復(fù)合研磨輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種包括主要研磨部分和次要研磨部分的復(fù)合研磨輪。所述主要研磨部分包括保持在第一有機(jī)粘合劑中的成形陶瓷磨料顆粒。所述次要研磨部分粘結(jié)到所述主要研磨部分，并且包括保持在第二有機(jī)粘合劑中的次要粉碎磨料顆粒。與所述次要研磨部分相比，所述主要研磨部分包括更大體積百分比的所述成形陶瓷磨料顆粒。中心孔延伸穿過(guò)所述復(fù)合研磨輪。
【專利說(shuō)明】復(fù)合研磨輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粘結(jié)研磨輪。
【背景技術(shù)】
[0002]粘結(jié)研磨制品具有通過(guò)粘結(jié)介質(zhì)而粘合在一起的磨料顆粒。粘結(jié)介質(zhì)通常是有機(jī)樹脂，但也可以是諸如陶瓷或玻璃(即，玻璃狀粘合劑)等的無(wú)機(jī)材料。粘結(jié)研磨制品的例子包括石頭、磨刀石和研磨輪(例如磨削輪和切割輪)。
[0003]各種形狀的磨削輪可由例如固定安裝的電機(jī)例如臺(tái)式研磨機(jī)驅(qū)動(dòng)，或附接至手動(dòng)操作式便攜研磨機(jī)并由其驅(qū)動(dòng)。手動(dòng)操作式便攜研磨機(jī)通常相對(duì)于工件表面以微小的角度固定，并且可用于將例如焊道、飛翅、澆口和冒口從鑄件磨掉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一方面，本發(fā)明提供一種復(fù)合研磨輪，其包括:
[0005]主要研磨部分，其限定前表面，其中該主要研磨部分包括保持在第一有機(jī)粘合劑中的成形陶瓷磨料顆粒；
[0006]次要研磨部分。其限定與前表面相背對(duì)的后表面，其中該次要研磨部分粘結(jié)到主要研磨部分，其中次要研磨部分包括保持在第二有機(jī)粘合劑中的次要粉碎磨料顆粒，其中，與次要研磨部分相比，主要研磨部分包括更大體積百分比的成形陶瓷磨料顆粒；并且
[0007]其中復(fù)合研磨輪在其中具有從前表面延伸到后表面的中心孔。
[0008]在一些實(shí)施例中，第一有機(jī)粘合劑和第二有機(jī)粘合劑是不同的。
[0009]在一些實(shí)施例中，次要研磨部分基本上不含成形陶瓷磨料顆粒。在一些實(shí)施例中，成形陶瓷磨料顆粒包括截頭三棱錐。在一些實(shí)施例中，該截頭三棱錐具有在75至85度范圍內(nèi)的傾斜角。
[0010]在一些實(shí)施例中，主要研磨部分還包括稀釋的粉碎磨料顆粒。在一些實(shí)施例中，與成形陶瓷磨料顆粒相比，稀釋的粉碎磨料顆粒具有更小的平均粒度。
[0011]在一些實(shí)施例中，成形陶瓷磨料顆粒的最大長(zhǎng)度與厚度的比率為1:1至8:1。在一些實(shí)施例中，成形陶瓷磨料顆粒的最大長(zhǎng)度與厚度的比率為2:1至5:1。在一些實(shí)施例中，成形陶瓷磨料顆粒包括溶膠-凝膠衍生的成形氧化鋁磨料顆粒。在一些實(shí)施例中，成形陶瓷磨料顆粒具有涂布于其上的無(wú)機(jī)顆粒涂層。在一些實(shí)施例中，主要研磨部分還包括鄰近前表面的第一增強(qiáng)織物，并且其中次要研磨部分還包括鄰近次要研磨部分的后表面的第二增強(qiáng)織物。在一些實(shí)施例中，復(fù)合研磨輪具有環(huán)繞中心孔的中心下凹部分。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十三實(shí)施例中的任一者的一種復(fù)合研磨輪，主要研磨部分包括66至74重量％的成形氧化鋁磨料顆粒、14至20重量％的衍生自液體酚醛樹脂和固體酚醛樹脂的有機(jī)粘合劑，以及10至15重量％的助磨劑顆粒。在一些實(shí)施例中，第一有機(jī)粘合劑和第二有機(jī)粘合劑中的至少一者包括至少部分固化的酚醛樹脂。
[0012]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“成形陶瓷磨料顆?！敝高@樣一種陶瓷磨料顆粒，其中至少一部分磨料顆粒具有基本上復(fù)制了用于形成成形前體顆粒的模具腔體的預(yù)定形狀，所述成形前體顆粒隨后被燒結(jié)以形成成形陶瓷磨料顆粒。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“成形陶瓷磨料顆?！迸懦送ㄟ^(guò)隨機(jī)破碎或壓裂(如，機(jī)械破碎)操作獲得的磨料顆粒。
[0013]本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)應(yīng)通過(guò)考慮【具體實(shí)施方式】和附圖以及所附權(quán)利要求書而得
到進(jìn)一步理解。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性復(fù)合研磨輪100的透視圖。
[0015]圖2是圖1中所示的剖視平面2-2的視圖。
[0016]圖3是示例性成形陶瓷磨料顆粒300的示意性俯視圖。
[0017]圖4是成形陶瓷磨料顆粒300垂直于圖3中所示的三角形基部321和325a并沿著圖3中所示的平面4-4的示意性剖視圖。
[0018]還設(shè)想了超出對(duì)上文引述繪圖的說(shuō)明之外的本發(fā)明的另外實(shí)施例，例如如討論中所述。附圖可能未按比例繪制。在所有附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)可以用來(lái)表示相同的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)在參見圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性復(fù)合研磨輪100包括限定前表面124的主要研磨部分120。主要研磨部分120包括保持在第一有機(jī)粘合劑150中的成形陶瓷磨料顆粒140和任選的稀釋的粉碎磨料顆粒174。次要研磨部分160限定與前表面124相背對(duì)的后表面166。次要研磨部分160粘結(jié)到主要研磨部分120。次要研磨部分160包括保持在第二有機(jī)粘合劑175中的次要粉碎磨料顆粒170。第二有機(jī)粘合劑175與第一有機(jī)粘合劑150可以相同或不同。與次要研磨部分160相比，主要研磨部分120包括更大體積百分比的成形陶瓷磨料顆粒140。復(fù)合研磨輪100具有從前表面124延伸至后表面的中心孔190，該中心孔可被用于例如附接至動(dòng)力驅(qū)動(dòng)工具。主要研磨部分120任選地還包括鄰近主要研磨部分120的前表面124的主要加固材料115。次要研磨部分160任選地還包括鄰近后表面166的次要加固材料116。任選的加固材料117被夾在主要研磨部分120和次要研磨部分160之間，和/或被設(shè)置在主要研磨部分120和次要研磨部分160的接合處。在一些實(shí)施例中，主要研磨部分和次要研磨部分彼此接觸，而在其他實(shí)施例中，它們通過(guò)一種或多種另外的元件(如，任選地包含加固材料117的一層第三有機(jī)粘合劑)粘結(jié)至彼此。
[0020]通常，次要研磨部分包含少于90體積％、少于80體積％、少于70體積％、少于60體積％、少于50體積％、少于40體積％、少于30體積％、少于20體積％、少于IO體積％、少于5體積％或甚至少于I體積％的成形陶瓷磨料顆粒。在一些實(shí)施例中，次要研磨部分不含成形陶瓷磨料顆粒。
[0021 ] 復(fù)合研磨輪可被模塑成例如淺底盤或平底盤或具有彎曲或筆直的擴(kuò)口側(cè)邊的淺碟的形狀，并且可環(huán)繞或鄰近中心孔具有筆直或中心下凹部分(如，在類型為27的凹陷的中心磨削輪中)。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“筆直的中心”意在包括不同于中心下凹或輪轂上凸的研磨輪的復(fù)合研磨輪，以及具有以沒(méi)有任何偏差或急彎的方式延續(xù)到中心孔的前表面和后表面的那些復(fù)合研磨輪。所述復(fù)合研磨輪可適于鄰近中心孔(即，中心安裝孔)或在該中心孔內(nèi)以便容納任何合適的安裝件或適配器，所述任何合適的安裝或適配器例如用于將該復(fù)合研磨輪附接到便攜研磨機(jī)的驅(qū)動(dòng)心軸或驅(qū)動(dòng)軸，例如，如美國(guó)專利N0.3，081，584 (Bullard)、N0.3，136，100 (Robertson, Jr.)、N0.3，500，592 (Harrist)和N0.3，596，415 (Donahue)中所述，這些專利的公開內(nèi)容以引用方式并入本文。存在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的可以各種方式附接到研磨輪的多種其他類型的合適安裝件。
[0022]有機(jī)粘合劑優(yōu)選地以基于相應(yīng)第一和次要研磨部分的總重量計(jì)5至30重量％、更優(yōu)選地10至25重量％、甚至更優(yōu)選地15至24重量％的量包括在所述第一和次要研磨部分中，然而也可以使用其他的量。有機(jī)粘合劑通常由至少部分地固化相應(yīng)的有機(jī)粘合劑前體而形成。
[0023]酚醛樹脂是示例性的可用有機(jī)粘合劑前體，并且其可以粉末形式和/或液態(tài)使用?？杀还袒?即，聚合和/或交聯(lián))形成可用的有機(jī)粘合劑的有機(jī)粘合劑前體包括例如一種或多種酚醛樹脂(包括線型和/或可溶酚醛樹酯)、一種或多種環(huán)氧樹脂、一種或多種脲醛粘合劑、一種或多種聚酯樹脂、一種或多種聚酰亞胺樹脂、一種或多種橡膠、一種或多種聚苯并咪唑樹脂、一種或多種紫膠、一種或多種丙烯酸單體和/或低聚物，以及它們的組合物。所述一種或多種有機(jī)粘合劑前體可以與另外的組分結(jié)合，諸如固化劑、硬化劑、催化齊U、引發(fā)劑、著色劑、抗靜電劑、助磨劑和潤(rùn)滑劑。固化上述物質(zhì)中的每一者的條件是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。
[0024]第一有機(jī)粘合劑和第二有機(jī)粘合劑可以相同或不同(如，化學(xué)上不同)。例如，第一有機(jī)粘合劑可以是第一酚醛粘合劑，而第二有機(jī)粘合劑可以是與第一酚醛粘合劑在化學(xué)上不同的第二酚醛粘合劑。
[0025]可用的酚醛樹脂包括線型酚醛樹脂和可溶酚醛樹脂。線型酚醛樹脂的特征在于被酸催化并且甲醛與酚的比率小于1，所述比率通常在0.5:1和0.8:1之間?？扇芊尤渲奶卣髟谟诒粔A催化并且甲醛與酚的比率大于或等于1，所述比率通常為1:1至3:1。線型酚醛樹脂和可溶酚醛樹脂可以被化學(xué)改性(例如，通過(guò)與環(huán)氧化合物反應(yīng))，或可以不被改性。適于固化酚醛樹脂的示例性酸性催化劑包括硫酸、鹽酸、磷酸、草酸和對(duì)-甲苯璜酸。適于固化酚醛樹脂的堿性催化劑包括氫氧化鈉、氫氧化鋇、氫氧化鉀、氫氧化鈣、有機(jī)胺或碳酸鈉。
[0026]酚醛樹脂是公知的，并且可容易地從商業(yè)來(lái)源獲得。市售的線型酚醛樹脂的例子包括DUREZ1364，其為一種兩步粉末化的酚醛樹脂(以商品名VARCUM(如，29302)由美國(guó)德克薩斯州艾迪生的杜雷茲公司(Durez Corporation, Addison, Texas)銷售),或者HEXIONAD5534樹脂(由美國(guó)肯塔基州路易斯維爾的瀚森化工有限公司(Hexion Specialty Chemicals, Inc.，Louisville, Kentucky)銷售)。可用于實(shí)施本發(fā)明的市售可溶酹醒樹脂的例子包括以商標(biāo)名VARCUM(如29217、29306、29318、29338、29353)由杜雷茲公司(DurezCorporation)出售的那些；以商標(biāo)名AER0FENE(如，AER0FENE295)由美國(guó)佛羅里達(dá)州巴托的阿施蘭德化學(xué)公司(Ashland Chemical C0., Bartow, Florida)出售的那些；以及以商標(biāo)名PHEN0LITE(如，PHEN0LITE TD-2207)由韓國(guó)首爾的江南化學(xué)有限公司(KangnamChemical Company Ltd., Seoul, South Korea)出售的那些。
[0027]有機(jī)粘合劑前體的固化溫度將隨著所選材料和輪設(shè)計(jì)而變化。合適條件的選擇在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。針對(duì)酚醛粘合劑的示例性條件可包括:在室溫下，每4英寸直徑施加約20噸(224kg/cm2)的壓力，然后將溫度加熱至高達(dá)約185°C并持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以固化所述有機(jī)粘合劑材料前體。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合研磨輪可由模塑工藝制成。在模塑期間，將第一有機(jī)粘合劑前體和第二有機(jī)粘合劑前體(其可以是液體或粉末，或者液體和粉末的組合)與磨料顆粒混合。在一些實(shí)施例中，首先將液體介質(zhì)(可固化的有機(jī)樹脂或溶劑)施加至磨料顆粒以潤(rùn)濕其外表面，隨后將潤(rùn)濕的磨料顆粒與粉末狀的有機(jī)粘合劑前體混合。根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合研磨輪可例如通過(guò)壓塑、注塑和/或傳遞模塑制成。
[0029]任選地包含一種或多種加強(qiáng)材料的復(fù)合研磨輪可以通過(guò)熱壓或冷壓以本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的任何合適的方式進(jìn)行模塑。
[0030]例如，在一個(gè)示例性工藝中，可使用具有被其中中心下凹的圓形空腔環(huán)繞的中心孔成形柄軸的模具來(lái)模塑中心下凹或輪轂上凸的輪。研磨輪可通過(guò)以下方式模塑:首先將具有中心孔的加固材料圓盤放置在柄軸周圍并與模具的底部接觸。然后，在加固材料圓盤之上鋪開均勻的一層第二可固化混合物，該第二可固化混合物包含第一粉碎磨料顆粒和第二有機(jī)粘合劑前體。隨后，將定位在柄軸周圍的另一個(gè)具有中心孔的加固材料圓盤放置到第二可固化混合物層之上，然后在其上鋪開均勻的一層第一可固化混合物，該第一可固化混合物包含成形陶瓷磨料顆粒、任選的稀釋的粉碎磨料顆粒以及第一粘合劑前體。最后，將其中具有中心孔的輪轂加固圓盤放置在柄軸周圍以及第一可固化混合物層之上，并將用于制造所述研磨輪的中心下凹部分或中心筆直轂部分的所需形狀的頂部模具板放置在所述層之上，從而形成模具組件。然后將該模具組件放置在常規(guī)的冷壓機(jī)或熱壓機(jī)的壓臺(tái)之間。接著致動(dòng)壓機(jī)以迫使模具板向下移動(dòng)，并以I至4噸/平方英寸的壓力將所述圓盤與研磨混合物壓在一起，成為具有預(yù)定的厚度、直徑和密度的自支撐結(jié)構(gòu)。在模塑完成后，將研磨輪從模具剝離，并放置在加熱的烘箱中(如，加熱至大約175°C的溫度維持大約6小時(shí))，以便使可固化的混合物固化 并使有機(jī)粘合劑前體轉(zhuǎn)變成可用的有機(jī)粘合劑。
[0031]在一些實(shí)施例中，主要研磨部分基于粘合劑材料和磨料顆粒的總重量計(jì)包括約10至約60重量％，優(yōu)選地約30至約60重量％，更優(yōu)選地約40至約60重量％的成形陶瓷磨料顆粒。
[0032]可根據(jù)在例如美國(guó)專利N0.5，213，591 (Celikkaya等人)和美國(guó)公開專利申請(qǐng)N0.2009/0165394A1 (Culler 等人)和 N0.2009/0169816A1 (Erickson 等人)中描述的方法利用溶膠-凝膠α氧化鋁顆粒前體來(lái)制備由α氧化鋁、鎂鋁尖晶石和稀土六鋁酸鹽的微晶
[0033]構(gòu)成的成形陶瓷磨料顆粒。在一些實(shí)施例中，可根據(jù)多步驟工藝制造基于α氧化鋁的成形陶瓷磨料顆粒。簡(jiǎn)而言之，制造可轉(zhuǎn)變?yōu)棣裂趸X的有晶種或無(wú)晶種溶膠-凝膠α氧化鋁前體分散體的方法包括；用溶膠-凝膠填充具有理想外形的成形磨料顆粒的一個(gè)或多個(gè)模具腔體，將溶膠-凝膠干燥以形成前體成形陶瓷磨料顆粒；從模具腔體移除成形陶瓷磨料顆粒前體；煅燒成形陶瓷磨料顆粒前體以形成煅燒后的成形陶瓷磨料顆粒前體，然后燒結(jié)煅燒后的成形陶瓷磨料顆粒前體以形成成形陶瓷磨料顆?！，F(xiàn)在將更詳細(xì)地描述所述方法。
[0034]第一步工序涉及提供可轉(zhuǎn)變?yōu)棣裂趸X的有晶種或無(wú)晶種的α氧化鋁前體分散體。α氧化鋁前體分散體常常為包含揮發(fā)性組分的液體。在一個(gè)實(shí)施例中，該揮發(fā)性組分是水。分散體應(yīng)當(dāng)包括足量的液體，以使分散體的粘度足夠低，從而能夠填充模具腔體并且復(fù)制模具表面，但是液體的量不能太多，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致隨后將液體從模具腔體中移除的成本過(guò)高。在一個(gè)實(shí)施例中，α氧化招前體分散體包含2重量％至90重量％的可轉(zhuǎn)化為α氧化鋁的顆粒(例如一水合氧化鋁(水軟鋁石)的顆粒)以及至少10重量％、或50重量％至70重量％、或50重量％至60重量％的揮發(fā)性組分(例如水)。反之，一些實(shí)施例中的α氧化招前體分散體包含30重量％至50重量％、或40重量％至50重量％的固體。
[0035]還可使用除水軟鋁石之外的氧化鋁水合物。水軟鋁石可以通過(guò)已知的技術(shù)來(lái)制備或者可以從市場(chǎng)購(gòu)得。市售的水軟鋁石的例子包括商品名為“DISPERAL”和“DISPAL”的產(chǎn)品，二者均可購(gòu)自美國(guó)得克薩斯州休斯敦的沙索北美有限公司(Sasol NorthAmerica, Inc.，Houston, Texas);或者商品名為“HiQ_40”的產(chǎn)品，其可購(gòu)自美國(guó)新澤西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASF Corporation, Florham Park, New Jersey)。這些一水合氧化鋁是相對(duì)純的；即，它們除了一水合物外只包含相對(duì)少的(如果有的話)其他水合物相，并且具有聞表面積。
[0036]所得成形陶瓷磨料顆粒的物理特性將大致取決于α氧化鋁前體分散體中所用材料的類型。在一個(gè)實(shí)施例中，α氧化鋁前體分散體處于凝膠狀態(tài)。如本文所用，“凝膠”是分散在液體中的固體的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0037]α氧化鋁前體分散體可含有改性添加劑或改性添加劑的前體。改性添加劑可以用于增強(qiáng)磨料顆粒的某些所需性質(zhì)，或者提高后續(xù)熔結(jié)步驟的效率。改性添加劑或改性添加劑前體可以采用可溶性鹽的形式，通常為水溶性鹽。它們通常由含金屬的化合物構(gòu)成，并且可以是鎂、鋅、鐵、娃、鈷、鎳、錯(cuò)、鉿、鉻、乾、鐠、衫、鐿、釹、鑭、禮、鋪、鏑、鉺、鈦的氧化物前體，以及上述項(xiàng)的混合物?？梢源嬖谟讦裂趸X前體分散體中的這些添加劑的具體濃度可以根據(jù)本領(lǐng)域的技術(shù) 而改變。
[0038]通常，引入改性添加劑或改性添加劑前體將引起α氧化鋁前體分散體膠凝。通過(guò)施加超過(guò)一定時(shí)間段的熱也可引起α氧化鋁前體分散體膠凝。α氧化鋁前體分散體也可包含成核劑(種子)，以促進(jìn)水合氧化鋁或煅燒氧化鋁向α氧化鋁的轉(zhuǎn)化。適用于本發(fā)明的成核劑包括α氧化鋁、α氧化鐵或其前體、二氧化鈦和鈦酸鹽、氧化鉻、或在轉(zhuǎn)化中起成核作用的任何其他物質(zhì)的細(xì)粒。如果使用，那么成核劑的量應(yīng)當(dāng)足夠使α氧化鋁的轉(zhuǎn)化得以實(shí)現(xiàn)。使此類α氧化鋁前體分散體成核的方法公布于美國(guó)專利N0.4，744，802 (Schwabel)中。
[0039]可將膠溶劑添加到所述α氧化鋁前體分散體中以制備更穩(wěn)定的水溶膠或膠態(tài)α氧化鋁前體分散體。合適的膠溶劑是單質(zhì)子酸或酸性化合物，例如，乙酸、鹽酸、甲酸和硝酸。也可使用多質(zhì)子酸，但是它們可快速膠凝α氧化鋁前體分散體，這樣使得其難以處理或難以向其注入附加組分。某些商業(yè)來(lái)源的水軟鋁石具有有助于形成穩(wěn)定α氧化鋁前體分散體的酸滴定度(例如吸收的甲酸或硝酸)。
[0040]α氧化鋁前體分散體可通過(guò)任何合適的方法形成，(諸如)例如通過(guò)簡(jiǎn)單地將一水合氧化鋁與含有膠溶劑的水混合，或者通過(guò)形成一水合氧化鋁漿液(膠溶劑已添加入其中)。
[0041]可以加入去沫劑或其他合適的化學(xué)品，以降低混合時(shí)形成氣泡或夾帶空氣的可能性。如果需要，可以加入其他化學(xué)品，例如，潤(rùn)濕劑、醇類或偶聯(lián)劑。根據(jù)美國(guó)專利N0.5，645，619 (Erickson等人)的公開，α氧化招磨料顆?？珊卸趸藓脱趸F。根據(jù)美國(guó)專利N0.5，551，963 (Larmie)的公開，α氧化招磨料顆?？珊醒趸e(cuò)?；蛘?根據(jù)美國(guó)專利N0.6，277，161 (Castro)的公開，α氧化鋁磨料顆粒可具有微結(jié)構(gòu)或添加劑。
[0042]第二步工序涉及提供具有至少一個(gè)模具腔體、優(yōu)選地具有多個(gè)腔體的模具。通常，該模具可具有大致平坦的底部表面和多個(gè)模具腔體。該多個(gè)腔體可在生產(chǎn)工具中形成。生產(chǎn)工具可以是帶狀物、片狀物、連續(xù)纖維網(wǎng)、涂層輥(諸如輪轉(zhuǎn)凹版輥)、安裝在涂層輥上的套筒，或模子。在一個(gè)實(shí)施例中，所述生產(chǎn)工具包含聚合物材料。合適的聚合物材料的例子包括例如聚酯、聚碳酸酯、聚(醚砜)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯、聚氯乙烯、聚烯烴、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯或上述物質(zhì)的組合等熱塑性材料，或熱固性材料。在一個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)工具由聚合物材料或熱塑性材料制成。在另一個(gè)實(shí)施例中，在干燥時(shí)與溶膠-凝膠接觸的模具表面(諸如所述多個(gè)腔體的表面)包含聚合物材料或熱塑性材料，并且該模具的其他部分可由其他材料制成。舉例而言，可將合適的聚合物涂層涂覆到金屬模具上，以改變其表面張力特性。
[0043]聚合物型工具或熱塑性工具可由金屬母模工具工具復(fù)制而成。母模工具將會(huì)具有生產(chǎn)工具所需的反向圖案。母模工具可以采用與生產(chǎn)工具相同的方式制成。在一個(gè)實(shí)施例中，母模工具由金屬(例如鎳)制成，并且經(jīng)過(guò)金剛石車削。可以將聚合物片材與母模工具一起加熱，以 便通過(guò)將二者按壓在一起而對(duì)聚合物材料壓印出母模工具圖案。還可以將聚合物材料或熱塑性材料擠出或澆注到母模工具上，然后對(duì)其進(jìn)行壓制。冷卻熱塑性材料以使其硬化，從而制得生產(chǎn)工具。如果利用熱塑性生產(chǎn)工具，那么應(yīng)當(dāng)注意不要產(chǎn)生過(guò)多熱量，因?yàn)檫@些熱量可以使熱塑性生產(chǎn)工具變形，從而限制其壽命。關(guān)于生產(chǎn)工具或母模工具工具的設(shè)計(jì)和制造的更多信息可見于美國(guó)專利N0.5，152，917 (Pieper等人)、N0.5, 435, 816 (Spurgeon 等人)、Νο.5, 672, 097 (Hoopman 等人)、Νο.5, 946, 991 (Hoopman 等人)、N0.5, 975, 987 (Hoopman 等人)和 N0.6, 129, 540 (Hoopman 等人)。
[0044]可以從模具頂部表面或底部表面中的開口進(jìn)入腔體。在某些情況下，腔體可以延伸過(guò)模具的整個(gè)厚度?；蛘撸惑w可以僅延伸過(guò)模具厚度的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，模具的頂部表面大體平行于底部表面，其中模具腔體具有大體均勻的深度。模具的至少一側(cè)，也就是說(shuō)，形成腔體的那一側(cè)可以在除去揮發(fā)性組分的步驟中保持暴露于周圍大氣環(huán)境下。
[0045]腔體具有特定三維形狀以制備成形陶瓷磨料顆粒。深度尺寸等于從頂部表面到底部表面上最低點(diǎn)的垂直距離。給定腔體的深度可以是均勻的，或者可以沿其長(zhǎng)度和/或?qū)挾榷l(fā)生變化。給定模具的腔體可以具有相同形狀或者不同形狀。
[0046]第三步工序涉及用α氧化鋁前體分散體(例如，通過(guò)常規(guī)技術(shù))填充模具中的腔體。在一些實(shí)施例中，可使用刀輥涂布機(jī)或真空槽模涂布機(jī)。如果需要，那么可以使用剝離劑來(lái)幫助將顆粒從模具中移除。典型剝離劑包括油類(例如，花生油或礦物油、魚油)、有機(jī)硅、聚四氟乙烯、硬脂酸鋅和石墨。通常，將在液體(例如水或酒精)中的剝離劑(例如花生油)涂覆到接觸溶膠-凝膠的生產(chǎn)工具表面，使得當(dāng)需要脫模時(shí)，每單位面積的模具上存在介于約 0.lmg/in2 (0.02mg/cm2)至約 3.0mg/in2 (0.46mg/cm2)之間，或介于約 0.lmg/in2 (0.02mg/cm2)至約5.0mg/in2 (0.78mg/cm2)之間的剝離劑。在一些實(shí)施例中，模具的頂部表面涂覆有α氧化鋁前體分散體。α氧化鋁前體分散體可被抽吸到頂部表面上。
[0047]接下來(lái)，可使用刮刀或矯直棒將α氧化鋁前體分散體完全壓入模具的腔體中。可將未進(jìn)入腔體的α氧化鋁前體分散體的其余部分從模具的頂部表面處移除，并將其回收利用。在一些實(shí)施例中，α氧化鋁前體分散體的一小部分可保持在頂部表面上，并且在其他實(shí)施例中，頂部表面基本上不含分散體。刮刀或矯直棒所施加的壓力通常小于100psi(0.7MPa)、小于 50psi(0.3MPa)或甚至小于 IOpsi (69kPa)。在一些實(shí)施例中，α 氧化鋁前體分散體的暴露表面均不實(shí)質(zhì)上延伸超過(guò)頂部表面，以確保所得的成形陶瓷磨料顆粒的厚度均勻度。
[0048]第四步工序涉及除去揮發(fā)性組分，以便對(duì)分散體進(jìn)行干燥。以較快蒸發(fā)速率除去揮發(fā)性組分比較有利。在一些實(shí)施例中，通過(guò)蒸發(fā)來(lái)除去揮發(fā)性組分是在高于揮發(fā)性組分沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行的。干燥溫度的上限通常取決于制成模具的材料。就聚丙烯模具而言，溫度應(yīng)當(dāng)?shù)陀谒芰系娜埸c(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)含約40%至50%之間的固體的水分散體以及聚丙烯模具，干燥溫度可以在約90°C至約165°C之間，或者在約105°C至約150°C之間，或者在約105°C至約120°C之間。更高的溫度可提高生產(chǎn)速度，但是也可能導(dǎo)致聚丙烯工具的降解，從而限制其作為工具的使用壽命。
[0049]第五步工序涉及從模具腔體中取出所得的成形陶瓷磨料顆粒前體。通過(guò)對(duì)模具單獨(dú)使用或結(jié)合使用以下工藝可將成形陶瓷磨料顆粒前體從腔體中移除:通過(guò)重力、振動(dòng)、超聲振動(dòng)、真空或增壓空氣將這些顆粒從模具腔體移除。
[0050]可在模具外對(duì)磨料顆粒前體進(jìn)行進(jìn)一步干燥。如果α氧化鋁前體分散體在模具中干燥至所需程度，則此附加的干燥步驟并非為必要步驟。然而，在某些情況下采用此附加的干燥步驟來(lái)使α氧化鋁前體分散體在模具中的停留時(shí)間減至最小可能是經(jīng)濟(jì)的做法。通常，成形陶瓷磨料顆粒前體將在從50°C至160°C、或在120°C至150°C的溫度下，被干燥10至480分鐘、或120至400分鐘。 [0051]第六步工序涉及對(duì)成形陶瓷磨料顆粒前體進(jìn)行煅燒。在鍛燒期間，基本上所有的揮發(fā)性物質(zhì)都被除去，并且存在于α氧化鋁前體分散體中的各種組分均轉(zhuǎn)化成金屬氧化物。通常，將成形陶瓷磨料顆粒前體加熱到400°C至800°C的溫度，并且將其保持在此溫度范圍內(nèi)，直至移除游離水和90重量％以上的任何結(jié)合的揮發(fā)性物質(zhì)為止。在一個(gè)可選的步驟中，可能需要通過(guò)浸潰工藝引入改性添加劑。水溶性鹽可通過(guò)浸潰而引入到經(jīng)煅燒的成形陶瓷磨料顆粒前體的孔中。然后對(duì)成形陶瓷磨料顆粒前體再次進(jìn)行預(yù)燒。此可選步驟在美國(guó)專利N0.5，164，348 (Wood)中進(jìn)行了進(jìn)一步描述。
[0052]第七步工序涉及對(duì)煅燒過(guò)的成形陶瓷磨料顆粒前體進(jìn)行燒結(jié)，以形成α氧化鋁顆粒。進(jìn)行燒結(jié)之前，經(jīng)煅燒的成形陶瓷磨料顆粒前體并未完全致密化，因此，缺乏用作成形陶瓷磨料顆粒所需的硬度。燒結(jié)按以下步驟進(jìn)行:將煅燒過(guò)的成形陶瓷磨料顆粒前體加熱至1，000°C至1，650°C的溫度，并且將其保持在此溫度范圍內(nèi)，直到基本上所有的α氧化鋁一水合物(或等同物質(zhì))均轉(zhuǎn)化為α氧化鋁并且孔隙度按體積計(jì)降至低于15%為止。為了實(shí)現(xiàn)此轉(zhuǎn)化程度而必須使經(jīng)煅燒的成形陶瓷磨料顆粒前體暴露于燒結(jié)溫度下的時(shí)間長(zhǎng)度取決于多種因素，但通常為5秒至48小時(shí)。
[0053]在另一個(gè)實(shí)施例中，熔結(jié)步驟的持續(xù)時(shí)間在I分鐘到90分鐘的范圍內(nèi)。在燒結(jié)之后，成形陶瓷磨料顆粒可具有10GPa、16GPa、18GPa、20GPa或更大的維氏硬度。
[0054]可使用其他步驟來(lái)改變所需工藝，所述步驟(諸如)例如將材料從煅燒溫度快速加熱至燒結(jié)溫度，離心處理α氧化鋁前體分散體以去除油泥和/或垃圾。此外，如果需要，那么可以通過(guò)組合這些工序中的兩個(gè)或更多個(gè)工序來(lái)改變?cè)摴に嚒？梢杂脕?lái)改變本發(fā)明工藝的常規(guī)工序在美國(guó)專利N0.4，314，827 (Leitheiser)中進(jìn)行了更完整的描述。
[0055]關(guān)于制備成形陶瓷磨料顆粒的方法的更多信息公布于美國(guó)公開專利申請(qǐng)N0.2009/0165394A1 (Culler 等人)中。
[0056]現(xiàn)在參見圖3和圖4，示例性成形陶瓷磨料顆粒300包括截頭的規(guī)則三棱錐，其由三角形基部321、三角形頂部323以及連接三角形基部321 (示出為等邊三角形)和三角形頂部323的多個(gè)傾斜側(cè)面325a、325b、325c界定。傾斜角360a是由側(cè)面325a與三角形基部321相交所形成的二面角。類似地，傾斜角360b和360c (均未示出)對(duì)應(yīng)于由側(cè)面325b和325c分別與三角形基部321相交所形成的二面角。就成形陶瓷磨料顆粒300而言，所有這些傾斜角具有相等的值。在一些實(shí)施例中，側(cè)邊緣327a、327b和327c具有小于50微米的平均曲率半徑，但這不是必須的。
[0057]本發(fā)明中使用的成形陶瓷磨料顆粒通?？梢允褂霉ぞ?即，模具)制成，并使用金剛石工具切割，從而提供比其他制造替代方法(諸如，壓印或沖壓等)更高的特征清晰度。通常，工具表面中的腔體具有沿著尖銳邊緣交匯的平面，并形成截棱錐的側(cè)面和頂部。所得的成形陶瓷磨料顆粒具有對(duì)應(yīng)于工具表面中的腔體形狀(如，截頭棱錐)的相應(yīng)標(biāo)稱平均形狀；然而，進(jìn)行制造期間可能產(chǎn)生標(biāo)稱平均形狀的變型(如，無(wú)規(guī)變型)，并且表現(xiàn)出這種變型的成形陶瓷磨料顆粒包括在本文所用的成形陶瓷磨料顆粒的定義中。
[0058]在圖3和圖4示出的實(shí)施例中，側(cè)面325a、325b、325c具有相同的尺寸，并與三角形基部321形成約82度(與82度的傾斜角相對(duì)應(yīng))的二面角。然而，將認(rèn)識(shí)到也可使用其他二面角(包括90度)。例如，基部和每個(gè)側(cè)部之間的二面角可獨(dú)立地在45至90度的范圍內(nèi)變化，通常在70至90度的范圍內(nèi)變化，更通常在75至85度的范圍內(nèi)變化。 [0059]如本文所用，在涉及成形陶瓷磨料顆粒時(shí)，術(shù)語(yǔ)“長(zhǎng)度”指成形磨料顆粒的最大尺寸?！皩挾取敝概c所述長(zhǎng)度垂直的成形磨料顆粒的最大尺寸。“厚度”或“高度”指與所述長(zhǎng)度和寬度垂直的成形磨料顆粒的尺寸。
[0060]所述成形陶瓷磨料顆粒通常被選擇為具有在從0.0Olmm至26mm范圍內(nèi)的長(zhǎng)度，更通常從0.1mm至IOmm范圍內(nèi)的長(zhǎng)度，并且更通常從0.5mm至5mm范圍內(nèi)的長(zhǎng)度，但是也可以使用其他長(zhǎng)度。在一些實(shí)施例中，所述長(zhǎng)度可被表示為其包含在其中的粘結(jié)復(fù)合研磨輪的厚度的一部分。例如，成形磨料顆?？删哂写笥谒稣辰Y(jié)復(fù)合研磨輪的厚度的一半的長(zhǎng)度。在一些實(shí)施例中，所述長(zhǎng)度可大于所述粘結(jié)復(fù)合研磨輪的厚度。
[0061]所述成形陶瓷磨料顆粒通常被選擇為具有在從0.0Olmm至26mm范圍內(nèi)的寬度，更通常從0.1mm至IOmm范圍內(nèi)的寬度，并且更通常從0.5mm至5mm范圍內(nèi)的寬度，但是也可以使用其他寬度。
[0062]所述成形陶瓷磨料顆粒通常被選擇為具有在從0.005mm至1.6mm范圍內(nèi)的厚度，更通常從0.2_至1.2_范圍內(nèi)的厚度。
[0063]在一些實(shí)施例中，成形陶瓷磨料顆粒可具有至少2、3、4、5、6或更大的縱橫比(長(zhǎng)度與厚度的比)。
[0064]在成形陶瓷磨料顆粒上的表面涂層可用于提高磨料制品中的所述成形陶瓷磨料顆粒和粘合劑材料之間的附著力，或者可有助于成形陶瓷磨料顆粒的靜電沉積。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用美國(guó)專利N0.5，352，254 (Celikkaya)中描述的表面涂層，相對(duì)于成形磨料顆粒的重量，表面涂層的量為0.1 %至2 %。此類表面涂層在美國(guó)專利 N0.5, 213, 591 (Celikkaya 等人)、5，011，508 (Wald 等人)、1，910，444 (Nicholson)、3，041，156 (Rowse 等人)、5，009，675 (Kunz 等人)、5，085，671 (Martin 等人)、4，997，461 (Markhoff-Matheny 等人)、和 5，042，991 (Kunz 等人)中有所描述。另外，表面涂層可以防止成形磨料顆粒封堵。“封堵”這一術(shù)語(yǔ)用來(lái)描述來(lái)自正被磨削的工件的金屬顆粒被焊接到成形陶瓷磨料顆粒頂部的現(xiàn)象。具有上述功能的表面涂層對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是已知的。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合研磨輪還可包括粉碎的磨料顆粒(即，并非由所述成形陶瓷磨料顆粒破裂所造成的磨料顆粒)，其與磨料行業(yè)規(guī)定的標(biāo)稱等級(jí)或標(biāo)稱等級(jí)的組合相對(duì)應(yīng)。如果存在，則粉碎的磨料顆粒通常為比成形陶瓷磨料顆粒更細(xì)小的一個(gè)或多個(gè)粒度等級(jí)(例如，如果使用多個(gè)粒度等級(jí))，但這不是必須的。
[0066]可用的粉碎磨料顆粒包括例如熔融氧化鋁、經(jīng)過(guò)熱處理的氧化鋁、白色熔融氧化鋁、陶瓷氧化鋁材料(諸如以商品名“3M陶瓷磨料顆?！?3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN)由美國(guó)明尼蘇達(dá)州圣保羅的3M公司(3M Company, St.Paul, Minnesota)銷售的那些)、黑色碳化硅、綠色碳化硅、二硼化鈦、碳化硼、碳化鎢、碳化鈦、金剛石、立方晶型氮化硼、石榴石、熔融氧化鋁-氧化鋯、溶膠-凝膠衍生的磨料顆粒、氧化鐵、鉻、二氧化鈰、氧化鋯、二氧化鈦、硅酸鹽、氧化錫、二氧化硅(諸如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纖維)硅酸鹽(諸如滑石粉、粘土(例如蒙脫石)、長(zhǎng)石、云母、硅酸鈣、偏硅酸鈣、鋁硅酸鈉、鋁硅酸鈣)、燧石和金剛砂的粉碎顆粒。溶膠-凝膠衍生的磨料顆粒的例子可見于美國(guó)專利N0.4，314，827 (Leitheiser等人)、N0.4, 623, 364 (Cottringer 等人)、N0.4, 744, 802 (Schwabel)、N0.4, 770, 671 (Monroe等人)和 N0.4, 881, 951 (Monroe 等人)。
[0067]在本發(fā)明的復(fù)合研磨輪中使用的磨料顆粒(不論是粉碎磨料顆粒、還是成形陶瓷磨料顆粒)可根據(jù)磨具行業(yè)認(rèn)可的規(guī)定標(biāo)稱等級(jí)獨(dú)立地確定大小。示例性的磨料行業(yè)認(rèn)可的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)包括由ANSI (美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì))、FEPA(歐洲磨具制造者聯(lián)盟)和JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))頒布的標(biāo)準(zhǔn)。這種行業(yè)認(rèn)可的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)包括(例如):ANSI4、ANSI6、ANSI8、ANSI 16, ANS124, ANS130, ANS136, ANS140, ANS150, ANS160, ANS180, ANSI100、ANSI 120,ANSI 150、ANSI 180、ANSI220、ANS1240, ANSI280、ANSI320、ANSI360、ANS1400 和 ANSI600 ；FEPA P8、FEPA P12、FEPA P16、FEPA P24、FEPA P30、FEPA P36、FEPA P40、FEPA P50、FEPA P60、FEPA P80、FEPA P100、FEPA P120、FEPA P150、FEPA P180、FEPA P220、FEPA P320、FEPA P400、FEPA P500、FEPA P600、FEPA P800、FEPA P1000、FEPA P1200 ；FEPA F8、FEPA Fl2、FEPA F16、和 FEPA F24 ;和 JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000 和 JIS10, 000。更通常的是，將粉碎的氧化鋁顆粒和無(wú)晶種溶膠-凝膠衍生的氧化鋁基磨料顆粒的大小獨(dú)立地確定為ANSI60和80或者FEPA F36、F46、F54和F60或者FEPA P60和P80分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
[0068]或者，可利用符合ASTM E-ll“Standard Specification for Wire Cloth and Sievesfor Testing Purposes”(用于測(cè)試目的的篩布和篩的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格)的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)篩將這些磨料顆粒(如，粉碎的磨料顆粒和/或成形陶瓷磨料顆粒)分級(jí)成標(biāo)稱篩分等級(jí)。ASTM E-1I規(guī)定了試驗(yàn)篩的設(shè)計(jì)和構(gòu)造需求，利用安裝在框架中的織造篩布為介質(zhì)根據(jù)指定的粒度對(duì)材料進(jìn)行分類。典型標(biāo)號(hào)可以表示為-18+20，其意指成形陶瓷磨料顆?？赏ㄟ^(guò)符合ASTME-1l規(guī)范的18目試驗(yàn)篩，并且保持在符合ASTM E-1l規(guī)范的20目試驗(yàn)篩上。在一個(gè)實(shí)施例中，成形陶瓷磨料顆粒具有這樣的粒度:使得大多數(shù)顆粒通過(guò)18目試驗(yàn)篩并且可保持在20目、25目、30目、35目、40目、45目或50目試驗(yàn)篩上。在各種實(shí)施例中，成形陶瓷磨料顆?？删哂械臉?biāo)稱篩分等級(jí)包括:_18+20、-20/+25, -25+30、-30+35、-35+40、5-40+45、-45+5
0、-50+60、-60+70、-70/+80、-80+100、-100+120、-120+140、-140+170、-170+200、-200+230、-230+270、-270+325、-325+400、-400+450、-450+500 或-500+635?；蛘撸梢允褂弥T如-90+100的定制目尺寸。
[0069]磨料顆粒(如，成形陶瓷磨料顆粒和/或粉碎磨料顆粒)可例如均勻地或不均勻地分布在復(fù)合研磨輪的整個(gè)主要研磨部分和/或次要研磨部分上。例如，磨料顆?？沙虚g集中(如，位于遠(yuǎn)離外表面的位置)，或僅與外邊緣(即，復(fù)合研磨輪的周邊)相鄰。中心下凹部分可含有較少量的磨料顆粒。優(yōu)選地，位于主要研磨部分中的磨料顆粒彼此均質(zhì)地分布，這是因?yàn)檩喌闹圃燧^容易，并且切割效果在兩類磨料顆粒彼此緊密地布置時(shí)得到優(yōu)化。類似地，優(yōu)選的是位于次要研磨部分中的磨料顆粒也彼此均質(zhì)地分布。
[0070]可利用偶聯(lián)劑(如，有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑)處理磨料顆粒，以提高磨料顆粒與粘合劑的附著力?？稍趯⒛チ项w粒與粘合劑材料結(jié)合之前對(duì)磨料顆粒進(jìn)行處理，或者可通過(guò)將偶聯(lián)劑包括到粘合劑材料中而就地對(duì)磨料顆粒進(jìn)行表面處理。
[0071]根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合研磨輪還可以包括一種或多種助磨劑(通常以顆粒的形式)，諸如聚四氟乙烯顆粒、冰晶石、氟鋁酸鉀、氯化鈉、FeS2 (二硫化鐵)或KBF4。如果存在助磨齊U，則受其他組分所要滿足的重量范圍要求的限制，其優(yōu)選地以I至25重量％的量、更優(yōu)選地以10至20重量％的量存在。添加助磨劑以改進(jìn)切割輪的切割特性，通常通過(guò)降低切割界面的溫度改進(jìn)切割輪的切割特性。精確成形的助磨劑顆粒的例子在美國(guó)專利申請(qǐng)公開N0.2002/0026752A1 (Culler 等人)中提出。
[0072]在一些實(shí)施例中，有機(jī)粘合劑材料含有增塑劑，所述增塑劑諸如以商品名“ SANTICIZER154增塑劑”購(gòu)自美國(guó)伊利諾伊州芝加哥的美國(guó)尤尼威爾有限公司(UNIVARUSA, Inc., Chicago, Illinois)的那些。
[0073]所述主要研磨部分和所述次要研磨部分可以包含諸如填料顆粒等附加組分，但要受其他組分所要滿足的重量范圍要求的限制?？商砑犹盍项w粒來(lái)占據(jù)空間和/或提供多孔性。多孔性使得復(fù)合研磨輪能夠剝落掉用過(guò)的或磨損的磨料顆粒以暴露出新的或新鮮的磨料顆粒。
[0074]所述主要研磨部分和所述次要研磨部分可具有任何范圍的多孔性；例如，約I體積％至50體積％，通常為I體積％至40體積％。填料的例子包括氣泡和小珠(例如，玻璃、陶瓷(氧化鋁)、粘土、聚合物、金屬)、軟木、石膏、大理石、石灰?guī)r、燧石、硅石、硅酸鋁以及上述項(xiàng)的組合。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合研磨輪可根據(jù)任何合適的方法制備。在一個(gè)合適的方法中，無(wú)晶種溶膠-凝膠衍生的氧化鋁基磨料顆粒在與可固化可溶酚醛樹脂混合之前被涂覆以偶聯(lián)劑。通常，對(duì)偶聯(lián)劑的量進(jìn)行選擇，以使其以0.1至0.3份每50至84份磨料顆粒的量存在，但也可以使用在該范圍之外的量。向所得混合物中添加液態(tài)樹脂，以及可固化線型酚醛樹脂和氟鋁酸鈉。所述混合物在室溫下被壓入到模具中(如，以每4英寸直徑施加20噸的壓力(224kg/cm2))。隨后,通過(guò)在最高約185°C的溫度下加熱足夠的時(shí)間以使可固化性酹醛樹脂固化，從而使模塑的輪固化。
[0076]偶聯(lián)劑對(duì)于磨削行業(yè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。偶聯(lián)劑的例子包括三烷氧基硅烷(例如，Y -氨基丙基三乙氧基硅烷)、鈦酸鹽和鋯酸鹽。
[0077]根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合研磨輪可用于例如磨削輪，包括磨具行業(yè)中類型為27(如，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)ANSI B7.1-2000(2000)的1.4.14章節(jié))的中心下凹磨削輪。
[0078]根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合研磨輪可具有一體成形并粘結(jié)在其中的一個(gè)或多個(gè)加固材料額外層或一個(gè)或多個(gè)加固材料圓盤。優(yōu)選的是一層加固材料粘結(jié)至并坐置在輪的次要研磨部分和主要研磨部分之間。在一些實(shí)施例中，使用模塑在并粘結(jié)至主要研磨部分的底部表面中的玻璃纖維布圓盤，可進(jìn)一步加固研磨輪的鄰近中心孔的中心轂部分。如上文所討論，根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合研磨輪可以包括加固復(fù)合研磨輪的一種或多種加固材料(如，織造織物、針織織物、非織造織物和/或稀松布)。加固材料可包括無(wú)機(jī)纖維(如，玻璃纖維)和/或有機(jī)纖維(諸如聚酰胺纖維、聚酯纖維或聚酰亞胺纖維)。在某些情況下，可能期望在第一有機(jī)粘合劑和/或第二有機(jī)粘合劑中包括加固短纖維，使得纖維均勻地分散在整個(gè)切割輪上。
[0079]在典型應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)復(fù)合研磨輪的前表面的周邊磨削邊緣被固定至旋轉(zhuǎn)電動(dòng)工具并與工件的表面進(jìn)行摩擦接觸，且所述表面的至少一部分被磨損。如果以這種方式使用，則復(fù)合研磨輪的研磨性能與單層構(gòu)造(其中成形陶瓷磨料顆粒和任何任選的稀釋粉碎磨料顆粒分散在整個(gè)研磨輪上)的研磨性能有利地高度相似。由于粉碎磨料顆粒通常比成形陶瓷磨料顆粒易于制備且更便宜，所以，與包含相同的成形陶瓷磨料顆粒的一體式研磨輪相比，復(fù)合研磨輪可以實(shí)現(xiàn)一定程度的成本節(jié)省。
[0080]有利的是，可以例如通過(guò)將第二有機(jī)粘合劑選擇為不同于第一有機(jī)粘合劑和/或通過(guò)調(diào)整次要研磨部分中的其他組分的含量而使次要研磨部分的模量和/或厚度發(fā)生改變。例如，在一些實(shí)施例中，次要研磨部分比主要研磨部分更硬，而在其他實(shí)施例中，主要研磨部分比次要研磨部分更硬。
[0081]根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合研磨輪可以在干燥或濕潤(rùn)的情況下使用。在濕磨時(shí)，所述輪與水、油性潤(rùn)滑劑或水性潤(rùn)滑劑結(jié)合使用。根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合研磨輪可尤其可用于各種工件材料上，所述工件材料例如碳鋼薄板或棒料以及更奇特的金屬(如，不銹鋼或鈦)或較軟的更多黑色金屬(如，軟鋼、低合金鋼或鑄鐵)等。
_2] 本發(fā)明的精選實(shí)施例
[0083]在第一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種復(fù)合研磨輪，其包括:
[0084]主要研磨部分，其限定前表面，其中該主要研磨部分包括保持在第一有機(jī)粘合劑中的成形陶瓷磨料顆粒；
[0085]次要研磨部分，其限定與前表面相背對(duì)的后表面，其中該次要研磨部分粘結(jié)到主要研磨部分，其中次要研磨部分包括保持在第二有機(jī)粘合劑中的次要粉碎磨料顆粒，其中，與次要研磨部分相比，主要研磨部分包括更大體積百分比的成形陶瓷磨料顆粒；并且
[0086]其中復(fù)合研磨輪在其中具有從前表面延伸到后表面的中心孔。
[0087]在第二實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一實(shí)施例的一種復(fù)合研磨輪，其中次要研磨部分基本上不含成形陶瓷磨料顆粒。
[0088]在第三實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一或第二實(shí)施例的一種復(fù)合研磨輪，其中成形陶瓷磨料顆粒包括截頭三棱錐。
[0089]在第四實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第三實(shí)施例的一種復(fù)合研磨輪，其中截頭三棱錐具有在75至85度范圍內(nèi)的傾斜角。
[0090]在第五實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第四實(shí)施例中的任一者的一種復(fù)合研磨輪，其中主要研磨部分還包括稀釋的粉碎磨料顆粒。
[0091]在第六實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第五實(shí)施例的一種復(fù)合研磨輪，其中，與成形陶瓷磨料顆粒相比，稀釋的粉碎磨料顆粒具有更小的平均粒度。
[0092]在第七實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第六實(shí)施例中的任一者的一種復(fù)合研磨輪，其中第一有機(jī)粘合劑和第二有機(jī)粘合劑是不同的。
[0093]在第八實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第七實(shí)施例中的任一者的一種復(fù)合研磨輪，其中成形陶瓷磨料顆粒的最大長(zhǎng)度與厚度的比率為1:1至8:1。
[0094]在第九實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第七實(shí)施例中的任一者的一種復(fù)合研磨輪，其中成形陶瓷磨料顆粒的最大長(zhǎng)度與厚度的比率為2:1至5:1。
[0095]在第十實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第九實(shí)施例中的任一者的一種復(fù)合研磨輪，其中成形陶瓷磨料顆粒包括溶膠-凝膠衍生的成形氧化鋁磨料顆粒。
[0096]在第十一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十實(shí)施例中的任一者的一種復(fù)合研磨輪，其中成形陶瓷磨料顆粒具有涂布于其上的無(wú)機(jī)顆粒涂層。 [0097]在第十二實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十一實(shí)施例中的任一者的一種復(fù)合研磨輪，其中主要研磨部分還包括鄰近前表面的第一增強(qiáng)織物，并且其中次要研磨部分還包括鄰近次要研磨部分的后表面的第二增強(qiáng)織物。
[0098]在第十三實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十二實(shí)施例中的任一者的一種復(fù)合研磨輪，其中復(fù)合研磨輪具有環(huán)繞中心孔的中心下凹部分。
[0099]在第十四實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十三實(shí)施例中的任一者的一種復(fù)合研磨輪，主要研磨部分包括66至74重量％的成形氧化招磨料顆粒、14至20重量％的衍生自液體酚醛樹脂和固體酚醛樹脂的有機(jī)粘合劑，以及10至15重量％的助磨劑顆粒。
[0100]在第十五實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十四實(shí)施例中的任一者的一種復(fù)合研磨輪，其中第一有機(jī)粘合劑和第二有機(jī)粘合劑中的至少一者包括至少部分固化的酚醛樹脂。
[0101]通過(guò)以下非限制性實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，但這些實(shí)例中所述的具體材料及其用量，以及其他條件和細(xì)節(jié)不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行不當(dāng)限定。
[0102]實(shí)M
[0103]除非另外指明，否則在實(shí)例及本說(shuō)明書的其余部分中的所有份數(shù)、百分?jǐn)?shù)、比率等均以重量計(jì)。
[0104]以下縮寫用于實(shí)例中的材料。
[0105]縮寫表
[0106]
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合研磨輪，包括: 主要研磨部分，其限定前表面，其中所述主要研磨部分包括保持在第一有機(jī)粘合劑中的成形陶瓷磨料顆粒； 次要研磨部分，其限定與所述前表面相背對(duì)的后表面，其中所述次要研磨部分粘結(jié)到所述主要研磨部分，其中所述次要研磨部分包括保持在第二有機(jī)粘合劑中的次要粉碎磨料顆粒，其中與所述次要研磨部分相比，所述主要研磨部分包括更大體積百分比的所述成形陶瓷磨料顆粒；并且 其中所述復(fù)合研磨輪在其中具有從所述前表面延伸到所述后表面的中心孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合研磨輪，其中所述次要研磨部分基本上不含所述成形陶瓷磨料顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合研磨輪，其中所述成形陶瓷磨料顆粒包括截頭三棱錐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合研磨輪，其中所述截頭三棱錐具有在75到85度范圍內(nèi)的傾斜角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的復(fù)合研磨輪，其中所述主要研磨部分還包括稀釋的粉碎磨料顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合研磨輪，其中與所述成形陶瓷磨料顆粒相比，所述稀釋的粉碎磨料顆粒具有更小的平均粒度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的復(fù)合研磨輪，其中所述第一有機(jī)粘合劑和所述第二有機(jī)粘合劑是不同的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的復(fù)合研磨輪，其中所述成形陶瓷磨料顆粒的最大長(zhǎng)度與厚度的比率為1:1至8:1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的復(fù)合研磨輪，其中所述成形陶瓷磨料顆粒的最大長(zhǎng)度與厚度的比率為2:1至5:1。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的復(fù)合研磨輪，其中所述成形陶瓷磨料顆粒包括溶膠-凝膠衍生的成形氧化鋁磨料顆粒。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的復(fù)合研磨輪，其中所述成形陶瓷磨料顆粒具有涂布于其上的無(wú)機(jī)顆粒涂層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的復(fù)合研磨輪，其中所述主要研磨部分還包括鄰近所述前表面的第一增強(qiáng)織物，并且其中所述次要研磨部分還包括鄰近所述次要研磨部分的所述后表面的第二增強(qiáng)織物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的復(fù)合研磨輪，其中所述復(fù)合研磨輪具有環(huán)繞所述中心孔的中心下凹部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的復(fù)合研磨輪，其中以總重量計(jì)，所述主要研磨部分包括66至74重量％的成形氧化鋁磨料顆粒、14至20重量％的衍生自液體酚醛樹脂和固體酚醛樹脂的有機(jī)粘合劑，以及10至15重量％的助磨劑顆粒。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的復(fù)合研磨輪，其中所述第一有機(jī)粘合劑和第二有機(jī)粘合劑中的至少一者包括至少部分固化的酚醛樹脂。
【文檔編號(hào)】B24D9/00GK104023916SQ201280052914
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月9日
【發(fā)明者】洛克·X·范, 圖·A·恩古延 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司