專利名稱：復(fù)合研磨長(zhǎng)絲及其制造方法，其制品及使用該制品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用一種以磨料充填的熱塑性彈性體涂覆的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲。
尼龍研磨長(zhǎng)絲是五十年代后期開(kāi)發(fā)的一種取代天然研磨長(zhǎng)絲的人造研磨長(zhǎng)絲，當(dāng)時(shí)開(kāi)發(fā)了一種把磨料顆粒均勻地分散于尼龍基質(zhì)長(zhǎng)絲內(nèi)的擠壓法加工工藝(美國(guó)專利No.3，522，342和No.3，947，169)。對(duì)尼龍研磨長(zhǎng)絲的評(píng)論是Watts，J.H.于1988年提出的。這是作者于1988年3月21～24日在制造工程師技術(shù)協(xié)會(huì)舉行的WESTEC會(huì)議上以“研磨單絲-影響刷具性能的決定性因素”為題的書(shū)面報(bào)告。正如Watts所說(shuō)明的，由于這種研磨類(lèi)型的長(zhǎng)絲，新的研磨顆粒得以顯露。以致用這種長(zhǎng)絲制造的研磨長(zhǎng)絲刷具在使用過(guò)程中是如此容易復(fù)原。尼龍研磨長(zhǎng)絲的某些優(yōu)點(diǎn)是安全、清潔、研磨迅速、成本低、優(yōu)良的倒圓角和拋光控制、靈活性和便于設(shè)計(jì)制做。
尼龍和其他熱塑性材料的主要性能是它的“記憶”性，對(duì)于研磨長(zhǎng)絲，在其加工工藝中涉及到“彎曲恢復(fù)性”或者說(shuō)有使彎曲的長(zhǎng)絲恢復(fù)其最初的展開(kāi)狀態(tài)的趨向。尼龍的彎曲恢復(fù)一般在90%以上，也就是說(shuō)在尼龍長(zhǎng)絲受彎曲后，可恢復(fù)原來(lái)展開(kāi)程度的90%。
如對(duì)刷具進(jìn)行超長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，大多數(shù)充填有磨料的聚合物長(zhǎng)絲將形成一種固定的形狀，如果刷具的長(zhǎng)絲不能復(fù)原，則刷具將變軟并失去其作用。彎曲恢復(fù)取決于長(zhǎng)絲的直徑、松弛時(shí)間、應(yīng)變、撓曲時(shí)間和環(huán)境條件。迄今所制得的合成長(zhǎng)絲中，尼龍可對(duì)長(zhǎng)時(shí)間周期的變形提供最佳的彎曲恢復(fù)性。
發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，不同種類(lèi)的尼龍雖然可適用于許多用途，但在性質(zhì)上具有局限性，從而使它們不適應(yīng)應(yīng)用于研磨長(zhǎng)絲。尼龍研磨長(zhǎng)絲具有有限的剛性，當(dāng)溫度接近70℃時(shí)可失去其剛性，當(dāng)溫度升高時(shí)，將不適宜于用來(lái)去除厚重的銹皮和毛刺，耐溫性對(duì)保持長(zhǎng)絲的剛性至關(guān)重要。一般來(lái)講，升高溫度對(duì)所有尼龍聚合物有相似的影響，當(dāng)測(cè)定彎曲(正切)模量時(shí)溫度升高剛性下降。當(dāng)用研磨長(zhǎng)絲緩慢地磨光時(shí)，一般熱量產(chǎn)生沒(méi)有多大問(wèn)題，因?yàn)樗⒕叩乃俣容^慢;然而在短暫強(qiáng)力拋光時(shí)，刷具受壓部分或在干燥環(huán)境下高速研磨，則在研磨長(zhǎng)絲的尖端處產(chǎn)生高溫。
尼龍研磨長(zhǎng)絲的另一個(gè)局限性是濕度對(duì)尼龍長(zhǎng)絲刷具的性能有明顯影響，濕度能影響長(zhǎng)絲的剛性和刷具的耐用性。尼龍6，12比其他尼龍材料能較好地保持其剛性，在高濕度或在浸透油、溶劑或有水存在的情況下，其剛挺度可是其他類(lèi)型尼龍的2-3倍。
在所有含有磨料的聚合物長(zhǎng)絲中，由于磨料和聚合物沒(méi)有足夠的粘結(jié)力，當(dāng)磨料填充量增加時(shí)，其斷裂強(qiáng)度和抗彎曲疲勞降低。長(zhǎng)絲的彎曲模量可簡(jiǎn)單地定義為抗彎曲性，用以表征研磨長(zhǎng)絲聚合物的內(nèi)在性能，彎曲模量一般依賴于長(zhǎng)絲的直徑，由于用同樣聚合物制得的一系列研磨長(zhǎng)絲的彎曲模量相同，影響長(zhǎng)絲剛度的主要特性是長(zhǎng)絲的直徑和長(zhǎng)度。
當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，含有磨料的尼龍長(zhǎng)絲的研磨能力顯示出明顯良好的研磨性能，其后不到1小時(shí)，研磨作用明顯下降。圖7表示了含磨料尼龍長(zhǎng)絲研磨性能的下降情況，其充填的磨料為一般的氧化鋁，當(dāng)長(zhǎng)絲連接于輪轂上制成刷具，輪轂旋轉(zhuǎn)時(shí)長(zhǎng)絲便接觸(從而磨光)固定的工作，圖7代表了扁碳鋼板(1018)在1.36Kg負(fù)荷作用下其研磨作用與時(shí)間的關(guān)系。專門(mén)設(shè)計(jì)一種與刷具相反運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置，可使刷具的研磨作用恢復(fù)到原先的水平，例如將刷具逆向作用于一金屬網(wǎng)，刷具經(jīng)過(guò)這種“修整”，可使研磨得到急劇的增加，這一情況發(fā)生在圖7中2小時(shí)15分的地方。另一個(gè)與含磨料尼龍長(zhǎng)絲有關(guān)的問(wèn)題是它很差的耐彎曲疲勞性，過(guò)長(zhǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期，使長(zhǎng)絲與輪轂連接處趨于斷裂，給使用者帶來(lái)麻煩，影響刷具的壽命和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
本發(fā)明在提供一種由一預(yù)制芯涂覆一種充填有磨料的熱塑性彈性體組成的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲之前，提出上述與充填有磨料的尼龍和其他長(zhǎng)絲有關(guān)的一些問(wèn)題。這一方法的中心思想是將預(yù)制芯涂覆一層磨料外皮與充填有磨料的熱塑性長(zhǎng)絲比較，具有更高的初始彎曲模量，在時(shí)間、濕度、溫度和化學(xué)環(huán)境中具有更為恒定的彎曲模量以及更高的拉伸強(qiáng)度。
與有充填磨料的尼龍長(zhǎng)絲比較，復(fù)合研磨長(zhǎng)絲可允許在其熱塑性彈性體涂覆層中加入兩倍的研磨顆粒，而其抗彎曲疲勞性不呈現(xiàn)明顯下降，可以觀察到比增加磨料加入量預(yù)期值要高的初始和持續(xù)研磨作用，這一特性與熱塑性彈性體的結(jié)構(gòu)狀態(tài)以及復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的制備方法有關(guān)。
研磨長(zhǎng)絲的試驗(yàn)與生產(chǎn)具有悠久的歷史，有代表性的技術(shù)是美國(guó)專利Nos.2，328，998;2，643，945;2，793，478;2，920，947;3，146，560;3，260，582;3，522，342;3，547，608;3，669，850;3，696，563;3，854，848;4，097，246;4，172，440;4，507，361;4，627，950;4，585，464;4，866，888;和5，068，142。其他包括法國(guó)專利申請(qǐng)2，624，773和EPO公告0，282，243。
本發(fā)明涉及將預(yù)制芯至少部分涂覆有充填磨料的熱塑性彈性體組合物組成的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，該復(fù)合研磨長(zhǎng)絲具有意外的性質(zhì)，在粘合聚合物外殼中加入兩倍磨料的情況下，顯示出比先前已知長(zhǎng)絲高出幾倍的彎曲疲勞壽命，并可觀察到比由于增加磨料加入量所預(yù)期的要高的研磨作用。
熱塑性彈性體(TPE)是在N.R.Legge，G.Holden，H.E.Schroeder，Hanser Publisher 1987年于紐約所寫(xiě)的《熱塑性合成橡膠綜合述評(píng)》中所確定和論述的(這里以“Legge等”表示)。熱塑性彈性體，下文也稱為熱塑性合成橡膠(由Legge等確定)一般是一種低當(dāng)量多官能度單體與一種高當(dāng)量多官能度單體的反應(yīng)產(chǎn)物，其中低當(dāng)量多官能度單體可聚合形成硬鏈段(并與其他硬鏈段，結(jié)晶硬鏈區(qū)或范圍相連接)，而高當(dāng)量多官能度聚合物則聚合形成柔軟可彎曲的鏈與硬鏈區(qū)相連接。這類(lèi)材料未曾建議用于研磨長(zhǎng)絲。“熱塑性合成橡膠”不同于“熱塑性塑料”和“合成橡膠”(對(duì)仿天然橡膠材料的一般定義為在張力下拉伸，具有高拉伸強(qiáng)度，迅速縮回，大致上恢復(fù)其原來(lái)尺寸)。對(duì)于熱塑性合成橡膠加熱至硬鏈區(qū)熔點(diǎn)溫度以上時(shí)，形成一均相熔體，這種熔體可用熱塑技術(shù)(不同于合成橡膠)進(jìn)行加工，諸如注塑、擠壓、吹塑等。接著進(jìn)行冷卻，導(dǎo)致再次形成硬鏈和軟鏈區(qū)，使材料具有彈性，這些情況都不會(huì)在熱塑性塑料中發(fā)生。
一些商業(yè)化的熱塑性合成橡膠包括嵌段聚酯熱塑性合成橡膠，嵌段聚氨酯熱塑性合成橡膠，嵌段聚氨酯熱塑性合成橡膠與其他熱塑性材料的混合物，嵌段聚酰胺熱塑性合成橡膠以及離子鍵熱塑性合成橡膠。
這里所用的“嵌段熱塑性合成橡膠”是指由按聚合物構(gòu)成的熱塑性合成橡膠，這些聚合物是一種高當(dāng)量多官能度單體與一種低當(dāng)量多官能度單體的反應(yīng)產(chǎn)物。
“離子鍵熱塑性合成橡膠”是指一組由離子聚合物(離子鍵聚合物)構(gòu)成的熱塑性合成橡膠，離子鍵熱塑性合成橡膠由二個(gè)或更多柔性聚合物鏈在許多位置上通過(guò)離子結(jié)合體或基團(tuán)連接在一起而組成。離子鍵聚合物一般是用一種官能性的單體與一種烯烴類(lèi)不飽和單體共聚或直接將一種聚合物官能化而制備的。羧基官能化離子鍵聚合物是用丙烯酸衍生物或甲基丙烯酸與乙烯、苯乙烯和類(lèi)似的共聚用單體通過(guò)自由基共聚作用直接共聚得到的。制得的共聚物一般以游離酸的形式獲得，可用金屬氫氧化物、金屬的醋酸鹽及類(lèi)似的鹽類(lèi)按中和反應(yīng)達(dá)到所要求的程度。
本發(fā)明中的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲由預(yù)先制得的芯和充填磨料的熱塑性合成橡膠涂覆物所組成，有很高的初始研磨水平，在達(dá)到平衡的條件下保持其較高的研磨能力，并且其耐彎曲疲勞比充填磨料的尼龍長(zhǎng)絲要高。
本發(fā)明克服或減少了與先前已知的研磨長(zhǎng)絲有關(guān)的許多問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明提供了一種復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，包括至少一種預(yù)先制成的芯，該芯至少有一部分涂覆有一種熱塑性合成橡膠，這種熱塑性合成橡膠含有分散和固著在其中的研磨顆粒，該熱塑性合成橡膠與研磨顆粒一起構(gòu)成一種硬化組合物。可以認(rèn)為，本發(fā)明范圍中的硬化組合物中包含一種以上的熱塑性合成橡膠。
此處所用的術(shù)語(yǔ)“硬化”指的是當(dāng)熱塑性合成橡膠的溫度低于硬鏈區(qū)(嵌段熱塑性合成橡膠)或離子束(離子鍵熱塑性合成橡膠)的熔點(diǎn)或分解溫度時(shí)，該熱塑性合成橡膠的物理狀態(tài)，這一溫度是通過(guò)ASTM D2117標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的。這一術(shù)語(yǔ)也可用來(lái)描述該熱塑性合成橡膠的室溫(即10～40℃)硬度(肖氏硬度)。用于本發(fā)明的熱塑性合成橡膠的室溫肖氏硬度(用ASTMD790測(cè)定)至少為30，較適宜的范圍為30～90。該術(shù)語(yǔ)不意味對(duì)熱塑性合成橡膠/研磨顆?；旌衔镞M(jìn)行物理或化學(xué)處理來(lái)增加其硬度。
此處所用的術(shù)語(yǔ)“復(fù)合研磨長(zhǎng)絲”指的是以上述硬化混合物至少涂覆預(yù)制芯的一部分，最好是涂覆至少是一種預(yù)制芯的整個(gè)表面，硬化混合物的橫截面對(duì)預(yù)制芯的橫截面的比率范圍約為0.5∶1～300∶1，1∶1～10∶1較為可取，1∶1～3∶1更為合適。該橫截面被定義為垂直于復(fù)合研磨長(zhǎng)絲主軸的平面。復(fù)合研磨長(zhǎng)絲可取任何要求的長(zhǎng)度，其橫截面的形狀可以是圓形、橢圓形、正方形、三角形、矩形、多邊形或多葉形(如三葉形、四葉形等)。
“預(yù)制芯”指的是在一個(gè)或多個(gè)涂覆步驟之前的單獨(dú)步驟中制成的一根或多根芯絲，在第一個(gè)涂覆步驟中以充填磨料的熱塑性合成橡膠涂覆該預(yù)制芯;換句話說(shuō)，預(yù)制芯不是與硬化混合物同步制得的。預(yù)制芯的橫截面形狀不限，但以圓形或矩形截面最為適宜。
預(yù)制芯可以是連續(xù)單根金屬絲，多種連續(xù)單根金屬絲，多種非金屬連續(xù)長(zhǎng)絲，或者是后兩種的混合物。
適宜的預(yù)制芯有單根和多股金屬芯，亦即普通碳鋼、不銹鋼和銅芯。其他適用的預(yù)制芯包括多種非金屬長(zhǎng)絲即玻璃、陶瓷和合成有機(jī)聚合物材料如芳香族聚酰胺、尼龍、聚酯和聚乙烯醇。
嵌段熱塑性合成橡膠最好是一個(gè)具有平均官能度不小于2、當(dāng)量不小于350的高當(dāng)量多官能單體與一個(gè)具有平均官能度不小于2、當(dāng)量在300以下的低當(dāng)量多官能單體經(jīng)縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物，高當(dāng)量多官能單體在聚合時(shí)可形成柔性鏈段，低當(dāng)量多官能度單體聚合時(shí)可形成硬鏈段。用于本發(fā)明的嵌段熱塑性合成橡膠包括聚酯TPEs，聚氨酯TPEs，聚酰胺TPEs，以及硅合成橡膠/聚酰胺嵌段共聚TPEs，可選擇適當(dāng)?shù)木哂械秃透弋?dāng)量多官能度的單體生產(chǎn)相應(yīng)的TPE。
該嵌段TPE最好包括“鏈增長(zhǎng)劑”，一種具有2～8個(gè)活性氫官能團(tuán)，在TPE工藝中常用的低分子量(一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)量在300以下)化合物，特別可推薦的是乙二胺和1，4-丁二醇。
TPE和熱塑性材料的混合物也用于本發(fā)明中，可使本發(fā)明中的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲更具有特有的彎曲性能。
本發(fā)明的另一方面是一種研磨制品至少包括一種復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，最好裝在一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的輪轂上，該長(zhǎng)絲包括一個(gè)至少部分涂覆有熱塑性合成橡膠的預(yù)制芯，該熱塑性合成橡膠內(nèi)分散和固著有研磨顆粒，由該熱塑性合成橡膠和研磨顆粒一起組成為硬化混合物。
本發(fā)明的另一方面是制造復(fù)合研磨長(zhǎng)絲(如上所述)的方法，該方法包含的步驟為
(a)提供一種TPE熔體，同時(shí)與研磨顆粒相混合;
(b)用由熔融熱塑性合成橡膠與研磨顆粒組成的一種涂覆物涂覆至少預(yù)制芯的一部分;
(c)將涂覆物冷卻至足以使熔融的熱塑性合成橡膠硬化而形成硬化組合物。
此處推薦的方法以TPE為嵌段聚合物，一臺(tái)擠壓機(jī)用于供給TPE熔體，預(yù)制芯為合股金屬材料或合股非金屬材料。這里所用的術(shù)語(yǔ)“熔融”指的是在高剪切混合條件下，TPE當(dāng)加熱至溫度至少在TPE硬鏈區(qū)或離子束的分解溫度以上時(shí)的物理狀態(tài)。


圖1～4，4個(gè)圖中的每個(gè)圖都是表示按照本發(fā)明的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲具體實(shí)例的放大透視圖，每一個(gè)都除去一部分充填磨料的TPE硬化組合物，以顯示出預(yù)制芯。
圖5表示連接有本發(fā)明中復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的刷具(刷在旋轉(zhuǎn)情況下)的一個(gè)具體化視圖;
圖6為一擠壓模頭的橫截面圖(縮小)，剖面圖中示出熔融的、充填磨料的TPE和預(yù)制芯;
圖7以條塊圖示出用許多以前述工藝制備的尼龍研磨長(zhǎng)絲制成的旋轉(zhuǎn)刷具從加工工件上(指在“研磨”工藝中)磨去的重量克數(shù)與時(shí)間的關(guān)系;
圖8，11，13，15，21和23以條塊圖比較用前述工藝加工的尼龍研磨長(zhǎng)絲制作的刷具與用本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲制作的刷具對(duì)1018鋼板進(jìn)行研磨，其磨去量與時(shí)間的關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果;
圖9，12，14，16，22和24條塊圖分別與圖8，11，13，15，21和23相類(lèi)似，比較1008鋼網(wǎng)的磨去量;
圖10中的曲線表示在本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的TPE涂覆層中增加磨料量對(duì)用該復(fù)合研磨長(zhǎng)絲制作的旋轉(zhuǎn)刷具研磨鋼板和鋼網(wǎng)的研磨能力的影響;
圖17～20條塊圖表示用本發(fā)明的在其硬化混合物中含有各種類(lèi)型研磨顆粒的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲制作的旋轉(zhuǎn)刷具的對(duì)比研磨試驗(yàn)結(jié)果;
圖25～28條塊圖示出用本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲制作的柱形刷具研磨加工時(shí)，工件磨失量與功率水平關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果。
本發(fā)明的四個(gè)具體方案10，20，30，40表示在放大的圖1～4中，每一個(gè)具體化復(fù)合研磨長(zhǎng)絲都去掉包括TPE和磨料粒子的硬化混合物的一部分，以顯示出預(yù)制芯。
圖1表示復(fù)合研磨長(zhǎng)絲10的放大透視圖，圖中的預(yù)制芯12，部分被硬化混合物14和研磨顆粒18所涂覆，在該具體化例子中，12是一根1×7的合股預(yù)制芯，由7根單根的不銹鋼絲16所組成，該TPE硬化混合物14中遍布著許多研磨粒子18，諸如氧化鋁研磨顆粒。
圖2表示了另一個(gè)復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的實(shí)施方案，這里的預(yù)制芯12a是由許多平行的金屬或非金屬單絲16a組成。圖3是第二種不同的實(shí)施方案，此處預(yù)制芯12b是由三股3×7結(jié)構(gòu)的16b組成的，每一個(gè)1×7的股線是由7根如圖1中的單獨(dú)的金屬或非金屬的單絲構(gòu)成的。復(fù)合研磨長(zhǎng)絲20和30，每一根都具有熱塑性合成橡膠的硬化混合物14，含有研磨顆粒18分散和固著在其中的熱塑性合成橡膠分別部分地涂覆預(yù)制芯12a和12b。從圖2中的實(shí)施方案可以看出固化混合物可存在于預(yù)制芯中的平行單絲之間，因此各單絲之間的間隔可以相等或不等。
圖4表示了本發(fā)明的另一種復(fù)合研磨長(zhǎng)絲具體實(shí)例的放大透視圖。在該具體實(shí)例中，預(yù)制芯12C是一根單獨(dú)的連續(xù)金屬絲或單絲，例如不銹鋼或玻璃纖維。如前面的具體實(shí)例，芯12C外面是在其中分散和固著了許多研磨顆粒18的TPE硬化混合物14。
用于一般手持工具的本發(fā)明的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的預(yù)制芯直徑一般不小于0.1mm，而該復(fù)合研磨長(zhǎng)絲本身的直徑范圍約1.0～2.0mm。
直徑為0.75～1.5mm的本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲具有一個(gè)臨界斷裂力(按下面所述的試驗(yàn)，用標(biāo)準(zhǔn)的張力試驗(yàn)儀TM型“Instron”進(jìn)行測(cè)定)，其值不小于2.0Kg，50%耐疲勞破壞(即在給定條件下，被測(cè)試的刷具上50%長(zhǎng)絲從刷具上脫落所需的時(shí)間)不小于15分鐘;在冷軋鋼(1018)板上的研磨效率(單位重量長(zhǎng)絲磨去的工件重量)不小于2。正如可在下面實(shí)例中看到的，可能要根據(jù)工件來(lái)權(quán)衡這些選擇。
熱塑性合成橡膠適用于本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的嵌段TPEs一般推薦用一個(gè)具有不少于2個(gè)官能度、當(dāng)量不小于350、在聚合過(guò)程中可形成柔性鏈的高當(dāng)量多官能度的單體，與一個(gè)具有至多2個(gè)官能度、當(dāng)量不大于300、在聚合過(guò)程中可形成硬鏈的當(dāng)量較低的多官能度單體的反應(yīng)產(chǎn)物。
鏈增長(zhǎng)劑一般用于嵌段熱塑性合成橡膠以增加硬鏈段及硬鏈區(qū)域，這就可提供一個(gè)改變嵌段TPE最終產(chǎn)品物理性能的結(jié)構(gòu)。實(shí)用于本發(fā)明中嵌段TPE的鏈增長(zhǎng)劑應(yīng)具有2～8個(gè)活性氫官能團(tuán)，可推薦的是2～4個(gè)，2～3個(gè)則更為可取，其當(dāng)量以小于300為宜，小于200更為可取。合適的鏈增長(zhǎng)劑為線性二醇，如乙二醇，1，4-丁二醇，1，6-己二醇和對(duì)苯二酚對(duì)(2-羥乙基)醚。
適用于本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的嵌段TPEs推薦由嵌段聚酯TPEs，嵌段聚氨酯TPEs以及嵌段聚酰胺TPEs組成，可選擇不同的低和高當(dāng)量多官能度單體，用以生產(chǎn)上述嵌段TPEs中的一種。例如，如果該TPE由一種嵌段聚酯所組成，諸如嵌段共聚(醚酯)，其低和高當(dāng)量多官能度單體可以分別是聚四甲撐對(duì)苯二甲酸酯和聚(氧化四甲撐)。如果該TPE由嵌段聚氨酯組成，其低當(dāng)量多官能度單體可推薦多官能度的異氰酸鹽，高當(dāng)量的多官能度單體可推薦多官能胺類(lèi)。
低當(dāng)量多官能度單體占在反應(yīng)中產(chǎn)生嵌段TPEs的單體總重量的百分比推薦范圍為20～60%，20～40%更為可取。
適用于形成離子鍵TPEs的離子聚合物一般推薦由一種官能化的單體與一種不飽和烯烴單體的反應(yīng)物組成，或由一種多官能化的預(yù)聚物組成。術(shù)語(yǔ)“離子鍵TPEs”和“離子聚合物”包括陰離子聚合物、陽(yáng)離子聚合物和陰陽(yáng)離子聚合物。
適用于本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的TPEs(嵌段的和離子鍵的)，其推薦的肖氏硬度值范圍為30～90，而50～80更為可取。
嵌段熱塑性合成橡膠的機(jī)械性能(如斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng))取決于幾個(gè)因素。組成TPEs的聚合物中硬鏈段的比例，其化學(xué)成分，分子量分布，制備方法以及TPE的熱歷史都可影響其硬鏈區(qū)形成的程度。增加低當(dāng)量多官能度單體的比例，能使最終成品TPE的硬度和模量增加，而斷裂伸長(zhǎng)降低。
嵌段TPEs的最高使用溫度取決于組成硬鏈段的低當(dāng)量多官能度單體的軟化點(diǎn)和熔點(diǎn)。由于長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用引起老化，組成柔性鏈的高當(dāng)量多官能度單體的穩(wěn)定性也是很重要的。當(dāng)增高溫度以及降低對(duì)硬鏈區(qū)產(chǎn)生影響的硬鏈段百分比的情況下，TPE的彎曲模量和斷裂強(qiáng)度通常會(huì)下降。
具有上述性能和推薦用于本發(fā)明的TPEs包括那些以Ⅰ式表示的嵌段聚酯及其混合物
式中d和e是2～6范圍內(nèi)的整數(shù)，此處的d和e可以相同或不同，但其差別不超過(guò)整數(shù)1;
X和Y選用的整數(shù)應(yīng)使最終的嵌段聚酯TPE的肖氏硬度范圍為30～90式Ⅰ中嵌段聚酯的總分子量(數(shù)均分子量)范圍約為20，000～30，000，X約為110～125，Y約為30～115，以5～70最為可取。
本發(fā)明中推薦用于形成離子鍵TPEs的離子聚合物是由一種多官能度的單體與一種不飽和烯烴單體共聚反應(yīng)的產(chǎn)物及其混合物組成的，該離子聚合物可用式Ⅱ表示
式中R1，R2和R3可以相同或不同，可從由氫、烷基、取代烷基、芳基和取代芳基組成的一組基團(tuán)中選擇;
m和n是相同或不同的整數(shù)，其選擇應(yīng)使官能化單體的重量是離子聚合物總重量的3～25%，并使最終離子鍵TPE產(chǎn)品的肖氏硬度范圍為30～90;
D是從由COO和SO3組成的一組基團(tuán)中選擇的官能團(tuán);
M是從由Na，Zn，K，Li，Mg，Sr和Pb組成的一組基團(tuán)中選擇的官能團(tuán)。
式Ⅱ中所表示的離子聚合物，推薦R1＝R2＝R3＝CH3，D＝COO，最為可取的離子聚合物是當(dāng)R1＝CH3，D＝COO，M＝Na的情況，這種已商業(yè)化的離子聚合物，例如已知商品名為“Surlyn 8550”(杜邦公司)的產(chǎn)品。
m和n值一般不由制造廠商設(shè)定，而是要使選擇的數(shù)值能使離子鍵TPE在室溫下的肖氏硬度范圍為30～90。或者，m和n值可以這樣來(lái)規(guī)定，使離子鍵TPE熔體流速(稱之為“熔融指數(shù)”)范圍為1g/10min～10g/10min(按ASTM試驗(yàn)D1238-86，規(guī)則190/2.16，以前為D1238-79，規(guī)則E)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，該試驗(yàn)包括把試樣裝入一垂直的氣缸圓筒中，加熱這個(gè)在底部配備有小孔的圓筒，把一個(gè)已稱重的活塞放入該氣缸筒中，然后測(cè)定10分鐘內(nèi)從小孔流出的熔融聚合物的克數(shù)。
該官能化單體可從丙烯酸、甲基丙烯酸、醋酸乙烯酯等及其共聚物中選擇，這里特別推薦丙烯酸和甲基丙烯酸。
烯烴單體可從乙烯、丙烯、丁二烯、苯乙烯等及其共聚物中選擇，由于乙烯易于得到，成本低，選擇以乙烯作為烯烴單體。
該官能單體和烯烴單體一般推薦采用自由基直接共聚，這是眾所周知的工藝，此處不做進(jìn)一步解釋。
制備應(yīng)用于本發(fā)明的嵌段聚酰胺TPEs，特別推薦的是式Ⅲ中表示的那些嵌段聚酰胺類(lèi)及其混合物
式中PA＝一種當(dāng)量小于300的雙官能度聚酰胺;
PE＝當(dāng)量不小于350的雙羥基聚醚以及從由雙羥基聚氧化乙烯，雙羥基聚氧化丙烯和雙羥基聚氧化四甲撐組成的一組聚合物中選擇的聚合物所組成;
Z＝一個(gè)整數(shù)，該整數(shù)的選擇應(yīng)使最終的嵌段聚酰胺TPE的肖氏硬度范圍為30～90。
式Ⅲ中的嵌段聚酰胺已經(jīng)商品化，諸如商品名為“Pebax”的產(chǎn)品，是由Elf Aquitaine Atochem集團(tuán)生產(chǎn)的，本發(fā)明中特別推薦的是肖氏硬度為63和70的該產(chǎn)品。
盡管Z值是制造廠商的專利，且式Ⅲ中的聚合物可由硬度表示其特征，另一方面也可以根據(jù)它們的熔體流動(dòng)速率(如前所述)來(lái)表示其特征，其推薦值的范圍為1cjm/10min～10cjm/10min(ASTM1238-86，190/2.16)。
特別推薦的應(yīng)用于制造本發(fā)明中聚氨酯TPEs的嵌段聚氨酯是式Ⅳ中表示的那些嵌段聚氨酯及其混合物，式中多元醇＝具有平均分子量范圍為600～4000的聚酯多元醇或聚醚多元醇t＝一個(gè)整數(shù)，該整數(shù)的選擇應(yīng)使最終的嵌段聚氨酯的肖氏硬度D范圍為30～90
“t”值是根據(jù)多元醇的分子量來(lái)選擇的，一般推薦式Ⅳ中表示的嵌段聚氨酯的數(shù)均分子量范圍為35，000～45，000。
通常，嵌段聚氨酯是將第一和第二多官能度聚合物和鏈增長(zhǎng)劑于80℃溫度以上進(jìn)行混合來(lái)制造的。異氰酸酯官能團(tuán)對(duì)異氰酸酯反應(yīng)基團(tuán)的比率推薦范圍為0.96～1.1。如比率小于0.96，則聚合物達(dá)不到足夠大的分子量，而大于1.1，則由于過(guò)多的交聯(lián)反應(yīng)使熱塑性加工困難。
如前所述，TPEs與其他聚合物的混合物已被證實(shí)是適用的，如聚氨酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的混合物，已知商品名為“Prevall”牌號(hào)為3050，3100和3150的產(chǎn)品均是Dow Chemical公司生產(chǎn)。牌號(hào)3050產(chǎn)品的熔體流速(ASTM-1238-86，230/2.16)為26g/10min，肖氏硬度約為62。
在那些塑料加工工藝技術(shù)中提及的嵌段共聚物如包括有機(jī)硅和聚酰亞胺合成橡膠共聚物的TPEs，同樣被證實(shí)適用于本發(fā)明的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲。
已經(jīng)工業(yè)化的熱塑性有機(jī)硅和聚酰亞胺合成橡膠共聚物包括那些GE Silicones公司生產(chǎn)的已知商品名為“Siltem STM-1500”的產(chǎn)品。
上面式Ⅰ-Ⅳ中的每一種聚合物都將進(jìn)行詳細(xì)的討論。
嵌段聚酯類(lèi)如上面所提到的，如果TPE是以嵌段聚酯為基礎(chǔ)的，諸如式Ⅰ中的嵌段共聚醚酯)則分別推薦基于在聚合過(guò)程中形成硬鏈段的聚(對(duì)苯二甲酸二丁酯)和在聚合過(guò)程中形成柔性鏈段的聚(氧化四甲撐)的低和高當(dāng)量多官能度單體。共聚(醚酯)的聚(醚)成分推薦數(shù)均分子量范圍為1000～2000的α-氫化-ω-羥基齊聚物(氧化四甲撐)的衍生物。共聚(醚酯)中聚(酯)成分推薦基于數(shù)均分子量范圍為600～3000，在聚合過(guò)程中形成硬鏈段的聚(對(duì)苯二甲酸二丁酯)。式Ⅰ中共聚醚酯的分子量范圍為，20，000～40，000。
離子聚合物類(lèi)在離子鍵TPEs中起作用以及適用于本發(fā)明的離子聚合物，諸如商品名為“SURLYN”(式Ⅱ)的那些離子聚合物推薦用一種官能化單體和一種不飽和烯烴單體進(jìn)行共聚，或如上所述對(duì)一種制成的聚合物直接官能化來(lái)制取。特別推薦用式Ⅱ中的離子聚合物來(lái)制取本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲中用于硬化混合物的離子鍵TPEs。大量工業(yè)用的乙烯/甲基丙烯酸共聚物，例如含有5至20重量百分比的甲基丙烯酸成分，使這些離子聚合物特別適用于本發(fā)明。
式Ⅱ中的M一般推薦從鈉(Na)和鋅(Zn)中選擇，雖然采用鉀(K)、鋰(Li)、鎂(Mg)、鍶(Sr)和鉛(Pb)的離子聚合物也在式Ⅱ的考慮范圍之內(nèi)。
嵌段聚酰胺類(lèi)式Ⅲ中以及適用于形成本發(fā)明中嵌段聚酰胺TPEs的聚酰胺類(lèi)一般被稱作聚醚嵌段酰胺類(lèi)(或“PEBA”)，后者可通過(guò)雙羥基聚醚鏈段和二羧酸聚酰胺鏈段在熔融狀態(tài)下的縮聚反應(yīng)制得，如式Ⅲ(這里PA表示“聚酰胺”，PE表示“聚酯”)所示。二羧基聚酰胺鏈段可通過(guò)聚酰胺母體與一種二羧酸鏈限制劑反應(yīng)制得，該反應(yīng)推薦在高溫(230°以上)和壓力(達(dá)2.5MPa)下進(jìn)行。該聚酰胺鏈段的分子量由適當(dāng)?shù)逆溝拗苿﹣?lái)控制。
該聚酰胺母體可從氨基酸(諸如氨基十一[烷]酸和氨基十二[烷]酸);內(nèi)酰胺(如己內(nèi)酰胺，十二烷基內(nèi)酰胺等);二羧酸(如己二酸，壬二酸，十二烷酸等)以及二元胺(如己二胺-1，6，十二甲撐二胺等)中選擇。
雙羥聚醚鏈段可用下列兩種不同的反應(yīng)之一形成的聚醚母體來(lái)生產(chǎn)環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷離子聚合生成雙羥聚氧化乙烯和雙羥聚氧化丙烯聚醚母體;四氫呋喃陽(yáng)離子聚合制取雙羥聚氧化四甲撐聚醚母體。
然后該聚醚嵌段酰胺通過(guò)聚酰胺母體和雙羥聚醚母體的嵌段共聚來(lái)制取。該嵌段共聚是一個(gè)聚酯化作用，一般在高溫(230～280℃)和真空(10～1，400Pa)下進(jìn)行，并應(yīng)用一種適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，如Ti(OR)4，此處R是一個(gè)短鏈烷基，聚合時(shí)尚需加入如抗氧劑和/或光學(xué)增白劑這類(lèi)添加劑。
所得到的聚醚嵌段酰胺的結(jié)構(gòu)為剛性聚酰胺鏈段和柔性聚醚鏈段組成的線性規(guī)整鏈。由于聚酰胺和聚醚鏈段不是可混合的聚醚嵌段酰胺，即諸如式Ⅲ中表示的一種表現(xiàn)為“兩相”結(jié)構(gòu)，每一鏈段對(duì)聚合物貢獻(xiàn)其自身的性質(zhì)。
嵌段聚氨酯類(lèi)用于本發(fā)明的嵌段聚氨酯TPEs，可按式Ⅳ中的嵌段聚氨酯制取，如前所述，它由一種高當(dāng)量的多官能度單體和一種低當(dāng)量的多官能度單體組成，它還可以包含一種低分子量的鏈增長(zhǎng)劑。在熱塑性聚氨酯合成橡膠中，其硬鏈段是通過(guò)把鏈增長(zhǎng)劑(例如1，4-丁二醇)加入到二異氰酸酯(例如4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI))中形成的。其柔性鏈包括長(zhǎng)柔性聚醚或聚酯聚合鏈，該聚合鏈連接二個(gè)或二個(gè)以上的硬鏈段。在室溫下，該低熔點(diǎn)的柔性鏈與極性的高熔點(diǎn)的硬鏈互不相容，可導(dǎo)致一種微相分離。
適用于形成嵌段聚氨酯TPEs的聚氨酯一般是由具有平均分子量600～4，000(高當(dāng)量多官能度單體)的長(zhǎng)鏈多元醇，分子量60～400的鏈增長(zhǎng)劑和聚異氰酸酯類(lèi)(低當(dāng)量多官能度單體)制取的。推薦的長(zhǎng)鏈多元醇為羥基封端聚酯和羥基封端聚醚。
一種推薦的羥基封端聚酯是從己二酸和過(guò)量的多元醇，諸如乙烯多元醇，1，4-丁二醇，1，6-己二醇，新戊基多元醇，或這些二醇的混合物制取的。
式Ⅳ中適用于制造本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的嵌段聚氨酯TPEs用的聚氨酯的長(zhǎng)鏈聚醚多元醇，推薦以下兩種聚(氧化丙烯)二醇和聚(氧化四甲撐)二醇。前一種二醇可在堿催化作用下把環(huán)氧丙烷和/或環(huán)氧乙烷加成為雙官能度的引發(fā)劑如丙二醇或水制成;后者可通過(guò)四氫呋喃的陽(yáng)離子催化聚合作用制備。這兩類(lèi)聚醚都具有2個(gè)官能度，四氫呋喃和環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷的混合聚醚可有效地用作聚氨酯TPE中的柔性鏈段。
與其他聚氨酯比較，只有少數(shù)異氰酸酯適合于生產(chǎn)熱塑性聚氨酯合成橡膠。最實(shí)用的可推薦的為上面提到的MDI，其他有1，6-己二異氰酸酯(HDI)，1-異氰酸根合-3-異氰酸根合甲基-3，5，5-三甲基環(huán)己烷(IPDI);2，4和2，6-甲苯二異氰酸酯(TPI);1，4-苯二異氰酸酯和反式-環(huán)己烷-1，4-二異氰酸酯。
預(yù)制芯適用于本發(fā)明的預(yù)制芯材料可視為研磨涂覆層的基質(zhì)，該基質(zhì)的表面特性、機(jī)械性能及其環(huán)境穩(wěn)定性是可以選擇或改變的。推薦那種通過(guò)選擇、并可以改性以使其表面和熱塑性合成橡膠之間具有粘合能力的芯材，其重要的機(jī)械性能是它在各種化學(xué)劑、熱和大氣條件下的拉伸強(qiáng)度和耐彎曲疲勞性。
適用于本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的預(yù)制芯有金屬絲諸如不銹鋼、銅等;無(wú)機(jī)纖維如玻璃和陶瓷纖維;合成纖維如聚酰亞胺、粘膠纖維等;天然纖維如棉及其混合物。雖然可以用連續(xù)長(zhǎng)絲，但還是推薦用上述材料的股線、繩和紗的其他各種型式。這里所用的“股線”指的是捻合在一起的金屬絲，而“紗”指的是捻合在一起的非金屬單絲。一般采用1×3，1×7，1×19和3×7的結(jié)構(gòu)，其中第一個(gè)數(shù)字表示股線或紗的根數(shù)，第二個(gè)數(shù)表示每根紗或股線中捻合在一起的各單絲或金屬絲的數(shù)目?！袄K”是指二根或二根以上股線捻合在一起;而“股紗”是指二根或二根以上的紗捻合在一起，其捻向推薦與繩的捻向相反(例如，如果繩為“右手向”捻，則股紗為“左手向”)。另外，預(yù)制芯也可以是未加捻的連續(xù)金屬絲或單絲。推薦的紗線包括玻璃纖維、陶瓷纖維、聚酰亞胺纖維、尼龍纖維、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維、棉纖維及其股線和混合線。
盡管除了已知制造復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的方法規(guī)定范圍以外，實(shí)際上對(duì)直徑?jīng)]有上限要求，而預(yù)制芯的推薦直徑以不小于0.01mm為宜，更為推薦的直徑范圍為0.1～0.7mm。
研磨顆粒研磨顆粒應(yīng)該是普遍分散和固著于硬化的TPE涂覆層內(nèi)，用于本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲中的研磨顆粒可以是各個(gè)單獨(dú)的研磨顆?；蛘呤歉鱾€(gè)單獨(dú)研磨顆粒的集聚體。適宜的集聚研磨顆粒在美國(guó)專利No.4，652，275和No.4，799，939中作了描述，這些研磨顆?？梢允峭ǔＳ糜谘心スに囍械娜魏我阎心ゲ牧?。推薦的研磨顆粒具有大于7Mohs(莫氏)的硬度，大于9Mohs更為可取。適宜的研磨顆粒的例子包括單獨(dú)的碳化硅金剛砂研磨顆粒(包括高熔點(diǎn)包覆有碳化硅的研磨顆粒)，熔凝的氧化鋁，熱處理熔凝氧化鋁，氧化鋁氧化鋯，立方晶格的一氮化硼，石榴石，浮石，砂子，金剛砂，云母，剛玉，石英，鉆石，碳化硼，熔凝氧化鋁，燒結(jié)氧化鋁，α-載氧化鋁陶瓷材料。
存在于硬化TPE涂覆層中的研磨顆粒推薦的重量百分比(對(duì)TPE和研磨顆粒的總重量)范圍是0.1～65，3～60重量百分比更為可取。
加入硬化TPE涂覆層中的研磨顆粒大小根據(jù)該復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的用途而定，對(duì)于需要?jiǎng)×一虼帜サ膽?yīng)用，推薦用較大的研磨顆粒，尺寸較小的研磨顆粒推薦用于精加工。推薦的研磨顆粒的平均直徑以不超過(guò)1/2復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的直徑為宜，不超過(guò)復(fù)合研磨長(zhǎng)絲直徑的1/3更為可取。
研磨顆粒的表面(或其表面的一部分，或是一部分顆粒的整個(gè)表面)可用偶聯(lián)劑處理，以增加它們?cè)谌廴赥PE中的固著及分散能力。適宜的偶聯(lián)劑的例子包括硅烷，鋯-鋁酸鹽以及鈦酸鹽偶聯(lián)劑。
研磨制品本發(fā)明的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲可用于連接在各種各樣的刷具上，或裝備成一開(kāi)口的、高聳的研磨墊，或固定在各種基片上。圖5示出一個(gè)本發(fā)明的具體裝置，是一個(gè)具有許多復(fù)合研磨長(zhǎng)絲51膠著或用其他方法連結(jié)在旋轉(zhuǎn)輪轂軸52上的輪刷50。有關(guān)這種刷具的結(jié)構(gòu)在以下“試驗(yàn)刷具結(jié)構(gòu)Ⅱ”中進(jìn)行描述。
本發(fā)明的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲可以連續(xù)在各種型式和用于各種用途的刷具上，諸如用于清潔，清理毛口，倒圓，對(duì)金屬、塑料和玻璃基質(zhì)進(jìn)行裝飾整理等用途。刷具型式包括輪刷，柱形刷(如印刷電路的清潔刷)，微型磨床刷，地板擦洗刷，杯刷，軸端刷，漏斗杯底刷，圓形漏斗底杯刷，涂覆杯刷和各種修整用底刷，密封底刷，導(dǎo)向軸焊接刷，各種形狀的管刷，蛇管彈簧刷，煙道清潔刷，煙囪及通風(fēng)管道刷等，在任何一種刷中所用的長(zhǎng)絲可能相同或不同。
制造復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的方法本發(fā)明涉及的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲可以用各種不同的加工方法制造，包括將一根或一根以上預(yù)制芯通過(guò)一模頭，當(dāng)它們通過(guò)該模頭時(shí)，熔融的、充填磨料的TPE就涂覆在這些預(yù)制芯上;噴涂充填磨料的、熔融的TPE到預(yù)制芯上或?qū)㈩A(yù)制芯通過(guò)一熔融TPE浴，隨即把研磨顆粒施加到熔融的TPE涂覆層上(換言之，研磨顆粒可在熔融的TPE浴中)。研磨顆粒可通過(guò)一種力將研磨顆粒噴射到涂覆有TPE的預(yù)制芯上，例如用靜電力。然而推薦的方法是上述第一種方法，該方法是把一根或一根以上的預(yù)制芯通過(guò)一模頭，至少有一部分預(yù)制芯涂覆了熔融的充填磨料的TPE，然后，熔融的TPE冷卻形成硬化混合物。
在涉及本發(fā)明的一個(gè)推薦的方法中，如圖6所示，模頭60連接在擠壓機(jī)的出口。擠壓機(jī)是一種推薦的使TPE熔融并把研磨顆?；旌系饺廴赥PE中的技術(shù)設(shè)備。Nungesser等人在美國(guó)專利No.3，522，342中的設(shè)備和方法是一個(gè)可以推薦的方法。圖6示出，在剖面圖的62中是熔融的充填磨料的TPE(或如已所述的充填磨料的TPE/熱塑性聚合物的混合物)，單根的預(yù)制芯61也在剖面圖中。熟悉該工藝的人可以看出聚合物熔體和預(yù)制芯如圖所示，其流向是從左向右。如圖所示，充填磨料的、涂覆TPE的預(yù)制芯63從模頭60中出來(lái)，64是一個(gè)螺紋套管接頭，用于把模頭連接到擠壓機(jī)上(未示出)。適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)模頭60就可以做成通過(guò)多根預(yù)制芯的型式。這些改進(jìn)取決于技工的熟練技術(shù)。
對(duì)于每種TPE，擠壓機(jī)的各區(qū)溫度和模頭的溫度是按每種TPE在工業(yè)上使用的溫度設(shè)定的(見(jiàn)表A)，其主要限制范圍為T(mén)PE硬化區(qū)或離子束的熔融或分解溫度。表A中列出的是擠壓區(qū)和模頭的推薦溫度。擠壓機(jī)(或其他TPE熔體供給方式，如加熱罐等)建議將TPE加熱到其硬化區(qū)或離子束的熔融或分解溫度以上(根據(jù)TPE種類(lèi)和牌號(hào)而定的范圍)，同時(shí)將熔融的TPE擠壓到加熱的模頭。
研磨顆粒可從擠壓機(jī)的喂入孔加入到TPE中，推薦及早加入，足以使研磨顆粒充分分散于熔融的TPE中;另一種方法，研磨顆?？山?jīng)第二步驟(即在預(yù)制芯已涂覆熔融TPE之后)分布于熔融TPE涂覆層內(nèi)，如靜電涂層內(nèi)。
冷水驟冷裝置緊挨著模頭的下端，已涂覆熔融TPE的預(yù)制芯經(jīng)驟冷，熔融TPE迅速冷卻，在預(yù)制芯上形成一個(gè)由TPE和研磨顆粒組成的硬化混合物，然后將已涂覆的預(yù)制芯卷繞在卷繞輥上。從批量生產(chǎn)復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的觀點(diǎn)來(lái)看，一種多根預(yù)制芯同步涂覆的加工是值得推薦的，這種加工可以用一分配管結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在這種情況下需要一個(gè)以上的卷繞輥。
一般的模頭需要一個(gè)設(shè)置在緊接冷水驟冷裝置下端的具有垂直和水平調(diào)節(jié)功能的滑輪機(jī)構(gòu)，以達(dá)到對(duì)準(zhǔn)模頭中預(yù)制芯中心及同心涂覆的目的。最近一種已經(jīng)工業(yè)化的模頭無(wú)需采用單獨(dú)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)就能提供對(duì)準(zhǔn)中心的功能。一種由佛羅里達(dá)州Genca Die，Clearwater公司制造，已知商品名為“LOVOL”的模頭具有四個(gè)螺旋體固定的中心結(jié)構(gòu)，使磨粒在熔融TPE中達(dá)到令人滿意的分散，并達(dá)到真正的同心涂覆，而且在改變預(yù)制芯材料時(shí)，易于把預(yù)制芯材料重新穿入。
充填磨料TPE涂覆層的厚度可用在模頭中加入機(jī)械制作的襯套的方法來(lái)改變，涂覆層的厚度也可用加快預(yù)制芯通過(guò)模頭的速度稍加調(diào)整，較高的速度可形成較薄的TPE涂覆層，對(duì)于試驗(yàn)規(guī)模的運(yùn)轉(zhuǎn)，預(yù)制芯的推薦速度約為30～100re/min，30～45re/min更為可取;對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)速度可明顯提高，可達(dá)300re/min。
以硬化的充填磨料的TPE涂覆的預(yù)制芯可以切成具有要求長(zhǎng)度的單根復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，在使用前無(wú)需使長(zhǎng)絲取向提高其拉伸強(qiáng)度。
對(duì)制造復(fù)合研磨長(zhǎng)絲以及用它研磨平板、平網(wǎng)工件的方法的更詳細(xì)的描述以及性能試驗(yàn)結(jié)果將在下面的實(shí)例中提供。
實(shí)例提出下列實(shí)例作為本發(fā)明的例證，但并不只局限于這些實(shí)例。在所有的實(shí)例中，如果沒(méi)有其他符號(hào)規(guī)定，所有分?jǐn)?shù)和百分?jǐn)?shù)都按重量計(jì)?！癙”指的是經(jīng)熱處理的研磨顆粒，連同研磨顆粒的牌號(hào)一起使用，研磨顆粒的“品級(jí)”指的是Grinding Wheel研究所(ANSI ASC B74.18-1984)所采用的，“CRS”指的是冷軋鋼。
試驗(yàn)方法耐疲勞破壞該試驗(yàn)用于評(píng)價(jià)復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的疲勞破壞，其試驗(yàn)結(jié)果可用來(lái)預(yù)測(cè)用本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲制作的刷具的使用壽命，所采用的試驗(yàn)步驟發(fā)表和公布于杜邦公司塑料產(chǎn)品和樹(shù)脂部1978年2月發(fā)表的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為＃E-19743的技術(shù)報(bào)告No.6“耐疲勞以及影響刷具裝配材料彎曲壽命的某些因素”中。試驗(yàn)完全按照該試驗(yàn)步驟進(jìn)行，所不同的是測(cè)試儀器上長(zhǎng)絲夾持裝置改為4個(gè)夾具，每個(gè)夾具都可進(jìn)行調(diào)整，以便牢固地夾住一根復(fù)合研磨長(zhǎng)絲。在該試驗(yàn)中，四個(gè)夾具接在一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸上，每一個(gè)夾具用于夾緊各單獨(dú)的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲或用來(lái)控制長(zhǎng)絲，這些夾具的裝配呈90°間隔，每一個(gè)與驅(qū)動(dòng)軸中心隔開(kāi)50mm距離，該驅(qū)動(dòng)軸以500rpm速度旋轉(zhuǎn)，按照每一個(gè)試驗(yàn)步驟，根據(jù)長(zhǎng)絲的直徑調(diào)節(jié)長(zhǎng)絲與沖擊桿之間的干擾，對(duì)于直徑為1.02mm的長(zhǎng)絲，其干擾為12.22mm;對(duì)于直徑為1.14mm的長(zhǎng)絲，干擾為13.21mm;對(duì)于直徑為1.27mm的長(zhǎng)絲，干擾為16.51;對(duì)直徑為1.40mm的長(zhǎng)絲，干擾則調(diào)節(jié)至18.16mm。在把四根同樣的試驗(yàn)長(zhǎng)絲固定在驅(qū)動(dòng)軸上以后，驅(qū)動(dòng)軸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，記錄50%長(zhǎng)絲斷裂所需的時(shí)間，該值見(jiàn)表4中實(shí)例1～27和對(duì)比實(shí)例A-F。
試驗(yàn)刷具結(jié)構(gòu)Ⅰ通過(guò)將復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的一端連結(jié)到用澆注鋁機(jī)加工而成的由兩部分組成的輪轂上制成研磨刷具。澆注鋁機(jī)加工轂的第一部分是由一個(gè)5mm厚的鋁盤(pán)組成的，該盤(pán)有一32mm的中心孔，外徑為102mm，在其周邊有一高出4mm的、橫截面為正方形的平面。澆注鋁機(jī)加工轂的第二部分是以一個(gè)19mm厚的澆注鋁的圓盤(pán)加工的，也具有一個(gè)32mm的中心孔和102mm的外徑。澆注鋁轂的第二部分除去在圓盤(pán)的一側(cè)有三個(gè)環(huán)形凸起的平面外，加工成5mm厚，每個(gè)園環(huán)都與中心孔同心，外圈的、當(dāng)中的和最里邊的三個(gè)凸起的環(huán)形平面都平行于圓盤(pán)的主平面。其最外圈的環(huán)形凸起平面具有4×4mm的正方形橫截面，其外緣直徑為102mm;當(dāng)中的環(huán)形凸起平面的外緣直徑為73mm，內(nèi)緣直徑為68mm，該環(huán)形平面高出圓盤(pán)主平面13mm。由圓盤(pán)的一個(gè)主平面和中間凸起的平面之間形成的環(huán)狀面上加工8個(gè)大小和距離相等的通過(guò)該環(huán)狀面徑向延伸的孔道，每個(gè)孔的直徑為9mm，相鄰孔之間的距離約為3mm。這些孔確定了孔道，復(fù)合研磨長(zhǎng)絲可隨后放進(jìn)孔道內(nèi)。最里面的環(huán)形凸起平面的內(nèi)緣直徑為32mm，當(dāng)轂的兩部分拼合時(shí)就確定了轂的中心孔，該里面的凸起平面的外緣直徑(從軸的中心測(cè)量)為44mm，高出圓盤(pán)主平面13mm。第二轂盤(pán)內(nèi)圈的凸起平面和中間的凸起平面確定了一個(gè)平面，第一轂件貼著這個(gè)平面安裝，第一和第二轂件的凸起的方形橫截面相互對(duì)置。
大約125～150根長(zhǎng)度為83mm的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的一端放置于八個(gè)孔中的每一個(gè)孔，足夠根數(shù)的長(zhǎng)絲放置到每個(gè)孔內(nèi)，基本上填滿了每一個(gè)孔，以兩個(gè)組分環(huán)氧樹(shù)脂液體樹(shù)脂混合物(由Rhore Poulenc公司生產(chǎn)的環(huán)氧樹(shù)脂“Epi-Rez”WD-510和美國(guó)得克薩斯州Bellaire的Texaco化學(xué)公司生產(chǎn)的胺類(lèi)“Jeffamine”D-230組成)涂在長(zhǎng)絲伸進(jìn)孔內(nèi)的一端，機(jī)加工鋁轂的第一部分通過(guò)4個(gè)與加工鋁轂中心距離為42mm的大小相等的孔用4個(gè)直徑為4mm的螺絲固定在第二部分上，這就使得修剪成約50mm長(zhǎng)的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲稍稍形成扇形分布。在室溫下(約25℃，以便環(huán)氧樹(shù)脂硬化)經(jīng)24小時(shí)后，隨之在60℃下固化約1小時(shí)，該復(fù)合研磨長(zhǎng)絲刷具即制成以待鑒定，該刷具具有一個(gè)32mm的中心孔和近200mm的外徑。
試驗(yàn)刷具結(jié)構(gòu)Ⅱ圖5示出的是為了用本發(fā)明復(fù)合研磨長(zhǎng)絲制造研磨刷具而制作的模型，一個(gè)圓形基板做成為直徑3.18Cm的中孔件，該孔可接受一外徑略小于3.18Cm的實(shí)心圓柱形芯件，基板的一面加工成輻射形槽溝，以便嵌入薄片金屬墊，該槽溝呈輻射狀延伸，從距離中孔件5Cm處的一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始延伸至圓盤(pán)周邊，一個(gè)垂直的圓筒(內(nèi)徑為200mm)固定在具有槽溝的圓盤(pán)表面，以使基板的孔與圓筒同心。
然后將墊片置于槽內(nèi)，該實(shí)心的圓柱形芯件插入孔內(nèi)，然后把許多比槽溝長(zhǎng)5Cm的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲排齊，放進(jìn)墊片之間的空間，這些墊片提供了一個(gè)可使預(yù)定長(zhǎng)度的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲呈輻射狀均勻而緊密排列的方法，然后這些長(zhǎng)絲朝向中心穿孔的一端被一夾緊環(huán)牢固地夾持。
一個(gè)聚合物的澆注轂是這樣制成的，在50℃溫度下把一種液態(tài)的兩組份環(huán)氧樹(shù)脂(3M公司生產(chǎn)的商品名為“DP-420”的產(chǎn)品)注入實(shí)心圓柱形芯件與夾緊環(huán)之間形成的中心孔穴中，當(dāng)樹(shù)脂完全固化后，將制成的刷具從裝置上取下來(lái)，然后在實(shí)例25-27以及對(duì)比實(shí)例F中進(jìn)行試驗(yàn)。
平板研磨試驗(yàn)含有復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的刷具經(jīng)稱重后分別安裝在一個(gè)與2.24KW(3hp)電動(dòng)機(jī)相連接、轉(zhuǎn)速為1750rpm的軸上，將一塊100mm見(jiàn)方、6mm厚的1018CRS鋼板稱重后，使之與每個(gè)刷具以13.3Pa的壓力接觸，經(jīng)15分鐘后，將試驗(yàn)刷具與鋼板再次稱重，以確定鋼板與試驗(yàn)刷具減輕的重量。在8個(gè)15分鐘的試驗(yàn)周期后(總計(jì)120分鐘)，每個(gè)刷具的試驗(yàn)結(jié)束，計(jì)算出其總磨失(鋼板減輕的重量)，將該值除以2，得到每小時(shí)被每個(gè)刷具磨失的平均克數(shù)。刷具效率(η)以鋼板磨失的總重量除以復(fù)合研磨長(zhǎng)絲磨失的總重量來(lái)計(jì)算，其結(jié)果見(jiàn)表4。
多孔篩網(wǎng)的研磨試驗(yàn)一些刷具用于多孔鋼的研磨試驗(yàn)。在該試驗(yàn)中，用50×150mm16號(hào)1008CRS鋼制多孔篩網(wǎng)，該篩網(wǎng)帶有46%開(kāi)口的、直徑為4mm的交錯(cuò)排列的孔，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)號(hào)401，已經(jīng)由美國(guó)伊利諾斯州芝加哥Harrington和King沖孔股份公司工業(yè)化。這種鋼制多孔篩網(wǎng)以研磨刷進(jìn)行研磨試驗(yàn)，每一試驗(yàn)都采用雙層篩網(wǎng)，其結(jié)果見(jiàn)表4。
復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的拉伸強(qiáng)度本發(fā)明的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲可按其拉伸強(qiáng)度來(lái)評(píng)價(jià)，拉伸強(qiáng)度是測(cè)定拉斷100mm長(zhǎng)的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的力，該長(zhǎng)絲的每一端被標(biāo)準(zhǔn)張力測(cè)試儀(TM型“Instron”)兩個(gè)夾具中的一個(gè)夾住，兩個(gè)夾具最初距離為25mm，然后以50mm/min的速度拉開(kāi)，拉斷每根長(zhǎng)絲所需要的力以千克力表示。
復(fù)合研磨長(zhǎng)絲擠壓加工根據(jù)本發(fā)明的各種復(fù)合研磨材料是用熔體擠壓加工制備的，每一加工位置裝有一臺(tái)內(nèi)裝2個(gè)直徑為30mm，L/D(長(zhǎng)絲比)比為30∶1(Werner-Pfleiderer公司制造，ZSK-30型)正轉(zhuǎn)螺桿的雙螺桿擠壓機(jī)，所采用的熱塑性合成橡膠首先由擠壓機(jī)熔融(各TPE在加熱區(qū)和模頭溫度高于表A所載的溫度)，從擠壓機(jī)螺桿套筒的喂入孔，經(jīng)控制加入研磨顆粒。按照實(shí)例，不銹鋼、芳族聚酰胺、玻璃纖維紗預(yù)制芯通過(guò)擠壓模頭拉出來(lái)，以使熔融的含磨料的TPE涂覆在預(yù)制芯上。所用的擠壓模頭是美國(guó)佛羅里達(dá)州Genca Die，Clearwater公司制造的，其商品名為“LOVOL”，從擠壓機(jī)模頭出來(lái)的熔融TPE在面對(duì)擠壓機(jī)模頭150mm處以水流冷卻使涂覆的預(yù)制芯固化，然后，以充填磨料的TPE涂覆的預(yù)制芯卷繞在各個(gè)預(yù)制芯/TPE復(fù)合物的卷繞輥上，復(fù)合研磨長(zhǎng)絲從每個(gè)輥上切斷。值得注意的是，所有用上述方法制備的涂覆預(yù)制芯在其纏繞于輥上、切斷成長(zhǎng)絲以及制成刷具裝置之前都不需要進(jìn)行定向。
所用的TPEs，包括其某些物理性能都列于表1。表2中列出了所采用的各種預(yù)制芯，表3為復(fù)合研磨長(zhǎng)絲實(shí)例(1～27)。表4為對(duì)比實(shí)例A-F，其中列出TPE，研磨顆粒的類(lèi)型、尺寸大小等。研磨顆粒的含量用標(biāo)準(zhǔn)熱熔技術(shù)進(jìn)行測(cè)定。
采用上述試驗(yàn)刷具結(jié)構(gòu)Ⅰ的五種充填磨料的尼龍長(zhǎng)絲A-E用以與實(shí)例1～24相對(duì)比。該對(duì)比實(shí)例長(zhǎng)絲A-E的組成列于表4。除了對(duì)比實(shí)例B長(zhǎng)絲是由日本旭化學(xué)公司商業(yè)化外，所有的對(duì)比實(shí)例長(zhǎng)絲A-E都由杜邦公司商業(yè)化(商品名“TYNEX”)。
三個(gè)刷具是按試驗(yàn)刷具結(jié)構(gòu)Ⅱ制作的，采用由聚氨酯TPE和ABS三元共聚物的混合物組成的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲(實(shí)例25～27)?！皩?duì)比”實(shí)例F用于檢驗(yàn)研磨試驗(yàn)。實(shí)例F采用與實(shí)例8A相類(lèi)似的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，所不同的是采用試驗(yàn)刷具結(jié)構(gòu)Ⅱ。實(shí)例F的組成列于表4，盡管這種長(zhǎng)絲歸在本發(fā)明之內(nèi)。
上述研磨試驗(yàn)的結(jié)果列于表5，該復(fù)合研磨長(zhǎng)絲(實(shí)例1～27)是根據(jù)本發(fā)明制造的。表6表示的是對(duì)比實(shí)例長(zhǎng)絲A-F的研磨結(jié)果。
結(jié)果討論圖8以條塊形式表示用于對(duì)比實(shí)例A和B與本發(fā)明實(shí)例1-3工件磨失與時(shí)間關(guān)系的試驗(yàn)。顯而易見(jiàn)，研磨長(zhǎng)絲實(shí)例A(充填磨料的尼龍，商品名“TYNEX”)開(kāi)始研磨良好，然而在該試驗(yàn)條件下經(jīng)1小時(shí)后，其研磨能力迅速降至其初始研磨能力的5%以下。對(duì)比實(shí)例B(充填磨料的尼龍，商品名“ASAHI”)運(yùn)行良好，但不如實(shí)例1-3的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，復(fù)合研磨長(zhǎng)絲以較高的研磨水平(克數(shù))開(kāi)始，較之對(duì)比實(shí)例能明顯地保持其研磨能力。這在對(duì)1018CRS鋼板的研磨試驗(yàn)(圖8)和多孔篩網(wǎng)1008CRS研磨試驗(yàn)(圖9)中可以明顯地看出來(lái)。使用肖氏硬度較高的TPES的聚酯TPE復(fù)合研磨長(zhǎng)絲對(duì)鋼板和篩網(wǎng)顯示出較好的研磨作用。
耐疲勞試驗(yàn)結(jié)果(表4)顯示出，充填磨料尼龍長(zhǎng)絲(實(shí)例A)在10～15分鐘內(nèi)即超過(guò)其極限。用較軟的聚酯TPE涂覆復(fù)合研磨長(zhǎng)絲(實(shí)例1和4)，其可用性可保持2小時(shí)以上，而最硬的聚酯涂覆的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲(實(shí)例3，7-9)可用時(shí)間很短。用涂覆聚酯TPE的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲研磨鋼板和鋼篩網(wǎng)，以用肖氏硬度為63的聚酯TPE涂覆的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲可獲得耐疲勞和研磨效果的最佳平衡。
圖10表示實(shí)例4(334磨料)復(fù)合研磨長(zhǎng)絲在1018CRS板(+)和1008CRS篩網(wǎng)(＊)上的研磨能力小于實(shí)例5(50%磨料)。顯示出復(fù)合研磨長(zhǎng)絲允許較高磨料量而更增加工件的磨失量。
圖11和12比較了實(shí)例A，4和5在1018CRS板和1008CRS篩網(wǎng)上研磨與時(shí)間的關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果，顯示出復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的性能明顯優(yōu)于在很大程度上增加磨料百分含量的充填磨料的尼龍研磨長(zhǎng)絲的性能。
圖13和14對(duì)表3中研磨長(zhǎng)絲A，C，2和6的研磨性能進(jìn)行了比較。本發(fā)明的以充填磨料聚酯TPE涂覆的不銹鋼預(yù)制芯的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，含氧化鋁磨料的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲在1018CRS板和1008CRS篩網(wǎng)上的研磨性能大大優(yōu)于含碳化硅磨料的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲。實(shí)例A，7-9是又一組復(fù)合長(zhǎng)絲，是用熔凝氧化鋁磨粒、熱處理氧化鋁磨粒和鋁陶瓷磨粒(后者商品名“Cubitron”)制備的。圖15和16分別表示在類(lèi)似的鋼板和鋼篩網(wǎng)上的研磨試驗(yàn)結(jié)果。實(shí)例7-9中為玻璃股紗預(yù)制芯上涂覆充填磨料的肖氏硬度D為72的聚酯TPE，其商品名為“Hytrel7246”。從對(duì)充填磨料的尼龍長(zhǎng)絲的實(shí)驗(yàn)來(lái)看，它并不象所預(yù)期的那樣，也就是說(shuō)，與用氧化鋁或碳化硅充填的熱塑性合成橡膠所涂覆的本發(fā)明的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲之間在研磨方面并沒(méi)有任何明顯的差異。然而，非常意外的是充填氧化鋁和碳化硅磨粒的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲要比充填氧化鋁的尼龍研磨長(zhǎng)絲對(duì)鋼板的研磨能力高2～4倍(比較圖13和圖15)，而以熱處理氧化鋁充填的本發(fā)明的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲在鋼篩網(wǎng)上表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性(圖14，16)。圖15和16顯示出，當(dāng)在本發(fā)明的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲中使用高牌號(hào)的磨粒時(shí)，其研磨作用明顯增加。
圖17-20以條塊形式表示，用長(zhǎng)絲實(shí)例D，E進(jìn)行對(duì)比研磨試驗(yàn)，實(shí)例10-13是對(duì)比采用P320和P220氧化鋁和碳化硅研磨顆粒長(zhǎng)絲的性能。實(shí)例10-13中的每一個(gè)實(shí)例，都是用商品名為“Hytrel6356”的嵌段聚酯TPE涂覆于Owens Corning公司生產(chǎn)的產(chǎn)品編碼為“OCF G75PY”的玻璃芯紗上。圖17表示長(zhǎng)絲對(duì)銅板的研磨試驗(yàn)結(jié)果，圖18-20表示用長(zhǎng)絲分別對(duì)鈦，304不銹鋼和鋁6061 T6的研磨試驗(yàn)結(jié)果。
這些數(shù)據(jù)顯示出，當(dāng)研磨各種不同的工件時(shí)，其最終的研磨性能不同。采用320號(hào)碳化硅的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲其研磨性能較差，而兩種牌號(hào)的氧化鋁對(duì)銅顯示出較高的研磨能力。
所提供的鈦是一種不尋常的金屬工件，在控制充填磨料的尼龍長(zhǎng)絲中使用的碳化硅和氧化鋁研磨顆粒對(duì)這種金屬的研磨值最大。
在304不銹鋼工件上，其結(jié)果明顯不同。這種商業(yè)化的充填磨料尼龍長(zhǎng)絲研磨效率相當(dāng)?shù)?，而在“Hytrel 6356”嵌段聚酯TPE中使用同樣研磨顆粒的本發(fā)明的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲則非常有效。
最后，在研磨T6061鋁制工件時(shí)可看到一個(gè)非常意外的結(jié)果，含有220和320號(hào)碳化硅和氧化鋁相間的研磨顆粒的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲明顯地優(yōu)于商業(yè)化的充填磨料的尼龍長(zhǎng)絲。
圖21-22以條塊形式表示了用實(shí)例復(fù)合研磨長(zhǎng)絲14-16分別對(duì)1018CRS板(圖21)和1008CRS篩網(wǎng)(圖22)的研磨試驗(yàn)結(jié)果。這些實(shí)例是采用在玻璃股紗預(yù)制芯上涂覆充填P120氧化鋁磨料的聚酰胺TPE。圖21顯示出這些長(zhǎng)絲應(yīng)用于鋼板上效果并不好，而用于鋼篩網(wǎng)上則效果突出(圖22)。
圖23和24與圖21～22相類(lèi)似，實(shí)例長(zhǎng)絲17～22對(duì)1008CRS篩網(wǎng)(圖24)研磨性能好，而對(duì)1018CRS板(圖23)則效果不佳。
圖25～28以條塊圖形式表示用在轂上裝有稠密長(zhǎng)絲的圓柱形刷具(外徑10.2Cm)的研磨試驗(yàn)結(jié)果。長(zhǎng)絲E和10～13采用一商品名為“Chemcut”的印刷電路板刷具設(shè)備進(jìn)行比較，該柱形刷以2500rpm的旋轉(zhuǎn)速度按指定的功率水平研磨1018鋼，304不銹鋼，銅，6061T6鋁(分別見(jiàn)圖25～28)。本發(fā)明的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲明顯優(yōu)于充填磨料的尼龍研磨長(zhǎng)絲對(duì)1018CRS鋼，304不銹鋼的研磨作用，而對(duì)于銅和T6061鋁的研磨則稍稍優(yōu)于尼龍研磨長(zhǎng)絲。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，其特征在于，不少于一根的預(yù)制芯至少部分涂覆其中有磨料顆粒分散和固著的熱塑性彈性體，該熱塑性彈性體與磨料顆粒一起組成硬化的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，其又一特征在于，該預(yù)制芯至少是一種選自金屬絲、玻璃纖維、陶瓷纖維、天然纖維、有機(jī)合成纖維、無(wú)機(jī)合成纖維及其混合物的金屬絲或纖維材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，其又一特征在于，該熱塑性彈性體選自嵌段熱塑性彈性體、離子鍵熱塑性彈性體、熱塑性彈性體與熱塑性聚合物的共混物及它們的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，其又一特征在于，該預(yù)制芯是一種選自玻璃纖維、陶瓷纖維、天然纖維、有機(jī)合成纖維、無(wú)機(jī)合成纖維及其混合物的纖維股紗。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，其又一特征在于，該熱塑性彈性體的肖氏硬度范圍為30～90。
6.一種研磨制品，包括至少一種復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，該復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的特征在于，它具有至少一種至少部分涂覆一種其中分散和固著有研磨顆粒的熱塑性彈性體，該熱塑性彈性體和研磨顆粒一起組成硬化混合物，其附帶條件為，如果有一根以上的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，這些復(fù)合長(zhǎng)絲可以是相同的或是不相同的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的研磨制品，其又一特征在于，該預(yù)制芯是至少一種選自金屬絲、玻璃纖維、陶瓷纖維、天然纖維、合成纖維及其混合物的金屬絲或纖維材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的研磨制品，其又一特征在于，該熱塑性彈性體選自嵌段熱塑性彈性體、離子鍵熱塑性彈性體、熱塑性彈性體與熱塑性聚合物的共混物及它們的混合物。
9.一種制造復(fù)合研磨長(zhǎng)絲的方法，該復(fù)合研磨長(zhǎng)絲包括至少一種至少部分涂覆其中分散和固著有研磨顆粒的熱塑性彈性體，該熱塑性彈性體和研磨顆粒一起組成硬化組合物，該方法的特征在于以下步驟(a)使熱塑性彈性體熔融，并在其中混合研磨顆粒;(b)用含有熔融的熱塑性彈性體和研磨顆粒的涂覆物涂覆至少一部分預(yù)制芯;以及(c)冷卻該涂覆層達(dá)到足以使熔融熱塑性彈性體硬化的溫度，如此，形成硬化的組合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其又一特征在于，步驟(a)包括使該預(yù)制芯和熔融的熱塑性彈性體同步通過(guò)一個(gè)模頭。
全文摘要
包括至少一根至少部分涂覆硬化的、充填磨料的熱塑性彈性體的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲，顯示出超過(guò)早先已知的研磨長(zhǎng)絲的研磨壽命，早先已知的充填磨料的尼龍長(zhǎng)絲具有有限的剛性，并在70℃左右失去其剛性，本發(fā)明的復(fù)合研磨長(zhǎng)絲比充填磨料的尼龍長(zhǎng)絲更為有效和更耐彎曲疲勞破壞，公開(kāi)了制造這種長(zhǎng)絲和在研磨制品中應(yīng)用這些長(zhǎng)絲研磨各種工件的方法。
文檔編號(hào)D06M101/16GK1092434SQ9310307
公開(kāi)日1994年9月21日 申請(qǐng)日期1993年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月19日
發(fā)明者L·L·巴伯, D·G·沃利根, R·M·皮爾 申請(qǐng)人:明尼蘇達(dá)州采礦制造公司