專利名稱：柔性磨具及其制造和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及柔性磨具如海綿狀磨具。具體地說，本發(fā)明涉及由開孔泡沫材料背襯、有孔屏障涂層和在有孔屏障涂層上的有一定表面形貌的有孔磨料涂層構(gòu)成的柔性磨具。
背景技術(shù)：
使用磨具精整汽車修理部分的油漆表面，這是人們熟知的。汽車原來油漆的外表面具有獨(dú)特的“桔皮”狀表面，這是進(jìn)行修理時(shí)是需要復(fù)原的。雖然現(xiàn)有的涂敷磨具和磨料漿液，在有液體介質(zhì)如水存在條件下，各自獨(dú)用或聯(lián)合使用，已經(jīng)被用來精整這種表面，但使用這些磨具的精整技術(shù)所得的效果欠佳。
有許多專利揭示了一些磨具和/或方法，據(jù)稱可用來精整汽車的油漆表面。例如發(fā)表于2000年4月5日的EP0771613B1；基于美國專利申請09/116,038(提交于1998年7月15日)于2001年1月27日公開的WO00/03840，以及美國專利6,024,634。
使用已知的精整用磨具和/或方法時(shí)，遇到一些問題，包括無法精整形成原來表面一樣的桔皮狀表面。而且，有些磨具例如在“雙重作用”磨光機(jī)上轉(zhuǎn)動或者對于被精整表面以其它形式運(yùn)動時(shí)，會在被精整的潮濕油漆表面和該磨具的表面之間發(fā)生附著現(xiàn)象，而這是不好的。其他有些磨具使用又不方便。有些磨具是帶壓敏膠粘劑作為連接手段的很薄磨具，難以與剝離襯里分離，而固定于支撐墊時(shí)，又不容易無皺褶地使用。
因此，就需要一種柔性磨具品，它能對汽車的油漆外表面精整達(dá)到所要求的表面光潔度，而在以后的打光步驟后，基本上與原來的桔皮狀油漆表面一樣。還需要一種柔性磨具，它在潮濕條件下用于雙重作用磨光機(jī)時(shí)，不會附著于正被精整的表面。
發(fā)明簡述本發(fā)明提供柔性磨具及其制造和使用方法。這種新的磨具，在潮濕條件下精整汽車油漆外表面時(shí)，在以后的打光步驟后，其表面光潔度基本上與原來油漆表面一樣，基本上沒有破壞桔皮狀的表面。在常規(guī)潮濕條件下用于雙重作用磨光機(jī)上時(shí)，此新的柔性磨具品不會附著于被精整的表面。
此柔性磨具包括a.開孔泡沫材料背襯，它有第一主表面和相背的第二主表面；b.在所述第一主表面上的有孔屏障涂層；c.在所述有孔屏障涂層上由在粘合劑中的磨粒形成的，有一定表面形貌的有孔磨料涂層。
該開孔泡沫材料較好是具有平面形主表面的片材，但其他形狀的表面也可以。例如，第二主表面可以是平面形便于連接，而第一主表面，即磨料涂層將施加上去的表面可以是非平面形狀，例如波浪形或彎曲形表面。美國專利5,007,128揭示了這樣的彎曲表面的泡沫材料。
雖然本發(fā)明柔性磨具可以用手使用，因此無需連接裝置，但一般在其第二主表面上有個(gè)連接裝置將磨具連接在一支撐墊上。這種連接裝置，包括例如鉤圈式連接件的一個(gè)部件與另一在用來移動磨光機(jī)或其他柔性磨具的支撐墊子上的部件。其他類型的連接裝置可以是壓敏粘合劑組合物的壓敏粘合劑層，它可用來連接到磨具支撐墊的光滑表面上。
本發(fā)明柔性磨具的制造方法包括下列步驟a.在開孔泡沫材料背襯的第一主表面上施加一層可固化屏障涂層，該背襯還有個(gè)相背的第二主表面；b.固化所述可固化屏障涂層，在所述第一主表面層形成有孔屏障涂層，該涂層有孔透過其中，且這些孔對應(yīng)于所述開孔泡沫材料背襯中的孔；c.在所述有孔屏障涂層上施加包括可固化粘合劑和磨粒的涂布組合物；d.用模具使步驟C中施加的涂布組合物具有有結(jié)構(gòu)的表面，該結(jié)構(gòu)的表面是磨料涂層有結(jié)構(gòu)表面的反相，并且在所述第一主表面中的開孔上涂布的任何涂布組合物附著于模具的有結(jié)構(gòu)表面；e.至少部分地固化所述粘合劑；f.使模具與所述涂布組合物的有結(jié)構(gòu)表面分離，形成所述有一定表面形貌的有孔磨料涂層，其特征為具有透過其中的孔，這些孔對應(yīng)于所述開孔泡沫材料中的至少某些孔。
此柔性磨具的制造方法也可包括下列步驟a.在開孔泡沫材料第一主表面上涂布一種會固化形成無孔涂層的可固化屏障布組合物。
b.固化所述可固化屏障涂布組合物，形成無孔屏障涂層；c.在所述固化的無孔屏障涂層上施加，可固化形成磨料涂層的包含磨粒和可固化粘合劑的涂布組合物；d.使步驟C中的未固化涂布組合物具有有結(jié)構(gòu)的表面；e.固化所述涂布組合物，在所述無孔屏障涂層上形成有一定表面形貌的磨料涂層；f.對無孔屏障涂層和有一定表面形貌的磨料涂層穿孔，形成具有有孔屏障涂層和孔有一定表面形貌的磨料涂層的柔性磨料制品。
本發(fā)明還提供了精整基材表面的方法，包括以下步驟a.將基材表面與一柔性磨具接觸，該磨具包括具有第一主表面和相背的第二主表面的開孔泡沫材料背襯；在所述第一主表面上的有孔屏障涂層；在所述有孔屏障涂層上由粘合劑中的磨粒構(gòu)成的有一定表面形貌的有孔磨料涂層；b.在液體介質(zhì)如水存在條件下，相對移動所述柔性磨具對所述基材的所述表面精整。
本發(fā)明還提供一種柔性磨具，它包括a.最小厚度至少2mm，具有第一主表面和相背的第二主表面的泡沫材料背襯；b.在所述泡沫材料背襯的所述第一主表面上，由粘合劑中的磨粒構(gòu)成的有一定表面形貌的磨料涂層。
本發(fā)明還提供制造磨具的方法，包括如下步驟a.提供厚度最小為2mm，具有第一主表面和相背第二主表面的泡沫材料背襯；b.將兩部件連接裝置的一個(gè)部件附著于所述第二主表面，為泡沫材料背襯提供尺寸穩(wěn)定性；c.在泡沫材料背襯的所述第一主表面上施加包含可固化粘合劑和磨粒的有一定表面形貌的涂布組合物，所述涂布組合物可以固化形成有一定表面形貌的磨料涂層；d.固化所述可固化粘合劑。
在本發(fā)明申請全文中，采用下列定義“柔性”磨料具是指充分柔軟的磨具，它能在其自身上折疊，而放松時(shí)會展開，對其原來的結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生永先性損壞。
“有孔的”屏障涂層是這樣一種屏障涂層，其特點(diǎn)是具有讓液體穿透經(jīng)過的足夠孔隙度。
“有一定表面形貌的”磨料涂層是指由在粘合劑中散布的顆粒構(gòu)成的磨料涂層，它具有不同于常規(guī)涂敷磨料制品所見的一般表面形貌，而是其表面形貌是在表面上具有或有序或無序分布的凹凸部分。
有一定表面形貌的“有孔”磨料涂層，其特點(diǎn)是具有讓液體穿透經(jīng)過的足夠孔隙度。
“無孔的”涂層是指該涂層的性能與有孔涂層相反，即基本上沒有讓液體通過的孔隙度。
由下面對附圖和本發(fā)明較好實(shí)施方式的描述，將可更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。
附圖簡述

圖1是制造本發(fā)明柔性磨具的方法示意圖。
圖2是本發(fā)明柔性磨具一部分的放大剖面圖。
圖3是按本發(fā)明制造的柔性涂布磨具上表面的放大倍數(shù)29X的顯微鏡照片。
圖4是按本發(fā)明制造的柔性涂布磨具上表面的放大倍數(shù)97X的顯微鏡照片。
圖5是用來制造本發(fā)明的柔性涂布磨具的開孔泡沫材料的上表面放大倍數(shù)97X的顯微鏡照片。
圖6是圖5中所示的開孔泡沫材料背襯放大倍數(shù)29X的顯微鏡照片。
圖7是本發(fā)明柔性涂布磨具在針刺穿孔之前其前體的上表面放大倍數(shù)97X的顯微鏡照片。
圖8是圖7中所示本發(fā)明柔性涂布磨具在對其前體針刺穿孔之后的上表面放大倍數(shù)97X的顯微鏡照片。
圖9是圖7所示的前體，但放大倍數(shù)是29X而非97X。
圖10是圖8所示的前體，但放大倍數(shù)是29X而非97X。
圖11是用來制造本發(fā)明磨具的有一定表面形貌的磨料層的模具用的輥?zhàn)拥捻斠晥D。
圖12是圖11所示輥?zhàn)友鼐€12-12的一部分表面的放大截面圖。
圖13是用來制造本發(fā)明磨具的有一定表面形貌的磨料層的模具用的另一輥?zhàn)拥捻斠晥D。
圖14是圖13所示輥?zhàn)友鼐€14-14的一部分有圖案表面的放大截面圖。
圖15是圖13所示輥?zhàn)友鼐€15-15一部分有圖案表面的放大截面圖。
圖16是包括表面彎曲形的開孔泡沫材料背襯的本發(fā)明柔性磨具一部分的放大截面圖。
本發(fā)明詳細(xì)說明本發(fā)明柔性磨具的制法，可以是在開孔泡沫材料背襯上面例如用輥涂法，噴涂法或幕涂法涂布屏障涂布組合物，然后例如在一強(qiáng)制通風(fēng)烘箱中加熱屏障涂布組合物至固化溫度對其固化，形成帶有有孔屏障涂層的背襯。
此帶有屏障涂層的背襯可以按美國專利5,435,816或5,667,541所述的方法涂布以磨料涂層。圖1所示是將有一定表面形貌的有孔磨料涂層施加到帶屏障涂層的背襯上提供本發(fā)明磨料制品的設(shè)備10。模具11的形式是一條具有兩個(gè)主表面和兩端的帶子。從輥?zhàn)?5上將在第一主表面13上帶有有孔屏障涂層以及具有第二主表面14的開孔泡沫材料背襯12展開。開孔泡沫材料12較好以其置于薄膜上的第二主表面14的前緣連接在塑料膜載體(圖中未示上)上，為的是向開孔泡沫材料背襯12在被涂布時(shí)承受張力的條件下提供尺寸穩(wěn)定性，也可以將開孔泡沫材料背襯12的第二主表面14附著于兩部件連接裝置片的一個(gè)部件上，對開孔泡沫材料背襯12提供尺寸穩(wěn)定性。較好是將它附著于帶嚙合部件的薄膜背襯的部分上。在開孔泡沫材料背襯12從輥?zhàn)?5上展開的同時(shí)，模具11從輥?zhàn)?6上展開。模具11的接觸表面17由涂布裝置18用磨粒和粘合劑前體的混合物涂布之。在涂布以前，對該混合物可以加熱降低其粘度。涂布裝置18可以是任何常規(guī)的，例如刮涂機(jī)、落模式涂布器(drop diecoater)、幕式淋涂機(jī)、真空模涂布機(jī)或擠壓模涂布機(jī)。模具11的接觸表面17經(jīng)涂布后，將背襯12和模具11會聚到一起，使得混合物潤濕背襯12的第一主表面13。圖1中，采用接觸壓送輥20使混合物與開孔泡沫材料12接觸，該壓送輥20也將模具/混合物/背襯這種結(jié)構(gòu)壓在支撐輪22上。然后由輻射能源24通過模具11的背面25傳送足夠劑量的輻射能到混合物中，使粘合劑前體至少部分固化，從而形成有一定表面形貌的自持結(jié)構(gòu)26。然后將模具11與自持結(jié)構(gòu)26分離，模具11在輥27上與有一定表面形貌的自持結(jié)構(gòu)26分離。有一定表面形貌的結(jié)構(gòu)26和模具11之間在立即繞過輥?zhàn)?7后的角度應(yīng)該較陡，例如超過30°，以便有一定表面形貌的自持結(jié)構(gòu)26從模具11中清晰地分離出來，除了在開孔泡沫材料背襯12上的有孔屏障涂層的孔上涂布的區(qū)域上。該處涂層會因附著于這些區(qū)域的模具表面而在磨料涂層中產(chǎn)生小的開孔，從而使磨料涂層有孔。模具11重繞在輥?zhàn)?8上可以再用。有一定表面形貌的自持結(jié)構(gòu)26繞在輥?zhàn)?0上。若其中的粘合劑前體未充分固化，可以通過另一個(gè)能量源如熱量源或另一個(gè)輻射能量源的照射將其完全固化，形成涂敷磨具?；蛘卟皇褂昧硪粋€(gè)能量源，也可最終完全固化形成涂敷磨具。這里所述的“完全固化”等詞是指粘合劑前體充分地固化，使得所得制品能起磨具，例如涂敷磨具的作用。
磨具形成后，可將其先行彎曲和/或加濕，然后變形成為任何所需形狀，例如圓錐形、環(huán)帶形、片形、圓盤形等以供使用。
現(xiàn)在試看圖2，圖中的柔性磨具31包括具有一個(gè)主表面13和與其相背的主表面14的開孔泡沫材料背襯12。主表面13上涂布以有孔屏障涂層32，后者上面又涂布以有一定表面形貌的有孔磨料涂層33，其特點(diǎn)是有一些凸起部分34、凹下部分35和開口36，雖然圖2中的屏障涂層32是個(gè)是有平直表面的整體單層，但其底表面穿透到它涂布所在的開孔泡沫材料的表面中，涂覆著開孔泡沫材料結(jié)構(gòu)中的各個(gè)部分。有一定表面形貌的有孔磨料涂層33中的開口36的特點(diǎn)，是這些開口36位于屏障涂層32的孔37上面，而孔37又位于開孔泡沫材料背襯12主表面13的孔38上面。開口的形狀一般不規(guī)則，因?yàn)殚_孔泡沫材料背襯12的孔形狀不規(guī)則，只有少數(shù)的孔形狀相同。這一點(diǎn)從圖3和圖4也可以看到。
圖7和圖9分別表示可以針刺穿孔形成本發(fā)明涂敷磨具前體產(chǎn)品的上表面。圖8和圖10分別表示穿孔后的磨具。從圖8和圖10可以注意到針刺形成的孔會使磨料涂層破裂形成并不與針的形狀對應(yīng)的孔，事實(shí)上這些孔不規(guī)則，僅有很少數(shù)的孔形狀上一樣。針應(yīng)該只穿透有孔層和有一定表面形貌層，但不穿透背襯層，因?yàn)樗呀?jīng)是多孔的。
泡沫材料背襯一般地說，任何可以在其至少一個(gè)表面上涂布的開孔泡沫材料彈性背襯可以用于本發(fā)明磨具。這種泡沫材料最好是具有兩個(gè)平面形狀主表面的片材，但其一個(gè)或兩個(gè)主表面不是平面的也可用。這種表面上可以具有分別在深度、高度、間距、直徑和形狀差異很大的許多凹下部分或凸起部分。適用的泡沫材料基材的伸長率約為85～150％，即該泡沫材料伸長后長度減去其伸長前長度并除以后者，再乘以100％等于85～150％。本發(fā)明所用的有些泡沫材料基材的伸長率約為100～150％。其厚度只由磨具的所需用途決定，較好約為1～50mm，但厚度較大也可使用。
開孔泡沫材料彈性背襯的兩個(gè)主表面可以是平面形，也可以是有序非平面形，即可以是圖16所示的凸出部分和凹下部分的規(guī)則陣列。這種有序非平面形泡沫材料的制造方法，例如有美國專利5,396,737(Englund and Schwartz)在其圖8所示的方法。用該方法形成的有序非平面形表面的泡沫材料有時(shí)稱為“彎曲的泡沫材料”，也可以用鑄塑、模塑、切割、熱成形等法制造之。第一和第二表面都可以是平面，或都是有序非平面。若使用有序非平面開孔泡沫材料背襯，較好是第一主表面為有序非平面形狀，而第二主表面通常是平面。有序非平面形表面可以具有排列成規(guī)則的矩形或正方形陣列的眾多凸出部分，和/或可包括延伸在凸出部分之間的脊形部分。凹下部分形成長方形的陣列，每個(gè)凹下部分以相鄰?fù)钩霾糠种g的脊為界。凸出部分與相背的主表面的距離以約為1～65mm，凹下部分與相背的主表面的距離以約0.5～25mm。這兩個(gè)距離之差約為0.5～64mm。
圖16所示的有開口泡沫材料背襯61的柔性模具的部分60，有一平面背面62，連接件63(鉤圈連接件的鉤部件)通過粘合劑層64粘合到背面62。背襯61的前表面上有凸出部分65和凹下部分66的陣列。該表面覆有有孔涂層67，其上涂布了有一定表面形貌的有孔磨料涂層68。
凸出和凹下部分的規(guī)則陣列的尺寸在一定程度上取決于陣列形成的方法。較佳的是，相鄰?fù)钩霾糠趾桶枷虏糠种g的距離為0.03～40mm，較佳1～25mm，最佳2～12mm。相鄰?fù)钩霾糠种g的距離為1.5～50mm，較佳3～25mm，最佳5～15mm。
本發(fā)明柔性磨具的開孔泡沫材料背襯一般是片材，其最佳最小厚度至少約2mm，按ASTM D-3574測出的表觀密度大于約0.03g/cm3(2lb/ft3)。適用的表觀密度約為0.03～0.10g/cm3(1.8-6lb/ft3)。雖然較薄和/或較輕的開孔泡沫材料可以使用，但使用時(shí)需要特別仔細(xì)，因?yàn)樵诔Ｒ?guī)涂布設(shè)備上不大容易操作，開孔泡沫材料背襯應(yīng)具有充分的孔隙度，讓液體水能夠進(jìn)入。參見圖5和圖6可以了解開孔泡沫材料背襯的孔的情況?？諝饪紫抖鹊暮唵螠y試可以確定該開孔泡沫材料是否具有足夠的水滲透率。測試空氣孔隙度是用ASTM D-3574的方法，它使用一種空氣流動儀器，例如Frazier Instrument Co.制造的FrazierTM壓力差空氣滲透率測量儀(低壓型)。其結(jié)果報(bào)告為在0.5英寸水柱壓力差作用下，每平方英尺樣品每分鐘通過空氣立方英尺數(shù)，或者在12.7mm水柱壓力差作用下，每平方米樣品每分鐘通過的空氣立方米數(shù)。適用的開孔泡沫材料已測出具有的空氣滲透率在0.5英寸水柱壓力差下至少為1(0.305m3/min/m2)，較佳為2～50(0.61～15.3m3/min/m2)，最佳為10～60ft3/min/ft2(在12.7mm水柱壓力差下3.05～18.3m3/min/m2)。應(yīng)注意的是這些空氣滲透率的值適用于在施加了屏障涂層后的開孔泡沫材料，且其厚度為90～188密爾(2.30～4.75mm)時(shí)，沒有屏蔽涂層的開孔泡沫材料的滲透率可能較高，而較厚的泡沫材料則可能較低。
發(fā)現(xiàn)通?？捎脕碇瞥砷_孔泡沫材料的材料是有機(jī)聚合物，它發(fā)泡或吹制成為多孔的有機(jī)結(jié)構(gòu)體，通常為泡沫材料。這種泡沫材料可由天然或合成橡膠或者其他如塑性彈性體材料如聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚氨酯以及它們的共聚物制成。合適的合成熱塑性彈體材料包括但不限于氯丁二烯橡膠、乙烯/丙烯橡膠、丁基橡膠、聚丁二烯、聚異戊二烯、EPDM聚合物、聚氯乙烯、氯丁橡膠、或苯乙烯/丁二烯共聚物。適用的開孔泡沫材料的具體例子是可購自illbruck，inc.Minneapolis，Minnesota under the illbruck，Inc.商標(biāo)名R 200U，R400U，R600U和EF 3-700C的聚酯聚氨酯泡沫材料。彎曲的開孔泡沫材料的具體例子是可購自illbruck Inc.商標(biāo)名為MINI-STANDARD CONVOLUTES的聚酯聚氨酯泡沫材料。
屏障涂層較佳的屏障涂層組合物包含一種合適的可涂布材料如聚合物，溶解或分散在適當(dāng)?shù)囊簯B(tài)載體材料如溶劑中成為乳液形式。此組合物應(yīng)容易涂布在開孔泡沫材料背襯的一個(gè)主表面上，而涂布并固化后，可形成有孔涂層，或者形成以后將要穿孔的無孔屏障涂層。形成有孔屏障涂層的合適材料是丙烯酸膠乳乳狀液，它能涂布在開孔泡沫材料背襯的表面而不封閉其孔，因而固化后仍保留其孔隙性。形成有孔屏障涂層的較好組合物是得自BF Goodrich，Cleveland，Ohio，商標(biāo)名HyCarTM2679乳液的丙烯酸乳狀液。其施加在開孔泡沫材料上的干涂層重較好至少為50g/m2(gsm)，一般為65～180g/m2。
可固化形成以后再穿孔的無孔涂層的適用屏障涂布組合物，包括一種丙烯酸膠乳(如HyCarTM2679)，它增稠以后形成的涂布組合物不容易穿透開孔泡沫材料背襯，而只是保留作為表面層，以后固化形成無孔的屏障涂層。該丙烯酸乳液通過加入增稠劑，如得自BF Goodrich的商標(biāo)名CarbopolTMEZ-1的聚丙烯酸溶液(它己通過加入氫氧化銨水溶液作為對其的活化劑而增稠)來增稠。能固化形成無孔涂層的屏障涂層的干涂層重量較好至少150g/m2，一般160～190g/m2。固化以后，該無孔屏障涂層上面再涂布上包含可固化粘合劑和磨粒的有一定表面形貌的涂層，然后固化之。這兩層固化的涂層進(jìn)行穿孔，較好是從磨料層穿孔固化層，采用散布在一標(biāo)準(zhǔn)針板上的有間隔的20×20針的陣列(FosterTM15×18×25×3.5RB)，其行與別的距離均為0.5英寸(1em)，以每10英寸(25cm)長度上37個(gè)沖程操作，在每平方英寸(約6.5cm2)上形成約148個(gè)穿孔，這種針和針板可得自Foster，Needcle Co.，Inc.Mamitowoc，WI。
有一定表面形貌的涂層有一定表面形貌的有孔涂層是提供磨粒在固化粘合劑物系中的漿料而形成的。
如前所述，有一定表面形貌的有孔磨料涂層較好采用一般轉(zhuǎn)讓的美國專利5,435,816(Spurgeon等人)中所述的方法制備。各種形成有一定表面形貌的磨料涂層的方法的任何一種都可用來施加在無孔屏障涂層上。這些方法包括例如下述專利中所披露的方法美國專利5,435,816(Spurgeon等人)，5,910,471(Chrostianson等人)；5,958,794(Piper)；5,152,917(Preprer等人)；5,014,468(Ravipato等人)。
若用的是有序非平面形開孔泡沫材料背襯在其第一主表面(正表面)上具有凸出和凹下的部分，涂布條件要保持得當(dāng)模具施加到這些凸出和凹下部分的區(qū)域時(shí)，這些部分暫時(shí)被壓縮成為平面形狀。當(dāng)隨后壓縮力解除后，這些凸出和凹下部分又恢復(fù)。這種暫時(shí)的壓縮使得涂層均勻，并且有一定表面形貌的磨料涂層就獲得形狀特征，它們的取向垂直于各個(gè)凸出和凹下區(qū)域的表面。
然后將可固化形成有一定表面形貌的磨料涂層的可涂布組合物施加到無孔屏障涂層上，施加的技術(shù)應(yīng)對磨料涂層給予一定表面形貌，從而在固化后獲得有一定表面形貌的磨料涂層。然后使用適合的針板對在開孔泡沫材料背襯上的有一定表面形貌的磨料涂層和無孔屏障涂層進(jìn)行穿孔，提供必需的孔隙度。穿孔要從正面(磨料涂層的面)向背面方向進(jìn)行，以避免磨料涂層中的不連續(xù)性。在穿了孔的有一定表面形貌磨料涂層中開口的特征，是呈規(guī)則的圖案，即對應(yīng)于針板的的分布圖案和用來形成這些開口的帶材往復(fù)行程，但是這些開口本身的形狀多少有些不規(guī)則，這是由于磨料涂層在被針穿透時(shí)有一定破裂的緣故。
用來施加在開孔泡沫材料上的有孔屏障涂層或無孔屏障涂層上，形成有一定表面形貌的磨料涂層的混合物是由許多分散在粘合劑(有時(shí)稱為可固化粘合劑)前體的磨粒構(gòu)成的。本文中，術(shù)語“混合物”指包含分散在粘合劑前體的許多磨粒的任一組合物。此混合物較好是可流動的。而若此混合物不能流動，可以將其擠壓或以其它方式，例如熱或加壓，或同時(shí)加熱與加壓，施加到模具的接觸表面上或背襯的正面上。此混合物的特征是可貼合性，即它可以受力而呈與模具的接觸表面開孔泡材料背襯正面相同的形狀和輪廓。
磨粒的平均粒徑通常約為0.1～1500μm，常為1～400μm。較好的是磨粒具有至少約8，更好大于9的莫氏硬度，但也可小于8，視用途而異。適用于本發(fā)明的磨粒包括，例如熔凝氧化鋁，綠色碳化硅、碳化硅、氧化鋁氧化鋯、金剛石、氧化鈰、立方氮化硼、石榴石以及它們的混合物?！澳チ！贝嗽~既包括單個(gè)磨料粒子，也包括許多單個(gè)磨料粒子的粘合聚集物。磨料聚集物在美國專利4,3l1,489；4,652,275；4,799,939中有進(jìn)一步敘述。
粘合劑前體能夠通過能量，較好是輻射能，更好是紫外光，可見光的輻射能或電子射線來固化。其他能量有紅外線、熱量和微波。所用的能量不應(yīng)對本發(fā)明方法所用的模具有不利影響，使得模具可以反復(fù)使用。粘合劑前體可通過自由基或陽離子的機(jī)理而聚合，能通過輻射能量的照射而聚合的粘合劑前體，例如有丙烯酸化氨基甲酸酯、丙烯酸化環(huán)氧、烯鍵不飽和化合物、是有側(cè)位不飽和羰基的氨基塑料衍生物、具有至少一個(gè)側(cè)位丙烯酸基的異氰尿酸酯衍生物、具有至少一個(gè)側(cè)位丙烯酸基的異氰酸酯衍生物、乙烯醚、環(huán)氧樹脂以及它們的混合物。“丙烯酸酯”包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
丙烯酸化氨基甲酸酯是末端羥基的NCO延伸的聚酯或聚醚的二丙烯酸聚酯，其例子包括得自Morton Thiokol Chemical商標(biāo)名“UVITHANE 782”，得自Radcure Specialities的商標(biāo)名“CMD6600”“CMD8400”和“CMD8805”的丙烯酸化氨基甲酸酯。
丙烯酸化環(huán)氧是環(huán)氧樹脂的二丙烯酸酯，如雙酚A環(huán)氧樹脂的二丙烯酸酯。其例子包括得自Radcure Specialities的“CMD3500”，“CMD3600”和“CMD3700”。
烯鍵不飽和化合物包括單體化合物和聚合化合物，它們含有碳、氫和氧，或還含有氮和鹵素原子。氧或氮或者這兩者的原子一般存在于醚、酯、氨基甲酸酯、酰胺和脲的基團(tuán)中。烯鍵不飽和化合物的分子量較好小于約4,000。較好的烯鍵不飽和化合物是由含有脂族單羥基或脂族多羥基的化合物與不飽和羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、馬來酸等進(jìn)行反應(yīng)生成的酯。烯鍵不飽和化合物的代表性例子有甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、二乙烯苯、乙烯基甲苯、二丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸已二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙烯酸甘油酯、三丙烯酸季戊四醇酯、甲基丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯。其他烯鍵不飽和化合物包括單烯丙酯、聚烯丙基酯、聚甲基烯丙酯和羧酸酰胺，例如鄰苯二甲酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯、N，N-二烯丙基已二酰二胺。還有其他含氮烯鍵不飽和化合物，包括三(2-丙烯酰氧乙基)異氰脲酸酯、1，3，5-三(2-甲基丙烯氧乙基)-S-三嗪、丙烯酰胺、甲基丙烯酸胺、N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基哌啶酮。
適用于本發(fā)明的氨基塑料樹脂，其每個(gè)分子或低聚物具有至少一個(gè)側(cè)位α，β-不飽和羰基。這些材料在美國專利4,903,440和5,236,472中有進(jìn)一步敘述。
具有至少一個(gè)側(cè)位丙烯酸基的異氰脲酸酯衍生物和具有至少一個(gè)側(cè)位丙烯酸基的異氰酸酯衍生物在美國專利4,652,275中有進(jìn)一步敘述。較好的異氰脲酸酯衍生物是三(羥基乙基)異氰脲酸酯的三丙烯酸酯。
環(huán)氧樹脂具有一個(gè)環(huán)氧乙烷環(huán)，通過該環(huán)的打開而聚合。適合于本發(fā)明的環(huán)氧樹脂包括單體環(huán)氧樹脂和低聚物環(huán)氧樹脂。用于本發(fā)明較好的環(huán)氧樹脂代表性例子包括2，2-雙[4-(2，3-環(huán)氧丙氧基)苯基丙烷](雙酚三縮水甘油醚)(2，2-bis[4-(2，3-epoxypropoxy)phenylpropane](diglycidyl ether of bisphenol))和Shell Chemical Co.的商標(biāo)各為“EponTM828”、“EponTM1004”、“EponTMloolF”以及Dow Chemical Co的商標(biāo)名為“DERTM-331”、“DERTM-332”和“DERTM-334”的可商購材料。適合于本發(fā)明的其它環(huán)氧樹脂包括酚醛清漆的縮水甘油醚(glycidyl ethers of phenol formaldehyde novolac)(如商標(biāo)名DENTM-431和DENTM-428，Dow Chemical Co.)。用于本發(fā)明的環(huán)氧樹脂可在一種或多種合適的光引發(fā)劑存在條件下通過陽離子機(jī)理發(fā)生聚合。這些樹脂在美國專利4,318,766中有進(jìn)一步敘述，其內(nèi)容參考結(jié)合于此。
如果要使用紫外輻射或可見光輻射，粘合劑前體較好還含有光引發(fā)劑。能產(chǎn)生自由基源的光引發(fā)劑的例子包括但不限于有機(jī)過氧化物、偶氮化合物、苯醌、二苯甲酮、亞硝基化合物、?；u、腙、巰基化合物、吡喃鎓化合物、三丙烯咪唑、聯(lián)咪唑、磷雜環(huán)戊二烯氧化物、氯烷基三嗪、苯偶姻醚、偶苯酰縮酮(benzil ketals)、噻噸酮、乙酰苯衍生物以及它們的混合物。
陽離子光引發(fā)劑產(chǎn)生酸源，從而引發(fā)環(huán)氧樹脂的聚合。陽離子光引發(fā)劑可包括含有鎓陽離子和含金屬或類金屬配陽離子的鹵素的鹽。其他陽離子光引發(fā)劑包括具有有機(jī)金屬配陽離子和含金屬或類金屬配陽離子的鹵素的鹽。這些在美國專利4,75l,138中進(jìn)一步有敘述。陽離子光引發(fā)劑另一例子是描述于美國專利4,985,340以及歐洲專利申請306,161和306,162中的有機(jī)金屬鹽和鎓鹽。別的陽離子光引發(fā)劑包括有機(jī)金屬絡(luò)合物的離子鹽，其中的金屬選自周期表IVB、VB、VIB、VIIB和VIIIB的元素。
除可輻射固化的樹脂外，粘合劑前體還包括可用輻射能以外的能量固化的樹脂，如可縮合固化的樹脂，其例子有酚樹脂、密胺甲醛樹脂和脲甲醛樹脂。
粘合劑前體中還可包含添加劑，如填料(包括研磨助劑)、纖維、潤滑劑、潤濕劑、表面活性劑、顏料、染料、偶合劑、增塑劑、懸浮劑。促進(jìn)流動性能的一種添加劑是DeGussa公司商標(biāo)為OX-50的產(chǎn)品。調(diào)節(jié)這些添加劑材料的用量用來提供所需的性質(zhì)。填料例如有碳酸鈣、二氧化硅、石英、硫酸鋁、粘土、白云石、偏硅酸鈣、以及它們的混合物。研磨助劑例如有四氟硼酸鉀、冰晶石、硫、硫鐵礦、石墨、氯化鈉以及它們的混合物?；旌衔镏锌珊卸噙_(dá)70重量％、一般40重量％、較好1-10重量％、最好1-5重量％的填料或研磨助劑。
為了制造本發(fā)明磨具用的磨料涂層，所用的較佳混合物包含19.47重量份三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(商標(biāo)名SR 351，Sartomer Co.，Exton，PA)、12.94重量份丙烯酸2-苯氧基乙酯(商標(biāo)名SR 339，Sartomer，Co.，Exton，PA)、3.08重量份分散劑(商標(biāo)名ZephrymTMPD9000)、1.08重量份2，4，6-三甲基苯甲?；交戊⑺嵋阴?前商標(biāo)名Lucirin LR889，現(xiàn)商標(biāo)名LucirinTMTPO-L，BASF公司)作為光引發(fā)劑、1.93重量份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(商標(biāo)名SilquestTMA-174 Silane，Witco Corp.，Greenwich，CT)作為樹脂改性劑和61.50重量份GC3000級別平均粒徑4.0μm的綠色碳化硅磨粒(Fujimi Abrasive Co.)。混合物中各組分的上述重量份數(shù)以總重量份數(shù)100為基準(zhǔn)。
該混合物的制備是將各組分較好用低剪機(jī)混合機(jī)混合，也可以用高剪切混合機(jī)。一般是將磨粒逐步加入粘合劑前體。此外，可以盡量減少帶入混合物中的空氣泡，這是在混合步驟中抽真空達(dá)到的。
在制造有一定表面形禮貌的自持結(jié)構(gòu)體時(shí)，將輻射能量通過模具輸入混合物，使其中的粘合劑前體至少部分固化?！安糠止袒笔侵刚澈蟿┣绑w聚合到所得的混合物能脫離模具的狀態(tài)。粘合劑前體一旦脫離模具后，即用任何能量，例如熱能或輻射能使其完全固化。也可以在有一定表面形貌的自持結(jié)構(gòu)體脫離模具以前予以完全固化。
用于本發(fā)明較好的輻射能包括電子束、紫化光和可見光。其他輻射能源還有紅外線和微波。也可使用熱能。電子束輻射又稱電離輻射，其使用劑量可為約0.1-10Mrad，較好約1-10Mrad。紫外輻射是波長約為200-400nm，較好250-400nm的非粒子輻射。較好是由在100-300w/cm范圍工作的紫外燈來提供紫外輻射。可見輻射是波長400-800nm，較好400-550nm的非粒子輻射。
在本發(fā)明方法中，輻射能是通過模具直接輸入混合物中，因此模具材料較好應(yīng)不會吸收較多量的輻射能，也不會因輻射能而降解。例如，若用電子束，模具就不宜用纖維素材料制造，因?yàn)殡娮訒估w維素降解。若使用紫外光或可見光，則模具材料應(yīng)能分別透過足夠紫外光或可見光，以便產(chǎn)生所需程度的固化。
模具的操作運(yùn)行速度應(yīng)足夠快，用以避免輻射引起的降解。如果它有較高的抗輻射降解性能，則運(yùn)行速度可以較慢，反之則應(yīng)較快。總之，模具運(yùn)行的適合速度取決于模具材料。
模具的形式可以是帶例如環(huán)形帶、板例如連續(xù)的板或卷材、涂布輥、裝在涂布輥上的套筒、模子等。模具中將與混合物接觸的表面上具有一定形貌即圖案。此表面在此稱為“接觸表面”。若模具的形式是帶、板或套筒，它就有接觸表面和非接觸表面。若模具的形式是涂布輥，則只有接觸表面。用本發(fā)明方法形成的磨具的表面形貌是模具接觸表面圖案的反相。磨具接觸表面圖案的一般特征是有許多凹穴。這些凹穴的開口可以是任何形狀，規(guī)則或不規(guī)則，例如長方形、半圓形、圓形、三角形、正方形、六角形、八角形等等。凹穴的壁可以垂直，也可以傾斜。凹穴形成的圖案可以按一特定的計(jì)劃設(shè)置，也可以是隨機(jī)的。凹穴可以互相對接。
可以用來制造模具的熱塑性材料包括聚酯、聚碳酸酯、聚(醚砜)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚烯烴、聚苯乙烯或它們的混合物。熱塑性材料中可包含如增塑劑、自由基清除劑或穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、紫外輻射吸收劑等添加劑。這些材料應(yīng)基本上對于紫外和可見光透明。一種類型的模具描述在美國專利5,435,816中。制造該模具材料的例子包括聚碳酸酯和聚酯。制造模具的材料應(yīng)具有低的表面能，這樣就使制成的磨具容易與其分離。合適材料的例子有聚丙烯和聚乙烯。在某些用熱塑性材料制造的模具中，其制備磨具的操作條件應(yīng)設(shè)定使得避免產(chǎn)生過多的熱量。若產(chǎn)生過多熱量，會使熱塑性材料的模具變形乃至熔化。在有些情況下，紫外光也會產(chǎn)生熱量。還應(yīng)該指出，單層的模具也可接受，在許多情況下是選用的，熱塑性模具可按照美國專利5,435,816所述的方法制造。
圖11顯示為輥?zhàn)?0，它曾用來制造圖1所示的模具11。下述實(shí)施方案的輥?zhàn)?0曾用來制造本發(fā)明實(shí)施例1～6磨具用的模具11。輥?zhàn)?0有個(gè)心軸41，旋軸42和在輥?zhàn)訄A周表面主要部分上的圖案表面43。圖案表面43的長度d可隨用戶需要而不同。圖案表面43有相同兩套等間距重復(fù)的槽子44和45。套44的槽子與套45的槽子走向垂直，即角度c為90°。在這實(shí)施方施中，相對于旋轉(zhuǎn)軸42轉(zhuǎn)過的角度a是50°，而相對于旋轉(zhuǎn)軸的角度b是40°。
圖12是沿圖11中垂直于一套槽子的直線12-12的圖案表面43一部分的放大截面圖，在此情況下，峰峰間距l(xiāng)為0.0042英寸(0.107mm)，峰谷間距n為0.025英寸(0.064mm)。相鄰傾斜峰壁之間的夾角m是80°。
輥?zhàn)?0曾用來制造上述類型的模具，該模具用來產(chǎn)生圖3、4和7-10所示磨具的有一定表面形貌的表面。
圖13顯示另一種輥?zhàn)?0，它包括心軸51和旋轉(zhuǎn)軸52。此情況下，圖案表面有一套在圓周方向上重復(fù)的槽子53，還有另一套與旋轉(zhuǎn)軸呈30°散布的等距離槽子54。
圖14顯示沿圖13中垂直于槽子53的直線14-14的輥?zhàn)?0圖案表面一部分的放大截面圖。其中相鄰峰之間的距離x是50μm，峰的高度即谷與峰之間的距離y是50μm，相鄰傾斜峰壁之間的夾角z是53°。
圖15顯示沿圖13中垂直于槽子54的直線15-15的輥?zhàn)?0圖案表面一總值發(fā)的放大截面。其中槽子55相鄰兩個(gè)傾斜峰壁的夾角w是90°，谷的間距t是250μm，谷深s是55μm。
輥?zhàn)?0也適用于制造圖1所示過程中所用的模具。
本發(fā)明柔性磨具通常用來使用如雙重作用磨光機(jī)之類磨光設(shè)備進(jìn)行表面精整的用途。一種可用的雙重作用磨光機(jī)是Dynabrade Inc，Clarence，NY所售的，商標(biāo)名DynorbitalTM磨光機(jī)型號56964。這種磨光機(jī)通常需用一個(gè)磨光墊子，在其表面上安裝上本發(fā)明的柔性磨具。較好的墊子表面上通常具有兩部件連接裝置的一個(gè)部件如一個(gè)圈形織物，在磨具背面有個(gè)帶鉤子背襯或者在磨具背面上扁平的桿可以扣在該圈形織物上。一種用于此目的較好背襯是商標(biāo)名HookitTMII疊置背襯，用于由3M公司所售的商標(biāo)名3MTMHookitTMIIFimishing Film Discs的磨具上。
實(shí)施例本發(fā)明將用下面一些實(shí)施例進(jìn)一步說明，其中的份數(shù)和百分?jǐn)?shù)都是重量的，除非另外指出。
各組分說明“HyCarTM2679”是得自BF Goodrich Speciality Chemical，Inc，Cleveland，OH的丙烯酸膠乳，含有固含量50％重量的丙烯酸系聚合物，其水介質(zhì)中會有痕量甲醛。
“CarbopolTMEZ-1”是得自B F Goodrich Speciality Chemical，Inc，Cleveland，OH由交聯(lián)丙烯酸聚合物組成的丙烯酸樹脂粉末，用作增稠劑。
“氫氧化銨溶液”是含29.5％重量NH3的氫氧化銨水溶液。
“3M FluoradTM”含氟表面活性劑FC-129”是得自3M公司的陰離子表面活性劑，它是50％重量氟代烷基羧酸鉀(potassium fluoralkyl carboxylates)溶解在14％重量2-丁氧基乙醇、4％重量乙醇和32％重量水中的溶液。
“HookitTMII”疊置背襯是兩部件連接系統(tǒng)的一個(gè)部件，它是個(gè)片材，在其一面上有許多具有扁平末端的直桿，由3M公司按美國專利5,667,540制造。作為兩部件連接系統(tǒng)的另一個(gè)部件是美國專利5,962，102所述的織物，這些扁平桿可以扣在此織物上。HookitTMII疊置背襯由研磨墊背面上的膠粘劑涂層裝在研磨墊子的背面上，背襯與研磨墊的背面接觸。
“SR 351”是得自Sartomer Co.，Exton，PA，商標(biāo)名SR-351的分子量為296和官能度3的三甲基丙烷三丙烯酸酯。
“SR 339”是得自Sartomer Co.，Exton，PA，商標(biāo)名SR-339的分子為192和官能度1的丙烯酸2-苯氧基乙酯芳香單體。
“PD 9000”是得自(Imperial Industries PLC的一個(gè)國際商業(yè)公司，商標(biāo)名ZephrymTMPD9000(以前為Hypermer PS-4)的聚合物分散劑。
“A-174TM”是得自Witco Corp.，Greenwich，CT商標(biāo)名SILQUESTTMA-174硅烷的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
“TPO-L”是得自BASF Corp，Charlotte，NC的商標(biāo)名LUCIRIN TPO-L(uetqi LUCIRIN LR8893)的2，4，6-三甲基苯甲?；交戊⑺嵋阴サ墓庖l(fā)劑。
“綠色SiC”是得自Fujimi Abrasives Co.，Elmhurst IL商標(biāo)名FUJIMIGC3000的綠色碳化硅磨粒，其級別尺寸為GC3000，用ConblterTM計(jì)數(shù)器測定的平均粒徑為4.0μm。
表1列出得自illbruck Inc，Minneapolis，MN的開孔聚酯聚氨酯泡沫材料的商標(biāo)名。
表1
“EF3-700C”是illbruck Inc，Minneapolis，MN一種氈制的聚醚泡沫材料的商標(biāo)名，其對厚度的氈制比為3∶1。其表觀密度為1.65-1.9lb/ft3(26-30kg/m3)，拉伸強(qiáng)度為12psi(0.8kg/cm2)，伸長率為8.5％。
各種未涂布和涂布有屏障涂層的開孔泡沫材料樣品，用FrazierTM空氣滲透率測定儀測出的空氣滲透率結(jié)果列于表2中。
表2
1試樣為4×6英寸(約5×7.5cm)2開孔泡沫材料上涂有無孔屏障涂層實(shí)施例1-6和比較例A-C實(shí)施例1-6和比較例A-C顯示本發(fā)明磨具用來精整汽車油漆板表面時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例1-6和比較例A-C的組成見表3。
使用100％HYCARTM2679的屏障涂布組合物，用輥涂法和噴涂法來制備有孔屏障涂層。使用刀涂法時(shí)，使用包含91.120％HYCARTM2679，5.304％水，0.152％FLUORADTMFC129，3.152％CARBOPOLTMEZ-1(4％，在水中)和0.273％氫氧化銨溶液的增稠屏障涂布組合物，來施加無孔屏障涂層。選用的屏障涂布組合物采用輥涂、噴涂或刮涂法分別施加在泡沫材料涂層上，如表3所示。
輥涂法用來產(chǎn)生有孔屏障涂層，使用直徑7.6cm的輥?zhàn)?一個(gè)為橡皮表面，一個(gè)是鋼表面)，輥間隔隙比要將屏障涂層涂布上去的泡沫材料片的厚度小0.38mm。涂布盤中裝有屏障涂布組合物，涂布設(shè)定行程速度為3-4.5m/min。將不同泡沫材料背襯(1m×0.3m)引入輥隙中。已涂布的背襯離開輥隙區(qū)后，用空氣流噴除去涂布機(jī)帶上去的氣泡。將其置于設(shè)定于120-150℃的烘箱中大約6分鐘。
噴涂法用來產(chǎn)生有孔屏障涂層，使用一傳送帶在一往返式噴嘴和隨后輻射加熱器下面移動，使背襯表面達(dá)到約120℃。控制傳送帶速度。以便獲得表3所示的所需涂布重量。
刀涂法用來在選定的一些背襯上產(chǎn)生無孔屏障涂層。將1m×0.3m泡沫材料背襯樣品在一刀涂機(jī)中以10m/min速度用手牽動，該刀涂機(jī)的涂布刮刀調(diào)節(jié)到幾乎不接觸背襯表面。將大約50ml增稠屏障涂布組合物置于刀的前刃前面。刮刀位置調(diào)節(jié)到獲得所需的涂布重量。已涂布的背襯然后在設(shè)定于150℃的烘箱中大約6分鐘。
在涂布上適當(dāng)?shù)钠琳贤繉雍?，混?9.47份SR351、12.94份SR339、3.08份PD9000、1.93份A-174TM、108份TPO-L和61.50份綠色SiC來形成磨料漿液，施加上去。具體是先將漿液通過刀涂法加到具有圖案表面的聚丙烯模具中，該圖案表面具有要形成的有一定表面形貌磨料涂層所需的反相圖案，具有圖案表面的模具是用圖11和圖12的圖案輥?zhàn)又瞥傻?。已涂有漿液的模具然后覆在已涂布的泡沫材料背襯上，使背襯上涂層與磨具磨料面接觸。將此模具與背襯構(gòu)成的層疊帶的模具背面置于高功率(600W/in即236W/cm)的D-燈泡發(fā)出的紫外輻射下，同時(shí)將此層疊帶在輥隙壓力50psi(3.25kg/cm2)下，按帶寬10英寸(25cm)，以30ft/min(9.14m/min)的速度移動。然后將模具與所得在涂有屏障層的背襯上的部分固化的有一定表面形貌的磨料涂層分離。如果屏障涂層是有孔的，這個(gè)與模具脫離的過程會使有一定表面形貌的磨料涂層的至少一部分遺留在至少一些聚丙烯模具的穴中，結(jié)果使有一定表面形貌的磨料涂層的開口不規(guī)則。或若屏障涂層是無孔的，則有一定表面形貌的磨料涂層的至少大部分能從模具空穴中轉(zhuǎn)移到屏障涂層上，結(jié)果有一定表面形貌的磨料涂層較為均勻。
實(shí)施例6的磨具進(jìn)一步進(jìn)行針刺穿孔，否則為無孔屏障涂層的制品。具體是將其以磨料涂層的面用散布在一標(biāo)準(zhǔn)針板上的有間隔的20×20針陣列(Foster 15×18×25×3.5RB)，其行與列的距離均為0.5英寸(1cm)，以每10英寸(25cm)長度上37個(gè)沖程進(jìn)行針刺穿孔，在每平方英寸上穿成148個(gè)穿孔(每平方厘米上23個(gè)穿孔)。這種針和針板可得自Foster Needle Co.，Inc.，Manitowoc，WI.針刺穿孔為磨具提供了有效使用所需的孔隙度，否則其使用很不成功，如與實(shí)施例6相同但不進(jìn)行針刺穿孔步驟的比較例A所示。
所得的磨具就備用來成形轉(zhuǎn)變?yōu)?英寸(15cm)直徑的的磨盤作比較試驗(yàn)之用。
實(shí)施例7-9實(shí)施例7-9顯示本發(fā)明磨具當(dāng)使用彎曲表面的開孔泡沫材料背襯制成時(shí)，其制備和有效的性能。
實(shí)施例7-9中，如同實(shí)施法例1-6采用輥涂形成屏障涂層來制造磨具，不同的是使用的模具幾何形式不同，實(shí)施例7使用得自illbruck，Inc.商標(biāo)名“R600U-090”的主表面平面形的聚酯聚氨酯開孔泡沫材料背襯。實(shí)施例8和9分別使用彎曲的聚酯氨酯開孔泡沫材料“PPF8”和“R400U”，其第一主表面上有排成陣列的許多20mm基底直徑(base diameter)，高2mm的凸出部分(相隔25mm)，測定凸出部分由其在第一主表面上的頂端至第二主表面的厚度為5mm。而第二主表面基本是平面的。實(shí)施例8和9的泡沫材料均得自illbruck，商標(biāo)示名為“Mini-Standard”。實(shí)施例7-9的進(jìn)一步說明見表3，比較試驗(yàn)結(jié)果列于表4。
表3
比較例B比較例B的磨具是得自Mirka Abrasives Inc.，Twinsburg，Ohio商標(biāo)名AbralonTM2000的直徑6英寸(15cm)磨盤。
比較例C比較例C的磨具是得自Eagle Abrasives Inv.，Norcross，Georgia商標(biāo)名BUFLEXTMPN 192-1501的6英寸(15cm)磨盤。
磨具試驗(yàn)材料AOEM透明涂黑漆的冷軋鋼試驗(yàn)板，尺寸為18×24英寸(45.7×61cm)，得自Advanced Coating Technologies Laboratories，Inc.Hillsdale，MI。
精整軌道式磨光機(jī)，得自Dynabrade，Inc.，of elarence，NY商標(biāo)名DynorbitalModel No.56964裝備有一個(gè)3M HookitTMII直徑6英寸(15.2cm)的支撐墊。
噴水瓶停表表面光潔度測試儀，得自Federal Products corp.(em Esterline Co.，ofProvidence，RI)商標(biāo)示名Pocket surfprofilometer。
試驗(yàn)板的準(zhǔn)備將上了漆的試驗(yàn)板以其長尺寸水平放置，利用精整磨光機(jī)和得自3M公司的商標(biāo)名為3M HookitTMII Fimishing Film Discs，Grade P1500的磨光盤磨光來進(jìn)行準(zhǔn)備。此軌道磨光機(jī)使用中等但恒定的朝下壓力，以50psi(3.5kg/cm2)的線壓力(line pressure)進(jìn)行操作。磨光機(jī)的每次掃描有50％重迭，在第一次和最后一次掃描時(shí)磨光盤有一半與試驗(yàn)板錯(cuò)開。磨光由試全板的左上角開始，磨光盤在板上前后往返運(yùn)動，由上朝下運(yùn)動，經(jīng)過共7次掃描后在右下角終止。然后令磨光板反向運(yùn)動，7次掃描朝板上面返回，終止于起始部位。這同一個(gè)磨光盤然后沿垂直途徑由左上角運(yùn)動，垂直掃描，從左向右運(yùn)動，在9次掃描后終止于板的右下角。磨光機(jī)然后反向運(yùn)動，在板上往返9次掃描，終止于起始部位。再用一個(gè)新的P1500磨盤，由右下角開始，7次水平掃描后終止于左上角。磨光機(jī)由左上角朝板下面水平運(yùn)動返回，7次掃描后終止于右下角。然后繼續(xù)由右下角在板上垂直地進(jìn)行磨光，9次掃描后終止于左上角。最后繼續(xù)垂直地磨光，從左上角開始，由左向右，經(jīng)9次掃描終止于右下角。
已準(zhǔn)備試驗(yàn)板的起始光潔度用外形儀，在板的各垂直的三分之一部分的垂直中心讀取Rz。具體是在板的各三分之一部分，在該垂直中心以上3英寸(7.6em)和以下3英寸(7.6vm)的位置以及在該垂直中心讀取5個(gè)值。這些讀數(shù)的平均值是準(zhǔn)備的試驗(yàn)板的起始Rz。
磨具測試將試驗(yàn)用的磨具成形轉(zhuǎn)變?yōu)?英寸(15.2cm)直徑的磨盤，在其上面施加3MHookotTMIII連接裝置的一個(gè)部件，該部件可扣在精整磨光機(jī)的支撐墊上的相配部件上。將試驗(yàn)?zāi)ケP裝在精整磨光機(jī)的支撐墊上，用來對上述準(zhǔn)備的試驗(yàn)板進(jìn)行磨光精整試驗(yàn)。試驗(yàn)板可認(rèn)為有3個(gè)相等大小的垂直部分。將水以足夠量噴在板上，用以避免磨盤與試驗(yàn)板的粘著。在每個(gè)板上用一個(gè)試驗(yàn)?zāi)ケP。在用手施加一恒定壓力條件下，對各個(gè)三分之一試驗(yàn)板部分按垂直方向進(jìn)行磨光。左面的三分之一部分磨光10分鐘，中間的三分之一部分磨光20秒種，右面的三分之一部分磨光30分鐘，每種磨具共磨光3個(gè)試驗(yàn)板。各個(gè)磨光部分的Rz進(jìn)行測量，各個(gè)垂直部分測5個(gè)點(diǎn)，即在垂直中心，在垂直中心以上和以下1.5英寸(3.8cm)的位置，在垂直中心以上和以下3.0英寸(7.6cm)的位置。得出各個(gè)磨光時(shí)間的平均Rz連同前述的起始Rz，均列在表4中。
表4
可以得知，本發(fā)明的磨具，用其磨光的Rz小于比較例B和C的磨具。本發(fā)明的磨具，而且在使用的容易處理。
已經(jīng)參照幾個(gè)實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員不難知道，可以在不偏離本發(fā)明的范圍條件下，對這些實(shí)施方式進(jìn)行改變。本發(fā)明的范圍不應(yīng)局限于說明書中所述的內(nèi)容，而是為權(quán)利要求以及其相當(dāng)?shù)膬?nèi)容所限定。
權(quán)利要求
1.柔性磨具，包括a.開孔泡沫材料背襯，它有第一主表面和相背的第二主表面；b.在所述第一主表面上的有孔屏障涂層；c.在所述有孔屏障涂層上由在粘合劑中的磨粒形成的，有一定表面形貌的有孔磨料涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的柔性磨具，其特征在于所述柔性磨具還包括在所述第二主表面上的連接裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的柔性磨具，其特征在于所述的開孔泡沫材料背襯的表觀密度至少為0.03g/cm3(2lb/ft3)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的柔性磨具，其特征在于所述的開孔泡沫材料背襯的厚度至少為2mm。
5.制造磨具的方法，包括下列步驟a.在開孔泡沫材料背襯的第一主表面上施加一層可固化屏障涂層，該背襯還有個(gè)相背的第二主表面；b.固化所述可固化屏障涂層，在所述第一主表面層形成有孔屏障涂層，該涂層有孔透過其中，且這些孔對應(yīng)于所述開孔泡沫材料背襯中的孔；c.在所述有孔屏障涂層上施加包括可固化粘合劑和磨粒的涂布組合物；d.用模具使步驟C中施加的涂布組合物具有有結(jié)構(gòu)的表面，該結(jié)構(gòu)的表面是磨料涂層有結(jié)構(gòu)表面的反相，并且在所述第一主表面中的開孔上涂布的任何涂布組合物附著于模具的有結(jié)構(gòu)表面；e.至少部分地固化所述粘合劑；f.使模具與所述涂布組合物的有結(jié)構(gòu)表面分離，形成所述有一定表面形貌的有孔磨料涂層，其特征為具有透過其中的孔，這些孔對應(yīng)于所述開孔泡沫材料中的至少某些孔。
6.權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述第一主表面上涂布的有孔屏障涂層的干涂層重量至少為50g/m2。
7.權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于所述干涂層重量約為65-180g/m2。
8.權(quán)利要求5、6或7所述的方法，其特征在于所述被屏障涂層涂布的開孔背襯具有至少1m3/min/m2的空氣滲透率。
9.權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述被屏障涂層涂布的開孔背襯具有至少2-50m3/min/m2的空氣滲透率。
10.權(quán)利要求5、6、7、8或9所述的方法，其特征在于所述方法還包括在所述第二主表面上加上連接裝置。
11.制造柔性磨具的方法，其特征在于所述柔性磨具包括具有第一主表面的開孔泡沫材料背襯，所述第一主表面上涂布以有孔屏障涂層，在所述孔屏障涂層上涂布以有一定表面形貌的有孔磨料涂層，所述方法包括下列步驟a.在開孔泡沫材料第一主表面上涂布一種會固化形成無孔涂層的可固化屏障涂布組合物；b.固化所述可固化屏障涂布組合物，形成無孔屏障；c.在所述固化的無孔屏障涂層上施加可固化形成磨料涂層的包含磨粒和可固化粘合劑的涂布組合物；d.使步驟C沖的未固化涂布組合物具有有結(jié)構(gòu)的表面；e.固化所述涂布組合物，在所述無孔屏障涂層上形成有一定表面形貌的磨料涂層；f.對無孔屏障涂層和有一定表面形貌的磨料涂層穿孔，形成具有有孔屏障涂層和有孔的有一定表面形貌的磨料涂層的柔性磨料制品。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述第一主表面涂布以干涂層重量至少約150g/m2的無孔屏障涂層。
13.權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于所述干涂層重量至少約160-190g/m2的無孔屏障涂層。
14.權(quán)利要求11、12或13所述的方法，其特征在于所述開孔泡沫材料有個(gè)相背的第二主表面，所述方法還包括在第二主表面上施加連接裝置。
15.精整基材表面的方法，包括下列步驟a.將基材表面與一柔性磨具接觸，該磨具包括具有第一主表面和相背的第二主表面的開孔泡沫材料背襯；在所述第一主表面上的有孔屏障涂層；在所述有孔屏障涂層上由粘合劑中的磨粒構(gòu)成的有一定表面形貌的有孔磨料涂層；b.在液體介質(zhì)存在條件下，相對移動所述柔性磨具對所述介質(zhì)的所述表面精整。
16.權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述液體介質(zhì)是水。
17.權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于所述基材是經(jīng)油漆的表面。
18.柔性磨具，包括a.最小厚度至少2mm，具有第一主表面和相背的第二主表面的泡沫材料背襯；b.在所述泡沫材料背襯的所述第一主表面上由粘合劑中的磨粒構(gòu)成的有一定表面形貌的磨料涂層。
19.權(quán)利要求18所述的柔性磨具，其特征在于所述泡沫材料背襯是開孔泡沫材料背襯。
20.制造磨具的方法，包括下列步驟a.提供最小厚度至少為2mm，具有第一主表面和相背第二主表面的泡沫材料背襯；b.將兩部件連接裝置的一個(gè)部件附著于所述第二主表面，為泡沫材料背襯提供尺寸穩(wěn)定性；c.在泡沫材料背襯的所述第一主表面上施加包含可固化粘合劑和磨粒的有一定表面形貌的涂布組合物，所述涂布組合物可以固化形成有一定表面形貌的磨料涂層；d.固化所述可固化粘合劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種柔性磨具，包括開孔泡沫材料背襯(12)、有孔屏障涂層(13)和有一定表面形貌的有孔磨料涂層(33)。此制品(31)的制法是在開孔泡沫材料背襯上施加可固化屏障涂層，將其固化形成有孔屏障涂層(32)，其中有對應(yīng)于開孔泡沫材料的孔的孔，再在有孔屏障涂層(32)上施中包含可固化粘合劑和磨粒的涂布組合物，用模具(11)使其具有有結(jié)構(gòu)的表面，在第一主表面的孔上涂布的任何涂布組合物會附著于模具上，然后至少部分地固化該粘合劑，最后將模具(11)與所述有結(jié)構(gòu)的表面分離，獲得有一定表面形貌的有孔磨料涂層。
文檔編號B24D11/02GK1473095SQ01818398
公開日2004年2月4日 申請日期2001年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月3日
發(fā)明者J·W·舒茨, S·L·羅伊斯, M·J·安嫩, J W 舒茨, 安嫩, 羅伊斯 申請人:3M創(chuàng)新有限公司