專(zhuān)利名稱(chēng)：具有快速釋放緊固件的表面加工制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及研磨制品，尤其涉及用于將研磨制品安裝到支承座上的布局。
發(fā)明的背景美國(guó)專(zhuān)利3,562,968號(hào)(Johnson等人)揭示了一種供表面加工制品的簡(jiǎn)易安裝用的表面加工工具。在該表面加工制品上粘設(shè)一驅(qū)動(dòng)鈕，該驅(qū)動(dòng)鈕與位于一驅(qū)動(dòng)組件內(nèi)的一互補(bǔ)的圓柱形孔相接合，該驅(qū)動(dòng)組件具有由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的一支承座。該粘接的驅(qū)動(dòng)鈕用于快速且便捷地連接到表面加工件上以及從其上卸離而無(wú)需借助特殊的安裝工具。美國(guó)專(zhuān)利5,679,067號(hào)的題為“模塑而成的研磨刷”(Johnson等人)；以及WIPO國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朩096/333638的題為“研磨刷和長(zhǎng)絲(filament)”(Johnson等人)中揭示了整體模塑而成的刷子的多種實(shí)施例中所包含的類(lèi)似的緊固系統(tǒng)。
具有借助粘接劑粘接到盤(pán)背側(cè)上的一螺紋陽(yáng)鈕的表面修整盤(pán)是可從市場(chǎng)上買(mǎi)到的、來(lái)自明尼蘇達(dá)州St.Paul的3M公司的RolocTM表面修整盤(pán)。也可獲得包含有粘接到背側(cè)上的一螺紋陽(yáng)鈕的被涂敷的研磨盤(pán)。在這些表面修整盤(pán)的正面上具有由合成纖維和磨粒所形成的一種貼合的(conformable)立體無(wú)紡多孔網(wǎng)狀材料。該網(wǎng)狀物由針縫到一多孔的斯克林襯布(scrim backing)織物上的。美國(guó)專(zhuān)利3,688,453號(hào)(Legacy等人)描述了一種具有由針縫到一織物襯布上、并浸透著樹(shù)脂和磨粒的一稀松的無(wú)紡網(wǎng)狀物的研磨制品。
雖然RoloTM研磨制品的連接系統(tǒng)在商業(yè)上相當(dāng)成功，但仍然需要進(jìn)一步改進(jìn)該連接系統(tǒng)。
發(fā)明概述本發(fā)明一個(gè)方面提供了一種表面加工制品。該表面加工制品具有一表面加工件，其中在其背面上設(shè)有一緊固件。該表面加工件包含有一基本平坦的底板，該底板具有一工作面和一背面，其中工作面具有用于對(duì)一表面進(jìn)行精加工所需的特征。該緊固件包括ⅰ)與底板相對(duì)的第一端；ⅱ)接近底板的第二端；ⅲ)其橫截面積沿著從第一端到第二端的方向遞增的一錐形部分；ⅳ)位于該錐形部分與第二端之間的一溝槽；以及具有非圓形橫截面的一配合部分。
該緊固件的配合部分的橫截面可呈多邊形、規(guī)則的多邊形、六邊形或其它任何非圓形橫截面。
表面加工件可為一模塑的刷子，該刷子包含有自底板延伸的大量的硬毛。在這種情況下，緊固件可與該模塑的刷子整體模塑而成。該表面加工件可為一被涂敷的研磨制品，緊固件就連接在該制品上。該表面加工件還可為一無(wú)紡表面修整制品，緊固件就連接在該制品上。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種用于將表面加工制品可釋放地連接到一支承座上的快速釋放系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括上述具有一緊固件的一表面加工制品和一支承座。該支承座包括具有一正面和一背面的一本體，以及設(shè)于該正面內(nèi)的一安裝開(kāi)孔。該開(kāi)孔由基本垂直于本體的內(nèi)表面所形成，并形成與配合部分的橫截面相對(duì)應(yīng)的非圓形橫截面。在該開(kāi)孔內(nèi)設(shè)有用于與緊固件內(nèi)的溝槽可釋放地接合的彈性裝置。
本發(fā)明還提供了一種與旋轉(zhuǎn)的表面加工件配合使用的緊固件，該緊固件包括一底座和一緊固件構(gòu)件。該底座包括一正面和一背面，并且該緊固件構(gòu)件自該背面延伸。緊固件構(gòu)件包括與底座相對(duì)的第一端、接近底座的第二端、其橫截面積沿著從第一端到第二端的方向遞增的一錐形部分、位于該錐形部分與第二端之間的一溝槽以及具有非圓形橫截面的一配合部分。
附圖簡(jiǎn)介通過(guò)參閱附圖將進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中相同的結(jié)構(gòu)在幾幅圖中是由相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示的，這些圖為

圖1是包含一快速釋放緊固件的表面加工制品的第一實(shí)施例的側(cè)視圖；圖2是圖1所示制品的俯視圖；圖3是與本發(fā)明的表面加工制品配合使用的一種支承座的側(cè)視圖；圖4是圖3所示支承座的剖視圖；圖5是安裝在圖4所示支承座中的圖1所示表面加工制品的剖視圖；圖6是表面加工制品的另一實(shí)施例的側(cè)視圖；以及圖7是表面加工制品的又一實(shí)施例的側(cè)視圖。
發(fā)明的詳述本發(fā)明涉及在其背面上設(shè)有快速釋放緊固件的表面加工制品。該緊固件可與表面加工制品形成一整體單元，諸如該制品是一模塑而成的刷子，并且該緊固件與刷子一同模塑而成。或者，該緊固件可為連接到表面加工件上的一獨(dú)立的構(gòu)件。此類(lèi)實(shí)施例包括具有安裝在其背面上的緊固件的涂敷的研磨盤(pán)和無(wú)紡表面修整盤(pán)。模塑而成的刷子也可具有獨(dú)立成形后連接到刷子上去的緊固件。
請(qǐng)參閱圖1和圖2，在該實(shí)施例中的表面加工制品10是一種模塑而成的刷子。該刷子10包括具有正面32和背面34的一底板30。大量的硬毛36自底板30的正面32向外伸出。在硬毛36之間存在著眾多空間，底板的正面32就暴露在這些空間內(nèi)。在一種實(shí)施例中，刷子較佳地整體模塑而成，并且包括基本不含磨粒的可模塑聚合物。在另一種實(shí)施例中，該刷子較佳地整體模塑而成，并且包括在可模塑聚合物中混有磨粒的一基本均勻的混和體。在又一種實(shí)施例中，磨?？删鶆虻胤稚⒃谟裁?6中，但不分布到底板30內(nèi)。
表面加工制品10包括與底板30形成一體的緊固件11。該緊固件11具有將表面加工制品10在使用期間固定到一旋轉(zhuǎn)工具和/或一支撐座或支承座上的一裝置。該緊固件11較佳地與底板和硬毛整體模塑而成。該緊固件11最好位于底板的中心部位上，以便可適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)。該緊固件適用于將表面加工制品連接到諸如直角磨機(jī)之類(lèi)的高度旋轉(zhuǎn)工具上。此類(lèi)結(jié)構(gòu)可使表面加工制品繞位于連接裝置中心部位上的、且基本垂直于底板(對(duì)于平坦的基座而言)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)高速轉(zhuǎn)動(dòng)。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，每一根硬毛沿著圓形路徑繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)基本平行于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)取向。較佳地，刷子和緊固件被構(gòu)成為能以至少100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)尺寸與結(jié)構(gòu)，較佳地以至少5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，并且某些較小的刷子能以高達(dá)30,000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。緊固件11可由與刷子10的支座(rest)相同的材料所制成，并可含有可選用的磨粒。或者，緊固件11可由不含有磨粒的可模塑聚合物獨(dú)立注塑而成。
緊固件11具有被構(gòu)成為可裝配到位于支承座或驅(qū)動(dòng)軸(以下將作描述)中的一相應(yīng)的開(kāi)孔內(nèi)的第一端12。該緊固件11還具有接近表面加工制品的底板的第二端14。鄰近第一端12設(shè)有便于使緊固件11接合到支承座的開(kāi)孔內(nèi)、且便于與O形圈(以下將作描述)相接合的一錐形部分16。鄰近該錐形部分16且自該部分向后的是構(gòu)成溝槽20的底端的一平坦部分18。位于溝槽20后方的是過(guò)渡到平壁24和棱角26的錐形部分22。構(gòu)成平壁24和棱角26是為了能與位于支承座內(nèi)的開(kāi)孔的壁和棱角緊密配合。由此，壁24構(gòu)成了一配合部分，其橫截面與支承座內(nèi)的開(kāi)孔的橫截面相對(duì)應(yīng)。構(gòu)成溝槽20是為了能與支承座50內(nèi)的O形圈80迅速?lài)Ш稀Ｎ挥谄奖?4后方的是位于模塑而成的刷子上的底板30的背面34。
圖3示出了與本文中所述的表面加工制品配合使用的一種支承座50的側(cè)視圖。該支承座50具有用于支撐表面加工制品的正面54和錐削至凸起部58的背面56。該凸起部58具有其中包含有凹部61的第一端60。安裝在該凹部61中的是具有用于與動(dòng)力工具上的驅(qū)動(dòng)軸相接合的一螺紋內(nèi)徑92的一安裝螺母90。支承座也可替代地具有用于與動(dòng)力工具相連的一種速變布局。如圖4所示，在支承座50的正面54內(nèi)設(shè)有用于接納位于表面加工制品上的緊固件11的一開(kāi)孔64。在圖示的較佳實(shí)施例中，該開(kāi)孔64具有結(jié)合于棱角68處的平壁66。在該較佳實(shí)施例中，這些壁構(gòu)成一橫截面為六邊形的開(kāi)孔64。該開(kāi)孔還具有一其中夾持一0形圈80的溝槽70。根據(jù)支承座的材料，該溝槽70可模制到開(kāi)孔64內(nèi)、或者機(jī)械加工到開(kāi)孔64內(nèi)。
圖5示出了安裝到支承座50上的表面加工制品10的緊固件11。該緊固件11和支承座50內(nèi)的開(kāi)孔64被構(gòu)成為可使彼此緊密接合，從而將支承座與表面加工制品之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)減至最小。支承座的直徑最好略小于表面加工制品的直徑。但該支承座也可明顯地小于表面加工制品，或者大于該表面加工制品。緊固件11以及開(kāi)孔64處的支承座50的材料和尺寸被選定為可抵抗在支承座50的使用期間由動(dòng)力工具所施加的轉(zhuǎn)矩。適用于緊固件11的較佳的材料包括那些適用于模塑而成的刷子10(以下將作描述)的較佳的材料，以及那些以下將參照?qǐng)D6和圖7進(jìn)行描述的、適用于緊固件11的材料。適用于支承座50的較佳的材料包括金屬、尼龍、硬質(zhì)橡膠及合成物。
緊固件11內(nèi)的溝槽20與O形圈80相接合，以防表面加工制品10意外地從支承座50上松脫，同時(shí)又能簡(jiǎn)單地通過(guò)用足以克服O形圈80與溝槽20之間的迅速?lài)Ш系牧⒅破?0從支承座50上脫出而使表面加工制品易于從支承座上卸離而無(wú)需借助任何工具?？梢钥吹剑橛诘装?0的背面34與緊固件11上的溝槽20之間的距離可被選定為當(dāng)溝槽20與O形圈80嚙合時(shí)，可使支承座50的正面54與底板30的背面34相接合。還可看到的是，緊固件11上的錐形部分16便于該緊固件與O形圈嚙合，并且隨著緊固件11插入到支承座50中的開(kāi)孔64內(nèi)，使O形圈膨脹。緊接著，具有伸縮性的彈性O(shè)形圈80又迅速回復(fù)至較小的直徑，并與緊固件11內(nèi)的溝槽20嚙合。該O形圈80能由可釋放地與緊固件11內(nèi)的溝槽20嚙合的任何類(lèi)型的彈性件所取代。適當(dāng)?shù)膹椥约ㄩ_(kāi)口環(huán)、C形夾等。這些構(gòu)件可由諸如金屬、橡膠、乙烯基(vinyl)或合成物之類(lèi)的、被選作為使彈性件彈性膨脹而不會(huì)產(chǎn)生顯著的永久性變形、接著又能縮入到緊固件內(nèi)的溝槽中去的任何適當(dāng)?shù)牟牧纤瞥伞?br> 緊固件11上的壁24相對(duì)于支承座50內(nèi)的開(kāi)孔64的尺寸應(yīng)當(dāng)被選定為可將在使用期間存在于表面加工制品與支承座之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)減至最小，同時(shí)又便于實(shí)現(xiàn)表面加工制品從支承座上的簡(jiǎn)易安裝及拆除。還可選擇除六邊形之外的緊固件11的配合部分和開(kāi)孔64的橫截面形狀的布局。較佳的布局包括任何多邊形橫截面形狀。例如，可在緊固件11的安裝部分上和支承座50內(nèi)的開(kāi)孔64中采用3、4或7、或者更多的壁。最好采用規(guī)則的多邊形，即所有的壁的尺寸相同，從而減小以任何相對(duì)于支承座的特定角度來(lái)取向表面加工制品的必要性。但如果需要的話(huà)，也可采用不規(guī)則或不對(duì)稱(chēng)的布局。此外，緊固件11的配合部分與軸以及支承座內(nèi)的開(kāi)孔64的橫截面形狀可采用除圓形之外的任意非多邊形布局，以便提供可使表面加工制品不會(huì)相對(duì)于支承座轉(zhuǎn)動(dòng)的布局。因此，所需要的是開(kāi)孔64和緊固件11的相應(yīng)部分呈非圓柱形，從而提供了一種防止表面加工制品與支承座之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的配合。
可選擇地，配合部分可呈錐形，即在接近表面加工制品的第二端14處較大，而在接近溝槽20的那端處較小。支承座內(nèi)的開(kāi)孔64亦可呈錐形，即在支承座的第一表面54處較大。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，緊固件11在使用期間將被更深地壓入到開(kāi)孔64內(nèi)，由此該錐形可使配合部分更緊密地裝配在開(kāi)孔64內(nèi)，并可使緊固件11相對(duì)于支承座自定中心。
其它的布局也同樣落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，雖然O形圈80如圖所示被夾持在位于支承座50中的開(kāi)孔64內(nèi)的溝槽70之中，但該O形圈80也可夾持在緊固件11上的溝槽20內(nèi)。此外，可顛倒安裝系統(tǒng)的諸構(gòu)件。即，在動(dòng)力工具的支承座上可設(shè)有一緊固件11，以便與表面加工制品內(nèi)的配合開(kāi)孔相接合。
請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D1和圖2中所示的表面加工制品10的模塑而成的刷子的實(shí)施例，在一較佳實(shí)施例中，底板30基本平坦。但一種具有某種形狀或彎曲的底板也同樣落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，該底板的形狀可呈凸形、凹形或錐形。在這種布局中，當(dāng)硬毛的頂端不共面時(shí)，這些硬毛可具有統(tǒng)一的長(zhǎng)度，或者當(dāng)其頂端共面時(shí)，它們可具有不同的長(zhǎng)度。底板可呈撓性或剛性，并可包含一用以增加其剛度的加固件。底板厚度較佳地約為1.0至15.0毫米，更佳地約為1.5至10毫米，再更佳地約為2.0至6毫米，最佳地約為2.5至4.0毫米。底板30較佳地呈圓形，如圖2所示。底板直徑較佳地約為2.5至20.0厘米(1.0至8.0英寸)，當(dāng)然也可采用更小或更大的底板。也可采用除圓形之外的底板形狀，包括橢圓形、方形、矩形、三角形、菱形及其它多邊形(但不僅限于此)。
較佳地，底板與硬毛整體模塑而成，以便提供一種一體的刷子。因此，無(wú)需借助粘接劑或機(jī)械裝置即可使硬毛附著在底板上。底板和硬毛最好同時(shí)進(jìn)行模塑。在某些情況下，最好在單一的注塑工藝中的模具內(nèi)放置磨粒與可模塑聚合物的單一混合物。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，刷子10整個(gè)地包含一種基本均勻的混和體。然而，由于模塑工藝的緣故，磨粒/粘接劑混和的均勻程度可能不是最好?；蛘撸上蚰＞呒尤胍环N可模塑聚合物的兩種或多種嵌入物。例如，第一種嵌入物可含有主要位于硬毛中的、可模塑聚合物與可選用的磨粒的混合物。主要位于刷子10的底板30中的第二種嵌入物可含有可模塑聚合物而不含磨?；蚝猩倭磕チ！?br> 硬毛36自底板30的正面32延伸。這些硬毛可具有任何形狀的橫截面，包括圓形、星形、半月形、四分之一月形、橢圓形、方形、矩形、三角形、菱形或多邊形(但不僅限于此)。在一較佳實(shí)施例中，硬毛順著其長(zhǎng)度具有固定不變的圓形橫截面。在另一較佳實(shí)施例中，硬毛順著其整個(gè)長(zhǎng)度或部分長(zhǎng)度具有不固定或變化的橫截面。
較佳地是具有錐形硬毛，即該硬毛的橫截面積沿著離開(kāi)底板30的方向遞減。這種錐形硬毛可具有上述任何一種橫截面形狀，并且較佳地具有圓形橫截面。此類(lèi)錐形硬毛在刷子的制造期間較其橫截面積固定不變的硬毛而言往往更易于從模具上取出。此外，隨著刷子10頂著工件轉(zhuǎn)動(dòng)，硬毛會(huì)受到彎曲應(yīng)力。這些彎曲應(yīng)力在硬毛的根部是最大的。因此，如圖1所示的錐形硬毛與圓柱形硬毛相比更能抵抗彎曲應(yīng)力。此外，硬毛最好在介于其根部與底板正面32之間的過(guò)渡區(qū)域上具有圓角半徑(fillet radius)。
硬毛36具有被定義為從根部測(cè)量至頂端的硬毛長(zhǎng)度除以硬毛寬度的縱橫比。在錐形硬毛的情況下，該寬度被定義為順著其長(zhǎng)度的平均寬度，以便確定該縱橫比。在非圓形橫截面的情況下，該寬度被定義為某一平面內(nèi)的最大寬度，諸如矩形橫截面的對(duì)角線(xiàn)。硬毛36的縱橫比較佳地至少為1，更佳地約為4至18，再更佳地約為6至16。針對(duì)刷子10的特殊應(yīng)用可選擇硬毛的尺寸。硬毛的長(zhǎng)度較佳地約為5至80毫米，更佳地約為5至50毫米，再更佳地約為5至25毫米，最佳地約為10至20毫米。硬毛的寬度較佳地約為0.25至10毫米，更佳地約為0.5至5.0毫米，再更佳地約為0.75至3.0毫米，最佳地約為1.0至2.0毫米。在一較佳實(shí)施例中，所有的硬毛具有相同的尺寸。或者，一個(gè)刷子上的硬毛可具有不同的尺寸，例如不同的長(zhǎng)度、寬度或橫截面積。將硬毛的長(zhǎng)度和底板的輪廓較佳地選擇為頂端基本共面，當(dāng)然在本發(fā)明的范圍之內(nèi)也可采用其它的布局。針對(duì)刷子10的特殊應(yīng)用可選擇硬毛36的密度和布局。硬毛36可按無(wú)序或有序的圖案設(shè)置在底座30上。較佳地，硬毛垂直于平板狀底板30。這樣就更易于將模塑而成的刷子10從模具中取出。但倘若硬毛傾斜于底板的話(huà)也同樣落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
可模塑的聚合材料較佳地是一種能被模塑的有機(jī)粘接材料，即它能在加熱的條件下變形以形成所需的形狀。該可模塑聚合物可為熱塑性聚合物、熱固性聚合物或熱塑性彈性體。在熱塑性聚合物的情況下，將有機(jī)粘接劑加熱至其熔融點(diǎn)之上，從而使聚合物流動(dòng)。這樣就會(huì)使熱塑性聚合物流入到模具的模腔內(nèi)以形成刷子10。接著，冷卻該刷子以使熱塑性粘接劑固化。
適當(dāng)?shù)臒崴苄跃酆衔锏睦影ň厶妓狨?、聚醚酰亞胺、聚酯、聚乙烯、聚砜、聚苯乙烯、聚丁烯、丙烯?丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、縮醛聚合物、聚氨酯、聚酰胺及其組合。一般而言，本發(fā)明較佳的熱塑性聚合物是那些具有高熔融溫度和良好的抗熱性能的熱塑性聚合物。熱塑性聚合物可較佳地應(yīng)用于刷子10的低速場(chǎng)合，即運(yùn)行期間的應(yīng)力較低。適用于本發(fā)明的、可從市場(chǎng)上買(mǎi)到的熱塑性聚合物的例子包括可從南卡羅來(lái)納州Sumter的EMS-American Grilon股份有限公司獲得的尼龍6,12的GrilonTMCR9共聚物；可從特拉華州Wilmington的Himont USA股份有限公司獲得的KS075聚丙烯基熱塑性塑料；以及可從得克薩斯州Houston的Shell Chemical公司獲得的DuraflexTM聚丁烯基熱塑性塑料。
在某些情況下，諸如高速、高應(yīng)力的場(chǎng)合中，該可模塑聚合物最好是熱塑性彈性體(“TPE”)或包含有熱塑性彈性體?？蓮氖袌?chǎng)上買(mǎi)到的熱塑性彈性體包括嵌段聚酯熱塑性彈性體、嵌段聚氨酯熱塑性彈性體、嵌段聚酰胺熱塑性彈性體、熱塑性彈性體和熱塑性聚合物的共混物以及離聚熱塑性彈性體。適用于本發(fā)明的嵌段熱塑性彈性體包括聚酯熱塑性彈性體、聚氨酯熱塑性彈性體及聚酰胺熱塑性彈性體、以及硅彈性體/聚酰亞胺嵌段共聚熱塑性彈性體，其中具有被適當(dāng)選擇生產(chǎn)各熱塑性彈性體的低和高等重多官能單體。
本文中所采用的“熱塑性聚合物”或“TP”的定義要比一般定義來(lái)得窄，一般定義是指“一種能在壓力和熱量的作用下軟化且流動(dòng)的材料”。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，由于熱塑性彈性體也能在壓力和熱量的作用下流動(dòng)，因而熱塑性彈性體符合熱塑性聚合物的一般定義。因此，有必要對(duì)本發(fā)明的“熱塑性塑料”作更明確的定義。本文中所采用的“熱塑性塑料”是指一種能在壓力和熱量的作用下流動(dòng)、但當(dāng)?shù)陀谄淙廴跍囟葧r(shí)不具有彈性體的彈性性質(zhì)的材料。熱塑性彈性體材料與熱塑性聚合物材料的共混物同樣落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，它甚至在本發(fā)明的長(zhǎng)絲的特定機(jī)械特性中具有更大的靈活性。
可從市場(chǎng)上買(mǎi)到的、較佳的嵌段聚酯包括那些已知的、可從特拉華州Wilimington的E.I.DuPont de Nemours and Company股份有限公司獲得的、商標(biāo)為“HytrelTM4056”、“HytrelTM5526”、“HytrelTM5556”、“HytrelTM6356”、“HytrelTM7246”及“HytrelTM8238”的嵌段聚酯，其中最佳的包括HytrelTM5526、HytrelTM5556及HytrelTM6356。可獲得一種商標(biāo)為“Riteflex”(Hoechst Celanese公司)的相似種類(lèi)的熱塑性聚酯。還可采用的聚酯熱塑性彈性體是那些已知的、可從田納西州Kingsport的Eastman化學(xué)制品股份有限公司獲得的、商標(biāo)為“Ecdel”的聚酯熱塑性彈性體；可從馬薩諸塞州Pittsfield的通用電子公司獲得的、商標(biāo)為“Lomad”的聚酯熱塑性彈性體；可從DSM Engineered Plastics獲得的、商標(biāo)為“Arnitel”的聚酯熱塑性彈性體；以及可從杜邦公司獲得的、商標(biāo)為“Bexloy”的聚酯熱塑性彈性體。還能采用的聚酯熱塑性彈性體包括那些可從賓夕法尼亞州Exton的LNP Engineering Plastics獲得的、商標(biāo)為“Lubricomp”的聚酯熱塑性彈性體，可從市場(chǎng)上買(mǎi)到混有潤(rùn)滑劑、玻璃纖維加固物和碳纖維加固物的此類(lèi)聚酯熱塑性彈性體。
可從市場(chǎng)上買(mǎi)到的、較佳的嵌段聚酰胺包括那些已知的、可從新澤西州GlenRock的Atochem股份有限公司獲得的、商標(biāo)為“Pebax”和“Rilsan”的嵌段聚酰胺。
可從市場(chǎng)上買(mǎi)到的、較佳的嵌段聚氨酯包括那些已知的、可從俄亥俄州Cleveland的B.F.Goodrich獲得的、商標(biāo)為“Estane”的嵌段聚氨酯。其它較佳的嵌段聚氨酯包括那些已知的、可從密歇根州Midland的The Dow Corning公司獲得的、商標(biāo)為“Pellethane”和“Isoplast”的嵌段聚氨酯；那些已知的、可從Morton Chemical Division,Morton Thiokol股份有限公司獲得的、商標(biāo)為“Morthane”的嵌段聚氨酯；以及那些已知的、可從密歇根州Wyandotte的BASF公司獲得的、商標(biāo)為“Elastollan”的嵌段聚氨酯。
熱塑性彈性體在美國(guó)專(zhuān)利5,443,906號(hào)(Pihl等人)中有進(jìn)一步地描述。
在含有可選用的磨粒的實(shí)施例中，該磨粒的粒度一般大約從0.1至1500微米，通常介于大約1至1000微米之間，較佳地介于50至500微米之間。這種可選用的磨?？蔀橛袡C(jī)物或無(wú)機(jī)物。
磨粒的例子包括熔融氧化鋁、陶瓷氧化鋁、經(jīng)加熱處理過(guò)的氧化鋁、碳化硅、二硼化鈦、氧化鋁鋯、金剛石、碳化硼、二氧化鈰、硅酸鋁、一氮化硼立方體、石榴石及二氧化硅。其它的磨粒例子包括實(shí)心玻璃球、空心玻璃球、碳酸鈣、聚合物泡沫材料、硅酸鹽、三水合鋁及富鋁紅柱石。如本文中所采用的，術(shù)語(yǔ)“磨?！边€包括可結(jié)合在一起以構(gòu)成一磨粒附聚物的單一的磨粒。磨粒附聚物在美國(guó)專(zhuān)利4,311,489號(hào)；4,652,275號(hào)；及4,799,939號(hào)中有進(jìn)一步地描述。磨粒還可含有一種表面涂層。這種表面涂層是已知的，它可提高研磨制品中磨粒與粘接劑之間的粘著力。
適用于本發(fā)明刷子的有機(jī)磨粒較佳地由熱塑性聚合物和/或熱固性聚合物所制成。該有機(jī)磨粒還可由諸如核桃殼、麥淀粉等之類(lèi)的天然有機(jī)材料所制成。本發(fā)明所采用的有機(jī)磨?？蔀閭€(gè)體磨粒或者個(gè)體磨粒的附聚物。這種附聚物可含有由粘接劑粘接在一起以構(gòu)成一成形塊的大量的有機(jī)磨粒。
當(dāng)在本發(fā)明模塑而成的刷子中采用有機(jī)磨粒時(shí)，該磨粒較佳地以從約0.1至約80的重量百分比、更佳地從約3至約60的重量百分比(按可模塑聚合物與有機(jī)磨粒的總重量)的范圍存在于可模塑聚合物中。該重量百分比部分取決于特殊的磨耗或刷子的應(yīng)用。
有機(jī)磨粒可由諸如聚碳酸酯、聚醚酰亞胺、聚酯、聚氯乙烯、甲基丙烯酸酯(methacrylate)、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、縮醛聚合物、聚氨酯、聚酰胺及其組合之類(lèi)的熱塑性材料所制成。一般而言，本發(fā)明較佳的熱塑性聚合物是那些具有高熔融溫度、例如大于200℃、更佳地為300℃；或者良好的抗熱性能的熱塑性聚合物。有機(jī)磨粒應(yīng)當(dāng)具有比熱塑性塑料基體更高的熔融或軟化點(diǎn)，以使有機(jī)磨?；静皇荛L(zhǎng)絲制造工藝的影響。該有機(jī)磨粒應(yīng)當(dāng)能夠在長(zhǎng)絲或刷子部分的制造過(guò)程中保持一總體微粒狀態(tài)，并因此應(yīng)當(dāng)被選擇成在長(zhǎng)絲制造工藝過(guò)程中基本不會(huì)熔融或軟化。
一種較佳的有機(jī)磨粒是可從印第安那州South Bend的Maxi Blast股份有限公司買(mǎi)到的、具有抗靜電涂層、但最好是未經(jīng)處理的、稱(chēng)為“MC”噴射(blast)介質(zhì)的一種金屬和模具清潔塑料噴射介質(zhì)。這種“MC”介質(zhì)是一種99％的蜜胺甲醛纖維素鹽，一種氨基熱固性塑料。
有機(jī)磨粒的平均努普硬度(“KNH”)一般小于約80KNH，較佳地小于約65KNH。
同時(shí)包含無(wú)機(jī)基磨粒和有機(jī)磨粒也落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
當(dāng)存在時(shí)，可選用的磨粒較佳地占磨粒和聚合物混合物重量的大約5至60％，更佳地占大約30至40％，當(dāng)然根據(jù)需要也可多可少。
可模塑的聚合材料還可包括諸如填料(包括磨料)、纖維、抗靜電劑、抗氧化劑、操作助劑、紫外光穩(wěn)定劑、助燃劑、潤(rùn)滑劑、濕潤(rùn)劑、表面活性劑、顏料、染料、耦合劑、增塑劑及懸浮劑之類(lèi)的可選用的添加物。將這些材料的數(shù)量選擇成可以提供所需的特性。
對(duì)于某些進(jìn)行精加工的場(chǎng)合而言，可模塑聚合物較佳地含有一種潤(rùn)滑劑。在可模塑聚合物中存在潤(rùn)滑劑可減小硬毛接觸工件表面時(shí)的摩擦。這樣就降低了當(dāng)對(duì)一工件進(jìn)行精加工時(shí)所產(chǎn)生的熱量。過(guò)熱會(huì)使刷子在工件上留下殘余物或以別的方式損壞工件。適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑包括例如可與熱塑性塑料和熱塑性彈性體配合使用的硬酯酸鋰、硬酯酸鋅、硬酯酸鈣、硬酯酸鋁、亞乙基雙硬脂酰胺、石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯及硅化合物。
一種較佳的硅材料的例子是在WIPO國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)為WO96/333841的、題為“具有包括聚硅氧烷的粘接體系的研磨制品”(Barber)中描述的一種高分子量的聚硅氧烷。
聚硅氧烷可以多種不同的形式獲得，例如自身是化合物或濃縮物?？捎删酃柩跬榛烊肫渲械木酆衔锏睦影ň郾?、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚縮醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)及聚酯彈性體，所有的這些材料均可在市場(chǎng)上買(mǎi)到。硅改性HytrelTM是可從市場(chǎng)上買(mǎi)到的BY27-010(或MB50-0101)，并且硅改性尼龍6,6是可從市場(chǎng)上買(mǎi)到的BY27-005(或MB50-005)，這兩種材料均來(lái)自密歇根州Midland的Dow Corning公司。從市場(chǎng)上買(mǎi)到的濃縮物通?？珊兄亓堪俜直葹?0至50的聚硅氧烷；然而，只要可實(shí)現(xiàn)成品中所需的重量百分比，本發(fā)明也可采用任意的重量百分比。潤(rùn)滑劑可較佳地以高達(dá)大約20％的重量百分比(除去磨粒的重量)的量、更佳地以大約1至10％的量存在于可模塑聚合物中，當(dāng)然根據(jù)需要也可多可少。
可模塑的聚合材料可含有下列本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的任意或所有的物質(zhì)耦合劑；填料；及磨料。
本發(fā)明的刷子10和緊固件11較佳地如本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的那樣注模而成。模具應(yīng)當(dāng)包含有與所需的刷子和緊固件的構(gòu)形相反的模腔。由此，模具的設(shè)計(jì)必須要考慮到刷子的構(gòu)形，包括底板30、硬毛35及緊固件11的尺寸和結(jié)構(gòu)。
美國(guó)專(zhuān)利5,679,067號(hào)的題為“模塑而成的研磨刷”(Johnson等人)；以及WIPO國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朩O96/333638的題為“研磨刷和長(zhǎng)絲”(Johnson等人)中揭示了較佳的模塑制品及其制造方法的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
本發(fā)明的表面加工制品還可是涂敷的研磨盤(pán)、無(wú)紡研磨表面修整盤(pán)、拋光墊、刷子或類(lèi)似的表面加工件。緊固件11可借助任何適當(dāng)?shù)氖侄?、諸如借助粘接劑連接到這樣一個(gè)表面加工制品上去。圖6中就示出了這樣一個(gè)實(shí)施例，其中表面加工制品110具有安裝在涂敷的研磨盤(pán)130上的緊固件11。圖7中示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中表面加工制品210具有安裝在無(wú)紡表面修整盤(pán)230上的緊固件11。表面加工件130、230具有工作正面132、232和背面134、234。緊固件11在中心部位處連接到制品的背面上。此類(lèi)獨(dú)立的緊固件11還可連接到本文中所述的模塑而成的刷子上，而不是與該刷子整體模塑而成。
在緊固件11是獨(dú)立構(gòu)件的任何一個(gè)實(shí)施例中，緊固件11的一較佳實(shí)施例如下所述。請(qǐng)參閱圖6和圖7，緊固件11具有一基本平坦的底座27。該底座27具有連接在涂敷的研磨盤(pán)130或表面修整盤(pán)230上的正面28。該緊固件底座的正面28最好是平滑的，以便提供足夠大的表面積，從而獲得連接到表面加工制品上所需的強(qiáng)度。同樣較佳地是，緊固件11的底座27呈圓形，當(dāng)然也可采用其它的形狀。在一較佳實(shí)施例中，緊固件11的底座27的直徑約為3厘米(1.2英寸)，當(dāng)然更大和更小的緊固件也同樣落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。與底座27的正面28相對(duì)的是背面29。如圖所示，背面29朝著緊固件底座27的外側(cè)邊緣錐削。自背面29的中心部位延伸的是如以上對(duì)于圖1-2中所示實(shí)施例所述的緊固系統(tǒng)的陽(yáng)部件。
緊固件11可含有具有適當(dāng)?shù)娜廴凇⒘鲃?dòng)和粘著特性、以便連接到表面加工制品上的任意的聚合材料。一般，可采用的聚合材料本質(zhì)上是熱塑性塑料。另外，倘若熱固性聚合材料只是稍稍交聯(lián)、或者具有穩(wěn)定的中間體或“B階”狀態(tài)、并因此可在熱量和壓力下流動(dòng)的話(huà)，則可采用該熱固性聚合材料。此類(lèi)熱塑性聚合材料的例子包括聚酰胺、聚酯、共聚酰胺、共聚酯、聚酰亞胺、聚砜及聚烯烴。一種適當(dāng)?shù)臒峁绦跃酆喜牧系睦邮欠尤┣迤崴芊?。關(guān)于這些，熱塑性塑料是較佳的，關(guān)于熱塑性塑料，聚酰胺是較佳的，其中聚己二酰己二胺(尼龍6,6)是最佳的。聚合材料可選擇地含有著色劑、填料、操作助劑及增強(qiáng)劑。著色劑的例子包括顏料和染料。填料的例子包括玻璃泡或玻璃球、顆粒狀碳酸鈣、云母等。操作助劑可為諸如硬酯酸鋰、硬酯酸鋅之類(lèi)的材料，以及已知的、用以增強(qiáng)熔融聚合材料的流動(dòng)特性的含氟聚合材料。增強(qiáng)劑可包括玻璃纖維、碳纖維及金屬纖維，所有增強(qiáng)劑的重量百分比可高達(dá)50％。倘若采用增強(qiáng)劑的話(huà)，則較佳的填料含量是重量百分比為30至45％的玻璃纖維。緊固件11可由本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人員所知的任何工藝制造而成。這些工藝包括注模成型、反應(yīng)注模成型以及傳統(tǒng)的機(jī)械加工(但不僅限于此)。較佳的是注模成型。
其上裝有一獨(dú)立緊固件11的表面加工制品的一較佳實(shí)施例為圖6中所示的表面加工制品110。表面加工件是具有正面或工作面132及背面134的涂敷的研磨盤(pán)130。該緊固件11借助例如粘接劑安裝在背面134的中心部位上。適當(dāng)?shù)耐糠蟮难心ケP(pán)130的例子包括諸如傳統(tǒng)的被涂敷的研磨制品之類(lèi)的任何已知的研磨制品，包括那些可從明尼蘇達(dá)州St.Paul的3M公司獲得的商標(biāo)為RegalTM、RegalloyTM、RegaliteTM、Green CorpsTM及TrizactTM的研磨制品。
本發(fā)明表面加工制品210的另一較佳實(shí)施例如圖7所示。該表面加工制品210包括其上連有緊固件11的表面修整盤(pán)230。該緊固件11連接到表面修整盤(pán)230的背面234上。
一種較佳的表面加工制品是無(wú)紡研磨表面修整盤(pán)230，例如可從市場(chǎng)上買(mǎi)到的、來(lái)自明尼蘇達(dá)州St.Paul的3M公司的、商標(biāo)為“SCOTCH-BRITE”A-CRS表面修整盤(pán)；A-Med表面修整盤(pán)或者A-VFN表面修整盤(pán)。此類(lèi)盤(pán)的正面或工作面232較佳地具有一由尼龍6,6短纖維制成的稀松的無(wú)紡網(wǎng)狀物，該網(wǎng)狀物已被針刺穿過(guò)一加固用尼龍斯克林襯布織物。較佳地，該網(wǎng)狀物大約有40％的短纖維穿過(guò)由斯克林布織物的經(jīng)紗和緯紗所形成的縫隙，以便將無(wú)紡網(wǎng)狀物與斯克林布織物連接在一起。其余的纖維仍保留在表面修整盤(pán)230的正面?zhèn)壬?。此外，在該稀松的無(wú)紡網(wǎng)狀物上還存在著由硬質(zhì)的熱固性樹(shù)脂和磨粒所構(gòu)成的涂層。在第3,668,453號(hào)的題為“研磨制品”(Legacy等人)的美國(guó)專(zhuān)利中更詳細(xì)地描述了一種較佳的表面修整制品。
較佳地，斯克林布織物每英寸具有至少5根經(jīng)紗和5根緯紗，更佳地每英寸具有大約16根經(jīng)紗和緯紗。較佳的紗為至少100旦尼爾，更佳地接近840旦尼爾。一根紗可為一根纖維或者用作為一個(gè)單元或被加工處理成一個(gè)單元的多根纖維。一根紗可為連續(xù)的長(zhǎng)絲或由短纖維“長(zhǎng)絲并捻(spun)”(排齊后進(jìn)行搓捻)而成的一單束。一根紗可為復(fù)絲(多于一根連續(xù)的長(zhǎng)絲)或單絲。介于經(jīng)向纖維與緯向纖維之間的開(kāi)孔面積較佳地為斯克林布總面積的至少5％，更佳地接近30％。
在圖7所示的一種極佳的表面加工制品210中，緊固件11較佳地具有直徑為3厘米的底座27，并由含有重量高達(dá)45％的加固玻璃纖維的尼龍6,6注模而成。斯克林布每英寸上較佳地含有十六根經(jīng)紗和十六根緯紗。這些紗較佳地為840旦尼爾的復(fù)絲尼龍紗。斯克林布織物較佳地具有PVC涂層以保持住織物。無(wú)紡網(wǎng)狀物包含有由針縫在斯克林布織物上的尼龍6,6短纖維，以使接近40％的纖維延伸穿過(guò)斯克林布織物的縫隙。此外，在稀松的無(wú)紡網(wǎng)狀物的正面?zhèn)?1上涂有一層由硬質(zhì)的熱固性樹(shù)脂和磨粒所構(gòu)成的涂層。諸如聚氨酯之類(lèi)的樹(shù)脂可暴露于表面修整制品的背面234。在使制品固化之后，使它成為單個(gè)的表面修整盤(pán)。
現(xiàn)在已參照了幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。上述詳細(xì)的描述只是為了理解的方便。它對(duì)于本發(fā)明不具備任何限制。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域中的那些熟練的技術(shù)人員而言一目了然的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可對(duì)實(shí)施例作多種改動(dòng)。例如，本文中所述的緊固件可使用在任何類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)工具上，例如鉆頭。因此，本發(fā)明的范圍不受本文中所述的確切細(xì)節(jié)及結(jié)構(gòu)的限制，而是由權(quán)利要求的語(yǔ)言所述的結(jié)構(gòu)以及那些結(jié)構(gòu)的等效物來(lái)限定。
權(quán)利要求
1．一種表面加工制品，它包括a)包含有一基本平坦的底板的表面加工件，所述底板具有一工作面和一背面，所述工作面具有用于對(duì)一表面進(jìn)行精加工所需的特征；以及b)位于所述背面上的一緊固件，所述緊固件具有ⅰ)與所述底板相對(duì)的第一端；ⅱ)接近所述底板的第二端；ⅲ)一錐形部分，所述錐形部分的橫截面積沿著從所述第一端到所述第二端的方向遞增；ⅳ)位于所述錐形部分與所述第二端之間的一溝槽；以及ⅴ)具有非圓形橫截面的一配合部分。
2．如權(quán)利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述配合部分的橫截面呈多邊形。
3．如權(quán)利要求2所述的表面加工制品，其特征在于，所述配合部分的橫截面呈規(guī)則的多邊形。
4．如權(quán)利要求3所述的表面加工制品，其特征在于，所述配合部分的橫截面呈六邊形。
5．如權(quán)利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述緊固件在所述溝槽處的橫截面積小于所述錐形部分的最大橫截面積。
6．如權(quán)利要求5所述的表面加工制品，其特征在于，所述緊固件在所述溝槽處的橫截面呈圓形。
7．如權(quán)利要求6所述的表面加工制品，其特征在于，所述緊固件在所述錐形部分處的橫截面呈圓形。
8．如權(quán)利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述配合部分介于所述緊固件的所述溝槽與所述第二端之間。
9．如權(quán)利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述表面加工件包括一模塑的刷子，所述刷子包含有自所述底板延伸的大量的硬毛。
10．如權(quán)利要求9所述的表面加工制品，其特征在于，所述緊固件與所述模塑的刷子整體模塑而成。
11．如權(quán)利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述表面加工件包括一被涂敷的研磨制品，所述緊固件連接到所述制品上。
12．如權(quán)利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述表面加工件包括一無(wú)紡表面修整制品，所述緊固件連接到所述制品上。
13．如權(quán)利要求1所述的表面加工制品，其特征在于，所述緊固件的所述配合部分呈錐形并在所述緊固件的所述第二端處較大。
14．一種用于將如上述權(quán)利要求1-13中的任一項(xiàng)所述的一表面加工制品可釋放地連接到一支承座上的快速釋放系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括a)如權(quán)利要求1-13中的任一項(xiàng)所述的一表面加工制品；以及b)一支承座，它包含有ⅰ)具有一正面和一背面的一本體；以及ⅱ)設(shè)于所述正面的一安裝開(kāi)孔，所述開(kāi)孔由基本垂直于所述本體的內(nèi)表面所形成，并形成與所述配合部分的橫截面相對(duì)應(yīng)的非圓形橫截面，在所述開(kāi)孔內(nèi)設(shè)有用于與所述緊固件內(nèi)的所述溝槽可釋放地接合的彈性裝置。
15．一種與旋轉(zhuǎn)的表面加工件配合使用的緊固件，所述緊固件包括具有正面和背面的一底座和自所述背面延伸的一緊固件構(gòu)件；所述緊固件構(gòu)件包括與所述底座相對(duì)的第一端、接近所述底座的第二端、其橫截面積沿著從所述第一端到所述第二端的方向遞增的一錐形部分、位于所述錐形部分與所述第二端之間的一溝槽以及具有非圓形橫截面的一配合部分。
16．如權(quán)利要求15所述的緊固件，其特征在于，所述配合部分的橫截面呈多邊形。
17．如權(quán)利要求16所述的緊固件，其特征在于，所述配合部分的橫截面呈規(guī)則的多邊形。
18．如權(quán)利要求17所述的緊固件，其特征在于，所述配合部分的橫截面呈六邊形。
19．如權(quán)利要求18所述的緊固件，其特征在于，所述緊固件構(gòu)件在所述溝槽處的橫截面積小于所述錐形部分的最大橫截面積。
20．如權(quán)利要求19所述的緊固件，其特征在于，所述緊固件構(gòu)件在所述溝槽處的橫截面呈圓形。
21．如權(quán)利要求20所述的緊固件，其特征在于，所述緊固件構(gòu)件在所述錐形部分處的橫截面呈圓形。
22．如權(quán)利要求21所述的緊固件，其特征在于，所述配合部分介于所述緊固件構(gòu)件的所述溝槽與所述第二端之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含有快速釋放緊固件的表面加工制品。該緊固件包括:與該制品相對(duì)的第一端、接近該制品的第二端、其橫截面積沿著從第一端到第二端的方向遞增的錐形部分、位于該錐形部分與第二端之間的一溝槽以及具有非圓形橫截面的一配合部分。較佳地,該配合部分的橫截面呈六邊形。本發(fā)明還揭示了一種與該表面加工制品配合使用的支承座。該支承座包含有其橫截面積與緊固件配合部分的橫截面積相對(duì)應(yīng)的一開(kāi)孔。在該支承座的開(kāi)孔內(nèi)還設(shè)有一O形圈,它與緊固件內(nèi)的溝槽嚙合。
文檔編號(hào)B24B45/00GK1278755SQ98810899
公開(kāi)日2001年1月3日 申請(qǐng)日期1998年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月10日
發(fā)明者A·P·利迪克 申請(qǐng)人:美國(guó)3M公司