准。可磁化成形磨料颗粒132被分配到幅材110上，其中磁场线165大致垂直于幅材110。可磁化成形磨料颗粒132设置在幅材110上，其中它们的最长边缘大致垂直于背衬。这允许颗粒围绕它们的最长边缘旋转。下部磁性构件和/或重力导致可磁化成形磨料颗粒132坐置到底胶层前体120上，并且在固化之后，它们随后粘附到背衬115。大致相等百分比的可磁化成形磨料颗粒具有面向顺维方向的标称90°倾角，就像面向逆维方向一样。
最后，在图2C所示的构型中，可磁化成形磨料颗粒132对准，使得当传送到幅材时，它们实现其长边缘从左至右向上倾斜的取向。随着可磁化成形磨料颗粒132在向下倾斜的分配表面185向下滑动，它们开始取向成其最长边缘与磁场线165对准。可磁化成形磨料颗粒132被分配到背衬上，其中磁场线165与幅材100的顺维角度β大于90°。随着颗粒接触幅材，它们在顺维方向上向前倾斜。下部磁性构件和/或重力导致可磁化成形磨料颗粒132坐置到底胶层前体120上，并且在固化之后，它们随后粘附到背衬115。可磁化成形磨料颗粒132中的大部分在顺维方向上以约0°的倾角粘附到幅材110。
一旦将可磁化颗粒涂覆到可固化粘合剂前体上，可固化粘合剂前体就在第一固化站(未示出)处至少部分地固化，以便将可磁化颗粒牢固地保持在适当位置。在一些实施方案中，可在固化之前将另外的可磁化颗粒和/或不可磁化颗粒(例如填料磨料颗粒和/或助磨剂颗粒)施加到底胶层前体。
就带涂层磨料制品而言，可固化粘结剂前体包括底胶层前体，并且可磁化颗粒包括可磁化磨料颗粒。复胶(size)层前体之后通常施加在至少部分固化的底胶层前体以及可磁化磨料颗粒上，但是这不是必需的。如果存在复胶层前体，则在第二固化站处至少部分地固化复胶层前体，任选地进一步固化至少部分地固化的底胶层前体。在一些实施方案中，顶胶(supersize)层设置在至少部分固化的复胶层前体上。
最后，将成品幅材转化成可用形式的带涂层磨料制品，例如盘、片和/或带。
图3示出了根据本公开的方法制备的示例性带涂层磨料制品300。底胶层350设置在背衬320的主表面322上。复胶层360覆盖底胶层350和可磁化颗粒340，从而将它们固定到背衬320。任选的顶胶层370覆盖复胶层360。
对于本领域的技术人员将显而易见的是，底胶层前体、任选的复胶层前体和任选的顶胶层可使用常规技术进行涂覆，诸如例如凹版涂覆、帘式涂覆、刮涂、喷涂、辊涂、逆转辊凹版涂覆或棒涂。
示例性背衬包括本领域已知的用于制备带涂层磨料制品的那些背衬，包括常规的密封涂覆磨料背衬和多孔非密封背衬。通常，背衬具有两个相反的主表面。背衬的厚度通常在约0.02至约5毫米的范围内，有利地在约0.05至约2.5毫米的范围内，并且更有利地在约0.1至约0.4毫米的范围内，不过也可使用在这些范围之外的厚度。
背衬可为柔性的或刚性的。优选地，背衬为柔性的。示例性背衬包括聚合物膜(包括涂底漆的膜)(诸如，聚烯烃膜(如，包括双轴取向的聚丙烯在内的聚丙烯、聚酯膜、聚酰胺膜、纤维素酯膜))、金属箔、网片、泡沫(如，天然海绵材料或聚氨酯泡沫)、布料(如，由纤维或纱线制成的布料，这些纤维和纱线包括聚酯、尼龙、丝、棉和/或人造丝)、纸材、硬化纸、硫化纤维、非织造材料、它们的组合、以及它们的经处理的型式。布料背衬可以是机织材料或缝编的。有利地，背衬包括聚丙烯膜。
背衬可由各种材料中的任意种材料制成，包括传统上在制造涂覆磨料时用作背衬的那些材料。示例包括纸材、布料、膜、聚合物泡沫、硫化纤维、织造和非织造材料、这些材料中的两种或更多种的组合、以及它们的经处理的型式。背衬还可为两种材料(例如，纸材/膜、布料/纸材、膜/布料)的层合物。
可对背衬进行处理以包括预胶层(即，覆盖在背衬的其上施加有磨料层的主表面上的阻隔涂层)、背胶层(即，覆盖在背衬的与其上施加有磨料层的主表面相反的主表面上的阻隔涂层)、浸渍剂(即，涂覆在背衬的所有暴露表面上的阻隔涂层)，或它们的组合。可用的预胶层、背胶层和浸渍剂组合物包括胶、酚醛树脂、胶乳、环氧树脂、脲醛、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛、氯丁橡胶、丙烯酸丁酯、苯乙烯、淀粉以及它们的组合。也可使用本领域已知的其它任选层(例如接合层；参见例如美国专利5,700,302(Stoetzel等人))。
背衬处理可以含有另外的添加剂，例如为填料和/或抗静电材料(例如炭黑粒子、五氧化二钒粒子)。加入抗静电材料可以降低涂敷磨料制品在对木材或仿木材料进行砂光时积聚静电的趋势。关于抗静电背衬和背衬处理的另外细节可见于例如美国专利号5,108,463(Buchanan等人)、5,137,542(Buchanan等人)、5,328,716(Buchanan)和5,560,753(Buchanan等人)。
通常，背衬的至少一个主表面是光滑的(例如，该表面可用作第一主表面)。背衬的第二主表面可以包括防滑或摩擦涂层。此类涂层的例子包括分散在粘合剂内的无机颗粒(如碳酸钙或石英)。
背衬可以包含各种添加剂。合适的添加剂的示例包括着色剂、加工助剂、增强纤维、热稳定剂、紫外线稳定剂和抗氧化剂。可用的填料的示例包括粘土、碳酸钙、玻璃珠、滑石粉、黏土、云母、木屑和炭黑。
背衬可为纤维增强的热塑性塑料，诸如例如在美国专利5,417,726(Stout等人)中描述的纤维增强的热塑性塑料，或者可为环形无接头带，例如如在美国专利5,573,619(Benedict等人)中描述的环形无接头带。同样，背衬可为具有从其突出的钩杆的聚合物基材，诸如例如在美国专利5,505,747(Chesley等人)中描述的聚合物基材。类似地，背衬可为套环织物，诸如例如在美国专利5,565,011(Follett等人)中描述的套环织物。
可固化粘结剂前体、底胶层前体和复胶层前体组合物包含相应的可固化粘结剂前体组合物，这些可固化粘结剂前体组合物可以相同或不同。
在底胶层前体和/或复胶层前体中使用的可固化粘结剂前体组合物的示例包括酚醛树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、氨基塑料树脂以及它们的组合。可固化粘结剂前体组合物还可包括各种添加剂，包括例如助磨剂、增塑剂、填料、纤维、润滑剂、表面活性剂、润湿剂、染料、颜料、消泡剂、染料、偶联剂、增塑剂和悬浮剂。
根据所选的任何可固化粘结剂前体组合物，可添加适当的固化剂以有利于固化。此类固化剂对于本领域的技术人员将是显而易见的，并且可为例如热活化的、光化学活化的或两者。
可用的顶胶层组合物的示例包括脂肪酸的金属盐、脲醛、酚醛清漆酚醛树脂、环氧树脂、蜡和矿物油。
可磁化颗粒具有足够的磁化率，使得它们可受到施加的磁场的影响。可使用任何可磁化颗粒。在一些优选的实施方案中，可磁化颗粒具有设置在不可磁化颗粒的外表面的至少一部分上的可磁化层。例如，通过用可磁化材料涂层涂覆颗粒表面的一些或全部，可使原本非磁性(例如不可磁化)颗粒变得可磁化。
可磁化涂层的示例包括粘合粘结剂(例如水玻璃)和可磁化颗粒诸如例如铁磁金属和/或铁磁金属氧化物的涂层。
在一个实施方案中，磨料颗粒的外表面用水玻璃润湿。如本文所用，术语“水玻璃”是指一种或多种碱硅酸盐(例如，硅酸锂、硅酸钠和/或硅酸钾)以及它们的组合的含水溶液。碱硅酸盐是具有式(SiO2)n(M2O)的化合物以及它们的水合物的通用名称，其中n为正整数并且M为碱金属(例如，钠或钾)。该系列的熟知成员为偏硅酸钠Na2SiO3(即n＝1，M＝Na)，其可以无水和水合形式(例如Na2SiO3·5H2O)商购获得。尽管水应当通常为主要液体组分，但也可存在有机共溶剂(例如甲醇、乙醇、异丙醇、甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、丙二醇和/或丙酮)。如果需要，水玻璃中可包含其它组分，诸如例如表面活性剂、增稠剂、触变胶和着色剂。水玻璃中的碱硅酸盐的浓度不是关键性的(只要它溶解并且水玻璃为液体即可)，但该浓度优选为25至70重量％，更优选30至55重量％。在这种情况下，重量百分比是基于水玻璃中存在的无水形式的碱硅酸盐计算的。
水玻璃中包括的可磁化颗粒可包含可磁化材料，诸如例如：铁；钴；镍；销售为各种等级的坡莫合金(Permalloy)的各种镍和铁的合金；销售为铁镍钴合金(Fernico)、科瓦铁镍钴合金(Kovar)、铁镍钴合金I(Fernico I)或铁镍钴合金II(Fernico II)的各种铁、镍和钴的合金；销售为各种等级的铝镍钴合金(Alnico)的各种铁、铝、镍、钴、以及(有时还有)铜和/或钛的合金；销售为铁铝硅合金(Sendust)的铁、硅和铝(按重量计通常约为85:9:6)的合金；赫斯勒合金(例如，Cu2MnSn)；锰铋化物(也称为铋化锰(Bismanol))；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、铕氧化物、以及钕、铁和硼的合金(例如，Nd2Fe14B)、以及钐和钴的合金(例如，SmCo5)；MnSb；MnOFe2O3；Y3Fe5O12；CrO2；MnAs；铁氧体，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体、以及锶铁氧体；钇铁石榴石；以及前述的组合。在一些优选的实施方案中，可磁化材料包括至少一种金属，该至少一种金属选自：铁；镍；和钴；两种或更多种此类金属的合金；或至少一种此类金属与选自磷和锰的至少一种元素的合金。在一些优选的实施方案中，可磁化材料是含有8至12重量％(wt.％)的铝、15至26重量％的镍、5至24重量％的钴、高达6重量％的铜、高达1％的钛的合金，其中加起来到100重量％的剩余的材料是铁。
在一些其它实施方案中，使用气相沉积技术，诸如例如物理气相沉积(PVD)，包括磁控溅射，可在不可磁化(例如不可磁化磨料矿石)颗粒主体上沉积可磁化层。各种金属、金属氧化物和金属合金的PVD金属化在例如美国专利4,612,242(Vesley)和7,727,931(Brey等人)中公开。
可气相沉积的金属材料的示例包括不锈钢、镍和钴。示例性有用的可磁化颗粒/材料可包括：铁；钴；镍；销售为各种等级的坡莫合金(Permalloy)的各种镍和铁的合金；销售为铁镍钴合金(Fernico)、科瓦铁镍钴合金(Kovar)、铁镍钴合金I(Fernico I)或铁镍钴合金II(Fernico II)的各种铁、镍和钴的合金；销售为各种等级的铝镍钴合金(Alnico)的各种铁、铝、镍、钴、以及(有时还有)铜和/或钛的合金；销售为铁铝硅合金(Sendust)的铁、硅和铝(按重量计通常约为85:9:6)的合金；赫斯勒合金(例如，Cu2MnSn)；锰铋化物(也称为铋化锰(Bismanol))；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、氧化铕、以及钐和钴的合金(例如SmCo5)；MnSb；铁氧体，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体、以及锶铁氧体；以及前述的组合。在一些实施方案中，可磁化材料包括至少一种金属，该至少一种金属选自：铁；镍；和钴；两种或更多种此类金属的合金；或至少一种此类金属与选自磷和锰的至少一种元素的合金。在一些实施方案中，可磁化材料是含有8重量百分比(重量％)至12重量％铝、15重量％至26重量％铝、5重量％至24重量％钴、高达6重量％铜、高达1重量％钛的合金，其中添加高达100重量％的材料余量是铁。这种合金可以商品名“ALNICO”购得。
可使用可磁化颗粒与不可磁化颗粒的任何比率。在一些实施方案中，可磁化颗粒占磨料颗粒总重量的重量百分比可为至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或甚至至少95％。在一些实施方案中，不可磁化颗粒占可磁化颗粒总重量的重量百分比可为至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或甚至至少95％。
可磁化颗粒可具有单峰或多峰(例如双峰、三峰)分布。
可磁化颗粒和不可磁化颗粒可包含相同或不同的基体材料组合物。在一些优选的实施方案中，可磁化颗粒具有设置在磨料颗粒的至少一部分上的可磁化层。
无论是粉碎的还是成形的，磨料颗粒都应具有足够的硬度和表面粗糙度以在研磨过程中用作磨料颗粒。优选地，磨料颗粒(例如排除任何可能存在于其上的可磁化层)具有至少4、至少5、至少6、至少7或甚至至少8的莫氏硬度。
可用作磨料颗粒的可用的研磨材料包括例如熔融氧化铝、热处理氧化铝、白色熔融氧化铝、陶瓷氧化铝材料诸如可从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company ofSt.Paul,Minnesota)以3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN商购获得的那些、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝氧化锆、溶胶凝胶衍生陶瓷(例如掺杂氧化铬、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、二氧化硅和/或氧化锡的氧化铝陶瓷)、二氧化硅(例如，石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、长石或燧石。溶胶-凝胶法制备的粉碎的陶瓷颗粒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。
如前所述，可磁化颗粒可以是成形的(例如，精确成形的)或无规的(例如，粉碎的)。成形磨料颗粒和精确成形磨料颗粒可通过例如使用溶胶-凝胶技术的模制工艺来制备，其中溶胶-凝胶技术描述于美国专利号5,201,916(Berg)、5,366,523(Rowenhorst(Re35,570))和5,984,988(Berg)中。美国专利8,034,137(Erickson等人)描述了已形成特定形状的氧化铝颗粒，然后将其粉碎以形成碎片，这些碎片保持其初始形状特征结构的一部分。将可磁化涂层施加到成形不可磁化磨料颗粒的表面可产生成形可磁化磨料颗粒。
磨料颗粒的示例性形状包括粉碎的、棱锥(例如，3-面、4-面、5-面或6-面棱锥)、截棱锥(例如，3-面、4-面、5-面或6-面截棱锥)、圆锥体、截圆锥体、杆(例如，圆柱形、蠕虫状)和棱镜(例如，3-面、4-面、5-面或6-面棱镜)。
在磨料颗粒和/或可磁化颗粒被成形为三角形片状物的那些实施方案中，它们可具有顶点为90度的主表面(对应于直角三角形)，或者它们可具有顶点大于90度的主表面(对应于钝角三角形)，但是这不是必需的。示例包括至少91度、至少95度、至少100度、至少110度、至少120度或甚至至少130度。
粉碎磨料颗粒(包括板状粉碎磨料颗粒)可通过已知的方法从商业来源获得，以及/或者按形状分选粉碎磨料颗粒获得；例如，使用本领域已知的形状分选表。
合适的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(诸如可从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,Minnesota)以3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN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或不是板状的)的粉碎磨料复合物，诸如在美国专利5,152,917(Pieper等人)中描述的那些。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研磨团聚物，诸如例如在美国专利4,652,275(Bloecher等人)或4,799,939(Bloecher等人)中描述的那些。在一些实施方案中，粉碎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性。粉碎磨料颗粒可以在它们与粘结剂组合之前进行处理，或者它们可以通过将偶联剂包括到粘结剂进行原位表面处理。
优选地，粉碎磨料颗粒包括陶瓷粉碎磨料颗粒，诸如例如溶胶-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)以及美国公布专利申请2009/0165394A1(Culler等人)和2009/0169816A1(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，以及美国公开专利申请2009/0165394 Al(Culler等人)中。
成形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。美国专利8,034,137(Erickson等人)描述了氧化铝粉碎磨料颗粒，该氧化铝粉碎磨料颗粒已形成特定形状，然后被粉碎以形成保留其初始形状特征的一部分的碎片。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)。关于此类粉碎磨料颗粒及其制备方法的细节可见于例如美国专利号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。
各种磨料颗粒上的表面涂层可以用于改善磨料制品中磨料颗粒与粘结剂之间的粘附性，或者可用于帮助静电沉积。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，表面涂层可防止成型磨料颗粒封堵。“封盖”这一术语用来描述来自正在研磨的工件的金属颗粒熔焊在粉碎磨粒的顶部的现象。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。
在本公开的实践中使用的粉碎磨料颗粒(例如，初始粉碎磨料颗粒和任选的粉碎填料颗粒)优选地被选择为具有在0.1微米至3500微米的范围内的长度和/或宽度，可磁化颗粒具有25微米至3000微米、更通常100微米至3000微米、并且更通常100微米至2600微米的平均最大颗粒尺寸，但是也可使用其它长度和宽度。
粉碎磨料颗粒可被选择为具有在0.1微米至1600微米、更通常1微米至1200微米的范围内的厚度，但可使用其它厚度。在一些实施方案中，板状粉碎磨料颗粒可以具有至少2、3、4、5、6或更大的纵横比(长度与厚度之比)。
磨料颗粒的长度、宽度和厚度可根据需要在单个或平均的基础上确定。合适的技术可包括检查和测量单个颗粒，以及使用自动图像分析技术(例如使用动态图像分析仪，诸如来自德国哈恩的莱弛科技有限公司(Retsch Technology Gmbh,Haan,Germany)的CAMSIZER XT图像分析仪)，根据测试方法ISO 13322-2:2006“粒度分析-图像分析方法-第2部分：动态图形分析方法”。
可根据磨料行业公认的规定标称等级将可磁化磨料颗粒独立地按尺寸分类。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：ANSI4、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、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JIS10,000。
可将根据本发明的带涂层磨料制品转变成例如带、辊、盘(包括穿孔盘)和/或片材。对于带应用，可以使用已知的方法将磨料片材的两个自由端接合在一起，以形成拼接带。
除了上述包含的描述之外，用于制备带涂层磨料制品的技术和材料的进一步描述可见于例如美国专利号4,314,827(Leitheiser等人)、4,518,397(Leitheiser等人)、4,623,364(Cottringer等人)、4,652,275(Bloecher等人)、4,734,104(Broberg)、4,737,163(Larkey)、4,744,802(Schwabel)、4,770,671(Monroe等人)、4,799,939(Bloecher等人)、4,881,951(Wood等人)、4,927,431(Buchanan等人)、5,498,269(Larmie)、5,011,508(Wald等人)、5,078,753(Broberg等人)、5,090,968(Pellow)、5,108,463(Buchanan等人)、5,137,542(Buchanan等人)、5,139,978(Wood)、5,152,917(Pieper等人)、5,203,884(Buchanan等人)、5,227,104(Bauer)和5,328,716(Buchanan)中。
根据本公开的方法的带涂层磨料制品可用于例如研磨工件。工件材料的示例包括金属、金属合金、异金属合金、陶瓷、玻璃、木材、仿木材料、复合材料、涂漆表面、塑料、增强塑料、石材和/或它们的组合。工件可以是平坦的或具有与之关联的形状或轮廓。示例性工件包括金属部件、塑料部件、颗粒板、凸轮轴、曲柄轴、家具和涡轮叶片。研磨过程中所施用的力通常在约1千克至约100千克的范围内。
根据本公开的方法制备的带涂层磨料制品可手动使用和/或与机器结合地使用。进行研磨时，使带涂层磨料制品和工件中的至少一者相对于另一者移动。可在湿润或干燥条件下进行研磨。用于润湿研磨的示例性液体包括水、含有常规防锈化合物的水、润滑剂、油、肥皂和切削液。液体还可含有例如消泡剂、去油剂。
本公开的选择实施方案
在第一实施方案中，本公开提供了将可磁化颗粒施加到粘附幅材的方法，该方法包括：
a)提供可磁化颗粒涂覆设备，所述可磁化颗粒涂覆设备包括至少部分地设置在施加的磁场内的向下倾斜的分配表面；
b)将所述粘附幅材设置在上部磁性构件与下部磁性构件之间并且在所述向下倾斜的分配表面下方，其中所述幅材包括背衬，所述背衬具有设置在所述背衬的主表面上的可固化粘结剂前体层；以及
c)将可磁化颗粒设置在所述施加的磁场内的所述向下倾斜的分配表面的至少一部分上，并且随后在所述粘附幅材从逆维位置向顺维位置推进的同时将所述可磁化颗粒设置在所述可固化粘结剂前体层上；以及
d)至少部分地固化所述可固化粘结剂前体层以固定所述可磁化颗粒的取向。
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方法，其中施加的磁场由以下各项提供：
下部磁性构件，所述下部磁性构件具有相反的下部第一磁极和下部第二磁极；以及
上部磁性构件，所述上部磁性构件具有相反的上部第一磁极和上部第二磁极，其中所述上部第一磁极和所述下部第一磁极具有相同极性，其中所述上部磁性构件与所述下部磁性构件在竖向上间隔开，其中所述上部第二磁极被设置成相比于所述下部第二磁极而言更靠近所述下部第一磁极，并且其中所述向下倾斜的分配表面设置在所述上部磁性构件与所述下部磁性构件之间。
在第三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案或第二实施方案所述的方法，其中上部磁性构件和下部磁性构件中的至少一者包括多个邻接的共同对准的磁体。
在第四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三实施方案中任一项所述的方法，其中上部磁性构件和下部磁性构件中的至少一者包括非永磁体，该非永磁体包含铁、钴、镍中的至少一者。
在第五实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第四实施方案中任一项所述的方法，其中可磁化颗粒具有小于或等于25微米至3000微米的平均最大颗粒尺寸。
在第六实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第五实施方案中任一项所述的方法，其中可磁化颗粒具有至少3:1的平均长宽比。
在第七实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第六实施方案中任一项所述的方法，其中可磁化颗粒具有设置在不可磁化磨料颗粒的至少一部分上的可磁化层。
在第八实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第七实施方案中任一项所述的方法，其中施加的磁场是恒定的。
在第九实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第八实施方案中任一项所述的方法，其中在可磁化颗粒设置在可固化粘结剂前体层上的位置处，施加的磁场具有相对于粘附幅材的主表面以80度至100度的角度取向的磁场线。
在第十实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第八实施方案中任一项所述的方法，其中在可磁化颗粒设置在可固化粘结剂前体层上的位置处，施加的磁场具有相对于粘附幅材的主表面以10度至80度或100度至170度的角度取向的磁场线。
在第十一实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十实施方案中任一项所述的方法，其中在可磁化颗粒设置在可固化粘结剂前体层上的位置处，幅材沿着向上倾斜的路径行进。
在第十二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十一实施方案中任一项所述的方法，其中可固化粘结剂前体层包括底胶层前体，可磁化颗粒包括可磁化磨料颗粒，并且至少部分固化的可固化粘结剂前体层包括底胶层。
在第十三实施方案中，本公开提供了根据第十二实施方案所述的方法，在步骤d)之后还包括：
e)将复胶层前体设置在可磁化磨料颗粒和底胶层的至少一部分上；以及
f)至少部分地固化复胶层前体以提供复胶层。
在第十二实施例中，本发明提供了根据第十一实施例的方法，还包括：
g)将顶胶层设置在复胶层的至少一部分上。
在第十四实施方案中，本公开提供了根据第十三实施方案所述的方法，还包括：
g)将顶胶层设置在复胶层的至少一部分上。
在第十五实施方案中，本公开提供了根据第十二实施方案至第十四实施方案中任一项所述的方法，其中可磁化磨料颗粒包括可磁化成形磨料颗粒。
在第十六实施方案中，本公开提供了根据第十实施方案至第十五实施方案中任一项所述的方法，其中可磁化磨料颗粒包括截头三棱锥体。
在第十七实施方案中，本公开提供了根据第十六实施方案所述的方法，其中可磁化磨料颗粒中的至少一些包括三角形片状物，该三角形片状物具有主表面，该主表面具有至少90度角度的顶点。
在第十八实施方案中，本公开提供了根据第十六实施方案或第十七实施方案所述的方法，其中可磁化磨料颗粒中的至少一些具有为不等边三角形的主表面。
在第十九实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十八实施方案中任一项所述的方法，其中二次(secondary)颗粒在可磁化磨料颗粒之后但在可固化粘结剂前体层的固化之前沉积。
在第二十实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十九实施方案中任一项所述的方法，其中幅材利用来自上部磁性构件和下部磁性构件的相对于幅材的垂直磁力线脱离施加的磁场的影响。
在第二十一实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第二十实施方案中任一项所述的方法，其中下部磁性构件比上部磁性构件顺维延伸得更多。
在第二十二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第二十一实施方案中任一项所述的方法，其中下部磁性构件相对于上部磁性构件逆维设置。
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，否则实施例及本说明书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)的化学供应商，或者可通过已知的方法合成。
实施例中使用的磨料颗粒的缩写列于下表1中。
表1
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磁体设备(MA1)的组装
以下描述涉及大致如图1所示的构型。上部磁体组件UM1由三个相同的矩形磁体形成，每个矩形磁体宽4英寸(10.2厘米)、深3英寸(7.7cm)并且厚2英寸(5.1cm)，通过它们的厚度进行磁化。磁体由N52级磁性材料(可购自阿拉巴马州佩勒姆的SM磁性元件公司(SMMagnetics,Pelham,Alabama))制成。这3个磁体被布置成形成12英寸(30.5cm)宽×3英寸(7.6cm)深×2英寸(5.1cm)厚的磁体组件，其中每个磁体的磁极在相同方向上取向，其中类似的磁极在相同平面中。用环氧树脂(以EPOXY ADHESIVE DP460购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota))将1018低碳钢板(14英寸(35.6cm)宽、5英寸(12.7cm)深和3英寸(7.6cm)厚)粘附到UM1的顶部。用0.1875英寸(0.48cm)厚的304不锈钢片材覆盖底部和逆维磁体表面。
第一下部磁体组件LM1以与UM相同的方式形成，不同之处在于相反的磁极背向钢板。这导致1018钢板位于磁体的底部并且0.1875英寸(0.48cm)厚的304不锈钢片材覆盖磁体的顶部表面。
第二下部磁体组件LM2由3个相同的矩形磁体形成，每个矩形磁体宽4英寸(10.2cm)、深6英寸(15.2cm)并且厚2英寸(5.1cm)，通过N52级磁性材料(可购自SM磁性元件公司)的厚度进行磁化。这三个磁体被布置成形成12英寸(30.5cm)宽×6英寸(15.2cm)深×2英寸(5.1cm)厚的磁体组件，其中每个磁体的磁极在与LM1相同的方向上取向，其中类似的磁极在相同平面中。该磁体布置结构用环氧树脂(以商品名EPOXY ADHESIVE DP460购自3M公司)粘附到1018低碳钢(14英寸(35.6cm)宽×8英寸(20.3)深×3英寸厚)的板上，并且用0.1875英寸厚的304不锈钢片材覆盖。
通过组合LM1和LM2形成复合的下部磁性组件LM3。LM1和LM2被布置成形成12英寸(30.5cm)宽×9英寸(22.9cm)深×2英寸(5.1cm)厚的磁体组件，其中12英寸×2英寸磁体面接触，1018低碳钢板接触，并且每个磁体的磁极在相同方向上取向，其中类似的磁极在相同平面中。LM1和LM2均通过螺栓连接到1018钢板(14英寸(35.6cm)宽×11英寸(27.9cm)深×1英寸(2.5cm)厚)以形成LM3。
LM3平行于上部磁体UM定位，间隙为6英寸(15.2cm)，两个后缘对齐。UM1和LM3具有彼此面对的相反磁极以形成磁体装置MA1。
可磁化磨料颗粒MAP1的制备
使用物理气相沉积和磁控溅射用304不锈钢涂覆AP1，使用304不锈钢溅射靶材(大致如由Barbee等人在Thin Solid Films(薄固体膜，1979年，第63卷，第143-150页)中所述)并且沉积为磁性铁氧体中心立方体形式。用于制备304不锈钢膜涂覆的磨料颗粒(即可磁化磨料颗粒)的设备大致公开于美国专利8,698,394(McCutcheon等人)中。以对51.94克AP1为10毫托(1.33帕斯卡)的氩溅射气体压力，在1.0千瓦下执行气体物理气相沉积4小时。带涂层AP1中的金属涂层的重量百分比为约0.65％，并且涂层厚度为约1微米。
可磁化磨料颗粒MAP2的制备
使用物理气相沉积和磁控溅射，用304不锈钢涂覆AP2。304不锈钢溅射靶材(描述于Barbee等人的薄固体薄膜(Thin Solid Films)，1979，第63卷，第143-150页)以磁性铁素体为中心的立方形式沉积。用于制备304不锈钢薄膜涂覆的磨料颗粒(即可磁化磨料颗粒)的设备公开在美国专利No.8,698,394(McCutcheon等人)中。以对51.94克AP2为10毫托(1.33帕斯卡)的氩溅射气体压力，在1.0千瓦下执行气体物理气相沉积4小时。带涂层AP2中的金属涂层的重量百分比为约0.65％，并且涂层厚度为约1微米。
实施例1
基重为300至400g/m2的未经处理的聚酯布料以POWERSTRAIT购自南卡罗来纳州斯帕坦堡的美利肯公司(Milliken&Company,Spartanburg,South Carolina)，用组合物以113g/m2的基重将其涂覆预胶层，该组合物包含：75份环氧树脂(双酚A二缩水甘油醚，以EPON 828购自购自德克萨斯州休斯顿的锐意卓越高性能产品公司(ResolutionPerformance Products,Houston,Texas))、10份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(以SR351购自新泽西州伍德兰帕克的氰特工业公司(Cytec Industrial Inc.,Woodland Park,NewJersey))、8份双氰胺固化剂(以DICYANEX 1400B购自宾夕法尼亚州阿伦敦的气体化工产品公司(Air Products and Chemicals,Allentown,Pennsylvania))、5份酚醛清漆树脂(以RUTAPHEN 8656购自俄亥俄州哥伦布的迈图高新材料公司(Momentive SpecialtyChemicals Inc.,Columbus,Ohio))、1份2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(以IRGACURE 651光引发剂购自新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASF Corporation,Florham Park,NewJersey))和0.75份2-丙基咪唑(以商品名ACTIRON NXJ-60 LIQUID购自北卡罗来纳州摩根顿的先创公司(Synthron,Morganton,North Carolina))。
将209g/m2的酚醛底胶树脂涂覆在布料背衬上，该酚醛底胶树脂由52份可熔性酚醛树脂(以商品名GP 8339 R-23155B购自佐治亚州亚特兰大的佐治亚-太平洋化学品公司(Georgia Pacific Chemicals,Atlanta,Georgia))、45份偏硅酸钙(以WOLLASTOCOAT购自纽约州威尔斯伯勒的NYCO公司(NYCO Company,Willsboro,NY))和2.5份水组成。
随着背衬穿过磁体设备MA1(通常如图1所示)，磨料颗粒MAP1经由倾斜的分配坡道被分配到带底胶树脂涂层的背衬。倾斜的分配坡道的端部距背衬的表面0.5英寸并且距上部磁体的底部拖尾拐角6.25英寸。MAP1的涂覆重量为115格令/24平方英寸(481.3g/m2)。在将磨料颗粒MAP1涂覆到背衬上之后，立即以90格令/24平方英寸(376.6g/m2)的涂覆重量将磨料颗粒AP3涂覆到背衬上。
将带磨料涂层的背衬放置于烘箱中在90℃下处理1.5小时，以部分地固化底胶树脂。将复胶树脂以712g/m2的基重施加到背衬材料的每个条，其中复胶树脂由45.76份可熔性酚醛树脂(以GP 8339R-23155B购自佐治亚-太平洋化学品公司(Georgia PacificChemicals))、4.24份水、24.13份冰晶石(德克萨斯州休斯顿的苏威氟化盐公司(SolvayFluorides,LLC,Houston,Texas))、24.13份偏硅酸钙(以WOLLASTOCOAT购自纽约州威尔士伯勒的NYCO公司(NYCO Company,Willsboro,New York))以及1.75份红色氧化铁组成，并且将带涂层条放置在烘箱中，在90℃下放置1小时，然后在102℃下放置8小时。在固化之后，将带涂层磨料条转变成带涂层磨料带。
比较例A
基重为300至400g/m2的未经处理的聚酯布料以POWERSTRAIT购自美利肯公司(Milliken&Company)，用组合物以113g/m2的基重将其涂覆预胶层，该组合物包含：75份双酚A二缩水甘油醚(以EPON 828购自购自锐意卓越高性能产品公司(ResolutionPerformance Products))、10份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(以SR351购自氰特工业公司(Cytec Industrial Inc.,))、8份双氰胺固化剂(以DICYANEX 1400B购自气体化工产品公司(Air Products and Chemicals))、5份酚醛清漆树脂(以RUTAPHEN8656购自迈图高新材料公司(Momentive Specialty Chemicals Inc.,))、1份2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(以IRGACURE 651光引发剂购自巴斯夫公司(BASF Corporation))和0.75份2-丙基咪唑(以ACTIRON NXJ-60LIQUID购自先创公司(Synthron))。
将209g/m2的酚醛底胶树脂涂覆在布料背衬上，该酚醛底胶树脂由52份可熔性酚醛树脂(以商品名GP 8339R-23155B购自佐治亚-太平洋化学品公司(Georgia PacificChemicals))、45份偏硅酸钙(以WOLLASTOCOAT购自纽约州威尔斯伯勒的NYCO公司(NYCOCompany,Willsboro,NY))和2.5份水组成。
随着背衬通常如图1所示穿过磁体装置MA1，MAP2被分配到带底胶树脂涂层的背衬。倾斜的分配坡道的端部距背衬的表面0.5英寸(1.3cm)并且距上部磁体的底部拖尾拐角6.25英寸(15.9cm)。MAP1的涂覆重量为115格令/24平方英寸(481.3g/m2)。在将磨料颗粒MAP1涂覆到背衬上之后，立即以90格令/24平方英寸(376.6g/m2)的涂覆重量将磨料颗粒AP3涂覆到背衬上。
将带磨料涂层的背衬放置于烘箱中在90℃下处理1.5小时，以部分地固化底胶树脂。将复胶树脂以712g/m2的基重施加到背衬材料的每个条，其中复胶树脂由45.76份可熔性酚醛树脂(以GP 8339R-23155B购自佐治亚-太平洋化学品公司(Georgia PacificChemicals))、4.24份水、24.13份冰晶石(苏威氟化盐公司(Solvay Fluorides,LLC))、24.13份偏硅酸钙(以WOLLASTOCOAT购自NYCO公司(NYCO Company))以及1.75份红色氧化铁组成，并且将带涂层条放置在烘箱中，在90℃下放置1小时，然后在102℃下放置8小时。在固化之后，将带涂层磨料条转变成带涂层磨料带。
研磨测试方法
将40.6cm长×30.48cm×1.6cm厚的刨花板工件(以COLLINS PINE PARTICLEBOARD得自俄勒冈州波特兰的柯林斯公司(The Collins Company,Portland,Oregon))固定到测试固定装置的待通过磨料带在其30.48cm边缘上研磨的位置，每个磨料带为具有5.08cm×91.44cm尺寸的环状磨料带。在每个测试中，磨料带由石墨覆盖的台板支撑。在每个测试中，随着磨料带以5500表面英尺/分钟(1676表面米/分钟)的进料速率移动，板被压入磨料带中。向板施加15磅力(66.7N)的力，并且使板与磨料带接触10秒的研磨时间。将板从带移除，并且测量从板移除的材料的量。该过程共重复25个循环。测试在正向使用的第一方向上执行，并且在反向使用的相反第二方向上执行。在每个循环之后记录以mm计的移除的刨花板的切割量。
研磨测试结果记录在下表2中：
表2
Figure BDA0002735107850000251
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 (22)

1.一种将可磁化颗粒施加到粘附幅材上的方法，所述方法包括：
a)提供可磁化颗粒涂覆设备，所述可磁化颗粒涂覆设备包括至少部分地设置在施加的磁场内的向下倾斜的分配表面；
b)将所述粘附幅材设置在上部磁性构件与下部磁性构件之间并且在所述向下倾斜的分配表面下方，其中所述幅材包括背衬，所述背衬具有设置在所述背衬的主表面上的可固化粘结剂前体层；以及
c)将可磁化颗粒设置在所述施加的磁场内的所述向下倾斜的分配表面的至少一部分上，并且随后在所述粘附幅材从逆维位置向顺维位置推进的同时将所述可磁化颗粒设置在所述可固化粘结剂前体层上；以及
d)至少部分地固化所述可固化粘结剂前体层以固定所述可磁化颗粒的取向。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述施加的磁场由以下各项提供：下部磁性构件，所述下部磁性构件具有相反的下部第一磁极和下部第二磁极；以及
上部磁性构件，所述上部磁性构件具有相反的上部第一磁极和上部第二磁极，其中所述上部第一磁极和所述下部第一磁极具有相同极性，其中所述上部磁性构件与所述下部磁性构件在竖向上间隔开，其中所述上部第二磁极被设置成相比于所述下部第二磁极而言更靠近所述下部第一磁极，并且其中所述向下倾斜的分配表面设置在所述上部磁性构件与所述下部磁性构件之间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述上部磁性构件和所述下部磁性构件中的至少一者包括多个邻接的共同对准的磁体。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述上部磁性构件和所述下部磁性构件中的至少一者包括非永磁体，所述非永磁体包含铁、钴、镍中的至少一者。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述可磁化颗粒具有25微米至3000微米的平均最大颗粒尺寸。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述可磁化颗粒具有至少3:1的平均长宽比。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述可磁化颗粒具有设置在不可磁化颗粒的至少一部分上的可磁化层。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述施加的磁场是恒定的。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在所述可磁化颗粒设置在所述可固化粘结剂前体层上的位置处，所述施加的磁场具有相对于所述粘附幅材的所述主表面以80度至100度的角度取向的磁场线。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在所述可磁化颗粒设置在所述可固化粘结剂前体层上的位置处，所述施加的磁场具有相对于所述粘附幅材的所述主表面以10度至80度或100度至170度的角度取向的磁场线。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中在所述可磁化颗粒设置在所述可固化粘结剂前体层上的位置处，所述幅材沿着向上倾斜的路径行进。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述可固化粘结剂前体层包括底胶层前体，所述可磁化颗粒包括可磁化磨料颗粒，并且至少部分地固化的所述可固化粘结剂前体层包括底胶层。
13.根据权利要求12所述的方法，在步骤d)之后还包括：
e)将复胶层前体设置在所述可磁化磨料颗粒和所述底胶层的至少一部分上；以及
f)至少部分地固化所述复胶层前体以提供复胶层。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
g)将顶胶层设置在所述复胶层的至少一部分上。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中所述可磁化磨料颗粒包括可磁化成形磨料颗粒。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其中所述可磁化磨料颗粒包括截头三棱锥体。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述可磁化磨料颗粒中的至少一些包括三角形片状物，所述三角形片状物具有主表面，所述主表面具有至少90度角度的顶点。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述可磁化磨料颗粒中的至少一些具有为不等边三角形的主表面。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中二次颗粒在所述可磁化磨料颗粒之后但在所述可固化粘结剂前体层的固化之前沉积。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中所述幅材利用来自所述上部磁性构件和所述下部磁性构件的相对于所述幅材的垂直磁力线脱离所述施加的磁场的影响。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其中所述下部磁性构件比所述上部磁性构件顺维延伸得更多。
22.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其中所述下部磁性构件相对于所述上部磁性构件逆维设置。
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