背景技術：

具有由分散在固化的樹脂粘合劑中并被模制成成形結構的小磨粒形成的精確成形的磨料復合物的磨料帶可相對于帶的邊緣以零度或九十度之外的角度對準，如授予gagliardi的美國專利5,489,235中所公開的。參見圖1。磨料帶上的磨料復合物產生了與先前劃痕圖案(非劃線圖案)交叉的劃痕圖案。交叉圖案引起更隨機、較不均勻的劃痕圖案，該劃痕圖案提供更精細的表面光潔度。

技術實現(xiàn)要素：

例如，如在美國專利8,142,531中所公開的成形磨粒，提供了在gagliardi中公開的成形磨料復合物上的顯著改善的切割。如gagliardi所公開的，當試圖旋轉具有該顯著改善的切割的該成成形磨粒以定位在帶上時，發(fā)現(xiàn)了一個新問題。也就是說，該成形磨粒當以相對于帶的縱向軸線為零度或九十度之外的角度對準時，產生了必須抵消的顯著的側力或側向載荷，以使帶正確地跟蹤。當使用磨料復合物時，在gagliardi中公開的帶不產生此類側力或側向載荷。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當成形磨粒相對于帶的縱向軸線旋轉大的角度時，由于成形磨粒的超強切割，帶可能具有偏離研磨機側面的傾向；特別是，隨著工件上的載荷顯著增加。這在以下情況下可以是特別有問題的：在短持續(xù)時間內施加高工件載荷，從帶上移除該工件，然后在另一短持續(xù)時間再施加高載荷循環(huán)。研磨機的帶跟蹤系統(tǒng)可以遇到具有高帶側面載荷的重復循環(huán)，并且然后沒有帶側面載荷。在無側面載荷存在的情況下調整帶以正確跟蹤可導致當側面載荷存在時帶無法正確跟蹤，反之亦然。這個問題對于短、窄或在低張力下并含有較大尺寸的成形磨粒的磨料帶來說是最為嚴重的。

本發(fā)明人確定，解決這個問題的一種方法是限制成形磨粒在帶上的角度旋轉，從而在研磨過程中限制產生的側面載荷，同時仍然在工件上提供非劃線的更精細的表面。

因此，在一個實施方案中，本發(fā)明涉及一種磨料帶，該磨料帶包括：背襯和磨料層，該磨料層通過底膠層樹脂粘附到背襯，并且該磨料層包含多個成形磨粒；第一帶側面和與第一帶側面相反的第二帶側面，其中第一帶側面和第二帶側面與磨料帶的縱向軸線大體平行；在磨料層中，至少30％的成形磨粒具有第一面并且放置到背襯上，使得第一面和縱向軸線之間的角度大于0度且小于或等于20度。

如本文所用，術語“成形磨?！笔侵柑沾赡チ?，其中磨粒的至少一部分具有預定的形狀。成形磨粒不包含由分散在固化的樹脂粘結劑中并且模制成成形結構的磨粒所形成的磨料復合物，例如，如美國專利5,489,235中所使用的。陶瓷成形磨粒通常是均勻的或基本上均勻的，并且保持其燒結形狀而無需使用將較小磨料顆粒粘合到凝聚結構中的粘結劑諸如有機或無機粘結劑，并且不包括通過產生無規(guī)尺寸和形狀的磨料顆粒的壓碎或粉碎工藝得到的磨料顆粒。在許多實施方案中，陶瓷成形磨料顆粒包含燒結的α氧化鋁的均勻結構或主要由燒結的α氧化鋁組成。在許多實施方案中，陶瓷成形磨粒由勃姆石溶膠凝膠制成，該勃姆石溶膠凝膠被模制、干燥、煅燒和燒結以形成陶瓷α氧化鋁形磨粒。通常該形狀由用于形成成形磨粒前體的模具腔體復制而成。除了在磨料碎片的情況下(例如，如美國專利申請序列號12/336,877中所述)，成形磨粒通常會具有基本上復制了用來形成成形磨粒的模腔的預定幾何形狀。模具腔能駐留在壓花輥的表面上或被容納在柔性帶或制備模具內。或者，能夠通過用激光束自干燥的溶膠-凝膠的片材精確地切割出所需幾何形狀的成形磨粒。在以下非限制性專利和出版物中公開了合適的成形磨粒：us2014290147(everts等人)；us2014007518(breder等人)；us2013337262(barnes等人)；us8840696(czerepinski等人)；us8753742(arcona等人)；us8758461(czerepinski等人)；us2013263525(erickson)；us8728185(adefris)；us2013040537(adefris等人)；us2012227333(adefris等人)；us8764865(adefris等人)；us2010319269(erickson)；us8034137(adefris等人)；us8142532(adefris等人)；us8142531(adefris等人)；us8142891(adefris等人)；us5984988(berg等人)；ep2692815(frei等人)；ep2692814(fuenfschilling等人)；ep2692816(fuenfschilling等人)；ep2692817(fuenfschilling等人)；ep2692820(fuenfschilling等人)；ep2692813(buehler等人)；ep2692819(fuenfschilling等人)；以及ep2692821(fuenfschilling等人)

附圖說明

圖1是磨料帶的透視圖。

圖2是成形磨粒的透視圖。

圖3是各種磨料帶的側力對循環(huán)圖。

圖4是各種磨料帶的切割對循環(huán)圖。

具體實施方式

帶涂層的磨料制品

參見圖1，磨料帶10形式的涂覆磨料制品包括背襯12，該背襯12具有第一層粘結劑層，其在下文中稱為底膠層樹脂14，施加在背襯12的第一主表面15上。形成磨料層18的多個成形磨粒16附著于或部分地嵌入底膠層14中。在一些實施方案中，磨料層18包括圖案化磨料層，其中成形磨粒中的至少一些間隔開并以預先確定的圖案定位到背襯上。成形磨?？梢栽趚和y方向上彼此間隔開預定量，并且圍繞平行于單個成形磨粒的成形磨?？v向軸線20的z軸具有特定的角度旋轉。

磨料帶具有第一帶側面22、第二帶側面24和帶縱向軸線26。帶可以如圖1所示被留下用于筒式研磨機，其中帶被退繞，導向工件，并然后重繞。另選地，帶的端部28可以使用容易已知的方法被拼接并接合在一起以形成環(huán)形式的環(huán)狀磨料帶。

在成形磨粒16上，可以施加第二層粘結劑，下文稱為復膠層樹脂30。復膠層在圖1中已被最小化以更好地說明成形磨粒的取向。底膠層樹脂14的目的是將成形磨粒16固定到背襯12，并且復膠層30的目的是加強磨料層18中的成形磨粒16以更好地將它們固定在磨料層內并固定到背襯。

現(xiàn)在參見圖2，示出了成形磨粒16的一個實施方案。成形磨粒16具有由厚度t分開的第一面32和相反的第二面34。第一面和第二面通過側壁36彼此接合。在一些實施方案中，如美國專利8,142,531所公開的，側壁是具有在第二面和側壁之間的特定拔模角α的傾斜側壁。成形磨粒具有沿成形磨粒縱向軸線20測量的長度l。第一面和第二面兩者的周邊均為三角形，并且在一些實施方案中，周邊為等邊三角形。其他形狀的磨?？梢匀缟鲜龆x中所列而使用。

在一些實施方案中，在磨料層18中，至少30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的成形磨粒16被放置到背襯上，使得第一面32和帶縱向軸線26之間的偏移角β大于0度且小于或等于20度。在其他實施方案中，在磨料層18中，至少30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的成形磨粒16被放置到背襯上，使得第一面32和帶縱向軸線26之間的偏移角β大于0度且小于或等于10度。在其他實施方案中，在磨料層18中，至少30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的成形磨粒16被放置到背襯上，使得第一面32和帶縱向軸線26之間的偏移角β大于0度且小于或等于5度。如實施例中稍后所示，角度β的指定范圍已經被顯示為限制由具有旋轉的成形磨粒的磨料層所產生的側面載荷或側力。

如本文關于成形磨粒所使用的，術語“長度”是指成形磨粒的最大尺寸，并且通常沿著成形磨?？v向軸線20?！皩挾取笔侵赋尚文チ５淖畲蟪叽?，該“寬度”垂直于該長度并且通常垂直于成形磨?？v向軸線20。術語“厚度”或“高度”是指垂直于長度和寬度的成形磨粒的尺寸。參見圖2，其中示出了三角形磨粒的長度和厚度。

成形陶瓷磨粒通常選為具有1微米至15000微米，更通常10微米至約10000微米，并且仍然更通常150微米至2600微米范圍內的長度，但是也可使用其它長度。

成形陶瓷磨粒通常被選為具有0.1微米至3500微米、更通常100微米至3000微米、并且更通常100微米至2600微米范圍內的寬度，但是也可使用其它長度。

成形陶瓷磨料顆粒通常被選為具有0.1微米至1600微米、更通常1微米至1200微米的厚度，但是也可使用其它厚度。

在一些實施方案中，成形陶瓷磨料顆?？删哂兄辽?、3、4、5、6或更大的縱橫比(長度與厚度之比)。

底膠層樹脂14和復膠層樹脂30包括樹脂粘合劑。底膠層樹脂粘合劑可以與復膠層樹脂粘合劑相同或不同。適用于這些涂層的樹脂粘合劑的示例包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、脲醛樹脂、丙烯酸酯樹脂、氨基塑料樹脂、三聚氰胺樹脂、丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂、氨基甲酸酯樹脂以及它們的組合。除樹脂粘合劑之外，底膠層樹脂或復膠層樹脂，或者這兩層還可以包括本領域已知的添加劑，諸如例如填料、助磨劑、潤濕劑、表面活性劑、染料、顏料、偶聯(lián)劑、粘合增進劑以及它們的組合。填料的示例包括碳酸鈣、硅石、滑石、粘土、偏硅酸鈣、白云石、硫酸鋁以及它們的組合。超大涂層可以施加在復膠層上并且在實施例中公開。

助磨劑可被施加到帶涂層的磨料制品。助磨劑被定義為顆粒物質，該顆粒物質的加入顯著地影響研磨的化學和物理過程，從而導致性能提高。助磨劑涵蓋各種各樣不同的材料，并且可為無機物或有機物。

背襯12可以是用于研磨制品諸如紙、薄膜、布、無紡布、硫化纖維、塑料等的任何合適的材料。

在一些實施方案中，可以使用成形磨粒和其它磨料粒諸如破碎的磨粒或稀釋劑顆粒的組合，如例如在美國專利公布美國2012/0231711和美國專利號5,496,386中所公開的。在一些實施方案中，通過形成雙重、三重或甚至更多成形磨粒的復合成形磨料結構，可以將兩個或更多個成形磨粒置于非常接近的位置，如于2015年8月17日提交的pct申請?zhí)杙ct/us2015/045505中所公開的，其題為“具有磨粒復合結構的涂層磨料制品及其制備方法”。

制備帶涂層的磨料制品的方法

在2015年7月2日提交的待決的pct申請?zhí)杙ct/us2014/069726；于2015年7月2日公布的公布pct號pct/us2015/10020，于2005年7月2日公布的公布pct號pct/us2015/100018，以及于2015年8月17日提交的pct專利申請?zhí)杙ct/us2015/045505，公開了制備磨料制品的方法、用于制備磨料制品的裝置以及用于磨粒定位系統(tǒng)的生產工具，并且這些申請通過引用并入本文。通常，提供具有多個空腔的生產工具，該空腔的尺寸設定為容納單個成形磨粒或多個成形磨粒，用于精確定位、旋轉取向以及將成形磨粒轉移到涂覆的背襯，從而形成圖案化磨料層，其中在磨料層中，至少30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的每個成形磨粒的x-y間距和圍繞z軸的旋轉取向可以被預定和控制用于特定的研磨應用。在將成形磨粒置于生產工具中之后，將生產工具和具有底膠層樹脂的涂覆背襯緊密接近，并將成形磨粒從工具中的空腔轉移到背襯上，以形成具有成形磨粒的預定圖案或圖案化磨料層。然后固化底膠層樹脂，通常施加和固化復膠層樹脂，并將涂覆的磨料制品轉化成帶。

實施例：

本公開的對象和優(yōu)點通過下面的非限制性實例進一步說明。這些實施例中所提到的具體材料及其量以及其它條件和細節(jié)，不應被解釋為是對本公開的不當限制。除非另外指明，否則在實施例及本說明書的其余部分中的所有份數(shù)、百分數(shù)、比率等均為以重量計。

成形磨粒的制備

根據(jù)美國專利號8,142,531(adefris等人)的公開內容制備成形磨粒。通過在邊長0.068英寸(1.73mm)、模具深度0.012英寸(0.3mm)的等邊三角形形狀聚丙烯模具腔體中模制氧化鋁溶膠凝膠來制備成形磨粒。干燥和焙燒后，所得等邊三角形磨粒類似于圖1a，除了傾斜側壁的拔模角約為98度。經焙燒的成形磨粒為約1.3mm(邊長)×0.27mm厚并將通過20目的篩。

比較例a

比較例a的磨料帶獲自明尼蘇達州圣保羅的3m公司(3m,saintpaul,minnesota)的3m^tmcubitron^tmiiabrasiveclothbelt984f，36+yf-weight。在984f帶中，通過靜電沉積工藝將三角形磨粒施加到背襯，并因此每個成形磨粒的第一面相對于帶的縱向軸線隨機取向。

實施例1至實施例6和比較例b

比較例b

重量為每平方米300克-400克(g/m²)的未經處理的聚酯布料以商品名powerstrait購自美國南卡羅來納州斯帕坦堡的美利肯公司(milliken&company,spartanburg,sc)，用組合物將其預上膠，該組合物包含：75份epon828環(huán)氧樹脂(雙酚a二縮水甘油醚，購自美國德克薩斯州休斯頓的銳意卓越高性能產品公司(resolutionperformanceproducts,houston,tx))、10份三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(以商品名sr351購自美國新澤西州伍德蘭帕克的氰特工業(yè)公司(cytecindustrialinc.,woodlandpark,nj))、8份雙氰胺固化劑(以商品名dicyanex1400b購自美國賓夕法尼亞州阿倫敦的氣體化工產品公司(airproductsandchemicals,allentown,pa))、5份酚醛清漆樹脂(以商品名rutaphen8656購自美國俄亥俄州哥倫布的邁圖高新材料公司(momentivespecialtychemicalsinc.,columbus,oh))、1份2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(以商品名irgacure651光引發(fā)劑購自美國新澤西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(basfcorp.,florhampark,nj))和0.75份2-丙基咪唑(以商品名actironnxj-60liquid購自美國北卡羅來納州摩根頓的先創(chuàng)公司(synthron,morganton,nc))。

將10.16cm×114.3cm的這一背襯條貼到15.2cm×121.9cm×1.9cm厚的層合刨花板上。使用油灰刀將229g/m²的酚醛底膠樹脂涂覆在布料背襯上以填充背襯織物并除去過量的樹脂，該樹脂由52份可溶酚醛樹脂(以商品名gp8339r-23155b購自美國佐治亞州亞特蘭大的佐治亞-太平洋化學品公司(georgiapacificchemicals,atlanta,ga))、45份偏硅酸鈣(以商品名wollastocoat購自美國紐約州威爾斯伯勒的nyco公司(nycocompany,willsboro,ny))和2.5份水組成。

根據(jù)美國專利號8,142,531(adefris等人)的公開內容制備的成形磨粒具有1.30mm的標稱等邊長度和0.27mm的厚度，以及98度的側壁角度。

一種具有垂直取向的三角形開口的陣列(其中長度＝1.698mm，寬度＝0.621mm，深度＝1.471mm，底部寬度＝0.363mm)的生產工具，該陣列被布置成矩形陣列(縱向間距＝2.68mm，寬度方向間距＝1.075mm)，以零度偏移角度β被切割成5英寸(12.7cm)寬的條帶。實現(xiàn)總長44英寸(111cm)的足夠的偏斜切割工具部分被端對端排列并且被安裝到第二個15.2cm×121.9cm×1.9cm厚刨花板。將直徑1.0cm的孔穴鉆入厚度為15.2cm尺寸的中點，并且距層合刨花板兩端約2.54cm。構建各端具有直徑0.95cm的垂直榫釘?shù)幕恳越雍纤榱习逯械目籽ǎ瑥亩鴮实谝粋€填充有磨料顆粒的工具(開口側朝上)與帶底膠樹脂涂層的背襯(帶涂層的一側朝上)。將若干彈簧夾附接到碎料板以將構造保持在一起。從榫釘中移除帶夾具的組件，翻轉(現(xiàn)在背襯的涂層面朝上并且工具開口側朝下)，并使用榫釘將其放回到基部上以保持對準。用錘子反復輕敲層合碎料板的背面，以將磨粒傳送至帶底膠涂層的背襯。因此施加基重為727g/m²的磨料粒。移除彈簧夾并從榫釘中小心地移除頂板，從而使得傳送的礦物質不在其側面被敲除。名義上，接近100％的成形磨粒在x和y方向上彼此相隔預定距離，并具有零度的偏移角β。

移除條帶并將帶磨料涂層的背襯及條帶置于烘箱中，在90℃下加熱1.5小時以部分地固化底膠樹脂。由43.15份可溶酚醛樹脂(從喬治亞州亞特蘭大的喬治亞太平洋化學公司(georgiapacificchemicals,gaatlanta，ga)獲得的gp8339r-23155b)、9.7份水、22.75份冰晶石(德克薩斯州休斯敦的索爾維化學有限公司(solvaychemicals,inc,houston,texas))、22.75份偏硅酸鈣(從紐約州威爾斯伯羅的nyco公司(nycocompany,willsboro,ny)獲得的wollastocoat)以及1.65份紅色氧化鐵組成的復膠樹脂，以基重為503g/m²施加到每個帶，并將涂覆的帶放置在90℃的烘箱中1小時，然后放置在102℃的烘箱中8小時。

由29.2份作為cmd35201(epi-rez522-c)(肯塔基州路易斯維爾的羅納普朗克有限公司(rhone-poulenc,inc.louisvillekentucky))獲得的水性分散體組成的超大涂層、0.35份2-乙基-4-甲基咪唑(作為emi-24(賓夕法尼亞州阿靈頓的空氣產品和化學公司(airproductsandchemicals,allentown,pennsylvania)獲得)、53.3份98％純的微粉化kbf4(95重量％通過325目篩網，并且100重量％通過200目篩網)，然后以300g/m²的基重施加到每個條，并然后將涂覆的條在125℃下固化3小時。固化后，使用常規(guī)的粘合劑拼接實踐將涂層磨料的條轉化成帶。

實施例1至實施例6和比較例c

實施例1至實施例6和比較例c與比較例b相同地制備，除了偏移角β和涂層重量之外，如表1所示。表1中的每個基重是從兩個重復帶獲得的平均重量。

表1

帶跟蹤測試

在3英寸(7.62cm)寬×36英寸(91.44cm)帶上進行自動跟蹤和研磨測試，以評估發(fā)明的和比較的涂覆磨料帶結構。工件是304不銹鋼棒，該304不銹鋼棒上待磨損的表面測量為0.75英寸×0.75英寸(1.9cm×1.9cm)。使用直徑為8英寸(20.32cm)的70硬度橡膠鋸齒接觸輪。帶以2750rpm(5760ft/分鐘(1756m/分鐘))運行。工件以15磅(6.80kgf)的法向力壓向帶的中心部分。測試包括每15秒測量工件的重量損失。在研磨過程中，測量水平(跟蹤)力。在每15秒循環(huán)后，將工件在水中冷卻并再次測試。當切割率(克/15秒)為初始切割率的25％時，或者在40次循環(huán)后，以先到者為準，測試結束。然后記錄每個偏移角度(參見圖4)的兩個復制帶的平均切割數(shù)(克)，以及每個循環(huán)的平均側力(參見圖3)。

如圖3所見，隨著帶縱向軸線和第一面之間的偏移角β增大，側力以磅為單位增大。通常角度小于或等于5度時，側力與靜電涂覆帶比較例a大致相同，并且名義上為零。因此，小于或等于5度的偏移角β具有與靜電涂覆帶相同的側面載荷，但是由于成形磨粒稍微旋轉，因此獲得了無劃痕的表面。

在30度偏移角β發(fā)生側力曲線的顯著移位，在此沒有嘗試更高的偏移角。高達45度的更高偏移角將引起額外的增加的側力。如圖所示，隨著成形磨粒由研磨作用而磨損，側力由于未知原因而減小到零，且實際上變?yōu)樨撝?。這證實了成形磨粒的顯著增大的切割，特別是當為新的時，引起研磨時帶的側力的增大。

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