專利名稱：磨料制品、磨料制品的制備方法及其在工件表面拋光時(shí)的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種片狀結(jié)構(gòu)的磨料制品，其主表面上散布著許多個(gè)毗連的研磨復(fù)合體。本發(fā)明還涉及制造這種磨料制品的方法和使用該磨料制品提高切削速率和表面光潔度的方法。
背景技術(shù)：
一般說來(lái)，磨料制品包括許多粘合在一起形成一整體結(jié)構(gòu)的磨粒(如砂輪)或者粘結(jié)在同一背襯上的磨粒(如砂布制品)。這些類型的磨料制品用來(lái)對(duì)工件研磨和精加工已有一百年以上的歷史。研磨工業(yè)一直面臨著的一個(gè)問題就是磨削速率(即一給定時(shí)間內(nèi)從工件上除去的物質(zhì)量)與磨料制品在工件表面上形成的表面光潔度總的來(lái)說呈反比關(guān)系。這就解釋了為什么市場(chǎng)上存在著范圍廣泛的磨料制品，它們使用從粗磨料(即相對(duì)較大顆粒尺寸的磨粒)至細(xì)磨料(即相對(duì)較小顆粒尺寸的磨粒)。在研磨操作中為獲得所需的磨削速率和表面光潔度一般按次序使用這些不同類型的磨料制品。
工業(yè)上需要的是既能獲得較高的磨削速率又能在磨削工件上產(chǎn)生較好表面光潔度的磨料制品。
美國(guó)專利5,152,917(Pieper等)公開了一種解決這個(gè)問題的方法。Pieper等揭示了一種既耐受負(fù)載又能在工件表面上產(chǎn)生較一致光潔度的結(jié)構(gòu)磨料制品。這種結(jié)構(gòu)磨料包括許多粘接在襯底上的有確切形狀的研磨復(fù)合體。Pieper等揭示了一條一般規(guī)律即較高密度的研磨復(fù)合體會(huì)在研磨過程中產(chǎn)生較低的單位壓力/研磨復(fù)合體，這樣可得到較精細(xì)的表面光潔度。然而，Pieper等僅列舉了約為0.017英寸(0.007cm)的研磨復(fù)合體線性間距(1ineal spacing)或僅為約536研磨復(fù)合體/平方厘米的面間距(areal spacing)。Pieper等指出，包括這種間距的錐形研磨復(fù)合體的磨料制品可滿足高磨削速率和表面光潔度值的標(biāo)準(zhǔn)。
美國(guó)專利3,048,482(Hurst)敘述了一種包含背襯、粘結(jié)系統(tǒng)、磨料團(tuán)粒的磨料制品，其中磨料團(tuán)粒藉粘結(jié)系統(tǒng)與背襯連接。磨料團(tuán)粒本身則是磨粒和粘合劑(與粘結(jié)系統(tǒng)不同的)的復(fù)合體。磨料團(tuán)粒是三維的，形狀大體為錐形。為了制造這種磨料制品，先通過模壓方法制出磨料團(tuán)粒。再將背襯放入一模子中，然后加入粘結(jié)系統(tǒng)和磨料團(tuán)粒。模子的腔壁上有的某種圖案，結(jié)果生成的磨料團(tuán)粒在背襯上也呈一定的圖案。
1982年9月22日公布的英國(guó)專利申請(qǐng)2,094,824(Moore)涉及一種表面有圖案的精研膜。先制備磨粒和可固化的粘合劑樹脂的漿料，然后將此漿料通過一掩模涂布形成不連續(xù)的間隔一定距離的島形區(qū)域。隨后令樹脂即粘合劑固化。掩模可以用絲網(wǎng)、鏤花模板、線材或篩網(wǎng)。
美國(guó)專利4,930,266(Calhoun等)敘述了一種表面有圖案的磨料帶，其中的磨料團(tuán)粒與背襯緊密粘結(jié)，而且基本上位于一個(gè)平面上，團(tuán)粒之間間隔著預(yù)定的距離。在該發(fā)明中磨料團(tuán)粒是用沖擊方法涂布的，以使得每個(gè)團(tuán)粒單個(gè)地按間隔關(guān)系涂布在背襯上。這樣就制成了一種磨料帶，其上的磨料團(tuán)粒之間具有可精確控制的間距。Cal-houn等描述的面間距為870團(tuán)粒/平方厘米。
美國(guó)專利5,107,626(Mucci)敘述了一種在基材上產(chǎn)生有圖案表面的方法，它是用一種含有許許多多形狀精確的研磨復(fù)合體的砂布進(jìn)行研磨的方法。那些研磨復(fù)合體的排列不是無(wú)序的，研磨復(fù)合體包括許多分散在粘合劑中的磨粒。
美國(guó)專利5,219,462(Bruxvoort等)敘述了一種制造磨料制品的方法。實(shí)際上僅將一種漿料涂覆在一壓花背襯的凹穴部分。該漿料含有粘合劑、磨粒和一種膨脹劑。涂覆以后，令粘合劑固化，并令膨脹劑活化。這樣就使?jié){料呈蘑菇形或球形膨脹到壓花背襯的表面之上。據(jù)揭示，為保證形成有一定間隔的研磨復(fù)合體，非連接凹穴的面間距一般為2—10000凹穴/平方厘米，最好為100—1000凹穴/平方厘米。或者凹穴可以相互連接，形成直線延伸的凹穴，其線間距為2—100凹穴/厘米。
公布于1990年3月23日的日本專利申請(qǐng)S63-235942敘述了一種制造具有不連續(xù)磨料突起圖案的精研膜。將磨粒漿料涂覆到一個(gè)模板的凹穴中。然后將背襯覆在模板上，再令含磨粒和粘合劑的漿料固化。最后，將生成的砂布從模板上取下。粘合劑的固化可用輻射能，也可用熱能進(jìn)行，以形成網(wǎng)絡(luò)狀的研磨材料層。
公布于1992年6月2日的日本專利申請(qǐng)JP4-159084也敘述了一種制造精研帶的方法。它是將含有磨粒和可用電子束固化的樹脂的磨料漿涂在凹板印刷用的輥?zhàn)踊蚓哂性S多凹穴的模板的表面。然后使磨料漿接受電子束的輻照，使粘合劑固化，最后從輥?zhàn)由先∠律傻木袔?，形成網(wǎng)絡(luò)狀的研磨材料層。
公布于1993年8月11日的歐洲專利申請(qǐng)554,668(Calhoun)揭示了一種制造磨料制品的方法。將含磨粒和可固化的粘合劑的漿料涂在用作模塑表面的壓紋基材的凹穴中，這些凹穴是相互分離的，其間距為2—10000凹穴/平方厘米。磨料漿形成研磨復(fù)合體，當(dāng)粘合劑凝固時(shí)，這些研磨復(fù)合體是相互完全分離的，然后在研磨復(fù)合體保持分離狀態(tài)下將其固化。再將壓紋表面推向涂有粘合劑的背襯層，使固化的研磨復(fù)合體粘接到背襯層上。從背襯上分離壓紋基材，間隔一定距離的研磨復(fù)合體仍粘接在背襯上，且研磨復(fù)合體間沒有接觸或毗連部分。
1993年9月13日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)08/120,300(Hoopman)涉及一種研磨復(fù)合體有精確形狀但形狀并不完全相同的磨料制品。
提交于1993年5月26日的美國(guó)專利申請(qǐng)08/067,708(Mucci等)敘述了用一種磨料制品對(duì)工件進(jìn)行拋光的方法，該磨料制品包括許許多多與背襯粘結(jié)的形狀精確的研磨復(fù)合體。在拋光時(shí)，該磨料制品進(jìn)行著振蕩運(yùn)動(dòng)。
然而，仍需要一種既能獲得高的磨削速率又能在工件表面上產(chǎn)生精細(xì)的表面光潔度的磨料制品，在這種磨料制品中研磨復(fù)合體不必完全物理分離，而包括很高密度的研磨復(fù)合體。
發(fā)明的公開本發(fā)明涉及一種具有片狀結(jié)構(gòu)的磨料制品，分布在其一個(gè)主表面上的研磨復(fù)合體的密度至少為1200毗連研磨復(fù)合體/平方厘米。這種磨料制品不僅能在磨削工件上產(chǎn)生較精細(xì)的表面，而且磨削速度也高。對(duì)于研磨領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來(lái)說，象在本發(fā)明中那樣用一種磨料制品同時(shí)得到精細(xì)的表面光潔度和高的磨削速率是令人驚奇和意想不到的。
對(duì)于本發(fā)明的目的而言，術(shù)語(yǔ)“毗連”是指相鄰的研磨復(fù)合體至少有物理接觸的部分，如底部。在本發(fā)明的磨料制品的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，這種物理接觸不超過每個(gè)接觸的研磨復(fù)合體垂直高度的33％。毗連研磨復(fù)合體的物理接觸量最好在每個(gè)接觸的研磨復(fù)合體垂直高度的1—25％之間。應(yīng)當(dāng)理解，毗連的這種定義也包括相鄰研磨復(fù)合體共有一個(gè)磨料層(land)或在研磨復(fù)合體的相對(duì)側(cè)壁之間接觸或延伸的橋狀結(jié)構(gòu)的這種分布。這種磨料層結(jié)構(gòu)的高度最好不超過每個(gè)相鄰研磨復(fù)合體垂直高度的33％。這種磨料層用形成研磨復(fù)合體的相同的磨料漿制成。研磨復(fù)合體“相鄰”的意思是指，畫在研磨復(fù)合體中心之間的虛直線上沒有其它插入的研磨復(fù)合體。
在本發(fā)明的磨料制品的一個(gè)實(shí)施方案中，磨料制品包括一個(gè)有一個(gè)主表面的片狀結(jié)構(gòu)，在主表面的固定位置上分布著許許多多毗連的研磨復(fù)合體，所述研磨復(fù)合體的面間距至少為1200研磨復(fù)合體/平方厘米。所述的每個(gè)研磨復(fù)合體包括大量分散在粘合劑中的磨粒。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，研磨復(fù)合體的面間距至少為約3000研磨復(fù)合體/平方厘米。較好為至少約4600研磨復(fù)合體/平方厘米，更好為至少約7700研磨復(fù)合體/平方厘米，最好為至少約8850研磨復(fù)合體/平方厘米。在再一個(gè)實(shí)施方案中，研磨復(fù)合體的面間距可以在1200—10000研磨復(fù)合體/平方厘米之間。另外，研磨復(fù)合體的高度可以高達(dá)約200微米，研磨復(fù)合體的形狀是錐形或截棱錐，其底面(base side)長(zhǎng)度一般可為約100—500微米。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)研磨復(fù)合體包括(a)與上述主表面平面接觸的底面，所述的主表面沿確定第一表面積的第一虛平面延伸，(b)與主表面分隔開的，且位于與第一虛平面平行延伸的第二虛平面的頂端，所述的第二虛平面確定第二表面積，其中第一表面積等于或大于第二表面積。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，研磨復(fù)合體具有由明顯可分辨的邊界所確定的精確形狀。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，研磨復(fù)合體具有相同的精確形狀。在另一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)研磨復(fù)合體可以是錐形或截棱錐形的。在再一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)研磨復(fù)合體在其底面與頂端之間基本上有相同的高度。
在本發(fā)明的磨料制品的另一個(gè)實(shí)施方案中，磨料制品是環(huán)形帶。
本發(fā)明的還有一個(gè)實(shí)施方案是一種增加工件表面光潔度的方法，這種方法包括如下步驟
(a)使工件表面與磨料制品摩擦接觸，其中磨料制品包括一個(gè)有一個(gè)主表面的片狀結(jié)構(gòu)，在主表面上的固定位置分布著許許多多毗連研磨復(fù)合體，所述研磨復(fù)合體的面間距至少為1200研磨復(fù)合體/平方厘米。所述的每個(gè)研磨復(fù)合體包括大量分散在粘合劑中的磨粒。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是一種制造本發(fā)明的磨料制品的方法，這種方法包括如下步驟(a)制備含大量分散在粘合劑前體中的磨粒的磨料漿，(b)提供一個(gè)有前表面和反面的背襯和一個(gè)有沿第一虛平面延伸的主表面的生產(chǎn)模具，所述的生產(chǎn)模具有一個(gè)表面，其上分布著許多沿垂直于第一虛平面方向延伸的各個(gè)成穴部分，以確定許多面間距至少為1200凹穴/平方厘米的凹穴，成穴部分在第一虛平面內(nèi)相互毗連；(c)提供將磨料漿涂在許多凹穴中的設(shè)備；(d)使背襯的前表面與生產(chǎn)模具相接觸，使磨料漿潤(rùn)濕前表面；(e)將粘合劑前體固化成粘合劑，一旦磨料漿在所述凹穴中固化后就形成許多研磨復(fù)合體；(f)固化后將生產(chǎn)模具從背襯上分離下來(lái)，以產(chǎn)生許多與前表面相粘接的毗連研磨復(fù)合體，所述研磨復(fù)合體的面間距至少為1200研磨復(fù)合體/平方厘米。
本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)思將從如下對(duì)本發(fā)明附圖和優(yōu)選的實(shí)施方案的描述中得到更好的理解。
附圖的簡(jiǎn)介

圖1是表示本發(fā)明的一種磨料制品的放大端截面圖。
圖2是表示本發(fā)明的磨料制品的一種優(yōu)選實(shí)施方案的放大端截面圖。
圖3是表示本發(fā)明磨料制品的另一種優(yōu)選實(shí)施方案的放大端截面圖。
圖4是表示一種制備本發(fā)明的磨料制品的設(shè)備系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖5是表示另一種制備本發(fā)明的磨料制品的設(shè)備系統(tǒng)的側(cè)視圖。
詳細(xì)說明參見圖1，磨料制品10具有背襯19，背襯19有被多個(gè)研磨復(fù)合體11粘附其上的前表面13。前表面13在一個(gè)虛平面中延伸。如圖1所示，每個(gè)研磨復(fù)合體在其底部(與背襯接觸的最底部)附近與相鄰的復(fù)合體毗連。
較好的是，本發(fā)明的磨料制品中毗連復(fù)合體之間的物理接觸的量從背襯前表面量起，不超過接觸的復(fù)合體或毗連復(fù)合體垂直高度的33％。即，這里所述的每個(gè)相鄰復(fù)合體的毗連接觸的較好高度有多個(gè)。若毗連復(fù)合體的接觸高度超過每個(gè)復(fù)合體垂直高度的33％，磨料制品的切屑排出容量會(huì)受到不利的影響，導(dǎo)致負(fù)載問題。負(fù)載是由磨料外形之間的空間填充切屑(即被摩削的工件上除去的材料)并使該材料堆積的問題。這類疏松的被摩擦下的材料堆積在磨料的外形之間，損傷磨料的切削能力。另一方面，在本發(fā)明的相鄰研磨復(fù)合體間需要有某種物理接觸以便給背襯的表面提供高的面密度。復(fù)合體的面密度高可在摩擦?xí)r產(chǎn)生較低的單位壓力，從而產(chǎn)生更細(xì)潔的表面光潔底。更好的是，毗連復(fù)合體之間的物理接觸量為每個(gè)接觸復(fù)合體垂直高度的1—25％。
本發(fā)明中“毗連”的定義不僅包括復(fù)合體如圖1-2所示的排列，而且也包括相鄰的研磨復(fù)合體(至少兩個(gè))共享共同的磨料層棱的排列或在相鄰復(fù)合體的相對(duì)側(cè)壁間接觸和延伸的橋狀結(jié)構(gòu)排列。磨料層由形成研磨復(fù)合體的相同漿液形成。較好的是，這些磨料層結(jié)構(gòu)離背襯的高度不大于每個(gè)相鄰復(fù)合體高度的33％，較好的為每個(gè)相鄰復(fù)合體高度的1—25％。例如，有相同錐體形狀的相鄰復(fù)合體的高度約為79微米，底邊的長(zhǎng)度約為178微米時(shí)，磨料層的高度約為20微米，長(zhǎng)度約為25微米，寬度不大于178微米(底邊長(zhǎng)度)。
現(xiàn)已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的磨料制品以至少1200毗連復(fù)合體/平方厘米進(jìn)行使用可得到有利的切削速度，同時(shí)有更好的光潔度。如圖1所示，研磨復(fù)合體包括多個(gè)分散在粘合劑15中的磨粒14，圖1的研磨復(fù)合體是形狀精確的。研磨復(fù)合體的底面17與背襯19的前表面13作平面接觸，它的總表面積由背襯緊密接觸的底面的底部表面部分圍成。遠(yuǎn)端16與背襯19的相隔，與這種排列中的任何其它復(fù)合體的遠(yuǎn)端不相連。遠(yuǎn)端16在與前表面平行的另一虛平面中有給定的總表面積。應(yīng)當(dāng)明白，若復(fù)合體為錐形，它終止于離開背襯的一個(gè)頂點(diǎn)，則這類頂點(diǎn)的表面積會(huì)非常小，且接近于0。
較好的是，每個(gè)復(fù)合體的底表面積等于或大于遠(yuǎn)端的表面積。更好的是，復(fù)合體的精確形狀為錐形。即底的表面積大于復(fù)合體任何其它的截面積，這些截面平行于底面和背襯的交界面，并由垂直于底面和背襯交界面的平面截得。
在本發(fā)明中，“精確形狀”之類用來(lái)描述磨料復(fù)合物的表述是指有三維形狀的研磨復(fù)合體具有被比較光滑的表面所圍成的形狀，而比較光滑的表面是由各面相交而定出的清晰的邊圍成的，各邊又有明確的長(zhǎng)度和端點(diǎn)。本發(fā)明的磨料制品“具有結(jié)構(gòu)”其含義是指在背襯上按預(yù)定排列布置多個(gè)這類有精確形狀的研磨復(fù)合體。這類精確形狀是，例如，磨粒和可固化的粘合劑的可流動(dòng)的混合物在背襯上形成并填充模具表面的模腔時(shí)經(jīng)固化形成的。
在本發(fā)明中，用來(lái)限定研磨復(fù)合體所占空間的“邊界”是指每個(gè)研磨復(fù)合體的外露表面和各邊，它們限定著每個(gè)研磨復(fù)合體三維形體的實(shí)際空間范圍。當(dāng)本發(fā)明的磨料制品的截面用掃描電子顯微鏡觀察時(shí)，這些邊界很容易看到并辨認(rèn)。這些邊界將研磨復(fù)合體互相隔開并區(qū)分之，即使當(dāng)這些研磨復(fù)合體在它們的底部沿一共同邊界鄰接時(shí)也是如此。與此相比，在那些不具有精確形狀的研磨復(fù)合體上，其邊界和邊緣都不明確，例如當(dāng)研磨復(fù)合體在固化完成之前發(fā)生軟化就是如此。背襯本發(fā)明的背襯有前和后表面，可為任何通用的磨料背襯。這類背襯的例子包括聚合物膜、打了底的聚合物膜、布、紙、纖維板、無(wú)紡織物以及它們的組合。對(duì)背襯可以進(jìn)行某種或多種公知的處理使其孔隙密封，并/或改善其某些物理性能。背襯在其背面還可以有一個(gè)固定結(jié)構(gòu)，使形成的砂布可固定在一支持墊上。這個(gè)固定結(jié)構(gòu)可以是一層壓敏粘結(jié)劑或一個(gè)用于鉤環(huán)連接的環(huán)形織物。也可以用一種咬的連接手段，如美國(guó)專利5,201,101中所述的，這里列出供參考。
磨料制品的背面也可以有一層防滑即具摩擦作用的涂層。這種涂層的實(shí)例包括分散在粘結(jié)劑中的無(wú)機(jī)粉末(如碳酸鈣或石英)。
背襯的背面可用常規(guī)的方法打印有關(guān)的信息，以揭示諸如產(chǎn)品貨號(hào)、級(jí)數(shù)、制造商之類。可替換的是，背襯的前表面可印上相同類型的信息。若研磨復(fù)合體足夠透明，通過研磨復(fù)合體能夠識(shí)別，則前表面可以印刷。研磨復(fù)合體磨粒分散于本發(fā)明的研磨復(fù)合體的粘合劑中的磨粒的典型粒徑范圍為約0.1—1500微米，通常為約0.1—400微米，較佳的為0.1—100微米，最佳的為0.1—50微米。磨粒的莫氏硬度應(yīng)不小于8，最好大于9。這類磨粒的例子包括熔融法氧化鋁(它包括棕色氧化鋁、熱處理法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、氧化鋁-氧化鋯、金剛石、二氧化硅、氧化鐵、二氧化鈰、立方氮化硼、一碳化六硼、石榴石及它們的組合。
當(dāng)許多單個(gè)的磨粒粘合在一起形成磨粒團(tuán)聚物時(shí)，“磨?！币辉~還包括這些磨粒團(tuán)聚物。美國(guó)專利4,311,489、4,652,275和4,799,939對(duì)其作了進(jìn)一步的描述。
在表面上有涂層的磨粒同樣屬于本發(fā)明的范圍。磨粒表面的涂層可具有許多不同的功能。在某些情況下，此表面涂層可增強(qiáng)與粘合劑的粘接作用，改變磨粒的研磨特性，等等。表面涂層的例子包括偶合劑、鹵化物鹽、包括二氧化硅的金屬氧化物、難熔的金屬氮化物、難熔的金屬碳化物，等等。
研磨復(fù)合體中還可有稀釋劑顆粒。這些稀釋劑顆粒的大小可以與磨粒同一數(shù)量級(jí)。這類稀釋劑顆粒的例子包括石膏、大理石、石灰石、燧石、硅石、玻璃小泡、玻璃珠、硅酸鋁、等等。粘合劑研磨復(fù)合體的形成是將磨粒分散在一種有機(jī)粘合劑中實(shí)現(xiàn)的。有機(jī)粘合劑可是熱塑性粘合劑，但宜用熱固性粘合劑。粘合劑是由粘合劑前體形成的。在制造磨料制品的過程中，使熱固性粘合劑前體接受一能源的作用，該能源有助于聚合或固化過程的引發(fā)，能源的例子有熱能、包括電子束、紫外光、可見光的輻射能。
經(jīng)此聚合過程，粘合劑前體即轉(zhuǎn)變?yōu)楣袒恼澈蟿?duì)于熱塑性粘合劑前體，則用另一種方法，即在制造磨料制品的過程中，讓熱塑性粘合劑前體冷卻至一定溫度，令粘合劑前體固化，即形成了研磨復(fù)合體。
研磨復(fù)合體中的粘合劑一般也起著將研磨復(fù)合體附著在背襯前表面的作用。但有時(shí)在背襯的前表面與研磨復(fù)合體之間可有另一粘結(jié)層。
熱固性樹脂有兩大類即縮合固化的和加成聚合的。樹脂較好的粘合劑前體是加成聚合樹脂，因?yàn)樗鼈兘?jīng)輻射能照射即易固化。加成聚合樹脂可通過陽(yáng)離子機(jī)理或自由基機(jī)理進(jìn)行聚合。根據(jù)所用的能源和粘合劑前體的化學(xué)類型，有時(shí)還宜加入一種固化劑、引發(fā)劑或催化劑來(lái)引發(fā)聚合反應(yīng)。
有代表性的粘合劑前體的實(shí)例有酚醛樹脂、脲甲醛樹脂、蜜胺甲醛樹脂、丙烯酸化聚氨酯、丙烯酸化環(huán)氧化物、含烯鍵的不飽和化合物、具有側(cè)鏈α，β-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)氧樹脂，它們的混合物和組合物。丙烯酸酯這個(gè)詞包括丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯。
酚醛樹脂廣泛用作磨料制品粘合劑，因?yàn)槠渚哂辛己玫臒嵝再|(zhì)，供應(yīng)方便而且價(jià)格也較低，又容易處理。有兩類酚醛樹脂，即酚醛樹脂A和酚醛清漆。前者的甲醛對(duì)苯酚的摩爾比大于或等于1∶1，一般為1.5∶1.0至3.0∶1.0。后者的甲醛對(duì)苯酚的摩爾比小于1∶1。酚醛樹脂商品的例子有Occidental Chemicals Corp.的“Durez”和“Varcum”；Monsanto公司的“Resinox”；Ashland Chemical Co.的“Aerofene”和“Aerotap”。
丙烯酸化聚氨酯是末端帶有羥基的，NCO擴(kuò)展的聚酯或聚醚的二丙烯酸酯，其商品的例子有Morton Thiokol Chemical的U-VITHANE 782，Radcure Specialties的CMD6600，CMD8400，CMD8805。
丙烯酸化環(huán)氧化物是環(huán)氧樹脂的二丙烯酸酯，例如雙酚A環(huán)氧樹脂的二丙烯酸酯。其商品例有Radeure Specialties的CMD3500，CMD3600和CMD3700。
含有烯鍵的不飽和樹脂包括含碳、氫、氧，有時(shí)還含氮、鹵素的單體化合物和聚合物。氧或氮原子或這兩種原子通常存在于醚、酯、尿烷、酰胺和脲基團(tuán)中。含烯鍵的不飽和化合物宜用分子量小于約4,000的，它們宜為由含有脂族一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(lái)酸等)反應(yīng)生成的酯。丙烯酸酯樹脂的代表性例子有甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、三丙烯酸三羥甲基丙酯、三丙烯酸甘油酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯。其它含烯鍵的不飽和樹脂包括單烯丙基、多烯丙基和多甲基烯丙基的羧酸酯和酰胺類，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。含氮的其它化合物還有三(2-丙烯酰氧乙基)異氰脲酸酯、1，3，5-三(2-甲基丙烯酰氧乙基)-s-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。
氨基塑料樹脂每個(gè)分子或低聚物具有至少一個(gè)側(cè)鏈α，β-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類型的基團(tuán)。這類材料的例子有N-(羥甲基)丙烯酰胺、N，N′-(氧聯(lián)二甲基)二丙烯酰胺、鄰和對(duì)丙烯酰胺基甲基化酚、丙烯酰胺基甲基化酚醛清漆以及它們的組合。這些材料在美國(guó)專利4,903,440和5,236,472中還有進(jìn)一步敘述，這里列出供參考。
具有至少一個(gè)側(cè)鏈丙烯酸酯基的異氰脲酸酯衍生物和具有至少一個(gè)側(cè)鏈丙烯酸酯基的異氰酸酯衍生物在美國(guó)專利4,652,274中有進(jìn)一步敘述，這里列出供參考。一種宜采用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)氧樹脂具有一個(gè)環(huán)氧乙烷，藉開環(huán)作用而聚合。這種環(huán)氧化物樹脂包括單體環(huán)氧樹脂和低聚環(huán)氧樹脂。某些宜采用的環(huán)氧樹脂的例子有2，2-雙〔4-(2，3-環(huán)氧丙氧基)苯基丙烷〕(雙酚A的二縮水甘油醚)和Shell Chemical Co.的商品“Epon 828”、“Epon1004”和“E-pon1001F””，Dow Chemical Co.的商品“DER-331”、“DER-332”和“DER-334”。其它適用的環(huán)氧樹脂還有酚醛清漆的縮水甘油醚(如Dow Chemical Co.的“DEN-431”和“DEN-428”)。
本發(fā)明的環(huán)氧樹脂可通過加入一種合適的陽(yáng)離子固化劑藉陽(yáng)離子機(jī)理進(jìn)行聚合。陽(yáng)離子固化劑產(chǎn)生酸源引發(fā)環(huán)氧樹脂的聚合。這些陽(yáng)離子固化劑可包括一種具有鎓陽(yáng)離子和含鹵素的金屬或準(zhǔn)金屬配合陰離子的鹽。
其它陽(yáng)離子固化劑包括一種具有有機(jī)金屬配合陽(yáng)離子和含鹵素的金屬或準(zhǔn)金屬配合陰離子的鹽，這在美國(guó)專利4,751,138(這里列出供參考)(第6欄第65行至第9欄第45行)中有進(jìn)一步的敘述。另外的例子是有機(jī)金屬鹽和鎓鹽，在美國(guó)專利4,985,340(這里列出供參考)(第4欄第65行至第14欄第50行)和歐洲專利申請(qǐng)306,161及306,162中均有敘述。其它陽(yáng)離子固化劑包括有機(jī)金屬配合物的離子鹽，其中的金屬選自周期表IVB、VB、VIB、VIIB和VIIIB族，在歐洲專利申請(qǐng)109,581中有敘述。
就自由基固化的樹脂而言，在有些情況下，磨料漿還宜含有一種自由基固化劑。但若采用電子束輻射源，則固化劑并不總是需要的，因?yàn)殡娮邮旧頃?huì)產(chǎn)生自由基，自由基熱引發(fā)劑的例子包括過氧化物，例如過氧化苯甲酰、偶氮化合物、二苯酮類和醌類。對(duì)紫外或可見光能源，這種固化劑有時(shí)稱為光引發(fā)劑。在受紫外光作用時(shí)能產(chǎn)生自由基源的引發(fā)劑，包括(但不限于)有機(jī)過氧化物、偶氮化合物、醌類、二苯酮類、亞硝基化合物、丙烯基鹵、腙類、巰基化合物、吡喃鎓化合物、三丙烯酰咪唑類、聯(lián)咪唑類、氯烷基三嗪、苯偶姻醚類、苯偶?？s酮類、噻噸酮類、乙酰苯衍生物以及它們的混合物。關(guān)于受可見光作用能產(chǎn)生自由基源的引發(fā)劑的例子可參見美國(guó)專利4,735,632(這里列出供參考)，其名稱為含三元光引發(fā)劑系統(tǒng)的砂布粘合劑。用于可見光的較好的光引發(fā)劑是Ciba Geigy Corp.的商品“Irgacure 369”。添加劑磨料漿還可含有一些任選的添加劑，例如填料(包括研磨助劑)、纖維、潤(rùn)滑劑、潤(rùn)濕劑、觸變性物質(zhì)、表面活性劑、顏料、染料、抗靜電劑、偶合劑、增塑劑、懸浮劑等。這些物質(zhì)的用量以達(dá)到所需性能為宜。采用這些物質(zhì)可能影響研磨復(fù)合體的耐腐蝕性。有時(shí)是有意地加入某種添加劑使研磨復(fù)合體更易受磨蝕，以除去已變鈍的磨粒，從而使新的磨粒露出。
填料這個(gè)術(shù)語(yǔ)還包括那些在研磨工業(yè)中稱為研磨助劑的物質(zhì)。研磨助劑被定義為一種顆粒物質(zhì)，其加入對(duì)于研磨的化學(xué)與物理過程有顯著的影響而改善研磨性能。研磨助劑化學(xué)類別的例子包括蠟、有機(jī)鹵化物、鹵化物鹽、金屬及其合金。有機(jī)鹵化物在研磨過程中一般會(huì)分解，釋放出一種氫鹵酸或氣態(tài)鹵化物。這類物質(zhì)的例子有氯化物，如四氯萘、五氯萘和聚氯乙烯。鹵化物鹽如氯化鈉、鉀冰晶石、鈉冰晶石、銨冰晶石、氟硼酸鉀、四氟硼酸鈉、氟化硅、氯化鉀、氯化鎂。金屬的例子有錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、鐵、鈦。其它的雜類研磨助劑有硫、有機(jī)硫化物、石墨和金屬硫化物。
抗靜電劑例子有石墨、炭黑、氧化釩、濕潤(rùn)劑類物質(zhì)等，在美國(guó)專利5,061,294、5,137,542和5,203,884中有敘述，這里列出供參考。
偶合劑具有可在粘合劑前體與填料顆?；蚰チＶg產(chǎn)生偶合橋，其例子有硅烷、鈦酸鹽和鋯鋁酸鹽。磨料漿中偶合劑的適宜含量為約0.01—3(重量)％。
作為懸浮劑的一個(gè)例子是一種比表面積小于150平方米/克的無(wú)定形硅石顆粒，它可以商品名“OX-50”購(gòu)自DeGussa Corp.。
研磨復(fù)合體形狀每個(gè)研磨復(fù)合體具有相關(guān)的形狀。該形狀具有能使一個(gè)研磨復(fù)合體與相鄰的研磨復(fù)合體在一定程度上分開的表面或邊界。為了形成單個(gè)研磨復(fù)合體，形成研磨復(fù)合體形狀的一部分平面或邊界必需與另一個(gè)分開。該部分一般在上部。研磨復(fù)合體的下部或底部彼此毗連。參見圖1，相鄰的研磨復(fù)合體11在頂表面16附近分開，在底表面17毗連。參見圖2，它是本發(fā)明的磨料制品20中研磨復(fù)合體排列的外形端截面圖，相鄰的研磨復(fù)合體21和22可在它們的頂表面或頂點(diǎn)23和24處完全分開，但底表面25和26處則不是這樣的。在相鄰的研磨復(fù)合體之間典型地是沒有空隙暴露背襯。背襯19與圖1的相同。
研磨復(fù)合體形狀可為任何形狀。與背襯接觸的底面表面積大于遠(yuǎn)離背襯的遠(yuǎn)端表面積。復(fù)合體形狀可選自許多幾何形狀，如立方體、圓柱體、棱柱、矩形、錐形、截棱錐形、圓錐形、截圓錐形、頂表面平坦的郵筒形。所得的磨料制品可為有不同形狀的研磨復(fù)合體的混合物。
較好的形狀是錐形或截錐形。錐形若末被截?cái)嘧詈糜?—5個(gè)面，若是截?cái)嗟淖詈糜?—6個(gè)面(包括底面)，但是具有更多的面也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。當(dāng)采用錐形或截錐形作為復(fù)合體的形狀時(shí)，底面邊長(zhǎng)一般為約100—500微米。
磨料復(fù)合物的高度最好在整個(gè)制品上是均勻的，但復(fù)合物也可以有不同的高度。復(fù)合物的高度可以高達(dá)約200微米，特別是25-200微米。
復(fù)合體的形狀最好是精確的或預(yù)定的。這類精確的形狀如圖1所示。磨料制品10包括背襯19，多個(gè)研磨復(fù)合體11和12連接到背襯上，其中復(fù)合體11和12在磨料制品的端截面圖上處于分開的兩行。每個(gè)研磨復(fù)合體由分散于粘合劑15中的多個(gè)磨粒14形成。在該特定的例子中，研磨復(fù)合體為具錐形。圍定的錐形的平面18或邊界18是清楚的、輪廓分明的。這些明確的平面或明確的邊界給出了精確的形狀。在本發(fā)明如圖1所示的一個(gè)技術(shù)方案中，研磨復(fù)合體交錯(cuò)排列，從磨料制品的機(jī)器方向看去，復(fù)合體11的那行偏離下一行復(fù)合體12。
研磨復(fù)合體的形狀也可相當(dāng)不精確切、不規(guī)則或不完整。圖3顯示了具有不規(guī)則形狀的研磨復(fù)合體。磨料制品30包括一個(gè)背襯31及粘在背襯上的許多研磨復(fù)合體32。在研磨復(fù)合體中有許多分散在粘合劑34中的磨粒33。在這特定的例子中，研磨復(fù)合體具有錐形。限定錐體的邊界35具不規(guī)則的形狀。
不完整的形狀可能是由于在粘合劑前體固化之前讓磨料漿流動(dòng)，破壞了原始的形狀所致。這些不平直、不清晰、不能重現(xiàn)的不精確或不完整的平面或界面表明形狀不規(guī)則。
每個(gè)研磨復(fù)合體較好的是從背襯到遠(yuǎn)端讓截面積減小，較好的是持續(xù)減小，即沿著背離背襯的高度方向在平行于背襯且沿與背襯平面垂直方向隔開的平面中，其復(fù)合體面積減少。高度是從底部即研磨復(fù)合體連接到背襯的位置到研磨復(fù)合體頂點(diǎn)的距離，即離開背襯的最遠(yuǎn)距離。在使用期間，隨著研磨復(fù)合體的磨損表面積的變化會(huì)引起不均勻的壓力。在磨料制品的制備期間，可變的表面積導(dǎo)致研磨復(fù)合體容易從模具上脫落。
較好的是有至少1,200個(gè)研磨復(fù)合體/cm2，優(yōu)選的是至少3,000個(gè)/cm2，更好的是至少4,600個(gè)/cm2，更加好的是至少7,700個(gè)/cm2，最好是至少8,850個(gè)/cm2。1,200—10,000個(gè)研磨復(fù)合體/cm2均在本發(fā)明的范圍中。
現(xiàn)已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，研磨復(fù)合體的這些面間距值可使磨料制品有相對(duì)高的切削速度，同時(shí)在被研磨的工件表面也可得出相當(dāng)精細(xì)的表面光潔度。另外，這樣數(shù)目的研磨復(fù)合體對(duì)于每個(gè)研磨復(fù)合體有相對(duì)低的單位力。在一些情況下，這樣的復(fù)合物密度會(huì)使研磨復(fù)合體磨損得更一致。磨料制品的制備方法制造磨料制品的第一步是制備磨料漿。磨料漿是用任何一種合適的混合方法混合粘合劑前體、磨粒和任選的添加劑而制備的?；旌戏椒捎玫颓凶兓旌虾透咔凶兓旌?，而高切變混合較好?；旌喜襟E中也可結(jié)合應(yīng)用超聲能以降低磨料漿的粘度。一般的做法是磨粒逐漸加入粘合劑前體中?？梢栽诨旌喜襟E中或混合步驟之后抽真空以減少磨料漿中空氣泡的量。在某些情況下最好對(duì)磨料漿加熱以降低其粘度，加熱溫度一般為30°—70℃。重要的是，在涂覆前監(jiān)測(cè)磨料漿以保證它的流變性能能使磨料漿很好地涂敷在襯底上，并且磨粒和其他填料在涂覆前不會(huì)從中沉淀下來(lái)。
有兩種一般的方法來(lái)制備本發(fā)明的磨料制品。第一種方法較好，般可產(chǎn)生具有精確形狀的研磨復(fù)合體。為了得到精確的形狀，需要趁磨料漿仍在模具的模腔中時(shí)就令粘合劑前體固化。第二種方法通常得到形狀不規(guī)劃或不精確的研磨復(fù)合體。在第二種方法中，磨料漿被涂在模具的腔中以產(chǎn)生磨料復(fù)合物，但在粘合劑前體固化之前就從模具中移去磨料漿，然后，粘合劑前體才固化。由于磨料漿在模具的模腔中未固化，從而在出模后，磨料漿因流動(dòng)而使研磨復(fù)合體變形。但是，在第二種方法中，復(fù)合體形狀的底面截面積在軟化后也不小于遠(yuǎn)端的面積。
在上述方法中，如果使用熱固性粘合劑前體，可根據(jù)粘合劑前體的化學(xué)性質(zhì)使用熱能或輻射能來(lái)促使固化。對(duì)于兩種方法，若使用了熱塑性粘合劑前體，應(yīng)冷卻熱塑性粘合劑前體使它固化，并形成研磨復(fù)合體。模具模具中有含許許多多作為擴(kuò)展為主表面的凹穴的模腔表面。這些模腔基本上是研磨復(fù)合體的反形，它們起著產(chǎn)生研磨復(fù)合體形狀的作用。應(yīng)至少有1,200個(gè)凹穴/cm2，優(yōu)選的是至少約3,000個(gè)/cm2，較好的是至少約4,600個(gè)/cm2，更好的是至少7,700個(gè)/cm2，最好是至少8,850個(gè)/cm2。1,200—10,000個(gè)凹穴/cm2在本發(fā)明的范圍里。
這些凹穴數(shù)可用來(lái)形成有所需數(shù)目的研磨復(fù)合體/cm2的磨料制品，因?yàn)檠心?fù)合體的排列相應(yīng)于使磨料漿成形的凹穴的排列。
模腔形狀可為任何適合研磨復(fù)合體的幾何形狀的反形的幾何形狀，如立方體、圓柱體、棱柱形、半球形、矩形、錐形、截錐形、圓錐形、截圓錐形、頂表面平坦的郵筒形。選擇模腔的尺寸以得到所需數(shù)目的研磨復(fù)合體/cm2。模腔在模具中可以呈點(diǎn)狀圖案分布，其中相鄰的模腔在凹穴并入共同的主表面處存在模腔間隔，互相對(duì)接。較好的是，應(yīng)選擇模腔的形狀，以使研磨復(fù)合體的橫截面面積隨著與襯底距離的增加而減小。
模具的形式可以是帶、片、連續(xù)片即輻板、涂輥(如輪轉(zhuǎn)凹版印刷輥)、裝在涂輥上的套筒，或者沖模。模具可以由金屬(例如鎳)、合金或或塑料制成。制造金屬模具可使用任何常規(guī)方法，如雕刻、切壓制模法、電鑄、金剛石刀具車削等。
熱塑性材料的模具可由一金屬母模復(fù)制。該模具有與所需的模具相反的圖案。母模最好用諸如鋁、銅或青銅的鍍鎳金屬制成。在使用金屬母模的情況下，系將熱塑性片材與金屬母模一起進(jìn)行加熱，將兩者壓在一起，使熱塑性片材壓印出金屬母模的圖案。也可以將熱塑性材料在母模上擠壓成形，或者澆鑄后緊壓。熱塑性材料然后冷卻使其不再流動(dòng)，然后分離出來(lái)形成模具。
模具表面上還可有一層脫模劑涂層，以使磨料制品更容易從模具上脫出。這種金屬模具上的脫模劑涂層的例子有硅氧烷和含氟化學(xué)材料。能源當(dāng)磨料漿含有熱固性粘合劑前體時(shí)，該粘合劑前體需固化或聚合。一般需通過能源的輻照來(lái)引發(fā)聚合過程。能源的例子包括熱能和輻射能。所需的能量數(shù)量取決于幾個(gè)因素，諸如粘合劑前體的化學(xué)組成，磨料漿的尺寸，磨粒的類型和數(shù)量以及可任選加入的添加劑的類型和數(shù)量。對(duì)熱能，溫度可為約30°—150℃，一般為40°—120℃。時(shí)間可為約5分鐘至24小時(shí)以上。輻射能包括電子束、紫外光或可見光。電子束輻射又稱電離輻射，其使用劑量水平可在約1×103—1×105Gy(0.1—10兆拉德)，最好約1×104—1×105Gy(1—10兆拉德)。紫外輻射是指波長(zhǎng)約200—400納米，最好約250—400納米的輻射。宜用118—236瓦/厘米的紫外光?？梢姽廨椛涫侵覆ㄩL(zhǎng)約400—800納米，最好在約400—550納米的輻射。
較好的第一種方法示于圖4。背襯41離開開卷機(jī)42，與此同時(shí)模具(有圖案的模具)46離開開卷機(jī)45。磨料漿通過涂布裝置44涂覆并填入到模具46的表面。在涂覆前可以加熱磨料漿和/或讓磨料漿進(jìn)行超聲處理以降低粘度。涂布裝置可以是任何常規(guī)的裝置，例如落模式、刮刀式、幕簾式、真空模式或者是模式。在涂料過程中應(yīng)盡量避免空氣泡的形成。宜用的涂布方法是使用真空液壓軸承模式涂布器，如美國(guó)專利3,594,865；4,959,265和5,077,870所述，在此列出供作參考。
當(dāng)模具涂上漿料以后，可采用任何方式使模具上的磨料漿與背襯接觸，務(wù)使磨料漿良好地潤(rùn)濕背襯的前表面。圖4中，是用一接觸咬送輥47使得漿料與背襯接觸的，接觸咬送輥47也將涂有漿料的模具與背襯接觸形成的結(jié)構(gòu)壓緊而貼在支承轉(zhuǎn)筒43上。然后，通過能源48讓某種形式的能量穿透進(jìn)入漿料使粘合劑前體至少部分固化。
部分固化一詞是指粘合劑前體聚合到磨粒漿在模具中時(shí)倒置不會(huì)流出的狀態(tài)。從模具卸出之后乃可用任何常規(guī)的能源使粘合劑前體充分固化。然后，將模具重新繞在卷筒49上供以后再用。另外，磨料制品40則繞在卷筒49’上。角度α是有效地分離模具和磨料制品的角度。
若粘合劑前體尚未充分固化，可經(jīng)一段時(shí)間和/或受能源照射充分固化之。按照這第一種方法制造磨料制品的一些附加步驟可參見美國(guó)專利5,152,917和美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/004,929(1993年1月14日提交)，這里列出供作參考。
在第一種方法的變體中磨料漿可涂覆在背襯上而不是模具的腔內(nèi)。涂覆在背襯上的磨料漿然后與模具接觸，使磨料漿流入模具的腔內(nèi)。制備磨料制品的其它步驟同上。
對(duì)于這第一種方法，粘合劑前體宜用輻射能固化?？梢酝ㄟ^模具或背襯使輻射能穿透過去，模具或背襯不應(yīng)明顯吸收輻射能。此外，輻射能源不應(yīng)使背襯或模具發(fā)生顯著的變質(zhì)。例如，紫外光可穿透聚酯背襯。
另一種情況下，如果模具由某些熱塑性材料如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚醚、聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚氯乙烯或上述材料的組合物制造的話，紫外光或可見光可以通過模具進(jìn)入磨料漿。易變形的材料容易加工。對(duì)于熱塑性材料制成的模具，應(yīng)該調(diào)節(jié)制造磨料制品的操作條件，以避免過熱。如果過熱，就會(huì)使熱塑性材料的模具變形或熔化。
制造本發(fā)明的磨料制品的第二種方法示于圖5。背襯51離開開卷機(jī)52，用涂布裝置53將磨料漿54涂覆到背襯的前表面。磨料漿可借助于任何方式涂覆于背襯上，如用落模式涂覆機(jī)、滾筒涂覆機(jī)、刮刀式涂覆機(jī)、幕簾式涂覆機(jī)、真空模式涂覆機(jī)、或模式涂覆機(jī)?？稍谕苛锨皩{料加熱或使其接受超聲波的作用以降低粘度。涂覆時(shí)可應(yīng)用前述技術(shù)盡量避免形成空氣泡。
然后，背襯和磨料漿藉咬送輥56與模具59接觸，使磨料漿填充模具的腔?？晒?yīng)片狀的模具，其兩端可焊接形成環(huán)狀套筒，并可與轉(zhuǎn)鼓55的外表面熱壓配合。接著，從模具中除去磨料漿涂覆的背襯；除去的磨料漿會(huì)有有關(guān)的圖案；研磨復(fù)合體的圖案在模具的腔中形成。除去后，磨料漿涂覆的背襯暴露于能源57以引發(fā)粘合劑前體的聚合反應(yīng)，形成研磨復(fù)合體。固化后，所得的磨料制品卷繞于裝置58的輥上。較好的是，從模具釋放磨料漿涂覆的背襯到粘合劑前體固化的時(shí)間較短。若時(shí)間太長(zhǎng)，磨料漿會(huì)流動(dòng)，圖案會(huì)被破壞成達(dá)不到至少1200個(gè)研磨復(fù)合體/cm2的程度。
在這第二種方法的另一做法中，可將磨料漿涂覆于模具的腔內(nèi)而不是在背襯上。使背襯與模具接觸而讓漿料潤(rùn)濕并粘附于背襯。制備磨料制品的其后的步驟仍與前述相同。
磨料制品制成以后，在其進(jìn)一步改造以前可以進(jìn)行撓曲和/或增濕處理。磨料制品在使用以前可進(jìn)一步加工成任意所需的形式如錐形，環(huán)形帶，片，盤等。對(duì)工件表面進(jìn)行研磨的方法本發(fā)明的另一內(nèi)容是關(guān)于研磨工件表面的方法。這個(gè)方法包括將本發(fā)明的磨料制品與工件進(jìn)行摩擦接觸。術(shù)語(yǔ)“研磨”表示工件的一部分被磨料制品磨去。另外，在經(jīng)過研磨以后，工件表面的表面光潔度就提高了。表面粗糙度的一般量度是Ra；Ra是表面輪廓偏離表面均輪廓的算術(shù)平均值，通常以微米為單位。表面粗糙度可用輪廓儀測(cè)量，如商品名為“Perthometer”或“Surtronic”的輪廓儀。工件工件材料可以是任何種類的材料，例如金屬、金屬合金、稀有金屬合金、陶瓷、玻璃、木材、木狀材料、復(fù)合材料、油漆的表面、塑料、增強(qiáng)塑料、石材，以及它們的組合。工件可以是平的，也可具有一定的外形即輪廓。工件的例子有塑料或玻璃鏡片毛坯、塑料鏡片、玻璃電視屏幕、汽車金屬部件、塑料部件、刨花板、凸輪軸、曲軸、家具、渦輪葉片、上漆的汽車部件、磁性介質(zhì)等等。
視用途而異，在研磨界面上的力約為0.1千克至1000千克以上，一般為1千克至500千克。在研磨過程中也可能有液體存在，這視用途而定。液體可以是水和/或有機(jī)化合物。有機(jī)化合物通常的例子為潤(rùn)滑劑、油、乳化有機(jī)化合物、切削液、肥皂之類。這些液體中還可含有其它添加劑如去沫劑、除油劑、腐蝕抑制劑等。磨料制品在其使用時(shí)也可沿研磨界面進(jìn)行振蕩運(yùn)動(dòng)。在有些情況下，這種振蕩運(yùn)動(dòng)會(huì)提高被研磨表面的光潔度。
本發(fā)明的磨料制品可以用手或與機(jī)器結(jié)合使用。磨料制品和工件這兩者中的至少一個(gè)或兩者應(yīng)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。磨料制品可進(jìn)一步加工成帶、帶卷、盤、片等。若要使用環(huán)形帶，可將一磨料制品帶的兩個(gè)遠(yuǎn)端連接起來(lái)，形成一個(gè)接頭。也可使用待批專利申請(qǐng)USSN 07/919,541(1992，7，24)所述的無(wú)接頭環(huán)形帶。環(huán)形的磨料制品帶一般是套在至少一個(gè)空轉(zhuǎn)輥和一個(gè)加壓或接觸輪上。加壓或接觸輪的硬度應(yīng)調(diào)整到獲得所需的磨削速率和工件表面光潔度。這種研磨帶的速度約為2.5—80米/秒，一般多為8—50米/秒。研磨帶速度也取決于所需的磨削速率和表面光潔度。研磨帶的尺寸可為約5毫米至1,000毫米寬，約50毫米至10,000毫米長(zhǎng)。研磨帶是有連續(xù)長(zhǎng)度的磨料制品。其寬約1毫米至1,000毫米，一般約5毫米至250毫米。研磨帶在使用時(shí)通常先開卷展開，置于一支承墊上，該支承墊將帶壓緊貼于工件上，研磨后被重新卷繞。研磨帶可連續(xù)地送入研磨界面，并可轉(zhuǎn)換角度。研磨盤，包括在研磨技術(shù)領(lǐng)域中被稱為“菊花盤(daisies)”的，其直徑約50毫米至1,000毫米。研磨盤一般是通過一固定裝置固定在一支持墊上。研磨盤的轉(zhuǎn)速可為10—20,000轉(zhuǎn)/分，一般多為1,000—15,000轉(zhuǎn)/分。
本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的非限制性實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。除非另有說明，這些實(shí)施例中的一切份數(shù)、百分?jǐn)?shù)、比值等均以重量計(jì)。
實(shí)施例文中使用下列縮寫符號(hào)TMPTA三丙烯酸三羥甲基丙酯；TATHEIC三(羥乙基)異氰脲酸酯的三丙烯酸酯；PH 12，2-二甲氧基-1，2-二苯基-1-乙酮，Ciba Geigy Corp.
有售，商品名為“Irgacure 651”；PH22-芐基-2-(N，N-二甲基氨基)-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮，Ciba Geigy Corp.有售，商品名為“Irgacure 369”；PH32-甲基-1-〔4-(甲硫基)苯基〕-2-嗎啉代-1-丙酮，CibaGeigy Corp.有售，商品名為“Irgacure 907”；PC4陶土，R.T.Vanderbilt Company Inc.有售，商品名為“Peerless#4″；ASF無(wú)定形硅石填料，DeGussa公司有售，商品名為“OX-50”；ALS硅酸鋁，DeGussa公司有售，商品名為“P820”WAO白色熔凝的氧化鋁SCA硅烷偶合劑，3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，U-nion Carbide公司有售，商品名為“A-174”。
THF丙烯酸四氫糠基酯；ROC甲基丙烯酸羥基丙基酯。Rohn and Haas出售，商品名為“Rocryl 410TM”ITX異丙基噻噸，Biddle-Sawyer公司出售。
試驗(yàn)步驟1試驗(yàn)步驟1用來(lái)試驗(yàn)用于上漆板的磨料制品的切削和光潔度。將磨料制品切削成約5.7cm×22.85cm的片狀。該片的切削方法是使復(fù)合體的圖案與片長(zhǎng)基本平行、垂直或成45°角。工件為上面有汽車上漆工業(yè)常用的底漆的114cm×77cm金屬板。砂布制品用手摩擦工件。操作者用手的來(lái)回運(yùn)動(dòng)進(jìn)行摩擦。
試驗(yàn)步驟2試驗(yàn)步驟2用來(lái)試驗(yàn)用于光學(xué)鏡片的拋光的磨料制品，磨料樣品切成3時(shí)(約7.6cm)直徑的“菊花盤(daisies)”。鏡片工件由“CR-39”塑料制成，系從Pittsburg Paint & Glass(PPG)(美國(guó)賓夕法尼亞州匹茲堡)購(gòu)得。它是直徑為68mm，并預(yù)磨成212球形曲線(2.12屈光度)。使用的機(jī)器是Coburn 506型柱形(拋光)機(jī)，從Coburn Opthalimic Industries，Inc.(美國(guó)俄克拉荷馬州Muskogee市)購(gòu)得。試驗(yàn)用水(注水)作為潤(rùn)滑劑。在工件上磨料產(chǎn)生20磅力(約4.5牛頓)，拋光時(shí)間為1分鐘。
實(shí)驗(yàn)步驟3試驗(yàn)步驟3用來(lái)試驗(yàn)用于光學(xué)鏡片的拋光的磨料制品，磨料樣品用標(biāo)準(zhǔn)的沖模切成3時(shí)(約7.6cm)直徑的“菊花盤”(daisies)、鏡片工件由“CR-39”塑料制成，系從Pittsburgh Paint & Glass(PPG)，(美國(guó)賓夕法尼亞州匹茲堡)購(gòu)得。它的直徑為68mm，并預(yù)磨成212球形曲線(2.12屈光度)。待試驗(yàn)的磨料背面疊以壓敏粘合劑，并粘在研磨裝置上。使用的精研機(jī)是Coburn 5000型柱形機(jī)，系從Coburn Optical Industries，Inc.(美國(guó)俄克拉荷馬州Muskogee市)購(gòu)得，用20磅力(約4.5牛頓)將研磨裝置和磨料制品壓向鏡片工件表面。在拋光時(shí)研磨裝置和鏡片用水沖淋。通過將持續(xù)的水流噴入研磨裝置和鏡片工件相互接觸的界面來(lái)實(shí)現(xiàn)注水。
首先進(jìn)行一步精磨操作。用4微米的氧化鋁珠狀精研膜(3M公司生產(chǎn)，商品名3M 356M Qwik StripTM精研墊)對(duì)鏡片精磨2分鐘。然后用下述例舉的磨料制品在上述的相同條件下將鏡片拋光2分鐘作為第二步精磨。
試驗(yàn)步驟4將磨料制品加工成盤(直徑12.7cm)，并通過壓敏粘合劑固定于泡沫背墊。磨料盤/背墊被裝在Schiefer試驗(yàn)機(jī)上，磨料盤用來(lái)摩擦由聚甲基丙烯酸甲酯制成的工件(PLEXIGLASS)。給磨料盤施加4.5kg負(fù)載，所有的試驗(yàn)在注水下進(jìn)行。試驗(yàn)的終點(diǎn)為磨料盤旋轉(zhuǎn)或循環(huán)500次。在試驗(yàn)前和試驗(yàn)后稱重聚甲基丙烯酸甲酯以測(cè)定被盤磨去的材料重量。
RaRa是磨具工業(yè)中用于表示表面粗糙度的常用量度。Ra定義為粗糙輪廓線與平均線的偏離(距離)的算術(shù)平均值。Ra測(cè)量是用一輪廓儀的探針進(jìn)行的，它是一根以金剛石為頂尖的觸針。一般說來(lái)，Ra值越小，則工件表面光潔度就越光滑即越佳。結(jié)果以微米記錄之。所用的輪廓儀為Perthen M4P型，由Feinprof Perthen GMBH(德國(guó)，Gottingen)出售。
RtmRtm也是磨具工業(yè)中用于表示粗糙度的常用量度。Rtm的定義是連續(xù)五次測(cè)定的長(zhǎng)度得出的5個(gè)粗糙度深度的平均值，其中每個(gè)粗糙度深度是在測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的垂直距離。用測(cè)定的方法Ra，測(cè)量了Rtm。結(jié)果也以微米為單位。Rtm越小，一般表面越光滑。使用的輪廓儀為具有0.005mm半徑尖端和8毫米測(cè)量沖程的Perthen M4P型。實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例A實(shí)施例1依次將64份50∶50∶2的TATHEIC∶TMPTA∶PH1、47份PC4、289份WAO(平均粒徑為6.7微米)、4份SCA和81.96份100∶2的ROC∶PH1混合形成磨料漿。將磨料漿涂覆在有錐形圖案的鍍鎳模具上，使磨料漿填充到模具的每個(gè)凹槽中。錐形圖案的基部彼此毗連。錐體的高度約為63.5微米，在模具每平方厘米的表面約有8,850個(gè)腔來(lái)形成研磨復(fù)合體。
將膜背襯用攤鋪機(jī)壓到模具上，用磨料漿濕潤(rùn)背襯前表面。所用的背襯為130微米厚的對(duì)苯二酸酯聚酯膜，在它的前表面有20微米厚的乙烯丙烯酸共聚物涂層。將模具與膜背襯和粘合劑前體一起通過兩個(gè)高功率的汞型H燈而使制品固化。輻照穿透膜背襯。速度約為7.3m/分鐘，通過4次。該紫外光使磨料漿轉(zhuǎn)化為研磨復(fù)合體，并使研磨復(fù)合體粘附到聚酯膜基片上。接著，從模具上分離出聚酯膜/研磨復(fù)合體結(jié)構(gòu)，形成了磨料制品。對(duì)比實(shí)施例A除了錐體的高度約為176微米，在模具表面每平方厘米上有約1,129個(gè)腔之外，其它按實(shí)施例1的相同方法得出對(duì)比實(shí)施例A。表1顯示了用試驗(yàn)步驟1對(duì)OEM底漆/透明罩漆進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例A所得的結(jié)果。
方向“平行”、“垂直”和“45°”表示在相對(duì)于機(jī)器方向磨料制品作摩擦?xí)r研磨復(fù)合體各列間毗連行的排列方向。例如，“平行”方向表示在摩擦?xí)r，毗連各行平行于磨料制品的機(jī)器方向。
表1來(lái)回10次來(lái)回90次Ra Rtm RaRtm實(shí)施例1平行 0.0250.386 0.051 1.036垂直 0.0300.594 0.025 0.76245° 0.0200.432 0.041 1.082對(duì)比實(shí)施例A平行 0.0360.798 0.132 2.230垂直 0.0150.335 0.061 0.75245° 0.0460.569 0.056 1.671對(duì)比實(shí)施例A產(chǎn)生了平行模式的開槽或劃痕的結(jié)果。與有1,129個(gè)復(fù)合體/cm2對(duì)比的例比較，不論相對(duì)于機(jī)器方向其磨料制品中研磨復(fù)合體的方向如何，用8,850復(fù)合體/cm2的實(shí)施例1得出的光潔度很優(yōu)良，僅有少數(shù)例外。實(shí)施例2和對(duì)比實(shí)施例B實(shí)施例2除了將60份50∶50∶2 TATHEIC∶TMPTA∶PH1、10.5份PC4、210份WAO(平均粒徑為6.7微米)、3份SCA和15份甲基乙基酮混合形成磨料漿外，其它用實(shí)施例1的相同方法得出實(shí)施例2。模具中錐體的高度約為89微米，在模具表面每平方厘米上有4,515個(gè)腔。所用的膜背襯為100微米厚，在它的前表面有20微米厚的乙烯丙烯酸共聚物涂層。對(duì)比實(shí)施例B
除了將24.2份50∶50∶2 TATHEIC∶TMPTA∶PH1、6.9份PC4、68.9份WAO(平均粒徑為40微米)和1份SCA混合形成磨料漿外，其它用對(duì)比實(shí)施例A的相同方法得出對(duì)比實(shí)施例B。模具中錐體的高度約為176微米，在模具表面每平方厘米上約有1,129個(gè)腔。所用的膜背襯為100微米厚，在它的前表面有20微米厚的乙烯丙烯酸共聚物涂層。為了研究實(shí)施例在毗連復(fù)合體聯(lián)線與機(jī)器方向成平行、垂直和45度三個(gè)方向時(shí)得出的表面光潔度的一致性，準(zhǔn)備兩個(gè)樣品(1)和(2)，對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行每個(gè)方向上的試驗(yàn)。表2顯示了用試驗(yàn)方法1對(duì)K-200型底漆進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)實(shí)施例2和對(duì)比實(shí)施例B的結(jié)果。
表2來(lái)回10次來(lái)回90次來(lái)回90次，切削Ra Rtm RaRtm (μm)實(shí)施例2平行(1) 0.221.59 0.12 1.00 17.8平行(2) 0.141.05 0.08 0.74 12.2垂直(1) 0.131.07 0.10 0.82 14.2垂直(2) 0.181.45 0.11 1.33 16.845°(1) 0.151.31 0.10 1.37 20.345°(2) 0.171.36 0.10 0.97 15.2對(duì)比實(shí)施例B平行(1) 3.7616.2 7.44 38.71 22.4平行(2) 3.5317.0 10.39 52.48 17.8垂直(1) 1.227.32.74 12.01 82.8垂直(2) 2.9514.7 18.11 62.81 51.845°(1) 0.995.80.84 5.08 95.045°(2) 1.046.50.58 4.83 84.8結(jié)果表明有4,515個(gè)復(fù)合體/cm2的本發(fā)明的實(shí)施例2的磨料制品比僅有1,129個(gè)復(fù)合體/cm2的對(duì)比的磨料制品得出更優(yōu)越的光潔度，較少依賴于拋光切削率的方向，各次操作更一致。實(shí)施例3和對(duì)比實(shí)施例C和D實(shí)施例3對(duì)于實(shí)施例3，將14份TATHEIC、14份TMPTA、1份PH2、1份ASF、69份WAO(平均粒徑為12微米)和1份SCA混合形成磨料漿。將磨料漿涂覆在與實(shí)施例1的模具相同形狀的透明聚合物模具上。用輥將130微米對(duì)苯二酸酯聚酯膜背襯壓到模具上，用磨料漿濕潤(rùn)背襯的前表面。所用的背襯為130微米厚，在它的前表面有20微米厚的乙烯丙烯酸共聚物涂層。將模具與背襯和粘合劑前體一起在高功率的可見光燈(“V”型，236瓦特/cm，F(xiàn)usion Systems出售)下通過而使制品固化。輻照能穿透聚合物模具。速度約為15.25m/分鐘，這使磨料漿變?yōu)檠心?fù)合體，且研磨復(fù)合體粘附到聚酯膜基片上，接著，從模具上分離出聚酯膜/研磨復(fù)合體結(jié)構(gòu)，形成了磨料制品。對(duì)比實(shí)施例C除了使用的模具、與比較實(shí)施例A使用的模具相同但為透明的聚合物模具外，按照實(shí)施例3的相同方法完成對(duì)比實(shí)施例C。對(duì)比實(shí)施例D對(duì)比實(shí)施例D是3M公司出售的“CSF Gold”(商品名)，是涂覆有12微米氧化鋁團(tuán)聚物的磨料。表3顯示了當(dāng)實(shí)施例3和對(duì)比實(shí)施例C和D根據(jù)試驗(yàn)步驟2進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)所得的結(jié)果。
表3Ra實(shí)施例3 0.148對(duì)比實(shí)施例C 0.203
對(duì)比實(shí)施例D0.268該結(jié)果顯示有8,850個(gè)復(fù)合體/cm2本發(fā)明的實(shí)施例3的磨料制品比有少于1,200個(gè)復(fù)合體或團(tuán)聚物/cm2的對(duì)比磨料制品有更優(yōu)越的光潔度。實(shí)施例4和對(duì)比實(shí)施例E實(shí)施例4除了WAO的平均粒徑為1微米之外，用實(shí)施例3的相同方法完成實(shí)施例4。對(duì)比實(shí)施例E除了WAO的平均粒徑為1微米之外，其它用對(duì)比實(shí)施例C的相同方法完成對(duì)比實(shí)施例E。表4顯示了根據(jù)試驗(yàn)步驟2對(duì)實(shí)施例4和對(duì)比實(shí)施例E進(jìn)行試驗(yàn)所得的結(jié)果。
表4Rtm實(shí)施例4 0.240對(duì)比實(shí)施例E 0.293該結(jié)果顯示有8,850個(gè)復(fù)合體/cm2的本發(fā)明的實(shí)施例4的磨料制品比有少于1,200個(gè)復(fù)合體/cm2對(duì)比磨料制品有更優(yōu)越的光潔度。實(shí)施例5和對(duì)比實(shí)施例F、G和H實(shí)施例5除了用42份70∶30 TMPTA∶TATHEIC、2份PH2、1份ASF、54份WAO(平均粒徑為2微米)和1份SCA混合形成磨料漿外，其它按照實(shí)施例3的相同方法完成實(shí)施例5。所用的背襯為375微米厚的紙。對(duì)比實(shí)施例F除了聚合物模具為約75微米高，約130微米直徑的均勻排列的郵筒狀結(jié)構(gòu)，每平方厘米有約872個(gè)腔之外，用實(shí)施例5的相同方法完成對(duì)比實(shí)施例F。對(duì)比實(shí)施例G除了聚合物模具為約75微米高，約130微米直徑的均勻排列的郵筒狀結(jié)構(gòu)，每平方厘米有約190個(gè)腔之外，用實(shí)施例5的相同方法完成對(duì)比實(shí)施例G。對(duì)比實(shí)施例H除了聚合物模具為約75微米高，徑向臂約為203微米長(zhǎng)、約50微米厚的均勻排列的十字架狀結(jié)構(gòu)，每平方厘米約有6個(gè)腔之外，用實(shí)施例5的相同方法完成對(duì)比實(shí)施例H。
表5顯示了根據(jù)試驗(yàn)步驟3對(duì)實(shí)施例5和對(duì)比實(shí)施例F、G和H進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)所得的結(jié)果。
表5Rtm實(shí)施例5 0.270對(duì)比實(shí)施例F 0.305對(duì)比實(shí)施例G 0.383對(duì)比實(shí)施例H 0.458該結(jié)果顯示有8,850個(gè)復(fù)合體/cm2的本發(fā)明的實(shí)施例5的磨料制品比有少于1,200個(gè)復(fù)合體/cm2的對(duì)比磨料制品有更優(yōu)越的光潔度。
實(shí)施例6和對(duì)比實(shí)施例I和J將215.8份27.5∶27.5∶45∶2∶1的TATHEIC∶TMPTA∶THF∶PH3ITX和56.7份PC4、415.5份WAO(平均粒徑為5.5微米)、6份SCA和12份ALS混合形成磨料漿。
將磨料漿涂覆在實(shí)施例1的有錐形圖案的鍍鎳模具上，使磨料漿填充到模具的每個(gè)凹槽中。錐形圖案的底部彼此毗連。錐體的高度約為63.5微米，在模具每平方厘米的表面上約有8,850個(gè)腔形成研磨復(fù)合體。
除了將模具與背襯和粘合劑前體一起在一個(gè)600瓦特(236瓦特/厘米)D型高功率燈下通過而使制品固化之外，其它采用實(shí)施例1的相同方法，速度約為6m/分鐘，通過4次。對(duì)比實(shí)施例I除了錐體的高度約為176微米，在模具的表面上每平方厘米約有1,129個(gè)腔之外，用實(shí)施例6的相同方法完成對(duì)比實(shí)施例I。對(duì)比實(shí)施例J除了用下列的固化條件外，按照對(duì)比實(shí)施例I的方法完成對(duì)比實(shí)施例J。在本例中以18.3m/分鐘通過兩次后，樣品激烈反應(yīng)后，讓樣品再以18.3m/分鐘的速度通過兩次。這保證了更稠厚的樣品完全固化以消除由于該因素的變化對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的影響。
表6顯示了實(shí)施例6和對(duì)比實(shí)施例I和J的Rtm和切削結(jié)果。切削試驗(yàn)用試驗(yàn)步驟4來(lái)進(jìn)行。每個(gè)實(shí)施例的Rtm和切削結(jié)果是每個(gè)實(shí)施例四個(gè)不同樣品進(jìn)行四次試驗(yàn)的平均值。表6也列出了每個(gè)實(shí)施例各次切削結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
表6Rtm切削量(g)標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)施例6 0.650.44500 0.01707對(duì)比實(shí)施例I 0.760.24475 0.03892
對(duì)比實(shí)施例J 0.750.278500.03601從結(jié)果可見，本發(fā)明的磨料制品的表面光潔度、切削量和一致性在所有方面都優(yōu)于對(duì)比實(shí)施例的磨料制品。
對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來(lái)說不難看出，可在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，對(duì)本發(fā)明作出不同的修改。應(yīng)該理解，本發(fā)明并不受這里例示性實(shí)施方案的限制。
權(quán)利要求
1.一種磨料制品(10)，其特征在于它包括一個(gè)有一個(gè)主表面(13)的片狀結(jié)構(gòu)(19)，在主表面的固定位置上分布著許許多多毗連的研磨復(fù)合體(11，12)，所述研磨復(fù)合體的面間距至少為1200個(gè)研磨復(fù)合體/平方厘米，所述的每個(gè)研磨復(fù)合體(11，12)包括大量分散在粘合劑(15)中的磨粒(14)。
2.如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)，其特征在于所述的許多研磨復(fù)合體(11，12)以至少為約3000個(gè)研磨復(fù)合體/平方厘米的面間距分布。
3.如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)，其特征在于所述的許多研磨復(fù)合體(11，12)以至少為約4600個(gè)研磨復(fù)合體/平方厘米的面間距分布。
4.如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)，其特征在于所述的許多研磨復(fù)合體(11，12)以至少為約7700個(gè)研磨復(fù)合體/平方厘米的面間距分布。
5.如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)，其特征在于所述的許多研磨復(fù)合體(11，12)以至少為約8850個(gè)研磨復(fù)合體/平方厘米的面間距分布。
6.如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)，其特征在于所述的許多研磨復(fù)合體(11，12)以1200-10000個(gè)研磨復(fù)合體/平方厘米的面間距分布。
7.如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)，其特征在于每個(gè)所述的研磨復(fù)合體(11，12)還包括(a)與上述主表面(13)平面接觸的底面(17)，所述的主表面(13)沿確定第一表面積的第一虛平面延伸，(b)與主表面(13)分隔開的，且位于與第一虛平面平行延伸的第二虛平面中的遠(yuǎn)端(16)，所述的第二虛平面確定第二表面積，其中第一表面積等于或大于第二表面積。
8.如權(quán)利要求7所述的磨料制品(10)，其特征在于每個(gè)所述的研磨復(fù)合體(11，12)在所述的底面(17)和所述的遠(yuǎn)端(16)之間有基本上相同的高度。
9.如權(quán)利要求8所述的磨料制品(10)，其特征在于所述的相同高度在約25-200微米之間。
10.如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)，其特征在于所述的每個(gè)研磨復(fù)合體(11，12)具有由明顯可分辨的邊界(18)確定的精確形狀。
11.如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)，其特征在于所述的每個(gè)研磨復(fù)合體(11，12)具有由明顯可分辨的邊界(18)確定的精確的三維形狀，其中所述的許多毗連的研磨復(fù)合體(11，12)都有相同的三維形狀。
12.如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)，其特征在于所述的每個(gè)研磨復(fù)合體(11，12)具有選自錐形和截棱錐形的幾何形狀。
13.如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)，其特征在于所述的每個(gè)研磨復(fù)合體(11，12)具有截棱錐形。
14.如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)，其特征在于所述的每個(gè)研磨復(fù)合體(11，12)具有選自錐形和截棱錐形的形狀，其中所述的形狀包括與所述的主表面(13)接觸的被長(zhǎng)度為100-500微米的底邊所限定的底面(17)。
15.如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)，其特征在于所述的片狀結(jié)構(gòu)(19)是環(huán)形帶。
16.一種工件表面的拋光方法，其特征在于它包括如下步驟(a)使工件表面與如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)摩擦接觸；(b)使所述的磨料制品(10)和所述的工件表面中的至少一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)移動(dòng)，從而增加所述工件表面的表面光潔度。
17.一種制造如權(quán)利要求1所述的磨料制品(10)的方法，其特征在于它包括如下步驟(a)制備在粘合劑前體中含大量分散的磨粒的磨料漿，(b)提供一個(gè)有前表面(13)和后表面的背襯(41)和一個(gè)有沿第一虛平面延伸的主表面的生產(chǎn)模具(46)，所述的生產(chǎn)模具上分布著許多沿垂直于第一虛平面的方向延伸的成穴部分，以確定許多面間距至少為1200凹穴/平方厘米的凹穴，這種穴在第一虛平面內(nèi)相互毗連；(c)提供將磨料漿涂在上述許多凹穴中的設(shè)備(44)；(d)使所述的前表面(13)與生產(chǎn)模具(46)相接觸，使磨料漿潤(rùn)濕前表面(13)；(e)將粘合劑前體固化形成粘合劑，一旦磨料漿在所述凹穴中固化后就形成許多研磨復(fù)合體(11，12)；(f)固化后將生產(chǎn)模具(46)從背襯(41)上分離下來(lái)，以產(chǎn)生許多與前表面(13)相粘接的毗連研磨復(fù)合體(11，12)，所述研磨復(fù)合體(11，12)的面間距至少為1200研磨復(fù)合體/平方厘米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有片狀結(jié)構(gòu)(19)的磨料制品(10)，在片狀結(jié)構(gòu)(19)的一個(gè)主表面(13)的固定位置上分布著許許多多毗連的研磨復(fù)合體(11，12)，所述研磨復(fù)合體的面間距至少為1200個(gè)研磨復(fù)合體/平方厘米，所述的每個(gè)研磨復(fù)合體(11，12)包括大量分散在粘合劑(15)中的磨粒(14)。本發(fā)明也涉及一種用磨料制品(10)增加工件表面光潔度的方法和制造本發(fā)明的磨料制品(10)的方法。
文檔編號(hào)B24D11/00GK1133575SQ94193939
公開日1996年10月16日 申請(qǐng)日期1994年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月29日
發(fā)明者L·D·希巴德, S·B·柯林斯, J·D·哈斯 申請(qǐng)人:美國(guó)3M公司