專利名稱：磨料制品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磨料制品，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)化磨料制品及其制造方法和使用方法。
背景技術(shù)：
用磨料制品對(duì)工件表面進(jìn)行打磨和拋光已有一百多年。這些應(yīng)用涵蓋了深度磨削、高壓金屬打磨加工，乃至例如眼鏡片的精細(xì)拋光。通常，磨料制品由彼此粘結(jié)在一起的多個(gè)磨粒制成(例如，粘合磨料或砂輪)，或由粘結(jié)到襯底上的多個(gè)磨粒制成(例如，砂紙)。砂紙通常具有單層磨?；蛘哂袝r(shí)具有兩層磨粒。一旦這些磨粒磨損，砂紙基本上就磨損了，通常只能扔掉。
三維涂覆磨粒的最新進(jìn)展提供了一種通常稱之為“結(jié)構(gòu)磨料”的磨料制品。例如美國(guó)專利5,152,917(Pieper等人)披露了各種結(jié)構(gòu)化磨料制品的構(gòu)造，在此以引用方式并入本文。Pieper教導(dǎo)了一種結(jié)構(gòu)磨料，該磨料可得到較高的磨削速度并在工件表面上形成較精細(xì)的拋光表面。這種結(jié)構(gòu)磨料包括粘結(jié)到襯底上的非隨機(jī)性、精確成形的磨料復(fù)合物。
其他涉及結(jié)構(gòu)化磨料制品及其制造方法的參考文獻(xiàn)包括美國(guó)專利5.855,632(Stoetzel等人)、5,681,217(Hoopman等人)、5,435,816(Spurgeon等人)、5,378,251(Culler等人)、5,304,223(Pieper等人)和5,014,468(Ravipati等人)，上述所有專利在此以引用方式并入本文。
Pieper和其他人的結(jié)構(gòu)磨料專利是磨料技術(shù)領(lǐng)域的重大進(jìn)步，但仍然還有改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面涉及用于磨料制品的特征物。該特征物包括基底和本體。本體是多面體，在一個(gè)實(shí)施例中是具有限定本體的四個(gè)側(cè)壁的金字塔形的多面體。一個(gè)側(cè)壁具有形成前角的側(cè)凹部分。在一個(gè)實(shí)施例中，側(cè)凹側(cè)壁包括基底附近的切成圓角的部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，本體還包括平面頂部，該平面頂部包括磨粒。
本發(fā)明的另一方面涉及具有位于襯底上的特征物陣列的磨料制品。所述陣列包括多個(gè)特征物，每個(gè)特征物包括基底和本體。每個(gè)本體都是多面體，在一個(gè)實(shí)施例中是具有限定本體的四個(gè)側(cè)壁的金字塔形多面體。一個(gè)側(cè)壁具有形成前角的側(cè)凹部分。在一個(gè)實(shí)施例中，側(cè)凹側(cè)壁包括基底附近的切成圓形的部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，本體還包括平面頂部，該平面頂部包括磨粒。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的磨料制品示例實(shí)施例的一部分的透視圖；圖1A是沿線A-A的圖1制品的側(cè)視圖；圖1B是沿線B-B的圖1制品的正視圖；圖2是用于制造根據(jù)本發(fā)明的磨料制品的系統(tǒng)的示例實(shí)施例；圖3是用于制造根據(jù)本發(fā)明的磨料制品的系統(tǒng)的另一個(gè)示例實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明整體涉及磨料制品及其制造和使用方法。在一個(gè)實(shí)施例中，磨料制品包括多個(gè)微觀重復(fù)的特征物(feature)。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)特征物和組合物是可互換的。
特征物包括基底和本體。本體包括具有側(cè)凹部分的面。該面還包括基底附近的弧形部分。特征物還包括平面頂部。該平面頂部可相對(duì)基底傾斜。
在另一個(gè)示例實(shí)施例中，磨料制品是帶。所述帶包括襯底和布置在帶上的多個(gè)特征物。在一個(gè)示例實(shí)施例中，特征物布置為使全部側(cè)凹面都類似定向。在另一個(gè)示例實(shí)施例中，平面頂部相對(duì)襯底傾斜。其它的實(shí)施例可包括上述特性之一或它們的結(jié)合。
參考圖1，磨料制品100包括由間隙或邊界隔開(kāi)的磨料復(fù)合物120。磨料復(fù)合物粘到襯底130的表面上。與組合物形狀相關(guān)的邊界或多個(gè)邊界使一個(gè)磨料復(fù)合物與另外的相鄰磨料復(fù)合物分開(kāi)到某種程度。為形成單個(gè)的磨料復(fù)合物，形成磨料復(fù)合物基底形狀的邊界的一部分必須相互隔開(kāi)。在某些實(shí)施例中，最靠近襯底的磨料復(fù)合物基底或部分可與其相鄰的磨料復(fù)合物鄰接。磨料復(fù)合物120包括分散在粘合劑中的多個(gè)磨粒和助磨劑。本發(fā)明的范圍還包括粘在襯底上的磨料復(fù)合物的結(jié)合體，其中某些磨料復(fù)合物鄰接，其它的磨料復(fù)合物之間具有開(kāi)放空間。
襯底本發(fā)明的襯底具有前后表面，并且可以是任何常規(guī)的磨料襯底?？捎玫囊r底實(shí)例包括聚合物薄膜、上底膠的聚合物薄膜、布、紙、硬化纖維、非織造布及上述之組合物。其他可用的襯底包括如美國(guó)專利5,316,812中所披露的纖維增強(qiáng)熱塑性襯底，以及如世界專利申請(qǐng)WO93/12911中所披露的環(huán)狀無(wú)縫襯底。襯底還可包括一種或多種密封襯底及/或?qū)σr底某些物理性能進(jìn)行改性的處理。這些處理在本技術(shù)領(lǐng)域是公知的。
襯底還可在其背面上帶有附接裝置，以使所得到的涂覆磨料能夠固定到支撐墊或支持墊上。如上述美國(guó)專利5,316,812中所披露，這種附接裝置可以是壓敏粘結(jié)劑、一面為鉤和環(huán)的附接系統(tǒng)或帶螺紋的凸出物?；蛘呖梢允侨缡茏屓说拿绹?guó)專利5,201,101中所描述的互相嚙合的附接系統(tǒng)，在此以引用方式并入本文。
磨料制品的背面還可以含有防滑涂料或磨擦涂料。這類涂料的實(shí)例包括分散在粘結(jié)劑中的無(wú)機(jī)微粒(例如，碳酸鈣或石英)。
磨料涂層磨粒磨粒的粒度范圍通常為約0.1～1500微米，通常在約0.1～400微米之間，較好為在0.1～100微米之間，優(yōu)選為在0.1～50微米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，磨粒的莫式硬度為至少約8，更優(yōu)選為大于9。這類磨粒的實(shí)例包括熔融的氧化鋁(包括褐色氧化鋁、熱處理氧化鋁和白色氧化鋁)、陶瓷氧化鋁、綠色碳化硅、碳化硅、氧化鉻、鋁鋯磨料、金剛石、氧化鐵、二氧化鈰、立方氮化硼、碳化硼、石榴石及上述之組合物。
術(shù)語(yǔ)“磨?！边€包括由單個(gè)磨粒粘結(jié)在一起以形成磨料結(jié)塊。美國(guó)專利4,311,489、4,652,275和4,799,939進(jìn)一步描述了磨料結(jié)塊，上述所有專利在此以引用方式并入本文。
本發(fā)明還包括在磨粒上具有表面涂層。表面涂層可具有多種不同功能。在一些情況下，表面涂層可提高磨粒對(duì)粘結(jié)劑的粘附力、改變磨粒的研磨特性等。表面涂層的實(shí)例包括偶聯(lián)劑、鹵化鹽、包括硅質(zhì)的金屬氧化物、耐火的金屬氮化物、耐火的金屬碳化物等。
磨料復(fù)合物中還可以有摻入的微粒。這些摻入微粒的粒度可與磨粒處于同一數(shù)量級(jí)。這類摻入微粒的實(shí)例包括石膏、大理石、石灰石、燧石、二氧化硅、玻璃泡、玻璃珠、硅酸鋁等。
粘結(jié)劑磨粒分散在有機(jī)粘結(jié)劑中以形成磨料復(fù)合物。粘結(jié)劑由粘結(jié)劑前體衍生而得，粘結(jié)劑前體中含有可聚合的有機(jī)樹(shù)脂。在本發(fā)明的磨粒制造過(guò)程中，粘結(jié)劑前體暴露于能量源，該能量源有助于引發(fā)聚合過(guò)程或固化過(guò)程。能量源的實(shí)例包括熱能和輻射能，后者包括電子束、紫外光和可見(jiàn)光。在聚合過(guò)程中，樹(shù)脂聚合且粘結(jié)劑前體轉(zhuǎn)化成固體粘結(jié)劑。粘結(jié)劑前體固化之后，形成磨料涂層。磨料涂層中的粘結(jié)劑通常還起到將磨料涂層粘結(jié)到襯底上的作用。
有兩類優(yōu)選樹(shù)脂可用于本發(fā)明中，即可固化的縮合樹(shù)脂和可聚合的加成樹(shù)脂。優(yōu)選的粘結(jié)劑前體包括可聚合的加成樹(shù)脂，因?yàn)檫@類樹(shù)脂容易通過(guò)暴露于輻射能而固化?？删酆系募映蓸?shù)脂可通過(guò)陽(yáng)離子機(jī)理或自由基機(jī)理而聚合。取決于所使用的能量源和粘結(jié)劑前體的化學(xué)性質(zhì)，有時(shí)優(yōu)選用固化劑、引發(fā)劑或催化劑來(lái)幫助引發(fā)聚合反應(yīng)。
常用并優(yōu)選的有機(jī)樹(shù)脂實(shí)例包括酚醛樹(shù)脂、脲甲醛樹(shù)脂、三聚氰胺-甲醛樹(shù)脂、丙烯酸聚氨酯、丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂、烯鍵式不飽和化合物、具有側(cè)鏈不飽和羰基的氨基塑料衍生物、具有至少一個(gè)側(cè)鏈丙烯酸酯基的異氰脲酸酯衍生物、具有至少一個(gè)側(cè)鏈丙烯酸酯基的異氰酸酯衍生物、乙烯基醚、環(huán)氧樹(shù)脂及上述之混合物和組合物。術(shù)語(yǔ)“丙烯酸酯”包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
酚醛樹(shù)脂因其熱性質(zhì)、容易獲得和成本低而廣泛應(yīng)用于磨料制品粘結(jié)劑中。有兩類酚醛樹(shù)脂，甲階酚醛樹(shù)脂和酚醛清漆樹(shù)脂。甲階酚醛樹(shù)脂中甲醛和酚的摩爾比大于或等于1∶1，通常在1.5∶1.0～3.0∶1.0之間。酚醛清漆樹(shù)脂中甲醛和苯酚的摩爾比小于1∶1。市售的酚醛樹(shù)脂實(shí)例包括下述產(chǎn)品商品名為“Durez”和“Varcum”，OccidentalChemicals公司出品；“Resinox”，Monsanto出品；“Aerofene”，Ashland Chemical Co.出品；和“Aerotap”，Ashland Chemical Co.出品。
丙烯酸化的聚氨酯是以羥基封端的、異氰酸酯NCO伸展的聚酯或聚醚的二丙烯酸酯。市售的丙烯酸聚氨酯產(chǎn)品實(shí)例包括商品名為“UVITHANE 782”Morton Thiokol Chemical出品，以及“CMD6600”、“CMD 8400”和“CMD 8805”Radcure Specialties出品。
丙烯酸環(huán)氧酯是環(huán)氧樹(shù)脂的二丙烯酸酯，例如雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂的二丙烯酸酯。市售的丙烯酸環(huán)氧酯產(chǎn)品實(shí)例包括商品名為“CMD3500”、“CMD 3600”和“CMD 3700”，Radcure Specialties出品。
烯鍵式不飽和樹(shù)脂既包括單體化合物也包括聚合化合物，該單體化合物和聚合化合物含有碳原子、氫原子和氧原子，以及可選地含有氮原子和鹵素原子。氧原子或氮原子或二者通常出現(xiàn)在醚基、酯基、氨基甲酸乙酯基、酰胺基和脲基中。
烯鍵式不飽和化合物優(yōu)選為分子量小于約4,000，并且優(yōu)選為由含有脂肪族單羥基或脂肪族多羥基的化合物與不飽和羧酸反應(yīng)而生成的酯，不飽和羧酸例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸和順丁烯二酸等。丙烯酸酯樹(shù)脂的代表實(shí)例包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、二丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸己二酸酯、二丙烯酸三甘醇酯、三丙烯酸三羥甲基丙烷酯、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、以及四丙烯酸季戊四醇酯。其他烯鍵式不飽和樹(shù)脂包括單烯丙基酯、多烯丙基酯和多甲代烯丙基酯以及羧酸酰胺，例如鄰苯二甲酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯和N，N-二烯丙基己二酰二胺。其他含氮化合物還包括三(2-丙烯酰乙氧基)異氰脲酸酯、1，3，5-三(2-甲基丙烯酰乙氧基)-三嗪、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基哌啶酮。
氨基塑料樹(shù)脂的每個(gè)分子或低聚物上具有至少一個(gè)α，β側(cè)鏈不飽和羰基。這些不飽和羰基可以是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或丙烯酰胺型基團(tuán)。這類材料的實(shí)例包括N-(羥甲基)丙烯酰胺、N，N’-氧聯(lián)二亞甲基雙丙烯酰胺、鄰位和對(duì)位丙烯酰胺甲基化酚醛、丙烯酰胺甲基化酚醛清漆樹(shù)脂及上述之組合物。美國(guó)專利4,903,440和5,236,472進(jìn)一步描述了這些材料，上述專利在此以引用方式并入本文。
美國(guó)專利4,652,274進(jìn)一步描述了具有至少一個(gè)側(cè)鏈丙烯酸酯基的異氰脲酸酯衍生物、以及具有至少一個(gè)側(cè)鏈丙烯酸酯基的異氰酸酯衍生物，該專利在此以引用方式并入本文。優(yōu)選的異氰脲酸酯材料是三(羥乙基)異氰脲酸酯的三丙烯酸酯。
環(huán)氧樹(shù)脂具有環(huán)氧乙烷，并通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合而成。這類環(huán)氧樹(shù)脂包括單體型環(huán)氧樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂低聚物。一些優(yōu)選的環(huán)氧樹(shù)脂實(shí)例包括2，2-二[4-(2，3-環(huán)氧丙氧基)-苯基丙烷](二酚二縮水甘油醚)和市售的商品材料，這些材料可以是如下產(chǎn)品，商品名為“Epon 828”、“Epon1004”和“Epon 1001F”由Shell Chemical Co.出品，以及商品名為“DER-331”、“DER-332”、和“DER-334”，由Dow Chemical Co.出品。其他合適的環(huán)氧樹(shù)脂包括酚醛樹(shù)脂清漆的縮水甘油醚(例如，可購(gòu)自Dow chemical Co.的“DEN-431”和“DEN-428”)。
本發(fā)明的環(huán)氧樹(shù)脂可通過(guò)添加適當(dāng)?shù)年?yáng)離子固化劑而以陽(yáng)離子機(jī)理進(jìn)行聚合。陽(yáng)離子固化劑產(chǎn)生酸源，以引發(fā)環(huán)氧樹(shù)脂聚合。這些陽(yáng)離子固化劑可包括具有絡(luò)合陽(yáng)離子和鹵素的鹽，該鹽含有金屬或非金屬配位陰離子。美國(guó)專利4,751,138(第6欄第65行到第9欄第45行)還描述了其他陽(yáng)離子固化劑，包括具有有機(jī)金屬配位陽(yáng)離子和鹵素的鹽，該鹽含有金屬或非金屬絡(luò)合陰離子，該專利在此以引用方式并入本文。美國(guó)專利4,985,340(第4欄第65行到第14欄第50行)以及1989年3月8日公開(kāi)的歐洲專利申請(qǐng)306,161和306,162描述了另一種有機(jī)金屬鹽和鎓鹽的實(shí)例，上述專利均以引用方式并入本文。此外，1983年11月21日公開(kāi)的歐洲專利申請(qǐng)109,581描述了其他陽(yáng)離子固化劑，這種陽(yáng)離子固化劑包括有機(jī)金屬絡(luò)合物的離子鹽，其中金屬選自元素周期表的第IVB、VB、VIB、VIIB和VIIIB族元素，該專利以引用方式并入本文。
關(guān)于自由基可固化樹(shù)脂，在一些情況下優(yōu)選為磨料淤漿中還包括自由基固化劑。但是在電子束作為能量源的情況下，由于電子束本身就產(chǎn)生自由基，所以不一定總需要固化劑。
自由基熱引發(fā)劑的實(shí)例包括過(guò)氧化物，例如過(guò)氧化苯甲酰、偶氮化合物、二苯甲酮和醌。對(duì)于紫外光或可見(jiàn)光能量源來(lái)說(shuō)，該固化劑有時(shí)被稱為光引發(fā)劑。暴露在紫外光下會(huì)產(chǎn)生自由基來(lái)源的引發(fā)劑實(shí)例，包括但不限于選自由下列物質(zhì)構(gòu)成的組有機(jī)過(guò)氧化物、偶氮化合物、醌、二苯甲酮、亞硝基化合物、丙烯酰鹵化物、腙、巰基化合物、吡喃鎓化合物、三丙烯咪唑(triacrylimdazoles)、二咪唑、氯烷基三嗪、安息香醚、聯(lián)苯?？s酮、噻噸酮和苯乙酮衍生物及上述之混合物。在題為“Coated Abrasive Binder Containing Ternary PhotoinitiatorSystem(含有三重光引發(fā)劑體系的涂覆磨料粘結(jié)劑)”的美國(guó)專利4,735,632中，可以找到暴露于可見(jiàn)光輻射會(huì)產(chǎn)生自由基來(lái)源的引發(fā)劑實(shí)例，該專利在此以引用方式并入本文。和可見(jiàn)光一起使用的優(yōu)選引發(fā)劑是可從Ciba Geigy Corporation購(gòu)買的“Irgacure 369”。
助磨劑助磨劑定義為這樣一種材料，優(yōu)選為微粒材料，將該材料添加到磨料制品中會(huì)對(duì)研磨的化學(xué)和物理過(guò)程產(chǎn)生顯著效果，從而提高性能。通常且優(yōu)選的方法是將助磨劑作為微粒添加到淤漿中，但是助磨劑可作為液體添加到淤漿中，或者可作為外涂層添加以減少產(chǎn)品的填料。與不包括助磨劑的磨料制品相比，使用助磨劑會(huì)提高相應(yīng)磨料制品的研磨效率或切削速度(定義為損耗單位重量磨料制品所除去的工件重量)。具體地說(shuō)，在本領(lǐng)域內(nèi)，相信助磨劑可以達(dá)到如下效果1)降低磨料顆粒與所研磨的工件之間的摩擦，2)防止磨料顆粒的“蓋帽”，即，防止金屬粒子(在金屬工件的情況下)熱熔接到磨料顆粒的頂部，3)降低磨料顆粒與工件之間的界面溫度，4)降低所需的研磨力，或者5)阻止金屬工件氧化。一般地，添加助磨劑會(huì)延長(zhǎng)磨料制品的使用壽命。
本發(fā)明可用的助磨劑涵蓋各種不同的材料，并且可以是以無(wú)機(jī)物或有機(jī)物為基礎(chǔ)的材料。助磨劑化學(xué)族的實(shí)例包括蠟、脂肪酸鹽、有機(jī)鹵化物、鹵化鹽和金屬及其合金。有機(jī)鹵化物在研磨過(guò)程中通常會(huì)分解并釋放鹵酸或氣態(tài)鹵化物。這類材料的實(shí)例包括氯化蠟如四氯萘、五氯萘和聚氯乙烯。脂肪酸鹽的實(shí)例包括硬脂酸鋰和硬脂酸鋅。鹵化鹽的實(shí)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。金屬的實(shí)例包括錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、鐵、鈦，其他各種助磨劑包括硫、有機(jī)硫化物、石墨和金屬硫化物。使用不同助磨劑的組合也在本發(fā)明范圍內(nèi)，并且在一些情況下會(huì)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。
上述助磨劑的實(shí)例僅作為代表。本發(fā)明較好使用的助磨劑是冰晶石，優(yōu)選的是四氟硼酸鉀(KBF4)。
助磨劑被認(rèn)為是非研磨物，即，助磨劑的莫式硬度小于8。助磨劑中還可以含有雜質(zhì)；這些雜質(zhì)應(yīng)當(dāng)不會(huì)明顯降低磨料制品的性能。
助磨劑粒度的優(yōu)選范圍為約0.1～100微米，更優(yōu)選為在10～70微米之間。通常，助磨劑的粒度優(yōu)選為等于或小于磨粒粒度。
通常，磨料涂層包括至少約1％(重量百分比)、通常至少約2.5％(重量百分比)、較好為至少約5％(重量百分比)、更好為至少約10％(重量百分比)的助磨劑，但優(yōu)選為包括至少約20％(重量百分比)的助磨劑。助磨劑超過(guò)約50％(重量百分比)會(huì)是不利的，因?yàn)閺睦碚撋险f(shuō)這樣會(huì)使研磨性能下降(因?yàn)橹淮嬖谳^少的磨粒)。但出乎意料的是，隨著助磨劑含量的提高，以切削速度來(lái)評(píng)價(jià)的相對(duì)研磨性能也會(huì)隨之提高。這是出人意料的，因?yàn)殡S著磨料涂層中助磨劑含量的提高，磨粒的相對(duì)含量會(huì)下降。而磨粒是負(fù)責(zé)切削工件表面的，助磨劑沒(méi)有這種作用。通常，磨料涂層含有磨粒5～90％(重量百分比)、優(yōu)選為20～80％(重量百分比)，含有粘結(jié)劑5～80％(重量百分比)、優(yōu)選為5～40％(重量百分比)，含有助磨劑5～60％(重量百分比)、優(yōu)選為10～40％(重量百分比)。
可選的添加劑本發(fā)明可用的淤漿還可以含有可選的添加劑，例如填料、纖維、潤(rùn)滑劑、潤(rùn)濕劑、觸變材料、表面活性劑、顏料、染料、抗靜電劑、偶聯(lián)劑、增塑劑和懸浮劑。對(duì)這些材料的含量進(jìn)行選擇，以提供所需性能。使用這些材料會(huì)影響磨料復(fù)合物的可蝕性。在一些情況下，有意加入添加劑，以使磨料復(fù)合物更易磨蝕，從而清除磨鈍的磨粒并暴露出新磨粒。
本發(fā)明可用的抗靜電劑的實(shí)例包括石墨、碳黑、氧化釩和濕潤(rùn)劑等。這些抗靜電劑披露于美國(guó)專利5,061,294、5,137,542和5,203,884，上述專利在此以引用方式并入本文。
偶聯(lián)劑可在粘結(jié)劑前體與填料粒子或磨粒之間形成關(guān)聯(lián)橋接?？捎玫呐悸?lián)劑實(shí)例包括硅烷、鈦酸酯和鋁酸鋯(鋯鋁系偶聯(lián)劑)?？捎玫挠贊{優(yōu)選含有約0.01～3％(重量百分比)的偶聯(lián)劑。
本發(fā)明可用的懸浮劑實(shí)例是無(wú)定形二氧化硅粒子，其表面積小于150平方米/克，市售產(chǎn)品有商品名為“OX-50”，DeGussa公司出品。
含有磨料復(fù)合物的磨料涂層本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面是磨料涂層是多個(gè)磨料復(fù)合物粘結(jié)到襯底的形式。通常優(yōu)選的是，各磨料復(fù)合物具有精確的形狀。各復(fù)合物的精確形狀由清晰可辨的邊界線所確定。當(dāng)在顯微鏡例如掃描電子顯微鏡下觀察磨料制品的橫截面時(shí)，這些清晰可辨的邊界線很容易看見(jiàn)并且很清楚。比較而言，在由不具有精確形狀的復(fù)合物所組成的磨料涂層中，邊界線不確定且很難辨認(rèn)。上述這些清晰可辨的邊界線形成精確形狀的外形或輪廓。這些邊界線使磨料復(fù)合物彼此分開(kāi)一定程度、并還使磨料復(fù)合物彼此區(qū)別。
參照?qǐng)D1-1B，其中示出了根據(jù)本發(fā)明的磨料制品100的示例實(shí)施例。磨料制品100包括磨料復(fù)合物122。在某些實(shí)施例中，與復(fù)合物形狀相關(guān)的一條或多條邊界線使一塊磨料復(fù)合物與另一塊相鄰的磨料復(fù)合物一定程度分開(kāi)。為了形成單獨(dú)的磨料復(fù)合物，形成磨料復(fù)合物形狀的邊界線中的一部分必須彼此分開(kāi)。注意到在圖1A中，基底或最靠近襯底的磨料復(fù)合物部分可以與其相鄰的磨料復(fù)合物鄰接。磨料復(fù)合物122包括多個(gè)磨粒，磨粒分散在粘結(jié)劑和助磨劑中。本發(fā)明還包括獲得一種粘結(jié)到襯底上的磨料復(fù)合物組合體，其中部分磨料復(fù)合物鄰接，而其他磨料復(fù)合物之間具有開(kāi)放區(qū)域。
有些情況下，形成形狀的邊界是平面的。對(duì)于具有平面的形狀來(lái)說(shuō)，其具有至少三個(gè)平面。給定形狀的平面數(shù)根據(jù)所需的幾何形狀變化，例如平面數(shù)可從3到20以上。通常為3～10個(gè)平面，優(yōu)選為3～6個(gè)平面。這些平面相交形成所需的形狀和角度，這些平面的交角將決定形狀尺寸。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是部分磨料復(fù)合物具有與其尺寸不同的相鄰磨料復(fù)合物。在該發(fā)明方案中，至少10％、較好為至少30％、更好為至少50％、最好為至少60％的磨料復(fù)合物具有與其尺寸不同的相鄰磨料復(fù)合物。這些不同的尺寸與磨料復(fù)合物的形狀、平面邊界線之間的角度或磨料復(fù)合物的尺寸相關(guān)。相鄰磨料復(fù)合物具有這些不同尺寸，使得到的磨料制品在被研磨或精制的工件上產(chǎn)生相對(duì)更精細(xì)的表面拋光。
磨料復(fù)合物的形狀可以是任何形狀，但優(yōu)選為幾何形狀例如長(zhǎng)方形、錐形、半圓形、圓形、三角形、正方形、六邊形、金字塔形和八邊形等。優(yōu)選形狀的實(shí)施例出現(xiàn)在下文名為“幾何形狀”的部分中。在此可把單個(gè)磨料復(fù)合物的形狀稱為“凸出單元”。優(yōu)選形狀是金字塔，且該金字塔的底部可以是三條邊或四條邊。此外，磨料復(fù)合物的橫截面表面積優(yōu)選為從襯底遞減或沿其高度而減小。在使用過(guò)程中，隨著磨料復(fù)合物的磨損，這種變化的表面積導(dǎo)致不均勻的壓力。此外，在制造磨料制品過(guò)程中，這種變化的表面積使得磨料復(fù)合物更容易從生產(chǎn)工具上脫離。通常，每平方厘米有至少5塊單獨(dú)的磨料復(fù)合物。在一些情況下，每平方厘米會(huì)有至少500塊單獨(dú)的磨料復(fù)合物。
磨料制品的制造方法制造任一本發(fā)明磨料制品的基本步驟是準(zhǔn)備淤漿。通過(guò)用任何合適的混合技術(shù)把粘結(jié)劑前體、助磨劑、磨粒和可選的添加劑結(jié)合在一起而制成淤漿?；旌霞夹g(shù)的實(shí)例包括低剪切混合和高剪切混合，而高剪切混合是優(yōu)選的。還可以把超聲波能量與混合步驟結(jié)合使用，以降低磨料淤漿的粘度。通常，逐漸把磨粒和助磨劑添加到粘結(jié)劑前體中。在混合步驟過(guò)程中抽真空可以使淤漿中氣泡含量降至最少。在一些情況下，通常優(yōu)選在30～70℃的范圍內(nèi)加熱淤漿以降低粘度。重要的是，淤漿應(yīng)具有使之可以良好涂覆的流變性能，其中磨粒和助磨劑不會(huì)從淤漿中沉降出來(lái)。
能量源淤漿涂覆到襯底上之后，例如通過(guò)從生產(chǎn)工具(下文描述)轉(zhuǎn)移到襯底上之后，把淤漿暴露于能量源以引發(fā)粘結(jié)劑前體中樹(shù)脂的聚合。能量源的實(shí)例包括熱能和輻射能。能量的用量取決于幾個(gè)因素，例如粘結(jié)劑前體的化學(xué)性質(zhì)、磨料淤漿的粒度、磨粒的含量和類型以及所選添加劑的含量和類型。對(duì)于熱能來(lái)說(shuō)，溫度可在約30～150℃的范圍內(nèi)，通常為40～120℃的范圍內(nèi)。暴露時(shí)間可在約5分鐘到超過(guò)24小時(shí)。
合適的輻射源包括電子束、紫外光或可見(jiàn)光。電子束輻射也稱為電離輻射，可以用在能量級(jí)別約0.1～約10Mrad、優(yōu)選為能量級(jí)別約1～約10Mrad的場(chǎng)合中。紫外光輻射指波長(zhǎng)在約200～約400納米范圍內(nèi)、優(yōu)選為在約250～400納米范圍內(nèi)的非粒子輻射?？梢?jiàn)光輻射指波長(zhǎng)在約400～約800納米范圍內(nèi)、優(yōu)選為在約400～約550納米范圍內(nèi)的非粒子輻射。優(yōu)選使用300～600瓦特/英寸的可見(jiàn)光。
聚合過(guò)程結(jié)束后，粘結(jié)劑前體轉(zhuǎn)化成粘結(jié)劑，而淤漿轉(zhuǎn)化成磨料涂層。通常，所制成的磨料制品可以使用了。但是在一些情況下，還會(huì)需要其他處理例如潤(rùn)濕或彎曲。在使用磨料制品之前，可以把磨料制品轉(zhuǎn)化成任何所需的形式，例如錐形、環(huán)帶形、片狀和盤狀等。
生產(chǎn)工具關(guān)于本發(fā)明的第三和第四方面，在一些情況下，優(yōu)選為使磨料涂層成為具有精確形狀的磨料復(fù)合物。為了制造這類磨料制品，通常需要生產(chǎn)工具。
生產(chǎn)工具含有多個(gè)凹腔。這些凹腔基本上為磨料復(fù)合物的相反形狀，并用于形成磨料復(fù)合物的形狀。選擇凹腔的尺寸以提供所需的磨料復(fù)合物形狀和尺寸。如果凹腔的形狀或尺寸制作得不合適，則所制成的生產(chǎn)工具就不能為磨料復(fù)合物提供所需的尺寸。
凹腔可以呈點(diǎn)狀圖案，相鄰凹腔之間有間隔，或者凹腔互相抵接。優(yōu)選為凹腔互相抵接。此外，選擇凹腔的形狀使磨料復(fù)合物的橫截面面積從襯底遞減。
生產(chǎn)工具可以是帶、片、連續(xù)的片或網(wǎng)、涂布輥(例如凹印輥)、安裝在涂料輥上的套管、或模具。生產(chǎn)工具可由金屬(例如，鎳)、金屬合金或塑料構(gòu)成?？捎萌魏纬Ｒ?guī)技術(shù)例如雕刻法、拋光法(bobbing)、電鑄法、金剛石車削等制成金屬生產(chǎn)工具。一種優(yōu)選的制造金屬生產(chǎn)工具的技術(shù)是金剛石車削。
熱塑性工具可用金屬主工具復(fù)制而成。主工具具有與生產(chǎn)工具所需圖案相反的圖案。主工具可采用與生產(chǎn)工具相同的方式制成。主工具優(yōu)選用金屬例如鎳制成并且由金剛石車削?？杉訜釤崴苄云模⑶铱蛇x擇連同主工具一起加熱，從而通過(guò)將二者壓在一起，而使熱塑性材料壓印出主工具的圖案。也可將熱塑性材料擠出或澆鑄到金屬主工具上，然后加壓。熱塑性材料冷卻固化，制成了生產(chǎn)工具。優(yōu)選的熱塑性生產(chǎn)工具材料的實(shí)例包括聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯及其組合。如果使用熱塑性生產(chǎn)工具，則必須小心不要產(chǎn)生過(guò)熱，過(guò)熱會(huì)使熱塑性生產(chǎn)工具變形。
生產(chǎn)工具還可以含有脫模涂層，以使磨料制品更容易脫離生產(chǎn)工具。這類金屬用脫模涂層的實(shí)例包括硬質(zhì)碳化物、氮化物或硼化物涂層。熱塑性塑料所用脫模涂層的實(shí)例包括硅樹(shù)脂和含氟化合物。
圖2圖示了一種方法，用于制備如圖1所示的本發(fā)明磨料制品。襯底41離開(kāi)拆卷站42，同時(shí)生產(chǎn)工具46離開(kāi)拆卷站45。通過(guò)涂覆站44把淤漿涂在生產(chǎn)工具46上。在涂覆之前，為了降低淤漿的粘度，可以加熱淤漿及/或?qū)τ贊{施加超聲波。涂覆站可以是任何常規(guī)涂覆工具，例如擠壓式點(diǎn)膠機(jī)(drop die coater)、刮刀涂布機(jī)、簾式涂布機(jī)、真空涂模機(jī)或擠壓式涂布機(jī)(die coater)。涂覆過(guò)程應(yīng)減少氣泡的形成。優(yōu)選的涂覆技術(shù)是例如美國(guó)專利3,594,865、4,959,265和5,077,870中所披露的真空流體定向涂覆法(vacuum fluid bearing die)，上述所有專利在此以引用方式并入本文。涂覆生產(chǎn)工具后，采用任何可使淤漿浸濕襯底前面的方法，使襯底和淤漿接觸。在圖2中，淤漿通過(guò)接觸壓送輥47與襯底接觸。接下來(lái)，接觸壓送輥47還使所得結(jié)構(gòu)物緊靠支撐鼓43。能量源48(優(yōu)選為可見(jiàn)光源)向淤漿中發(fā)送充足的能量，使粘結(jié)劑前體至少部分固化。術(shù)語(yǔ)“部分固化”是指粘結(jié)劑前體聚合達(dá)到淤漿不會(huì)從倒置試管流下的狀態(tài)。一旦粘結(jié)劑前體脫離生產(chǎn)工具，就可用任何能量源使之完全固化。隨后，生產(chǎn)工具重新繞到心軸49上，這樣生產(chǎn)工具就可以再次使用。可選地，在前體一點(diǎn)都未固化之前，使粘結(jié)劑前體脫離生產(chǎn)工具。脫離之后，可使前體固化，而生產(chǎn)工具會(huì)再繞到心軸49上以重復(fù)使用。此外，磨料制品120繞到心軸121上。如果粘結(jié)劑前體尚未完全固化，則粘結(jié)劑前體可以經(jīng)過(guò)一段時(shí)間完全固化，及/或置于能量源下使其完全固化。美國(guó)專利5,152,917(Pieper等人)和6,129,540(Hoopman等人)進(jìn)一步描述了根據(jù)本文第一種方法制備磨料制品的附加步驟，上述文獻(xiàn)在此以引用方式并入本文。使用上述美國(guó)專利6,129,540(Hoopman等人)所描述的工具和工藝可制成隨意形狀的磨料復(fù)合物。
優(yōu)選使用輻射能固化粘結(jié)劑前體。只要生產(chǎn)工具不明顯吸收輻射能，輻射能就可以穿透生產(chǎn)工具。此外，輻射源應(yīng)當(dāng)不會(huì)使生產(chǎn)工具明顯降解。優(yōu)選使用熱塑性生產(chǎn)工具以及紫外光或可見(jiàn)光。
可把淤漿涂到襯底上而不是涂到生產(chǎn)工具的凹腔中。然后使涂有淤漿的襯底與生產(chǎn)工具接觸，從而使淤漿流到生產(chǎn)工具的凹腔中。制備磨料制品的其余步驟與上文詳述步驟相同。
圖3圖示了另一種方法。襯底51離開(kāi)拆卷站52，涂覆站53把淤漿54涂到生產(chǎn)工具55的凹腔中?？梢杂孟率龆喾N技術(shù)中的任一種把淤漿涂到工具上，例如擠壓點(diǎn)膠法、輥涂法、刮涂法、簾涂法、真空涂模法或擠壓涂布法(die coating)。同樣，在涂覆之前，為了降低淤漿的粘度，可以加熱淤漿及/或?qū)τ贊{施加超聲波。涂覆過(guò)程應(yīng)減少氣泡的形成。隨后，用壓送輥56使襯底和含有磨料淤漿的生產(chǎn)工具接觸，使得淤漿浸濕襯底的前面。接下來(lái)，通過(guò)使淤漿中的粘結(jié)劑前體暴露于能量源57，使其至少部分固化。在此至少部分固化之后，淤漿轉(zhuǎn)化成磨料復(fù)合物59，該復(fù)合物粘結(jié)到或粘附到襯底上。咬送輥58使所得磨料制品脫離生產(chǎn)工具并繞到重繞站60上?？蛇x地，在前體一點(diǎn)都未固化之前，使粘結(jié)劑前體脫離生產(chǎn)工具。脫離生產(chǎn)工具之后，可使前體固化。在任一情況下，能量源可以是熱能或輻射能。如果能量源是紫外光或可見(jiàn)光，則襯底優(yōu)選為可透過(guò)紫外光或可見(jiàn)光。這類襯底的實(shí)例是聚酯襯底。
可把淤漿直接涂到襯底的前面。然后使涂有淤漿的襯底和生產(chǎn)工具接觸，從而使淤漿浸到生產(chǎn)工具的凹腔中。制備磨料制品的其余步驟與上文詳述的步驟相同。
工件表面的整修方法本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及金屬或木制的表面的研磨方法。該方法包括使本發(fā)明的磨料制品和有金屬或木制表面的工件產(chǎn)生磨擦接觸。術(shù)語(yǔ)“研磨”是指用磨料制品切削或除去金屬工件的一部分。此外，經(jīng)過(guò)這樣的整修處理，通常會(huì)降低與工件表面相關(guān)的表面粗糙度(表面粗糙度。一種常用的表面粗糙度測(cè)量是Ra；Ra通常是以微英寸或微米測(cè)得的算術(shù)意義上的表面粗糙度。表面粗糙度可以用表面光度儀例如Perthometer或Surtronic測(cè)量。
工件金屬工件可以是任何類型的金屬，例如軟鋼、不銹鋼、鈦、金屬合金和特殊金屬合金等。工件可以是扁平的或具有與其關(guān)聯(lián)的形狀或剖面。
根據(jù)用途，研磨界面處的力可在約0.1公斤到超過(guò)1000公斤。通常在研磨界面處，此范圍是1公斤～500公斤的力。此外，根據(jù)用途，研磨過(guò)程中可以有液體存在。這種液體可以是水及/或有機(jī)化合物。常用有機(jī)化合物的實(shí)例包括潤(rùn)滑劑、油、乳化的有機(jī)化合物、切削液、肥皂等等。這些液體還可以含有其他添加劑，例如消泡劑、脫脂劑、緩蝕劑等等。使用過(guò)程中，磨料制品可以在研磨界面處振動(dòng)。在一些情況下，這種振動(dòng)會(huì)在被研磨的工件上形成更精細(xì)的表面。
本發(fā)明的磨料制品可以用手工使用或與機(jī)器結(jié)合使用。在研磨過(guò)程中，磨料制品和工件中至少一個(gè)或二個(gè)都相對(duì)于對(duì)方移動(dòng)。磨料制品可以轉(zhuǎn)換為帶狀、卷帶狀、盤狀和片狀等。以帶狀使用時(shí)，把磨料片的兩個(gè)自由端連接到一起以形成接頭。本發(fā)明還包括使用無(wú)接頭的帶，如1992年7月24日提出的受讓人的共同待審批的美國(guó)專利申請(qǐng)07/919,541，在此以引用方式并入本文。通常，環(huán)狀磨料帶經(jīng)過(guò)至少一個(gè)惰輪和壓板或接觸輪。調(diào)節(jié)壓板或接觸輪的硬度，以獲得所需的切削速度和工件表面粗糙度。磨料帶的速度取決于所需的切削速度和表面粗糙度。帶的尺寸范圍可以是約5mm～1,000mm寬、約5mm～10,000mm長(zhǎng)。磨料卷帶是連續(xù)長(zhǎng)度的磨料制品。其寬度范圍可以是約1mm～1,000mm，通常在5mm～250mm之間。磨料卷帶通常被開(kāi)卷，經(jīng)過(guò)用來(lái)使卷帶緊貼工件的支撐墊(support pad)，然后再纏繞。可以通過(guò)研磨界面連續(xù)喂入磨料卷帶，并且可以對(duì)卷帶標(biāo)記。磨盤的直徑范圍可以是約50mm～1,000mm。通常，用連接裝置把磨盤固定到支持墊(back-up pad)上。這些磨盤可以在100～20,000轉(zhuǎn)/分、通常在1,000～15,000轉(zhuǎn)/分之間的速度旋轉(zhuǎn)。
幾何形狀參照?qǐng)D1-1B，該圖示出磨料制品100實(shí)施例的一部分。磨料制品100包括襯底130。襯底130通常是帶狀，但也可以是其他形狀和形式。如果襯底130是帶狀，則它通常包括機(jī)器方向和橫機(jī)器方向，二者相互垂直布置。
襯底130與微觀重復(fù)的特征物120的陣列110相鄰且相連。通常，特征物120以包括偏移的陣列110排列在襯底120上。通常，陣列110相對(duì)于制品100的機(jī)器方向成一定角度，或相對(duì)于機(jī)器方向偏斜。
陣列110包括多個(gè)特征物120。在所示實(shí)施例中，各特征物包括基底122和本體123。在一個(gè)實(shí)施例中，基底122優(yōu)選為平行四邊形，或者根據(jù)具體用途要求也可以是其他形狀?；?22與襯底130鄰接或相鄰，并連接或聯(lián)結(jié)到襯底130上。在所示實(shí)施例中，各特征物包括從基底伸出的四個(gè)側(cè)壁127或表面，從而形成多面體。雖然所示特征物實(shí)例包括四個(gè)側(cè)壁，但根據(jù)具體用途也可以有更多或更少的側(cè)壁。多面體可以是任意形狀，但通常是金字塔形或棱柱形。
每個(gè)特征物120包括至少一個(gè)側(cè)壁124，該側(cè)壁相對(duì)基底122形成正前角(正傾角)γ。側(cè)壁124上的前角(傾角)γ在側(cè)壁124上形成側(cè)凹部分125。在要用磨料制品100磨制的材料是木材時(shí)，側(cè)凹125特別有用。
在木器加工應(yīng)用中，木屑或其它碎片趨向于積聚起來(lái)并阻塞磨料制品100。通過(guò)在具有側(cè)凹125的側(cè)壁124上包括切成圓角的部分R，能夠更容易去除木屑或其它碎片。切成圓角的部分R位于襯底130附近。在相鄰的特征物之間包括一個(gè)間隙或凹槽區(qū)域也有助于去除積聚的材料。
通常，當(dāng)磨料制品100接合工件以去除材料時(shí)，側(cè)凹面125是磨料制品的前刃124。如上所述，前刃124可接合工件，其中前刃定向?yàn)榛蛘咧苯咏雍匣蛘咭砸欢ǖ钠墙雍?。包括很小的偏角使木屑或其它碎片能被?yōu)先推到磨料制品100的一個(gè)邊上以被去除。而且，在一個(gè)實(shí)施例中，離基底122最遠(yuǎn)的本體123的點(diǎn)沒(méi)有投影到由基底122限定的周邊內(nèi)。這表示在圖1A中，其中從襯底130延伸的垂直線表明，最左邊的特征物120的本體123上的最遠(yuǎn)的點(diǎn)投影到由基底122的周邊限定的區(qū)域外面。
每個(gè)特征物120還可包括頂部平面部分128，所述頂部平面部分相對(duì)特征物120的基底122傾斜θ角。在一個(gè)實(shí)施例中，頂部128涂有磨粒140。磨粒140輔助從工件上去除材料并進(jìn)一步精修工件。陣列100的特征物120通常布置為在機(jī)器方向(側(cè)凹表面接合工件的方向)上具有節(jié)距P，和在與機(jī)器方向垂直的方向(橫向)上在相鄰特征物120之間具有間隙M。在接合(或機(jī)器)方向上的特征物120之間的節(jié)距P可以改變，以使側(cè)凹125側(cè)壁的前刃與直接鄰近或相鄰的特征物的基底122重疊。節(jié)距P可以是恒定的或變化的。
而且，在一個(gè)實(shí)施例中，后刃(與側(cè)凹側(cè)壁相對(duì))與基底的傾角α小于90度。而且，在每個(gè)橫向側(cè)壁的底部添加切成圓角的部分R2也有助于去除材料。而且，橫向上的相對(duì)側(cè)壁可從垂直變成傾斜角β。
實(shí)例1制造并試驗(yàn)了根據(jù)本發(fā)明的磨料制品。該制品包括布置在襯底材料上的特征物陣列。特征物布置為使特征物在上有偏移。每個(gè)特征物的與襯底最遠(yuǎn)的點(diǎn)的高度為約20mil(1mil等于0.001英寸)，機(jī)器方向節(jié)距P為約32mil，橫向間隙為約2mil。側(cè)凹側(cè)壁上的側(cè)壁中的半徑為約4mil，每個(gè)橫向側(cè)壁半徑為約1.3mil。側(cè)凹側(cè)壁的正前角為約5度。與側(cè)凹側(cè)壁相對(duì)的側(cè)壁相對(duì)基底傾斜約45度，平面頂部相對(duì)平行于基底的平面傾斜約10度。
發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上述磨料制品特別適合從木材工件上去除材料。大部分材料去除由側(cè)凹側(cè)壁完成。然后，平面頂部上的磨粒輕刮工件的表面，使工件不用進(jìn)一步預(yù)加工就能易于著色。
上述磨料制品通過(guò)首先制作工具來(lái)制造，所述工具是由陣列形成的圖像的負(fù)像。用可從Washingon Mills獲得的中級(jí)磨料礦物、氧化鋁涂覆工具。然后將用Tatheic/TMPTA丙烯酸樹(shù)脂、KBF4、Irgacure 369、OX-50硅石和A174硅烷和礦物制成的淤漿涂在襯底上。當(dāng)淤漿處于襯底上時(shí)，將工具應(yīng)用于淤漿。使用的襯底是可從Milliken獲得的聚酯/棉紡織襯底。然后使制品固化并與工具分離。該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)明白，根據(jù)所希望的磨料物品的具體應(yīng)用，可以使用磨料礦物或顆粒、淤漿、襯底材料的多種不同組合。而且，可以各種方式組合使用側(cè)凹側(cè)壁、基底附近的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁內(nèi)的切成圓角部分和帶有磨粒的平面頂部，因?yàn)榫唧w的應(yīng)用可得益于上述特性的任何組合。
上述說(shuō)明書、實(shí)例和數(shù)據(jù)完整地描述了公開(kāi)的本發(fā)明的制造和使用。因?yàn)樵诓黄x本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出多種實(shí)施例，所以本發(fā)明由后附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種磨料制品，包括襯底；和多個(gè)特征物，所述特征物還包括粘合劑和磨粒，其中所述特征物具有基底和至少三個(gè)側(cè)面，所述基底和所述側(cè)面之一之間的夾角形成正前角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料制品，其中至少所述特征物之一還包括相對(duì)所述基底傾斜的平面頂部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磨料制品，還包括位于所述磨料特征物的平面頂部上的磨粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料制品，其中所述本體包括離所述基底最遠(yuǎn)的區(qū)域或點(diǎn)，并且其中所述區(qū)域或點(diǎn)投影到所述基底周邊以外。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磨料制品，其中至少所述磨料特征物之一還包括相對(duì)所述基底傾斜的頂部平面部分。
6.制造磨料制品的方法，包括提供工具，該工具包括用于形成磨料特征物的圖案；將磨粒置于工具內(nèi)；用淤漿填充工具；使淤漿與襯底接觸；和使淤漿固化以形成磨料特征物，該磨料特征物包括粘到所述磨粒上的頂部和粘到所述襯底上的底部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述提供工具包括提供用于形成包括平面頂部的磨料特征物的工具。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述平面頂部相對(duì)由襯底限定的參考平面傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述磨粒是氧化鋁。
10.一種磨料制品，包括襯底；位于所述襯底上的多個(gè)磨料特征物，每個(gè)磨料特征物包括基底和本體，其中本體由四個(gè)表面限定，并且其中至少所述表面之一包括側(cè)凹部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磨料制品，還包括與基底相對(duì)的平面表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磨料制品，還包括布置在所述平面表面上的磨粒。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磨料制品，其中所述平面表面相對(duì)基底傾斜。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磨料制品，其中所述側(cè)凹部分包括基底附近的切成圓角的部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磨料制品，其中所述側(cè)凹部分包括基底附近的切成圓角的部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磨料制品，其中所述多個(gè)特征物布置成陣列，其中每個(gè)側(cè)凹部分以相同的方向定向。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磨料制品，其中所述陣列在磨料制品上以一定的偏角定向。
18.用于磨料制品的特征物，包括基底和本體，所述本體包括四個(gè)側(cè)壁，其中至少一個(gè)側(cè)壁形成具有正前角的表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的特征物，還包括布置為遠(yuǎn)離基底的平面頂部。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的特征物，其中所述平面頂部定向?yàn)榕c所述基底基本平行。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的特征物，其中所述平面頂部定向?yàn)橄鄬?duì)所述基底的角度大于2度，并且其中所述平面項(xiàng)部?jī)A斜遠(yuǎn)離具有負(fù)前角的表面。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的特征物，還包括布置在平面頂部上的磨粒。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的特征物，其中所述表面包括基底附近的切成圓角的部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的特征物，其中所述表面包括基底附近的切成圓角的部分。
25.用于制造權(quán)利要求1-17中的任一磨料制品的工具。
26.一種用于磨削材料的帶，包括襯底，該襯底限定帶形狀；和多個(gè)磨料復(fù)合物，位于所述襯底上，每個(gè)磨料復(fù)合物都包括基底和本體，其中所述本體由四個(gè)表面限定，并且其中至少一個(gè)表面包括側(cè)凹部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的帶，還包括與所述基底相對(duì)的平面表面。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的帶，還包括布置在所述平面表面上的磨粒。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的帶，其中所述平面表面相對(duì)所述基底傾斜。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的帶，其中所述側(cè)凹部分包括所述基底附近的切成圓角的部分。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的帶，其中所述側(cè)凹部分包括所述基底附近的切成圓角的部分。
32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的帶，其中所述多個(gè)組合物布置成陣列，其中每個(gè)側(cè)凹部分以相同的方向定向。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的帶，其中所述陣列在磨料制品上以一定的偏角定向。
34.磨削木材工件的方法，該方法包括使磨料制品與工件接觸，其中所述磨料制品包括襯底；位于所述襯底上的多個(gè)磨料復(fù)合物，每個(gè)磨料復(fù)合物都包括基底和本體，其中所述本體由四個(gè)表面限定，并且其中至少一個(gè)表面包括側(cè)凹部分，并且其中所述側(cè)凹部分的一部分在所述本體的任何其它表面之前與工件接合。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述接觸磨料制品還包括接觸包括平面頂部的磨料制品，并且其中在所述頂部上布置有磨粒。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述接觸磨料制品還包括接觸下述磨料制品，該磨料制品包括在側(cè)凹部分上位于基底附近的切成圓角的部分。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，還包括通過(guò)切成圓角的部分去除木屑。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中襯底是帶。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種磨料制品及其制造方法。磨料制品(100)包括襯底(130)和位于襯底上的特征物(120)的陣列(110)。每個(gè)特征物包括基底和本體。本體包括具有側(cè)凹部分的面。在一個(gè)實(shí)施例中，特征物還包括平面頂部，在該平面頂部上布置了磨粒。在另一個(gè)實(shí)施例中，特征物還包括切成圓角的部分，該切成圓形的部分位于基底附近的側(cè)凹側(cè)壁(124)上。
文檔編號(hào)B24D3/20GK1882418SQ200480034364
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月23日
發(fā)明者羅納德·D·波爾沃, 約翰·D·哈斯 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司