專利名稱:有序結(jié)構(gòu)砂帶制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及砂帶制品，它包括背襯及粘結(jié)在背襯上面的磨料混合物。
背景技術(shù)：
對于砂帶制品，特別是細(xì)顆粒的制品，兩個主要問題堵塞和產(chǎn)品的一致性。堵塞是由磨屑(也就是從工件上被磨削下來的物料)填入磨粒之間的間隙，以及以后這些磨削下來的物料積聚而造成的問題。例如，在打磨木頭時，由于木屑堵塞在磨料之間，因此使磨粒的磨制能力降低，還可能使木質(zhì)工件的表面發(fā)生燃燒。
美國專利US 2,252,683(Albertson)公開了一種砂帶，包括背襯和用樹脂粘結(jié)劑粘結(jié)到背襯上面的磨粒。在制造時，在樹脂粘結(jié)劑固化前，把砂帶放入一個加熱的帶有圖案的模具中。反面圖案就轉(zhuǎn)到了背襯上。
美國專利US 2,292,261(Albertson)公開了一種砂帶，包括纖維質(zhì)的背襯和在其上面的磨料面層。磨料面層包含埋在粘結(jié)劑中的磨粒。在粘結(jié)劑還未固化時，使磨料面層在一個帶有多個脊?fàn)钔蛊鸬膲耗Ｖ薪?jīng)受處理。這就使得磨料面層被模壓成沿垂直及水平方向的矩形槽。
美國專利US 3,246,430(Hurst)公開了一種帶有被熱塑性粘結(jié)劑浸透了的纖維質(zhì)背襯的砂帶制品。在把背襯預(yù)成形成一個連續(xù)的脊?fàn)顖D案后，再加上粘結(jié)劑和磨粒。這樣就得到有高低的磨料脊?fàn)钔蛊鸬纳皫А?br> 美國專利US 4,773,920(Chasman等)公開了一種砂帶磨削制品，具有遍布在自由基可固化粘結(jié)劑中的磨粒形成的磨料混合物。該專利也公開了可通過輪轉(zhuǎn)凹版印刷輥把磨料混合物成形為一種圖案。
雖然上述專利制出的一些砂帶制品能抗堵塞并且制造成本不高，但是它們?nèi)狈Ω叨鹊囊恢滦?。如果用普通方法來制造砂帶制品，粘結(jié)劑體系在固化前和固化中會流動，因此對產(chǎn)品的一致性有不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供一種既能抗堵塞并且又有高度一致性的價廉砂帶制品為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種有序結(jié)構(gòu)砂帶制品和制備這種砂帶制品的方法。
按照本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種砂帶制品，包括一背襯，在其至少一個主面上帶有磨料混合物，該混合物包括在粘結(jié)劑中分散著的許多磨粒。所述粘結(jié)劑是分散磨料的介質(zhì)，也能把磨料混合物粘到背襯上。磨料混合物有預(yù)定的形狀，例如角錐形。在使用前，最好單顆磨粒不超出該預(yù)定形狀的界面范圍。所給定的形狀的尺寸基本上是一致的。另外，混合物是以預(yù)定的排列放置。這種預(yù)定的排列顯示了某種程度的重復(fù)性。預(yù)定的排列的重復(fù)圖案可以是直線形的或者成矩陣形。
按照本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種砂帶制品，包括一背襯，在其至少一個主面上帶有磨料混合物，該混合物包括在可輻射固化的粘結(jié)劑中分散著的許多磨粒。所述的磨料混合物具有放置在預(yù)定排列中的預(yù)定的形狀。
磨料混合物的這種精確的特征使砂帶制品有高度的一致性。這種一致性又使砂帶的性能良好。
按照本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種制造砂帶制品的方法，包括以下步驟(1)把含有粘結(jié)劑和磨粒的混合物的漿料引入到一生產(chǎn)工具上；(2)把背襯引入生產(chǎn)工具的外表面，使?jié){料濕潤所述的背襯的一面形成一中間制品；(3)粘結(jié)劑至少部分固化或膠凝后，中間制品脫離生產(chǎn)工具的外表面形成砂帶制品；(4)從生產(chǎn)工具上取下砂帶制品。
上述四個步驟最好連續(xù)進(jìn)行以提供制造砂帶制品的有效方法。在各程序?qū)嵤├?，在把漿料引入生產(chǎn)工具上后，漿料在固化或膠凝前不顯示出明顯的流動。
按照本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明提供制造砂帶制品的方法包括以下步驟(1)把含有粘結(jié)劑和磨粒的混合物的漿料引入背襯，使?jié){料濕潤所述背襯的正面而形成一中間制品；(2)把所述的中間制品引入具有外表面的生產(chǎn)工具上，生產(chǎn)工具的外表面有一專門的圖案。
(3)至少部分粘結(jié)劑固化或膠凝后，中間制品脫離生產(chǎn)工具的外表面形成砂帶制品；(4)把制成的砂帶制品從生產(chǎn)工具上取下來。
這四個步驟最好是連續(xù)進(jìn)行以提供制造砂帶制品的有效的方法。在各程序?qū)嵤├?，在把漿料引入生產(chǎn)工具后，漿料在固化或膠凝前不顯示出明顯的流動。



圖1是本發(fā)明的砂帶制品橫截面的側(cè)視圖；圖2是制造本發(fā)明的砂帶制品的裝置的示意圖；圖3是本發(fā)明的砂帶制品的透視圖；圖4是有直線槽排列的砂帶制品的頂視圖的放大30倍的掃描電鏡顯微照片；圖5是有直線槽排列的砂帶制品的側(cè)視圖的放大100倍的掃描電鏡顯微照片；圖6是有角錐形排列的砂帶制品的頂視圖的放大20倍的掃描電鏡顯微照片；圖7是有角錐形排列的砂帶制品的側(cè)視圖的放大100倍的掃描電鏡顯微照片；圖8是有鋦齒形排列的砂帶制品的放大30倍的掃描電鏡顯微照片(頂視圖)；圖9是有鋦齒形排列的砂帶制品的放大30倍的掃描電鏡顯微照片(側(cè)視圖)；圖10是本發(fā)明的砂帶制品的表面輪廓試驗測得的曲線；圖11是現(xiàn)有技術(shù)制的砂帶制品的表面輪廓試驗測得的曲線；圖12是直線槽排列的示意的前視圖；
圖13是直線槽排列的示意的前視圖；圖14是直線槽排列的示意的前視圖；圖15是現(xiàn)有技術(shù)的砂帶制品放大20倍的掃描電鏡顯微照片(頂視圖)；圖16是現(xiàn)有技術(shù)的砂帶制品放大100倍的掃描電鏡顯微照片(頂視圖)；圖17是一種特定圖案的排列的示意的前視圖；圖18是另一種特定圖案的排列的示意的視圖；圖19是另一種特定圖案的排列的示意的頂視圖；具體實施方式
本發(fā)明提供了一種有序結(jié)構(gòu)砂帶制品和制造這種砂帶制品的方法。這里所用的術(shù)語“有序結(jié)構(gòu)砂帶制品”的意思是指一種砂帶制品，其中的混合物是包括在粘結(jié)劑中分布的磨粒，它們具有預(yù)定的形狀并按預(yù)定的排列布置。
在圖1中，砂帶制品10包括一背襯12，在其一個主面上帶有磨料混合物14。磨料混合物包括分散在粘結(jié)劑18中的許多磨粒16。在該具體實施例中，粘結(jié)劑把磨料混合物14粘結(jié)到背襯12上。磨料混合物具有看得見的規(guī)則形狀。砂帶制品使用前，磨粒最好不伸出到該形狀各面之外，當(dāng)用砂帶制品來研磨物件表面時，混合物破裂，暴露出未使用的磨粒。
適宜用作本發(fā)明的背襯的材料包括聚合物的薄膜、紙、布、金屬薄膜、硬化紙板，無紡襯底、上述物品的組合和上述物品經(jīng)處理的改型。最好，背襯是如聚脂薄膜之類的聚合物薄膜。在某些情況下，要求背襯能透過紫外線輻射。另外最好薄膜是涂上如聚乙烯丙烯酸之類的材料的有助于把磨料混合物粘結(jié)到背襯上。
在形成砂帶制品后，可把背襯層壓到另一襯底上。例如，背襯可層壓到如金屬板之類強(qiáng)度及剛性更好的襯底上，來制出支撐在剛性襯底上的有精確的磨料混合物形狀的砂帶制品。
背襯上不帶磨料混合物的這一面也可帶有壓敏粘結(jié)劑或者鉤子和環(huán)形固定系統(tǒng)使砂帶能固定到支撐墊上。適合于上述目的的壓敏粘結(jié)劑包括橡膠基粘結(jié)劑、丙烯酸基粘結(jié)劑和硅酮基粘結(jié)劑。
磨料混合物由包括在未固化或未膠凝的粘結(jié)劑中分散的磨粒的漿料形成。在固化或膠凝后，磨料混合物固化或固定成預(yù)定的形狀和預(yù)定的排列。
磨粒的尺寸分布在約0.5到約1000微米之間，最好在約1到約100微米之間。如果磨粒尺寸分布范圍窄，則由其制成的砂帶制品可以使被磨削的工件有更好的表面光潔度。適合于本發(fā)明的磨粒的例子包括熔融氧化鋁、熱處理氧化鋁、陶瓷氧化鋁、碳化硅、氧化鋁-氧化鋯、石榴石、金剛石、立方氮化硼和它們的混合物。
粘結(jié)劑必須是可以提供讓磨粒分散在其中的介質(zhì)。粘結(jié)劑最好可以比較快地固化，以加快砂帶的制造。一些粘結(jié)劑膠凝比較快，但是完全固化則需要一段較長的時間。膠凝能保持磨?；旌衔锏男螤钪钡焦袒_始?？焖俟袒蚩焖倌z凝的粘結(jié)劑可以使得砂帶的磨料混合物有高的一致性。本發(fā)明的適合的粘結(jié)劑之例包括酚醛樹脂、氨基塑料樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、丙烯酸異氰脲酸酯樹脂、尿素-甲醛樹脂、異氰脲酸酯樹脂、丙烯酸化聚氨酯樹脂、丙烯酸化環(huán)氧樹脂、動物膠和它們的混合物。
根據(jù)所用的粘結(jié)劑，可用例如熱能、紅外輻射、電子束、紫外輻射或可見光輻射等能源來進(jìn)行固化或膠凝。
如前所述，粘結(jié)劑可以是用輻射固化的。用輻射固化的粘結(jié)劑可以是用輻射能量至少部分固化或至少部分聚合的任何粘結(jié)劑。這些粘結(jié)劑一般是通過自由基機(jī)理來聚合的。它們最好選自丙烯酸化聚氨酯、丙烯酸化環(huán)氧樹脂、具有α，β-不飽和羰基的氨基塑料衍生物、烯類不飽和化合物、具有至少一個丙烯酸側(cè)基的異氰脲酸酯衍生物、烯屬不飽和化合物、至少一個丙烯酸側(cè)基的異氰酸酯以及和它們的混合物。
丙烯酸聚氨酯是羥基封端的異氰酸酯(NCO)的二丙烯酸酯擴(kuò)展的聚酯或聚醚。作為商品供應(yīng)的丙烯酸聚氨酯的例子包括UVITHANE 782(Morton Thiokol公司產(chǎn)品)和CMD 6600，CMD 8400，CMD 8805(Radcure Specialties產(chǎn)品)。丙烯酸環(huán)氧是二丙烯酸酯如雙酚A的二丙烯酸酯環(huán)氧樹脂。作為商品供應(yīng)的丙烯酸環(huán)氧的例子包括CMD 3500，CMD 3600，CMD 3700(Radcure Sp哏哞嘜ecialties產(chǎn)品)。氨基塑料衍生物具有至少1的α，β-不飽和的羰基側(cè)基，這些衍生物在本發(fā)明的參考文件US 4,903,440中有進(jìn)一步的說明。烯屬不飽和化合物包括含碳、氫和氧原子的單體或聚合的化合物，也可含氮和鹵素。氧和氮原子通常作為醚、酯、氨基甲酸酯、酰胺、脲基存在。這類物質(zhì)的例子在本發(fā)明的參考文件US 4,903,440中有進(jìn)一步的說明。至少有一個丙烯酸側(cè)基的異氰酸衍生物和至少有一個丙烯酸側(cè)基的異氰尿酸衍生物。在本發(fā)明的參考文件US 4,652,274有說明。上述粘結(jié)劑通過自由基聚合機(jī)理而固化。
本發(fā)明砂帶制品的其它合適的粘合劑包括在本發(fā)明參考文件US 4,318,766中所說的輻射固化的環(huán)氧樹脂。這類樹脂最好用紫外輻射固化。這類環(huán)氧樹脂通過碘鎓光引發(fā)劑引發(fā)的陽離子聚合作用而固化。
環(huán)氧樹脂和丙烯酸酯樹脂混合物也是可以使用的。這類樹脂混合物在本發(fā)明的參考文件US 4,751,138中有說明。
如果粘合劑通過紫外輻射固化，則需要一種光引發(fā)劑引發(fā)自由基聚合反應(yīng)。對這一目的合適的光引發(fā)劑的例子包括有機(jī)過氧化物，偶氮化物、醌類、二苯甲酮、亞硝基類化合物、丙烯基鹵化物、腙類、氫硫基類化合物、吡喃類化合物、三丙烯基咪唑類化合物、二咪唑類化合物、氯烷基三嗪、苯偶姻醚、聯(lián)苯?？s酮、噻噸酮類和苯乙酮衍生物。較好的光引發(fā)劑是2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-1-乙酮。
如果粘合劑通過可見光輻射固化，要用光引發(fā)劑來引發(fā)自由基聚合。對這一目的合適的光引發(fā)劑的例子在作為本發(fā)明的參考文件的US 4,735,632中有說明(見該說明書第3欄，25行到第4欄，10行，第5欄，1-7行，第6欄，1-35行)。
磨粉與粘合劑的重量比為4-1份磨粒對1份粘結(jié)劑，最好為約3-2份磨粒對1份粘結(jié)劑。該重量比取決于磨粒尺寸及所用粘合劑的類型。
砂帶制品可具有在背襯及磨料混合物之間設(shè)置的任意的涂料。該涂料用來把磨料混合物粘結(jié)到背襯上。該層涂料可用可適合于用來制備磨料混合物本身的粘結(jié)劑材料組中的材料制備。
除了磨粒和粘結(jié)劑外，磨料混合物還可以含有其它的材料。這些材料系指添加劑，包括偶聯(lián)劑，濕潤劑，染料，顏料和它們的混合物。最好，在磨料混合料中包含偶聯(lián)劑。加入偶聯(lián)劑可明顯地降低用來形成磨料混合物的漿料的涂覆粘度。適合于用作本發(fā)明的偶聯(lián)劑的例子包括有機(jī)硅烷，鋁酸鋯和鈦酸鹽。偶聯(lián)劑的重量一般小于5％，最好是小于1％(以粘結(jié)劑重量為基礎(chǔ)計算)。
磨料混合物具有至少一種預(yù)定的形狀，并以預(yù)定的排列放置。一般，該預(yù)定的形狀以一定的周期性重復(fù)。這種重復(fù)的形狀可以沿一個方向重復(fù)，最好沿兩個方向重復(fù)。表面輪廓試驗是對這種重復(fù)形狀的重復(fù)性及一致性的測定。表面輪廓可用下面試驗來測定。
表面輪廓測定被測試的砂帶放在一平面上，從輪廓儀(SURFCOM表面輪廓儀，日本的東京西門子公司產(chǎn)品)伸出一測頭(半徑5微米)橫向移動越過砂帶。該測頭以與磨料混合物形狀的排列相垂直而與背襯平面相平行的角度橫向移動。當(dāng)然，該測頭與磨料混合物的形狀相接觸。測頭的橫向移動速度為0.3毫米/秒。數(shù)據(jù)分析器是日本東京西門子公司產(chǎn)的SURFLYZER表面織構(gòu)分析系統(tǒng)。當(dāng)測頭接觸砂帶制品上的磨料混合物并作橫向移動時，數(shù)據(jù)分析儀繪出磨料混合物的形狀的輪廓曲線。在本發(fā)明的情況下，曲線將顯示出重復(fù)形狀的一定的周期性特點。當(dāng)制品的一個區(qū)域的曲線與另一個區(qū)域的曲線相比較時，輸出的振輻和頻率基本上是相同的，這就意味著沒有不規(guī)則的圖案，也即顯示出很清楚的確定的重復(fù)圖案。
磨料混合物的形狀以一定的周期重復(fù)。磨料混合物通常有一高峰(或高區(qū))和一低峰(或低區(qū))。數(shù)據(jù)分析儀輸出的高峰值彼此最多相差10％，而輸出的低峰值彼此也最好相差10％。
圖3示出這種有序結(jié)構(gòu)的一個實例。規(guī)則圖案的周期標(biāo)為距離“a”。高峰值標(biāo)為距離“b”，而低峰值標(biāo)為距離“c”。
下面的步驟可作為表面輪廓測定的另一個可用的方案。例如圖1所示，截取砂帶制品的橫截面試樣。然后把試樣鑲嵌在一個夾具中。使得試樣可以在顯微鏡下進(jìn)行觀察。掃描電鏡和光學(xué)顯微鏡都可用來觀察試樣。接著用任何普通的方法把嵌在夾具中的試樣拋光，使得在顯微鏡下觀察時，試樣的表面非常清晰。在顯微鏡下觀察該試樣，并拍下試樣的顯微照片。隨后把試樣的顯微照片進(jìn)行數(shù)字化處理。在這一步驟中，標(biāo)上X及Y座標(biāo)對磨料混合物的預(yù)定形狀和預(yù)先的排列進(jìn)行測繪。
用制備第一個試樣同樣的方法制備出砂帶制品的第二個試樣。第二個試樣應(yīng)該沿著取第一試樣同樣的平面截取，以使第二試樣的形狀和排列與第一試樣屬同一類型的。當(dāng)?shù)诙嚇舆M(jìn)行數(shù)字化處理時，如果兩個試樣的X、Y坐標(biāo)的差異不超過10％，那么可認(rèn)為所測定的形狀和排列就是預(yù)定的。如果兩樣品的X和Y坐標(biāo)的差異超過15％，則可認(rèn)為所測定的形狀和排列是不規(guī)則的，并且不是預(yù)定的形狀和排列。
對于具有如圖1、6、7和18的不同的峰或形狀的特點的模料混合物，在整個排列中，數(shù)字化的輪廓會有變化。也就是說，在外觀上，峰與谷有區(qū)別。因此，在制備第二個試樣時，必須很小心，以使得第二個試樣的橫截面準(zhǔn)確對應(yīng)于第一個試樣的橫截面，也就是峰與峰相對應(yīng)，而谷與谷相對應(yīng)。每個峰區(qū)或形狀區(qū)與另一個峰區(qū)或形狀區(qū)的幾何形狀基本上相同。因此，在一個峰區(qū)或形狀區(qū)中給定的數(shù)字化輪廓，在另一個峰區(qū)或形狀區(qū)中可發(fā)現(xiàn)與其基本上相同的另一個數(shù)字化輪廓。
本發(fā)明的砂帶制品的一致性愈好，那么該砂帶制品賦予工件的光潔度的一致性也愈好。有序輪廓的砂帶制品具有高水平的一致性，因為磨料混合物的峰高變化一般不超過10％。
本發(fā)明的砂帶制品有一些優(yōu)點優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的砂帶制品。在一些情況下，這種砂帶制品比磨料混合物不按預(yù)定的排列放置的砂帶制品有更長的壽命?；旌衔镏g的孔隙能使磨屑從砂帶制品上排出，因此，使用中減少了堵塞和熱量的聚集。另外，本發(fā)明的砂帶制品磨損均勻，并且在其表面上的研磨力也很均勻。在使用砂帶制品時，一些磨粒脫落，新的磨粒暴露，使得砂帶制品具有高的壽命、高的持續(xù)的磨削速率，和在制品的整個壽命中都有一致的表面光潔度。
以預(yù)定的排列放置的磨料混合物的形狀和周期可以在較寬的范圍變化。圖4和圖5示出了直線排列的曲槽。圖6和圖7示出了角欽形。圖8和9示出了直線排列的槽。圖1示出了有同樣尺寸和形狀的凸塊14，并示出了由三角棱體構(gòu)成的規(guī)則結(jié)構(gòu)表面。而圖3示出了一系列的間隔31和平臺32。
每個單元磨料混合物有一邊界，其由一個或多個表面所限定。例如，圖1中界面以數(shù)15表示；圖3中，界面以數(shù)33表示。磨粒最好不超出該界面。相信這種結(jié)構(gòu)使得砂帶制品被磨屑堵塞的量可以減少。通過控制界面磨料混合物可以比較一致地復(fù)制出來。
磨料混合物的最佳形狀取決于具體的磨削應(yīng)用。當(dāng)混合物的面積密度(也就是單位面積中混合物的數(shù)目)變化時，便會產(chǎn)生不同的性能。例如，高的面積密度傾向于在磨削中使每個單元混合物產(chǎn)生低的單位壓力，因此得到更細(xì)的表面光潔度?？梢栽O(shè)置連續(xù)峰的排列以便得到有柔性的產(chǎn)品。對于中等的單位壓力言，例如，對于自動磨削，磨料混合物的高寬比最好約為0.3到1。本發(fā)明的優(yōu)點在于在鄰近的規(guī)則形狀的相應(yīng)點之間的最大距離可小于1毫米，甚至小于0.5毫米。
本發(fā)明的砂帶制品可按下面的步驟制備。首先把含有磨粒和粘結(jié)劑的漿料加入生產(chǎn)工具；第二步把有正反面的背襯引入生產(chǎn)工具的外表面，漿料使背襯的正面濕潤而形成一中間制品；第三步是在粘結(jié)劑至少部分固化或膠凝后將中間制品與生產(chǎn)工具的外表面分離；第四步是從生產(chǎn)工具上移下砂帶制品。這四個步驟最好是連續(xù)進(jìn)行。
圖2是本發(fā)明方法的示意圖，在壓力或重力作用下，從供料槽102中流出的漿料100流到生產(chǎn)工具104上，充滿在該工具104中的凹坑(未示出)。如果漿料100沒有全部充滿這些凹坑，那么在砂帶制品的磨料混合物的表面和或內(nèi)部會產(chǎn)生空洞或者小缺陷。把漿料引入生產(chǎn)工具上的其它方法包括模壓涂覆和真空模壓涂覆。
最好在進(jìn)入生產(chǎn)工具104前把漿料100加熱，通常加熱到40°-90℃的范圍內(nèi)，漿料100加熱后，更容易流入生產(chǎn)工具104的凹坑中，因此可以減少缺陷。由于某些原因，最好嚴(yán)格控制磨料漿料的粘度。例如，如果粘度太高，則難以把磨料漿料加到生產(chǎn)工具上。
生產(chǎn)工具104可以是帶狀、板狀、涂料輥、安裝在涂料輥上的襯套或者壓模。生產(chǎn)工具104最好是一個涂料輥。通常，涂料輥直徑為25到45厘米，由金屬之類的剛性材料制造。生產(chǎn)工具104安裝在涂復(fù)機(jī)上時，就可由一動力驅(qū)動的馬達(dá)來驅(qū)動。
生產(chǎn)工具104的表面上有至少一個特定形狀的預(yù)定排列，它與是本發(fā)明的砂帶制品的磨料混合物的特定形狀和預(yù)定排列是相反的。用作本方法的生產(chǎn)工具可以由金屬來制造，例如鎳，雖然也可以使用塑料。金屬制品生產(chǎn)工具可以用雕刻、滾銑，由加工成要求形狀的許多金屬零件裝配成一整體制成，或者用其它機(jī)加工方法制造，也可以用電成形方法制造。最好是使用金剛石車削。這些技術(shù)的進(jìn)一步描述請見Encyclopedia of Polymer Science &Technology，Vol.8，John Wiley & Sons Inc(1968)，p651-665和美國專利US 3,689,346說明書第7欄、30-55行。這些資料作為本說明書的參考文獻(xiàn)。
有一些例子是從原型工具復(fù)制出塑料生產(chǎn)工具的。與金屬工具相比，塑料生產(chǎn)工具的優(yōu)點是成本低。熱塑性樹脂(如聚丙烯)可以在其熔點模壓在金屬工具上然后迅速冷卻以得到金屬工具的熱塑性塑料的復(fù)制品。該塑料復(fù)制品也可用作生產(chǎn)工具。
對于輻射固化的粘結(jié)劑，最好是將生產(chǎn)工具加熱，一般加熱到30°到140℃，以提供容易的加工及砂帶制品脫模。
從退繞站108繞下的背襯106通過一導(dǎo)輥110和一壓緊輥112而得到適合的張緊力。壓緊輥112也迫使背襯106對著漿料100，以使?jié){料濕潤背襯106而形成一種間制品。
中間制品離開生產(chǎn)工具104之前，粘結(jié)劑被固化或膠凝。這里用的“固化”意是指聚合成固態(tài)；膠凝意指變得十分粘稠，幾乎成為固態(tài)。在固化或膠凝后，當(dāng)砂帶制品離開生產(chǎn)工具后，磨料混合物的特定形狀不會改變。在某些情況下，粘結(jié)劑可以先膠凝，隨后中間制品脫離生產(chǎn)工具104。然后再使粘結(jié)劑固化。由于尺寸特征不會改變，因此最后制出的砂帶制品具有很精確的圖案。因此，砂帶制品是與生產(chǎn)工具104相對應(yīng)的復(fù)制品。
粘結(jié)劑可以用能源114進(jìn)行固化或膠凝，能源提供如熱、紅外輻射、或其它輻射能(如電子束輻射、紫外輻射、或可見光輻射)。所用的能源取決于具體用的粘結(jié)劑和背襯?？s聚固化樹脂可用熱、高頻、微波或紅外輻射來固化或膠凝。
可加聚的樹脂可以用熱、紅外輻射，或者最好用電子束輻射、紫外輻射、或可見光輻射來固化。電子束輻射劑量最好為0.1到10毫拉德(Mrad)，更加可取的是1到6毫拉德。紫外輻射是波長為200到700毫微米(最好為250到400毫微米)的非粒子輻射?？梢姽廨椛涫遣ㄩL為400至800毫微米(最好為400至550毫微米)的非粒子輻射。最好是使用紫外輻射。在一定水平的輻射下，粘結(jié)劑的固化速率根據(jù)粘結(jié)劑的厚度以及磨料混合物的密度、溫度和混合物的性質(zhì)而有變化。
砂帶制品116離開生產(chǎn)工具104，越過導(dǎo)輥118至卷繞站120。磨料混合物必須很好地粘在背襯上，否則它會保留生產(chǎn)工具104上。生產(chǎn)工具104上最好含有或涂以離模劑(如硅酮)，提高砂帶制品116的離模性。
在一些例子中，在使用砂帶制品前，最好將其彎曲，這取決于所采用的具體圖案和砂帶制品所設(shè)計的磨削應(yīng)用。
砂帶制品也可按照下面的方法制造。首先把含有粘結(jié)劑和磨粒的混合物的漿料引入有正、反面的背襯上。漿料濕潤背襯的正面形成一種中間制品；第二步，把所述的中間制品引入到生產(chǎn)工具上；第三步是在粘結(jié)劑至少部分固化或膠凝后，使中間制品離開生產(chǎn)工具的外表面以形成砂帶制品；第四步是砂帶制品從生產(chǎn)工具上移下來。這四步最好連續(xù)進(jìn)行，因而提供了制備砂帶制品的有效的方法。
除了在第二個方法中，磨料漿料在開始時是引入背襯上而不是引入生產(chǎn)工具上外，第二個方法基本上與第一個方法相同。例如，在退繞站108和導(dǎo)輥110之間把漿料引入背襯上。而第二方法的其余的步驟和條件與第一方法是相同的。根據(jù)生產(chǎn)工具表面的具體結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)先使用第二種方法而不使用第一種方法。
在第二種方法中，可以用如模壓涂覆，滾軋涂覆或真空模壓涂覆等方法把漿料引到背襯的正面。漿料重量可以由背襯的張力，壓緊壓力和漿料的流動速率來控制。
下面的非限制性實例將進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行說明。在這些實例中所用的重量均以克/米計。下面實例中的比例是基于重量比。在這些實例中用的熔融氧化鋁是一種白色熔融氧化鋁。
在下面實例中使用下列縮寫TMDIMA 22，2，4-三甲基六甲撐二異氰酸二甲基丙烯酰氧酯；IBA異冰片基丙烯酸酯；BAM用類似于US 4,903,440的制備方法2制備的具有丙烯酸側(cè)基的氨基塑性樹脂；TATHEIC三(羥基乙基)異氰脲酯的三丙烯酸酯；AMP用類似于US 4,903,440的制備方法4制備的具有丙烯酸側(cè)基的氨基塑性樹脂；PHICiba Geigy公司商標(biāo)為IRGACURE651的2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-1-乙酮；LP1示于圖12中的曲線形的排列；LP2示于圖14中的曲線形的排列；LP3示于圖13中的以特定角度的直線形狀的排列；LP4示于圖19中的形狀的排列；LP5示于圖17中的線形的排列；LP6每厘米40行的直線槽排列；CC示于圖18中的角錐形的排列。
干推拉試驗把砂帶制品轉(zhuǎn)變成一個直徑為2.54厘米的盤。雙面膠帶層壓在背襯的反面上。然后將一塊直徑為2.54厘米的牌號為FINESSE-IT的墊板(G可從美國的密尼蘇達(dá)州圣保爾市的密尼蘇達(dá)采礦和制造公司購到)壓砂帶制品上。工件是帶有聚氨酯底溱的尺寸為45厘米×77厘米的金屬板。這種類型的底漆常用于汽車噴漆工業(yè)中。用手把砂帶制品在板上打磨2.54厘米×22厘米的面積共30處。操作者的手一次來回運(yùn)動構(gòu)成一個行程。在100個行程后測定磨削量，也就是除去的底漆的毫米數(shù)。底漆厚度用ELCOMETER測量工具(從英國曼徹斯特的Elcometer儀器公司購得)測量。在10次到100次行程后測定光潔度，也就是涂漆的金屬板的表面光潔度。光潔度(Ra)用SURTRONIC3輪廓測定儀(從英國Leicester的RaukTaylor Hobson公司購得)測定。Ra是磨痕尺寸的算術(shù)平均值(微英寸)。
濕推拉試驗除了涂底漆的金屬板的表面被水淹沒外，濕推拉試驗與干推拉試驗相同。
實例1-5實例1-5的砂帶制品說明了本發(fā)明砂帶制品的各種形狀和排列。這些制品用間歇方法制出。實例1說明LP1排列；實例2說明LP2排列；實例3說明LP3排列；實例4說明LP4排列；實例5說明CC排列。
生產(chǎn)工具是16厘米×16厘米的方鎳板，其上的排列是反的。生產(chǎn)工具由普通的電成形方法制造。背襯是聚酯薄膜(厚0.5毫米)，是用CF4電暈放電處理過的薄膜。粘結(jié)劑由90％TMDIMA2/10％IBA/10％PH1的膠粘磷槌傘·磨粒是熔融氧化鋁(平均尺寸為40微米)。漿料中磨粒與粘結(jié)劑的重量比為1∶1。漿料加到生產(chǎn)工具上。再把聚酯薄膜放到漿料上，在薄膜上用橡膠輥使?jié){料濕潤薄膜表面。隨后將有漿料和背襯的生產(chǎn)工具暴露在紫外光下以使膠粘劑固化。每個試樣的制品以40英尺/分的速度三次在400瓦/英寸的AETEK紫外燈下通過。然后從生產(chǎn)工具上移下每個試樣制品。將實例1-5的砂帶制品分別進(jìn)行干推拉試驗和濕推拉試驗。干推拉試驗結(jié)果列于表1。濕推拉試驗結(jié)果列于表2。圖10示出實例1的砂帶制品的表面輪廓測試結(jié)果。
表1


表2


實施例6除了以LP5方式排列外，以制備實例1-5的砂帶制品同樣的方法制備砂帶制品。其濕推拉試驗結(jié)果見表3。
表3


6 18.0對比實例A 7.7對比實例B 30.9對比實例A是600號WETORDRY TRI-M-ITE砂紙(美國密尼蘇達(dá)州圣保爾市的密尼蘇達(dá)采礦和制造公司產(chǎn)品)。
對比實例B是300號WETORDRY TRI-M-ITE砂紙(同上)。
從上面的數(shù)據(jù)可以看出那些具有尖銳特點的形狀，即有棱有角的形狀，對于除去底漆最有效，而具有平坦特點的形狀則效果較差。另外，LP3排列顯示出有限的柔韌性，而CC排列是十分柔韌的。
實例6的制品(LP5排列)的圖案有方向性。實例6的制品進(jìn)行的是改變的干推拉試驗，其中一次行程是一個方向的一次運(yùn)動(向后或向前)。結(jié)果示于表4。
表4


實例7-11實例7-11的砂帶制品，除了用平均顆粒尺寸為12微米的熔融氧化鋁外，其制造都與實例1-5的砂帶制品的制造相同。實例7說明LP2的排列；實例8說明LP1排列；實例9說明CC排列；實例10說明LP5排列；實例11說明LP3排列。這些實例的砂帶制品的濕推拉試驗結(jié)果見表5。
對比實例A是600號WETORDRY TRI-M-ITE A加載砂紙(美國明尼蘇達(dá)州圣保爾市的明尼蘇達(dá)采礦和制造公司產(chǎn)品)。
表5


對比實例A 23.0 11 5實例12-14除了用平均顆粒尺寸為90微米的熔融氧化鋁外，實例12-14的砂帶制品的制造都與實例1-5的砂帶制品的制造相同。實例12說明LP3排列；實例13說明LP5排列，實例14說明CC排列。這些實例的砂帶制品的干推拉試驗結(jié)果示于表6。
對比實例B是320號WETORDRY TRI-M-ITE A加載砂紙(美國明尼蘇達(dá)州圣保爾市的明尼蘇達(dá)采礦和制造公司產(chǎn)品)。
表6


表7比較了具有平均顆粒尺寸為40微米的磨粒的砂帶制品(實例3)和具有平均顆粒尺寸為12微米的磨粒的砂帶制品進(jìn)行干推拉試驗的結(jié)果。
表7


對于LP3排列而言，磨削量受磨料混合物的排列和形狀的影響比受磨粒的具體尺寸的影響更大。而一般概念認(rèn)為所用磨粒尺寸對磨削量有大的影響。這一現(xiàn)象是出乎意料的，并且與本專業(yè)的一般概念相反。
實例15-16和對比實例C和D這些實例比較了現(xiàn)有技術(shù)的砂帶制品和本發(fā)明的砂帶制品的性能。這些實例的砂帶制品用連續(xù)方法制造，并進(jìn)行干推拉試驗，但是磨削量是磨掉的底漆重量(克)。另外，表面光潔度在每次試驗結(jié)束時測定，測量Ra與RTM兩者，以微英寸表示。其中RTM是最深的刮痕的加權(quán)平均值的測量。試驗結(jié)果示于表8。
這些實例的砂帶制品用如圖2所示的同樣的裝置制備。含有磨粒的漿料100從供料槽102供到生產(chǎn)工具104上。隨后把背襯引到生產(chǎn)工具104上，因此漿料100濕潤背襯的表面形成了一種中間制品。背襯被壓輥112壓入漿料100中。在漿料100中的粘結(jié)劑固化形成砂帶制品。隨后從生產(chǎn)工具把砂帶制品移下來。漿料及背襯用實例1中同樣的材料制造。粘結(jié)劑的溫度為30℃，生產(chǎn)工具的溫度為70℃。
實例15-16在實例15和16中，安置有紫外燈來使生產(chǎn)工具上的漿料固化。在實例15中，生產(chǎn)工具是有LP6排列的照相凹版輥。而在實例16中，制造工具是有CC排列的照相凹版輥。
對比實例C和D在對比實例C和D中，安置有紫外燈，在中間制品移開生產(chǎn)工具后對漿料進(jìn)行固化。因此，中間制品離開生產(chǎn)工具的時間和膠粘劑固化或膠凝時間之間有一段時間間隔。這段時間的延滯使粘結(jié)劑流動，并改變磨料混合物的形狀和排列。在對比實例C中，生產(chǎn)工具有CC排列，而在對比實例D中，生產(chǎn)工具有LP6排列。
與現(xiàn)有技術(shù)的砂帶制品比較，本發(fā)明的砂帶制品的改進(jìn)是由于在生產(chǎn)工具上進(jìn)行固化或膠凝。在圖6，7，15和16的顯微照片中很容易看出改進(jìn)。圖15和16涉及對比實例C，圖6和7涉及實例16。圖11說明對比實例D的砂帶制品的表面輪廓試驗的結(jié)果。
表8


最佳的砂帶產(chǎn)品是具有高磨削量和低的的表面光潔度的，本發(fā)明的砂帶制品滿足這些要求。
實例17-20這些實例的砂帶制品說明各種膠粘劑的效果。除了采用不同的膠粘劑外，這些砂帶制品用實例1的同樣方法制造和進(jìn)行試驗。漿料中的材料重量比與實例1中一樣。實例17的膠粘劑是TMDIMA2，實例18的膠粘劑是BAM，實例19的膠粘劑是AMP，實例20的膠粘劑是TATHEIC。試驗結(jié)果示于表9。對比實例A是600號WETORDRY TRI-M-ITEA加載砂紙(美國明尼蘇達(dá)州明尼蘇達(dá)采礦及制造公司產(chǎn)品)。
表9


實例21-24除了使用不同的漿料外，實例21-24的砂帶制品用實例16的同樣方法制造。在實例21中，磨料漿料平均顆粒尺寸為40微米的熔融氧化鋁顆粒(100份)/TMDIMA2(90份)IBA(10份)/PH1(2份)組成；在實例22中，磨料漿料由平均顆粒尺寸為40微米的熔融氧化鋁顆粒(200份)/TMD IMA2(90份)/IBA(10份)/PH1(2份)組成；在實例23，磨料漿料由平均顆粒尺寸為40微米的熔融氧化鋁顆粒(200份)/AMP(90份)/IBA(10份)/PH1(2份)組成；在實例24中，磨料漿料由平均顆粒尺寸為40微米的熔融氧化鋁顆粒(200份)/TATHEIC(90份)/IBA(10份)/PH1(2份)組成。對比實例E是400號WETORDRY TRI-M-ITE A加載砂紙(美國明尼蘇達(dá)州明尼蘇達(dá)采礦和制造公司產(chǎn)品)。
拋光試驗將砂帶制品制成35.6厘米直徑的圓盤，在RHSTRASBAUGH 6AX型拋光機(jī)上進(jìn)行試驗。工件是三根1.2厘米直徑的1018鋼棒，做成直徑為7.5厘米的圓圈，并固定在夾具上。執(zhí)光不加水進(jìn)行，加在工件上的正(垂直)負(fù)荷是1公斤。工件驅(qū)動軸偏離拋光盤中心7.6厘米并且工件驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速為63.5轉(zhuǎn)/分。拋光盤的轉(zhuǎn)速為65轉(zhuǎn)/分。砂帶制品用雙面膠帶固定到拋光夾具上。試驗每隔5、15、30和60分鐘的間隔停下來測定累積的磨削量。試驗結(jié)果列于表10。
表10


24 117.0 279.8 444.7 634.5對比 141.9 237.7 293.8 335.5實例E通過適當(dāng)選擇磨料混合物的合適的形狀和排列，可以得到最高的磨削速度，最小的磨痕深度和最均勻的磨痕圖案。
本發(fā)明的砂帶制品的加載量比對比實例E的砂帶制品小。本發(fā)明的砂帶制品的磨料混合物的均勻形狀和排列使它具有改進(jìn)的性能。
為了在制造本發(fā)明中制備砂帶的生產(chǎn)工具領(lǐng)域給以指導(dǎo)，對于圖12-14及圖17-19提供了砂帶制品的推薦尺寸。在表11中列出了這些尺寸，以英寸或弧度表示。
表11圖號 符號 尺寸值12 a 12°b 0.0020英寸c 0.0200英寸d 0.0055英寸13 e 90°f 0.0140英寸g 0.0070英寸
14 h 16°j 0.0035英寸k 0.0120英寸l 0.0040英寸17 m 0.052英寸n 0.014英寸18 o 0.018英寸p 0.018英寸r 0.023英寸s 0.017英寸19 t 0.004英寸v 0.009英寸w 53°很明顯，本專業(yè)的技術(shù)人員可以在本發(fā)明范圍和精神內(nèi)作出許多本發(fā)明的變型及改型，另外也應(yīng)知道，本發(fā)明不限于在此列舉的解釋性具體實例。
權(quán)利要求
1.一種砂帶制品，包括具有排列成規(guī)則圖案的磨料混合物，該混合物粘結(jié)在砂帶背襯的至少一個主面上，其中形成每一個所述規(guī)則圖案的磨料混合物具有一個高峰和一個低峰，當(dāng)用輪廓儀的測頭測量并用表面數(shù)據(jù)分析儀分析時，所述混合物的高峰的高度值差異在10％范圍內(nèi)，所述混合物的低峰的高度值差異在10％范圍內(nèi)。
2.一種砂帶制品，包括具有排列成規(guī)則圖案的磨料混合物，該混合物粘結(jié)在砂帶背襯的至少一個主面上，所述制品第一個區(qū)域的數(shù)字化處理的顯微照片的X、Y坐標(biāo)與所述制品第二個區(qū)域的數(shù)字化處理的顯微照片的X、Y坐標(biāo)的差異不超過10％，所述第二個區(qū)域的截面與所述第一個區(qū)域的截面在所述第一個區(qū)域和第二個區(qū)域的高峰及低峰排列上是完全對應(yīng)的。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種砂帶制品，包括具有排列成規(guī)則圖案的磨料混合物，該混合物粘結(jié)在砂帶背襯的至少一個主面上，其中形成每一個所述規(guī)則圖案的磨料混合物具有一個高峰和一個低峰，當(dāng)用輪廓儀的測頭測量并用表面數(shù)據(jù)分析儀分析時，所述混合物的高峰的高度值的差異在10%范圍內(nèi)，所述混合物的低峰的高度值差異在10%范圍內(nèi)。該產(chǎn)品具有很好的一致性。
文檔編號B24D11/00GKCN1230281SQ10000992
公開日2005年12月7日 申請日期1992年2月2日
發(fā)明者J·R·皮潑, M·V·姆茨, R·V·海逖, R·M·奧爾松, G·L·豪爾米斯 申請人:明尼蘇達(dá)州采礦制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan