帶塗層磨料製品的製作方法

2023-04-25 08:05:06 3

帶塗層磨料製品的製作方法
【專利摘要】本發明提供了磨料製品(100)，其中所述底膠層(112)、磨粒層(114)和復膠層(116)根據塗覆圖案而塗覆到背襯(102)上，所述塗覆圖案的特徵結構在於分立的島狀物(108)或特徵結構(108)的圖案，所述分立的島狀物(108)或特徵結構(108)具有範圍為約30個特徵結構/平方釐米至約300個特徵結構/平方釐米的面密度和範圍為約0.1毫米至約1.5毫米的平均特徵結構直徑。任選地，所述提供的磨粒(114)具有範圍為約20微米至約250微米的平均磨粒尺寸和範圍為所述平均磨粒尺寸的33％至100％的平均底膠層厚度。所述塗覆圖案提供了彼此大致對準的所有三個部件，同時也提供了橫跨所述背襯(102)延伸的遍布的未塗覆區域，從而提供改善的切削和光潔度性能，並同時顯示在溼潤環境中的抗捲曲性。
【專利說明】帶塗層磨料製品

【技術領域】
[0001] 提供帶塗層磨料製品及其製備方法。更具體地講，提供具有圖案化塗層的帶塗層 磨料製品及其製備方法。

【背景技術】
[0002] 帶塗層磨料製品常常用於商業和工業應用中的研磨、磨削和拋光操作。這些操作 在多種多樣的基底上進行，包括木材、仿木材料、塑料、玻璃纖維、軟金屬、釉質表面和塗漆 表面。一些塗覆磨料可在溼潤或乾燥的環境下使用。在溼潤環境下，一般應用包括填料砂 光、油灰砂光、底漆砂光和油漆精修。
[0003] -般來講，這些磨料製品包括紙或聚合物背襯，磨粒附著到該背襯上。磨粒可利用 一種或多種牢固且彈性的粘結劑來附著，以在研磨操作過程中將所述顆粒固定到背襯。在 製造處理中，這些粘結劑常常在可流動的狀態下處理以塗覆背襯和顆粒，隨後硬化以鎖定 於所需結構中並提供磨料成品。
[0004] 在普通構造中，背襯具有首先用"底膠"層塗覆的主表面。然後，將磨粒沉積到底 膠層上，使得顆粒至少部分地嵌入底膠層中。然後，使底膠層硬化（如，交聯）以固定顆粒。 然後，在底膠層和磨粒上塗覆被稱為"復膠"層的第二層，並且也使其硬化。復膠層進一步 穩定顆粒，並且還提高磨料製品的強度和耐久性。任選地，可增加附加層以修改帶有塗層的 磨料製品的特性。
[0005] 可基於某些性能特性評估帶塗層磨料製品。首先，這樣的製品應該在切削量與光 潔度（即，從工件去除材料的合格的效率，與精修表面的合格的光滑度）之間達到期望的平 衡。其次，磨料製品還應該避免過度的"填塞"或堵塞（發生於碎片或塵屑陷在磨粒之間並 阻礙塗覆磨料的切削能力時）。第三，磨料製品應該為柔性且耐用的，以提供長的使用壽命。
[0006] 溼磨料應用可帶來獨特的挑戰。磨料片可能長時間浸泡於水中，有時達24小時以 上。在溼潤環境下商業帶塗層磨料製品所遇到的特定問題是這些塗覆製品有捲曲的趨向。 磨料製品的捲曲對使用者而言會非常討厭。類似效果還會發生於磨料製品在潮溼環境下儲 存時。為了減輕捲曲，有時在製造處理中使磨料片預彎，但這通常無法防止使用過程中的卷 曲。
[0007] 本發明提供了帶塗層磨料製品，其中底膠層、磨粒層和復膠層以不連續的塗覆圖 案塗覆到背襯上。所有三個部件彼此基本上根據分立的圖案特徵結構是對準的，從而得到 橫跨背襯延伸的遍布的未塗覆區域。所述特徵結構任選地具有範圍為約30個特徵結構/ 平方釐米至約300個特徵結構/平方釐米的面密度和範圍為約0. 1毫米至約1. 5毫米的平 均特徵結構直徑。所提供的磨粒任選地具有範圍為約20微米至約250微米的平均磨粒尺 寸和範圍為所述平均磨粒尺寸的33%至100%的平均底膠層厚度。有利地，該構型提供了 塗覆磨料，相比於現有技術磨料製品，其顯示了優異的抗捲曲性和改善的總體切削和光潔 度性能。
[0008] 在一個方面，提供一種磨料製品。所述磨料製品包括：柔性背襯，其具有主表面； 底膠樹脂，其接觸所述主表面，並以預先確定的圖案橫跨主表面延伸；磨粒，其接觸所述底 膠樹脂並且從與所述主表面的平面垂直的方向觀察時與所述底膠樹脂大致對準；和復膠樹 月旨，其接觸所述磨粒和所述底膠樹脂，從與所述主表面的平面垂直的方向觀察時，所述復膠 樹脂與所述磨粒和所述底膠樹脂兩者大致對準，其中所述主表面的接觸所述底膠樹脂的區 域與所述主表面的未接觸所述底膠樹脂的區域大致共面，並且其中所述預先確定的圖案包 括多個特徵結構，所述多個特徵結構具有範圍為約30個特徵結構/平方釐米至約300個特 徵結構/平方釐米的面密度和範圍為約〇. 1毫米至約1. 5毫米的平均特徵結構直徑。
[0009] 在另一方面，提供了一種磨料製品，其包括：柔性背襯，其具有主表面；底膠樹脂， 其接觸所述主表面，並以預先確定的圖案橫跨主表面延伸，所述底膠樹脂層具有平均底膠 層厚度；磨粒，其接觸所述底膠樹脂並且從與所述主表面的平面垂直的方向觀察時與所述 底膠樹脂大致對準，所述磨粒具有範圍為約20微米至約250微米的平均磨粒尺寸和範圍為 所述平均磨粒尺寸的33%至100%的平均底膠層厚度；和復膠樹脂，其接觸所述磨粒和所 述底膠樹脂，從與所述主表面的平面垂直的方向觀察時，所述復膠樹脂與所述磨粒和所述 底膠樹脂兩者大致對準，其中所述主表面的接觸所述底膠樹脂的區域與所述主表面的未接 觸所述底膠樹脂的區域大致共面。
[0010] 在又一方面，提供了一種磨料製品，其包括：柔性背襯，其具有大致平坦的主表面； 和在所述主表面上根據二維圖案布置的多個分立的島狀物，每個島狀物包括：底膠樹脂，其 接觸所述背襯；磨粒，其接觸所述底膠樹脂；和復膠樹脂，其接觸所述底膠樹脂、所述磨粒 和所述背襯，其中所述主表面的圍繞所述島狀物的區域不接觸所述底膠樹脂、磨粒或復膠 樹脂，並且其中所述預先確定的圖案包括多個特徵結構，所述多個特徵結構具有範圍為約 30個特徵結構/平方釐米至約300個特徵結構/平方釐米的面密度和範圍為約0. 1毫米至 約1. 5毫米的平均特徵結構直徑。
[0011] 在又一方面，一種磨料製品包括：柔性背襯，其具有大致平坦的主表面；和在所述 主表面上根據二維圖案布置的多個分立的島狀物，每個島狀物包括：底膠樹脂，其接觸所述 背襯，所述底膠樹脂層具有平均底膠層厚度；磨粒，其接觸所述底膠樹脂，所述磨粒具有範 圍為約20微米至約250微米的平均磨粒尺寸和範圍為所述平均磨粒尺寸的33%至100% 的平均底膠層厚度；和復膠樹脂，其接觸所述底膠樹脂、所述磨粒和所述背襯，其中所述主 表面的圍繞所述島狀物的區域不接觸所述底膠樹脂、磨粒或復膠樹脂。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是根據一個實施例的磨料製品的平面圖；
[0013] 圖2a是圖1中的磨料製品的一部分的放大視圖；
[0014] 圖2b是圖1和圖2a中的磨料製品的子部分的進一步放大視圖；
[0015] 圖3是圖1、圖2a和圖2b所示的磨料製品的子部分的剖視圖；
[0016] 圖4是根據另一實施例的磨料製品的平面圖；
[0017] 圖5是提供圖1-3中製品的特徵結構的圖案的模板的平面圖；和
[0018] 圖6是圖5中的模板的放大片段視圖，其更詳細地示出模板的特徵結構。
[0019] 定義
[0020] 如本文所用：
[0021] "特徵結構"是指由選擇性塗覆處理限定的圖像；
[0022] "覆蓋百分比"是指被所述特徵結構遮掩的背襯的表面積佔經受選擇性塗覆處理 的面積的百分比；
[0023] "直徑"是指物體的最長尺寸；
[0024] "粒度"是指粒子的最長尺寸；和
[0025] "簇，，是指彼此接近的一組特徵結構。

【具體實施方式】
[0026] 根據一個示例性實施例的磨料製品示於圖1中，並由標號100指代。如圖所示，磨 料製品100包括背襯102,其具有近似平行於紙面的平坦主表面104。多個分立的簇106位 於主表面104上，並以預先確定的圖案布置。在此實施例中，所述圖案是二維有序陣列。磨 料製品100佔據與圖1所示圖案化區域對應的平坦矩形區域。
[0027] 圖2更詳細地示出簇106的圖案。如該圖所示，簇106排列成六邊形陣列，其中各 簇106具有六條等距鄰邊（排除邊緣效應）。另外，各個簇106本身為七個分立的磨料特徵 結構108的六邊形分組。如圖所示，每一特徵結構108通常為圓形形狀。然而，也可使用其 他形狀，例如正方形、矩形、線形和弧形。在其它實施例中，特徵結構108沒有分簇。
[0028] 要注意的是，存在主表面104的未塗覆區域110,其圍繞各簇106並位於相鄰簇 106之間。有利的是，在研磨操作過程中，未塗覆區域110提供開放通道以允許塵屑、粉塵以 及其他碎片從特徵結構108接觸工件的切削區域排走。
[0029] 圖2b更詳細地示出特徵結構108的組成元件，圖3示出兩個特徵結構108的剖面。 如這些圖所示，各特徵結構108包括一層底膠樹脂112,其優選地先沿著界面118沉積到主 表面104上。底膠樹脂112塗覆背襯102的選擇性區域，從而在背襯102上形成用於各分 立的特徵結構108或"島狀物"的基層。
[0030] 多個磨粒114接觸底膠樹脂112,並大致在遠離主表面104的方向上延伸。在垂 直於主表面104的平面的方向上觀察時，顆粒114與底膠樹脂112大致對準。換言之，顆粒 114作為整體大致橫跨主表面104被底膠樹脂112塗覆的區域延伸，而大致沒有橫跨主表 面104未被底膠樹脂112塗覆的區域延伸。任選地，顆粒114至少部分地嵌入底膠樹脂112 中。
[0031] 如圖3進一步示出的，復膠樹脂116接觸底膠樹脂112和顆粒114,並在底膠樹脂 112和顆粒114上及周圍延伸。在垂直於主表面104的平面的方向上觀察時，復膠樹脂116 與底膠樹脂112和顆粒114兩者大致對準。類似於磨粒114,復膠樹脂116大致橫跨主表 面104被底膠樹脂112塗覆的區域延伸，而大致沒有橫跨主表面104未被底膠樹脂112塗 覆的區域延伸。
[0032] 任選地且如圖所示，復膠樹脂116接觸底膠樹脂112、磨粒114和背襯102。作為 另一種選擇，基本上所有的磨粒114均被底膠樹脂112和復膠樹脂116的組合包封。
[0033] 儘管這裡顆粒114被描述為與底膠樹脂112 "大致對準"，應當理解顆粒114本身 實質上是分立的，顆粒之間具有小的間隙。因此，顆粒114並未覆蓋下面的底膠樹脂112的 整個區域。相反，應當理解儘管復膠樹脂116與底膠樹脂112和顆粒114對準，任選地，復 膠樹脂116可在比被底膠樹脂112和顆粒114覆蓋的區域略微大一些的區域上延伸，如圖 2b所示。在圖示實施例中，底膠樹脂112完全被復膠樹脂116、顆粒114和背襯102包封。 [0034] 在一些實施例中，圖案包括多個特徵結構，所述多個特徵結構具有至少約30個特 徵結構/平方釐米、至少約32個特徵結構/平方釐米、至少約35個特徵結構/平方釐米、 至少約40個特徵結構/平方釐米、或至少約45個特徵結構/平方釐米的面密度。在一些 實施例中，圖案包括多個特徵結構，所述多個特徵結構具有至多約300個特徵結構/平方釐 米、至多約275個特徵結構/平方釐米、至多約250個特徵結構/平方釐米、至多約225個 特徵結構/平方釐米、或至多約200個特徵結構/平方釐米的面密度。任選地，特徵結構可 具有至少約0. 1毫米、至少約0. 15毫米、或至少約0. 25毫米的平均特徵結構直徑。作為另 外的選擇，平均特徵結構直徑可為至多約1. 5毫米，至多約1毫米，或至多約0. 5毫米。觀 察到這些構型以提供相比於本領域公開的現有技術磨料製品在總體切削和光潔度性能上 顯著且意外的改善。
[0035] 另外，無需背襯102上的所有特徵結構108均為分立的。例如，與相鄰特徵結構 108相關的底膠樹脂112可緊鄰，使得特徵結構108彼此接觸，或者變得互連。在一些實施 例中，在簇106內兩個或更多個特徵結構108可彼此互連，但分開的簇106中的特徵結構 108未互連。
[0036] 在一些實施例中，背襯102的主表面104上可具有圍繞特徵結構108的區域，該區 域塗覆有底膠樹脂112和/或復膠樹脂116但不包括顆粒114。應當理解存在一個或多個 附加樹脂島狀物不會顯著劣化磨粒100的性能，所述樹脂島狀物中的每一者都不包括底膠 樹脂112、復膠樹脂116和顆粒114中的一者或多者。此外，此類樹脂島狀物的存在不應理 解為否定了特徵結構108中這些部件相對於彼此的對準。
[0037] 優選地且如圖所示，背襯102的厚度均勻，並且大致平坦。結果，主表面104接觸 底膠樹脂112的界面118與主表面104未接觸底膠樹脂112的區域（即，未塗覆區域110) 大致共面。優選的是背襯102具有大致均勻的厚度以減少剛度變化並提高製品100對工件 的適形能力。這一方面的優點還在於其均勻地在背襯上分布應力，這提高了製品100的耐 久性並延長了其操作壽命。
[0038] 本發明所提供的磨料製品為傳統塗覆磨料片的特定問題提供了解決方案。一個問 題在於傳統磨料片在潮溼環境下往往會捲曲。另一問題在於這些塗覆磨料片常常在製成時 立即捲曲，這一現象稱為"固有捲曲"。為了減輕固有捲曲，製造商可使這些磨料片預彎，但 這涉及附加處理，並且仍未有效解決隨後由環境引起的捲曲。
[0039] 與傳統磨料製品不同，本發明提供的磨料製品的磨粒沿著主表面橫跨多個島狀物 或分立的塗覆區域延伸，而這些島狀物之間保持主表面的未塗覆區域。已發現，當主表面的 圍繞這些島狀物的區域不接觸任何底膠樹脂、磨粒或復膠樹脂時，這些磨料製品在浸入水 中或經受潮溼環境時顯示出優良的抗捲曲性。
[0040] 另外，這些磨料製品在製造時的捲曲顯著減小，不再需要在底膠和復膠樹脂硬化 之後使磨料片預彎。在根據"乾燥捲曲測試"（在下面的"實例"部分描述）測試時，磨料制 品優選顯示出至少20釐米的捲曲半徑，更優選地顯示出至少50釐米的捲曲半徑，最優選地 顯示出至少100釐米的捲曲半徑。在根據"溼潤捲曲測試"（在下面的"實例"部分描述） 測試時，磨料製品優選顯示出至少2釐米的捲曲半徑，更優選地顯示出至少5釐米的捲曲半 徑，最優選地顯示出至少7釐米的捲曲半徑。
[0041] 作為另一優點，已發現這些磨料製品顯示出高的柔性程度，因為背襯的相當大一 部分未塗覆。更大的柔性繼而提高了耐久性。這尤其通過在磨料製品在溼潤和乾燥條件下 經受折皺時其高抗撕裂和分層性來證明。
[0042] 其他塗覆圖案
[0043] 上述磨料製品100針對特徵結構108使用二維六邊形塗覆圖案。儘管該圖案是二 維的，但特徵結構108本身具有一定厚度，從而產生垂直於背襯平面的"特徵結構高度"。然 而，其他塗覆圖案也是可能的，其中一些呈現出優於其他圖案的特定優點。
[0044] 在一些實施例中，圖案包括多個重複的多邊形簇和/或特徵結構（包括形狀為三 角形、正方形、菱形等的那些簇和/或特徵結構）。例如，可使用三角形簇，其中各簇具有三 個或更多個大致圓形的磨料特徵結構。由於磨料特徵結構108局部增大了下面的背襯102 的剛度，可調整磨料製品100的圖案以增強沿著優選方向的彎曲柔性。
[0045] 塗覆圖案無需為有序的。例如，圖4示出根據替代實施例的磨料製品200,其顯示 出包括特徵結構的無規陣列的圖案。類似於製品1〇〇,製品200具有背襯202和分立、大致 圓形的磨料特徵結構208的陣列，所述背襯具有主表面204,所述磨料特徵結構接觸並橫跨 主表面204延伸。然而，製品200的不同之處在於特徵結構208是無規則的。任選地，特徵 結構208可為半無規則的，或者具有有限的有序方面。有利的是，無規則圖案在背襯主表面 的平面內是非定向的，這有助於將切削性能的變化最小化。作為另一優點，無規則圖案有助 於避免形成有規則的弱線（其可能引起磨料製品沿著那些方向的捲曲）。
[0046] 製品200的其他方面（包括磨料特徵結構208的構型）類似於製品100,這裡將不 再重複。類似標號參照先前所述的類似元件。
[0047] 磨料製品100、200優選具有適合所需應用的磨料覆蓋範圍（測量為主表面104的 百分比）。一方面，增加磨料覆蓋百分比有利於在磨粒114和工件之間提供更大的切削麵 積。另一方面，減小磨料覆蓋百分比增大了未塗覆區域110的尺寸。增大未塗覆區域110 的尺寸繼而可提供更大的空間以清除粉塵和碎片，並有助於在研磨操作過程中防止不期望 的填塞。
[0048] 有利的是，儘管磨料和工件之間的切削麵積相對小，發現低水平的磨料覆蓋百分 比仍提供非常高的切削水平。特別地，據發現，細級（fine grade)磨料可以以小於50%的覆 蓋百分比塗覆於背襯102、202上，並同時提供與完全塗覆片類似的切削性能。類似地，據發 現，粗級（coarse grade)磨料可以以小於20%的覆蓋百分比塗覆於背襯102、202上，並同 時提供與完全塗覆片類似的切削性能。
[0049] 在一些實施例中，磨粒114具有範圍為約70微米至250微米的平均尺寸（即平均 磨粒尺寸），而底膠樹脂112優選覆蓋背襯102、202的主表面104、204的至多30%，更優選 至多20%，最優選至多10%。在其他實施例中，磨粒114具有範圍為約20微米至70微米 的平均尺寸，而底膠樹脂112優選覆蓋背襯102、202的主表面104、204的至多70%，更優選 至多60 %，最優選至多50 %。
[0050] 背襯上的底膠樹脂的厚度也可對磨料製品的切削和光潔度性能具有顯著影響。底 膠樹脂的平均層厚度可至少部分基於磨粒114的平均磨粒尺寸而選擇。優選地，平均底膠 層厚度為平均磨粒尺寸的至少約33%，至少約40%，或至少約50%。還優選的是平均底膠 層厚度為平均磨粒尺寸的至多約1〇〇%，至多約80%，或至多約60%。
[0051] 據發現，底膠/礦物和復膠組合的高度可對磨料性能具有出乎意料的、顯著的影 響。如果底膠樹脂高度過低，則可能損害礦物固定。如果底膠樹脂的高度過大，則礦物可完 全嵌入流體底膠樹脂中，從而隱藏礦物的切削表面。最後，如果底膠樹脂的高度過大且礦物 沒有嵌入而相反完全暴露，則所得砂磨操作的精修可受損。據信，這些效應影響底膠樹脂的 高度的期望範圍和底膠樹脂/礦物和復膠樹脂的組合。
[0052] 置過
[0053] 背襯102可由本領域已知用於製備帶塗層磨料製品的各種材料構造而成，包括密 封塗覆磨料背襯和多孔非密封背襯。優選地，背襯的厚度的範圍通常為約〇. 02至約5毫米， 更優選地約〇. 05至約2. 5毫米，最優選地約0. 1至約0. 4毫米，但也可使用這些範圍之外 的厚度。
[0054] 背襯可由各種材料中的任意種材料製成，包括傳統上在製造塗覆磨料時用作背襯 的那些材料。示例性柔性背襯包括聚合物膜（包括帶底漆的膜）（例如，聚烯烴膜（如，包 括雙軸取向的聚丙烯在內的聚丙烯、聚酯膜、聚醯胺膜、纖維素酯膜））、金屬箔、網片、泡沫 (如，天然海綿材料或聚氨酯泡沫）、布（如，由纖維或紗線製成的布，包括聚酯、尼龍、絲綢、 棉線和/或人造絲）、稀鬆布、紙、塗覆紙、硬化紙、硬化纖維、非織造材料、其組合、及其處理 版本。背襯還可為兩種材料（如，紙/膜、布/紙、膜/布）的層合物。布背襯可以是織造 或縫編的。在一些實施例中，背襯是能夠在使用過程中在橫向（即平面內）方向展開和收 縮的薄且適形的聚合物膜。優選地，此類背襯材料的5. 1釐米（2英寸）寬、30. 5釐米（12 英寸）長和〇· 102毫米（4密耳）厚的條帶在受到22. 2牛頓（5磅力）靜荷載下，相對於條 帶的初始長度縱向拉伸至少〇. 1 %、至少〇. 5%、至少I. 0%、至少1. 5%、至少2. 0%、至少 2. 5%、至少3. 0%或至少5. 0%。優選地，背襯條帶相對於條帶的初始長度縱向拉伸最多至 20%、最多至18%、最多至16%、最多至14%、最多至13%、最多至12%、最多至11%或最 多至10%。背襯材料的拉伸可以是彈性的（具有完全回彈性）、無彈性的（具有零回彈性） 或這兩者的混合。該特性有助於促進磨粒114與下面的基底之間的接觸，並且在基底包括 凸起和/或凹陷區域時可尤其有利。
[0055] 可用於背襯102的高度適形聚合物包括某些聚烯烴共聚物、聚氨酯和聚氯乙烯。 一種特別優選的聚烯烴共聚物是乙烯-丙烯酸樹脂（可以商品名"PRIMAC0R 3440"從密歇 根州米德蘭的陶氏化學公司（Dow Chemical Company,Midland,Michigan)商購獲得）。任 選地，乙烯-丙烯酸樹脂為雙層膜的一層，其中另一層為聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)載體 膜。在該實施例中，PET膜自身不為背襯102的一部分並且在使用磨料製品100之前剝離。
[0056] 在一些實施例中，背襯102具有至少10、至少12或至少15千克-力/平方釐米 (kgf/cm 2)的模量。在一些實施例中，背襯102具有最多至200、最多至100或最多至30kgf/ cm2的模量。背襯102在100%伸長率（其初始長度的兩倍）下可具有至少200、至少300 或至少350kgf/cm 2的拉伸強度。背襯102的拉伸強度可最多至900、最多至700或最多至 550kgf/cm2。具有這些特性的背襯可提供在美國專利6, 183, 677 (Usui等人）中進一步描 述的各種選項和優點。
[0057] 背襯材料的選擇可取決於帶塗層磨料製品的預期應用。背襯的厚度和光滑度也應 適合於提供帶塗層磨料製品的所需厚度和光滑度，其中帶塗層磨料製品的這些特性可取決 於（例如）帶塗層磨料製品的預期應用或用途而變化。
[0058] 任選地，背襯可具有至少一種浸漬劑、預膠層和/背膠層。這些材料的目的通常是 為了密封背襯和/或保護背襯中的紗線或纖維。如果背襯為布料，則通常使用這些材料中 的至少一種。預膠層或背膠層的添加可另外在背襯的正面和/或背面上導致"更光滑的"表 面。也可使用本領域已知的其他可選層，如美國專利5, 700, 302 (Stoetzel等人）中所述。
[0059] 磨粒
[0060] 用於帶塗層磨料製品100的合適的磨粒包括磨料製品中可使用的任何已知磨粒 或材料。例如，可用磨粒包括熔融氧化鋁、熱處理過的氧化鋁、白剛玉、黑碳化矽、綠碳化矽、 二硼化鈦、硼硬質合金、鎢硬質合金、鈦硬質合金、金剛石、立方氮化硼、石榴石、熔融鋁鋯磨 料、溶膠凝膠磨粒、矽石、氧化鐵、氧化鉻、二氧化鈰、氧化鋯、二氧化鈦、矽酸鹽、金屬碳酸鹽 (例如，碳酸鈣（如，白堊、方解石、泥灰巖、石灰華、大理石和石灰巖）、白雲石、碳酸鈉、碳酸 鎂）、矽石（如，石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纖維）、矽酸鹽（如，滑石、粘土、（蒙脫石）長 石、雲母、矽化鈣、偏矽酸鈣、鋁矽酸鈉、矽酸鈉）、金屬硫酸鹽（如，硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、 硫酸鋁鈉、硫酸鋁）、石膏、三水合氧化鋁、石墨、金屬氧化物（如，氧化錫、氧化鈣）、氧化鋁、 二氧化鈦）和金屬亞硫酸鹽（如，亞硫酸鈣）和金屬顆粒（如，錫、鉛、銅）。
[0061] 還可使用由熱塑性材料（如，聚碳酸酯、聚醚醯亞胺、聚酯、聚乙烯、聚碸、聚苯乙 烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、乙縮醛共聚物、聚氯乙烯、聚氨酯、尼龍） 形成的聚合物磨粒、由交聯聚合物（如，酚醛樹脂、氨基塑料樹脂、聚氨酯樹脂、環氧樹脂、 三聚氰胺-甲醛、丙烯酸樹脂、丙烯酸改性異氰脲酸酯樹脂、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）形成的聚合物磨粒以及它們的組合。其他示 例性磨粒描述於例如美國專利5, 549, 962 (Holmes等人）中。
[0062] 磨粒通常具有範圍為約0. 1至約270微米、更理想地約1至約1300微米的平均尺 寸。磨粒的塗覆重量可取決於（例如）所使用的粘結劑前體、塗布磨粒的工藝以及磨粒的 尺寸，但通常在約5至約1350克/平方米的範圍內。
[0063] 底膠和復膠樹脂
[0064] 可使用本領域已知的許多種底膠樹脂112和復膠樹脂116中的任意種來將磨粒 114固定到背襯102。樹脂112U16通常包括一種或多種粘結劑，其具有適用於選擇性地沉 積到背襯上的流變和潤溼特性。
[0065] 通常，通過固化（如，通過加熱裝置，或者通過使用電磁輻射或粒子輻射）粘結劑 前體來形成粘結劑。磨料領域中已知的可用第一和第二粘結劑前體包括（例如）可自由基 聚合的單體和/或低聚物、環氧樹脂、丙烯酸類樹脂、環氧丙烯酸酯低聚物、聚氨酯丙烯酸 酯低聚物、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、氨基塑料樹脂、氰酸酯樹 脂或它們的組合。可用的粘結劑前體包括熱固化樹脂和輻射固化樹脂，這些樹脂可（例如） 通過熱和/或暴露於輻射而被固化。
[0066] 示例性福射固化的交聯丙烯酸酯粘結劑描述於美國專利4, 751，138 (Tumey等人） 和 4, 828, 583 (Oxman 等人）中。
[0067] 頂膠樹脂
[0068] 任選地，一種或多種附加頂膠樹脂層施加於帶塗層磨料製品100。如果施加頂膠樹 月旨，當從垂直於背襯主表面的平面的方向上看時，其優選與底膠樹脂112、顆粒114和復膠 樹脂116對準。頂膠樹脂可包括（例如）助磨劑和防附材料。在一些實施例中，頂膠樹脂 在研磨操作過程中提供增強的潤滑性。
[0069] 固化劑
[0070] 任選地，上述底膠樹脂、復膠樹脂和頂膠樹脂中的任一者包括一種或多種固化劑。 固化劑包括光敏或熱敏固化劑，優選包括至少一種自由基聚合引發劑和至少一種陽離子聚 合催化劑（可相同或不同）。為了將固化過程中的加熱最小化，在維持粘結劑前體的適用壽 命的同時，本實施例中所採用的粘結劑前體優選為光敏型，更優選地包括光引發劑和/或 光催化劑。
[0071] 光引發劑光催化劑
[0072] 光引發劑能夠使粘結劑前體的可自由基聚合的組分至少部分地聚合（如，固化）。 可用的光引發劑包括已知可用於光固化自由基多官能團的丙烯酸酯的那些。示例性光引發 劑包括：雙（2,4,6_三甲基苯甲醯基）-二苯基氧化膦，可以商品名"IRGA⑶RE 819"商購 自新澤西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司（BASF Corporation，Florham Park，New Jersey); 苯偶姻及其衍生物，例如a -甲基苯偶姻；a -苯基苯偶姻；a -烯丙基苯偶姻；a -苄基苯 偶姻；苯偶姻醚，例如聯苯醯二甲基縮酮（如，可以商品名"IRGACURE651"商購自巴斯夫公 司）、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻正丁基醚；苯乙酮及其衍生物，例如2-羥基-2-甲 基-1-苯基-1-丙酮（如，可以商品名"DAR0⑶R 1173"商購自巴斯夫公司。本文所定義的 光催化劑是形成活性物質的材料，其在暴露於光化輻射時能夠使粘結劑前體至少部分地聚 合，例如鋝I鹽和/或陽離子金屬有機鹽。優選地，錯鹽光催化劑包括碘鋝1絡鹽和/或鋶絡 鹽。本實施例的實踐中可用的芳族錫鹽通常僅對光譜的紫外區光敏。然而，其可通過已知 可光解的有機滷素化合物的敏化劑而對光譜的近紫外和可見範圍敏感。可用的市售光催化 劑包括商品名為"UVI-6976"的芳族鋶絡鹽（可得自陶氏化學公司（Dow Chemical Co.))。 基於粘結劑前體的可光致固化（即，可通過電磁輻射交聯）組分的總重量計，本發明中可用 的光引發劑和光催化劑的含量可在〇. 01至10重量％，可取地〇. 01至5,最可取地0. 1至2 重量％的範圍內，但也可使用這些範圍之外的量。
[0073] 裡魁
[0074] 任選地，上述磨料塗層包括一種或多種填料。填料通常是分散於樹脂內的有機或 無機顆粒，並且可（例如）修改粘結劑前體或固化的粘結劑的特性或其二者，和/或可僅 (例如）用於降低成本。在塗覆磨料中，可存在填料以（例如）阻擋背襯內的孔和通道，從 而降低其孔隙度並提供將有效粘結底膠的表面。填料的添加（至少高達某一量值）通常增 大固化的粘結劑的硬度和韌性。無機顆粒填料通常具有範圍為約1微米至約100微米、更 優選地約5至約50微米、有時甚至約10至約25微米的平均填料粒度。取決於磨料製品的 最終用途，填料通常具有1. 5至4. 5範圍內的比重。優選地，平均填料粒度顯著小於平均磨 粒尺寸。可用填料的例子包括：金屬碳酸鹽，例如碳酸鈣（白堊、方解石、泥灰巖、石灰華、 大理石或石灰巖的形式）、碳酸鈣鎂、碳酸鈉和碳酸鎂；矽石，例如石英玻璃、玻璃珠、玻璃 泡和玻璃纖維；矽酸鹽，例如滑石、粘土、長石、雲母、矽酸鈣、偏矽酸鈣、鋁矽酸鈉、鋁矽酸鈉 鉀和矽酸鈉；金屬硫酸鹽，例如硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、硫酸鋁鈉和硫酸鋁；石膏；蛭石；木 粉；氧化鋁三水合物；炭黑；金屬氧化物，例如氧化鈣（石灰）、氧化鋁、二氧化鈦、水合氧化 鋁、一水氧化鋁；和金屬亞硫酸鹽，例如亞硫酸鈣。
[0075] 增粘劑
[0076] 本實施例中可用的其他可選添加劑包括增粘劑或增稠劑。這些添加劑可添加到本 實施例的組合物中作為節省成本措施或作為加工助劑，其存在量不會對如此形成的組合物 的特性帶來顯著的不利影響。分散體粘度的增加通常取決於增稠劑濃度、聚合程度、化學組 成或其組合。合適的市售增稠劑的例子可以商品名"CAB-O-SIL M-5"得自麻薩諸塞州波士 頓的卡博特公司（Cabot Corporation，Boston，Massachusetts)。
[0077] 其他官能化添加劑
[0078] 本實施例中可用的其他可選添加劑包括消泡劑、潤滑劑、增塑劑、助磨劑、稀釋 齊U、染色劑和加工助劑。可用的消泡劑包括得自俄亥俄州辛辛那提的科寧公司（Cognis Corporation, Cincinnati, Ohio)的"F0AMSTAR S125"。可用的加工助劑包括幫助磨粒分 散於整個可聚合混合物中的酸性聚酯分散劑，例如得自德國韋塞爾的畢克化學有限公司 (Byk-Chemie，GmbH，Wesel，Germany)的 "BYK W-985，'。
[0079] 制各方法
[0080] 在制品100的一個示例性製備方法中，優選先將底膠樹脂112施加於背襯102的 主表面104上的多個分立區域中，從而在主表面104上形成無規則或有序的陣列，如（例 如）圖1和圖4所示。接下來，將磨粒114施加到底膠樹脂112的分立區域，並使底膠樹脂 112硬化。任選地，可將礦物施加到整個片上，然後從不包含底膠樹脂112的那些區域移除。 然後，優先將復膠樹脂施加於磨粒114和底膠樹脂112上並接觸背襯102 (但未施加於背襯 102的開放區域110)。最後，使復膠樹脂116硬化從而得到磨料製品100。
[0081] 更詳細地講，可利用接觸方法、非接觸方法或這二者的某種組合來實現底膠樹 脂112和復膠樹脂116的選擇性施加。合適的接觸方法包括倚靠製品的背襯安裝模板 (template)，例如絲網模版或編織篩網，以掩蔽不塗覆的區域。非接觸方法包括噴墨型印刷 法以及能夠選擇性地將圖案塗覆到背襯上而無需模板的其他技術。
[0082] 一個適用的接觸方法是模版（stencil)印刷。模版印刷使用框架來支撐樹脂阻擋 模版。模版形成開放區域，所述開放區域允許樹脂的轉印以在基底上生成清晰的圖像。輥 或橡皮掃帚橫跨絲網模版移動，迫使或抽吸樹脂或漿液經過開放區域中的織造網的線。
[0083] 絲網印刷也是一種模版印刷製備方法，其中設計絲綢或其他細網孔的絲網，使得 空白區域用不可滲透的物質塗覆，並且迫使樹脂或漿液穿過網孔到印刷表面上。有利的是， 可通過絲網印刷來印刷更薄外形和更高保真性的特徵結構。絲網印刷的示例性使用描述於 美國專利4, 759, 982 (Janssen等人）中。
[0084] 另一適用的接觸方法使用絲網印刷和模版印刷的組合，其中使用織造網來支撐模 版。孔版包括網孔開放區域，底膠樹脂/復膠樹脂可穿過所述開放區域按照所需分立區域 圖案沉積到背襯上。
[0085] 用於製備這些構造的另一可能的接觸方法是連續吻合塗覆操作，其中通過使片經 過輸送輥與壓料輥之間而將復膠在磨料礦物上對準塗覆，如在共同未決的非臨時性美國專 利申請公布2012/0000135 (Eilers等人）中所示例。任選地，丙烯酸酯底膠樹脂可直接按 計量置於輸送輥上。然後固化最終塗覆材料，從而得到完成的製品。
[0086] 圖5示出用於製備圖1-3所示圖案化帶塗層磨料製品的模版350。如圖所示，模版 350包括大致平坦的主體352以及延伸穿過主體352的多個孔354。任選地且如圖所示，框 架356從四面圍繞主體。模版350可由聚合物、金屬或陶瓷材料製成，並優選較薄。也可使 用金屬和編織塑料的組合。這些會增強模版的柔性。金屬模版可蝕刻成圖案。其他合適的 孔版材料包括厚度的範圍為1至20密耳（0. 076至0. 51毫米），更優選地範圍為3至7密 耳（0· 13至0· 25毫米）的聚酯膜。
[0087] 圖6更詳細地示出模版350的特徵結構。如圖所示，孔354呈現為六邊形排列的 簇和特徵結構，如先前針對製品100描述的。在一些實施例中，將合適的數字圖像上載到計 算機中，所述計算機自動引導雷射在模版主體352中切割孔354,從而以精確方式形成孔。
[0088] 有利的是，可使用模版350來得到精確限定的塗覆圖案。在一個實施例中，通過將 模版350疊加到背襯102上並將底膠樹脂112施加到模版350來將一層底膠樹脂112選擇 性地施加到背襯102上。在一些實施例中，利用橡皮掃帚、刮粉刀或其他刀狀裝置在單程中 施加底膠樹脂112。任選地，在硬化底膠樹脂112之前移除模版350。如果這樣的話，底膠 樹脂112的粘度優選充分高，使得極少流出，從而不會扭曲原來印刷的圖案。
[0089] 在一個實施例中，可利用粉末塗覆法或靜電塗覆法將礦物顆粒114沉積在底膠樹 脂層112上。在靜電塗覆中，在電場中施加磨粒114,從而允許顆粒114有利地與其垂直於 主表面104的長軸對準。在一些實施例中，將礦物顆粒114塗覆到整個塗覆的背襯102上， 顆粒114優先粘結到塗覆有發粘的底膠樹脂112的區域。在顆粒114優先塗覆到底膠樹脂 112上之後，使底膠樹脂112部分硬化或完全硬化。在一些實施例中，硬化步驟這樣進行： 使磨料製品100經受高溫、暴露於光化輻射或這二者的組合，以使底膠樹脂112交聯。然後 可將任何多餘的顆粒114從背襯102的未塗覆區域移除。
[0090] 在示例性最終塗覆步驟中，再次將模版350疊加在塗覆的背襯102上，設置成使得 孔354與先前硬化的底膠樹脂112和磨粒114對準。然後，通過將復膠樹脂116施加到孔 版350上來將復膠樹脂116優先施加於硬化的底膠樹脂112和磨粒114上。優選地，復膠 樹脂116的初始粘度允許復膠樹脂116在硬化之前流動並包封磨粒114和底膠樹脂112的 暴露區域。在一些實施例中，在硬化復膠樹脂之前移除孔版350。或者，在移除孔版350之 前進行硬化。最後，使復膠樹脂116硬化從而得到完成的磨料製品100。
[0091] 其他塗覆方法
[0092] 雖然絲網印刷或柔版印刷可提供精密且可複製的圖案，但絲網或孔版350的製造 會帶來大量人力和材料成本。可通過使用無需絲網或孔版即可獲得圖案化塗層的替代塗覆 方法來避免這些成本。有利的是，可使用所述技術的每一種來形成圖案化塗覆磨料，其中圖 案的範圍可從高度隨機到嚴格控制且可預測的圖案。示例性塗覆方法在下面的小節中有所 描述。
[0093] 遺淦
[0094] 可能有利的是，將底膠樹脂112直接噴塗在背襯102上以提供不完全聚結的細點 (或塗覆區域）的不規則圖案。點尺寸和聚結的程度可由若干因素控制，例如空氣壓力、噴 嘴尺寸和幾何形狀、塗層的粘度和從背襯102噴霧的距離。所得的噴霧圖案與圖4的實施例 中的隨機點圖案的區別可在於噴塗圖案不是預定的。由於未使用模板，每個帶塗層磨料制 品呈現點尺寸和分布的獨特二維構型。後續的製造步驟也不需要模板。在一個實施例中， 例如，通過靜電塗覆將磨粒114植入底膠樹脂112，使得顆粒至少部分地嵌入底膠層。在底 膠樹脂112固化後，可隨後使用例如之前所述的連續吻合塗覆操作，以與顆粒114和/或底 膠樹脂112對準的方式沉積復膠樹脂116。
[0095] 誇控潤溼
[0096] 另一種方法使用具有低表面能的背襯。在一個實施例中，整個背襯102可由低表 面能材料製成。或者，可將薄層的低表面能材料施加於常規背襯材料的表面。可包括氟化 聚合物、有機矽和某些聚烯烴在內的低表面能材料可通過色散（如，範德瓦爾斯）力與液體 相互作用。當連續塗覆在背襯102上時，底膠樹脂112可自發地"結珠"或從低表面能表面 退潤溼。這樣，可將底膠樹脂112的分立的島狀物橫跨背襯102均勻分布，然後使用已描述 的技術塗覆磨粒114和復膠樹脂116。可例如通過吻合塗覆法或通過優先使復膠樹脂116 在底膠樹脂112的島狀物上潤溼來實現與底膠樹脂112的對準。
[0097] 在另一個實施例中，通過如下方式可有利於底膠樹脂112圖案化：將化學上不相 似的表面沿著背襯的平面選擇性放置，從而提供化學圖案化表面。可通過將低能表面圖案 放置在高能表面上或相反地將高能表面圖案放置在低能表面上，來實現化學圖案化。這可 使用本領域已知的各種表面改性方法中的任何一種來完成。表面處理的示例性方法包括 例如美國專利公布2007/0231495(Ciliske等人）、2007/0234954(Ciliske等人）和美國 專利6, 352, 758 (Huang等人）中所述的電暈處理；美國專利5, 891，967 (Strobel等人）和 5, 900, 317 (Strobel等人）中所述的火焰處理；以及美國專利4, 594, 262 (Kreil等人）中 所述的電子束處理。
[0098] 也可例如通過機械研磨或壓印背襯而有利於此類圖案化層的形成。這些方法在美 國專利4, 877, 657(Yaver)中詳細描述。另一種可能情況是，低表面能背襯可與上述噴塗概 念聯合使用。
[0099] 粉末塗覆
[0100] 塗覆方法還可包括使樹脂以固態沉積的方法。這可例如通過用適當尺寸的聚合物 小珠對背襯102進行粉末塗覆來完成。聚合物小珠可由聚醯胺、環氧樹脂或一些其他底膠 樹脂112製成，並且具有使小珠能夠橫跨被塗覆的表面均勻分布的尺寸分布。任選地，然後 施加熱以部分地或完全地熔融聚合物小珠並形成底膠樹脂112的分立的島狀物。雖然樹脂 是發粘的，但樹脂島狀物可用合適的磨粒114塗覆並允許樹脂硬化。在一個優選的實施例 中，塗覆磨料的區域隨後使用例如連續吻合塗覆法用復膠樹脂116優先地塗覆。任選地，可 使用如上所述的表面改性的背襯以避免在塗覆法過程中樹脂島狀物的聚結。
[0101] 粉末塗覆提供了顯著優點，包括消除揮發性有機化合物（VOC)排放、能夠輕易回 收過量噴塗物以及總體減少製造過程中產生的有害廢物。
[0102] 可詵特徵結構
[0103] 如果需要，磨料製品100、200可包括一個或多個附加特徵結構，這些附加特徵結 構進一步增強易用性、性能或耐久性。例如，任選地，製品包括多個粉塵提取孔，所述孔連接 到真空源以從磨料製品的主表面去除粉塵和碎片。
[0104] 作為另一選擇，背襯102、202可包括纖維材料，例如稀鬆布或非織造材料，其面向 主表面104、204的相對方向。有利的是，所述纖維材料可有利於將製品100、200耦合到動 力工具。在一些實施例中，例如，背襯102、202包括粘扣附著系統的一半，而另一半設置在 固定於動力工具的板上。或者，可為此使用壓敏粘合劑。這樣的附著系統將製品100、200 固定於動力工具，同時允許在研磨操作之間方便地更換製品100、200。
[0105] 這些磨料製品的另外的選擇和優點描述於美國專利4, 988, 554 (Peterson等人）、 6, 682, 574 (Carter 等人）、6, 773, 474 (Koehnle 等人）和 7, 329, 175 (Woo 等人）中。
[0106] 實M
[0107] 除另有說明外，實例和說明書的其它部分中的所有份數、百分比、比例等均按重量 計，並且實例中使用的所有試劑均得自或可得自一般化學品供應商（例如，密蘇裡州聖路 易斯的西格瑪奧德裡奇公司（Sigma-Aldrich Company, Saint Louis，Mo·))，或者可以按常 規的方法進行合成。
[0108] 下面的縮寫用於描述所述實例：
[0109] 〇C ： 攝氏度
[0110] ° F: 華氏度
[0111] cm: 釐米
[0112] DC: 直流
[0113] ft/min. 英尺 / 分鐘
[0114] kg ： 千克
[0115] m/min. 米 / 分鐘
[0116] 密耳： 1〇_6英寸
[0117] μ m ： 微米
[0118] oz ： 盎司
[0119] UV: 紫外線
[0120] W： 瓦
[0121] in2: 平方英寸
[0122] cm2: 平方釐米
[0123] AWT :A重黃褐色紙，得自威斯康辛州沃索的沃索紙業公司（Wausau Paper Company, Wausau, Wisconsin)，隨後用苯乙烯-丁二烯橡膠飽和以使其防水。
[0124] CM-5 :熱解法二氧化矽，以商品名"CAB-0-SIL M-5"得自麻薩諸塞州波士頓的卡博 特公司(Cabot Corporation，Boston，Massachusetts) 〇
[0125] CPI-6976 :三芳基硫六氟銻酸鹽/碳酸丙二酯光引發劑，以商品名"CYRACURE CPI 6976"得自密西根州米德蘭的陶氏化學公司（Dow Chemical Company，Midland，Michigan)。
[0126] CWT :C重黃褐色紙，得自沃索紙業公司（Wausau Paper Company)，隨後用苯乙 烯-丁二烯橡膠飽和以使其防水。
[0127] D-1173 :α-羥基酮光引發劑，以商品名"DAR0⑶R 1173"新澤西州弗洛勒姆帕克 的巴斯夫公司（BASF Corporation，Florham Park，New Jersey)。
[0128] EP0N-828 :雙官能雙酚A環氧樹脂/環氧氯丙烷衍生樹脂（環氧當量為 185-192)，以商品名"ΕΡ0Ν 828"得自俄亥俄州哥倫布的瀚森化工公司（Hexion Specialty Chemicals, Columbus, Ohio) 〇
[0129] FEPA P150 :150等級的碳化矽礦物，得自伊利諾州諾茨布魯克的英國磨料公司 (UK Abrasives, Inc. , Northbrook,Illinois)〇
[0130] FEPA P320 :320等級的碳化娃礦物，得自英國磨料公司（UK Abrasives, Inc.)。
[0131] FEPA P600 :600等級的碳化娃礦物，得自英國磨料公司（UK Abrasives, Inc.)。
[0132] GC-80 :80等級的碳化矽礦物，以商品名"CARB0REX C-5-80"得自紐約州尼亞加拉 瀑布的華盛頓米爾斯電溶礦物公司（Washington Mills Electro Minerals Corporation， Niagara Falls, New York)〇
[0133] 1-819 :雙醯基膦光引發劑，以商品名"IRGA⑶RE 819"得自巴斯夫公司。
[0134] MX-10 :鋁矽酸鈉鉀填料，以商品名"MINEX 10"得自伊利諾州艾迪生的凱裡公 司(Cary Company, Addison, Illinois) 〇
[0135] SR-351 :三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，以商品名"SR351"得自賓夕法尼亞州埃克斯 頓的美國沙多瑪公司（Sartomer USA，LLC，Exton，Pennsylvania)。
[0136] UVPC :UV 顏料濃縮物，以商品名"CARB VIOLET UV PASTE TMPTA-S9S93"得自賓夕 法尼亞州多伊爾斯敦的濱彩公司（Penn Color，Inc.，Doylestown，Pennsylvania)。
[0137] UVR-6110 :3,4-環氧環己基甲基-3,4-環氧環己基甲酸醋，得自日本東點的大賽 ?路化學工業有限公司（Daicel Chemical Industries，Ltd.，Tokyo, Japan)。
[0138] W-985 :酸性聚酯表面活性劑，以商品名"BYK W-985"得自德國韋塞爾的畢克化學 有限公司（Byk-Chemie，GmbH，Wesel，Germany)
[0139] 測丨試
[0140] 切削測試1。
[0141] 將塗覆磨料層合到雙面粘合劑膜，並衝切成4英寸（10. 2cm)直徑的圓盤。將層 合的塗覆磨料固定到席夫爾式磨損測試儀（得自馬裡蘭州蓋瑟斯堡的弗雷澤精密公司 (Frazier Precision Co.，Gaithersburg, Maryland))的從動板，所述測試儀安裝用於溼 潤測試。4英寸（10.2cm)外徑X 1.27cm厚的圓盤形醋酸丁酸纖維素（CAB)丙烯酸塑料工 件可以以商品名"P0LYCAST"得自威斯康星州薩默塞特的普瑞科雷射公司（Preco Laser， Somerset, Wisconsin)。在安裝到席夫爾式測試儀的工件夾持器上之前記錄各工件的初始 重量。水流速設置為60克/分鐘。將14磅（6. 36kg)砝碼置於磨損測試儀載重臺上，將安 裝的磨料標本下降到工件上，打開機器。將機器設置為運轉500循環，然後自動停止。在測 試的每一組500循環之後，將工件用水衝洗，乾燥並稱重。每一 500循環組的累積切削量為 初始重量與每一測試之後的重量之間的差值，記錄為4個測量的平均值。
[0142] 切削測試2。
[0143] 底漆塗覆的測試面板如下製得。使用壓縮空氣清潔18X24英寸 (45. 72 X 60. 96cm)鋼面板的表面，然後使用獲自賓夕法尼亞州匹茲堡的PPG工業公司（PPG Industries，Pittsburgh，Pennsylvania)的 "DX300WAX&GREASE REMOVER" 型清潔器噴霧， 並使用紙巾擦乾。表面底漆根據PPG工業公司（PPG Industries)的推薦製得：
[0144] 4 體積份： ENVIR0BASE 高性能 ECP15
[0145] 1體積份" 標準底塗層硬化劑EH391
[0146] 10 體積 ％或如所需： REDUCER DT870
[0147] 使用來自明尼蘇達州聖保羅的3M公司（3M Company, St. Paul，Minnesota)的"3M ACXUSPRAY HG09"型噴槍，將表面底漆的三個連續溼潤塗層施用至面板。每個溼潤塗層之間 的閃斷時間在23°C下為5分鐘。在第三塗覆之後，面板在33°C下乾燥1. 5小時。
[0148] 將3x9英寸（7. 62X22. 86cm)磨料樣品浸入70。F(21. 1°C )自來水中達16小 時。然後將樣品圍繞來自3M公司（3M Company)的"HAND SAND BLOCK，PN 03149"型橡 膠手動塊（hand block)纏繞，並使用已有的銷軸固定於塊的每一端上，使得5X2. 5英寸 (12. 7X6. 35cm)區域抵靠所述塊為平坦的。然後以50衝程間隔手動研磨預稱重的表面底 漆塗覆的面板達總共200個衝程。在每個循環之間，將表面碎片從面板上刷去，將面板再稱 重，在開始下一循環之前將砂磨塊短暫沒入水中。計算總重量損失（切削），並測量最終表 面光潔度。
[0149] 切削測試3。
[0150] 使用2. 25X4. 25英寸衝模（5. 72X10. 8cm)，橫跨磨料樣品的幅材從左、中和右 切削3個測試片。使用橡膠輥將雙面粘合帶施用至磨料背襯，並使用壓力確保帶的接觸。 將獲自密西根州希爾斯代爾的ACT實驗室公司（ACT Laboratories, Inc. ,Hillsdale, Michigan)的具有底漆、底層和清漆的大約8密耳（0. 2mm)塗層的18X30英寸X32密耳 (45. 7X76. 2X0. 081cm)黑色塗漆冷軋鋼面板置於砂磨平臺上。使用尺子和蠟筆在面板上 標記間隔大約2. 5英寸（6. 45cm)的砂磨軌跡。使用壓敏粘合劑使用10鎊（4. 54kg)下的 手柄將磨料樣品附接至經稱重的砂磨塊磨砂機。用海綿潤溼樣品，將經稱重的塊置於軌跡 的後部，以190克/30秒的速率將水滴在面板上，砂磨樣品達30個前後循環。從軌跡上移 去砂磨塊，關閉供水，乾燥經砂磨的表面，再稱重面板，測量表面光潔度。然後重複砂磨過程 達另外60個循環，每個樣品達總共90個循環，計算總重量損失（切削），並測量面板的最終 表面光潔度。
[0151] 表面光潔度測量
[0152] 工件的表面光潔度由Rz和Ra限定。通過如下方式確定Rz :計算輪廓的五個最高 峰與中線的偏離（或距離）大小的算術平均值並計算輪廓的五個最低谷與其中線的偏離 (或距離）大小的平均值。然後將這兩個平均值相加，從而確定Rz。Ra是輪廓與其中線的 偏離（或距離）大小的算術均值。在與四次切削測試相對應的四個重複試樣的每者上的三 個位置中利用輪廓曲線儀（可以商品名"SURTR0NIC 25 PR0FIL0METER"得自英國萊斯特的 泰勒霍普森有限公司（Taylor Hobson, Inc.，Leicester, England))測量Rz和Ra這兩者。 掃描長度為〇. 03英寸（0. 0762釐米）。
[0153] 環氣丙烯酸酯底膠樹脂1。
[0154] 將 90. 0 克 ΕΡ0Ν-828、63· 3 克 UVR-6110 和 63. 3 克 SR-351 裝入 16οζ· (0· 47 升） 黑色塑料容器中，並使用高速混合機在70° F(21.1°C)下在樹脂中分散5分鐘。向該混合 物中添加1. 5克W-985,並在70° F (21. 1°C )下分散3分鐘。在混合機仍在運轉的情況下， 在大約15分鐘內逐步添加100. 0克MX-10。將6. 3克的CPI-6976和0. 25克的1-819添加 到樹脂，並分散直至均勻（大約5分鐘）。最後，在大約15分鐘內逐漸添加3. 0克的CM-5 直至均勻分散。
[0155] 環氣丙烯酸酯復膠樹脂1。
[0156] 將 400. 0 克 ΕΡ0Ν-828、300· 0 克 UVR-6110 和 300. 0 克 SR-351 裝入 16οζ· (0· 47 升） 黑色塑料容器中，並使用高速混合機在70° F(21.1°C)下在樹脂中分散5分鐘。向該混合 物添加30. 0克CPI-6976和10. 0克D-1173,並分散直至均勻（大約10分鐘）。
[0157] 環氣丙烯酸酯底膠樹脂2。
[0158] 將 1551. 2 克 UVR 6110、664· 8 克 SR-351 和 24. 0 克 W985 裝入 128οζ· (3. 79 升） 黑色塑料容器中，並使用高速混合機在70° F(21. 1°C )下混合5分鐘。在混合機仍在運轉 的情況下，在大約15分鐘內逐步添加1，600. 0克MX-10。將120. 0克的CPI-6976和40. 0 克1-819添加至樹脂中，並分散直至均勻（大約5分鐘）。最後，在大約15分鐘內逐漸添加 32. O克CM-5直至均勻分散。
[0159] 環氣丙烯酸酯復膠樹脂2。
[0160] 將 2800. 0 克 UVR-6100 和 1200. 0 克 SR-351 裝入 128οζ· (3. 79 升）黑色塑料容器 中，並使用高速混合機在70° F(21. 1°C )下分散5分鐘。在混合機仍在運轉的情況下，將 125. 0克CPI-6976和41. 7克D-1173添加至樹脂中，並分散直至均勻（大約5分鐘）。
[0161] 實例 1
[0162] 具有9英寸Xll英寸（22. 86X27. 94cm)的印刷區域、12密耳（0. 305mm)的孔 直徑和16%百分比印刷區域的23英寸X31英寸（58. 42X78. 74cm)的鋁框平臺聚酯158 絲網印刷網片獲自麻薩諸塞州洛厄爾的光刻技術公司（Photo Etch Technology, Lowell, Massachusetts)。每單位面積的特徵結構數估計為1414個特徵結構/英寸2 (219個特徵 結構/cm2)。將帶框網片安裝在絲網印刷機上，並將12英寸X 20英寸（30. 48 X 50. 8cm)的 CWT紙片用膠帶粘到印刷機背襯板上，並且將所述板對準地固定在絲網印刷機內。使用聚氨 酯橡皮掃帚在70° F(21. 1°C )下將大約75克環氧丙烯酸酯底膠樹脂1鋪展於網片上，隨 後印刷至紙背襯上。
[0163] 將背襯板與塗覆紙組件立即從絲網印刷機移除。將FEPA-P150礦物均勻鋪展於 10英寸X 18英寸（25.4X45. 72cm)金屬板上，以製得礦物床。然後將鋼面板-膜組件的 環氧丙烯酸酯塗覆表面懸掛於礦物床上方1英寸（2. 54cm)，通過橫跨金屬板和鋼面板-膜 組件施加10-20千伏DC而將礦物靜電轉移至塗覆表面。然後使樣品以16. 4英尺/分鐘 (5.0m/min)(對應於2,814mJ/cm2的總劑量）通過紫外處理器，之後使用得自密蘇裡州聖路 易斯的艾默生電氣公司（Emerson Electrical Co.，St. Louis，Missouri)的型號 "RIDGID WD14500"的具有刷毛附件的車間真空吸塵器移除殘餘礦物。從印刷機背襯板上取出樣品， 膠帶粘結至載體幅材，然後使用輥塗機在大約5m/min下施用在乙酸乙酯中稀釋至I : 1重 量比的環氧丙烯酸酯復膠樹脂1。具有鋼上輥和浸入復膠的90肖氏硬度A硬度計橡膠底輥 的棍塗機獲自明尼蘇達州明尼阿波利斯的鷹牌工具公司（Eagle Tool, Inc. ,Minneapolis, Minnesota)。將經稀釋的復膠樹脂連續施用於圖案化印刷的磨料上，並不連續地施用於紙 的非磨料區域中。塗覆紙通過經過UV處理機（可得自新澤西州默裡山的美國紫外線公 司（American Ultraviolet Company，Murray Hill，New Jersey)，使用依次在 400W/英 寸（157. 5W/cm)下操作的兩個V-燈泡和40ft/min(12. 19m/min)的幅材速度，對應於大約 894mJ/cm2的總劑量）一次，並隨後在284° F(140°C )下熱固化5分鐘而固化。
[0164] 然後使樣品經受切削測試1，並根據上述方法評價光潔度。結果列於表1。
[0165] 實例 2
[0166] 根據實例1中描述的一般工序製備磨料樣品，其中用於施用底膠樹脂的絲網具有 0.015英寸（0.38mm)的特徵結構直徑和12%的％印刷覆蓋區域。每單位面積的特徵結構 數估計為679個特徵結構/英寸 2 (105個特徵結構/cm2)。
[0167] 實例 3
[0168] 根據實例1中描述的一般工序製備磨料樣品，其中用於施用底膠樹脂的絲網具有 0.015英寸（0.38mm)的特徵結構直徑和20%的％印刷覆蓋區域。每單位面積的特徵結構 數估計為1131個特徵結構/英寸 2 (175個特徵結構/cm2)。
[0169] 實例 4
[0170] 根據實例1中描述的一般工序製備磨料樣品，其中用於施用底膠樹脂的絲網具有 0.020英寸（0.51mm)的特徵結構直徑和10%的％印刷覆蓋區域。每單位面積的特徵結構 數估計為318個特徵結構/英寸 2 (49個特徵結構/cm2)。
[0171] 實例 5
[0172] 根據實例1中描述的一般工序製備磨料樣品，其中用於施用底膠樹脂的絲網具有 0.020英寸（0.51mm)的特徵結構直徑和16%的％印刷覆蓋區域。每單位面積的特徵結構 數估計為509個特徵結構/英寸 2 (79個特徵結構/cm2)。
[0173] 實例 6
[0174] 根據實例1中描述的一般工序製備磨料樣品，其中用於施用底膠樹脂的絲網具有 0.020英寸（0.51mm)的特徵結構直徑和20%的％印刷覆蓋區域。每單位面積的特徵結構 數估計為636個特徵結構/英寸 2 (99個特徵結構/cm2)。
[0175] 實例 7
[0176] 根據實例1中描述的一般工序製備磨料樣品，其中用於施用底膠樹脂的絲網具有 0.025英寸（0.64mm)的特徵結構直徑和12%的％印刷覆蓋區域。每單位面積的特徵結構 數估計為244個特徵結構/英寸 2 (38個特徵結構/cm2)。
[0177] 實例 8
[0178] 根據實例1中描述的一般工序製備磨料樣品，其中用於施用底膠樹脂的絲網具有 0.025英寸（0.64mm)的特徵結構直徑和20%的％印刷覆蓋區域。每單位面積的特徵結構 數估計為407個特徵結構/英寸 2 (63個特徵結構/cm2)。
[0179] 實例 9
[0180] 根據實例1中描述的一般工序製備磨料樣品，其中用於施用底膠樹脂的絲網具有 0.028英寸（0.64mm)的特徵結構直徑和16%的％印刷覆蓋區域。每單位面積的特徵結構 數估計為260個特徵結構/英寸 2 (40個特徵結構/cm2)。
[0181] 表 1
[0182]

【權利要求】
1. 一種磨料製品，包括： 柔性背襯，其具有主表面； 底膠樹脂，其接觸所述主表面，並以預先確定的圖案橫跨所述主表面延伸； 磨粒，其接觸所述底膠樹脂並且從與所述主表面的平面垂直的方向觀察時與所述底膠 樹脂大致對準；和 復膠樹脂，其接觸所述磨粒和所述底膠樹脂，從與所述主表面的平面垂直的方向觀察 時，所述復膠樹脂與所述磨粒和所述底膠樹脂兩者大致對準，其中所述主表面的接觸所述 底膠樹脂的區域與所述主表面的未接觸所述底膠樹脂的區域大致共面，並且其中所述預先 確定的圖案包括多個特徵結構，所述多個特徵結構具有範圍為約30個特徵結構/平方釐米 至約300個特徵結構/平方釐米的面密度和範圍為約0. 1毫米至約1. 5毫米的平均特徵結 構直徑。
2. -種磨料製品，包括： 柔性背襯，其具有主表面； 底膠樹脂，其接觸所述主表面，並以預先確定的圖案橫跨所述主表面延伸，所述底膠樹 脂層具有平均底膠層厚度； 磨粒，其接觸所述底膠樹脂並且從與所述主表面的平面垂直的方向觀察時與所述底膠 樹脂大致對準，所述磨粒具有範圍為約20微米至約250微米的平均磨粒尺寸和範圍為所述 平均磨粒尺寸的33 %至100%的平均底膠層厚度；和 復膠樹脂，其接觸所述磨粒和所述底膠樹脂，從與所述主表面的平面垂直的方向觀察 時，所述復膠樹脂與所述磨粒和所述底膠樹脂兩者大致對準，其中所述主表面的接觸所述 底膠樹脂的區域與所述主表面的未接觸所述底膠樹脂的區域大致共面。
3. 根據權利要求2所述的磨料製品，其中所述預先確定的圖案包括多個特徵結構，所 述多個特徵結構具有範圍為約30個特徵結構/平方釐米至約300個特徵結構/平方釐米 的面密度和範圍為約〇. 1毫米至約1. 5毫米的平均特徵結構直徑。
4. 一種磨料製品，包括： 柔性背襯，其具有大致平坦的主表面；和 在所述主表面上根據二維圖案布置的多個分立的島狀物，每個島狀物包括： 底膠樹脂，其接觸所述背襯； 磨粒，其接觸所述底膠樹脂；和 復膠樹脂，其接觸所述底膠樹脂、所述磨粒和所述背襯，其中所述主表面的圍繞所述島 狀物的區域不接觸所述底膠樹脂、磨粒或復膠樹脂，並且其中所述預先確定的圖案包括多 個特徵結構，所述多個特徵結構具有範圍為約30個特徵結構/平方釐米至約300個特徵結 構/平方釐米的面密度和範圍為約0. 1毫米至約1. 5毫米的平均特徵結構直徑。
5. -種磨料製品，包括： 柔性背襯，其具有大致平坦的主表面；和 在所述主表面上根據二維圖案布置的多個分立的島狀物，每個島狀物包括： 底膠樹脂，其接觸所述背襯，所述底膠樹脂層具有平均底膠層厚度； 磨粒，其接觸所述底膠樹脂，所述磨粒具有範圍為約20微米至約250微米的平均磨粒 尺寸和範圍為所述平均磨粒尺寸的33%至100%的平均底膠層厚度；和 復膠樹脂，其接觸所述底膠樹脂、所述磨粒和所述背襯，其中所述主表面的圍繞所述島 狀物的區域不接觸所述底膠樹脂、磨粒或復膠樹脂。
6. 根據權利要求5所述的磨料製品，其中所述二維圖案包括多個特徵結構，所述多個 特徵結構具有範圍為約30個特徵結構/平方釐米至約300個特徵結構/平方釐米的面密 度和範圍為約0. 1毫米至約1. 5毫米的平均特徵結構直徑。
7. 根據權利要求6所述的磨料製品，其中所述平均特徵結構直徑的範圍為約0. 25毫米 至約1. 5毫米。
8. 根據權利要求2、3、5或6所述的磨料製品，其中所述平均底膠層厚度的範圍為所述 平均磨粒尺寸的約40 %至約80%。
9. 根據權利要求8所述的磨料製品，其中所述平均底膠層厚度的範圍為所述平均磨粒 尺寸的約50 %至約60%。
10. 根據權利要求1-9中任一項所述的磨料製品，還包括頂膠樹脂，其接觸所述復膠樹 脂並且從與所述主表面的平面垂直的方向觀察時與所述復膠樹脂大致對準，所述頂膠樹脂 提供增強的潤滑性。
11. 根據權利要求1-9中任一項所述的磨料製品，其中所述磨粒具有範圍為約70微米 至約250微米的平均磨粒尺寸，並且所述底膠樹脂覆蓋所述主表面的至多30%。
12. 根據權利要求11所述的磨料製品，其中所述平均磨粒尺寸的範圍為約70微米至約 250微米，並且所述底膠樹脂覆蓋所述主表面的至多10%。
13. 根據權利要求1-9中任一項所述的磨料製品，其中所述磨粒具有範圍為約20微米 至70微米的平均磨粒尺寸，並且所述底膠樹脂覆蓋所述主表面的至多70%。
14. 根據權利要求13所述的磨料製品，其中所述平均磨粒尺寸的範圍為約20微米至 70微米，並且所述底膠樹脂覆蓋所述主表面的至多50%。
15. 根據權利要求1-9中任一項所述的磨料製品，其中所述圖案包括多個重複的多邊 形簇。
16. 根據權利要求1-9中任一項所述的磨料製品，其中所述圖案是大致圓形特徵結構 的無規陣列。
17. 根據權利要求1-9中任一項所述的磨料製品，其中基本上所有的所述磨粒被所述 底膠樹脂和復膠樹脂的組合包封。
【文檔編號】B24D3/28GK104428105SQ201380035649
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年6月26日 優先權日:2012年7月6日
【發明者】德博拉·J·愛勒斯, 傑弗裡·R·詹森 申請人:3M創新有限公司