專利名稱：經(jīng)等離子處理的磨料制品及其制造方法
經(jīng)等離子處理的磨料制品及其制造方法
背景技術(shù)：
一般被稱為結(jié)構(gòu)化磨料制品的磨料制品可商購獲得，可用于表面的修整。結(jié)構(gòu)化 磨料制品具有固定到背襯上的在形貌上被結(jié)構(gòu)化的磨料涂層。結(jié)構(gòu)化磨料層具有多個(gè)成形 研磨復(fù)合物，每個(gè)復(fù)合物都具有分散于交聯(lián)粘合劑中的磨粒。在許多情況下，成形的研磨復(fù) 合物通過利用模具被精確地成形，從而形成各種幾何形狀(例如錐形)。此類結(jié)構(gòu)化磨料制 品的例子包括3M公司(St.Paul，MN)以商品名“TRIZACT”銷售的結(jié)構(gòu)化磨料制品。結(jié)構(gòu)化 磨料制品可應(yīng)用于汽車行業(yè)，用以去除基于氨基甲酸酯、丙烯酸酯、或者硅酸鹽等化學(xué)物質(zhì) 的汽車透明涂層中的缺陷。尤其適合去除透明涂層缺陷的磨料制品可以商品名466LA-3M TRIZACT FINESSE-IT FILM 商購獲得。結(jié)構(gòu)化磨料制品在最初使用時(shí)可能無法有力切削，但在后續(xù)的使用中可觀察到切 削有所改善。這種情況之所以會(huì)發(fā)生，是因?yàn)槟チＢ裼谘心?fù)合物主體中的交聯(lián)粘合劑中 而無法用于研磨。本領(lǐng)域采用了一項(xiàng)技術(shù)來解決低效率初始切削問題，該技術(shù)對(duì)初始使用 之前的結(jié)構(gòu)化磨料制品的外表面進(jìn)行了預(yù)處理，預(yù)處理方式為使用另一種磨料制品或者一 種研磨漿液研磨外表面。然而，該技術(shù)不能精確控制，并且對(duì)于磨料制品的大規(guī)模生產(chǎn)而言 是耗時(shí)的。另一項(xiàng)技術(shù)包括在壓印圖案以形成結(jié)構(gòu)化磨料層前在研磨漿液上層施加松散的 磨料，然后使研磨漿液固化，如授予Wei的美國專利No. 5，863，306中所公開的方法。然而， 由于壓印處理時(shí)研磨漿液中的交聯(lián)粘合劑被擠出磨粒并被重新布置，外表面上的很多磨粒 仍被研磨漿液中的交聯(lián)粘合劑覆蓋。此外，很多磨粒未與磨料層的外表面粘合或者較弱粘 合在磨料層的外表面上。這就會(huì)在制備磨料制品時(shí)引起問題并且在使用磨料制品時(shí)導(dǎo)致出 現(xiàn)不良性能。為解決這些問題，通常需要后續(xù)涂覆附加的頂部復(fù)膠層(如授予Nevoret的 美國專利No. 6，451，076所討論)，由于磨粒不再完全暴露，該后續(xù)涂覆操作增加了成本并 降低了初始切削率。另一項(xiàng)技術(shù)包括使用水溶性聚合物來將磨粒布置在結(jié)構(gòu)化磨料層上，如提交于 2007^7^ 13Structured Abrasive Layer,AndMethod of Making and Using Same”(結(jié)構(gòu)化磨料層及其制備和使用方法)的美國待審專利申請(qǐng)No. 11/777701中所討 論。然而，使用磨料制品期間需要用水來溶解水溶性聚合物，并且需要花費(fèi)一定的時(shí)間松散 的磨粒才能磨損結(jié)構(gòu)化磨料層的表面，從而使處于成形研磨復(fù)合物內(nèi)的磨粒暴露在外。另一項(xiàng)技術(shù)包括使用低能等離子蝕刻工藝，如JP2001334473A中所討論，該技術(shù) 應(yīng)用于具有高度均勻的單層磨粒的拋光制品。然而，上述專利所公開的技術(shù)導(dǎo)致各向異性 蝕刻，各向異性蝕刻不會(huì)均勻蝕刻具有顯著形貌特征的結(jié)構(gòu)化磨料制品，以使成形研磨復(fù) 合物形成結(jié)構(gòu)化磨料層。上述專利所公開的技術(shù)采用低壓、低功率設(shè)置以及純氧氣或純氬 氣，從而導(dǎo)致形成各向異性蝕刻條件。這些條件致使只蝕刻平行于背襯的磨料制品的平表 面。如果上述專利所公開的蝕刻條件用于對(duì)結(jié)構(gòu)化磨料制品進(jìn)行等離子蝕刻，則不平行于 背襯的結(jié)構(gòu)化磨料層的區(qū)域(例如成形研磨復(fù)合物的傾斜或豎直側(cè)壁)將被較少蝕刻或者 完全不被蝕刻。所得的磨料制品因各向異性蝕刻工藝加工而具有顯著的非均勻性。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過等離子處理的方法處理諸如結(jié)構(gòu)化磨料制品的磨料制品，可從 結(jié)構(gòu)化磨料層的外表面磨損除去形成研磨復(fù)合物的交聯(lián)粘合劑，從而均勻地暴露至少一部 分分散于成形研磨復(fù)合物中的磨粒。根據(jù)等離子處理的工藝條件，可以從外表面上僅磨損 掉一小部分或基本上所有的交聯(lián)粘合劑。因此，由于可以精確控制暴露磨粒的暴露程度、高 度或區(qū)域，磨料制品的初始切削率是可以控制的。出人意料的是，甚至當(dāng)基本上所有的交聯(lián) 粘合劑都從結(jié)構(gòu)化磨料層的外表面去除，使得大部分磨粒都可見時(shí)，磨粒仍然粘附于研磨 復(fù)合物上，這是因?yàn)楣潭チ５幕捉宦?lián)粘合劑不受等離子處理影響。等離子處理利用工藝條件來得到各向同性的蝕刻，使得不論磨料制品位于成形研 磨復(fù)合物上何處位置，磨料制品的暴露程度都大體上均勻。據(jù)信均勻的暴露可提高切削率 并延長磨料制品的壽命。如果磨料制品經(jīng)過等離子處理的話，則各向同性的等離子處理可 以降低外表面碳原子百分比，使得其能被測(cè)定。從而，在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)化磨料制品，該結(jié)構(gòu)化磨料制品具有粘附 于背襯第一主表面上的結(jié)構(gòu)化磨料層；該結(jié)構(gòu)化磨料層具有多個(gè)成形研磨復(fù)合物，此復(fù)合 物由交聯(lián)粘合劑中的多個(gè)磨粒形成；該結(jié)構(gòu)化磨料層具有外表面，該外表面包括多個(gè)精確 暴露的磨粒。在另一方面，本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)化磨料制品，該結(jié)構(gòu)化磨料制品具有粘附于背 襯第一主表面上的結(jié)構(gòu)化磨料層；該結(jié)構(gòu)化磨料層具有多個(gè)成形研磨復(fù)合物，此復(fù)合物由 交聯(lián)粘合劑中的多個(gè)磨粒形成；并且該結(jié)構(gòu)化磨料層具有外表面，該外表面碳含量小于約 60原子％。在另一方面，本發(fā)明涉及一種方法，該方法包括將結(jié)構(gòu)化磨料層的外表面與含氧 的等離子接觸；該結(jié)構(gòu)化磨料層包括多個(gè)成形研磨復(fù)合物，該復(fù)合物由交聯(lián)粘合劑中的多 個(gè)磨粒形成，并且該結(jié)構(gòu)化磨料層粘附于背襯第一主表面上。


本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明的討論僅是對(duì)示例性實(shí)施例的描述，并 不旨在限制本發(fā)明的更廣泛的方面，其中更廣泛的方面體現(xiàn)在示例性構(gòu)造中。圖1A示出了磨料制品。圖1B示出了圖1A的環(huán)形區(qū)域1B處的結(jié)構(gòu)化磨料層的近距離視圖。圖1C是在圖1B的1C-1C處獲得的橫截面圖，示出了結(jié)構(gòu)化磨料層中暴露的磨粒， 該結(jié)構(gòu)化磨料層是通過對(duì)圖1A的磨料制品進(jìn)行等離子處理而制備的。圖2A是結(jié)構(gòu)化磨料層經(jīng)過2分鐘等離子處理后的外表面的掃描電子顯微圖，放大 倍數(shù)為約800X倍。圖2B是結(jié)構(gòu)化磨料層經(jīng)過2分鐘等離子處理后的外表面的掃描電子顯微圖，放大 倍數(shù)為約2000X倍。圖3A是結(jié)構(gòu)化磨料層經(jīng)過5分鐘等離子處理后的外表面的掃描電子顯微圖，放大 倍數(shù)為約800X倍。圖3B是結(jié)構(gòu)化磨料層經(jīng)過5分鐘等離子處理后的外表面的掃描電子顯微圖，放大倍數(shù)為約2000X倍。圖4A是結(jié)構(gòu)化磨料層經(jīng)過10分鐘等離子處理后的外表面的掃描電子顯微圖，放 大倍數(shù)為約800X倍。圖4B是結(jié)構(gòu)化磨料層經(jīng)過10分鐘等離子處理后的外表面的掃描電子顯微圖，放 大倍數(shù)為約2000X倍。圖5是結(jié)構(gòu)化磨料層用另一種磨料制品預(yù)處理后的外表面的掃描電子顯微圖，放 大倍數(shù)為約2，000X倍。圖6是具有以水溶性聚合物定位的磨粒的結(jié)構(gòu)化磨料層的外表面的掃描電子顯 微圖，放大倍數(shù)為約1，000X倍。圖 7 是針對(duì)得自 Saint-Gobain Abrasives Technology 公司的商品 NORAX U321X5 的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)化磨料層的外表面的掃描電子顯微圖，放大倍數(shù)為約2000X倍。在說明書和附圖中重復(fù)使用的引用字符旨在表示本發(fā)明的相同或類似的部件或 元件。紅如本文所用，詞語“包含”、“具有”和“包括”在法律上是具有等同含義的開放型術(shù) 語。因此，除了列舉的元件、功能、步驟或限制之外，還可以有其他未列舉的元件、功能、步驟 或限制。如本文所用，“結(jié)構(gòu)化磨料層”是由包括交聯(lián)粘合劑和多個(gè)磨粒的多個(gè)成形研磨 復(fù)合物形成。成形研磨復(fù)合物可以粘附于背襯，從而形成涂布的磨料制品。位于背襯上的 成形研磨復(fù)合物可以隨機(jī)布置或排列為重復(fù)圖案。位于背襯上的成形研磨復(fù)合物的形狀、 尺寸、高度、空間密度、或者其他物理特性可以是變化的。可使用若干方法形成結(jié)構(gòu)化磨料 層。在一種方法中，使用卷筒紙凹版印刷涂層機(jī)將包括可交聯(lián)粘合劑和磨粒的研磨漿液印 刷在背襯上，從而形成多個(gè)成形研磨復(fù)合物。在另一種方法中，可將研磨漿液沉積到背襯 上，然后進(jìn)行壓印而形成多個(gè)成形研磨復(fù)合物，如美國專利No. 5，863，306,5, 833，724以及 6，451，076中所公開。在又一方法中，可將研磨漿液沉積到具有包含所需圖案的反演圖案的 多個(gè)腔體的模具中，并使可交聯(lián)粘合劑至少部分地固化，從而形成多個(gè)成形研磨復(fù)合物，如 美國專利 No. 5，152，917,5, 304，223,5, 378，251 以及 5，437，754 中所公開。如本文所用，“精確成形研磨復(fù)合物”是由置于模具腔體中的研磨漿液形成，該研 磨漿液在從模具中取出前至少部分被固化。與卷筒紙凹版印刷或者壓印方法生產(chǎn)成形研磨 復(fù)合物不同，模制/部分固化方法制得的成形研磨復(fù)合物具有明顯更好的形狀保持性、邊 緣輪廓以及具有大體上復(fù)制模具表面的表面或形狀，這可通過成形研磨復(fù)合物在置于模具 中時(shí)至少部分固化來大體上復(fù)制模具表面。如本文所用，“精確暴露的磨粒”意指含有磨粒的交聯(lián)粘合劑通過等離子蝕刻被去 除至少一部分，使得至少一部分磨粒暴露或者高于周圍的交聯(lián)粘合劑。因此，磨粒暴露部分 的邊緣呈現(xiàn)出鋒利并且明顯的特征。磨粒暴露部分和交聯(lián)粘合劑的分界線鋒利并且明顯， 并且界面基本上不會(huì)由于機(jī)械作用(如壓印)而蹭臟或者由于毛細(xì)管作用而芯吸。磨粒暴 露部分基本上不含任何殘留的交聯(lián)粘合劑。如本文所用，“密集”意指除了磨料層或模具的周邊這些顯然不可能的地方外，每 個(gè)錐形研磨復(fù)合物的底面(或每個(gè)腔體的開口)都沿其整個(gè)周長鄰接相鄰的錐形研磨復(fù)合物(或腔體)，無論截錐形研磨復(fù)合物或非截錐形研磨復(fù)合物均是如此。如本文所用，“基本上由密集的研磨復(fù)合物組成”(例如，截錐形研磨復(fù)合物或錐形 研磨復(fù)合物)意指雖然存在(例如，由所采用的制造工藝引起)一定程度的變化(例如，在 高度、形狀、或密度方面的變化)，但這種變化不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)化磨料制品的研磨特性(例如，切 削、產(chǎn)品壽命、或最終所得表面拋光的光滑度)有實(shí)質(zhì)性的影響?！盎旧嫌擅芗惑w組成”(如截錐形腔體或錐形腔體)組成的意思是雖然存在 (如由所采用的制造工藝引起)一定程度的變化(如在深度、形狀、或密度方面的變化)，但 這種變化不會(huì)對(duì)最終所得的結(jié)構(gòu)化磨料制品的研磨特性(如切削、產(chǎn)品壽命、或最終所得 表面拋光的光滑度)有實(shí)質(zhì)性的影響。
具體實(shí)施例方式磨料制品可包括固定于背襯第一主表面上的結(jié)構(gòu)化磨料層。圖1A-1C示出了結(jié)構(gòu) 化磨料制品。現(xiàn)在參見圖1A，結(jié)構(gòu)化研磨盤100具有背襯110，背襯110具有第一主表面和 第二主表面，分別為115和117?？扇芜x的粘合劑層120接觸并固定于第一主表面115上、 并與其共延伸。結(jié)構(gòu)化磨料層130具有外邊界150，并且該結(jié)構(gòu)化磨料層130接觸并固定于 背襯110的第一主表面115上、并與其共延伸(如果不存在可任選的粘合劑層120的話)， 或者接觸并固定于可任選的粘合劑層120上、并與其共延伸(如果存在可任選的粘合劑層 120的話)。如圖1B所示，結(jié)構(gòu)化磨料層130包含多個(gè)凸起的研磨區(qū)160以及網(wǎng)166。每 個(gè)凸起的研磨區(qū)160基本上由密集的多個(gè)錐形研磨復(fù)合物162組成，錐形研磨復(fù)合物162 具有第一高度164。網(wǎng)166基本上由密集的截頭錐形研磨復(fù)合物168組成，錐形研磨復(fù)合 物168具有第二高度170。網(wǎng)166連續(xù)鄰接凸起的研磨區(qū)160并將其彼此分開、并與外邊 界150共延。錐形研磨復(fù)合物162的第一高度高于截錐形研磨復(fù)合物168的第二高度170。 可任選的機(jī)械附連中間層140固定于第二主表面117上。據(jù)信，上述錐形研磨復(fù)合物和截錐形研磨復(fù)合物網(wǎng)的組合有利于清除垃圾(如塵 屑)以及有效地捕集粉塵，可在研磨過程中(尤其有助于人工研磨過程)增大分布于錐形 復(fù)合物上的摩擦壓力的比例并減少粘滯。現(xiàn)在參見圖1C，錐形研磨復(fù)合物162和截錐形研磨復(fù)合物168每個(gè)都包含磨粒 137和交聯(lián)粘合劑138。結(jié)構(gòu)化磨料層130的外表面180的至少一部分包含多個(gè)精確暴露 的磨粒174。精確暴露的磨粒由至少一部分外表面180經(jīng)過等離子處理而形成。電離的等 離子從外表面180上腐蝕掉或者去除交聯(lián)粘合劑138，逐步暴露出基底磨粒的更多表面區(qū) 域。在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，磨粒137總表面區(qū)域的約5%至約90%、或總表面區(qū)域 的約10%至約90%、或總表面區(qū)域的約25%至約90%、或總表面區(qū)域的約50%至約90%、 或總表面區(qū)域的約75%至約90%是精確暴露的并且不含交聯(lián)粘合劑138?，F(xiàn)在參見圖2A和2B，經(jīng)過兩分鐘等離子處理后，結(jié)構(gòu)化磨料層130的外表面180 的小于約50%的表面區(qū)域包含精確暴露的磨粒。外表面180的大部分由交聯(lián)粘合劑138形 成，并且具有相對(duì)光滑的外觀。當(dāng)精確暴露的磨粒174大部分存在于成形研磨復(fù)合物表面 上時(shí)，錐形研磨復(fù)合物162的邊緣主要是交聯(lián)粘合劑138。精確暴露的磨粒174從交聯(lián)粘 合劑138中輕微突出，從而增加了表面粗糙度。如圖所示，磨粒的暴露程度在結(jié)構(gòu)化磨料層130的所有位置上是大體均勻的，這些位置包括成形研磨復(fù)合物頂部以及相鄰成形研磨復(fù) 合物之間的凹部?，F(xiàn)在參見圖3A和3B，經(jīng)過五分鐘等離子處理后，結(jié)構(gòu)化磨料層130的外表面180 的大于約50%的表面區(qū)域包含精確暴露的磨粒。外表面180的大部分由精確暴露的磨粒形 成，從而提供更高的表面粗糙度。錐形研磨復(fù)合物162的邊緣主要是單個(gè)精確暴露的磨粒， 但是某些部分的交聯(lián)粘合劑138仍然存在。成形研磨復(fù)合物(162、168)表面的大部分區(qū)域 被精確暴露的磨粒174覆蓋。精確暴露的磨粒174從交聯(lián)粘合劑138中明顯突出，從而顯 著增大了表面粗糙度。如圖所示，磨粒的暴露程度在結(jié)構(gòu)化磨料層上的所有位置上是大體 均勻的，這些位置包括成形研磨復(fù)合物的頂部、表面和邊緣、以及相鄰成形研磨復(fù)合物之間 的凹部。現(xiàn)在參見圖4A和4B，經(jīng)過10分鐘等離子處理后，結(jié)構(gòu)化磨料層130的外表面180 的大于約90%的表面區(qū)域包含精確暴露的磨粒。幾乎整個(gè)外表面180是由精確暴露的磨粒 形成的，從而提供明顯更高的表面粗糙度。錐形研磨復(fù)合物162的邊緣主要是單個(gè)精確暴 露的磨粒，并且只有一小部分交聯(lián)粘合劑138仍然存在。成形研磨復(fù)合物(162、168)的表 面區(qū)域幾乎全被精確暴露的磨粒174覆蓋。精確暴露的磨粒174看起來像是單個(gè)磨粒一個(gè) 接一個(gè)粘附在表面上，直到所有交聯(lián)粘合劑138都被覆蓋。很有意思的是，注意到精確暴露 的磨粒的暴露量大體上是相同的，與所存在的幾何形狀無關(guān)。值得注意的是相鄰成形研磨 復(fù)合物之間的凹部的暴露程度以及在表面上的暴露程度或沿表面相交邊緣的暴露程度或 在成形研磨復(fù)合物頂部的暴露程度。在所有區(qū)域中，精確暴露的磨粒從交聯(lián)粘合劑138中 突出的量大致相同。無意受限于理論，據(jù)信在成形研磨復(fù)合物的凹部中和在成形研磨復(fù)合物的側(cè)面和 頂部上具有精確暴露的磨?？商峁╋@著的優(yōu)點(diǎn)，即使精確暴露的磨?？赡懿辉诔跏紩r(shí)接觸 工件的表面。具體地講，根據(jù)研磨的材料而定，成形研磨復(fù)合物側(cè)面的一部分可以作為研磨 工作表面。透明涂層、油漆以及其他相對(duì)柔軟的材料可使成形研磨復(fù)合物利用成形研磨復(fù) 合物的頂部和側(cè)面更深地切入油漆層。當(dāng)只有成形研磨復(fù)合物頂部具有暴露的磨粒時(shí)，切 削率可能降低。其次，在凹部以及不接觸表面的側(cè)面上具有精確暴露的磨粒據(jù)信可提供更 長的磨料制品使用壽命。隨著成形研磨復(fù)合物的高度在使用過程中下降，所呈現(xiàn)的精確暴 露的磨粒有利于磨損交聯(lián)粘合劑。因此，最新的、鋒利的精確暴露的磨粒在整個(gè)結(jié)構(gòu)化磨料 層中都存在，直到結(jié)構(gòu)化磨料層被完全磨掉。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)化磨料層130具有由多個(gè)磨粒137、交聯(lián)粘合劑 138以及多個(gè)水溶性粒子139形成的多個(gè)研磨復(fù)合物。水溶性粒子通常不溶于用于形成研 磨復(fù)合物的粘合劑前體。當(dāng)磨料制品在使用時(shí)暴露于水中時(shí)，水溶性粒子開始溶解。因此， 磨料制品可被制成更易蝕的形式，從而提高對(duì)于某些應(yīng)用的性能，例如去除硬汽車透明涂 層(如 PPG Industries 9911)中的缺陷。發(fā)明人已確定對(duì)磨料制品的等離子處理可用于暴露交聯(lián)粘合劑中的水溶性粒子， 從而增強(qiáng)研磨復(fù)合物的分解能力。此外，如實(shí)例中所示，未對(duì)所得磨料制品進(jìn)行等離子處理 時(shí)，使用水溶性粒子并不顯著提高性能。因此，將水溶性粒子與等離子處理相結(jié)合對(duì)于某些 應(yīng)用而言可產(chǎn)生具有優(yōu)異性能的磨料制品。水溶性粒子可以是水溶性無機(jī)粒子或有機(jī)粒子，例如有機(jī)鹽或者可溶性聚合物粒
8子。合適的水溶性粒子包括(例如)糖、糖粉、右旋糖、二糖和多糖、淀粉、諸如金屬鹵化物鹽 的可溶性鹽、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酰胺、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、葡聚 糖、聚乙烯醇、黃原膠、瓜耳膠、或者它們的混合物。水溶性粒子的平均粒度可在約0. 05至 約500微米之間、或在約1至100微米之間的范圍內(nèi)。水溶性粒子可混合于用以形成研磨 復(fù)合物的漿液中，施用含量范圍為約0. 5重量％和約70重量％之間、或約1重量％和約30 重量％之間、或約3重量％和約20重量％之間、或約0. 5重量％至約8重量％之間、或約1 重量％至約7重量％之間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，水溶性粒子易溶于水。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，至少 5克、至少10克、至少20克、至少30克、或至少40克的水溶性粒子在25攝氏度時(shí)可溶于 100克的水中?，F(xiàn)在參見圖5-6，圖中示出了三個(gè)比較磨料制品的結(jié)構(gòu)化磨料層。在圖5中，類似 于圖1-4中所示磨料制品的磨料制品通過使用另一磨料制品研磨外表面來進(jìn)行預(yù)處理。如 圖所示，只有結(jié)構(gòu)化磨料層中的成形研磨復(fù)合物的頂部被改變。側(cè)面和成形研磨復(fù)合物之 間的凹部未改變。在磨損的成形研磨復(fù)合物頂部，單個(gè)磨粒在放大2，000倍時(shí)不可分辨。相 比之下，在圖2A和2B中，單個(gè)精確暴露的磨粒在只經(jīng)過兩分鐘等離子處理后，僅放大800 就易于分辨。在圖6中，示出了根據(jù)提交于2007年7月13日、名稱為“Structured Abrasive with Overlay, and Method of Making and Using the Same" ( 其有涂層的結(jié)構(gòu)化磨料及 其制備和使用方法)的美國專利申請(qǐng)No. 11/777701中所公開的方法制備的磨料制品。磨 粒和聚乙烯醇的混合物被施加到具有結(jié)構(gòu)化磨料層的磨料制品上，該結(jié)構(gòu)化磨料層包含錐 形研磨復(fù)合物。如圖所示，結(jié)構(gòu)化磨料層上的磨粒不是精確暴露的。與圖2-4中僅放大800 倍所示的精確暴露的磨粒的邊緣不同，該磨粒的邊緣不鋒利并且即使放大2，000倍仍然不 明顯。尤其應(yīng)注意到相鄰成形研磨復(fù)合物之間的凹部中單個(gè)的磨粒不可分辨的方式。另外， 更多磨粒聚集在結(jié)構(gòu)化磨料層的凹部和下部，而更少磨粒聚集在成形研磨復(fù)合物的頂端和 表面，從而導(dǎo)致磨粒的不均勻。在圖7中，示出了可商購的具有結(jié)構(gòu)化磨料層的磨料制品，其以商品名“N0RAX U321X5”購自Saint-Gobain Abrasives公司。磨料制品據(jù)信是根據(jù)美國專利No. 6，451，076 中公開的方法生產(chǎn)的，其中頂部復(fù)膠層位于壓印的結(jié)構(gòu)化磨料層上方。如放大2，000倍所 示，磨粒全部被頂部復(fù)膠層覆蓋，并且不是如圖2-4中所示的精確暴露的。圖2-4所示的磨料制品是通過用等離子處理磨料制品從而均勻地暴露結(jié)構(gòu)化磨 料層中所有位置的磨粒而制成?？烧{(diào)節(jié)等離子處理的條件以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化磨料層的各向同性 蝕刻，從而均勻地磨損交聯(lián)粘合劑，即便可造成結(jié)構(gòu)化磨料層高度和幾何形狀的顯著改變。在等離子處理過程中，由室內(nèi)氣體在設(shè)備中產(chǎn)生的等離子是通過給至少一根電極 供電(例如，從在以0. 001到100MHz頻率運(yùn)行的RF發(fā)電機(jī)供給)而形成和維持的。電極 系統(tǒng)可以對(duì)稱或不對(duì)稱。在一些等離子設(shè)備中，接地電極和供電電極之間的電極表面積比 率為2 1至4 1或3 1至4 1。供電電極可以用(例如)水冷卻。對(duì)于離散的相 對(duì)平坦的物體(例如磨料制品)而言，等離子沉積是可以實(shí)現(xiàn)的，例如通過將制品放置在與 不對(duì)稱電極構(gòu)造的較小電極直接接觸來實(shí)現(xiàn)。由于供電電極和制品之間的電容耦合，這樣 可以讓制品充當(dāng)電極。
RF電源以在0.01至50MHz、或13. 56MHz、或其任何整數(shù)倍(如1、2或3)范圍內(nèi)的 典型頻率供電。RF電源可以為諸如13. 56MHz振蕩器之類的RF發(fā)生器。為了獲得高效的電 耦合(即，其中反射功率為入射功率的一小部分)，可以通過網(wǎng)絡(luò)將電源連接到電極，該網(wǎng) 絡(luò)用來將電源的阻抗與傳輸線路的阻抗(通常為50歐姆電抗)相匹配，從而通過同軸傳輸 線路高效傳輸RF能。一種類型的匹配網(wǎng)絡(luò)(其包括兩個(gè)可變電容器和一個(gè)感應(yīng)器)可以 商品名AMN 3000得自Plasmatherm(St. Petersburg, FL)。傳統(tǒng)的電耦合方法涉及在被供 電電極和電源之間的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用隔直流電容器。這種隔直流電容器可以防止直流 偏壓被分流到其余電路。相反，接地電極內(nèi)的直流偏壓被分流。雖然RF電源的可接受頻率 范圍可以足夠高，以便在較小電極上形成大的負(fù)直流自偏壓，但該頻率范圍不應(yīng)高至使得 在所得等離子內(nèi)產(chǎn)生駐波，這會(huì)造成等離子處理低效。除了磨料制品的間歇處理之外，研磨材料的輥和連續(xù)纖維網(wǎng)可使用連續(xù)等離子反 應(yīng)器進(jìn)行處理，該反應(yīng)器采用如美國專利No. 5，888，594,5, 948，166,7, 195，360 ；以及美國 專利申請(qǐng)No. 2003/0134515中描述的技術(shù)。連續(xù)等離子處理設(shè)備通常包括可由射頻(RF) 電源供電的旋轉(zhuǎn)筒電極、用作接地電極的接地室、以連續(xù)移動(dòng)網(wǎng)形式連續(xù)提供待處理制品 的進(jìn)料卷軸、以及收集處理后制品的收取卷軸。進(jìn)料卷軸和收取卷軸可任選地封閉于室內(nèi)， 或者只要低壓等離子維持于室內(nèi)，也可在室外操作。如果需要，可在電動(dòng)筒電極附近增加同 心接地電極以實(shí)現(xiàn)附加的間距控制。入口以蒸汽或液體形式向室內(nèi)提供合適的處理氣體。在本發(fā)明中，結(jié)構(gòu)化磨料層通過單獨(dú)或結(jié)合使用以下條件來提供各向同性等離子 蝕刻條件，從而進(jìn)行均勻等離子處理較高氣壓、較長處理時(shí)間、較高設(shè)置功率、或與氧氣混 合的碳氟化合物氣體。各向同性等離子蝕刻條件可以在高壓時(shí)應(yīng)用純氧或在低壓時(shí)應(yīng)用O2 和C3F8的混合氣體。處理氣壓一般為50毫托至10，000毫托、或60毫托至1，000毫托、或 250毫托至550毫托。處理時(shí)間一般為2分鐘至15分鐘、或4分鐘至12分鐘、或5分鐘至 10分鐘。處理氣體包括(例如)純氧或者氧氣和C3F8的混合物。C3F8氣體的流速除以C3F8 氣體和O2氣體的混合氣體的總流速的比率一般為0. 10至0. 30、或0. 15至0. 25，并且混合 氣體總流速一般為0. 1至10升/分鐘。等離子蝕刻工藝的處理設(shè)置功率一般為0. 1至1. 0 瓦特/平方厘米電極面積。雖然圖2-4中所示是對(duì)結(jié)構(gòu)化磨料制品進(jìn)行等離子處理，其他磨料制品也可用等 離子處理從而改變外表面的表面特性。用于等離子處理的合適磨料制品包括(例如)諸如 磨輪的粘結(jié)磨料制品、背襯上涂覆有磨料層或結(jié)構(gòu)化磨料層的涂附磨料制品、以及包含纖 維基質(zhì)、粘合劑和磨粒的非織造磨料制品。對(duì)于如圖1所示的涂布的磨料制品，合適的背襯包括(例如)聚合物膜(包括預(yù) 處理的聚合物膜)、布料、紙張、多孔和非多孔的聚合物泡沫、硫化纖維、纖維強(qiáng)化的熱塑性 背襯、熔紡或熔噴無紡布、它們的經(jīng)過處理的形式(如經(jīng)過防水處理)、以及它們的組合。用 于聚合物膜的合適的熱塑性聚合物包括(例如)聚烯烴(如聚乙烯和聚丙烯)、聚酯(如聚 對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺(如尼龍_6和尼龍_6，6)、聚酰亞胺、聚碳酸酯、這些聚合物 的共混物、以及它們的組合。通常，背襯的至少一個(gè)主表面是光滑的(例如，該表面可用作第一主表面)。背襯 的第二主表面可以包括防滑或摩擦涂層。此類涂層的例子包括分散在粘合劑內(nèi)的無機(jī)顆粒 (如碳酸鈣或石英)。
背襯可以包含各種添加劑。合適的添加劑的例子包括著色劑、加工助劑、增強(qiáng)纖 維、熱穩(wěn)定劑、UV穩(wěn)定劑、和抗氧化劑?？捎玫奶盍系睦影ㄕ惩?、碳酸鈣、玻璃珠、滑石 粉、黏土、云母、木屑和炭黑。在一些實(shí)施例中，背襯可以是復(fù)合膜，如(例如)具有兩個(gè)或 更多個(gè)分立層的共擠出薄膜。結(jié)構(gòu)化磨料層可具有以密集的布置方式排列的錐形研磨復(fù)合物，以形成凸起的研 磨區(qū)域。凸起的研磨區(qū)域通常都具有相同的形狀，并且按照重復(fù)的圖案布置在背襯上，不過 這兩點(diǎn)均不是必須的。術(shù)語“錐形研磨復(fù)合物”是指具有棱錐形狀(也就是說，具有多邊形底面和相交于 同一點(diǎn)(頂點(diǎn))的三角形側(cè)面的立體圖形)的研磨復(fù)合物。合適的棱錐形狀類型的例子包 括三棱錐、四棱錐、五棱錐、六棱錐、以及它們的組合。棱錐可以是規(guī)則的(也就是說，所有 側(cè)面都相同)或不規(guī)則的。棱錐的高度為頂點(diǎn)到底面的最小距離。術(shù)語“截錐形研磨復(fù)合物”是指具有截棱錐形狀(也就是說，具有多邊形底面和相 交于同一點(diǎn)(頂點(diǎn))的三角形側(cè)面的立體圖形，其中頂端被切除，并且由平行于底面的平面 所代替)的研磨復(fù)合物。合適的截錐形狀類型的例子包括三棱截錐、四棱截錐、五棱截錐、 六棱截錐、以及它們的組合。截棱錐可以是規(guī)則的(也就是說，所有側(cè)面都相同)或不規(guī)則 的。截棱錐的高度為頂點(diǎn)到底面的最小距離。對(duì)于精加工應(yīng)用而言，錐形研磨復(fù)合物(即不截頭的)的高度通常大于或等于1 密耳(25. 4微米)并且小于或等于20密耳(510微米)；例如，小于15密耳(380微米)、10 密耳(250微米)、5密耳(130微米)、2密耳(50微米)，但也可以采用更大或更小的高度。在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)化磨料層130為基本上由密集的截錐形研磨復(fù)合物組成的 連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其連續(xù)地鄰接凸起的磨料區(qū)域并且將凸起的磨料區(qū)域彼此分開。本文所用 的術(shù)語“連續(xù)地鄰接”的意思是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)鄰近每個(gè)凸起的研磨部分，例如，截錐形研磨復(fù)合 物和錐形研磨復(fù)合物以緊密的方式排列。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以沿直線、曲線、或其片段形成，或可 以沿它們的組合形成。通常，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在整個(gè)結(jié)構(gòu)化磨料層延伸；更通常的是，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具 有規(guī)則的布置方式(如井字形或六邊形圖案的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))。在一些實(shí)施例中，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的最 小寬度至少為錐形研磨復(fù)合物的高度的兩倍。截錐形研磨復(fù)合物的高度與錐形研磨復(fù)合物的高度的比值小于一，其通常在以下 范圍內(nèi)從至少0. 05,0. 1,0. 15、或甚至0. 20到多至(并且包括)0. 25,0. 30,0. 35,0. 40、 0. 45,0. 5甚至0. 8，雖然也可以采用其他比值。更通常的是，該比值在從至少0. 20到多至 并且包括0. 35的范圍內(nèi)。對(duì)于精加工應(yīng)用而言，結(jié)構(gòu)化磨料層的錐形和/或截錐形研磨復(fù)合物的面密度通 常在這樣的范圍內(nèi)從每平方英寸至少1，000、10，000、或甚至至少20，000個(gè)研磨復(fù)合物 (例如，每平方厘米至少150、1，500、或甚至7，800個(gè)研磨復(fù)合物)到多至(并且包括)每 平方英寸50，000,70, 000、或甚至多達(dá)100，000個(gè)研磨復(fù)合物(例如，多至(并且包括)每 平方厘米7，800,11, 000、或甚至多達(dá)15，000個(gè)研磨復(fù)合物)，不過也可以采用密度更大或 更小的研磨復(fù)合物。錐形與截錐形的底面比值(也就是說，錐形研磨復(fù)合物的底面的總面積與截錐形 研磨復(fù)合物的總底面面積的比值)會(huì)影響本發(fā)明的結(jié)構(gòu)化磨料制品的切削和/或修整性 能。對(duì)于精加工應(yīng)用而言，錐形與截錐形的底面積比值通常在從0. 8至9的范圍內(nèi)，例如，
11在從1至8、從1. 2至7、或從1. 2至2的范圍內(nèi)，不過也可以采用超出這些范圍的比值。單個(gè)成形研磨復(fù)合物(無論錐形、截錐形、或者其他形狀)包含分散于交聯(lián)聚合 物粘合劑中的磨粒。研磨領(lǐng)域內(nèi)已知的任何磨粒都可以包含在研磨復(fù)合物內(nèi)。可用的磨 粒的例子包括氧化鋁、熔融氧化鋁、熱處理氧化鋁(其中包括棕色氧化鋁、熱處理氧化鋁、 和白色氧化鋁)、陶瓷氧化鋁、碳化硅、綠色碳化硅、氧化鋁_氧化鋯、氧化鉻、二氧化鈰、氧 化鐵、石榴石、金剛石、立方氮化硼、以及它們的組合。對(duì)于修理和修整應(yīng)用而言，可用的磨 粒尺寸通常在這樣的范圍內(nèi)其平均粒度從至少0. 01,0. 1、1、3或甚至5微米到多至(并 且包括)35、50、100、250、500或甚至多達(dá)1，500微米，不過也可以采用超出此范圍的粒度。 磨粒可以(通過粘合劑以外的方式)結(jié)合在一起，以形成團(tuán)聚物，如(例如)在美國專利 No. 4, 311, 489 (Kressner)以及 4，652，275 和 4，799，939 ( 二者均授予 Bloecher 等人)中所 描述的那樣。磨粒上可以具有表面處理物。在某些情況下，表面處理物會(huì)增強(qiáng)磨粒與粘合劑的 粘合力，改變磨粒的研磨特性等。表面處理物的例子包括偶聯(lián)劑、鹵化物鹽、金屬氧化物 (包括二氧化硅)、難熔金屬氮化物、和難熔金屬碳化物。成形研磨復(fù)合物(無論錐形、截錐形或其他形狀)還可以包含稀釋劑顆粒，其大小 通常與磨粒為同一數(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、 玻璃泡、玻璃珠、和硅酸鋁。磨粒分散于交聯(lián)粘合劑中以形成成形研磨復(fù)合物。交聯(lián)粘合劑可以為熱塑性粘合 劑，但其通常為熱固性粘合劑。交聯(lián)粘合劑由粘合劑前體形成。在制備磨料制品的過程中， 熱固性粘合劑前體被暴露在能量源中，該能量源有助于引發(fā)聚合反應(yīng)或固化過程，從而將 粘合劑交聯(lián)在一起。能量源的例子包括熱能和輻射能，其中輻射能包括電子束、紫外光、和 可見光。經(jīng)過此聚合反應(yīng)過程之后，粘合劑前體被轉(zhuǎn)化為凝固的交聯(lián)粘合劑。作為另外一 種選擇，對(duì)于可交聯(lián)的熱塑性粘合劑前體，在制備磨料制品的過程中需將熱塑性粘合劑前 體冷卻到粘合劑前體凝固的程度。在粘合劑前體硬化之后，即會(huì)形成研磨復(fù)合物。熱固性樹脂主要有兩類可縮合固化的樹脂和可加成聚合的樹脂。由于可加成聚 合的樹脂容易通過暴露在輻射能下進(jìn)行固化，因而其較為有利。加成聚合樹脂可通過陽離 子機(jī)理或自由基機(jī)理進(jìn)行聚合。根據(jù)所采用的能量源和粘合劑前體化學(xué)性質(zhì)的不同，有時(shí) 優(yōu)選采用固化劑、引發(fā)劑、或催化劑來幫助引發(fā)聚合反應(yīng)。典型的粘合劑前體的例子包括酚醛樹脂、脲醛樹脂、氨基塑料樹脂、氨基甲酸乙酯 樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、氰酸酯樹脂、異氰脲酸酯樹脂、丙烯酸酯樹脂(例如，丙烯酸酯化 聚氨酯、環(huán)氧丙烯酸樹脂、烯鍵式不飽和化合物、具有α，不飽和羰基側(cè)基的氨基塑料 衍生物、具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的異氰脲酸酯衍生物、以及具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè) 基的異氰酸酯衍生物)、乙烯基醚、環(huán)氧樹脂，以及它們的混合物和組合。術(shù)語丙烯酸酯涵 蓋丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。在一些實(shí)施例中，粘合劑選自丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹 脂、聚氨酯、氰酸酯樹脂、異氰脲酸酯樹脂、氨基塑料、以及它們的組合。酚醛樹脂適用于本發(fā)明，并且具有良好的熱性能、可得性，并且其成本相對(duì)較低， 而且易于處理。酚醛樹脂有兩類可熔性酚醛樹脂和線型酚醛樹脂?？扇坌苑尤渲?甲醛與苯酚的摩爾比大于或等于1 1，通常在1.5 1.0至3.0 1.0之間。線型酚醛樹脂中甲醛與苯酚的摩爾比小于1 1。可商購獲得的酚醛樹脂的例子包括以商品名 "DUREZ” 和 “VARCUM” 得自 Occidental Chemicals Corp. (Dallas, Texas)的酚醛樹月旨；以 商品名“RESIN0X”得自Monsanto Co. (Saint Louis, Missouri)的酚酸樹脂；以及以商品 名 “AER0FENE” 和 “AR0TAP” 得自 Ashland Specialty ChemicalCo. (Dublin, Ohio)的酚醛 樹脂。丙烯酸酯化聚氨酯是羥基封端、NCO基擴(kuò)鏈(NC0 extended)的聚酯或聚醚的二丙 烯酸酯?？缮藤彨@得的丙烯酸酯化聚氨酯的例子包括以商品“UVITHANE 782”得自Morton Thiokol Chemical的丙烯酸酯化聚氨酯，以及以商品名“CMD 6600","CMD 8400”和“CMD 8805”得自UCBRadcure (Smyrna，Georgia)的丙烯酸酯化聚氨酯。環(huán)氧丙烯酸樹脂是環(huán)氧樹脂的二丙烯酸酯，諸如雙酚A環(huán)氧樹脂的二丙烯酸 酯?？缮藤彨@得的環(huán)氧丙烯酸樹脂的例子包括以商品名“CMD3500”、“CMD 3600”和“CMD 3700”得自UCB Radcure的環(huán)氧丙烯酸樹脂。烯鍵式不飽和樹脂包括單體化合物和聚合物化合物，所述化合物含有碳原子、氫 原子、和氧原子，并且可任選地含有氮原子和鹵素原子。氧原子或氮原子或這兩者通常存在 于醚、酯、氨基甲酸乙酯、酰胺、和脲基團(tuán)中。烯鍵式不飽和化合物優(yōu)選地具有小于約4，000 克/摩爾的分子量，并且優(yōu)選地為由包含脂肪族單羥基基團(tuán)或脂肪族多羥基基團(tuán)的化合物 與不飽和羧酸(諸如，丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、馬來酸等)發(fā)生反應(yīng) 所制成的酯。丙烯酸酯樹脂的代表性例子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、二丙烯酸己二醇酯、二 丙烯酸三乙二醇酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、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、四丙烯酸季戊四醇酯和四丙烯酸季戊四醇酯。其他烯鍵式不飽和樹 脂包括單烯丙基酯、多烯丙基酯、和多甲基烯丙基酯以及羧酸的酰胺，如，鄰苯二甲酸二烯 丙酯、己二酸二烯丙酯、和N，N-己二烯己二酰二胺。而其他含氮化合物包括三(2-丙烯酰 基-氧乙基)異氰脲酸酯、1，3，5_三(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-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。氨基塑料樹脂的每個(gè)分子或每個(gè)低聚物具有至少一個(gè)α，β _不飽和羰基側(cè)基基 團(tuán)。這些不飽和的羰基基團(tuán)可以是丙烯酸酯型基團(tuán)、甲基丙烯酸酯型基團(tuán)、或丙烯酰胺型基 團(tuán)。這類材料的例子包括N-羥甲基丙烯酰胺、N，N’ -氧基二亞甲基雙丙烯酰胺、鄰位丙烯 酰胺甲基化苯酚及對(duì)位丙烯酰胺甲基化苯酚、丙烯酰胺甲基化線型酚醛樹脂、以及它們的 組合。這些材料在美國專利No. 4，903，440和5，236，472 (均授予Kirk等人)中被進(jìn)一步 描述。具有至少一個(gè)丙烯酸基支鏈的異氰脲酸酯衍生物和具有至少一個(gè)丙烯酸基支鏈 的異氰酸酯衍生物在美國專利No. 4，652，274(Boettcher等人)中被進(jìn)一步描述。異氰脲 酸酯材料的一個(gè)例子是三(羥乙基)異氰脲酸酯的三丙烯酸酯。環(huán)氧樹脂具有環(huán)氧乙烷，并且通過開環(huán)反應(yīng)進(jìn)行聚合。這類環(huán)氧樹脂包括環(huán)氧樹 脂單體和環(huán)氧樹脂低聚物?？捎玫沫h(huán)氧樹脂的例子包括2，2-雙[4-(2，3-環(huán)氧丙氧基)_苯 丙烷](雙酚的二縮水甘油醚)和以商品名“ΕΡ0Ν828”、‘ Ρ0Ν 1004”、“EP0N 1001F”得自 Shell Chemical Co. (Houston, Texas)的材料；以及可以商品名 “DER-331，，、“DER-332”和
13“DER-334”得自Dow Chemical Co. (Midland, Michigan)的材料。其他合適的環(huán)氧樹脂包 括以商品名“DEN-431”和“DEN-428”商購得自DowChemical Co.的線型酚醛樹脂的縮水甘油醚。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂可以通過添加合適的陽離子固化劑、利用陽離子機(jī)理進(jìn)行聚 合。陽離子固化劑會(huì)產(chǎn)生酸源，以引發(fā)環(huán)氧樹脂的聚合反應(yīng)。這些陽離子固化劑可以包括 具有鐺陽離子和含鹵素的金屬或準(zhǔn)金屬絡(luò)合物陰離子的鹽。其他陽離子固化劑包括具有有機(jī)金屬絡(luò)合物陽離子和含鹵素的金屬或 準(zhǔn)金屬絡(luò)合陰離子的鹽，所述固化劑在美國專利No. 4，751，138 (Tumey等人)中 被進(jìn)一步描述。另一個(gè)例子是有機(jī)金屬鹽和鐺鹽，所述有機(jī)金屬鹽和鐺鹽在美 國專利 No. 4，985，340(Palazzotto 等人)、5，086，086 (Brown-Wensley 等人)、和 5，376，428 (Palazzotto等人)中有所描述。而其他陽離子固化劑包括有機(jī)金屬絡(luò)合物的離 子型鹽，其中金屬選自在美國專利No. 5，385，954 (Palazzotto等人)中描述的元素周期表 中第 IVB、VB、VIB、VIIB 和 VIIIB 族元素。對(duì)于可自由基固化的樹脂，在某些情況下優(yōu)選的是，研磨漿料還包含自由基固化 劑。然而，在采用電子束能量源的情況下，由于電子束本身可以產(chǎn)生自由基，因此并不總是 需要固化劑。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、二苯甲 酮、和醌。對(duì)于使用紫外光或可見光能量源的情況而言，該固化劑有時(shí)被稱為光引發(fā)劑。暴 露在紫外光下時(shí)可產(chǎn)生自由基源的引發(fā)劑的例子包括(但不限于)選自由下列物質(zhì)組成的 群組的引發(fā)劑有機(jī)過氧化物、偶氮化合物、醌、二苯甲酮、亞硝基化合物、酰鹵、腙、巰基化 合物、吡喃鐺化合物、三丙烯酰基咪唑、雙咪唑、氯烷基三嗪、安息香醚、聯(lián)苯?？s酮、噻噸酮 和苯乙酮衍生物，以及它們的混合物。暴露在可見輻射下時(shí)可產(chǎn)生自由基源的引發(fā)劑的例 子可見于美國專利No. 4，735，632 (Oxman等人)。一種用于可見光的適用引發(fā)劑是以商品名 "IRGACURE369” 得自 Ciba Specialty Chemicals (Tarrytown, New York)的引發(fā)劑。具有結(jié)構(gòu)化磨料層的磨料制品通常通過以下方式制備形成由磨粒和上述粘合劑 樹脂的可硬化或可聚合的前體(即粘合劑前體)組成的漿料，將漿料與背襯接觸，并通過某 種方式(如暴露在能量源中)將粘合劑前體硬化和/或聚合，使得所得結(jié)構(gòu)化磨料制品具 有多個(gè)固定于背襯上的成形研磨復(fù)合物。能量源的例子包括熱能和輻射能(包括電子束、 紫外光、和可見光)。利用任何合適的混合技術(shù)將粘合劑前體、磨粒和可任選的添加劑混合在一起，來 制備研磨漿料?；旌霞夹g(shù)的例子包括低剪切和高剪切混合，優(yōu)選采用高剪切混合。也可以將 超聲能與混合步驟結(jié)合使用，以降低研磨漿料的粘度。通常，將磨粒逐步添加到粘合劑前體 中。通過在混合過程中或混合步驟之后抽真空，可以將研磨漿料中的氣泡量降到最低。在 某些情況下，通過加熱(通常在30至70°C范圍內(nèi))研磨漿料可以有效降低粘度。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可以將漿料直接涂布到在其中具有成形腔體(對(duì)應(yīng)于所 需的結(jié)構(gòu)化研磨層)的制造工具上，并且使其與背襯接觸，或?qū){料涂布到背襯上并且使 其與制造工具接觸。通常隨后在漿料處于制造工具的腔體內(nèi)的同時(shí)，將其硬化(例如，至少 部分固化)或固化，然后將背襯與工具分離，從而形成具有結(jié)構(gòu)化磨料層的磨料制品。在一個(gè)實(shí)施例中，生產(chǎn)工具的表面可基本上由腔體的密集陣列組成，該腔體包括錐形腔體(如選自三棱錐形腔體、四棱錐形腔體、五棱錐形腔體、六棱錐形腔體、以及它們 的組合)、以及截錐形腔體(如選自三棱截錐形腔體、四棱截錐形腔體、五棱截錐形腔體、六 棱截錐形腔體、以及它們的組合)。在一些實(shí)施例中，截錐形腔體深度與錐形腔體深度的比 率在0. 2至0. 35的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，錐形腔體的深度在1至10微米的范圍內(nèi)。在 一些實(shí)施例中，錐形腔體與截錐形腔體各自具有大于或等于每平方厘米150個(gè)腔體的面密 度。制造工具可以是帶狀物、片狀物、連續(xù)的薄片或料片、涂布輥(如輪轉(zhuǎn)凹版輥 (rotogravure roll))、安裝在涂布輥上的套管、或模具。制造工具可以由金屬(如鎳)、金 屬合金、或塑料構(gòu)成。金屬制造工具可以采用任何傳統(tǒng)的技術(shù)制成，所述技術(shù)例如為雕刻、 拋光、電鑄、或金剛石車削。熱塑性工具可以由金屬母版工具復(fù)制而成。母版工具應(yīng)具有制造工具所需的反相 圖案。母版工具可以按照與制造工具相同的方式制作。母版工具優(yōu)選地由金屬(如鎳)經(jīng) 金剛石車削而成。熱塑性薄片材料可以被加熱，并且可任選地與母版工具一起加熱，使得通 過將二者壓在一起，而在熱塑性材料上壓印出母版工具的圖案。也可以將熱塑性材料擠出 或澆注到母版工具上，然后再擠壓。冷卻熱塑性材料使其硬化，從而制備出制造工具。優(yōu)選 的熱塑性制造工具材料的例子包括聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯以及它們的 組合。如果使用熱塑性制造工具，則必須小心地不要產(chǎn)生可以導(dǎo)致熱塑性制造工具變形的 過度熱量。制造工具也可以包含剝離涂層，以允許更容易地將磨料制品從制造工具上剝離。 用于金屬工具的這類剝離涂層的例子包括硬質(zhì)碳化物、氮化物或硼化物涂層。用于熱塑性 工具的剝離涂層的例子包括有機(jī)硅和含氟化合物涂層。有關(guān)具有精確成形研磨復(fù)合物的結(jié)構(gòu)化磨料制品及其制備方法的更多細(xì) 節(jié)可見于(例如)美國專利 No. 5，152，917 (Pieper 等人)、5，435，816 (Spurgeon 等 人)、5，672，097 (Hoopman)、5，681，217 (Hoopman 等人)、5，454，844 (Hibbard 等人)、 5，851，247 (Stoetzel 等人)、以及 6，139，594 (Kincaid 等人)。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以圖案化方式(例如通過絲網(wǎng)印刷或凹版印刷實(shí)現(xiàn))將 包含可聚合的粘合劑前體、磨粒和硅烷偶聯(lián)劑的漿料沉積在背襯上，使其部分地聚合，以 使得被涂布的漿料的至少表面呈塑性但不流動(dòng)，接著在部分聚合的漿料配制物上壓印出 圖案，并且隨后進(jìn)行進(jìn)一步的聚合(如通過暴露在能量源中實(shí)現(xiàn))，以形成多個(gè)固定于背 襯上的成形研磨復(fù)合物。采用該方法制備的這種壓印的具有結(jié)構(gòu)化磨料層的磨料制品 以及相關(guān)方法在(例如)美國專利No. 5，833，724(Wei等人)、5，863，306 (Wei等人)、 5，908，476 (Nishio 等人)、6，048，375 (Yang 等人)、6，293，980 (Wei 等人)、以及美國專利申 請(qǐng) No. 2001/0041511 (Lack 等人)中描述?？砂凑粘Ｒ?guī)做法在磨料制品的背面打印相關(guān)信息，以顯示諸如(例如)產(chǎn)品識(shí)別 號(hào)、等級(jí)號(hào)、和/或制造商之類的信息。作為另外一種選擇，也可以將這類信息打印在背襯 的正面。如果研磨復(fù)合物對(duì)于打印來說足夠半透明，使得透過該研磨復(fù)合物可以識(shí)別打印 的信息，則可以在正面打印。根據(jù)本發(fā)明的涂布的磨料制品可以任選地具有固定于背襯第二主表面上的附 連中間層，以有利于將該磨料制品固定到支載墊或支撐墊上，該支載墊或支撐墊被固定
15到諸如(例如)偏心軌道式砂光機(jī)的工具上?？扇芜x的附連中間層可以是粘合劑(例 如，壓敏粘合劑)層或雙面粘合膠帶。可任選的附連中間層適于同一個(gè)或多個(gè)固定于 支載墊或支撐墊上的互補(bǔ)元件配合使用，以提供適當(dāng)?shù)墓δ?。例如，可任選的附連中間 層可以包括用于鉤環(huán)附件的套環(huán)織物(如用于與其上固定有鉤狀結(jié)構(gòu)的支載墊或支 撐墊配合使用)、用于鉤環(huán)附件的鉤狀結(jié)構(gòu)(如用于與其上固定有套環(huán)織物的支載墊 或支撐墊配合使用)或互相嚙合的附連中間層(如蘑菇狀互鎖扣件，其被設(shè)計(jì)用于與 支載墊或支撐墊上的蘑菇狀互鎖扣件相嚙合)。有關(guān)這類附連中間層的更多細(xì)節(jié)可見 于(例如)美國專利 No. 4，609，581 (Ott)、5，152，917 (Pieper 等人)、5，254，194 (Ott)、 5，454，844 (Hibbard等人)、5，672，097 (Hoopman)、5，681，217 (Hoopman 等人)以及美國專利 申請(qǐng) 2003/0143938 (Braunschweig 等人)和 2003/0022604 (Annen 等人)。同樣，背襯的第二主表面可具有多個(gè)從其上凸起的、整體地形成的吊鉤，例如在美 國專利No. 5，672，186 (Chesley等人)中所描述的那些。這些吊鉤將會(huì)使結(jié)構(gòu)化磨料制品 和其上固定有套環(huán)織物的支撐墊之間形成接合。依據(jù)可以與本發(fā)明的磨料制品結(jié)合使用的任何支承墊的具體形狀而定，磨料制品 可以是任何形狀，例如，圓形(如圓盤)、橢圓形、扇邊形或矩形(如薄片)，或者其也可以 是環(huán)形帶的形狀。結(jié)構(gòu)化磨料制品中可以具有狹槽或狹縫，并且可以具有穿孔(如多孔圓
) ο根據(jù)本發(fā)明的磨料制品通?？捎糜谘心スぜ绕涫悄切┢渖暇哂杏不酆衔飳?的工件。然而，工件可以包括任何材料并且可以具有任何形狀。所述材料的例子包括金屬、 金屬合金、異金屬合金、陶瓷、涂漆的表面、塑料、聚合物涂層、石頭、多晶硅、木材、大理石、 以及它們的組合。工件的例子包括模制的和/或成形的制品(如光學(xué)透鏡、機(jī)動(dòng)車車身儀 表板、船體、柜臺(tái)和洗碗池)、晶片、薄片和塊狀物。根據(jù)本發(fā)明的具有結(jié)構(gòu)化磨料層的磨料制品通常用于修理和/或打磨聚合物 涂層，例如，機(jī)動(dòng)車輛油漆和透明涂層(如機(jī)動(dòng)車透明涂層)，其中的例子包括聚丙烯 酸酯-多元醇-聚異氰酸酯組合物(例如，在美國專利No. 5，286，782 (Lamb等人)中 有所描述)；羥基官能化的丙烯酸-多元醇-聚異氰酸酯組合物(例如，在美國專利 No. 5，354，797 (Anderson等人)中有所描述)；聚異氰酸酯-碳酸鹽-三聚氰胺組合物(例 如，在美國專利No.6，544，593(Nagata等人)中有所描述)；以及高固體聚硅氧烷組合物 (例如，在美國專利No. 6，428，898 (Barsotti等人)中有所描述)。根據(jù)應(yīng)用而定，研磨界面處的力在約0. 1千克至大于1000千克的范圍內(nèi)。通常， 該研磨界面處的力在1千克至500千克之間的范圍內(nèi)。同樣，根據(jù)應(yīng)用而定，研磨過程中可 能存在液體。該液體可以是水和/或有機(jī)化合物。典型的有機(jī)化合物的例子包括潤滑劑、 油、乳化有機(jī)化合物、切削液、表面活性劑(如皂、有機(jī)硫酸鹽、磺酸鹽、有機(jī)膦酸酯、有機(jī)磷 酸酯)以及它們的組合。這些液體也可以包含其他添加劑，例如，消泡劑、脫脂劑、緩蝕劑、 以及它們的組合。根據(jù)本發(fā)明的磨料制品，可以與(例如)旋轉(zhuǎn)工具配合使用，該旋轉(zhuǎn)工具圍繞大 致垂直于結(jié)構(gòu)化磨料層的中心軸旋轉(zhuǎn)，或者該結(jié)構(gòu)化磨料制品可以與具有無規(guī)軌道的工具 (如偏心軌道式砂光機(jī))配合使用，并且其在使用過程中可以在研磨界面處擺動(dòng)。在某些情 況下，這種擺動(dòng)會(huì)在被研磨的工件上形成更精細(xì)的表面。
^m通過以下的非限制性實(shí)例，進(jìn)一步說明了本發(fā)明的目的以及優(yōu)點(diǎn)，但在這些實(shí)例 中所列舉的具體材料及其數(shù)量以及其他的條件和細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為不當(dāng)?shù)叵拗票景l(fā)明。除 非另外指明，否則實(shí)例以及說明書其余部分中的所有份數(shù)、百分?jǐn)?shù)、比率等均按重量計(jì)。
0102]MM0103]466LA466LA-3M TRIZACT FINESSE-IT 膜，其可從 3M 公司(Saint Paul,0104]MN)商購獲得。0105]460LA460LA-3M TRIZACT FINESSE-IT 膜，其可從 3M 公司(Saint Paul,0106]MN)商購獲得。0107]NORAXNORAX U321X5，其可從 Saint-Gobain Abrasives 公司商購獲得。0108]糖粉12x糖粉，其可從United Sugar公司商購獲得。0109]葡聚糖多糖，其可以商品名 “D4133” 從 Sigma-Aldrich，Inc. (St. Louis,0110]Missouri)商購獲得0111]SR3392-苯氧基丙烯酸乙酯，其可以商品名“SR339”從Sartomer Company,0112]Inc. (Exton, Pennsylvania)商購獲得0113]SR351三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，其可以商品名“SR351”從Sartomer0114]Company, Inc. (Exton, Pennsylvania)。0115]A174Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其可以商品名“A174”從0116]Crompton 公司(Middlebury, Conn)商購獲得。0117]TPO-L?；⒀趸铮淇梢陨唐访癓UCERIN TPO-L"從BASF公司0118](Florham Park, NJ)商購獲得。0119]D520磷酸化共聚物(Sulplus D520)，其可從Lubrizol公司(ffickliffe,0120]0H)商購獲得0121]0X-50二氧化硅0X50 Aerosi 1，其可以商品名“0X50”從Degussa公司0122](Parsippany, NJ)商購獲得0123]GC 3000綠碳化硅礦物質(zhì)，其可以商品名“GC3000”從Fujimi公司(Elmhurst，0124]ILL)商購獲得。0125]PPG9911汽車透明涂層測(cè)試面板，其可以商品名“9911 powder clear coat"0126]從 PPG Industries (Alison Park, PA)商購獲得。0127]DSPl陰離子聚酯分散劑，其可以商品名“HYPERMER KD_10”從Uniqema0128](New Castle, Delaware)商購獲得。0129]LPl70克/平方米的套環(huán)織物，其可以商品名“ 100% P0LYAMIDE DAYT0NA0130]BRUSHED NYLON LOOP” 從 Sitip SpA Industrie (Cene，Italy)商購0131]獲得0132]樣品Ii-19按如下方式制備以重量份表示的磨料漿液按如下方式制備13. 2
份 SR339、20. 0 份 SR35U0. 5 份 DSPU2. 0 份 A174、l. 1 份 TPO-L 以及 63. 2 份 GC 3000 在 20°C下應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室空氣混合器均勻地分散大約15分鐘。通過刮刀涂布方式將漿料施加到 12英寸(30. 5厘米)寬的微復(fù)制型聚丙烯模具上，該模具上具有均勻分布的、密集的、交 替布置的34度螺旋切削的錐形陣列，陣列具有11X11行，其底寬為3. 3密耳X3. 3密耳(83.8X83. 8微米)，深度為2. 5密耳(63. 5微米)，并且這些陣列被3X3行、同樣的深度 被截短至0.83密耳(21微米)的錐形陣列隔開，如圖IB所示。工具是大致根據(jù)美國專利 N0.5，975，987(H00pman等人)所述的方法，通過相應(yīng)的母輥制備而成的。然后，將填充有 漿液的聚丙烯模具置于12英寸(30. 5厘米)寬的網(wǎng)上，使該網(wǎng)穿過壓料輥(對(duì)于10英寸 (25.4厘米)寬的網(wǎng)而言，其壓區(qū)壓力為90磅/平方英寸(psi) (620.5千帕(kPa)))，然后 在以30英尺/分鐘(fpm) (9. 14米/分鐘)的速度移動(dòng)該網(wǎng)的同時(shí)，用紫外光(UV)燈(“D” 型燈)在600瓦特/英寸(236瓦特/厘米)的條件下對(duì)其照射，其中所述網(wǎng)為涂有乙烯_丙 烯酸作為底漆的聚酯薄膜，厚度為3. 71密耳(94. 2微米)，并且可以商品名“MA370M”得自 3M公司，所述紫外光燈得自Fusion Systems Inc. (Gaithersburg，Md)。將聚丙烯模具與涂 有乙烯_丙烯酸作為底漆的聚酯薄膜分離，從而形成完全固化的精確成形磨料層，該磨料 層粘附在涂有乙烯-丙烯酸作為底漆的聚酯薄膜上。將壓敏粘合劑層合到薄膜背面(與磨 料層相對(duì)的一面)，并且將一片LPl層合到壓敏粘合劑上。然后將磨料沖切成各種尺寸的圓 盤，圓盤的直徑在0.75英寸(1.91厘米)至1.25英寸(3. 18厘米)的范圍內(nèi)。 0133] 樣品11-19 等離子處理前的原材料配方
0134]
0135]
0136]
0137]
0138]
0139]
材料 對(duì)照物
SR339 SR351 A174
0140]TPO-L
0141]D520
0142]0X-50
0143]
0144]
0145]
0146]
糖粉 葡聚糖 GC 3000
807. 6 1221 125. 4 68. 4 45. 6 210 0 0
3323
6% 糖
807. 6 1221 125. 4 68. 4 45. 6 60 360 0
3323
3% 糖
807. 6 1221 125. 4 68. 4 45. 6 60 180 0
3323
3%
葡聚糖 807. 6 1221 125. 4 68. 4 45. 6 60 0 180 3323
除NORAX U321X5以外，磨料制品經(jīng)過如下表1和2中概述的各種等離子處理。在漆 面上具有PPG 9911透光涂層的汽車透光涂層測(cè)試面板得自PPG Industries (Alison Park, PA)。檢查面板，以查找透光涂層上的缺陷、碎屑、或塵點(diǎn)。具有彈性支撐墊的軌道磨砂機(jī)用 于處理每個(gè)結(jié)構(gòu)化磨料制品，從而去除所識(shí)別的缺陷。對(duì)能夠被每個(gè)磨料制品去除的缺陷 的總數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并記錄。如表1中所示，相對(duì)于未經(jīng)處理的樣品號(hào)7，各向同性等離子蝕刻 顯著增加了可從透光涂層測(cè)試面板上去除的缺陷數(shù)量，樣品號(hào)7甚至不能去除單個(gè)缺陷。表1 切削結(jié)果
樣品磨料氣體流速功率時(shí)間壓力去除的類型sccm瓦特/平方厘米分鐘毫托缺陷1466LA800. 541030013O2320 如表2中所示，包含未經(jīng)等離子處理的水溶性粒子的配方(樣品11、14、17)不能 從硬粉末透明涂層上去除任何油漆缺陷。然而，包含經(jīng)等離子處理的水溶性粒子的配方相 對(duì)于不含水溶性粒子的配方可去除更多缺陷(在相同等離子處理?xiàng)l件下)。例如，未經(jīng)等離 子處理的樣品8在其呈現(xiàn)無效之前僅能去除3個(gè)缺陷，而樣品13可去除7個(gè)缺陷。此外，只需較少的等離子處理時(shí)間便可使磨料制品適于使用。例如，樣品8需要10 分鐘等離子處理才能夠開始去除缺陷，而包含3%的糖的樣品15只需5分鐘等離子處理，并 能去除樣品8所去除缺陷兩倍的缺陷，即便處理時(shí)間明顯較少。表2 具有水溶件粒子的磨料的切削結(jié)果 外表面組合物對(duì)結(jié)構(gòu)化磨料層的外表面118的化學(xué)組成進(jìn)行分析從而確定等離子處理造成的 外表面改變。對(duì)五種不同產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。商購的產(chǎn)品包括購自3M公司的460LA和466LA-3M TRIZACT FINESSE-IT 膜以及購自 Saint-Gobain Abrasives 公司的 NORAX U321X5。也對(duì)兩 種等離子處理的磨料制品進(jìn)行測(cè)試。第一種等離子處理制品根據(jù)表1中樣品1的條件進(jìn)行 處理。第二種等離子處理制品使用流速為320sCCm的純02、300毫托的壓強(qiáng)以及0. 54瓦特 /平方厘米的功率。蝕刻持續(xù)時(shí)間為10分鐘。樣品使用X射線光電子能譜(XPS)(也稱為化學(xué)分析電子能譜(ESCA))檢測(cè)。XPS 提供元素和化學(xué)(氧化態(tài)和/或官能團(tuán))組合物的定量測(cè)量，用于測(cè)量樣品表面最外層的 30-100埃。除氫和氦之外，XPS對(duì)元素周期表中的所有元素都靈敏。針對(duì)大部分種類的一 般檢測(cè)限值在0. 1至1原子％濃度的范圍內(nèi)。使用具有單色Al-Ka X射線源的Kratos AXIS Ulta DLD光譜儀來獲得XPS數(shù)據(jù)。 在相對(duì)于樣品表面的90度飛離角處檢測(cè)到發(fā)射的光電子。低能量電子流槍用于最大程度 地減少表面荷電。用于獲取每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的分析區(qū)域?yàn)榧s700微米X300微米，并且是隨機(jī) 選擇的。每個(gè)樣品的三個(gè)區(qū)域經(jīng)過分析并求平均值以獲得原子％記錄值。本領(lǐng)域的技術(shù)人 員可以使用可供選擇的設(shè)備和測(cè)量技術(shù)，只要樣品區(qū)域保持一致并且對(duì)每個(gè)檢測(cè)樣品至少 三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)求平均值。
表3示出了 XPS分析的結(jié)果。如表中所示，與對(duì)照樣品相比，等離子處理過的樣品 在外表面具有顯著降低的碳元素。據(jù)信外表面180暴露于等離子會(huì)由于電離而引起碳元素 損耗。另外，用02/C3F8等離子組合物處理樣品，會(huì)由于等離子處理而導(dǎo)致在其外層存在氟 元素。用O2等離子處理的樣品的外表面具有顯著增高的氧濃度。等離子處理改變了磨料 制品外表面中所含元素的原子濃度。在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，外表面的碳含量可小于60、 50、40、30、20、或10原子％。在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，外層的氧含量可大于30、40、50、或 60原子％。外層的氟含量可大于1、2、5、10、或20原子％。表3 外表面原子組成 在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，更具體地講，在不脫離所附權(quán)利要求書 中所示出的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以采用本發(fā)明的其他修改形式 和變型形式。應(yīng)當(dāng)理解，多個(gè)實(shí)施例的各方面可以整體地或部分地與多個(gè)實(shí)施例的其他方 面互換，或與多個(gè)實(shí)施例的其他方面相結(jié)合。以上要獲得專利證書的專利申請(qǐng)中所有引用 的參考文獻(xiàn)、專利或?qū)＠暾?qǐng)的全文通過一致的方式以引用方式并入本文中。如果包含的 參考文獻(xiàn)與本專利申請(qǐng)存在不一致或矛盾的地方，以前面具體實(shí)施方式
中的信息為準(zhǔn)。為 了使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵺`受權(quán)利要求書保護(hù)的本發(fā)明而在上面進(jìn)行的說明不 應(yīng)理解為是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書及其所有等同形式所限 定。
權(quán)利要求
一種結(jié)構(gòu)化磨料制品，包含粘附于背襯的第一主表面的結(jié)構(gòu)化磨料層，所述結(jié)構(gòu)化磨料層包含由交聯(lián)粘合劑中的多個(gè)磨粒形成的多個(gè)成形研磨復(fù)合物，所述結(jié)構(gòu)化磨料層具有外表面并且所述外表面包含多個(gè)精確暴露的磨粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述外表面包含表面區(qū)域并且小于約 50%的所述表面區(qū)域包含所述多個(gè)精確暴露的磨粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中大于約50%的所述表面區(qū)域包含所述 多個(gè)精確暴露的磨粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述外表面的碳含量小于約60原 子％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中大于約90%的所述表面區(qū)域包含所述 多個(gè)精確暴露的磨粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述多個(gè)成形研磨復(fù)合物每個(gè)都包含 精確成形的研磨復(fù)合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述外表面包含表面區(qū)域并且小于約 50%的所述表面區(qū)域包含所述多個(gè)精確暴露的磨粒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中大于約50%的所述表面區(qū)域包含所述 多個(gè)精確暴露的磨粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中大于約90%的所述表面區(qū)域包含所述 多個(gè)精確暴露的磨粒。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述外表面的碳含量小于約60原 子％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述外表面的碳含量小于約60原子％。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述多個(gè)成形研磨復(fù)合物由所述交 聯(lián)粘合劑中的所述多個(gè)磨粒和多個(gè)水溶性粒子形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述多個(gè)水溶性粒子包含多糖。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述多個(gè)水溶性粒子包含糖。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述水溶性粒子包含約1至約8重 量％的所述多個(gè)成形研磨復(fù)合物。
16.一種結(jié)構(gòu)化磨料制品，包含粘附于背襯的第一主表面的結(jié)構(gòu)化磨料層，所述結(jié)構(gòu)化 磨料層包含由交聯(lián)粘合劑中的多個(gè)磨粒形成的多個(gè)成形研磨復(fù)合物，所述結(jié)構(gòu)化磨料層具 有外表面并且所述外表面的碳含量小于約60原子％。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述外表面的氟含量大于約5原 子％。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述外表面的氧含量大于約30原子％。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述碳含量小于約30原子％。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述多個(gè)成形研磨復(fù)合物每個(gè)都包 含精確成形研磨復(fù)合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述外表面的氟含量大于約5原子％。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述外表面的氧含量大于約30原子％。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述碳含量小于約30原子％。
24.一種方法，包括用02氣等離子處理結(jié)構(gòu)化磨料層的外表面；以及所述結(jié)構(gòu)化磨料層包含由交聯(lián)粘合劑中的多個(gè)磨粒形成的多個(gè)成形研磨復(fù)合物，并且 所述結(jié)構(gòu)化磨料層粘附于背襯的第一主表面上。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述處理包括60毫托至1，000毫托的氣壓。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述處理包括02氣等離子和C3F8氣等離子。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述C3F8氣的流速除以所述02氣和所述C3F8氣 的混合氣體的總流速的比率為0. 10至0. 30。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述處理包括50毫托至10，000毫托的氣壓。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述處理包括0.1至1. 0瓦特/平方厘米電極 面積的處理功率設(shè)定值。
30.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述多個(gè)成形研磨復(fù)合物包含所述交聯(lián)粘合劑 中的所述多個(gè)磨粒和多個(gè)水溶性粒子。
全文摘要
本發(fā)明提供一種諸如結(jié)構(gòu)化磨料制品之類的磨料制品，可經(jīng)過等離子處理，由此使所述外表面能夠被侵蝕，以暴露出分散于交聯(lián)粘合劑中而形成研磨復(fù)合物的磨粒的至少一部分。根據(jù)所述等離子處理的所述工藝條件而定，可以從外表面上僅磨損掉一小部分或基本上所有的交聯(lián)粘合劑。因此，由于可以精確控制所述暴露磨粒的暴露程度、高度或區(qū)域，所述磨料制品的初始切削率是可以控制的。
文檔編號(hào)B24D11/00GK101925441SQ200880125293
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月31日
發(fā)明者威廉·C·奎德, 布賴恩·J·布林克邁爾, 摩西·M·戴維, 斯科特·R·卡勒, 愛德華·J·吳 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司