CN113474122A - 磨料制品及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磨料制品，该磨料制品包含通过至少一种粘结剂材料固定到基底的磨料颗粒。至少一种粘结剂材料包括以下组分的固化反应产物，该组分包含：a)至少一种酚醛树脂；和b)至少一种聚氨酯的水性分散体，其中，基于组分a)和b)的总固体重量计，该组分包含56重量％至91重量％的组分a)和44重量％至9重量％的组分b)。还公开了制备和使用磨料制品的方法。
Description
技术领域
本公开广义地涉及磨料制品及其制备和使用方法。
背景技术
包含通过粘结剂固定到背衬的磨料颗粒的磨料制品在产品制造中可用于研磨、整理或磨削多种材料和表面。两种通用型的磨料制品为带涂层磨料制品和非织造磨料制品。
带涂层磨料制品通常具有磨料层，该磨料层通常固定到相对致密的背衬，诸如例如织造织物或针织织物、硫化纤维、聚合物膜或纸。磨料层包含磨料颗粒和将磨料颗粒固定到背衬的一种或多种粘结剂。
一种通用型的带涂层磨料制品具有由底胶层、复胶层和磨料颗粒组成的磨料层。在制备此类带涂层磨料制品时，将包含可固化底胶树脂的底胶层前体施加到背衬的主表面。然后，将磨料颗粒至少部分地嵌入可固化底胶树脂中(例如，经由静电涂覆)，并且使可固化底胶树脂至少部分地固化(即，交联)，以将磨料颗粒粘附到背衬。然后将包含可固化复胶树脂的复胶层前体施加在至少部分固化的可固化底胶树脂和磨料颗粒上，接着固化该可固化复胶树脂前体，并且任选地另外固化该可固化底胶树脂。
一些带涂层磨料制品另外具有覆盖磨料层的顶胶层。顶胶层通常包括助磨剂和/或抗填充材料。
一些带涂层磨料制品具有一种或多种背衬处理，诸如背胶层(即，与具有磨料层的主表面相对的背衬的主表面上的层)、预胶层、接合层(即，介于磨料层和固定该磨料层的主表面之间的层)、浸渍剂、亚胶层处理或它们的组合。亚胶层类似于浸渍剂，不同的是它施加到此前处理过的背衬。
带涂层磨料制品的两种常见形式为圆盘和带。在使用带的研磨操作期间，带在工件(例如木材)上的研磨动作增加了用于驱动带的驱动电机的负荷，并从而增加了由电机消耗的电流。
就非织造磨料制品而言，粘结剂材料前体通常涂覆在膨松有弹性的开口非织造纤维幅材上，磨料颗粒通过粘结剂材料固定到纤维幅材。通常，为了制备非织造磨料制品，将可固化粘结剂材料前体涂覆在膨松有弹性的开口非织造纤维幅材上，将磨料颗粒粘附到粘结剂材料前体(并且/或者混合到可固化粘结剂材料前体中)，并且然后使可固化粘结剂材料前体充分地固化以形成粘结剂，从而在使用期间保持磨料颗粒。此类非织造磨料制品广泛地用于磨料制品的制造中，该磨料制品用于多种表面中的任一种表面上的清洁、研磨、整理和抛光应用。此类非织造磨料制品的示例为美国专利2,958,593(Hoover等人)中描述的那些。示例性商业非织造磨料制品包括非织造磨料手工垫，诸如由明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,Saint Paul,Minnesota)以商品名SCOTCH-BRITE出售的那些。
一直存在对磨料制品诸如带涂层磨料和非织造磨料的成本、性能和/或寿命进行改善的需求。
发明内容
在一个方面，本公开提供了一种磨料制品，该磨料制品包含通过至少一种粘结剂材料固定到基底的磨料颗粒，其中至少一种粘结剂材料包括以下组分的固化反应产物，该组分包含：
a)至少一种酚醛树脂；和
b)至少一种聚氨酯的水性分散体，
其中，基于组分a)和b)的总固体重量计，该组分包含56重量％至91重量％的组分a)和44重量％至9重量％的组分b)。
在第二方面，本公开提供了一种研磨工件的方法，该方法包括使根据本公开的磨料制品与工件的表面摩擦接触，以及移动磨料制品或工件中的至少一者以研磨工件的表面。
在第三方面，本公开提供了一种制备磨料制品的方法，该方法包括：
将第一可固化粘结剂前体设置在基底上，其中第一可固化粘结剂前体包含：
a)至少一种酚醛树脂；和
b)至少一种聚氨酯的水性分散体，
其中，基于组分a)和b)的总固体重量计，该组分包含56重量％至91重量％的组分a)和44重量％至9重量％的组分b)；
使第一可固化粘结剂前体与磨料颗粒接触；以及
至少部分地固化第一可固化粘结剂前体。
有利地，根据本公开的酚醛/聚氨酯粘结剂材料可向掺入这些材料的磨料制品赋予期望的韧性和脆性/刚度特性。
如本文所用：
“包含...的组分的固化反应产物”是指包含指定组分中的全部组分的可固化组合物被固化以提供固化反应产物，但并非必须可固化组合物中的每种组分均参与固化反应；
“基本上不含”是指包含小于0.1重量％；
“总固体重量”是指除去挥发性组分(包括水和/或有机溶剂)的材料的总重量；并且
术语“挥发性”是指在小于或等于40℃的温度和一个大气压(102kPa)的压力下易于蒸发。
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为根据本公开的示例性带涂层磨料制品100的剖视图。
图2为根据本公开的示例性带涂层磨料制品200的剖视图。
图3A为根据本公开的示例性非织造磨料制品300的透视图；
图3B为图3A所示的非织造磨料制品的区域3B的放大视图。
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设计出落入本公开原理的范围和实质内的许多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
根据本公开的磨料制品包含通过至少一种粘结剂材料固定到基底(例如，带涂层磨料背衬或膨松有弹性的开口非织造纤维幅材)的磨料颗粒。
参见图1，示例性带涂层磨料制品100具有背衬120和根据本公开的磨料层130。磨料层130又包含通过底胶层150和复胶层160固定到背衬120的主表面170的磨料颗粒140。
用于基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。背衬还可为两种材料(例如，纸/膜、布/纸或膜/布)的层合物。背衬还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，或者为环形无接头带，诸如例如在美国专利5,573,619(Benedict等人)中描述的环形无接头带。背衬可为聚合物基底(具有从其突出的钩挂杆)，诸如例如在美国专利5,505,747(Chesley等人)中描述的聚合物基底，或者背衬可为环织物，诸如例如在美国专利5,565,011(Follett等人)中描述的环织物。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磨削工具的刚性支撑垫上来使用柔性背衬。
背衬材料的选择可取决于带涂层磨料制品的预期应用。背衬的厚度和光滑度也应适合于提供带涂层磨料制品的所需厚度和光滑度，其中带涂层磨料制品的这些特性可取决于例如带涂层磨料制品的预期应用或用途而变化。对于考虑硬度和成本的盘磨削应用，通常优选硫化纤维背衬。
任选地，可将抗静电材料施加到背衬。加入抗静电材料可降低带涂层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附加细节可见于例如美国专利5,108,463(Buchanan等人)；5,137,542(Buchanan等人)；5,328,716(Buchanan)；和5,560,753(Buchanan等人)中。
在一些情况下，可能有利的是将压敏粘合剂结合到带涂层磨料制品的背面上，使得所得的带涂层磨料制品可固定到支撑垫。示例性压敏粘合剂包括乳胶绉、松香、丙烯酸类聚合物和包括聚丙烯酸酯的共聚物(例如，聚(丙烯酸丁酯))、乙烯基醚(例如，聚(正丁基乙烯基醚))、醇酸粘合剂、橡胶粘合剂(例如，天然橡胶、合成橡胶、氯化橡胶)以及它们的混合物。
研磨盘背衬通常为圆形的，并且优选地为围绕其中心旋转对称的。优选地，它们具有圆形周边，但可具有沿周边的附加特征结构，诸如例如，在扇形周边的情况下。
研磨带背衬通常为柔性且耐用的。它们可为接头的或无接头的。
为了促进粘结剂树脂粘附到背衬，可通过已知方法将背衬的一个或多个表面改性，包括电晕放电、紫外光照射、电子束照射、火焰放电和/或拉毛。
同样，背衬可包括一种或多种处理，该处理选自背胶层、预胶层、接合层、浸渍剂、亚胶层处理或它们的组合。
关于包括磨料颗粒以及底胶层、复胶层和任选的顶胶层的带涂层磨料制品的细节为熟知的，并且在例如美国专利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)；6,228,133(Thurber等人)；和5,975,988(Christianson)中有所描述。
磨料层可包括其中保留有磨料颗粒的单个粘结剂层，或更通常包括具有底胶层和复胶层的多层构造。根据本公开的带涂层磨料可任选地包括附加层，诸如例如叠加在磨料层上的顶胶层，或者如果需要也可以包括背衬抗静电处理层。
示例性合适的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物制得。
根据本公开，至少一种粘结剂材料(例如，底胶层或浆液层-包括结构磨料层)将磨料颗粒固定到背衬并且包括以下组分的固化反应产物，该组分包含：
a)至少一种酚醛树脂；和
b)至少一种聚氨酯的水性分散体，其中，基于组分a)和b)的总固体重量计，该组分包含56重量％至91重量％的组分a)和44重量％至9重量％的组分b)。
合适的酚醛树脂通常通过酚或烷基化酚(例如，甲酚)和甲醛的缩合形成，并且通常归类为甲阶酚醛树脂或线型酚醛树脂。线型酚醛树脂为酸催化的并且甲醛与酚的摩尔比小于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大于或等于一，通常在1.0和3.0之间，因此存在悬挂式羟甲基基团。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，溶液包含约70重量％至约85重量％固体，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。可用于本公开的实施过程中的可商购获得的甲阶酚醛树脂的示例包括由杜雷兹公司(Durez Corporation)以商品名VARCUM(例如，29217、29306、29318、29338、29353)销售的那些；由佛罗里达州巴托的亚什兰化工公司(Ashland Chemical Co.,Bartow,Florida)以商品名AEROFENE(例如，AEROFENE295)销售的那些；和由韩国首尔的江南化工有限公司(Kangnam Chemical Company Ltd.,Seoul,South Korea)以商品名PHENOLITE(例如，PHENOLITE TD-2207)销售的那些。
通常，优选的是酚醛树脂包括甲阶树脂；然而，这不是必需的。
合适的聚氨酯分散体可包括脂族和/或芳族聚氨酯分散体。更具体地，聚氨酯可包括聚碳酸酯聚氨酯、聚酯聚氨酯或聚醚聚氨酯。聚氨酯可包括均聚物或共聚物。
可商购获得的聚氨酯分散体的示例包括以NEOREZ R-960、NEOREZ R-966、NEOREZR-967、NEOREZ R-9036和NEOREZ R-9699购自马萨诸塞州威尔明顿的帝斯曼利康树脂公司(DSM Neo Resins,Inc.,Wilmington,Massachusetts)的水性脂族聚氨酯乳液；以商品名ESSENTIAL CC4520、ESSENTIAL CC4560、ESSENTIAL R4100和ESSENTIAL R4188购自威斯康星州默顿的Essential工业公司(Essential Industries,Inc.,Merton,Wisconsin)的水性阴离子型聚氨酯分散体；以SANCURE 843、SANCURE 898和SANCURE 12929购自俄亥俄州克利夫兰的路博润公司(Lubrizol,Inc.,Cleveland,Ohio)的聚酯聚氨酯分散体；以TURBOSET2025购自路博润公司的水性脂族自交联聚氨酯分散体；以及以BAYHYDROL PR240购自宾夕法尼亚州匹兹堡的拜耳材料科技公司(Bayer Material Science,LLC,Pittsburgh,Pennsylvania)的不含共溶剂的水性阴离子型脂族自交联聚氨酯分散体。
附加合适的可商购获得的水性聚氨酯分散体包括：
1)Alberdingk U 6150，购自德国克雷费尔德的欧宝迪宝莱德国有限公司(Alberdingk Boley GmbH,Krefeld,Germany)的无溶剂脂族聚碳酸酯聚氨酯分散体，其具有在50mPa·s-500mPa·s范围内的粘度(根据ISO 1652，Brookfield RVT心轴1/rpm 20/因子5)、约200％的断裂伸长率和约65s-70s的固化后的Koenig硬度；
2)Alberdingk U 6800，购自德国克雷费尔德的欧宝迪宝莱德国有限公司的不含游离异氰酸酯基团的脂族聚碳酸酯聚氨酯的水性、无溶剂、胶态、低粘度分散体，其具有在20mPa·s-200mPa·s范围内的粘度(根据ISO 2555，Brookfield RVT心轴1/rpm 50/因子2)、约500％的断裂伸长率和约45s的固化后的Koenig硬度；
3)Alberdingk U 6100，购自德国克雷费尔德的欧宝迪宝莱德国有限公司的不含游离异氰酸酯基团的脂族聚酯聚氨酯的水性、胶态、阴离子、低粘度分散体，其具有20mPa·s-200mPa·s的粘度(根据ISO 1652，Brookfield RVT心轴1/rpm 50/因子2)、约300％的断裂伸长率和约50s的固化后的Koenig硬度；
4)Alberdingk U9800，购自德国克雷费尔德的欧宝迪宝莱德国有限公司的无溶剂脂族聚酯聚氨酯分散体，其具有20mPa·s-200mPa·s的粘度(根据ISO 1652，BrookfieldRVT心轴1/rpm 20/因子5)、约20％-50％的断裂伸长率和约100s-130s的固化后的Koenig硬度；和
5)Adiprene BL16，购自康涅狄格州米徳尔伯里的科聚亚公司(Chemtura,Middlebury,Connecticut)的具有封端异氰酸酯固化位点的液态氨基甲酸酯弹性体。
可将任选的添加剂(包括流变学改性剂、消泡剂、水基胶乳和交联剂)添加到水性聚氨酯分散体中。合适的交联剂包括例如多官能氮丙啶、甲氧基羟甲基化三聚氰胺、脲树脂、碳二亚胺、多异氰酸酯和封端异氰酸酯。还可添加附加的水以稀释水性聚氨酯分散体、酚醛树脂或它们的组合物的制剂。
应当理解，第一粘结剂可使用例如水性聚氨酯分散体和水基胶乳形成。
在一些实施方案中，水性聚氨酯分散体包含小于约20％、10％、5％或2％的有机溶剂。在具体的实施方案中，水性聚氨酯分散体基本上不含有机溶剂。在一些实施方案中，已发现水性聚氨酯分散体包含至少约7％、15％或20％的固体，并且不大于约50％或60％的固体。水性聚氨酯分散体可包含不大于约80％、85％或93％的水。在一些实施方案中，已发现，当根据ASTM 4366-16测量时，水性聚氨酯分散体形成具有至少约30秒并且不大于约200秒的Koenig硬度的膜。此外，在一些实施方案中，已发现，水性聚氨酯分散体可具有水表面张力的至少约50％并且不大于水表面张力的约300％的表面张力。并且在一些实施方案中，水性聚氨酯分散体可具有至少约10mPa s至不大于约600mPa s，或者水粘度的至少约70％、80％或90％并且不大于水粘度的约600％、500％或400％的粘度。
此外，在一些实施方案中，水性聚氨酯分散体可包含至少约100、1000或甚至至少约10000份/百万份(ppm)的二羟甲基丙酸。例如，可将任选的添加剂(包括流变学改性剂、消泡剂和交联剂)添加到水性聚氨酯分散体中。合适的交联剂包括例如多官能氮丙啶、甲氧基羟甲基化三聚氰胺、脲树脂、碳二亚胺、多异氰酸酯和封端异氰酸酯。可添加附加的水以降低水性聚氨酯分散体的粘度。同样，向水性聚氨酯分散体中添加至多10重量％的有机溶剂(例如，丙基甲基醚或异丙醇)可用于降低粘度并且/或者改善成分的混溶性。
优选地，分散的聚氨酯包含至少一个聚碳酸酯链段，但这不是必需的。
酚醛树脂和水性聚氨酯分散体组分以56重量％至91重量％的酚醛树脂对44重量％至9重量％的聚氨酯的固体重量比混合。在一些实施方案中，酚醛树脂和水性聚氨酯分散体组分以62重量％至91重量％的酚醛树脂对38重量％至9重量％的聚氨酯的固体重量比混合。在一些实施方案中，酚醛树脂和水性聚氨酯分散体组分以69重量％至91重量％的酚醛树脂对31重量％至9重量％的聚氨酯的固体重量比混合。在一些实施方案中，酚醛树脂和水性聚氨酯分散体组分以56重量％至83重量％的酚醛树脂对44重量％至17重量％的聚氨酯的固体重量比混合。在一些实施方案中，酚醛树脂和水性聚氨酯分散体组分以56重量％至76重量％的酚醛树脂对44重量％至24重量％的聚氨酯的固体重量比混合。在一些实施方案中，酚醛树脂和水性聚氨酯分散体组分以56重量％至69重量％的酚醛树脂对44重量％至31重量％的聚氨酯的固体重量比混合。
可通过任何己知的用于将底胶层施加到背衬的涂覆方法来施加底胶层前体，这些方法包括诸如例如辊涂、挤出模头涂覆、帘式涂覆、刮涂、凹面涂覆和喷涂。
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，但通常将在1、2、5、10或15克/平方米(gsm)至20、25、100、200、300、400或甚至600gsm的范围内。可通过任何己知的用于将底胶层(在本领域中也称为底胶涂层)施加到背衬的涂覆方法来施加底胶层，这些方法包括例如辊涂、挤出模头涂覆、帘式涂覆、刮涂、凹面涂覆和喷涂。
一旦将底胶层前体涂覆在背衬上，就将磨料颗粒施加到底胶层前体并嵌入其中。
压碎的磨料颗粒或非磨料颗粒可以包含在磨料元件和/或磨料薄片之间的磨料层中，优选地其数量足以形成封闭涂层(即，可保留在磨料层中的基本上最大可能数量的标称指定等级的颗粒)。
合适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的3M公司商购获得的那些；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；以及它们的组合物。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)中所述。
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，磨料颗粒可包括磨料团聚物，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，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，溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒包括成形(例如，三角形)磨料片。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2009/0165394 A1(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方铝酸盐的微晶构成的三角形磨料片。
可根据熟知的多步骤工艺制备基于α氧化铝的三角形磨料片。简而言之，该方法包括如下步骤：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工艺。
关于制备溶胶-凝胶法制备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)；以及美国公开专利申请2009/0165394 Al(Culler等人)中。
磨料颗粒可包括单一类型的三角形磨料颗粒或者两种或更多种尺寸、形状和/或组成的磨料颗粒的共混物。在一些优选的实施方案中，三角形磨料片为精确成形的，单个三角形磨料片将具有这样的形状，其基本上为颗粒前体在任选煅烧和烧结之前在其中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削，从而提供比其它制作替代方法(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，也可使用其它二面角(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在45度至90度、通常70度至90度、更通常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α氧化铝(即，陶瓷)磨料片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)；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。
三角形磨料片的长度通常被选择为在1微米至15000微米、更通常10微米至约10000微米并且还更通常150微米至2600微米的范围内，但也可使用其它长度。
三角形磨料片的宽度通常被选择为在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。
三角形磨料片的厚度通常被选择为在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)。
三角形磨料薄片上的表面涂层可用于改善涂覆研磨盘中三角形磨料薄片与粘结剂之间的粘附力，或者可用于帮助三角形磨料薄片的静电沉积。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)中描述的表面涂层。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等级名称(即，指定的标称等级)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等级名称包括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等级名称包括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)的美国标准测试筛将磨料颗粒分级成标称筛分等级。ASTM E-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。典型名称可表示为-18+20，其意指磨料颗粒通过符合18号筛的ASTM E-11规格的测试筛，并且保留在符合20号筛的ASTM E-11规格的测试筛上。在一个实施方案中，磨料颗粒具有这样的粒度：使得大多数颗粒通过18目测试筛并且可保留在20目、25目、30目、35目、40目、45目或50目测试筛上。在各种实施方案中，磨料颗粒可具有以下标称筛分等级：-18+20、-20/+25、-25+30、-30+35、-35+40、-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。
在磨料颗粒的沉积之后，使底胶层前体至少部分地固化；例如，使用热和/或电磁辐射。
将复胶层前体设置在至少部分固化的底胶层和磨料颗粒的至少一部分上，并且至少部分地固化以将磨料颗粒进一步固定到背衬。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、氨基甲酸酯树脂、可以自由基的方式聚合的多官能(甲基)丙烯酸酯(例如具有悬挂式α,β-不饱和基团的氨基塑料树脂、丙烯酸酯化氨基甲酸酯、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。该复胶层前体可通过用于将复胶层施加到背衬的任何已知涂覆方法进行施加，包括辊涂、挤出模头涂覆、帘式涂覆、刮涂、凹面涂覆、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、磨料颗粒的类型和所制备的涂覆研磨盘的性质而变化，但该基重通常将在1克/平方米(gsm)或5gsm至300gsm、400gsm或甚至500gsm或更大的范围内。可通过任何已知的用于将复胶层前体(在本领域中也称为复胶涂层)施加到背衬的涂覆方法来施加复胶层前体，这些方法包括例如辊涂、挤出模头涂覆、帘式涂覆和喷涂。
在一些实施方案中，复胶层包含第一粘结剂前体的组分a)和b)，但也可使用不同比率的组分。在一些实施方案中，底胶层和复胶层为相同的。
在根据本公开的带涂层磨料制品的另一个示例性实施方案中，磨料层可包括粘结剂前体的固化浆液和磨料颗粒。参见图2，示例性带涂层磨料制品200具有背衬220和磨料层230。磨料层230又包括根据本公开的磨料颗粒240和粘结剂245。
在该实施方案中，磨料颗粒分散在整个粘结剂前体中，该粘结剂前体可为如上文关于底胶层前体所述的任何组合物并且涂覆在背衬上。同样，磨料颗粒可如上文所述。在优选的实施方案中，此类带涂层磨料制品可具有赋予研磨表面的所需形貌特征。例如，磨料层可以包括固定到背衬上的成形磨料复合物，在一些实施例中，这些复合物精确成形。结构化的磨料制品属于该类别。
关于结构化的带涂层磨料制品的更多细节可见于例如美国专利5,152,917(Pieper等人)；5,378,251(Culler等人)；5,435,816(Spurgeon等人)；5,672,097(Hoopman)；5,681,217(Hoopman等人)；5,851,247(Stoetzel等人)；5,942,015(Culler等人)；6,139,594(Kincaid等人)；6,277,160(Stubbs等人)；和7,344,575(Thurber等人)中。
一旦被施加，就将复胶层前体以及通常部分固化的底胶层前体充分地固化以提供可用的涂覆研磨盘。通常，该固化步骤涉及热能，但也可使用其它形式的能量，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。
除其它组分外，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物。
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示例包括二氧化硅，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到复胶层的至少一部分上。当存在时，顶胶通常包括助磨剂和/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削能力。可用的顶胶层通常包含助磨剂(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、交联有机硅和/或含氟化合物。可用的顶胶材料进一步描述于例如美国专利5,556,437(Lee等人)中。通常，掺入到带涂层磨料制品中的助磨剂的量为约50gsm至约400gsm，更通常约80gsm至约300gsm。顶胶料可含有粘结剂，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的磨料层的带涂层磨料的更多细节为熟知的，其中磨料层包括磨料颗粒以及底胶层、复胶层和任选的顶胶层，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)；6,228,133(Thurber等人)；和5,975,988(Christianson)中。
非织造磨料制品通常包括多孔的(例如膨松有弹性的开放多孔的)聚合物长丝结构，该结构具有通过粘结剂粘结到其上的磨料颗粒。根据本公开的非织造磨料制品的示例性实施方案示于图3A和图3B中，其中膨松有弹性的开口非织造幅材300由缠结纤维310形成并且浸渍有根据本公开的粘结剂320。磨料颗粒340在纤维310的暴露表面上分散在整个纤维幅材300中。粘结剂树脂320均匀地涂覆纤维310的一些部分并形成小珠350，该小珠可环绕单根纤维或成束纤维，附着到纤维的表面和/或聚集在接触纤维的交叉处，从而在整个非织造磨料制品中提供研磨位点。
膨松有弹性的开口纤维幅材是具有贯穿延伸的空隙的基本上连续的网络的膨松有弹性的非织造纤维材料。通过使用术语“膨松有弹性的开口纤维幅材”，其意指由通常缠结的多个无规取向的纤维构成的非织造幅材材料层，该多个无规取向的纤维具有贯穿延伸的互连空隙的基本上连续的网络。
非织造纤维幅材通常被选择为与粘附粘结剂和磨料颗粒适当地相容，同时还可与制品的其它部件组合地处理，并且通常可以承受处理条件(例如温度)，诸如在可固化组合物的施加和固化期间采用的那些条件。可挑选该纤维，以影响磨料制品的特性，诸如例如为柔韧性、弹性、耐久性或保质期、磨损性以及精加工特性。可为合适的纤维的示例包括天然纤维、合成纤维以及天然纤维和/或合成纤维的混合物。合成纤维的示例包括由下列物质制成的那些：聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二酯)、聚酰胺(例如，尼龙6、尼龙6/6和尼龙10)、聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯)、丙烯酸类聚合物(例如，聚丙烯腈和包含丙烯酸类单体的共聚物)、人造丝、乙酸纤维素、聚偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物和氯乙烯-丙烯腈共聚物。合适的天然纤维的示例包括棉花、羊毛、黄麻和大麻。纤维可为原始材料或为例如从服装裁剪、地毯制造、纤维制造或纺织品加工中回收的再循环材料或废料。纤维可为均一化的或可为复合材料，诸如双组分纤维(例如，共纺的皮-芯型纤维)。纤维可以是拉伸的或卷曲的。纤维也可以是短切纤维(即，短纤维)或连续长丝，诸如通过挤出过程形成的那些纤维。也可以使用纤维的组合。
纤维可包括连续纤维、短纤维或它们的组合。例如，纤维幅材可包括具有至少约20毫米(mm)、至少约30mm或至少约40mm，并且小于约110mm、小于约85mm或小于约65mm的长度的短纤维，但也可使用更短和更长的纤维(例如，连续长丝)。纤维可以具有至少约1.7分特(1.7dtex，1.7克/10000米)、至少约6dtex或至少约17dtex，并且小于约560dtex、小于约280dtex或小于约120dtex的细度或线密度，但也可使用具有更小或更大线密度的纤维。例如，可以使用具有不同线密度的纤维的混合物，以提供在使用时将会产生特别优选的表面光洁度的非织造磨料制品。
可以通过例如常规的气流成网、梳理成网、缝编、纺粘、湿法成网和/或熔喷工序制作非织造纤维幅材。可以使用诸如例如以商品名兰多成网机(RANDO WEBBER)购自纽约州马其顿的兰多机械公司(Rando Machine Company,Macedon,New York)的设备制备气流成网纤维幅材。
很多情况下，如磨料领域是已知的，在使用可固化组合物涂覆之前向非织造纤维幅材施加预粘结树脂是可用的。例如，预粘结树脂用于在处理期间帮助保持非织造纤维幅材的整体性，并且还可以便于将氨基甲酸酯粘结剂粘结至非织造纤维幅材。预粘结树脂的示例包括酚醛树脂、氨基甲酸酯树脂、皮胶、丙烯酸类树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂以及它们的组合物。通常将以此方式使用的预粘结树脂的量调节为在纤维的交叉接触点处将纤维粘结在一起。在其中非织造纤维幅材包括可热粘结纤维的那些情况下，非织造纤维幅材的热粘结也可在加工期间有助于保持幅材的完整性。
膨松有弹性的开口纤维幅材通常具有至少3mm、更通常至少6毫米并且更通常至少10毫米的厚度，但也可使用其它厚度。膨松有弹性的开口纤维幅材的常见厚度为例如6.35mm(1/4英寸)和12.7mm(1/2英寸)。预粘结的粘结剂添加到纤维垫未显著改变膨松有弹性的开口纤维幅材的厚度。
膨松有弹性的开口纤维幅材的基重(仅纤维，无预粘结的粘结剂层)通常为约每50克/平方米至约1千克/平方米，并且更通常为约70克/平方米至约600克/平方米，但也可使用其它基重。通常，将预粘结的粘结剂施加到膨松有弹性的开口纤维幅材，以锁定纤维。具有预粘结的粘结剂的膨松有弹性的开口纤维幅材的基重通常为约60克/平方米至约2千克/平方米，并且更通常为约80克/平方米至约1.5千克/平方米，但这不是必需的。
膨松有弹性的开口纤维幅材可通过任何合适的幅材成型操作制备。例如，膨松有弹性的开口纤维幅材可进行梳理成网、纺粘、射流喷网、熔喷、气流成网，或通过本领域已知的其它方法制成。例如，膨松有弹性的开口纤维幅材可进行交叉错叠、缝编和/或针缝。
在该实施方案中，磨料颗粒分散在整个粘结剂前体中，该粘结剂前体可为如上文关于底胶层前体所述的任何组合物并且涂覆在背衬上。同样，磨料颗粒可如上文所述。
非织造磨料构件可通过已知的常规过程制造，该常规过程包括以下步骤，诸如例如在固化粘结剂前体之后将可固化粘结剂的前体材料(在下文中称为“粘结剂前体”)和磨料颗粒施加到膨松有弹性的开口非织造纤维幅材。可与粘结剂前体结合将磨料颗粒施加作为浆液，或更理想地，磨料颗粒可在粘结剂前体涂覆到膨松有弹性的开口非织造纤维幅材上之后施加(例如，通过滴注、吹制或喷涂)到粘结剂前体。粘结剂前体通常包括热固性树脂以及用于热固性树脂的有效量的固化剂。粘结剂前体也可包括各种其它添加剂，诸如例如填料、增塑剂、表面活性剂、润滑剂、着色剂(例如，颜料)、杀菌剂、杀真菌剂、助磨剂和抗静电剂。
制备适用于本公开的实施过程中的非织造磨料构件的一个示例性方法按顺序包括：将预粘结的涂层施加到非织造纤维幅材(例如，通过辊涂或喷涂)，固化预粘结的涂层、用粘结剂前体浸渍预粘结的非织造纤维幅材(例如，通过辊涂或喷涂)，以及固化可固化组合物。
通常，涂覆到非织造纤维幅材上的粘结剂前体(包括可存在的任何溶剂和磨料颗粒)的量为125克/平方米(gsm)至2080gsm、更通常500gsm至2000gsm并且甚至更通常1250gsm至1760gsm，但也可使用这些范围之外的值。
浆液层前体通常以液体形式施加到纤维幅材(例如，通过常规方法)，并且随后硬化(例如，至少部分地固化)，以形成涂覆在纤维幅材的至少一部分上的层。在根据本公开的实施过程中利用的浆液层前体通常可通过暴露于例如热能(例如，通过直接加热、感应加热和/或通过暴露于微波和/或红外电磁辐射)和/或光化辐射(例如，紫外光、可见光、微粒辐射)来固化。示例性的热能来源包括烘箱、受热辊和/或红外灯。
在一个示例性方法中，包含磨料颗粒和浆液层前体材料的浆液层前体被施加到纤维幅材并且然后被至少部分地固化。任选地，通常在至少部分地固化浆液层前体之后，可将可与浆液层前体相同或不同的第二粘结剂前体材料(即，复胶层前体)施加到浆液层。
在另一个示例性方法中，将底胶层前体(例如，如上文所述)施加到膨松有弹性的开口纤维幅材，将磨料颗粒沉积在底胶层上，并且然后使底胶层前体硬化(例如，通过蒸发、冷却和/或至少部分地固化)。随后，通常但任选地将可与底胶层前体相同或不同的复胶层前体(如上文所述)施加在底胶层和磨料颗粒上，并且然后至少部分地固化。
用于施加浆液层前体、底胶层前体、复胶层前体等等的合适方法在非织造磨料制品的领域中为熟知的，并且包括诸如帘式涂覆、辊涂、喷涂等等的涂覆方法。通常，喷涂为用于施加浆液层和底胶层前体的有效且经济的方法。任选的复胶层可为弹性体的或非弹性体的，并且可包含各种添加剂，诸如例如润滑剂和/或助磨剂中的一种或多种。任选的复胶层可包含弹性体(例如，聚氨酯弹性体)。示例性的可用弹性体包括被已知用作非织造磨料制品的复胶层的那些。例如，弹性体可来源于异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，诸如例如可以商品名VIBRATHANE或ADIPRENE从康涅狄格州米德尔伯里的康普顿和诺尔斯公司(Crompton&Knowles Corporation,Middlebury,Connecticut)以及以商品名MONDUR或DESMODUR从宾夕法尼亚州匹兹堡的拜耳公司(Bayer Corporation,Pittsburgh,Pennsylvania)商购获得的那些。
任选地，浆液层、底胶层和/或复胶层还可包含引发和/或加速固化过程的一种或多种催化剂和/或固化剂(例如，热催化剂、硬化剂、交联剂、光催化剂、热引发剂和/或光引发剂)以及此外或另选地其它已知的添加剂，诸如例如填料、增稠剂、增韧剂、助磨剂、颜料、纤维、增粘剂、润滑剂、润湿剂、表面活性剂、消泡剂、染料、偶联剂、增塑剂和/或悬浮剂。示例性润滑剂包括诸如硬脂酸锂和硬脂酸锌的金属硬脂酸盐，或诸如二硫化钼的材料以及它们的混合物。
如本文所用，术语“助磨剂”是指对化学和物理研磨过程具有显著效果的非磨料(例如，具有小于7的莫氏硬度)微粒材料。一般来说，添加助磨剂延长了非织造磨料的使用寿命。示例性助磨剂包括无机材料和有机材料，包括蜡、有机卤化物(例如，氯化蜡、聚氯乙烯)、卤化物盐(例如，氯化钠、钾冰晶石、冰晶石、铵冰晶石、氟硼酸钾、氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾、氯化镁)、金属(例如，锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛以及它们的合金)、硫、有机硫化合物、金属硫化物、石墨以及它们的混合物。
根据本发明的带涂层磨料制品可用于研磨工件。一种此类方法包括使带涂层磨料制品的磨料层的至少一部分与工件表面的至少一部分摩擦接触，并将带涂层磨料制品或工件的至少一者相对于另一者移动以研磨该表面的至少一部分。
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。
根据本发明的带涂层磨料制品可手动使用和/或与机器联合使用。进行研磨时，通常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或两者均相对彼此移动。
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。液体还可包含去沫剂、脱脂剂和/或类似物。
本公开的选择实施方案
在第一实施方案中，本公开提供了一种磨料制品，所述磨料制品包含通过至少一种粘结剂材料固定到基底的磨料颗粒，其中所述至少一种粘结剂材料包括以下组分的固化反应产物，所述组分包含：
a)至少一种酚醛树脂；和
b)至少一种聚氨酯的水性分散体，
其中，基于组分a)和b)的总固体重量计，所述组分包含56重量％至91重量％的组分a)和44重量％至9重量％的组分b)。
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磨料制品，其中所述基底包括膨松有弹性的开口非织造纤维幅材。
在第三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的磨料制品，其中所述基底包括针织或织造布织物背衬。
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磨料制品，其中所述至少一种粘结剂材料包括底胶层和复胶层，并且其中所述底胶层包含所述固化反应产物。
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磨料制品，其中所述至少一种聚氨酯包括具有至少一个聚碳酸酯链段的聚氨酯分散体。
在第六实施方案中，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五实施方案中任一项所述的磨料制品与所述工件的表面摩擦接触，以及移动所述磨料制品或所述工件中的至少一者以研磨所述工件的所述表面。
在第七实施方案中，本公开提供了一种制备磨料制品的方法，所述方法包括：
将第一可固化粘结剂前体设置在基底上，其中所述第一可固化粘结剂前体包含：
a)至少一种酚醛树脂；和
b)至少一种聚氨酯的水性分散体，
其中，基于组分a)和b)的总固体重量计，所述组分包含56重量％至91重量％的组分a)和44重量％至9重量％的组分b)；
使所述第一可固化粘结剂前体与磨料颗粒接触；以及
至少部分地固化所述第一可固化粘结剂前体。
在第八实施方案中，本公开提供了根据第七实施方案所述的方法，其中使所述第一可固化粘结剂前体与所述磨料颗粒接触发生在将所述第一可固化粘结剂前体设置在所述基底上之前。
在第九实施方案中，本公开提供了根据第七实施方案或第八实施方案所述的方法，其中所述基底包括膨松有弹性的开口非织造纤维幅材。
在第十实施方案中，本公开提供了根据第七实施方案或第八实施方案所述的方法，其中所述基底包括针织或织造布织物背衬。
在第十一实施方案中，本公开提供了根据第七实施方案至第十实施方案中任一项所述的方法，所述方法还包括将第二可固化粘结剂前体设置到所述至少部分固化的第一可固化粘结剂前体和所述磨料颗粒的至少一部分上，以及至少部分地固化所述第二可固化粘结剂前体。
在第十二实施方案中，本公开提供了根据第七实施方案至第十一实施方案中任一项所述的方法，其中所述至少一种聚氨酯包括具有至少一个聚碳酸酯链段的聚氨酯分散体。
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。
实施例中使用的材料列于下表1中。
表1
SCHIEFER测试
两种非织造磨料制品试样被制备为10.2cm直径的盘，该盘被层叠并且然后使用钩-环紧固件固定到泡沫支撑垫。支撑垫/紧固件组件具有85的肖氏硬度计OO硬度。将研磨盘和支撑垫组件安装在Schiefer均匀研磨测试仪(购自马里兰州哈格斯顿的福雷泽精密仪器公司(Frazier Precision Instrument Company,Inc.Hagerstown,Maryland))上，并且研磨盘用于研磨得自明尼苏达州布卢明顿的Seelye-Eiler塑料公司(Seelye-EilerPlastics Inc.,Bloomington,Minnesota)的乙酸丁酸纤维素聚合物的环形圈(10.2cm外径(OD)×5.1cm内径(ID))。负载为5lb(2.27kg)。测试持续时间为4000个周期。所移除的乙酸丁酸纤维素聚合物的量(累积切削量)在测试周期结束时测得。还记录了以工作非织造磨料制品试样的重量损失百分比测得的磨损。
比较例A
使用可从纽约州马其顿的兰多机械公司(Rando Machine Corporation,Macedon,New York)商购获得的兰多成网机(RANDO-WEBBER)机器从纤维Fb1或Fb2制备轻质、开口、低密度的气流成网非织造幅材。所得的膨松有弹性的开口纤维幅材具有37格令/24平方英寸(155gsm)的标称基重，并且厚度为0.35英寸(9mm)。将幅材输送到水平双辊涂布机，其中由74.89重量％的PMA、5.53重量％的K450、15.07重量％的BL16、0.01重量％的GEO和4.5重量％的P4组成的预粘结树脂以7格令/24平方英寸(29.3gsm)的湿附加重量施加到纤维幅材。
将涂覆的幅材输送通过保持在163℃-177℃的烘箱并且停留时间为3分钟。将所得的预粘结纤维幅材输送到喷雾室，其中将由9.41重量％的L1、0.55重量％的SR、0.01重量％的D1、17.12重量％的B7与10.34重量％的U0的预混物、0.1重量％的S2、6.0重量％的Wa和56.47重量％的Alox 220组成的树脂/磨料浆液喷涂在幅材的顶部表面上。在喷雾室内，喷雾嘴(其被安装成垂直于幅材移动方向往复运动)以约67格令/24平方英寸(280gsm)的湿重施加浆液。
然后将涂覆有浆液的幅材在保持在177℃的烘箱中加热3分钟。然后幅材倒转并且浆液喷涂施加到幅材的相对侧。最后将涂覆的幅材在保持在177℃的烘箱中加热3分钟，以产生非织造磨料制品，该非织造磨料制品根据Schiefer测试进行测试，测试结果报告在表4中。
比较例B
按照比较例A来制备比较例B，不同的是使用以下原料重量百分比：9.41重量％的L1、10.34重量％的U0、0.55重量％的SR、0.01重量％的D1、17.12重量％的B7、0.10重量％的S2、50.82重量％的Alox 220、5.65重量％的14EQ 300、6.00重量％的Wa。
实施例1-6
实施例1-6的制备与比较例A完全相同，不同的是使用表2(如下)中所示的原料重量百分比。
表2
下表3报告了得自以上Schiefer测试的结果。实施例1-6均不包含B7与U0的共混物。磨损百分比较高，而累积切削量结果大致相同。
表3
| 累积切削量，克 | 累积磨损，重量损失％ | |
| 比较例A | 0.54 | 0.09 |
| 比较例B | 0.58 | 0.11 |
| 实施例1 | 0.75 | 0.28 |
| 实施例2 | 0.77 | 0.41 |
| 实施例3 | 0.59 | 0.27 |
| 实施例4 | 0.06 | 0.28 |
| 实施例5 | 0.65 | 0.42 |
| 实施例6 | 0.34 | 0.20 |
实施例7
通过以下方式制备可固化组合物：在高速分散下，使用600rpm至900rpm之间的高剪切叶片，通过共混B7与U0，然后在剪切下加入D1、GEO、Col1、Sic、Fil1、Ant并且缓慢地添加Fil2，直到获得均匀的混合物。每种组分的比例列于表4中。
表4
| 成分 | 重量％ |
| B7 | 55-75 |
| U0 | 1-10 |
| D1 | 0.005-0.02) |
| GEO | 0.0005-0.003 |
| Fil1 | 10-20 |
| Sic | 1-10 |
| Col | 0.1-0.5 |
| Fil2 | 1-5 |
| Ant | 1-10 |
使用放置在先前层合在环背衬(Net Mesh GR150 H100，购自意大利切内的希艾特意得维公司(SitiP,S.p.A.,Cene,Italy))上的连续膜(PE85-6030610536热熔融幅材，48英寸宽(72gsm)，购自威斯康星州沃瓦托萨的博斯蒂克公司(Bostik,Inc.,Wauwatosa,Wisconsin)；下文称为“Bostik”)的图案化的3密耳聚酯模版(3M PET衬片RM 2123773，膜)，通过以下方式来模版印刷该实施例中所述的可固化组合物：使背衬和模版接触，将可固化组合物施加到与层合背衬相对的模版的一侧，利用刮刀机构迫使树脂穿过模版，然后使丝网/模版与背衬分离，由此在连续膜顶部的背衬上留下涂层；可固化组合物的量为100gsm，且具有100微米的膜厚度。然后在可固化组合物仍然湿润时，静电涂覆70％AP180和30％16EQ的50gsm共混物(Spellman SL 150)。然后将整个构造在80℃的间歇式烘箱中热预固化30分钟，并最终在103℃的间歇式烘箱中固化四小时。在该最终阶段期间，可固化组合物被固化，并且Bostik熔融，由此芯吸背衬的线和丝网，从而使背衬的多个初始孔重新开口。在这种情况下，初始孔的最少90％为重新开口的。
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 (12)
1.一种磨料制品，所述磨料制品包含通过至少一种粘结剂材料固定到基底的磨料颗粒，其中所述至少一种粘结剂材料包括以下组分的固化反应产物，所述组分包含：
a)至少一种酚醛树脂；和
b)至少一种聚氨酯的水性分散体，
其中，基于组分a)和b)的总固体重量计，所述组分包含56重量％至91重量％的组分a)和44重量％至9重量％的组分b)。
2.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述基底包括膨松有弹性的开口非织造纤维幅材。
3.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述基底包括针织或织造布织物背衬。
4.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述至少一种粘结剂材料包括底胶层和复胶层，并且其中所述底胶层包含所述固化反应产物。
5.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述至少一种聚氨酯包括具有至少一个聚碳酸酯链段的聚氨酯分散体。
6.一种研磨工件的方法，所述方法包括使根据权利要求1所述的磨料制品与所述工件的表面摩擦接触，以及移动所述磨料制品或所述工件中的至少一者以研磨所述工件的所述表面。
7.一种制备磨料制品的方法，所述方法包括：
将第一可固化粘结剂前体设置在基底上，其中所述第一可固化粘结剂前体包含：
a)至少一种酚醛树脂；和
b)至少一种聚氨酯的水性分散体，
其中，基于组分a)和b)的总固体重量计，所述组分包含56重量％至91重量％的组分a)和44重量％至9重量％的组分b)；
使所述第一可固化粘结剂前体与磨料颗粒接触；以及
至少部分地固化所述第一可固化粘结剂前体。
8.根据权利要求7所述的方法，其中使所述第一可固化粘结剂前体与所述磨料颗粒接触发生在将所述第一可固化粘结剂前体设置在所述基底上之前。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述基底包括膨松有弹性的开口非织造纤维幅材。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述基底包括针织或织造布织物背衬。
11.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括将第二可固化粘结剂前体设置到所述至少部分固化的第一可固化粘结剂前体和所述磨料颗粒的至少一部分上，以及至少部分地固化所述第二可固化粘结剂前体。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一种聚氨酯包括具有至少一个聚碳酸酯链段的聚氨酯分散体。
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