含有由彈性體粘合的成形磨粒團聚物的非織造磨料制品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種非織造磨料制品，所述非織造磨料制品由以下各項形成：非織造幅材，和包括通過第一柔性粘合劑粘合在一起的成形陶瓷磨粒團聚物，以及將所述團聚物粘合到所述非織造纖維幅材的第二粘合劑。
【專利說明】含有由彈性體粘合的成形磨粒團聚物的非織造磨料制品
【背景技術(shù)】
[0001]非織造磨料制品通常具有非織造幅材(如膨松有彈性的開口纖維幅材)、磨粒和粘合材料(通常稱為“粘合劑”)，所述粘合劑將非織造幅材內(nèi)的纖維彼此粘合并將所述磨粒固定到非織造幅材上。非織造磨料制品的實例包括非織造磨料手墊，例如由明尼蘇達州圣保羅的 3M 公司(3M Company of Saint Paul, Minnesota)以商品名 “SCOTCH-BRITE” 出售的那些。
[0002]非織造磨料制品的其他實例包括回旋磨輪和成套磨輪。非織造磨輪通常具有穿過用粘合劑粘合在一起的非織造幅材層分布的磨粒，所述粘合劑將非織造幅材層粘合在一起，同樣將磨粒粘合到非織造幅材上。成套磨輪具有以平行方式排列的各個非織造幅材盤，以形成具有中空軸芯的圓柱體。或者，回旋磨輪具有繞著芯構(gòu)件螺旋地卷繞并固定到芯構(gòu)件上的非織造幅材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在工件上使用非織造磨料制品時它們的切削和所得光潔度為導(dǎo)入性能屬性。對于一些應(yīng)用而言，非常期望降低工件的所得表面粗糙度(光潔度)同時維持或甚至增加使用中非織造磨料制品的切削。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，如根據(jù)所公開的測試方法所評估，根據(jù)本發(fā)明的非織造磨料制品當與如實例中所示的可供選擇的非織造磨料制品相比時在表面光潔度方面表現(xiàn)出顯著改進。
[0004]具體地講，當制備成形陶瓷磨粒的團聚物時使用柔性粘合劑(例如聚氨酯粘合劑)，發(fā)現(xiàn)工件的所得表面光潔度得到顯著改進。這一發(fā)現(xiàn)相當令人驚訝，這是因為此前認為用于制備團聚物的粘合劑不是非織造磨料制品的所得光潔度的顯著促成因素。此前，當在每個輪中使用相同磨粒尺寸和量時，所得表面光潔度歸因于在磨輪中將非織造層固定在一起的粘合劑類型(氨基甲酸酯對比酚醛)。另外，令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，成形磨粒的柔性粘合團聚物產(chǎn)生比使用未團聚的相同的成形磨粒制備的非織造磨料制品更好的光潔度。此前，認為使成形磨粒團聚將只是增加磨料制品的壽命，且所得光潔度將與具有相同尺寸的未團聚磨粒相同。
[0005]因此，在一個方面，本發(fā)明在于一種非織造磨料制品，所述非織造磨料制品包括非織造幅材；團聚物，所述團聚物包括通過第一柔性粘合劑粘合在一起的成形陶瓷磨粒；以及將所述團聚物粘合到所述非織造纖維幅材的第二粘合劑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]在說明書和附圖中重復(fù)使用的參考標號旨在表示本發(fā)明相同或類似的特征或元件。
[0007]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性非織造磨料制品的透視圖；
[0008]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的示例性回旋磨輪的透視示意圖；和
[0009]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的示例性成套磨輪的透視示意圖。[0010]圖4是由成形磨粒制成的磨料團聚物的一個實施例的顯微照片。
[0011]圖5是由成形磨粒制成的磨料團聚物的另一個實施例的顯微照片。
[0012]圖6是由成形磨粒制成的磨料團聚物的另一個實施例的顯微照片。
[0013]定義
[0014]如本文所用，詞語“包含”、“具有”和“包括”的變型形式在法律上是具有等同含義的開放型術(shù)語。因此，除了列舉的元件、功能、步驟或限制之外，還可以有其他未列舉的元件、功能、步驟或限制。
[0015]如本文所用，術(shù)語“固化”意指通過干燥(即蒸發(fā)溶劑)、聚合(如提供可固化聚氨酯預(yù)聚物的充足鏈延伸度)或冷卻熔融材料來使材料硬化。
[0016]如本文所用，術(shù)語“柔性粘合劑”意指固化的粘合劑材料具有一定的彈性模量使得固化的粘合劑材料能夠大幅度彎曲而不斷裂，不同于會斷裂的酚醛粘合劑。在本發(fā)明的各個實施例中，如通過ASTM D882測試，彈性模量可以小于28，000 ;或小于25，000或小于23，OOOpsi。合適的柔性粘合劑的實例包括聚氨酯、聚脲、聚異戊二烯、聚丁二烯、聚氯丁二烯、丁基橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚物和腈橡膠的那些。
[0017]如本文所用，“成形陶瓷磨?！币庵妇哂兄辽俨糠值貜?fù)制的形狀的磨粒。制備成形磨粒的非限制性工藝包括:在具有預(yù)定形狀的模具中使前體陶瓷磨粒成形以制備成形陶瓷磨粒；使所述前體陶瓷磨粒通過具有預(yù)定形狀的孔口擠出；通過具有預(yù)定形狀的印刷絲網(wǎng)中的開口印刷所述前體陶瓷磨粒，或者將所述前體陶瓷磨粒壓印為預(yù)定形狀或圖案。成形陶瓷磨粒的非限制性實例包括成形陶瓷磨粒，例如以下文獻中公開的三角片:美國專利 RE35, 570,5, 201，916 和 5，984，998 ;美國專利公布 2009/0169816,2009/0165394,2010/0151195、2010/0151201、2010/0146867、2010/0151196 和 2010/0319269，或由圣戈班磨料公司(Saint-Gobain Abrasives)生產(chǎn)的通常具有圓形橫截面的細長陶瓷棒/細絲,其實例在美國專利號5，372，620中公開。
[0018]如本文所用，術(shù)語“礦物”意指磨?；蚰チＥc填料的混合物。
【具體實施方式】
[0019]根據(jù)本發(fā)明的各種示例性磨料制品，包括膨松有彈性的開口非織造磨料制品(如幅材和片材)、成套磨輪和回旋磨輪，可以通過包括例如以下步驟的工藝制造:在非織造幅材上涂布通常呈漿液形式的可固化組合物。該可固化組合物包含:可固化聚氨酯預(yù)聚物；有效量的胺固化劑；陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、氟化非離子表面活性劑或基于硅樹脂的非離子表面活性劑中的至少一種；和雙齒氨基硅烷。在形成回旋磨輪或成套磨輪的過程中，通常相對于膨松有彈性的開口非織造纖維制品中所用的非織造幅材壓縮非織造幅材(即，使其致密)。
[0020]非織誥幅材
[0021]適用于上述磨料制品中的非織造幅材為磨料領(lǐng)域中所熟知。通常，非織造幅材包含纏結(jié)的纖維幅材。纖維可以包括連續(xù)纖維、短纖維或其組合。舉例來說，非織造幅材可以包括長度為至少約20毫米(mm)、至少約30mm或至少約40mm以及小于約110mm、小于約85mm或小于約65mm的短纖維，但也可以使用更短和更長的纖維(例如連續(xù)細絲)。纖維的細度或線密度可以為至少約1.7分特(dtex,即，克/10000米)、至少約6dtex,或至少約17dtex,以及小于約560dtex、小于約280dtex,或小于約120dtex,但也可以使用具有更小和/或更大線密度的纖維。具有不同線密度的纖維的混合物可以適用于例如提供一種磨料制品，所述磨料制品在使用時將會產(chǎn)生特別優(yōu)選的表面光潔度。如果使用的是紡粘非織造物，則長絲可以具有大得多的直徑，例如，直徑高達2mm或更大。
[0022]可以例如通過常規(guī)的氣流成網(wǎng)、梳理、縫編、紡粘、濕法成網(wǎng)和/或熔噴程序制造非織造幅材?？梢允褂美缈梢陨唐访癛ANDO WEBBER”從紐約馬其頓的蘭多機械公司(Rando Machine Company, Macedon, New York)商購獲得的設(shè)備制備氣流成網(wǎng)非織造幅材。
[0023]通常選擇這樣的非織造幅材:所述非織造幅材與粘附粘合劑和磨粒適宜地相容、同時還可與制品的其他組件組合地加工，并且通?？梢猿惺芗庸l件(例如溫度)，例如涂覆和固化可固化組合物的過程中采用的那些條件?？梢赃x擇纖維，使其影響磨料制品的特性，例如，柔性、彈性、耐用性或保質(zhì)期、研磨性和光潔度特性?？赡苓m用的纖維的實例包括天然纖維、合成纖維以及天然和/或合成纖維的混合物。合成纖維的實例包括利用聚酯(如，聚對苯二甲酸乙二醇酯)、尼龍(如，六亞甲基己二酰胺、聚己內(nèi)酰胺)、聚丙烯、丙烯腈(例如，丙烯酸類樹脂)、人造絲、醋酸纖維素、聚偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物以及氯乙烯-丙烯腈共聚物制備的那些。合適的天然纖維的實例包括棉花、羊毛、黃麻和大麻。纖維可以是天然的材料或從(例如)衣服碎料、地毯制備、纖維制備或紡織物加工中回收的再循環(huán)材料或廢料。纖維可以是均勻的或可以是復(fù)合材料，如，雙組分纖維(例如，共紡的皮/芯型纖維)。這些纖維可以是拉伸的和卷曲的，但也可以是連續(xù)長絲，例如通過擠出法形成的那些。也可以使用纖維組合。
[0024]在注入可固化組合物之前，當進行任何涂覆(例如，用具有可固化組合物或可選的預(yù)粘合樹脂涂覆)之前測量時，非織造纖維幅材每單位面積的重量(即，基重)通常為:至少約50克/平方米(gsm),至少約IOOgsm,或至少約200gsm,和/或小于約400gsm、小于約350gsm或小于約300gsm,盡管也可以使用更大和更小的基重。另外,在注入可固化組合物之前，纖維幅材的厚度通常為至少約5mm、至少約6mm或至少約IOmm和/或小于約200mm、小于約75mm,或小于約30mm,盡管也可以使用更大和更小的厚度。
[0025]與非織造磨料制品、磨輪和它們的制造方法相關(guān)的其他細節(jié)可見于例如美國專利號 2，958，593 (Hoover 等人)、5，591，239 (Larson 等人)、6，017，831 (Beardsley 等人)和美國專利申請公布2006/0041065A1 (Barber, Jr.)中。
[0026]很多情況下，在用可固化組合物涂布之前將預(yù)粘合樹脂涂覆到非織造幅材上是有用的。預(yù)粘合樹脂用于例如在處理過程中幫助保持非織造幅材的完整性，且還可以促進氨基甲酸酯粘合劑與非織造幅材的粘合。預(yù)粘合樹脂的實例包括酚醛樹脂、氨基甲酸酯樹脂、皮膠、丙烯酸類樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂及其組合。通常將以此方式使用的預(yù)粘合樹脂的量調(diào)節(jié)為符合在纖維的交叉接觸點處將纖維粘合在一起的最小量。如果非織造幅材包括可熱粘合的纖維，那么非織造幅材的熱粘合也可以有助于在加工過程中保持幅材的完整性。
[0027]
[0028]可用于并入到本發(fā)明的團聚物中的磨粒是成形陶瓷磨粒，且具體地講是成形陶瓷磨粒。根據(jù)共同未決的美國專利公布2010/0151196的公開內(nèi)容制備成形陶瓷磨粒。通過使氧化鋁溶膠凝膠從例如邊長為0.054英寸(1.37mm)且模具深度為0.012英寸(0.3mm)的等邊三角形形狀的聚丙烯模具腔成形來制備成形陶瓷磨粒。在干燥并燒制之后，這些所得成形陶瓷磨粒構(gòu)成約570微米(最長尺寸)的三角片且將通過30目篩網(wǎng)。
[0029]除成形陶瓷磨粒之外，本發(fā)明制品還可以含有常規(guī)的(如壓碎的)磨粒。可用于與成形陶瓷磨粒共混的常規(guī)的磨粒的實例包括磨料領(lǐng)域中已知的任何磨粒。示例性可用磨粒包括基于熔融氧化鋁的材料，例如氧化鋁、陶瓷氧化鋁(它可以包括一種或多種金屬氧化物改性劑和/或促結(jié)晶劑或成核劑)、和經(jīng)過熱處理的氧化鋁、碳化硅、共熔融的氧化鋁-氧化鋯、金剛石、二氧化鈰、二硼化鈦、立方氮化硼、碳化硼、石榴石、燧石、金剛砂、由溶膠-凝膠得到的磨粒、和它們的混合物。這些磨粒可以是(例如)單獨的粒子、聚集體、復(fù)合粒子以及它們的混合物的形式。
[0030]常規(guī)的磨?？梢?例如)具有至少約0.1微米、至少約I微米或至少約10微米以及小于約2000微米、小于約1300微米或至少約1000微米的平均直徑，但也可以使用更大和更小的磨粒。舉例來說，常規(guī)的磨?？梢跃哂心チＰ袠I(yè)指定的標稱等級。此類磨料行業(yè)認可的級配標準包括稱為美國國家標準協(xié)會(American National StandardsInstitute, Inc., ANSI)標準、歐洲研磨產(chǎn)品制造商聯(lián)合會(Federation of EuropeanProducers of Abrasive Products, FEPA)標準以及日本行業(yè)標準(Japenese IndustrialStandards, JIS)標準。示例性的ANSI等級名稱(g卩，指定的標稱等級)包括:ANSI 4、ANSI
6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 40、ANSI 50、ANSI 60、ANSI 80、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI400 和 ANSI 600。示例性的 FEPA 牌號名稱包括 P8、P12、P16、P24、P36、P40、P50、P60、P80、P100、P120、P150、P180、P220、P320、P400、P500、600、P800、P1000、和 P1200。示例性的 JIS牌號名稱包括 HS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS 180、JIS220、JIS 240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000 和 JIS10000。
[0031]磨粒閉聚物
[0032]本發(fā)明團聚物包括第一柔性粘合劑。合適的柔性粘合劑的實例包括聚氨酯、聚脲、聚異戊二烯、聚丁二烯、聚氯丁二烯、丁基橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚物和腈橡膠的那些。
[0033]用于制備包括成形陶瓷磨粒的團聚物的典型的柔性粘合劑是聚氨酯粘合劑?？捎玫陌被姿狨ヮA(yù)聚物的實例包括聚異氰酸酯以及其嵌段形式。通常，在環(huán)境條件(例如，溫度范圍為約20°C至約25°C)下，嵌段聚異氰酸酯基本與異氰酸酯活性化合物(例如，胺、醇、硫醇等)不反應(yīng)，但在施加足夠的熱能時，阻斷劑被釋放，從而產(chǎn)生異氰酸酯官能團，該官能團與胺固化劑反應(yīng)，形成共價鍵。
[0034]可用的聚異氰酸酯包括(例如)脂族聚異氰酸酯(例如，六亞甲基二異氰酸酯或三甲基六亞甲基二異氰酸酯)、脂環(huán)烴聚異氰酸酯(例如，氫化亞二甲苯基二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯)、芳族聚異氰酸酯(例如，甲代亞苯基二異氰酸酯或4，4’ - 二苯甲烷二異氰酸酯)、任何上述聚異氰酸酯與多元醇的加合物(例如，二醇、含低分子量含羥基聚酯樹月旨、水等)、上述聚異氰酸酯的加合物(例如，異氰脲酸酯、縮二脲)以及它們的混合物。
[0035]可用的可商購獲得的聚異氰酸酯包括(例如)可得自康涅狄格州米德柏利的科聚亞公司(Chemtura Corporation, Middlebury, Connecticut)的商品名為 “ADIPRENE”(例如 “ADIPRENE L0311”、“ADIPRENE LlOO ”、“ADIPRENE L167”、“ADIPRENE L213”、“ADIPRENE L315”、“ADIPRENE L680'“ADIPRENE LF1800A”、“ADIPRENE LF600D'“ADIPRENELFP1950A”、“ADIPRENE LFP2950A”、“ADIPRENE LFP590D”、“ADIPRENE LW520” 和“ADIPRENEPP1095”)的那些；可得自賓西法尼亞州匹茲堡的拜耳公司(Bayer Corporation, Pittsburgh, Pennsylvania)的商品名為 “MONDUR”(例如，“M0NDUR1437”、“M0NDUR MP-095”或“M0NDUR448”)的聚異氰酸酯；以及可得自賓西法尼亞州阿倫敦的空氣化工產(chǎn)品公司(Air Products and Chemicals, Allentown, Pennsylvania)的商品名為 “AIRTHANE” 和“VERSATHANE” (例如“AIRTHANE APC-504”、“AIRTHANE PST-95A”、“AIRTHANE PST-85A”、“AIRTHANE PET-91A”、“AIRTHANE PET-75D”、“VERSATHANE STE-95A”、“VERSATHANESTE-P95”、“VERSATHANE STS-55”、“VERSATHANE SME-90A” 和 “VERSATHANE MS-90A”)的聚異氰酸酯。
[0036]為了延長適用壽命，例如，可以根據(jù)本領(lǐng)域內(nèi)已知的各種技術(shù)使用阻斷劑阻斷聚異氰酸酯，例如，上述的聚異氰酸酯。示例性的阻斷劑包括酮肟(例如，2-丁酮肟)、內(nèi)酰胺(例如，ε-己內(nèi)酰胺)、丙二酸酯(例如，丙二酸二甲酯和丙二酸二乙酯)、吡唑(例如，3，5- 二甲基吡唑)、包括叔醇在內(nèi)的醇(例如，叔丁醇或2，2- 二甲基戊醇)、酚(例如，烷基化酚)以及上述醇的混合物。
[0037]示例性可用的可商購獲得的嵌段聚異氰酸酯包括科聚亞公司銷售的商品名為“ADIPRENE BLlI”、“ADIPRENE BL16”、“ADIPRENE BL31” 的那些，以及由英格蘭阿克林頓的巴辛頓化學(xué)有限公司(Baxenden Chemicals, Ltd., Accrington, England)銷售的商品名為“TRIXENE” (如 “TRIXENE BL7641”、“TRIXENE BL7642”、“TRIXENE BL7772”和“TRIXENEBL7774”)的嵌段聚異氰酸酯。
[0038]通常，在可固化組合物中存在的氨基甲酸酯預(yù)聚物的量占可固化組合物總重量的10重量％至40重量％，更典型地15重量％至30重量％，并且甚至更典型地20重量％至25重量％，盡管也可以使用這些范圍之外的量。
[0039]合適的胺固化劑包括芳香族、烷基-芳香族或烷基多官能胺，優(yōu)選地為伯胺。可用的胺固化劑的實例包括4，4’ -亞甲基雙苯胺；具有2.1至4.0個官能團的聚合物亞甲基雙苯胺，其包括已知的可從陶氏化工公司(Dow Chemical Company)商購獲得的商品名為“⑶RITHANE103”的那些，以及可從賓西法尼亞州匹茲堡的拜耳公司商購獲得的商品名為“MDA-85”的那些；1，5_ 二胺-2-甲基戊烷；三(2-氨乙基)胺；3_氨基甲基-3，5，5-三甲基環(huán)己胺(即，異佛爾酮二胺)、1，3-亞丙基二醇二 -對-氨基苯甲酸鹽、雙(氧-氨基苯硫基)乙烷、4，4’ -亞甲基雙(二甲基鄰氨基苯甲酸鹽)、雙(4-氨基-3-乙基苯基)甲烷(例如，如日本東京的日本化藥株式會社(Nippon Kayaku Company, Ltd.，Tokyo, Japan)以商品名“KAYAHARD AA”銷售的)以及雙(4-氨基-3，5-二乙基苯基)甲烷(例如，如瑞士巴塞爾的龍沙有限公司(Lonza, Ltd., Basel, Switzerland)以商品名“L0NZACURE M-DEA”銷售的)以及它們的混合物。如果需要，例如，為了根據(jù)預(yù)期用途所需改變(例如，延遲)固化速率，可以向固化組合物添加多元醇(一種或多種)。
[0040]胺固化劑必須占有一定的能使其發(fā)揮作用的量(B卩，有效量)，以將嵌段聚異氰酸酯固化至預(yù)期應(yīng)用所需的程度；例如，在胺固化劑中，固化劑與異氰酸酯(或嵌段異氰酸酯)的化學(xué)計量比在0.8至1.35的范圍內(nèi)、例如在0.85至1.20的范圍內(nèi)或者在0.90至0.95的范圍內(nèi)，盡管也可以使用這些范圍之外的化學(xué)計量比。[0041]通常，可固化組合物將包括至少一種有機溶劑(例如，異丙醇或甲基乙基酮)，以便于在非織造纖維幅材上涂覆固化組分，盡管這不是必須的?？蛇x地，可固化組合物可以與一種或多種添加劑混合，和/或可以包括一種或多種添加劑。示例性的添加劑包括填料、增塑劑、表面活性劑、潤滑劑、著色劑(例如，顏料)、殺菌劑、殺真菌劑、助磨劑和抗靜電劑。通常，被涂覆在非織造纖維幅材上的可固化分(包括可能存在的任何溶劑)的量為1120gsm至2080gsm,更典型地1280gsm至1920gsm,甚至更典型地1440gsm至1760gsm,盡管也可以使用這些范圍之外的值。
[0042]除常規(guī)的磨粒之外的填料材料可以與成形陶瓷磨粒共混于本發(fā)明團聚物中。可用于本發(fā)明的填料的實例包括金屬碳酸鹽(例如碳酸鈣、碳酸鎂鈣、碳酸鈉、碳酸鎂)、二氧化硅(諸如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纖維)、硅酸鹽(例如滑石、粘土、蒙脫石、長石、云母、硅酸鈣、偏硅酸鈣、硅鋁酸鈉、硅酸鈉)、金屬硫酸鹽(例如硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、硫酸鋁鈉、硫酸鋁)、石膏、蛭石、糖、木粉、三水合鋁、炭黑、金屬氧化物(例如氧化鈣、氧化鋁、氧化錫、二氧化鈦)、金屬亞硫酸鹽(例如亞硫酸鈣)、熱塑性顆粒(例如聚碳酸酯、聚醚酰亞胺、聚酯、聚乙烯、聚(氯乙烯)、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、乙縮醛聚合物、聚氨酯、尼龍顆粒)、以及熱固性顆粒(例如酚醛泡、酚醛珠、聚氨酯泡沫顆粒等)。該填料還可以是鹽，例如鹵化物鹽。鹵化物鹽的實例包括氯化鈉、鉀冰晶石、鈉冰晶石、銨冰晶石、四氟硼酸鉀、四氟硼酸鈉、氟化硅、氯化鉀、氯化鎂。金屬填料的實例包括錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、鐵和鈦。其他雜類填料包括硫、有機硫化合物、石墨、硬脂酸鋰和金屬硫化物。
[0043]為了獲得最佳結(jié)果，團聚物的尺寸具有介于0.8mm到5mm或1.4mm到4mm或1.8到3mm范圍內(nèi)的最大直徑(如果總體上是球形的話)或最大側(cè)邊長(如果總體上是圓柱形、卵形或其他幾何形狀的話)，且可以是球形、卵形、圓柱形、錐形、圓錐形或任何多邊柏拉圖立體(Platonic solid)(四面體、八面體等)。為了獲得最佳結(jié)果，成形磨粒尺寸(測量成形磨粒的邊長)除以團聚物尺寸(測量團聚物的最大直徑或最大側(cè)邊長)的比值是0.0033到
0.5 (在整個團聚物中有大約300到2個成形磨粒)或0.01到0.33 (在整個團聚物中有大約100到3個成形磨粒)或0.05到0.25 (在整個團聚物中有大約20到4個成形磨粒)。為了獲得最佳結(jié)果，如果使用填料顆粒(常規(guī)的壓碎磨?；蛳♂寗?，那么它們的平均粒度小于成形陶瓷磨粒的平均粒度，或填料顆粒尺寸(最大直徑)除以成形磨粒尺寸(測量團聚物的最大直徑或最大側(cè)邊長)的比值是0.001到1.0或0.003到0.5或0.01到0.1。典型的本發(fā)明團聚物可以包括不超過30重量％ (wt.%)第一柔性粘合劑，不超過20重量％第一柔性粘合劑，不超過15重量％第一柔性粘合劑，或甚至不超過10重量％第一柔性粘合劑。典型的本發(fā)明團聚物包括至少50重量％成形陶瓷磨粒。為了獲得最佳結(jié)果，成形陶瓷磨粒含量是50重量％到98重量％、75重量％到96重量％或80重量％到94重量％ ;樹脂含量是2重量％到20重量％、4重量％到10重量％或5重量％到8重量％ ;且填料顆粒含量是O重量％到40重量％、10重量％到35重量％或15重量％到30重量％。應(yīng)理解，可以將各種性質(zhì)的上述范圍組合或以任何方式進行選擇以規(guī)定團聚物的屬性。
[0044]非織造磨料幅材
[0045]通過用可固化的第二粘合劑將本發(fā)明的團聚物粘附到非織造幅材來制備非織造磨料幅材。通常，磨料團聚物的涂層重量(不依賴于可固化組合物中的其它成分)可能取決于(例如)所使用的具體的第二粘合劑、涂覆磨料團聚物的工藝和磨料團聚物的尺寸。舉例來說，非織造幅材上磨料團聚物的涂層重量(進行任何壓縮之前)可以是至少200克/平方米(g/m)、至少600g/m或至少800g/m,和/或小于2000g/m、小于約1600g/m或小于約1200g/m，但也可以使用更大或更小的涂層重量。
[0046]可用于將團聚物粘附到非織造纖維幅材的第二粘合劑在本領(lǐng)域中已知，且根據(jù)最終產(chǎn)品需求進行選擇。典型的粘合劑包括包含聚氨酯、酚醛樹脂、丙烯酸酯和酚醛樹脂與丙烯酸酯的共混物的那些。可用于將團聚物粘附到非織造幅材的聚氨酯粘合劑材料和它們的前體已經(jīng)在上文進行了描述。
[0047]酚醛材料由于它們的熱特性、可用性、成本和處理簡易性而是可用的粘合劑前體。甲階酚醛樹脂中甲醛與酚的摩爾比大于或等于1，通常在1.5:1.0至3.0: 1.0之間。酚醛清漆酚醛樹脂中甲醛與酚的摩爾比是小于1.0: 1.0?？缮藤彨@得的酚醛樹脂的實例包括以西方化學(xué)公司(Occidental Chemicals Corp.)的商品名 DUREZ 和 VARCUM、孟山都(Monsanto)的RESIN0X、阿詩蘭化學(xué)公司(Ashland Chemical C0.)的AR0FENE和阿詩蘭化學(xué)公司的AROTAP已知的那些。
[0048]交聯(lián)丙烯酸類樹脂顆粒的乳液也可以用于本發(fā)明中。
[0049]一些粘合劑前體包括與乳膠混合的酚醛樹脂。這些乳膠的實例包括含有丙烯腈丁二烯、丙烯酸樹脂、丁二烯、丁二烯-苯乙烯和它們的組合的材料。這些乳膠可從多種不同來源商購獲得，且包括可從羅門哈斯公司(Rohm and Haas Company)商購獲得的商品名為 RH0PLEX 和 ACRYLS0L ;可從空氣化工產(chǎn)品有限公司(Air Products & Chemicals Inc.)商購獲得的商品名為FLEXCRYL和VALTAC ;可從賴希奧爾德化學(xué)公司(Reichold ChemicalC0.)商購獲得的商品名為SYNTHEMUL、TYCRYL和TYLAC ;可從百路馳(B.F.Goodrich)商購獲得的商品名為HYCAR和G00DRITE ;可從固特異輪胎與橡膠公司(Goodyear Tire andRubber C0.)商購獲得的商品名為CHEMIGUM ;可從帝國化學(xué)工業(yè)(ICI)商購獲得的商品名為NE0CRYL ;可從巴斯夫(BASF)商購獲得的商品名為BUTAF0N ;和可從聯(lián)合碳化物(UnionCarbide)商購獲得的商品名為RES的那些。
[0050]非織造磨料制品
[0051]本發(fā)明的非織造磨料制品可以呈任何多種常規(guī)的形式。圖1示出了一種非織造磨料制品100，所述非織造磨料制品包括非織造幅材；團聚物，所述團聚物包括通過第一柔性粘合劑粘合在一起的成形陶瓷磨粒；和將所述團聚物粘合到所述非織造纖維幅材的第二粘合劑。圖4-6示出了磨料團聚物，所述磨料團聚物包括成形陶瓷磨粒和第一柔性粘合劑。成形陶瓷磨粒包括如所見的三角片。
[0052]優(yōu)選的非織造磨料制品呈輪形式。非織造磨輪通常呈盤或直圓柱體形式，尺寸可以是非常小的，如圓柱體高度接近數(shù)微米，或非常大的，如一米或更大，且直徑可以是非常小的，如接近數(shù)厘米，或非常大的，如數(shù)十厘米。輪通常具有用于支承體的中心開口，通過適當心軸或其他機械固定裝置使得輪能夠在使用中旋轉(zhuǎn)。輪尺寸、構(gòu)形、支承裝置和旋轉(zhuǎn)裝置在本領(lǐng)域中都是熟知的。
[0053]可以例如通過以下方式提供回旋磨輪:在張力作用下繞著芯構(gòu)件(例如，管狀或桿形的芯構(gòu)件)卷繞已經(jīng)被可固化組合物浸潰的非織造幅材，使得被浸潰過的非織造層變成被壓縮的，并接著使可固化組合物固化，從而在一個實施例中，提供將磨料團聚物粘合到分層的非織造幅材并使分層的非織造幅材的各個層彼此粘合的聚氨酯粘合劑。圖2中示出了示例性回旋磨輪200，其中，涂布有粘合劑的分層的非織造纖維幅材210被螺旋地繞著芯構(gòu)件230設(shè)置并固定到芯構(gòu)件上，所述粘合劑將磨料團聚物粘合到分層的非織造纖維幅材并將分層的非織造纖維幅材的各個層彼此粘合。如果需要，在使用之前可以例如使用磨料領(lǐng)域已知的方法打磨回旋磨輪，以去除表面不平整的地方。
[0054]圖3中示出了示例性成套磨輪，且可以例如通過以下方式提供成套磨輪:使被浸潰過的以上提供的非織造幅材310分層(如為分層的連續(xù)幅材或為片材的疊堆)，壓縮非織造層，使可固化組合物固化(如使用熱)，和模切所得磨料制品以提供具有中空軸芯320的成套磨輪。在壓縮經(jīng)過浸潰的非織造幅材的層時，通常壓縮所述層以形成塊(bun)，所述塊的密度是這些層在它們未被壓縮狀態(tài)下的密度的I到20倍。接著，所述塊通常在高溫下(如在135°C下)經(jīng)受熱模鑄(如2到20小時)，這通常取決于氨基甲酸酯預(yù)聚物和塊尺寸。[0055]實M
[0056]本發(fā)明的目的和優(yōu)點通過下面的非限制性實例進一步說明。這些實例中所提到的具體材料及其量以及其他條件和細節(jié)，均不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明的不當限制。除非另外指明，否則實例以及說明書其余部分中的所有份數(shù)、百分數(shù)、比例等均按重量計。
[0057]以下縮寫用于全部實例中。
[0058]
【權(quán)利要求】
1.一種非織造磨料制品，所述非織造磨料制品包括: 非織造幅材； 團聚物，所述團聚物包括通過第一柔性粘合劑粘合在一起的成形陶瓷磨粒；和 將所述團聚物粘合到所述非織造纖維幅材的第二粘合劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造磨料制品，其中所述成形陶瓷顆粒包括含三角片的成形陶瓷磨粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造磨料制品，其中所述第一柔性粘合劑包括聚氨酯，并且所述第二粘合劑包括聚氨酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造磨料制品，其中所述第一柔性粘合劑包括聚氨酯，并且所述第二粘合劑包括酚醛樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造磨料制品，其中所述第一柔性粘合劑的彈性模量小于 28，OOOpsi。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造磨料制品，其中所述第一柔性粘合劑的彈性模量小于 23, OOOpsi ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造磨料制品，其中所述團聚物包括填料顆粒，所述填料顆粒的平均粒度小于所述成形陶瓷磨粒的平均粒度，并且所述填料顆粒占所述團聚物中的總顆粒的5重量％到40重量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造磨料制品，其中如果所述團聚物總體上是球形，則所述團聚物具有包括1.8mm至3mm的最大直徑的尺寸；或如果所述團聚物為非球形，則所述團聚物具有包括1.8mm至3mm的最大側(cè)邊長度的尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造磨料制品，其中所述成形陶瓷磨粒尺寸除以所述團聚物尺寸的比值是0.0033到0.5。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造磨料制品，其中所述團聚物包括填料顆粒，并且其中所述成形陶瓷磨粒含量是75重量％至96重量％，所述第一柔性粘合劑含量是4重量％至10重量％,并且所述填料顆粒含量是10重量％至35重量％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造磨料制品，包括回旋磨輪或成套磨輪。
【文檔編號】D04H1/413GK103476979SQ201280018255
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月14日
【發(fā)明者】布雷特·W·路德維格 申請人:3M創(chuàng)新有限公司