具有防滑塗層的砂紙的製作方法

2023-06-11 21:37:41

專利名稱：具有防滑塗層的砂紙的製作方法
具有防滑塗層的砂紙與相關申請案的交叉參考本申請要求於2008年6月30日提交的美國臨時專利申請No. 61/076821的優先 權，並且要求於2009年6月15日提交的美國臨時專利申請No. 12/484605的優先權，以上 兩個臨時專利申請的公開以引用方式全文併入本文。
背景技術：
本發明總體涉及用於研磨工作表面的磨料製品，例如，柔韌片狀磨料製品。片狀磨料製品通常應用在包括例如木質表面的手動打磨的多種打磨操作中。手動 打磨時，使用者直接將磨料製品握持在其手中，然後在整個工作表面上移動磨料製品。當 然，手動打磨是比較費力的任務。片狀磨料製品包括(例如)傳統砂紙。傳統砂紙通常通過將磨料粘附到相對薄的、 通常不可延展的、非彈性的、無孔的背襯(例如紙張)上來生成。傳統砂紙背襯材料的薄、 平、滑的特性使得傳統砂紙難於抓握、握持和操作。因為傳統砂紙的滑特性，為了牢固握持 砂紙片材，使用者會將該砂紙片材抓握在其拇指和其一個或多個剩餘手指之間。以這種方 式握持砂紙不舒適，可能導致肌肉痙攣和疲勞，並且難以保持較長的時間。另外，拇指通常 與砂紙的研磨表面接觸，這可能刺激或損壞皮膚。另外，因為拇指定位在砂紙和工作表面之 間，以這種方式抓握砂紙也妨礙打磨操作。也就是說，由於拇指的位置，砂紙研磨表面的一 部分在打磨期間被抬高遠離工作表面。因為抬高的位置不與工作表面接觸，所以沒有利用 砂紙的全部打磨表面，因此砂紙的效率降低。在手動打磨期間，使用者經常使用其指尖施加壓力到砂紙。因為傳統砂紙中所使 用的背襯材料的薄特性，手指壓力集中在施加有手指壓力的區域中。這繼而引起砂紙磨損 和/或負載不均，並在工作表面上生成不平的打磨圖案。傳統砂紙通常以標準尺寸的片材，例如9X11英寸的片材售賣。為使得砂紙更易 於使用，使用者往往摺疊砂紙，從而生成更易於握住的較小片材。然而，摺疊砂紙生成鋸齒 邊緣，並且沿摺疊線削弱了砂紙。在激烈打磨時，削弱的摺疊線可能撕裂，從而導致砂紙過 早失效。已進行各種嘗試以提供使得手動打磨更容易和/或更舒適的磨料製品。例如，美 國外觀設計專利No. Des. 372, Ill(Zeigler)公開了組合的手套和砂紙。美國外觀設計專利 No. Des. 526，ISO(Holden)公開了一種砂紙手套。其他生成更舒適磨料製品的嘗試在美國專 利 No. 6，613，113 (Minick 等人)、Νο· 7，285，146 (Petersen)、Νο· 7，235，114 (Minick 等人)、 以及美國專利申請公布2007/0M3802 (Petersen等人)中公開，這些專利或專利申請的每 一個轉讓給本發明的相同受讓人。美國專利No. 3，813，231 (Gilbert等人)公開了一種柔性磨料片材，其包括乙烯和 丙烯酸共聚物(具有由ASTM Test No. D1238-57T確定的約10至約50的熔融指數，並基於 共聚物的總重量，包含約15%至約20%的聚合丙烯酸)的背襯以及部分嵌入乙烯-丙烯酸 共聚物背襯中的磨料。
美國專利No. 4，240，807 (Kronzer)公開了用於加工柔性磨料片材的背襯材料。該 背襯材料包括優選為堅韌絕緣浸漬紙張的柔性卷材基底，其在一個表面上具有可熱活化的 粘結劑塗層，該粘結劑塗層在環境溫度下是非粘性固體，當加熱至不足以熱降解基底的溫 度時塗層軟化，並轉變為粘稠流體狀態，使得當磨料沉積在軟化的塗層上並靜電排列時，砂 粒將僅憑藉自身的重量(即，憑藉重力)沉入塗層至一定深度，使得在移除加熱源之後與塗 層形成牢固粘合，並且塗層恢復其固態非粘性狀態。

發明內容
工業上一直尋求改善的磨料製品，例如使用更容易且更舒適、更具耐久性、更容易 生產且生產成本低、並且具有磨料製品所需性能的砂紙。希望提供這樣一種砂紙，其具有改 善抓握的防滑表面，因而使用容易且舒適，製備容易且成本低，具有改善的切割性能，具有 改善的耐久性，並且與類似的砂紙片材相比產生更精細的刮痕。本發明提供一種砂紙片材，其包括具有相背的第一和第二主表面的背襯層、在第 一主表面上的粘合劑底膠層、至少部分地嵌入到底膠層中從而限定研磨表面的磨粒、以及 在第二主表面上的防滑塗層。在一個實施例中，防滑塗層可以是彈性體。在其他方面，防滑塗層可以是粘性的或 非粘性的。在另外其他方面，防滑塗層可以是連續或不連續的，其可以透光，並且其可限定 大致平坦的(即，平滑的)外表面，或者防滑塗層可包括紋理化或圖案化的外表面，其可被 均勻地紋理化或具有變化的表面紋理。在一個實施例中，防滑塗層可以是選自天然橡膠、合成橡膠、熱塑性彈性體、熱塑 性硫化橡膠、氨基甲酸酯、丙烯酸類樹脂、熱塑性烯烴以及它們的組合的材料。在一個更具 體的實施例中，防滑塗層可以包括橡膠和增粘劑。在一個甚至更具體的實施例中，防滑塗層 可以包括至少約70%的橡膠和不大於約30%的增粘劑。在一個實施例中，橡膠可以包括苯 乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIQ嵌段共聚物。在另一個實施例中，防滑塗層可以包括丙烯酸類聚合物塗層，或可重新定位的壓 敏粘合劑。在一個更具體的方面，防滑塗層根據ASTMD2979-88 (使用倒置探針儀測定壓敏 粘合劑粘性的標準測試方法)使用10秒的停留時間和1釐米/秒(cm/s)的探針移動速度 測得的平均粘性水平可以不大於約200克，不大於約250克，不大於約300克，和不大於約 350 克。在另一個方面，當防滑塗層粘結到自身時，其粘合強度可小於雙粘結的粘合強度 (即，防滑塗層與背襯層的粘合強度)，使得當防滑塗層從其自身分離時防滑塗層不會從背 襯層分離。在另一個方面，當防滑塗層粘結到自身時，其粘合力水平可水平小於防滑塗層的 內聚強度，使得當防滑塗層從其自身分離時防滑塗層不會損壞。在更具體的方面，防滑塗層可以包括厚度約10密耳至約30密耳QM至762微 米)的橡膠，或者防滑塗層可以包括厚度約0.05密耳至約3密耳(1.3至76微米)的低粘 性丙烯酸類聚合物塗層或可重新定位的壓敏粘合劑。在另一方面，防滑塗層根據ASTM D 1894-08(用於塑料膜和片材的靜態和動 摩擦係數的標準測試方法)在23 °C下使用IMASS滑動/剝離測試儀(SP2000，可從 Instrumentors Inc. (Strongsville,Ohio)商購獲得)測得的平均峰值靜摩擦係數可為至少約1克、至少約1. 25克或至少約1. 5克，和/或平均動摩擦係數可為至少約0. 75克、至 少約1克以及至少約1.25克。在多種實施例中，背襯層可以由重量在A重量到C重量範圍內的紙張、布質材料或 膜(例如聚合物膜)形成。在其他實施例中，底膠層可以選自酚醛樹脂、具有α，β-不飽和羰基側基團的氨 基塑料樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、環氧樹脂、烯鍵式不飽和樹脂、丙烯酸酯化的異氰脲酸酯 樹脂、脲醛樹脂、異氰脲酸酯樹脂、丙烯酸改性聚氨酯樹脂、丙烯酸改性環氧樹脂、雙馬來醯 亞胺樹脂、芴改性的環氧樹脂以及它們的組合。在其他實施例中，砂紙具有相背的頂部邊緣和底部邊緣以及左側邊緣和右側邊 緣，從頂部邊緣至底部邊緣的距離可在約10英寸至約12英寸的範圍內，從左側邊緣至右側 邊緣的距離可在約8英寸至約10英寸的範圍內。在其他實施例中，從頂部邊緣至底部邊緣 的距離可在約8至約10英寸的範圍內，從左側邊緣至右側邊緣的距離可在約3至約4英寸 的範圍內，或約5至約6英寸的的範圍內。在另一方面，本發明提供通過熱熔塗布製備具有防滑塗層的砂紙片材的方法，包 括下列步驟提供具有相背的第一和第二主表面的紙張背襯層，在第一主表面上塗布粘合 劑底膠層，將磨粒至少部分地嵌入底膠層中從而形成研磨表面，提供液態熱熔壓敏粘合劑， 將熱熔壓敏粘合劑塗布在第二主表面上，並且固化(例如使用UV輻射)熱熔壓敏粘合劑， 從而將熱熔壓敏粘合劑的粘性降低至所需水平以形成防滑塗層。在具有實施例中，本發明提供用於手動研磨工作表面的砂紙片材，其包括具有相 背的第一和第二主表面的紙張背襯層、在背襯層第一主表面上的粘合劑底膠層、至少部分 地嵌入粘合劑底膠層中從而限定研磨表面的磨粒、以及在背襯層第二主表面上基本上防滑 塗層，所述防滑塗層基本上由具有低粘著性的丙烯酸類聚合物塗層組成，其中防滑塗層的 厚度不大於約2密耳。本發明還提供手動打磨工作表面的方法，包括下列步驟提供如上所述包括防滑 塗層的砂紙片材，將所述防滑塗層與手和手動操作的工具中的至少一個手動接合，以及沿 著多個方向在工作表面上手動移動砂紙。在另一個具體實施例中，本發明提供一種砂紙片材，其包括具有相背的第一和第 二主表面的紙張背襯層、在第一和第二主表面中的至少一個上的粘合劑底膠層、至少部分 地嵌入底膠層中從而限定研磨表面的磨粒、以及在與底膠層相背的主表面上的防滑塗層。 防滑塗層可以是(例如)彈性體、丙烯酸類聚合物或可重新定位的粘合劑。本發明的某些實施例的優點包括提供具有防滑塗層的砂紙，使得其與傳統砂紙相 比使用更容易、更舒適。另外，製備防滑塗層相對簡單且成本低，並且不會影響磨料製品所 需的性能。另外的優點可包括改善的耐久性、改善的柔韌性、改善的防潮性以及在使用期間 的改善的夾持和手握性。


將參考附圖進一步描述本發明，附圖中圖1是根據本發明的砂紙片材的橫截面圖；以及圖2是本發明的第二實施例的透視圖。
具體實施例方式現在參見附圖，圖1示出片狀磨料製品10(例如砂紙片材)的橫截面，其包括具有 相背的第一主表面1 和第二主表面12b的柔性背襯層12、在背襯層第一主表面1 上的 柔性防滑塗層14、在背襯層第二主表面12b上的粘合劑底膠層16、以及至少部分地嵌入底 膠層16中的多個磨粒18。磨料製品10可以(例如)以各個片材的疊堆形式或以卷的形式 提供，其中磨料製品10可以具有不確定的長度。如本文所用，表述「片狀」通常是指磨料製品10的寬、薄、柔的性質。如本文所用， 表述「塗層」通常是指直接塗覆到表面的至少單層的可流動材料(例如液體或固體粉末)。 因此，塗層不包括層合到表面的單獨材料片材。如本文所用，表述「層」通常是指在背襯層 12的頂部上形成不連續層的防滑材料(即，防滑材料不浸透背襯層12的整個厚度)。在本發明的一個最終應用中，片狀磨料製品10可用於手動打磨工作表面，例如木 質表面或工作件。也就是說，通過經防滑塗層14使磨料製品10直接與人手接觸(即，不需 要工具幫助，例如打磨塊)，然後抵住工作表面移動磨料製品10，磨料製品10可用來從表面 去除材料。將認識到，本發明還可與手動操作的打磨工具和打磨塊或與動力工具一起使用。背襯層12、防滑塗層14、粘合劑底膠層16以及磨粒18的每個將在下面詳細描述。背襯12用於背襯層12的合適材料包括通常用於製造砂紙的任何材料，包括例如紙張、布 料(棉織物、聚酯、人造絲)、聚合物膜(例如熱塑性膜)、泡沫以及它們的層合物。背襯層 12將具有在加工過程中進行處理所需的足夠強度、用於預期最終應用所需的足夠強度以及 使防滑塗層14和底膠層16施加到其至少一個主表面上的能力。在示例性實施例中，背襯層12由紙張形成。紙張是用於背襯層12的理想材料，因 為其易得且通常成本低廉。然而，具有紙張背襯層的傳統砂紙具有受限的耐久性，並具有使 得傳統砂紙難於在工作表面上移動，因而使得打磨困難的平滑、易打滑的表面。紙張背襯可以是各種重量，通常使用從「A」到「F」的字母指示。字母「A」用來指 示最輕的紙張，字母「F」用來指示最重的紙張。如下面更充分說明的，本發明允許使用任何 重量的紙張，而不存在如上所述的與傳統砂紙背襯相關的缺點。在示例性實施例中，背襯層12是連續的。也就是說，背襯層12不包含沿Z方向 (即，厚度或高度尺寸)延伸穿過的、大於背襯層形成時材料自身之間隨機形成的空間的 洞、開口、狹縫、空隙、或通道。背襯還可以包含開口(即，被打孔)或包含狹縫。背襯層12也 通常為不可延展的。不可延展是指材料的斷裂伸長率通常不大於約25%，不大於約10%， 或不大於約5%。在某些實施例中，例如當背襯層12由紙張形成時，背襯層12可相對薄，並且厚度 通常不大於約1.5mm，不大於約Imm或不大於約0. 75mm。在這些實施例中，背襯層12通常 不具有回彈力。背襯層12還可以是多孔或無孔的。在另一個實施例中，例如當背襯是泡沫 材料時，背襯層可以在一定程度上較厚。例如，在具有泡沫背襯層的實施例中，背襯層的厚 度可為至少約2mm、至少約5mm或至少約IOmm0背襯層12還可以由布質材料或膜(例如聚合物膜)形成。由於布質材料通常能 夠抗撕裂並且通常要比紙張和膜材料更加耐用，所以布質材料是可取的。此外，在使用中，布質背襯能夠容許重複的彎曲和折曲。布質背襯通常由機織棉或合成紗形成，其中，對這些 機織棉或合成紗進行處理，從而使得它們適於用作塗覆磨料背襯。如同紙張背襯的情況，布 質背襯可以為各種重量，通常使用從「 J」到「M」的字母指示，字母「 J」指示最輕的布料，字 母「M」指示最重的布料。用於背襯層12的合適膜材料包括聚合物膜，包括塗底漆的膜，例如聚烯烴膜(如 包括雙軸取向聚丙烯的聚丙烯、聚酯膜、聚醯胺膜、纖維素酯膜)。防滑塗層14根據本發明的一個方面，砂紙10包括防滑塗層14，其限定砂紙10的防滑或耐滑外 表面14a。「防滑」或「耐滑」塗層、層或材料是指趨於增加背襯層表面(防滑材料塗覆到其 上)的摩擦係數的塗層、層或材料。也就是說，如果防滑塗層將塗覆到其上的背襯層12a的 表面在塗覆塗層之前具有「X」的摩擦係數，並且當塗層塗覆到背襯表面時，該塗層提供摩擦 係數大於「X」的表面，則該塗層為「防滑」塗層。或用另一種方式說明，如果塗層趨於增加 塗層將塗覆到其上的背襯表面的摩擦係數，則該塗層有資格為「防滑」塗層。在一個實施例中，根據ASTM D 1894-08 (塑料膜和片材的靜態和動摩擦係數的標 準測試方法)在23°C下使用IMASS滑動/剝離測試儀(SP2000，可從hstrumentors Inc. (Strongsville,Ohio)商購獲得)測量時，防滑塗層14具有約1克、至少約1.25克或至少 約1. 5克的平均峰值靜摩擦係數，並且/或者具有至少約0. 75克、至少約1克或至少約1. 25 克的平均動摩擦係數。防滑塗層14設置在背襯層12的第一主表面1 上，與底膠層16和磨粒18相對。 防滑塗層14的外表面Ha可以不具有粘性，或具有低的粘著性。如本文所用，粘性或粘著 性是指材料的粘著或粘合特性。非粘性是指材料不具有任何程度的粘著或粘合特性，而粘 性材料具有一定程度的粘著或粘合特性。非粘性材料可具有高的摩擦係數，因此也使得非 粘性材料可用作防滑塗層。如果防滑塗層是粘性的，則其具有低的粘著性是可取的。低的粘著性是指根據 ASTM擬979-88(使用倒置探針儀的壓敏粘合劑粘性的標準測試方法)在10秒停留時間，探 針移除速度為lcm/s的條件下測量，防滑材料具有不大於約200克、不大於約250克、不大 於約300克和不大於約350克的平均粘性水平。可取的是用於形成防滑塗層14的材料直 接粘結到背襯層12。如果防滑材料不與背襯層形成有效粘結，則背襯層12可被塗底漆以允 許防滑材料與背襯層12形成更有效的粘結。在一個實施例中，防滑塗層14具有輕微粘性，其對自身的粘合力小於防滑塗層自 身的內聚強度，並且其對自身的粘合力還小於「雙粘結」的粘合強度。如本領域技術人員已 知的，「雙粘結」的粘合強度是防滑塗層14與防滑塗層塗覆到其上的背襯層12之間的粘合 強度。因此，當防滑塗層14被摺疊到其自身上時，接觸的相應防滑表面可再次釋放開，而不 會引起防滑層的內聚失效，也不會使得防滑層14從背襯層12分離。在另一方面，防滑塗層提供可重複對自身粘結的表面。在另一個一定程度相關的 方面，防滑塗層14可被重新定位。如本文所述，「可重新定位」是指這樣的防滑塗層，其允許 重複地施加到、再施加到其自身或表面以及從其自身或表面移除，而不會損壞防滑塗層或 所述表面。另外，可取的是防滑塗層14不隨著時間推移顯著粘合到其自身。如此，如果磨料製品10被摺疊到其自身上使得防滑塗層14接觸自身，則磨料製品10可在稍後容易地通過 分離防滑塗層14而展開，而不會損壞防滑塗層14或背襯層12。用於防滑塗層14的合適材料包括例如彈性體。合適的彈性體包括天然和合成橡 膠，例如合成聚異戊二烯、丁基橡膠、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、嵌段共聚物(例 如Kraton橡膠、聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯(SK)橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 (SBS)橡膠)、丁腈橡膠(Bima-N橡膠)、氫化丁腈橡膠、丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)、氯丁二烯 橡膠、聚氯丁二烯、氯丁橡膠、EPM橡膠(乙丙橡膠)、EPDM橡膠(乙烯丙烯雙烯橡膠)、丙烯 酸類橡膠、聚丙烯酸類橡膠、矽橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚醋酸乙烯酯(PVA)；以及其 他類型的彈性體，例如熱塑性彈性體、熱塑性硫化橡膠(例如Santoprene熱塑性橡膠)、氨 基甲酸酯(例如熱塑性聚氨酯)、以及熱塑性烯烴。這些橡膠材料還可包括增粘劑，例如得 自Sartomer Company Inc. (EXton，PA)的Wingtack Plus樹脂。這些彈性防滑塗層的粘著 性可以通過添加填料(例如碳酸鈣)至材料來調節。在一個方面，防滑塗層可具有至少約-80攝氏度(°C )、至少約-70°C、以及至少 約_65°C的玻璃化轉變溫度，以及不大於約_5°C、不大於約_15°C、以及不大於約_25°C的玻 璃化轉變溫度。在更具體的方面，防滑塗層14由水溶液形成，其形成具有至少約-80攝氏 度(°C )、至少約-70°C、以及至少約_65°C的玻璃化轉變溫度、以及不大於約_5°C、不大於 約_15°C、以及不大於約_25°C的玻璃化轉變溫度的塗層。適用於製備彈性體防滑塗層的市售材料包括得自BASF Corporation(Florham Park, New Jersey)的Butofan NS209 (羧化苯乙烯-丁二烯陰離子分散體)以及得自 Lubrizol Corporation (ffickliffe, Ohio)的 Hystretch 彈性體分散體 V19、V_43 和 V-60。 還可使用乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)分散體。用於製備防滑塗層14的合適材料還包括丙烯酸酯和丙烯酸類聚合物。另外，用於 製備防滑塗層14的合適材料包括壓敏粘合劑，例如丙烯酸類粘合劑(其可以包括或可以不 包括粘性改性成分)、可重新定位的粘合劑或熱熔丙烯酸類粘合劑。根據具體組成，並且根 據處理的程度(例如聚合的程度)，這些熱熔丙烯酸類粘合劑可以產生多種物理特性，包括 粘性和非粘性特性。防滑塗層14的具體厚度可根據(例如)形成防滑塗層14所選的材料並且根據磨 料製品10的預期最終應用而不同。例如，由橡膠或氨基甲酸酯基材形成的防滑塗層14的厚 度可以為至少約0. 1密耳(2. 5微米)、至少約1密耳(25微米)以及至少約10密耳QM 微米)，並且其厚度不大於約50密耳(1270微米)、不大於約30密耳(762微米)以及不大 於約25密耳(635微米)。另一方面，由丙烯酸類聚合物塗層形成的防滑塗層14可較薄，並 且其厚度可以為至少約0. 1密耳(2. 5微米)、至少約0. 5密耳(12. 7微米)以及至少約1 密耳4微米)，且其厚度不大於約2密耳(50. 8微米)、不大於約5密耳(127微米)以 及不大於約10密耳OM微米)。由乾燥苯乙烯-丁二烯橡膠分散體或乾燥乳膠分散體形成的防滑塗層14的塗 層重量可以是至少約1克/平方米(g/m2) (0. M格令Λ4平方英寸(grains/24in2))、至 少約 3g/m2(0. 72grains/24in2)、或至少約 4g/m2 (0. 96grains/24in2)，並且其塗層重量不 大於約 20g/m2 (4. 8grains/24in2)、不大於約 15g/m2(3. 6grains/24in2)、或不大於約 12g/ m2(2. 9grains/24in2)。
9
在一個實施例中，合適的防滑塗層14可以使用壓敏粘合劑通過將可聚合的壓敏 粘合劑組合物塗布到背襯層12上，然後聚合該壓敏粘合劑組合物以生成具有所需特性的 防滑塗層，或者通過將可重新定位的壓敏粘合劑塗布到背襯層12上來製備。在具體實施例中，壓敏粘合劑是丙烯酸類熱熔粘合劑，其可以(例如)如下來制 備在由例如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)形成的密封小袋中提供可聚合的液態單體混合物，通 過例如將液態單體混合物暴露於光化輻射(如紫外光)來至少部分地聚合該液態單體混合 物，將部分聚合的液體與用於形成小袋的EVA材料共混，從而形成可塗布的壓敏粘合劑組 合物，並將該壓敏粘合劑組合物塗布到背襯層12上。在將壓敏粘合劑組合物塗布到背襯層 12上之後，通過進一步聚合該壓敏粘合劑，以形成具有所需特性的防滑塗層(例如，具有低 粘性或無粘性的塗層)來形成防滑層14。附加聚合的程度可以變化，並且將取決於例如防滑層14的所需特性。進一步的聚 合可以通過(例如)將壓敏粘合劑暴露於附加紫外光或者通過以足夠降低壓敏粘合劑的粘 性至所需水平的量進行熱聚合來實現。合適的可聚合液態單體混合物可包括(例如)丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、 丙烯酸甲酯和光引發劑(例如得自Ciba-Geigy Corp. (Hawthorne, NY)的Irgacure 651) 的混合物。任選的添加劑(例如，巰基乙酸異辛酯、二丙烯酸己二醇酯、α 二苯甲酮以及得 自 Ciba Specialty Chemicals Corporation (Tarrytown, NY)的 Irganox 1076 抗氧化劑) 也可以包括在可聚合的液態單體混合物中。防滑塗層14通常以液態懸浮液(例如水分散體、水乳狀液例如乳膠)施加或以熱 熔粘合劑施加。可以使用多種已知的印刷和/或塗布技術來塗覆液體，包括例如輥塗(如輪轉凹 版塗布)、門輥塗布、溶劑塗布、熱熔塗布、Meyer棒式塗布以及降模(drop die)塗布。用於 塗覆水乳狀液和分散體的尤其理想的技術包括Meyer棒式塗布、輪轉凹版塗布和門輥塗布 技術。然後，允許將這些水乳狀液和分散體乾燥以生成防滑塗層14。用於塗覆熱熔粘合劑 (例如丙烯酸酯熱熔粘合劑)的尤其理想的技術是降模塗布。然後，將這種熱熔塗布的粘合 劑進一步聚合以生成具有所需特性的防滑塗層14。在一個實施例中，防滑塗層14具有表面紋理。這樣的紋理化表面可以通過使用 (例如)微蜂窩泡沫輥(microcell foam roller)將液態乳狀液或液態分散體塗覆到背襯 層12來獲得。在一個特定的實施例中，使用微蜂窩泡沫輥塗覆液態乳狀液或液態分散體至 約3格令Λ4平方英寸的塗層重量。然後，可以將液體塗層(例如)在強制通風烘箱中在 225華氏度的溫度下乾燥5分鐘以生成防滑塗層。在圖1中示出的實施例中，防滑塗層14限定了與底膠層16和磨粒18相背的砂紙 10的大致平坦的外表面14a。也就是說，防滑塗層14限定了不包括紋理化表面或宏觀三維 表面形貌的光滑外表面。塗層14可以是連續的、不連續的和/或以隨機或重複圖案(例如 點和條)的形式塗覆。在一個實施例中，防滑塗層14可以是透光的。這樣，印刷在背襯12上的任何信息 或標記將通過防滑塗層14保持可見。另外，砂紙的外觀仍然與使用者已經習慣的傳統砂紙 的外觀相似。如圖2所示，防滑塗層14的外表面1 可以包括規則的圖案化表面紋理或幾何形CN 102076463 A
說明書
8/11 頁
狀。在示出的具體實施例中，防滑塗層14外表面1 的圖案化表面紋理可以使得當砂紙10 被摺疊到其自身上時所述圖案與自身互相接合。也就是說，外表面Ha包括當外表面Ha 被摺疊到自身上時彼此配合的凸起區域14a』和凹陷區域14a」。在圖1或2中示出的任一個實施例中，防滑塗層14還可包括填料材料或顆粒以為 防滑塗層14外表面1 提供粗糙或無規的紋理化表面。這種粗糙或紋理化表面用於增強 防滑塗層14的牽引特性。底膠層16通常，任何粘合劑底膠層16可用於將磨粒18粘附到背襯層12。「底膠層」是指在 砂紙10的背襯層12上的硬化樹脂層。用於粘合劑底膠層16的合適材料包括(例如)酚醛 樹脂、具有α，β-不飽和羰基側基團的氨基塑料樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、環氧樹脂、烯鍵 式不飽和樹脂、丙烯酸酯化的異氰脲酸酯樹脂、脲醛樹脂、異氰脲酸酯樹脂、丙烯酸改性聚 氨酯樹脂、丙烯酸改性環氧樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂、芴改性的環氧樹脂以及它們的組合。可以通過任何傳統技術將底膠層16塗布到背襯層12上，例如刮塗、噴塗、輥塗、輪 轉凹版塗布、簾式塗布等。砂紙10還可以包括任選的膠結塗層(未示出)。磨粒18一般來講，本發明可使用任何磨粒18。合適的磨粒包括(例如)熔融氧化鋁、熱 處理氧化鋁、氧化鋁基陶瓷、碳化矽、氧化鋯、氧化鋁-氧化鋯、石榴石、金剛砂、金剛石、二 氧化鈰、立方晶型氮化硼、打磨玻璃、石英、二硼化鈦、溶膠凝膠磨料以及它們的組合。磨粒 18可以是成型的(如杆狀、三角形、或錐體)或未成型的(即不規則)。術語「磨粒」涵蓋 磨粒、團聚物、或多砂目磨料顆粒。可以通過諸如靜電塗布或滴液塗布的任何傳統技術將磨 粒沉積在底膠層16上。添加劑底膠層16和/或可選的膠結塗層可以包含可選的添加劑，例如填充劑、纖維、潤滑 劑、助磨劑、潤溼劑、增稠齊 、防附齊 、表面活性齊 、顏料、染料、偶聯齊 、光引發齊 、增塑齊 、懸 浮劑、抗靜電劑等等。可行的填充劑包括碳酸鈣、氧化鈣、偏矽酸鈣、氧化鋁三水合物、冰晶 石、氧化鎂、高嶺土、石英、和玻璃。可作為助磨劑的填充劑包括冰晶石、硼氟化鉀、長石、和 硫。正如本領域的技術人員所知的，選擇這些材料的量以提供所需的特性。在具體實施例中，砂紙10是標準的9X11英寸砂紙片材。在其他實施例中，砂紙 10可以具有約3至約4英寸的寬度，或約5至約6英寸的寬度，並且具有約8至約10英寸 的長度，或約10至約12英寸的長度。在另一方面，本發明提供包括砂紙片材疊堆的砂紙組件。該疊堆可包括至少2片、 至少約6片、或至少約10片。製備方法上述多種實施例可以使用多種技術得到，並且將根據用來製備防滑塗層14的具 體材料而變化。例如，磨料製品10可以這樣製備提供紙張背襯層，在背襯層的一個主表面 上塗布粘合劑底膠層，將磨粒至少部分地嵌入底膠層中從而形成研磨表面，將防滑塗層材 料(例如橡膠和增粘劑的混合物)溶解在烴溶劑(例如甲苯)中從而形成可塗布的防滑材 料，在與底膠層相背的背襯層表面上塗布該防滑材料和溶劑，並且允許溶劑從防滑材料中 蒸發從而在背襯層12上形成防滑塗層14。使用該技術，防滑塗層14被認為是被「溶劑塗
11布」於背襯上。在製備磨料製品10的另一方法中，將水乳狀液或水分散體塗布到與底膠層16相 背的背襯層12上，並乾燥，從而形成防滑塗層14。或者，磨料製品10可以這樣製備提供紙張背襯層12，在背襯層12的一個主表面 上塗布粘合劑底膠層16，將磨粒18至少部分地嵌入粘合劑底膠層16中從而形成研磨表面， 提供防滑材料(例如橡膠和增粘劑的混合物)，加熱該防滑材料從而形成可塗布的防滑材 料，並將該防滑材料塗布到與底膠層16相背的背襯層12的表面上從而形成防滑塗層14。 通過該技術，可以使用例如輥塗、熱熔塗布或降模塗布技術來將防滑塗層14塗布到背襯層 12上。在一個實施例中，用來塗覆可塗布防滑材料的輥是泡沫輥，其向防滑塗層上賦予 表面紋理。或者，泡沫輥可以用來在防滑塗層14被塗布到背襯層12上之後對防滑塗層14 進行後處理，從而賦予防滑塗層表面紋理。在製備磨料製品10的另一方法中，將粘合劑(例如丙烯酸類熱熔粘合劑)塗布到 與底膠層16相背的背襯層12上，然後通過例如聚合或乾燥來固化，從而形成防滑塗層14。在上述技術中的任一種中，將認識到防滑塗層14和底膠層16被塗覆到背襯層12 的順序可以改變。也就是說，可以在底膠層16被塗覆到背襯層12之前或之後將防滑塗層 14塗覆到背襯層12。另外，將認識到背襯層12、底膠層16和磨粒18可以以預成形的(即，或者說完整 的)磨料片材形式提供。也就是說，與提供背襯層12，然後用底膠層16塗覆該背襯層12 並設置磨粒18以形成磨料片材不同，可以提供包括背襯、底膠層和磨粒的預成形的磨料片 材。然後，可以將防滑塗層14直接塗覆到預成形的磨料片材。合適的預成形磨料片材的代表性實例以商品名216U得自3MCompany ( . Paul, MN)。216U是具有A重量的背襯、酚醛底膠層、氧化鋁磨粒和硬脂酸頂膠塗層(為了降低負 載而提供)的砂紙。如果使用預成形的磨料片材，則可以使用例如溶劑塗布、輥塗、熱熔塗 布、降模塗布、或粉末塗布技術將防滑塗層14塗覆到背襯層12上。為易於製造，希望提供 批量形式的成品砂紙，然後在生成最終被終端用戶使用的各個砂紙片材之前用防滑塗層材 料塗布批量砂紙。可以根據本發明用防滑塗層塗布具有各種背襯材料(例如紙張、膜、布料)、重量 (例如A、B或C重量紙張)和磨粒的各種可商購的傳統砂紙構造。示出以下實例以便更充分地理解本文中所描述的本發明。應該理解的是，這些實 例僅為了進行示意性的說明，不能理解為以任何方式限制本發明。實例在下面示出的每個實例中，使用以商品名「216U P150 Production RN Paper A Weight, Open Coat，Fre-Cut」 從 3M Company (St. Paul, MN)商購獲得的砂紙來製備具有圖 1所示構造的磨料製品10。216U砂紙是通用的砂紙，其具有A重量紙張背襯，一側塗布有酚 醛樹脂，在酚醛樹脂中部分地嵌入有氧化鋁磨粒。然後，用下面所述的防滑塗層中的一個塗 布砂紙的第二側面(即，與研磨表面相背的非磨料側面)。對於實例1-8中的每個，所得防滑塗層14具有低粘性，以允許防滑塗層14被摺疊 到其自身上，並允許接觸表面易於分離，而既不會損壞防滑塗層14表面，也不會損壞基礎背襯12或與其分離。對於實例2-8中的每個以及兩個比較例(一個是標準216U砂紙(S卩，沒有防滑層 塗覆到背襯的第二側面)，一個是標準3M溼或幹砂紙)，根據在ASTM D 1894-08(塑料膜和 片材的靜態和動摩擦係數的標準測試方法)中闡述的測試方法在23°C下使用IMASS滑動/ 剝離測試儀(SP2000，可從 hstrumentors Inc. (Strongsville, Ohio)商購獲得)測量平 均峰值靜摩擦係數和平均動摩擦係數三次。三次測量的平均值示出於下面的表1中。比較例A比較例 A 是 3M 等級 P150 216U Production RN, Paper A Weight, Open Coat, Fre-Cut 砂紙，可從 3M Company (St. Paul, MN)商購獲得。比較例B比較 列 B 是等級 P320 213Q Imperial Wetordry Production Paper A Weight^ 片，也得自3M Company。實例1實例1是216U砂紙，其中第二側面塗布有90重量％ WKraton D-1161K SIS嵌段 共聚物(由 Kraton Polymers, LLC (Houston, Texas)銷售)與 10 重量％的 Wingtack Plus 增粘劑(由Sartomer Company Inc. (Exton, Pennsylvania)銷售)的共混物，所述共混物 溶解在甲苯中，使得所得溶液約含40重量％的固體。使用刮刀式塗膠機將共混物塗布到背 襯層12上達1. 5密耳的厚度，然後允許其在環境條件下乾燥以使得甲苯完全蒸發。實例1 的平均摩擦係數沒有測量，因此沒有包括在表1中。實例2實例2是216U砂紙，其中第二側面塗布有丙烯酸類熱熔粘合劑，其通過將乙 烯-醋酸乙烯酯(EVA)小袋中的液態單體混合物暴露於紫外光從而首先使所述混合物部 分聚合來製備。液態單體混合物包括14重量％的丙烯酸2-乙基己酯、42重量％的丙烯 酸丁酯、44重量％的丙烯酸甲酯，還包括下列添加劑(每一百份添加劑的份數-ppha) 0. 17ppha 的 Irgacure 651 光弓I 發劑(由 Ciba-Geigy Corporation (Hawthorne, New York)銷售)、0.06ppha的巰基乙酸異辛酯、0. 004ppha的二丙烯酸己二醇酯、0. 092ppha 的 α 二苯甲酮以及 0. 4ppha 的 Irganox 1076 抗氧化劑(由 Ciba Specialty Chemicals Corporation (Tarrytown, New York)銷售)。然後使用雙螺杆擠出機將部分聚合的單體混 合物與EVA小袋共混，使得部分聚合的單體混合物共混物還包括4ppha的乙烯-醋酸乙烯 酯(EVA)。然後使用降模塗布機將部分聚合的壓敏粘合劑塗布到背襯層12上達約1.5密耳 的厚度。然後通過將塗布到背襯層12上的部分聚合的壓敏粘合劑暴露於紫外光來使該粘 合劑進一步聚合。實例3實例3是216U砂紙，其中第二側面塗布有得自Dow Corning (Midland,Michigan) 的Silastic高濃矽橡膠。使用刮刀式塗膠機將Silastic矽橡膠塗布到背襯層12上達1. 5 密耳的厚度，並在室溫下固化M小時。實例4實例4是216U砂紙，其中使用#50Meyer棒用Butofan NS 209羧化苯乙烯-丁二 烯陰離子分散體(得自BASF)塗布第二側面達大約3grains/24in2的塗層重量，然後將其在強制通風烘箱中在225下下乾燥5分鐘。實例5實例5與實例4相同，不同的是Butofan NS 209的防滑塗層被塗布至大約 9grains/24in2 的重量。實例6實例6是216U砂紙，其中使用#9 Meyer棒用Hystretch V-29彈性體乳狀液(得 自Lubrizol)塗布第二側面至大約2. 5grains/24in2的塗層重量，然後將其在強制通風烘 箱中在225 °F下乾燥5分鐘。實例7實例7是216U砂紙，其中使用#9 Meyer棒用Hystretch V-43彈性體乳狀液(得 自Lubrizol)塗布第二側面至大約2. 5grains/24in2的塗層重量，然後將其在強制通風烘 箱中在225 °F下乾燥5分鐘。實例8實例8是216U砂紙，其中使用#9 Meyer棒用Hystretch V-60彈性體乳狀液(得 自Lubrizol)塗布第二側面至大約2. 5grains/24in2的塗層重量，然後將其在強制通風烘 箱中在225 °F下乾燥5分鐘。表權利要求
1.一種砂紙片材，包括(a)背襯層，所述背襯層具有相背的第一主表面和第二主表面；(b)在所述第一主表面上的粘合劑底膠層；(c)至少部分地嵌入所述底膠層中從而限定研磨表面的磨粒；以及(d)在所述第二主表面上的防滑塗層。
2.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中所述防滑塗層為彈性體。
3.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中所述防滑塗層是非粘性的。
4.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中所述防滑塗層是粘性的。
5.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中所述防滑塗層包括選自以下的材料天然橡 膠、合成橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚醋酸乙烯酯(PVA)、熱塑性硫化橡膠、丙烯酸酯、 丙烯酸類聚合物、熱塑性烯烴以及它們的組合。
6.根據權利要求5所述的砂紙片材，其中所述合成橡膠選自苯乙烯-丁二烯橡膠 (SBR)、乙烯-丙烯三元共聚物(EPDM橡膠)、矽橡膠和聚氨酯橡膠。
7.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中所述防滑塗層具有約_25°C至約_65°C範圍內 的玻璃化轉變溫度。
8.根據權利要求7所述的砂紙片材，其中所述防滑塗層包括丙烯酸類聚合物塗層。
9.根據權利要求8所述的砂紙片材，其中所述防滑塗層根據ASTMD2979-88使用10秒 的停留時間和lcm/s的探針移除速度測得的平均粘性水平不大於約300克。
10.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中當所述防滑塗層粘結到自身時，其粘合力小 於所述防滑塗層與所述背襯層的雙粘結的粘合力，從而當所述防滑塗層從其自身分離時所 述防滑塗層不會從所述背襯層分離。
11.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中當所述防滑塗層粘結到自身時，其粘合力水 平小於所述防滑塗層的內聚強度，從而當所述防滑塗層從其自身分離時所述防滑塗層不會 損壞。
12.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中所述防滑塗層的厚度為至少約0.2密耳至不 大於約50密耳。
13.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中所述防滑塗層的塗層重量為至少約4g/m2並 且不大於約20g/m2。
14.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中所述防滑塗層包括與所述磨粒相背的連續、 均勻、紋理化的外表面。
15.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中所述背襯層是重量在A重量到C重量範圍內 的紙張。
16.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中所述防滑塗層根據ASTMD 1894-08測得的 平均峰值靜摩擦係數為至少約1克。
17.根據權利要求1所述的砂紙片材，其中所述防滑塗層根據ASTMD 1894-08測得的 平均動摩擦係數為至少約0. 75克。
18.一種用於手動打磨工作表面的砂紙片材，包括(a)具有相背的第一主表面和第二主表面的紙張背襯層；(b)在所述背襯層的第一主表面上的粘合劑底膠層；(C)至少部分地嵌入所述粘合劑底膠層中從而限定研磨表面的磨粒；以及 (d)在所述背襯層的第二主表面上的防滑塗層，所述防滑塗層包括平均粘著性不大於 約300克的彈性體塗層，所述平均粘著性根據ASTM D2979-88使用10秒的停留時間和lcm/s 的探針移除速度測得，其中所述防滑塗層的厚度不大於約8密耳。
19.一種手動打磨工作表面的方法，包括下列步驟(a)提供根據權利要求1所述的砂紙片材；(b)將所述防滑塗層與手和手動操作的工具中的至少一個手動接合；以及(c)沿多個方向在所述工作表面上手動移動所述砂紙。
20.一種製備具有防滑塗層的砂紙片材的方法，包括下列步驟(a)提供具有相背的第一主表面和第二主表面的紙張背襯層；(b)在所述第一主表面上塗布粘合劑底膠層；(c)將磨粒至少部分地嵌入所述底膠層中，從而形成研磨表面；(d)在所述背襯層的第二主表面上塗布水乳狀液；以及(e)使得所述水乳狀液乾燥，從而形成防滑塗層。
全文摘要
本發明提供了一種砂紙片材，包括具有相背的第一和第二主表面的背襯層、在所述第一主表面上的粘合劑底膠層、至少部分地嵌入所述底膠層中從而限定研磨表面的磨粒、以及在所述第二主表面上的防滑塗層。還提供了這樣的砂紙的製備和使用方法。
文檔編號B24D11/08GK102076463SQ200980125418
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月25日 優先權日2008年6月30日
發明者約翰·G·彼得森 申請人:3M創新有限公司