CN115515752A - 固结磨料抛光轮 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及系统和方法，其包括提供具有中心毂和固定到所述中心毂的多个织物层的固结磨料抛光轮。磨料组合物分散在整个所述织物层中并且包括聚合物粘结剂和分散在所述聚合物粘结剂中的多个磨料颗粒。所述磨料颗粒在所述多个织物层的外边缘处的含量高于所述磨料颗粒在所述多个织物层的内边缘处的含量。
Description
背景技术
常规抛光轮和抛光砂轮(统称为“抛光轮”)用于抛光由各种金属、塑料、陶瓷等形成的部件。这些常规抛光轮通常不含任何固结磨料材料并且通常用于所谓的抛光工艺中以抛光或表面处理由各种材料(例如金属、塑料、陶瓷等)形成的部件。代替包含固结磨料材料，在抛光操作过程中，磨料抛光乳液或化合物被从外部施加到常规抛光轮的工作表面上，并定期重新施加。这些常规抛光轮具有各种缺点，包括维护和清洁成本高、抛光期间材料浪费高、由于反复重新施加磨料抛光乳液或化合物而导致的抛光时间更长，以及与处理磨料抛光乳液或化合物相关的成本和问题。因此，仍然需要改善的固结磨料抛光轮，其能够提供增强的磨料加工性能、效率和改善的表面质量。
发明内容
在一个方面，本发明总体上涉及一种固结磨料抛光轮，该抛光轮包括中心毂、固定到该中心毂的多个织物层、和遍布该多个织物层或嵌入在这些织物层内的磨料组合物。磨料组合物包含聚合物粘结剂和分散在聚合物粘结剂中的多个磨料颗粒。磨料颗粒在该多个织物层的外边缘处的含量可高于磨料颗粒在该多个织物层的内边缘处的含量。
附图说明
为了更详细地理解实现实施例的特征和优点的方式，可以参考附图中示出的实施例进行更全面的描述。然而，附图仅示出了一些实施例，因此不应认为是对范围的限制，因为可能存在其他同样有效的实施例。
图1为根据本公开的一个实施例的固结磨料抛光轮的图像。
图2为根据本公开的一个实施例的形成固结磨料抛光轮的方法200的流程图。
图3A为根据本公开的一个实施例的在用磨料组合物涂覆之前安装到旋转装置的未涂覆的抛光轮的图像。
图3B为根据本公开的一个实施例的浸入磨料组合物中并在磨料组合物内旋转的未涂覆的抛光轮的图像。
图3C为根据本公开的一个实施例的涂覆有磨料组合物并从磨料组合物去除的固结磨料抛光轮的图像。
图3D为根据本公开的一个实施例的在旋转以去除过量的磨料组合物之后涂覆有磨料组合物的固结磨料抛光轮的图像。
图4A示出了根据本公开的一个实施例的具有加压空气输送装置的设备。
图4B示出了根据本公开的一个实施例的加压空气输送装置的图像。
图5A为使用过的没有磨料组合物的对照磨料抛光轮的图像。
图5B为根据本公开的一个实施例的使用过的样品固结磨料抛光轮的图像。
图6A为由没有磨料组合物的对照磨料抛光轮抛光的黄铜面板的图像。
图6B为根据本公开的实施例的由样品固结磨料抛光轮抛光的黄铜面板的图像。
图7示出了提供对照固结磨料抛光轮和样品固结磨料抛光轮的实施例的表面光洁度(Ra)与时间的比较数据的图表。
图8示出了提供对照固结磨料抛光轮和样品固结磨料抛光轮的实施例的表面光洁度(Rz)与时间的比较数据的图表。
图9示出了提供对照固结磨料抛光轮和样品固结磨料抛光轮的实施例的累积材料移除与时间的比较数据的图表。
图10示出了提供对照固结磨料抛光轮和样品固结磨料抛光轮的实施例的表面光洁度(Ra)与时间的比较数据的图表。
图11示出了提供对照固结磨料抛光轮和样品固结磨料抛光轮的实施例的表面光洁度(Rz)与时间的比较数据的图表。
图12示出了提供对照固结磨料抛光轮和样品固结磨料抛光轮的实施例的累积材料移除与时间的比较数据的图表。
图13示出了提供对照固结磨料抛光轮和样品固结磨料抛光轮的实施例的所需功率与时间的比较数据的图表。
图14示出了样品条被移除的解构样品固结磨料抛光轮的图像。
在不同附图中，使用相同的参考符号来表示相似或相同的项。
具体实施方式
固结磨料抛光轮
图1示出了根据本公开的一个实施例的固结磨料抛光轮100的图像。固结磨料抛光轮100通常包括中心毂102、固定到中心毂102的多个织物层104和遍布多个织物层104或嵌入这些织物层内的磨料组合物106。磨料组合物106包含聚合物粘结剂和分散在聚合物粘结剂中的多个磨料颗粒。磨料组合物106通常可遍布多个织物层104或嵌入这些织物层内，使得磨料组合物106(包括磨料颗粒)渗入固结磨料抛光轮100的多个织物层104中的每一者的纤维中和纤维之间。
形成固结磨料抛光轮的方法
图2示出了根据本公开的一个实施例形成固结磨料抛光轮100的方法200的流程图。方法200可以从框202开始，提供包括中心毂102和固定到中心毂102的多个织物层104的未涂覆的抛光轮。方法200可以在框204处继续，将未涂覆的抛光轮至少部分地浸入具有聚合物粘结剂和多个磨料颗粒的磨料组合物106中。方法200可在框206处继续，在磨料组合物106内旋转抛光轮。
方法200可以在框208处继续，向多个织物层104施加压力以使多个织物层104在涂覆过程中将每个织物层彼此张开或分离。在一些实施例中，多个织物层104的张开可以通过向多个织物层104径向施加或引导加压空气以使多个织物层104彼此张开或分离来实现。在一些实施例中，多个织物层104的张开可以通过将多个织物层104压抵在容置磨料组合物106的容器的侧壁上以使多个织物层104彼此张开或分离来实现。
在一些实施例中，可以同时执行框206和208处的步骤，以便对多个织物层104连续地施加压力以使多个织物层104彼此张开或分离，同时在磨料组合物106内旋转抛光轮，以用磨料组合物106涂覆多个织物层104从而形成固结磨料抛光轮100。在一些实施例中，在磨料组合物106内旋转抛光轮以用磨料组合物106涂覆多个织物层104可导致：与在多个织物层104的邻近中心毂102的内边缘处的磨料组合物106的浓度、含量和/或重量相比，在多个织物层104的外边缘处的磨料组合物106的浓度更高、含量更高和/或附加量或总重量更高。在一些实施例中，方法200可使磨料组合物106更好地渗透到固结磨料抛光轮100的多个织物层104中。
方法200可以在框210处继续，从磨料组合物106中去除固结磨料抛光轮100并旋转固结磨料抛光轮100以甩掉多余的磨料组合物106。在一些实施例中，可将固结磨料抛光轮100从磨料组合物106中完全移除并以受控的速率旋转以促进移除多余的磨料组合物。在至少一个非限制性实施例中，可控制旋转速率以促进固结磨料抛光轮100的如本文实施例中所述的其他特征。
方法200可以在框212处继续，将固结磨料抛光轮100上的磨料组合物106固化。在一些实施例中，将磨料组合物106固化可包括允许磨料组合物106有足够的时间硬化和/或凝固。在其他实施例中，将磨料组合物106固化可包括加速干燥或诱导固化的工艺，例如向固结磨料抛光轮100施加热(例如，烘烤等)。不希望受限于特定理论，一个或多个工艺步骤(包括例如但不限于向多个织物层104施加压力的工艺)可以促进磨料颗粒在给定层中的特定分布，如以及层间磨料颗粒分布的差异。
图3A至图3D示出了形成固结磨料抛光轮100的实施例的各个步骤。图3A示出了根据本公开的一个实施例，包括中心毂102和固定到中心毂102的多个织物层104的未涂覆的抛光轮。未涂覆的抛光轮通过中心毂102安装到旋转装置，并悬挂在容置磨料组合物106的固定容器上方。图3B示出了浸入磨料组合物106中并且被旋转以用磨料组合物106涂覆多个织物层104的抛光轮。多个织物层104也被压抵在容置磨料组合物106的固定容器的侧壁，以使多个织物层104彼此张开或分离。然而，在其他实施例中，加压空气可径向施加到多个织物层104的旋转出磨料组合物106的部分，以使多个织物层104在旋转穿过磨料组合物106时彼此张开或分离。图3C示出了从磨料组合物106中移除的固结磨料抛光轮100。图3D示出了在旋转固结磨料抛光轮100以移除多余的磨料组合物106之后涂有磨料组合物106的固结磨料抛光轮100。一旦固化，固结磨料抛光轮将准备好在抛光工艺中使用，以对工件进行抛光或表面处理。
图4A示出了具有加压空气输送装置152的设备150，该加压空气输送装置用于将压缩的空气施加或引导到多个织物层104的部分以使多个织物层104在被旋转装置154旋转通过磨料组合物106的同时张开或彼此分离。未涂覆的抛光轮可以通过中心毂102安装到旋转装置154并且至少部分地悬浮在磨料组合物106内。加压空气输送装置152可以连接到空气压缩机或其他压缩空气输送装置。加压空气输送装置152可将加压空气径向施加或引导到多个织物层104的旋转出磨料组合物106的部分，以使多个织物层104在旋转通过磨料组合物106的同时彼此张开或分离，这可以导致与多个织物层104邻近中心毂102的内边缘处的磨料组合物106的浓度、含量和/或重量相比，多个织物层104的外边缘处的磨料组合物106的浓度更高、含量更高和/或重量更高。图4B示出了根据本公开的一个实施例的加压空气输送装置152的图像。在所示的实施例中，加压空气输送装置152包括多个空气输送孔。然而，应当理解，加压空气输送装置152中的空气输送孔的数量可以基于织物层104的宽度、直径、数量或固结磨料抛光轮100的其他特性来选择。
磨粒或颗粒分布
在一些实施例中，在磨料组合物106内旋转抛光轮以用磨料组合物106涂覆多个织物层104可导致与在多个织物层104的邻近中心毂102的内边缘处的磨料组合物106的浓度、含量和/或重量相比，在多个织物层104的外边缘处的磨料组合物106的浓度更高、含量更高和/或重量更高。这可以提供有益的表面光洁度特性，因为更多的磨料颗粒设置在固结磨料抛光轮100的多个织物层104的外周边处，工件的大部分表面处理发生在该处。
在一些实施例中，磨料颗粒在多个织物层104的外边缘处的含量可以高于磨料颗粒在多个织物层104的邻近中心毂102的内边缘处的含量。在一些实施例中，磨料颗粒在多个织物层104的外边缘处的含量可以比磨料颗粒在多个织物层104的内边缘处的含量高至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％。在一些实施例中，磨料颗粒在多个织物层104的外边缘处的含量可以比磨料颗粒在多个织物层104的内边缘处的含量高不大于300％、不大于200％、不大于100％、不大于90％、不大于80％、不大于70％、不大于60％或不大于50％。此外，应当理解，磨料颗粒在多个织物层104的外边缘处的含量可以在这些最小值与最大值中的任一个之间，例如比磨料颗粒在多个织物层104的内边缘处的含量高至少10％至不大于300％，或者甚至比磨料颗粒在多个织物层104的内边缘处的含量高至少50％至不大于100％。例如，在一个实施例中，磨料颗粒在外边缘处的含量可以为0.639克，并且磨料颗粒在内边缘处的含量可以为0.307克。百分比使用以下公式计算：(0.639-0.307)/0.639＝0.52％。因此，在本实施例中，多个织物层104的外边缘处的含量比内边缘处的含量高52％。
在一些实施例中，磨料组合物104在多个织物层104的外边缘处的附加重量可以高于磨料组合物104在多个织物层104的邻近中心毂102的内边缘处的附加重量。在一些实施例中，磨料组合物104在多个织物层的外边缘处的附加重量可以比磨料组合物104在多个织物层104的内边缘处的附加重量高至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％。在一些实施例中，磨料组合物104在多个织物层的外边缘处的附加重量可以比磨料组合物104在多个织物层104的内边缘处的附加重量高不大于300％、不大于200％、不大于100％、不大于90％、不大于80％、不大于70％、不大于60％或不大于50％。此外，应当理解，磨料组合物104在多个织物层104的外边缘处的附加重量可以在这些最小值与最大值中的任一个之间，例如比磨料组合物104在多个织物层104的内边缘处的附加重量高至少10％至不大于300％，或者甚至比磨料组合物104在多个织物层104的内边缘处的附加重量高至少50％至不大于100％。例如，在一个实施例中，磨料组合物104在外边缘处的附加重量可以是1.295克，并且磨料组合物104在内边缘处的附加重量可以是0.623克。计算(1.295-0.623)/1.295＝0.52％。因此，在该实施例中，磨料组合物104在外边缘处的附加重量比磨料组合物104在内边缘处的附加重量高52％。
在一些实施例中，固结磨料抛光轮100在多个织物层104的外边缘处的总重量可以高于在多个织物层104的邻近中心毂102的内边缘处的总重量。在一些实施例中，固结磨料抛光轮100在多个织物层的外边缘处的总重量可以比在多个织物层104的内边缘处的总重量高至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％。在一些实施例中，固结磨料抛光轮100在多个织物层的外边缘处的总重量可以比在多个织物层104的内边缘处的总重量高不大于300％、不大于200％、不大于100％、不大于90％、不大于80％、不大于70％、不大于60％或不大于50％。此外，应当理解，固结磨料抛光轮100在多个织物层104的外边缘处的总重量可以在这些最小值和最大值中的任何值之间，例如比固结磨料抛光轮100在多个织物层104的内边缘处的总重量高至少10％至不大于300％，或者甚至比固结磨料抛光轮100在多个织物层104的内边缘处的总重量高至少50％至不大于100％。例如，在一个实施例中，磨料组合物104在外边缘处的总重量可以是1.901克，并且磨料组合物104在内边缘处的总重量可以是1.229克。计算(1.901-1.229)/1.901＝0.32％。因此，在该实施例中，磨料组合物104在外边缘处的总重量比磨料组合物104在内边缘处的总重量高32％。
织物层
多个织物层104通常可以由任何数量的各种材料(包括织造织物、非织造织物或它们的组合)制成。织物层104可由多根纤维或纱线(诸如天然纤维或纱线、合成纤维或纱线、或它们的组合)形成。天然纤维或纱线可以包括一种或多种类型的天然纤维。在一些实施例中，天然纤维或纱线可包括纤维素纤维或纱线、棉纤维或纱线、亚麻纤维或纱线、大麻纤维或纱线、黄麻纤维或纱线、苎麻纤维或纱线、剑麻纤维或纱线、亚麻布纤维或纱线、丝纤维或纱线，或它们的组合。在一个具体实施例中，天然纤维或纱线可以基本上由棉纤维或纱线组成。合成纤维或纱线可以包括一种或多种类型的合成纤维或纱线。在一个实施例中，合成纤维或纱线可以包括玻璃纤维或纱线、聚合物纤维或纱线或它们的组合。在一个具体实施例中，聚合物纤维或纱线可以包括丙烯酸纤维或纱线、尼龙纤维或纱线、烯烃纤维或纱线、聚酯纤维或纱线、人造丝纤维或纱线、莫代尔纤维或纱线或它们的组合。在一个具体实施例中，合成纤维可基本上由聚酯纤维组成。在另一个具体实施例中，合成纤维基本上由尼龙纤维组成。
在一些实施例中，多个织物层104可以包括织造织物。织造织物可包括多根纱线，诸如经纱和纬纱。在一些实施例中，磨料组合物可至少部分地设置在纱线内或介于纱线之间，诸如介于经纱和纬纱之间。此外，在一些实施例中，磨料组合物可设置成从织物的第一侧到织物的第二侧穿过织物，介于纱线之间。
在一些实施例中，多个织物层104包括非织造织物。如本文所用，术语“非织造织物”是指具有单独纤维的结构的幅材，这些纤维是夹层的，但不是以可识别方式在针织织物中形成夹层。在具体实施例中，非织造织物可包括纺粘纤维的纺粘织物(也称为“纺粘”织物)、熔喷纤维的熔喷织物或它们的组合。在一些实施例中，磨料组合物可至少部分地布置在非织造幅材的纤维内或介于这些纤维之间。此外，在一些实施例中，磨料组合物可设置成从织物的第一侧到织物的第二侧穿过非织造织物，介于幅材的纤维之间。
织物层数
固结磨料抛光轮100通常由多个织物层104形成。在一些实施例中，固结磨料抛光轮100可以包括至少2层、至少4层、至少6层、至少8层、至少10层、至少12层、至少15层、至少20层或至少25层。在一些实施例中，固结磨料抛光轮100可以包括不大于100层、不大于50层、不大于25层、不大于20层、不大于15层或不大于12层。此外，应当理解，固结磨料抛光轮100可以包括可以包括在这些最小值和最大值中的任何值之间的多个织物层104，例如至少2层至不大于30层。
磨料组合物
磨料组合物106通常可以包含聚合物粘结剂和分散在聚合物粘结剂中的多个磨料颗粒。磨料组合物106通常可遍布多个织物层104或嵌入这些织物层内，使得磨料组合物106(包括磨料颗粒)渗入固结磨料抛光轮100的多个织物层104中的每一者的纤维中和纤维之间。磨料组合物106可以施加到固结磨料抛光轮100上并且包括有益的附加重量。在一些实施例中，磨料组合物106的附加重量可以是至少15克、至少16克、至少17克、至少18克、至少19克、至少20克、至少21克、至少22克、至少23克、至少24克或至少25克。
聚合物粘结剂
聚合物粘结剂通常可由单一聚合物或聚合物的共混物形成。在一些实施例中，聚合物粘结剂可由以下组合物形成：环氧树脂组合物、丙烯酸类组合物、酚醛树脂组合物、聚氨酯组合物、酚醛组合物、聚硅氧烷组合物、丙烯酸类胶乳组合物、热固性橡胶组合物、热固性弹性体组合物、丁苯橡胶组合物、丙烯腈-丁二烯橡胶组合物、聚丁二烯组合物或它们的组合。在一些实施例中，聚合物粘结剂可以包含自交联的羧化苯乙烯-丁二烯组合物。在其他实施例中，聚合物粘结剂可包含羧化丙烯酸组合物。在一些实施例中，聚合物粘结剂可包括一种或多种活性填料颗粒、添加剂、一种或多种反应成分或聚合物成分、增稠剂、溶剂、增塑剂、链转移剂、催化剂、消泡剂、稳定剂、分散剂、固化剂、流变改性剂、反应介体和影响分散体流动性的试剂或它们的任何组合。在一些实施例中，聚合物粘结剂可为柔性的，由此使得多个织物层104具有“柔软”的手感，也称为柔软“垂感”，使得多个织物层104触感柔软、柔韧、适应周围工件。
聚合物粘结剂可包含期望的玻璃化转变温度(Tg)，其可以有助于获得有利的磨料性能。在一些实施例中，聚合物粘结剂可具有至少-30℃、至少-25℃、至少-20℃或至少-15℃的玻璃化转变温度。在一些实施例中，聚合物粘结剂可包括不大于60℃、不大于50℃、不大于40℃、不大于30℃、不大于20℃、不大于10℃、不大于0℃或不大于-1℃的玻璃化转变温度。此外，应当理解，聚合物粘结剂可以包括在这些最小值和最大值中的任何值之间的玻璃化转变温度，例如至少-30℃至不大于30℃。
磨料组合物中的聚合物粘结剂的量可以变化。在一些实施例中，磨料组合物可包含至少10wt.％的聚合物粘结剂、至少15wt.％、至少20wt.％、至少25wt.％、至少35wt.％或至少50wt.％的聚合物粘结剂。在一些实施例中，磨料组合物可包含不大于80wt.％的聚合物粘结剂，不大于75wt.％、不大于70wt.％、不大于65wt.％、不大于60wt.％、不大于55wt.％、不大于50wt.％、不大于40wt.％、不大于35wt.％或不大于30wt.％的聚合物粘结剂。此外，应当理解，磨料组合物中的聚合物粘结剂的量可以介于这些最小值和最大值的任何值之间，诸如至少10wt.％至不大于80wt.％的聚合物粘结剂。
磨料颗粒
磨料颗粒基本上可以包括单相无机材料，诸如氧化铝、碳化硅、二氧化硅、二氧化铈和/或更硬的高性能超级磨料颗粒，诸如立方相氮化硼和金刚石。此外，磨料颗粒可以包括工程化磨料颗粒，工程化磨料颗粒包括宏观结构和特定的三维结构。聚集体可以包含磨料聚集体和/或非磨料聚集体。在一些实施例中，聚集体可以包括复合颗粒材料，所述复合颗粒材料可通过浆液加工途径形成，这些途径包括通过挥发或蒸发除去液体载体，留下未烧制的(“生”)聚集体，其可任选地经受高温处理(即，焙烧、烧结)以形成可用的、经焙烧的聚集体。
磨料颗粒可由磨料颗粒中的任一者或其组合形成，包括二氧化硅、氧化铝(熔融或烧结)、氧化锆、氧化锆/氧化铝、硅酸锆、碳化硅、石榴石、金刚石、立方氮化硼、氮化硅、二氧化铈、二氧化钛、二硼化钛、碳化硼、氧化锡、碳化钨、碳化钛、氧化铁、氧化铬、燧石、金刚砂或它们的组合。例如，所述磨料颗粒和/或聚集体可以选自由以下项构成的组：二氧化硅、氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、氮化硼、石榴石、金刚石、共熔氧化铝氧化锆、二氧化铈、二硼化钛、碳化硼、燧石、金刚砂、氮化铝以及它们的共混物。在一个具体实施例中，磨料颗粒基本上由碳化硅组成。
磨料颗粒的平均粒度可以变化。磨料颗粒的粒度通常被指定为磨料颗粒的最长尺寸。一般来讲，存在粒度分布的范围。在一些实施例中，磨料颗粒可以包含至少5微米、至少10微米、至少15微米、至少20微米或至少25微米的平均粒度。在一些实施例中，磨料颗粒可包括不大于1500微米、不大于1000微米、不大于750微米、不大于500微米、不大于250微米、不大于100微米或不大于50微米的平均粒度。此外，应当理解，磨料颗粒的平均粒度可以包括在这些最小值和最大值中的任何值之间(诸如5微米至不大于1500微米或者甚至至少10微米至不大于50微米)的平均粒度。
磨料组合物中的磨料颗粒的量也可以变化。在一些实施例中，磨料组合物可包含至少10wt.％的磨料颗粒，诸如至少15wt.％、至少20wt.％、至少25wt.％、至少30wt.％、至少35wt.％、至少40wt.％、至少45wt.％、至少50wt.％、至少55wt.％或至少60wt.％的磨料颗粒。在一些实施例中，磨料组合物可包含不大于75wt.％的磨料颗粒，不大于70wt.％、不大于65wt.％、不大于60wt.％、不大于55wt.％或不大于50wt.％的磨料颗粒。磨料颗粒可在上文所述的任何最小值或最大值的范围内。此外，应当理解，磨料组合物中的磨料的量可以介于这些最小值和最大值的任何值之间，诸如至少10wt.％至不大于75wt.％的磨料颗粒。
实例
根据本文公开的方法制备样品固结磨料抛光轮。使用了两种不同的磨料组合物。第一未固化的磨料组合物如下表1所示。虽然提供了某些成分的范围，但组合物中的成分总计为100％。
表1.第一磨料组合物
第二未固化的磨料组合物如下表2所示。应注意的是，第二磨料组合物包含约50％的更少的磨料颗粒。虽然提供了某些成分的范围，但组合物中的成分总计为100％。
表2.第二磨料组合物
根据本文公开的方法制备样品固结磨料抛光轮S1，其包括向多个织物层施加压力以使多个织物层张开，并在磨料组合物中旋转抛光轮以用第一磨料组合物涂覆抛光轮。根据常规方法制备对照样品C1，而不对多个织物层施加压力。这样样品的所得重量如下表3所示。
表3.样品重量
样品S1具有比对照样品C1更高重量的磨料组合物。这可以至少部分归因于对多个织物层施加压力，从而导致多个织物层张开。
产生了额外的样品抛光轮。所有样品都以相同的棉织物抛光轮开始。对照样品(“C1”)保持未涂有磨料组合物，而是使用磨料抛光化合物，该化合物在抛光期间以6000-7000SFPM从外部施加到抛光轮上。使用过的对照样品C1在抛光后显示在图5A中。样品S1使用相同的棉织物抛光轮制备并根据本文公开的方法用表1中的第一磨料组合物涂覆。使用过的样品S1在抛光后显示在图5B中。
在6英寸宽、24英寸长和0.125英寸厚的黄铜面板上测试样品(C1,S1)。经C1抛光的所得黄铜面板示于图6A中。经S1抛光的所得黄铜面板示于图6B中。值得注意的是，经S1抛光的表面饰面似乎具有更好的表面光洁度。
图7示出了提供C1和S1的表面光洁度(Ra)的比较数据的图表。最值得注意的是，S1实现了更好的表面光洁度(Ra)。图8示出了提供C1和S1的表面光洁度(Rz)的比较数据的图表。最值得注意的是，S1实现了更好的表面光洁度(Rz)。图9示出了提供C1和S1的累积材料移除(以克测量)的比较数据的图表。最值得注意的是，S1的累积材料移除要高得多。令人惊讶和有益的是，S1在表面光洁度(Ra和Rz)和累积材料移除率方面都优于C1。
产生八个另外的样品固结磨料棉抛光轮并根据本文公开的方法用磨料组合物涂覆。分析样品固结磨料抛光轮，未测试磨料组合物和磨粒或磨料颗粒的重量。结果若下表4所示。
表4.磨料组合物样品重量
对附加的固结磨料抛光轮进行了测试。对照样品C2使用织造棉抛光轮并且保持未涂有磨料组合物。对照样品C3使用织造棉抛光轮并且根据常规方法通过在抛光轮形成之前将磨料组合物施加到各层来制备。样品固结磨料抛光轮S2使用非织造抛光轮并保持未涂有磨料化合物。样品固结磨料抛光轮S3使用非织造抛光轮，并根据本文公开的方法制备，其包括向多个织物层施加压力以使多个织物层张开，并在磨料组合物中旋转抛光轮以用第一磨料组合物涂覆抛光轮。
将样品C2、C3、S2和S3在基本上相似的黄铜工件上进行了测试。将C2和S2使用抛光期间施加到抛光轮上的棒状化合物进行了测试。C3和S3按准备进行了测试。
图10示出了提供C2、C3、S2和S3的表面光洁度(Ra)的比较数据的图表。最值得注意的是，与C2、C3和S2相比，S3实现了更好的表面光洁度(Ra)。此外，与C2、C3和S2相比，S3还在更短的时间内实现了更好的表面光洁度。
图11示出了提供C2、C3、S2和S3的表面光洁度(Rz)的比较数据的图表。最值得注意的是，与C2、C3和S2相比，S3实现了更好的表面光洁度(Rz)。此外，与C2、C3和S2相比，S3还在更短的时间内实现了更好的表面光洁度。
图12示出了提供C2、C3、S2和S3的累积材料移除(以克测量)的比较数据的图表。最值得注意的是，与C2、C3和S2相比，S3的累积材料移除要高得多。
图13示出了提供C2、C3、S2和S3的所需功率(以马力(Hp)测量)的比较数据的图表。最值得注意的是，与C2、C3和S2相比，S3需要更少的功率来实现所需表面光洁度(Ra和Rz两者)，同时实现了更高的累积材料移除。因此，S3在表面光洁度(Ra和Rz)及累积材料移除率方面都优于C2、C3和S2，同时实现这些结果所需的功率要少得多。
提交样品S3用于比较样品中涂层和磨粒或磨料颗粒的量。从解构的样品S3中切割出0.5英寸宽(周向测量)和1.25英寸长(径向测量)的样品条，如图14所示。对样品条的样品重量进行平均并记录。通过在450摄氏度下对样品条进行所谓的“烧化”过程持续10小时来分析这些样品条。
记录重量损失。要注意的是，样品条在烧化过程后有一些无机残留物(K-Cl相)。为了找到准确磨料颗粒(SiC粒)量，用10％体积的盐酸(HCl)处理烧化过程中剩余的灰烬。记录剩余磨粒的量。结果如下表5所示。
表5.磨料组合物样品重量
如表5所示，外边缘具有较高的总重量和较高的整体磨料组合物涂层。结果，与内边缘处的磨粒浓度(0.4289g)相比，外边缘的磨粒浓度(0.8972g)更高。最值得注意的是，在测试的样品S3的外边缘处，外边缘包含约52.19％的更高的浓度。
应当理解，本文公开了磨料制品的实施例，其可以包括以下实施例中的一个或多个：
实施例1.一种固结磨料抛光轮，包括：中心毂；多个织物层固定在中心毂上；以及磨料组合物，包括聚合物粘结剂和分散在该聚合物粘结剂中的多个磨料颗粒，其中磨料颗粒在该多个织物层的外边缘处的含量高于磨料颗粒在该多个织物层的内边缘处的含量。
实施例2.根据实施例1所述的固结磨料抛光轮，其中磨料颗粒在该多个织物层的该外边缘处的含量比磨料颗粒在该多个织物层的该内边缘处的含量高至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％。
实施例3.根据实施例1所述的固结磨料抛光轮，其中磨料组合物在该多个织物层的该外边缘处的附加重量高于磨料组合物在该多个织物层的该内边缘处的附加重量。
实施例4.根据实施例3所述的固结磨料抛光轮，其中磨料组合物在该多个织物层的该外边缘处的附加重量比磨料组合物在该多个织物层的该内边缘处的附加重量高至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％。
实施例5.根据实施例1所述的固结磨料抛光轮，其中固结磨料抛光轮在该多个织物层的该外边缘处的总重量高于在该多个织物层的该内边缘处的总重量。
实施例6.根据实施例5所述的固结磨料抛光轮，其中固结磨料抛光轮在该多个织物层的该外边缘处的总重量比在该多个织物层的该内边缘处的总重量高至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％。
实施例7.根据实施例1至6中任一项所述的固结磨料抛光轮，其中该内边缘邻近该中心毂，并且其中该外边缘在径向上离该中心毂最远。
实施例8.根据实施例1所述的固结磨料抛光轮，其中该多个织物层包括织造织物、非织造织物或它们的组合。
实施例9.根据实施例8所述的固结磨料抛光轮，其中该多个织物层包括至少2层、至少4层、至少6层、至少8层、至少10层、至少12层、至少15层，至少20层或至少25层至不大于100层、不大于50层、不大于25层、不大于20层、不大于15层或不大于12层。
实施例10.根据实施例1所述的固结磨料抛光轮，其中该磨料组合物分散在该多个织物层中的每一织物层上或每一织物层中。
实施例11.根据实施例1所述的固结磨料抛光轮，其中该磨料组合物包含：10wt.％至80wt.％的聚合物粘结剂；以及20wt.％至90wt.％的磨料颗粒。
实施例12.根据实施例11所述的固结磨料抛光轮，其中该聚合物粘结剂包含自交联羧基化苯乙烯-丁二烯组合物。
实施例13.根据实施例11所述的固结磨料抛光轮，其中该磨料颗粒包含碳化硅。
实施例14.根据实施例13所述的固结磨料抛光轮，其中该磨料颗粒包括至少5微米、至少10微米、至少15微米、至少20微米或至少25微米的平均粒度。
实施例15.根据实施例14所述的固结磨料抛光轮，其中该磨料颗粒包括不大于500微米、不大于250微米、不大于100微米或不大于50微米的平均粒度。
实施例16.一种形成固结磨料抛光轮的方法，其包括：提供包括中心毂和固定到该中心毂的多个织物层的未涂覆的抛光轮；向该多个织物层施加压力以使该多个织物层张开；和在磨料组合物内旋转该抛光轮以用该磨料组合物涂覆该抛光轮。
实施例17.根据实施例16所述的方法，其中磨料颗粒在该多个织物层的外边缘处的含量高于磨料颗粒在该多个织物层的内边缘处的含量。
实施例18.根据实施例17所述的方法，其中磨料颗粒在该多个织物层的该外边缘处的含量比磨料颗粒在该多个织物层的该内边缘处的含量高至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％。
实施例19.根据实施例16至18中任一项所述的方法，其中磨料组合物在该多个织物层的该外边缘处的附加重量高于磨料组合物在该多个织物层的该内边缘处的附加重量。
实施例20.根据实施例19所述的方法，其中磨料组合物在该多个织物层的该外边缘处的附加重量比磨料组合物在该多个织物层的该内边缘处的附加重量高至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％。
实施例21.根据实施例16至20所述的方法，其中固结磨料抛光轮在该多个织物层的该外边缘处的总重量高于在该多个织物层的该内边缘处的总重量。
实施例22.根据实施例21所述的方法，其中固结磨料抛光轮在该多个织物层的该外边缘处的总重量比在该多个织物层的该内边缘处的总重量高至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％或它们的组合。
实施例23.根据实施例16至22中任一项所述的方法，向该多个织物层施加压力是通过向该多个织物层施加加压空气、将该多个织物层压抵在容置该磨料组合物的容器的侧壁上或它们的组合。
实施例24.根据实施例16至23中任一项所述的方法，其进一步包括：从该磨料组合物中移除该固结磨料抛光轮；旋转该固结磨料抛光轮以甩掉多余的磨料组合物；和将该固结磨料抛光轮上的该磨料组合物固化。
实施例25.根据实施例1至15中任一项所述的固结磨料抛光轮或根据实施例16至24中任一项所述的方法，其中该磨料组合物的附加重量为至少15克、至少16克、至少17克、至少18克、至少19克、至少20克、至少21克、至少22克、至少23克、至少24克或至少25克。
该书面描述使用包括最佳模式的实例来说明所述实施例，并且还使本领域的普通技术人员能够实现和使用本发明。本专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实例。这些其他实例，如果它们具有与权利要求书的书面语言并无差异的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的书面语言并无实质性区别的等价结构元件，则它们意图在权利要求书的范围内。
需注意，并非所有上述一般说明或实例中的行为都是必需的，可能不一定需要具体行为的一部分，并且除描述的那些行为外，还可执行一个或多个进一步的行为。此外，所列行为的次序不一定是它们所执行的次序。
在上述说明书中，参考具体实施例描述了这些概念。然而，本领域普通技术人员理解，可以在不脱离下面权利要求书所述的本发明的范围的情况下进行各种修改和变化。因此，说明书和附图被视为例示性的而非限制性的，并且所有这些修改都将被包括在本发明的范围内。
如本文所用，术语“由...构成”、“包括”、“包含”、“具有”、“有”或其任何其他变型旨在涵盖非排他性的包含之意。例如，包含特征列表的工艺、方法、物件或装置不一定仅限于相应的特征，而是可包括没有明确列出或这类工艺、方法、物件或装置所固有的其他特征。另外，除非另有明确说明，否则“或”是指包括性的“或”而非排他性的“或”。例如，以下任何一项均可满足条件A或B：A为真(或存在的)而B为假(或不存在的)、A为假(或不存在的)而B为真(或存在的)，以及A和B两者都为真(或存在的)。
而且，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的要素和组分。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。除非很明显地另指他意，否则这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数。
上面已经参考具体实施例描述了益处、其他优点及问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案及可使任何益处、优点或解决方案被想到或变得更加显著的任何特征都不被认为是任何或所有权利要求的关键、所需或必要的特征。
在阅读本说明书之后，本领域的技术人员会理解，本文中为清楚起见而在单独实施例的上下文中描述的某些特征，也可在单个实施例中以组合的方式来提供。相反地，为简明起见而在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可单独地提供，或以任何子组合的方式来提供。此外，对以范围表示的值的引用包括该范围内的每个值和所有各值。
Claims (15)
1.一种固结磨料抛光轮，包括：
中心毂；
多个织物层，固定到所述中心毂；和
磨料组合物，包含聚合物粘结剂和分散在所述聚合物粘结剂中的多个磨料颗粒，其中所述磨料颗粒在所述多个织物层的外边缘处的含量高于所述磨料颗粒在所述多个织物层的内边缘处的含量。
2.根据权利要求1所述的固结磨料抛光轮，其中所述磨料颗粒在所述多个织物层的所述外边缘处的所述含量比所述磨料颗粒在所述多个织物层的所述内边缘处的所述含量高至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％。
3.根据权利要求1所述的固结磨料抛光轮，其中所述磨料组合物在所述多个织物层的所述外边缘处的附加重量高于所述磨料组合物在所述多个织物层的所述内边缘处的附加重量。
4.根据权利要求3所述的固结磨料抛光轮，其中所述磨料组合物在所述多个织物层的所述外边缘处的所述附加重量比所述磨料组合物在所述多个织物层的所述内边缘处的所述附加重量高至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％。
5.根据权利要求1所述的固结磨料抛光轮，其中所述固结磨料抛光轮在所述多个织物层的所述外边缘处的总重量高于在所述多个织物层的所述内边缘处的总重量。
6.根据权利要求5所述的固结磨料抛光轮，其中所述固结磨料抛光轮在所述多个织物层的所述外边缘处的所述总重量比在所述多个织物层的所述内边缘处的所述总重量高至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％。
7.根据权利要求1所述的固结磨料抛光轮，其中所述内边缘邻近所述中心毂，并且其中所述外边缘在径向上离所述中心毂最远。
8.根据权利要求1所述的固结磨料抛光轮，其中所述多个织物层包括织造织物、非织造织物或它们的组合。
9.根据权利要求8所述的固结磨料抛光轮，其中所述多个织物层包括至少2层、至少4层、至少6层、至少8层、至少10层、至少12层、至少15层，至少20层或至少25层至不大于100层、不大于50层、不大于25层、不大于20层、不大于15层或不大于12层。
10.根据权利要求9所述的固结磨料抛光轮，其中所述磨料组合物分散在所述多个织物层中的每一织物层上或每一织物层中。
11.根据权利要求1所述的固结磨料抛光轮，其中所述磨料组合物包含：
10wt.％至80wt.％的所述聚合物粘结剂；和
20wt.％至90wt.％的所述磨料颗粒。
12.根据权利要求11所述的固结磨料抛光轮，其中所述聚合物粘结剂包含自交联羧基化苯乙烯-丁二烯组合物。
13.根据权利要求11所述的固结磨料抛光轮，其中所述磨料颗粒包含二氧化硅、氧化铝(熔融或烧结)、氧化锆、氧化锆/氧化铝、硅酸锆、碳化硅、石榴石、金刚石、立方氮化硼、氮化硅、二氧化铈、二氧化钛、二硼化钛、碳化硼、氧化锡、碳化钨、碳化钛、氧化铁、氧化铬、燧石、金刚砂或它们的组合。
14.根据权利要求13所述的固结磨料抛光轮，其中所述磨料颗粒包括至少5微米、至少10微米、至少15微米、至少20微米或至少25微米的平均粒度。
15.根据权利要求14所述的固结磨料抛光轮，其中所述磨料颗粒包括不大于500微米、不大于250微米、不大于100微米或不大于50微米的平均粒度。
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