生產(chǎn)粘結(jié)的磨輪的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是針對(duì)生產(chǎn)粘結(jié)的磨輪的方法。該方法包括：所述方法包括：a.使磨料顆粒與粘結(jié)材料相結(jié)合以制備混合物；b.將所述混合物模制成一個(gè)生坯，所述生坯包括至少一種玻璃纖維增強(qiáng)物；并且c.使所述粘結(jié)材料固化以生產(chǎn)所述粘結(jié)的磨料物品，其中所述玻璃纖維增強(qiáng)物被涂覆有膠料系統(tǒng)和不包括蠟的第二涂層。采用本發(fā)明方法得到的磨輪具有良好的機(jī)械特性并且運(yùn)行良好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】生產(chǎn)粘結(jié)的磨輪的方法
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年12月23日、申請(qǐng)?zhí)枮?00980151083.1、發(fā)明名稱(chēng)為“增強(qiáng)的粘結(jié)的磨料工具”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]相關(guān)申請(qǐng)
[0003]本申請(qǐng)對(duì)在2008年12月30日提交的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?1/141，429要求優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)通過(guò)引用將其全部結(jié)合在此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本申請(qǐng)涉及增強(qiáng)的粘結(jié)的磨料工具及生產(chǎn)粘結(jié)的磨輪的方法。
【背景技術(shù)】
[0005]粘結(jié)的切割輪可以被用來(lái)粗磨或切分材料，如石頭或金屬。為了提高切割的質(zhì)量、減少功率消耗和重量，切割輪通常具有相對(duì)小的直徑。然而，薄的輪在其操作過(guò)程中趨于有更小的對(duì)作用在輪上的力的抵抗力。其結(jié)果是，這種輪通常是在內(nèi)部被增強(qiáng)的。
[0006]在許多情況下，薄的輪包括從尼龍、碳、玻璃或棉的布料上切下的盤(pán)并且這種增強(qiáng)材料的成本能夠增加整個(gè)制造成本。此外，結(jié)合多個(gè)圓盤(pán)可以使制造過(guò)程復(fù)雜化并且輪中的增強(qiáng)材料的存在和/或整合可以影響輪的特性和/或性能。
[0007]因此，繼續(xù)存在著對(duì)于呈現(xiàn)出良好機(jī)械特性并且能夠經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)而沒(méi)有犧牲輪的性能和輪的使用壽命的切割輪的一種需要。在一個(gè)更普遍的意義上，對(duì)于改進(jìn)的增強(qiáng)粘結(jié)的磨料輪存在一種需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在此描述的增強(qiáng)特征和技術(shù)可以被用在利用適當(dāng)?shù)哪チ项w粒和粘結(jié)系統(tǒng)的任何粘結(jié)的磨料工具中。這些特征和技術(shù)可以被單獨(dú)或組合使用，并且總體上包括一種增強(qiáng)物(如一種增強(qiáng)纖維網(wǎng)片)的最佳配置特性(包括網(wǎng)中的開(kāi)口的尺寸)、增強(qiáng)層和粘結(jié)系統(tǒng)之間的改進(jìn)的黏附性、以及例如通過(guò)策略布置和/或定增強(qiáng)層的尺寸來(lái)最小化所需要的增強(qiáng)材料的量。
[0009]本發(fā)明的一些方面涉及減少或最小化在一種粘結(jié)的磨料工具(例如，一個(gè)研磨輪)中所使用的增強(qiáng)材料的量。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，該材料是玻璃纖維。本發(fā)明的其他方面涉及改進(jìn)一種玻璃纖維增強(qiáng)物與構(gòu)成該輪的本體的組合物(例如，包含保持在一種樹(shù)脂黏合劑中的磨料顆粒的一種組合物)之間的黏附性。
[0010]在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，本發(fā)明是針對(duì)一種粘結(jié)的磨料輪，該磨料輪包括一個(gè)第一面、一個(gè)第二面、以及在該第一面與該第二面之間的一個(gè)研磨區(qū)域，該研磨區(qū)域從一個(gè)未使用的區(qū)域延伸至一個(gè)輪外直徑；接近該第一面的一個(gè)第一增強(qiáng)物；接近該第二面的一個(gè)第二增強(qiáng)物；以及在該輪的一個(gè)中性區(qū)域處的一個(gè)可任選的中間增強(qiáng)物，其中該可任選的中間增強(qiáng)物具有小于該輪的外直徑的一個(gè)外直徑。
[0011]在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是針對(duì)一種粘結(jié)的磨料工具，該磨料工具包括至少一個(gè)玻璃纖維網(wǎng)片，該玻璃纖維網(wǎng)片具有每單位的玻璃纖維表面是不大于0.95，例如，在從大約0.2至大約0.95的范圍之中。
[0012]在又一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是針對(duì)一種粘結(jié)的磨料工具，該磨料工具包括一個(gè)玻璃纖維網(wǎng)片，該玻璃纖維網(wǎng)片具有不大于約2mm的一個(gè)厚度。
[0013]在一個(gè)另外的實(shí)施方案中，本發(fā)明是針對(duì)一種粘結(jié)的磨料工具，該磨料工具包括一個(gè)或多個(gè)玻璃纖維網(wǎng)片，其中這一個(gè)或多個(gè)玻璃纖維網(wǎng)片不包括蠟添加劑。仍然在其他實(shí)施方案中，本發(fā)明是針對(duì)一種粘結(jié)的磨料工具，該磨料工具使用一個(gè)玻璃纖維網(wǎng)片制成，該玻璃纖維網(wǎng)片具有一個(gè)第二涂層，該第二涂層不包括蠟或是部分地交聯(lián)的。
[0014]在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是針對(duì)生產(chǎn)一個(gè)粘結(jié)的磨料物品的一種方法，該方法包括:結(jié)合磨料顆粒和一種粘結(jié)材料以制備一種混合物；將該混合物模制成包括至少一個(gè)玻璃纖維增強(qiáng)物的一個(gè)生坯物品；并且固化該粘結(jié)材料以生產(chǎn)該粘結(jié)的磨料物品，其中:
(i)該玻璃纖維增強(qiáng)物被涂覆有一種樹(shù)脂，該樹(shù)脂不包括蠟添加劑；或(ii)該玻璃纖維增強(qiáng)物具有不大于0.95的一個(gè)玻璃纖維表面密度。
[0015]在又一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是針對(duì)一種改進(jìn)一個(gè)纖維增強(qiáng)的切割輪性能的方法，所述性能是通過(guò)一個(gè)輪的G-比值測(cè)量的，該方法包括減少在該輪的一個(gè)研磨區(qū)域中所使用的纖維增強(qiáng)物的量。
[0016]本發(fā)明的實(shí)施方案具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，如在此所說(shuō)明的粘結(jié)的切割輪具有良好的機(jī)械特性并且運(yùn)行良好，如，例如藉由它們的研磨性能或G比值所表明的。本發(fā)明的一些實(shí)現(xiàn)方式減少了玻璃纖維的需求，導(dǎo)致更低的制造成本。玻璃纖維材料的減少可以提供在該研磨區(qū)域中的額外的磨料顆粒，由此改進(jìn)該輪的性能。在其他實(shí)施方案中，輪的性能是通過(guò)改進(jìn)該纖維增強(qiáng)物與用來(lái)制造該粘結(jié)的磨料輪的混合物之間的黏附性或連接性增強(qiáng)的。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]在這些附圖中，貫穿不同視圖中的參考符號(hào)是指相同部分。這些圖不一定是按比例的；而是著重于展示本發(fā)明的原則。在附圖中:
[0018]圖1A和圖1B分別是垂直于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案所構(gòu)造的一個(gè)粘結(jié)的磨料輪的直徑切割的頂部視圖和截面視圖。
[0019]圖2A是可以根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案增強(qiáng)的一個(gè)切割輪的截面視圖。
[0020]圖2B是如在圖2A中所示的一個(gè)輪的研磨區(qū)域的截面視圖。
[0021]圖3是施加在一個(gè)切割輪上的彎曲條件的示意性圖示。
[0022]圖4是包括三個(gè)增強(qiáng)物(連續(xù)線(xiàn))的一個(gè)輪模型與包括兩個(gè)增強(qiáng)物(開(kāi)放環(huán))的一個(gè)模型之間的對(duì)比。
[0023]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案構(gòu)造的一個(gè)粘結(jié)的磨料輪的研磨區(qū)域的截面視圖。
[0024]圖6是展示施加在混合物和圖5中所示的兩個(gè)增強(qiáng)層上的應(yīng)力作為這些層之間的距離的一個(gè)函數(shù)的一系列曲線(xiàn)圖。
[0025]圖7是可以根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案使用的一個(gè)玻璃纖維網(wǎng)片中的網(wǎng)開(kāi)口的視圖。
[0026]圖8A和圖SB分別示出了在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中由包括具有不同密度(或網(wǎng)開(kāi)口)的玻璃纖維網(wǎng)片的輪所獲得的G比值。[0027]圖9展示了在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輪與根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方案構(gòu)造的多個(gè)輪之間的對(duì)t匕，包括多個(gè)因素，諸如缺少蠟添加劑和涂覆有一個(gè)膠料系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明總體上涉及粘結(jié)的磨料工具并且具體是涉及增強(qiáng)的粘結(jié)的磨料工具。
[0029]粘結(jié)的磨料工具總體上的特征是一種三維結(jié)構(gòu)，其中磨料顆粒被保持在一個(gè)基體或粘結(jié)體之中。這些工具具有許多用途并且通常被提供有一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)層。在本發(fā)明的許多方面中，所使用的至少一個(gè)增強(qiáng)層是由纖維，優(yōu)選玻璃纖維制成。
[0030]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)如“增強(qiáng)的”或“增強(qiáng)物”指一種增強(qiáng)材料的多個(gè)分離的層或插入層或其他此種部件，該增強(qiáng)材料不同于粘結(jié)劑和用來(lái)制成該粘結(jié)的磨料工具的磨料材料。術(shù)語(yǔ)如“內(nèi)部增強(qiáng)物”或“內(nèi)部增強(qiáng)的”表明這些部件是在該工具的本體之中或嵌在其中。
[0031]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，這些工具是大直徑的切割輪(LDCO)，典型地具有至少800毫米(mm)的一個(gè)直徑。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案的切割輪的具體實(shí)例具有不大于約16mm(例如,在從大約9mm至大約16mm的范圍之中)的一個(gè)厚度以及至少800mm(例如,在從大約800mm至大約1600mm的范圍之中)的一個(gè)直徑。直徑與厚度之比可以是在200: 3至100:1的范圍內(nèi)。
[0032]圖1A和圖1B中所示的是如在此說(shuō)明的可以被增強(qiáng)的切割輪10。輪10具有用于將該輪安裝在一個(gè)機(jī)器的一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的軸孔12、以及從該輪的內(nèi)直徑或ID (由軸孔12定義)延伸至該輪的外直徑或OD的輪本體14。
[0033]輪本體14包括未使用的區(qū)或未使用的區(qū)域16以及研磨區(qū)或研磨區(qū)域18，該未使用的區(qū)域典型地被固定在多個(gè)凸緣(在圖1A和圖1B中未示出)之間并且因此在該輪工作時(shí)不能用于切削一個(gè)工件。
[0034]雖然在未使用的區(qū)域16中的應(yīng)力大部分是由離心力引起的，但是在研磨區(qū)域中的破損(典型地發(fā)生在這個(gè)區(qū)域的外圓周)通常是由輪10與工件之間的相互作用引起的，如由箭頭F所表明。例如，在一個(gè)切削過(guò)程中，一個(gè)工件可以移動(dòng)，從而扭曲輪10。
[0035]在切割輪中，內(nèi)部增強(qiáng)物可以是，例如，處于一個(gè)盤(pán)形狀，具有一個(gè)中間開(kāi)口以容納該輪的軸孔。在一些輪中，這些增強(qiáng)物從該軸孔延伸至這些輪的周邊。在其他之中，多個(gè)增強(qiáng)物從該輪的圓周延伸至恰好在用來(lái)固定該輪的凸緣之下的一個(gè)點(diǎn)。一些輪可以是用圍繞該輪的軸孔和凸緣區(qū)域(該輪直徑的大約50% )的(內(nèi)部)纖維增強(qiáng)物“區(qū)域增強(qiáng)的”。
[0036]例如，在圖2A中所示的是切割輪40，該輪包括限定軸孔44并且具有面46和48的輪本體42。輪40包括三個(gè)全直徑的增強(qiáng)層，這三個(gè)增強(qiáng)層由例如玻璃纖維制成，即層50、52和54，層52被布置在輪的中央對(duì)稱(chēng)平面(在圖2中如中性軸A表明的)處。輪40還可以包括半直徑的玻璃纖維增強(qiáng)層56、58、60和62。全直徑的增強(qiáng)物和半直徑的增強(qiáng)物可以由相同的或不同類(lèi)型的材料(例如，不同類(lèi)型的玻璃纖維材料)制成。
[0037]在圖2B中所示的是切割輪40的研磨區(qū)域的一個(gè)區(qū)，包括全直徑增強(qiáng)層50、52和54的多個(gè)部分。
[0038]粘結(jié)的磨料輪和其他粘結(jié)的磨料工具可以使用在此說(shuō)明的特征和/或技術(shù)中的任一個(gè)或任意組合被增強(qiáng)，例如像，通過(guò)策略布置和/或定強(qiáng)化層的大小(尺寸)來(lái)最小化所使用的增強(qiáng)材料的量和/或使用具有用于研磨應(yīng)用的最佳尺寸的多個(gè)開(kāi)口的一個(gè)纖維增強(qiáng)網(wǎng)片，和/或配置增強(qiáng)層以改進(jìn)其對(duì)粘結(jié)系統(tǒng)的黏附性。與這些技術(shù)中的每一個(gè)相關(guān)的細(xì)節(jié)將依次被討論。與增強(qiáng)技術(shù)和材料相關(guān)的背景細(xì)節(jié)被描述于例如，在1974年10月I日頒發(fā)的Lakhani等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)3，838，543中，該專(zhuān)利通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此。
[0039]本發(fā)明的一些實(shí)施方案是針對(duì)減少用來(lái)增強(qiáng)粘結(jié)的磨料工具的增強(qiáng)材料的量并且涉及增強(qiáng)物的尺寸方面連同在該復(fù)合材料之中的增強(qiáng)層的策略布置。這些實(shí)施方案可以用任意類(lèi)型的適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑、磨料顆粒、可任選的添加劑以及可以用來(lái)制造磨料物品的增強(qiáng)材料來(lái)付諸實(shí)施。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，本發(fā)明的這些方面結(jié)合具有一個(gè)或多個(gè)以下進(jìn)一步描述的特性的玻璃纖維增強(qiáng)網(wǎng)來(lái)付諸實(shí)施。
[0040]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)粘結(jié)的切割輪是通過(guò)從該研磨區(qū)域消除中間增強(qiáng)層來(lái)增強(qiáng)的。與常規(guī)的思維相對(duì)，從研磨區(qū)域消除在中軸A(圖2A和2B中所示)處的增強(qiáng)層沒(méi)有消極地影響機(jī)械特性，例如，該輪的抗彎強(qiáng)度，并且本發(fā)明的示例性的輪可以具有75兆帕斯卡(Mpa)或更大的抗彎強(qiáng)度。
[0041]一個(gè)三點(diǎn)彎曲測(cè)試被示例性地展示為如圖3中輪截面所示的彎曲負(fù)載條件B，并且表明在該中間增強(qiáng)層上存在最小應(yīng)力。兩種情況下的應(yīng)力分布在圖4中示出，其中將包括三個(gè)增強(qiáng)物(連續(xù)線(xiàn))的一個(gè)常規(guī)輪模型與根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的包括兩個(gè)增強(qiáng)物(開(kāi)放環(huán))的一個(gè)模型對(duì)比。如在圖4中可見(jiàn)，該中間增強(qiáng)物承受非常小的負(fù)荷并且可以被消除，由此減少增強(qiáng)層的量以及相關(guān)的成本。
[0042]如在圖5中所示的一個(gè)實(shí)例是輪區(qū)段80，具有輪本體82以及面84和86。由例如玻璃纖維材料制成的增強(qiáng)物88和90被嵌在輪本體82中并且沒(méi)有采用中間增強(qiáng)層。因此在具體實(shí)施方案中，在該研磨區(qū)域中所提供的整個(gè)增強(qiáng)物由以上說(shuō)明的兩個(gè)層(例如，層88和90)構(gòu)成或基本上構(gòu)成。優(yōu)選地，沒(méi)有層被定位在中性區(qū)域或軸處。
[0043]與一個(gè)切割輪的抗彎強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)的一個(gè)參數(shù)是增強(qiáng)物88與90之間的空間或距離。在具體實(shí)現(xiàn)方式中，在研磨區(qū)域之中在中軸處不被增強(qiáng)的一個(gè)切割輪具有從大約12mm至大約16mm的范圍之中的一個(gè)厚度，以及增強(qiáng)物88與90之間在從大約2mm至大約IOmm的范圍之中的一個(gè)距離。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，一個(gè)或優(yōu)選兩個(gè)增強(qiáng)物88和99離該中軸盡可能地遠(yuǎn)，或盡可能地接近面82和84。在圖5中，這是通過(guò)彼此遠(yuǎn)離指向的箭頭示意性地展示的。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或兩個(gè)增強(qiáng)物在該輪的面處。
[0044]在圖6中所示的是通過(guò)建模計(jì)算關(guān)于施加在混合物層(包含磨料顆粒和粘結(jié)劑)、第一增強(qiáng)層以及第二增強(qiáng)層上的最大應(yīng)力作為兩個(gè)增強(qiáng)層之間的距離的一個(gè)函數(shù)獲得的曲線(xiàn)圖。如在圖6中可見(jiàn)，當(dāng)增強(qiáng)層之間的距離增加時(shí)施加在混合物層上的最大應(yīng)力減小。
[0045]并非希望被限制在一種具體的解釋上，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為接近輪面的增強(qiáng)層更能夠容納彎曲負(fù)荷，因此減小該輪的本體(例如，包含磨料顆粒和粘結(jié)劑的混合物)中的應(yīng)力水平。
[0046]對(duì)于增強(qiáng)材料的需求還可以通過(guò)保持該中間層而減小其總尺寸而減少。優(yōu)選地，這一中間增強(qiáng)物具有比該輪的外直徑小的一個(gè)外直徑。在一個(gè)情況下，該中間層可以從在軸孔處的內(nèi)直徑穿過(guò)未使用的區(qū)域并且部分地穿過(guò)研磨區(qū)域延伸。例如，該中間層可以延伸至該輪的外直徑的大約80%的一個(gè)距離。在其他實(shí)例中，該中間增強(qiáng)層可以延伸至小于該輪的外直徑的大約80 %，例如，70 %、60 %、50 %、40 %、或更低。
[0047]在一個(gè)具體實(shí)例中，具有53英寸直徑的一個(gè)輪在中性區(qū)域具有42英寸直徑的一個(gè)增強(qiáng)層。當(dāng)在該心軸的區(qū)中提供增強(qiáng)物時(shí)，這個(gè)具體實(shí)例允許更多的磨料材料存在于該研磨區(qū)域中，由此改進(jìn)研磨性能或至少16%的G-比值并且減少與所使用的增強(qiáng)材料(例如，玻璃纖維)的量相關(guān)的成本。
[0048]如以上說(shuō)明，優(yōu)選實(shí)施方案包括其中剩余的全尺寸的增強(qiáng)層盡可能彼此遠(yuǎn)離或接近輪面的那些。
[0049]在許多實(shí)施方案中，所采用的一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)層由玻璃纖維制成并且本發(fā)明還涉及玻璃纖維增強(qiáng)物在一個(gè)粘結(jié)的磨料物品(如一個(gè)切割輪)中的特性、設(shè)計(jì)或整合。在具體實(shí)例中，該玻璃纖維是處于一個(gè)網(wǎng)片的形式，例如，由非常細(xì)的玻璃纖維所織的一種材料，在此也被稱(chēng)為玻璃布?？梢允褂靡粋€(gè)、兩個(gè)或多于兩個(gè)的這種玻璃纖維網(wǎng)片。
[0050]在具體實(shí)施方案中，所使用的玻璃纖維是E-玻璃(具有小于Iwt %的堿氧化物類(lèi)的鋁硼硅酸鹽玻璃)。其他類(lèi)型的玻璃纖維，例如，A-玻璃(具有很少或沒(méi)有氧化硼的堿-石灰玻璃)>E-CR-玻璃(具有小于Iwt %的堿性氧化物類(lèi)的硅酸鋁-石灰玻璃，具有高的耐酸性能)、C-玻璃(具有高氧化硼含量的堿-石灰玻璃，例如用于玻璃短纖維)、D-玻璃(具有高介電常數(shù)的硅酸硼玻璃)、R-玻璃(不具有MgO及CaO具有高機(jī)械要求的硅酸鋁玻璃)、以及S-玻璃(不具有CaO但是具有高M(jìn)gO含量具有高拉伸強(qiáng)度的硅酸鋁玻璃)。[0051 ] 以下說(shuō)明的玻璃纖維網(wǎng)片可以按任何適當(dāng)?shù)姆绞奖话才旁谠撜辰Y(jié)的磨料工具中。具體實(shí)例包括常規(guī)的構(gòu)型連同如以上討論的那些增強(qiáng)幾何形狀。例如，一個(gè)切割輪可以包括定位在接近該輪的面的兩個(gè)全直徑玻璃纖維以及在中性軸處的一個(gè)中間網(wǎng)片，該中間網(wǎng)片具有小于該輪的外直徑的一個(gè)外直徑。在一些情況下，該中間層穿過(guò)該研磨區(qū)域部分地延伸。在其他情況下，它僅穿過(guò)該輪的未使用的區(qū)域延伸。在另外的情況下，該中間層增強(qiáng)了該輪的心軸區(qū)并且僅穿過(guò)未使用的區(qū)域部分地延伸。仍然在其他情況下，僅提供在該研磨區(qū)域中的增強(qiáng)物由兩個(gè)全直徑的玻璃纖維網(wǎng)片構(gòu)成，兩個(gè)網(wǎng)片都不在中性軸處。切割輪還可以在中性區(qū)域處具有一個(gè)全直徑的玻璃纖維網(wǎng)片，例如，具有在此說(shuō)明的一個(gè)或多個(gè)特征。
[0052]本發(fā)明的具體實(shí)施方案涉及一個(gè)或多個(gè)以下的表征該網(wǎng)片的因素:(i)該網(wǎng)片的物理設(shè)計(jì)，例如，孔的開(kāi)口、原絲支數(shù)(strandyield)、細(xì)絲直徑、和/或涂層的量,例如,用涂層覆蓋該網(wǎng)；(ii)涂層的化學(xué)成分(來(lái)改進(jìn)涂層和母體樹(shù)脂的相容性)；或(iii)用在玻璃纖維段上的膠料的化學(xué)成分，以改進(jìn)玻璃和涂層的相容性。這些實(shí)施方案在以下進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。
[0053]雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)輪的性能不直接依賴(lài)于玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度，但是已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)所采用的纖維網(wǎng)片的其他特性影響這個(gè)性能。在一個(gè)方面中，例如，本發(fā)明涉及纖維增強(qiáng)物的設(shè)計(jì)，例如，涉及具有最佳尺寸的網(wǎng)開(kāi)口的增強(qiáng)物網(wǎng)。
[0054]對(duì)于如圖7中所示的一種紡織品安排，每一單位面積的玻璃纖維可以如以下計(jì)算。將在X方向上的一個(gè)玻璃纖維的寬度定義為Wx并且將在y方向上的一個(gè)纖維的寬度定義為Wy，每一單位面積的纖維表面是:(i) Wx乘以在X方向上的每一單位面積的原絲數(shù)目與(ii)Wy乘以在y方向上的每一單位面積的原絲數(shù)目之和。如以下所示:
[0055]每一單位玻璃纖維表面=[Wx* (X方向上的原絲#)+Wy* (y方向上的原絲#)]。
[0056]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)玻璃纖維密度的減少(或網(wǎng)開(kāi)口的尺寸的增加)導(dǎo)致改進(jìn)的性能。在優(yōu)選實(shí)例中，玻璃纖維增強(qiáng)物具有不大于0.95的一個(gè)表面密度。[0057]例如，在圖8A和圖8B中所示的是每一單位的玻璃表面以及相應(yīng)的G-比值結(jié)果，這些結(jié)果是對(duì)于被表不為A、B、C、D和E并且從Shrewsburry, Massachusetts的IndustrialPolymers and Chemicals (IPAC)所獲得的五個(gè)網(wǎng)片材料。研磨或G-比值是公認(rèn)的性能測(cè)量并且總體上被定義為在一個(gè)具體操作中所去除的材料的體積除以磨掉的輪的體積。
[0058]如在圖8A和圖8B中所展示的，實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試都顯示出性能的改進(jìn)(G-比值增加)和每一單位的玻璃表面的減少。因此具有在玻璃網(wǎng)片中的更大開(kāi)口的切割輪顯示出改進(jìn)的性能和更長(zhǎng)的產(chǎn)品壽命。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的示例性的輪具有一個(gè)或多個(gè)玻璃纖維增強(qiáng)層，它們中的至少一個(gè)是網(wǎng)片或篩狀的并且具有一個(gè)每一單位面積的表面，即，例如，在從大約0.2至大約0.95的范圍之中。
[0060]可替代地或除了減少如以上說(shuō)明的表面密度之外，所采用的玻璃纖維的量可以通過(guò)減小纖維的厚度被減少。在一個(gè)實(shí)例中，例如，該玻璃纖維網(wǎng)片優(yōu)選地具有不大于約2mm的一個(gè)厚度。在具體實(shí)現(xiàn)方式中，在一個(gè)切割輪中所用的玻璃纖維網(wǎng)片具有在從大約
0.25mm至大約Imm的范圍之中的一個(gè)厚度,優(yōu)選是從大約0.4mm至大約0.9mm。
[0061]該玻璃纖維增強(qiáng)物可以具有不大于0.2% (例如，不大于0.95% )的一個(gè)玻璃體積比(它是玻璃表面比乘以該增強(qiáng)物的厚度)。
[0062]細(xì)絲直徑還可以影響該網(wǎng)片的物理特性。在具體實(shí)例中，增強(qiáng)物是使用在從大約5微米至大約30微米的范圍之中的細(xì)絲直徑制成。
[0063]原絲支數(shù)描述了在施用涂層之前的無(wú)遮蓋的玻璃立方碼數(shù)。在具體實(shí)例中，原絲支數(shù)是300至2400特克斯(tex)。
[0064]雖然該玻璃纖維增強(qiáng)物的強(qiáng)度可以影響在此說(shuō)明的磨料物品的性能，但是本發(fā)明還解決與玻璃纖維涂層相關(guān)的化學(xué)方面，如在以下進(jìn)一步描述。
[0065]總的來(lái)說(shuō)，存在兩種類(lèi)型的化學(xué)“涂層”，這些涂層存在于一個(gè)玻璃纖維網(wǎng)片上。通常被稱(chēng)為“膠料”的一個(gè)第一涂層在這些玻璃纖維原絲離開(kāi)套管之后被立即施用在它們上并且它包括多種成分，如成膜劑、潤(rùn)滑劑、硅烷(典型地分散在水中)。將一個(gè)第二涂層施用在玻璃網(wǎng)片上并且它按照慣例地包括蠟，主要用來(lái)防止在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中的“粘連”。
[0066]該膠料典型地提供對(duì)細(xì)絲的保護(hù)，使其免于加工相關(guān)的退化(如磨耗)。它還可以在二次加工(如編織成一個(gè)網(wǎng)片)過(guò)程中提供磨耗保護(hù)。本發(fā)明的一些方面涉及與該第一涂層(膠料)相關(guān)的特性的策略操作。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，用在該增強(qiáng)網(wǎng)片中的玻璃纖維原絲用一種或多種化合物(例如，膠料劑)處理，并且改進(jìn)的黏附性是通過(guò)考慮該膠料劑的化學(xué)成分獲得的。在本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方式中，該玻璃纖維被一種無(wú)淀粉的塑料膠料處理，該膠料包含硅烷粘結(jié)劑類(lèi)，這些硅烷粘結(jié)劑是可以與樹(shù)脂系統(tǒng)(如，環(huán)氧、苯酚或不飽和的聚酯)相容的。一種商業(yè)上可獲得的實(shí)例是由Saint-Gobain Vetrotex在名稱(chēng)TD22下開(kāi)發(fā)的膠料系統(tǒng)。還可以采用其他膠料類(lèi)。并非希望被限制在一種具體的解釋上，在此相信該第一涂層(膠料)的化學(xué)成分改進(jìn)了玻璃與該第二涂層之間的相容性。
[0067]優(yōu)選地，該第二涂層是可以與該膠料(第一涂層)以及打算加入該增強(qiáng)物中的母體樹(shù)脂相容的。本發(fā)明的多個(gè)方面涉及該化學(xué)成分的策略操作，例如，組合物、和/或與該第二涂層相關(guān)的其他特性，如在以下進(jìn)一步說(shuō)明。并非希望被限制在一種具體的解釋上，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為該化學(xué)成分和/或與該第二涂層相關(guān)的其他參數(shù)可以改進(jìn)該第二涂層與有機(jī)樹(shù)脂之間的相容性，該有機(jī)樹(shù)脂存在于被用來(lái)制成該輪的粘結(jié)劑-磨料顆粒混合物中。
[0068]典型地，這種混合物包括磨料顆粒、一種粘結(jié)材料(例如，一種母體樹(shù)脂)、以及可任選的成分，例如像，填充劑類(lèi)、加工助劑類(lèi)、潤(rùn)滑劑類(lèi)、交聯(lián)劑類(lèi)、抗靜電劑類(lèi)等等。
[0069]適合的磨料顆粒包括，例如，基于氧化鋁的磨料顆粒。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“氧化招(alumina) ”、“A1203”和“氧化招(aluminum oxide) ”是可互換使用的。多種基于氧化招的磨料顆粒是商業(yè)上可獲得的并且特殊顆粒是可以定制的?？梢杂迷诒景l(fā)明中的適合的基于氧化招的磨料顆粒的具體實(shí)例包括來(lái)自Saint-Gobain Ceramics&Plastics, Inc.名稱(chēng)為“38Agrain”的白色剛招石顆?；騺?lái)自 Treibacher Schleifmittel,AG 名稱(chēng)為“86A grain”的粉紅色剛鋁石。還可以使用其他磨料顆粒，例如像，接種的或未接種的燒結(jié)的溶膠凝膠氧化鋁(有或無(wú)化學(xué)改性)，如稀土氧化物類(lèi)、MgO、等等，氧化鋁-氧化鋯、硼-氧化鋁、碳化硅、金剛石、立方氮化硼、氧氮化鋁、以及其他，連同不同類(lèi)型的磨料顆粒的組合。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，所使用的至少一部分顆粒是通過(guò)在高溫(例如，1950°C)下熔融氧化鋯以及氧化招所生產(chǎn)的耐磨并且抗脆性的氧化招-氧化錯(cuò)顆粒。這種顆粒的實(shí)例是可從Saint-GobainCorporation以名稱(chēng)ZF?可獲得的。耐磨并且抗脆性的氧化招-氧化錯(cuò)顆粒可以與例如，燒結(jié)的鋁土礦(例如，76A)顆粒、陶瓷涂覆的熔融的氧化鋁(例如，U57A)顆粒、特別是與C和MgO合金化的并且具有棱角顆粒形狀的熔融的氧化招顆粒(例如，從TreibacherSchleifmittel, AG以名稱(chēng)KMGSK獲得的)以及其他研磨材料相結(jié)合。
[0070]磨料顆粒的尺寸通常被表示為礫料大小，并且示出了磨料粒度與其對(duì)應(yīng)的平均顆粒尺寸(表達(dá)為微米或英寸)之間的關(guān)系的圖表在本領(lǐng)域中是已知的，如對(duì)應(yīng)的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)篩(USS)網(wǎng)孔尺寸的關(guān)系。粒徑的選擇取決于打算使用磨料工具的應(yīng)用或過(guò)程?？梢员挥迷诒景l(fā)明的不同實(shí)施方案中的適合的磨料粒度的范圍是，例如，從大約16(對(duì)應(yīng)于大約1660微米(μ m)的一個(gè)平均尺寸)至大約320 (對(duì)應(yīng)于大約32 μ m的一個(gè)平均尺寸)。
[0071]在本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方式中，該粘結(jié)劑是一種有機(jī)粘結(jié)劑，也被稱(chēng)為一種“聚合物的”或“樹(shù)脂”粘結(jié)劑，典型地通過(guò)固化一種粘結(jié)材料獲得?？梢员挥脕?lái)制造粘結(jié)的磨料物品的一種有機(jī)粘結(jié)材料的一個(gè)實(shí)例包括一種或多種酚醛樹(shù)脂。這些樹(shù)脂可以通過(guò)使苯酚類(lèi)和醛類(lèi)聚合獲得，具體是甲醛、多聚甲醛或糠醛。除了苯酚類(lèi)以外，可以采用苯甲酚類(lèi)、二甲苯酚類(lèi)和取代的苯酚類(lèi)。還可以使用同等的無(wú)甲醛樹(shù)脂。
[0072]在酚醛樹(shù)脂之中，甲階酚醛樹(shù)脂總體上是通過(guò)水性甲醛與苯酚之間在堿性催化劑存在下的一個(gè)一步反應(yīng)獲得的。線(xiàn)性酚醛樹(shù)脂(也被稱(chēng)為兩級(jí)酚醛樹(shù)脂)總體上是在酸性條件下并且在一種交聯(lián)劑(如，六亞甲基四胺(通常也被稱(chēng)為“六料(hexa)”))存在下生產(chǎn)的。
[0073]該粘結(jié)材料可以包含多于一種的酚醛樹(shù)脂，例如，至少一種甲階酚醛樹(shù)脂和至少線(xiàn)性酚醛型酚醛樹(shù)脂。在許多情況下，至少一種基于苯酚的樹(shù)脂是處于液體形式。多種酚醒樹(shù)脂的適當(dāng)組合被描述在，例如，授予Gardziella等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，918，116中，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在此。
[0074]其他適合的有機(jī)粘結(jié)材料的實(shí)例包括環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)、聚酯樹(shù)脂類(lèi)、聚氨酯類(lèi)、聚酯、橡膠、聚酰亞胺、聚苯并咪唑、芳香族聚酰胺、等等，連同它們的混合物。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，該粘結(jié)劑包括酚醛樹(shù)脂。
[0075]可以使用已知的粘結(jié)技術(shù)和設(shè)備(如，例如，Eirich混合機(jī)，例如，Model RV02,Littleford碗型混合機(jī)以及其他設(shè)備)將磨料顆粒和粘結(jié)材料相結(jié)合以形成一種混合物。
[0076]該混合物還可以包括填充劑類(lèi)、固化劑類(lèi)以及其他典型地用來(lái)制成有機(jī)粘結(jié)的磨料物品的化合物。任何或所有這些添加成分可以與顆粒、粘結(jié)材料或與顆粒和粘結(jié)材料的一種混合物相結(jié)合。
[0077]填充劑類(lèi)可以處于一種精細(xì)分離的粉末、顆粒、球狀、纖維或一些其他形狀的材料的形式。適合的填充劑類(lèi)的實(shí)例包括砂、碳化娃、泡沫氧化招(bubble alumina)、帆土、鉻鐵礦類(lèi)、菱鎂礦、白云石類(lèi)、泡沫莫來(lái)石(bubble mullite)、硼化物類(lèi)、氣相白炭黑、二氧化鈦、碳產(chǎn)品(例如，碳黑、焦炭或石墨)、木粉、粘土、滑石、六方氮化硼、二硫化鑰、長(zhǎng)石、霞石正長(zhǎng)巖、不同形式的玻璃(如，玻璃纖維和空心的玻璃球)以及其他。還有可能是多于一種填充劑的混合物。可以被加入的其他材料包括加工助劑類(lèi)，如:抗靜電劑類(lèi)，例如，金屬氧化物類(lèi)，如石灰、氧化鋅、氧化鎂、它們的混合物等等；以及潤(rùn)滑劑類(lèi)，例如，硬脂酸和單硬脂酸甘油酯、石墨、碳、二硫化鑰、蠟珠粒、氟化鈣以及它們的混合物。應(yīng)當(dāng)注意，填充劑類(lèi)可以是功能性的(例如，助磨劑，如潤(rùn)滑劑、孔隙誘導(dǎo)劑、和/或二次磨料顆粒)或更傾向于非功能的特性，如美學(xué)(例如，著色劑)。在一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)方式中，該填充劑包括氟硼酸鉀和/或錳化合物，例如，錳的氯化物鹽，例如通過(guò)熔融二氯化錳(MnCl2)和氯化鉀(KCl)(可從Washington Mills以名稱(chēng)MKCS獲得)制成的一種低共熔鹽。
[0078]在許多情況下，填充劑的量是基于該整個(gè)組合物的重量按重量計(jì)在從大約0.1和大約30份的范圍內(nèi)。在磨料盤(pán)的情況下，填充材料的水平可以是基于該圓盤(pán)的重量按重量計(jì)在大約5至20份的范圍內(nèi)。
[0079]在具體實(shí)施方案中，這些磨料顆粒是熔融的氧化鋁-氧化鋯磨料、剛鋁石磨料，并且粘結(jié)劑包括酚醛樹(shù)脂和填充劑。
[0080]可以使用的固化劑或交聯(lián)劑取決于選定的粘結(jié)材料。例如，為了固化苯酚線(xiàn)性酚醛樹(shù)脂，一種典型的固化劑是六料。還可以采用其他胺類(lèi)，例如，乙二胺、亞乙基三胺；甲基胺類(lèi)以及固化劑的前體，例如，與甲醛反應(yīng)以形成六料。固化劑的適當(dāng)?shù)牧靠梢允窃诶绨疵堪俜莸目偙椒泳€(xiàn)性酚醛樹(shù)脂的重量計(jì)從大約5至大約20份的范圍內(nèi)。
[0081]通常可以采用的固化劑的有效量是每100份的總線(xiàn)性酚醛樹(shù)脂的固化劑的大約5至大約20份(按重量計(jì))。在樹(shù)脂粘結(jié)的磨料物品領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將能夠基于不同的因素調(diào)整這個(gè)水平，這些不同的因素是例如，所使用的樹(shù)脂的具體類(lèi)型、所需要的固化程度、以及所希望的物品的最終特性:強(qiáng)度、硬度、以及研磨性能。在磨料輪的制備中，固化劑的一個(gè)優(yōu)選的水平是按重量計(jì)大約8份至大約15份。一
[0082]如以上所述，被設(shè)計(jì)用于增強(qiáng)磨料物品的玻璃纖維網(wǎng)片或篩是通過(guò)以下處理制備的，例如，通過(guò)涂覆、浸潰或其他方式的浸潰，該玻璃纖維網(wǎng)片或篩(玻璃纖維原絲已經(jīng)被涂覆有一種膠料劑)具有一個(gè)第二涂層。按照慣例，這個(gè)第二涂層的組合物包括蠟、一種普通的潤(rùn)滑劑。該組合物還可以包括高分子材料，例如，酚或環(huán)氧改性的樹(shù)脂。
[0083]該處理的玻璃纖維網(wǎng)片可以通過(guò)本領(lǐng)域中已知的任何適當(dāng)?shù)姆绞奖缓姹夯蚬袒Ｔ诒景l(fā)明的一些方面中，該玻璃纖維網(wǎng)片上的第二涂層被固化以實(shí)現(xiàn)存在于該涂層中的高分子材料(例如，酚或環(huán)氧改性的樹(shù)脂)的部分交聯(lián)。并非希望被限制在本發(fā)明的一種具體的解釋上，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為該網(wǎng)片涂層的一個(gè)低的固化程度(或聚合反應(yīng)程度)可以增加或最大化對(duì)所采用的母體樹(shù)脂的黏附性以形成該粘結(jié)的磨料物品，黏附性隨著反應(yīng)活性部位的數(shù)目以及該涂層對(duì)于該基體樹(shù)脂并與其在一起的可溶性而變。在本發(fā)明的另外方面中，固化的程度是黏附性與“操作”兩者的平衡，因?yàn)樵谝恍┣闆r下，實(shí)現(xiàn)低程度的聚合反應(yīng)以及大數(shù)目的反應(yīng)活性部位可能導(dǎo)致“堵塞”，在其中的一個(gè)過(guò)程中該網(wǎng)片與其他網(wǎng)片熔融在一起。
[0084]該玻璃纖維強(qiáng)化物可以例如在干燥步驟之后被成形以用于所打算的用途。例如，對(duì)于研磨輪應(yīng)用，該網(wǎng)片被切割以形成如以上說(shuō)明的增強(qiáng)物并且被沖孔以容納一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。
[0085]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沒(méi)有蠟被用在該玻璃纖維的處理中時(shí)，一個(gè)玻璃纖維增強(qiáng)物與一個(gè)包含有機(jī)(例如，酚醛樹(shù)脂)粘結(jié)劑的混合物之間的黏附性被增強(qiáng)了。因此在本發(fā)明的具體方面中，該第二涂層是不包括蠟在內(nèi)的一個(gè)組合物(包含，例如，酚或環(huán)氧改性的樹(shù)脂)，該第二涂層用來(lái)處理所采用的形成粘結(jié)的磨料工具的玻璃纖維增強(qiáng)物。
[0086]并非希望被限制在本發(fā)明的一種具體的解釋上，認(rèn)為在該玻璃纖維增強(qiáng)物的處理中沒(méi)有蠟改進(jìn)了玻璃纖維網(wǎng)片與混合物(例如，如以上描述的一個(gè)包含有機(jī)粘結(jié)劑的混合物)之間的界面的品質(zhì)，產(chǎn)生了該增強(qiáng)層與該混合物之間的更好粘結(jié)。
[0087]本發(fā)明的一些實(shí)施方案解決了該第二涂層的品質(zhì)，其中優(yōu)選的涂層是最大化該增強(qiáng)物(例如，一個(gè)玻璃纖維網(wǎng)片或篩)在界面表面(在此增強(qiáng)物材料(例如，玻璃纖維材料)接觸該混合物的表面)處的覆蓋的那些。改進(jìn)的玻璃纖維的覆蓋可以通過(guò)如浸潰、浸泡、以及其他技術(shù)獲得。在具體實(shí)現(xiàn)方式中，至少99%的界面表面被涂覆。
[0088]圖9中所示的是以上討論的幾個(gè)因素對(duì)G比值的影響的對(duì)比。用玻璃纖維增強(qiáng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輪使用一個(gè)常規(guī)樹(shù)脂類(lèi)型(包括蠟潤(rùn)滑劑)和一個(gè)常規(guī)膠料劑制備。
[0089]將該標(biāo)準(zhǔn)輪與改性的輪I和II對(duì)比，這些改進(jìn)的輪是根據(jù)本發(fā)明的方面進(jìn)行增強(qiáng)的。這些改性的輪是使用與該標(biāo)準(zhǔn)輪相同的磨料顆粒、粘結(jié)劑和填充劑制造的，但是就所采用的增強(qiáng)層而言不同于該標(biāo)準(zhǔn)輪。例如，改性的輪I包括一個(gè)增強(qiáng)物，該增強(qiáng)物是不用蠟制備的，改性的輪II使用一種膠料劑涂覆，在這種情況下是以上說(shuō)明的TD22系統(tǒng)。
[0090]用來(lái)改進(jìn)玻璃纖維增強(qiáng)物與混合物之間的黏附性的特征和技術(shù)可以結(jié)合適合于制成粘結(jié)的磨料工具的任何增強(qiáng)物構(gòu)型或幾何形狀并且結(jié)合任何尺寸的纖維網(wǎng)片開(kāi)口、纖維網(wǎng)片、細(xì)絲直徑或原絲支數(shù)來(lái)付諸實(shí)施。在具體實(shí)例中，該網(wǎng)片增強(qiáng)物具有以上說(shuō)明的一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)特征，例如，增加的網(wǎng)片開(kāi)口尺寸和/或一個(gè)減小的網(wǎng)片厚度。
[0091]在此說(shuō)明的粘結(jié)的磨料工具可以通過(guò)形成包括一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)層的一個(gè)生坯來(lái)生產(chǎn)。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“生坯(green)”指的是一個(gè)本體在下一個(gè)操作步驟過(guò)程中保持它的形狀，但是總體上不具有足夠的強(qiáng)度以永久保持它的形狀；存在于該生坯中的樹(shù)脂粘結(jié)劑是處于未固化的或未聚合的狀態(tài)。該生坯優(yōu)選地被模制成所希望的物品(例如，輪、盤(pán)、輪段、磨石和珩磨等等)的形狀，其中一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)層嵌入在其中。
[0092]一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)層(例如，如在此說(shuō)明的玻璃纖維網(wǎng)片)可以通過(guò)以下步驟被結(jié)合在該生坯中:將一個(gè)第一部分的包含磨料顆粒和粘結(jié)材料的一種混合物放置并且分布在一個(gè)適合的模具型腔的底部；并且然后用一個(gè)第一增強(qiáng)物層覆蓋這個(gè)部分。一個(gè)優(yōu)選的增強(qiáng)物層是如以上說(shuō)明的一個(gè)玻璃纖維篩或網(wǎng)片。為了改進(jìn)該混合物與該增強(qiáng)層之間的黏附性或粘結(jié)性，該玻璃纖維增強(qiáng)物可以如以上說(shuō)明的被涂覆有例如不包括蠟的一種組合物并且可以具有一個(gè)部分交聯(lián)的涂層。覆蓋至少99%的玻璃纖維界面表面的涂層是優(yōu)選的。然后一個(gè)第二部分的粘結(jié)劑/磨料混合物可以被布置并且分布在該第一增強(qiáng)物層之上。如果希望這樣的話(huà)，則可以提供額外的增強(qiáng)物和/或粘結(jié)劑/磨料混合物層。為了形成一個(gè)具體層厚度所加入的混合物的量可以如本領(lǐng)域已知的計(jì)算?？梢圆捎闷渌m合的技術(shù)以成形該生坯。
[0093]可以用來(lái)制成根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的粘結(jié)的磨料輪的方法包括，例如，冷壓、溫壓或熱壓。
[0094]冷壓被描述在例如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)3，619，151中，該專(zhuān)利通過(guò)引用結(jié)合在此。冷壓可以通過(guò)將一個(gè)預(yù)定的、稱(chēng)量的共混組合物或混合物進(jìn)料傳送至并且均勻地分布在一個(gè)適合的模具的型腔中來(lái)實(shí)施。該混合物被保持在環(huán)境溫度下，例如，小于約30攝氏度(C)。通過(guò)適當(dāng)?shù)难b置(如，液壓機(jī))將壓力施加在未固化的材料的塊體上。施加的壓力可以是例如在大約70.3kg/cm2(0.5tsi)至大約2109.3kg/cm2 (15tsi)的范圍內(nèi)，并且更典型地是在大約140.6kg/cm2(Itsi)至大約(6tsi)的范圍內(nèi)。在壓機(jī)之中的保持時(shí)間可以是例如在從大約5秒至大約I分鐘的范圍之內(nèi)。
[0095]溫壓是與冷壓非常相似的一種技術(shù)，除外在模具中的混合物的溫度通常被升高至低于約140C的一個(gè)溫度，并且更經(jīng)常是低于約100C。適當(dāng)?shù)膲毫捅３謺r(shí)間參數(shù)可以是例如與冷壓情況下的相同。
[0096]熱壓被描述在，例如，一個(gè)Bakelite 公布、Rutaphen.RTM.-Resins for GrindingWheels-Technical Information.(KN50E-09.92-G&S-BA)中，以及另一個(gè) Bakelite 公布:Rutaphen Phenolic Resins-Guide/Product Ranges/Application(KN107/e-10.89GS-BG)中。有用的信息還可以在與The Plastics and Rubber Institute聯(lián)合發(fā)行的1981年 George Goodwin Ltd.的由 J.F.Monk 編輯的 Thermosetting Plastics,第三章("Compression Moulding of Thermosets "),中找到。對(duì)于本披露的目的，術(shù)語(yǔ)“熱壓”的范圍包括熱壓鑄步驟，這些步驟在本領(lǐng)域中是已知的。在一個(gè)典型熱壓鑄步驟中，壓力是在模具組件從加熱爐中取出之后施加在其上的。
[0097]為了展示，一個(gè)磨料物品可以通過(guò)將在一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)物層之下或之上的一種混合物的多個(gè)層放置在一個(gè)適當(dāng)?shù)哪＞?通常由不銹_、高碳_、或高鉻鋼制成)中制備，該混合物包括磨料顆粒、粘結(jié)材料以及可任選的其他成分。成形的柱塞可以被用來(lái)將混合物脫蓋。有時(shí)使用冷預(yù)壓，接著在帶負(fù)荷的模具組件已經(jīng)被放在一個(gè)適當(dāng)?shù)臓t中之后預(yù)熱。模具組件可以通過(guò)任何常規(guī)的方法被加熱:電、蒸汽、加壓的熱水、熱油或氣體火焰?？梢圆捎靡粋€(gè)電阻-或感應(yīng)-型加熱器?？梢砸胍环N惰性氣體(像氮?dú)?以最小化在固化過(guò)程中的氧化作用。
[0098]具體的溫度、壓力和時(shí)間的范圍可以改變并且將取決于所采用的具體材料、使用的設(shè)備類(lèi)型、尺寸和其他參數(shù)。壓力可以是例如在大約70.3kg/cm2(0.5tsi)至大約703.2kg/cm2 (5.0tsi)的范圍內(nèi)，并且更典型地是從大約70.3kg/cm2 (0.5tsi)至大約281.2kg/cm2(2.0tsi)。該方法的壓制溫度典型地是在大約115C至大約200C的范圍內(nèi)，并且更典型是從大約140C至大約170C。在模具之中的保持時(shí)間通常是每一毫米磨料物品厚度大約30至大約60秒。
[0099]通過(guò)固化有機(jī)粘結(jié)材料形成一個(gè)粘結(jié)的磨料物品。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“最終固化溫度”是模制的物品被保持以完成有機(jī)粘結(jié)材料的聚合(例如，交聯(lián))的溫度，由此形成該磨料物品。如在此使用的，“交聯(lián)”是指在熱的存在下并且經(jīng)常是在交聯(lián)劑(例如，六料)的存在下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，由此該有機(jī)粘結(jié)組合物硬化?？偟膩?lái)說(shuō)，該模制的物品在一個(gè)最終固化溫度下被浸泡一段時(shí)間，例如，在10與36小時(shí)之間，或者直到該模制的物品塊體的中心達(dá)到交聯(lián)溫度并且硬化。
[0100]例如，一個(gè)固化溫度的選擇取決于多種因素，如所采用的粘結(jié)材料的類(lèi)型、強(qiáng)度、硬度、以及所希望的研磨性能。在許多情況下，該固化溫度可以在從大約150C至大約250C的范圍內(nèi)。在采用有機(jī)粘結(jié)劑的更具體實(shí)施方案中，該固化溫度可以在大約150C至大約200C的范圍內(nèi)。適當(dāng)?shù)墓袒瘯r(shí)間間隔的范圍可以在例如從大約6小時(shí)至大約48小時(shí)。
[0101]例如，基于酚的樹(shù)脂的聚合反應(yīng)總體上在大約IlOC與大約225C之間的范圍內(nèi)的一個(gè)溫度下發(fā)生。甲階酚醛樹(shù)脂總體上在大約140C與大約225C之間的范圍內(nèi)的一個(gè)溫度下聚合，并且線(xiàn)性酚醛樹(shù)脂總體上在大約IlOC與大約195C之間的范圍內(nèi)的一個(gè)溫度下聚合。最終固化溫度還可以取決于其他因素，例如像，該物品的尺寸和/或形狀、固化的持續(xù)時(shí)間、所采用的確切的催化劑系統(tǒng)、輪的等級(jí)、樹(shù)脂分子量和化學(xué)成分、固化氣氛以及其他指標(biāo)。對(duì)于許多基于酚的材料，該最終固化溫度是至少大約150C。
[0102]將一個(gè)生坯加熱至該最終固化溫度并且將其保持在完成該粘結(jié)材料硬化的時(shí)間下的過(guò)程經(jīng)常被稱(chēng)作是“固化”或“烘焙”周期。優(yōu)選通過(guò)允許發(fā)生傳熱過(guò)程來(lái)緩慢加熱大的生坯以均勻地固化該產(chǎn)品?？梢栽诮o定的溫度下使用“浸泡”階段以允許該輪塊體在達(dá)到該粘結(jié)材料的聚合溫度之前在加熱突然升溫過(guò)程中的溫度下平衡。一個(gè)“滲透”階段是指將該模制的混合物(例如，生坯)在一個(gè)給定的溫度下保持一段時(shí)間。一種緩慢加熱的方式還允許在烘焙循環(huán)過(guò)程中從副產(chǎn)品中產(chǎn)生的揮發(fā)物的緩慢(受控制的)釋放。
[0103]為了展示，用于生產(chǎn)一個(gè)增強(qiáng)的粘結(jié)的磨料物品的生坯可以被預(yù)加熱至一個(gè)初始溫度，例如，大約100C，在此它被浸泡一段時(shí)間，例如，從大約0.5小時(shí)至幾小時(shí)。然后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(例如，幾小時(shí))將該生坯加熱至一個(gè)最終固化溫度，在此它被保持或浸泡一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔以實(shí)現(xiàn)固化。如果開(kāi)始施加到存在于該生坯中的網(wǎng)片增強(qiáng)物上的第二涂層僅被部分地固化(交聯(lián))，那么生坯物品經(jīng)受的為了形成增強(qiáng)的粘結(jié)的磨料物品的烘焙循環(huán)可以完成存在于該第二涂層中的材料的聚合反應(yīng)，由此改進(jìn)該增強(qiáng)物與該母體樹(shù)脂之間的黏附性。
[0104]一旦該烘焙循環(huán)完成，可以將該磨料物品從模具中脫離并且空氣冷卻。如果希望的話(huà)，可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)慣例實(shí)施隨后的步驟，如，飾邊、最終處理、校準(zhǔn)、平衡等等。
[0105]在此說(shuō)明的這些增強(qiáng)的粘結(jié)的磨料物品可以被制成具有一個(gè)所希望的孔隙率。該孔隙率可以被設(shè)置為提供一個(gè)所希望的輪的性能，包括參數(shù)如輪的硬度和強(qiáng)度，連同切屑間隙以及切屑排除。
[0106]孔隙性可以包括封閉型孔隙性，此時(shí)空的孔或小室總體上相互不相通)或開(kāi)放式的(也被稱(chēng)為是“互相連通的”)孔隙性。兩種類(lèi)型都可以存在?？梢员挥脕?lái)產(chǎn)生封閉和連通的孔隙性的技術(shù)的實(shí)例被描述在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，203, 886,5, 221，294,5, 429，648,5, 738，696和5，738，697、6，685，755和6，755，729中，這些專(zhuān)利各自通過(guò)引用將其全部結(jié)合在此。在此描述的最終粘結(jié)的磨料物品可以包含在從大約O %至大約80%的范圍之內(nèi)的孔隙率。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，該孔隙率是在從大約0%至大約30%的范圍之內(nèi)。
[0107]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案配置的一個(gè)粘結(jié)的磨料物品可以是實(shí)際上整體的或分段的。如根據(jù)本披露將清楚，對(duì)于任一情況該增強(qiáng)物部件基本上是相同的，其中該增強(qiáng)物的尺寸和形狀被調(diào)整為適合在該整體的或分段的設(shè)計(jì)之中。
[0108]以下實(shí)例展示了本發(fā)明的具體方面并且不是意在限制。
[0109]實(shí)例
[0110]制備實(shí)驗(yàn)的和對(duì)比的切割輪，這些切割輪包含相同的磨料顆粒和有機(jī)粘結(jié)劑。兩類(lèi)都被配置為包括幾個(gè)內(nèi)部的E-玻璃增強(qiáng)物，如在以下表1中所示，它還示出了所測(cè)試的實(shí)驗(yàn)和對(duì)比輪的輪直徑。在所有情況下，這些內(nèi)部增強(qiáng)物具有與該輪相同的直徑。
[0111]表1
[0112]
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)粘結(jié)的磨輪的方法，所述方法包括: a.使磨料顆粒與粘結(jié)材料相結(jié)合以制備混合物； b.將所述混合物模制成一個(gè)生坯，所述生坯包括至少一種玻璃纖維增強(qiáng)物；并且 c.使所述粘結(jié)材料固化以生產(chǎn)所述粘結(jié)的磨料物品，其中所述玻璃纖維增強(qiáng)物被涂覆有膠料系統(tǒng)和不包括蠟的第二涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中至少99%的玻璃纖維界面表面涂覆有所述第二涂層。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述玻璃纖維增強(qiáng)物具有大約0.2至大約0.95的范圍內(nèi)的表面密度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輪具有不大于16mm的厚度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法,其中所述輪具有至少800mm的外直徑。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輪具有的直徑與厚度的比值是在從大約200: 3與大約100: I的范圍之內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輪具有大約75Mpa的抗彎強(qiáng)度。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述磨料顆粒選自熔合的氧化鋁-氧化鋯磨料以及剛鋁石磨料組成的群組。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中一種或多種的所述增強(qiáng)物是玻璃纖維網(wǎng)片。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述玻璃纖維網(wǎng)片具有的每單位上玻璃纖維表面是在從大約0.2至大約0.95的范圍之內(nèi)。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述玻璃纖維網(wǎng)片具有不大于約2mm的厚度。
【文檔編號(hào)】B24D18/00GK103878706SQ201410094074
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2008年12月30日
【發(fā)明者】E·C·佛蘭克伊斯, G·張, M·W·克萊特 申請(qǐng)人:圣戈班磨料磨具有限公司, 法國(guó)圣戈班磨料磨具公司