磨具、制備和使用該磨具的方法,以及制備該磨具的設備的制作方法

專利名稱：磨具、制備和使用該磨具的方法,以及制備該磨具的設備的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及彈性磨具，它包含一個具有成形磨料結構的背襯；還涉及制備和使用該磨具的方法，以及制備該磨具的設備。
背景技術：
磨具有多種類型，每種類型都為特定用途設計，沒有一種類型能為所有的應用提供通用磨具。舉例來說，磨具的類型包括例如涂層磨具、粘結磨具和低密度或非織造的磨具(有時稱表面調理產品)。涂層磨料通常包含磨粒，它們通常均勻分布并粘著在彈性背襯的表面上。粘結研磨劑的一個典型例子是研磨輪，它通常包含密集在一起的研磨材料，其形式為旋轉環或其他形狀，如塊狀鏜磨油石。低密度或非織造的磨具通常包含開放的高級三維纖維網，它浸漬了粘合劑，但粘合劑不會改變網的開放性質，而是將磨粒粘著到網的纖維表面上。
粘結磨具，如研磨輪剛性很強，因而難以順應表面情況復雜的工件。涂層研磨劑通常用作研磨帶或研磨盤。涂層研磨帶和研磨盤具有較高的初始切割速率，新研磨帶或研磨盤能產生的表面粗糙度較高，但這些性質在使用中會迅速下降。涂層磨具裝在研磨機械上時，其順應性受到一定程度的限制。在軟背襯輪上的研磨帶盡管具有一定程度的順應性，但涂層磨料背襯缺乏延展性而限制了其順應性。
工業、商業和個人消費者可用磨具制備各種材料，并加以利用或進一步處理。磨具的應用例子包括在上底涂或涂布之前制備初級表面，清潔物品表面以清除氧化層或碎屑，研磨物品獲得具體形狀。在這些應用中，磨具可用于將表面或工件研磨成特定形狀或形式，研磨表面進行清潔或幫助將如油漆等涂層粘牢，或者提供要求的表面拋光，特別是光滑或其他裝飾性拋光。
對磨具的研磨或拋光性質可在一定程度上進行調節，以根據需要提供要求的從正在研磨的表面上除去物質的侵蝕量(“切削”)，與之相對地滿足特定表面拋光的需要(“拋光”)。這些要求也可以與磨具使用壽命較長的要求之間達成平衡。但是，在磨具的使用壽期內，切削和拋光性能并非和所期望的那樣一致。也就是說，在典型磨具的使用期限內，產品的切削和拋光效果隨著產品的累積使用而變化。因此，需要提高磨具切削和拋光性能的一致性。結合涂層磨具和表面調理制品的切削和拋光性能的新產品特別有用。
制備磨具的許多方法采用液體或基于溶劑的揮發性有機粘結材料，它們的缺點是會產生揮發性有機化合物(VOC)。有些粘結材料是水基的，由于除去水的額外能耗，因此需要在能源上付出額外的花費。此外，有些制備磨具的方法比較復雜，步驟較多，需要復雜的設備。如果有一種制備這種新型磨具的方法，它不僅成本低、周期短，降低揮發性有機廢物或使這類廢物最少，那將特別有用。
因此，需要一種切削能力得到改進、使用壽命長的彈性磨具，它能通過簡單方法制備，而且不會產生過多的揮發性有機化合物廢物。
其他相關領域美國專利2115897(Wooddell等)介紹了一種磨具，有一背襯，其背襯上通過粘合劑固定了許多粘結好的研磨片段。這些粘結研磨片段可以特定圖案粘結固定到背襯上。
美國專利3048482(Hurst)揭示了一種磨具，它包括背襯、粘結系統和通過該粘結系統固定在背襯上的磨粒。磨粒是研磨粒子與粘合劑的復合物，這里的粘合劑與粘結系統是分開的。磨粒是三維的，宜為錐形。為制備這種磨具，首先要通過模塑過程制備磨粒。接著在模子中放置背襯，再放置粘結系統和磨粒。模子上有按一定圖案排列的孔穴，這樣能得到在背襯上按一定圖案排布的磨粒。
美國專利3605349(Anthon)涉及研磨型磨具。將粘合劑與磨粒混合在一起，然后通過柵格噴涂到背襯上。柵格的存在，得到了有圖樣的研磨涂層。
英國專利申請2094824(Moore)涉及具有一定圖案的精研膜。制備研磨劑/粘結劑樹脂漿液，通過掩模施涂該漿液，形成一個個獨立的“島”。接著固化粘結劑樹脂。掩模可以是絲網、模板、線或網。
美國專利4644703(Kaczmarek等)和4773920(Chasman等)涉及精磨具，它包含背襯和粘著在背襯上的磨料涂層。磨料涂層包含研磨尺寸的磨粒和通過自由基聚合固化的粘合劑的懸浮液。研磨涂層可借助旋凹槽輥成形一定的圖形。
日本專利申請JP62-238724A(Shigeharu，公開于1987年10月19日)描述了在基底上形成大量交錯突起物的方法。預固化樹脂珠子在板兩面同時進行擠塑，然后固化。
美國專利4930266(Calhoun等)介紹了一種具有一定圖案的研磨片，其中磨粒牢固粘著，它們基本上以預定邊間距排列在一個平面內。在本發明中，磨粒借用沖擊技術涂布，這樣每個顆粒基本上獨立地涂布在研磨背襯上。這樣可以得到精確控制磨粒間距的研磨片。
美國專利5014468(Ravipati等)涉及具有眼科應用的精研膜。精研膜的表面涂層中，磨粒按一定圖案分散在輻射固化的粘合劑中。為制備帶圖案的表面，使研磨劑/可固化粘合劑漿液在旋轉凹槽輥的表面上成形，從輥表面除去成形后的漿液，然后通過輻射能固化。
美國專利5107626(Mucci)介紹了一種方法，通過含有許多精確成形的研磨復合物的涂層磨具進行研磨，在基底上形成帶一定圖案的表面。研磨復合物呈有規則排列，每個復合物包含許多磨粒分散在粘合劑中的磨粒。
日本專利申請02-083172(Tsukada等，公開于1990年3月23日)介紹了制造具有一定圖案的精磨膜的方法。將磨料/粘合劑漿液涂布到工具中的凹口里，然后在工具上安裝背襯，固化磨料漿液中的粘合劑。接著，從工具中除去所得涂層磨具。粘結劑可通過輻射能或熱能固化。
日本專利申請JP4-159084(Nishio等，公開于1992你6月2日)介紹了制備精研帶的方法。將包含磨粒和可用電子束固化的樹脂的研磨漿液涂布到凹輥或凹版的表面上，然后用電子束輻照磨料漿液，固化粘合劑，從輥上取下所得精研帶。
美國專利5190568(Tselesin)描述了有許多峰和谷的涂層磨料。磨粒包埋在復合結構的表面內和之上。
美國專利5199227(Ohishi)介紹了一種表面加工帶，它所包括的許多微粒填充在基底上的樹脂突起上。這些突起是間距很小的Bernard室，涂有一層優質磨粒。
轉讓給和本申請相同的受讓人的美國專利5435816(Spurgeon等)介紹了一種制備磨具的方法。該專利申請一方面，將磨料/粘結劑漿液涂布到壓花基底的凹陷中。輻射能穿過浮雕基底，進入磨料漿液，固化粘合劑。
轉讓給本申請相同的受讓人的美國專利5437754(Calhoun)介紹了一種制備磨具的方法，它將磨料漿液涂布到壓花基底的凹陷部位，然后將所得結構層壓到背襯上，固化磨料漿液中的粘結劑，除去壓花基底，將磨料漿液粘著到背襯上。
轉讓給和本申請相同的受讓人的美國專利5672097(Hoopman)介紹了一種磨具，其特征在于它們精確成型，但本身又有許多變化。
歐洲專利702615(Romero，公開于1997年10月22日)描述了一種具有一定圖案的磨料表面的磨具。該磨具包含許多突起部分和凹陷部分，這些部分包含熱塑性材料，突起部分還包含粘合材料和磨料層，而凹陷部分不含磨料。
美國專利5785784(Chesley等)涉及具有第一主表面和與之相背的第二個主表面的磨具。表面上形成有機械緊固件，在另一個主表面上通過生產工具施加精確成形的研磨復合物。
美國專利6299508(Gagliardi等)描述了一種磨具，它具有許多含研磨助劑的突起，這些突起物整體模塑在背襯表面上。這些突起有一定輪廓，形成許多峰和谷，其中磨粒覆蓋了至少一部分的峰和谷。
美國專利5976204(Hammarstrom等)介紹了一種制備磨具的方法，該磨具含有磨粒的加固基體，其中磨粒含有有機粘結劑的連續均勻表面涂層。
美國專利5611827(Hammarstrom等)介紹了一種制備用于磨具的混合物，具體做法是混合磨料和液體粘結材料，產生可流動的粒狀材料，涂敷了可溶可熔酚醛樹脂，經模塑后可形成研磨輪。
美國專利5681361(Sanders)介紹了一種制備磨具的方法，其中磨具均勻粘結在有機基底上，避免使用有機溶劑。一方面，該發明介紹了使有機基底與包含許多可熔有機粘結劑微粒和許多磨粒的干燥微粒材料接觸，液化所述有機粘結劑微粒，形成可流動液體粘結劑，固化所述可流動液體粘結劑，將分散的磨粒粘結到基底上。
美國專利6228133(Thurber等)介紹了用粉末涂布法形成涂層磨料。粉末在所需干燥涂布條件下以固體形式存在，但在較低溫度下即容易熔化，然后在較低的加工溫度下固化，根據需要形成面涂層、膠結涂層和/或超膠結涂層。
美國專利5578098(Gagliardi等)介紹了包含背襯的涂層研磨劑制品，其至少一個主表面上負載有可腐蝕團聚物和磨粒，其中可腐蝕團聚物基本上由研磨助劑組成，可腐蝕團聚物呈棒形。可腐蝕團聚物可在磨粒之間、之上，或者既在它們之間又在它們之上。
美國專利5039311(Bloecher)涉及可腐蝕顆粒，它包括(a)可腐蝕基本團聚物，粘結劑(宜為樹脂型粘結劑、無機粘結劑或金屬粘結劑)中包含第一磨粒；(b)在至少部分所述基本團聚物上有一層涂層(宜至少包含兩個涂層)，它包含許多第二粘結劑顆粒，粘結在所述基本團聚物上。所述磨粒和所述基本團聚物的強度足以抵抗研磨力。涂層磨具包含上述磨粒(宜通過面涂層和底涂層固定在背襯上)，像粘結磨具和非織造的磨具那樣。
美國專利4486200(Heyer等)介紹了制備磨具的方法，該磨具包含許多離散的研磨團聚物，分散在起伏絲狀基體中。在高級開口網織物中形成所述磨料團聚物的優選方法包括用合適的印刷或擠出裝置按一定圖案沉積的相隔一定距離的團聚物，然后固化團聚物，其中團聚物由液體粘結劑和磨粒形成。
發明概述本發明提供了一種磨具，在不產生大量不利的揮發性有機物或發生水蒸發費用的情況下制備所述磨具的方法，以及使用該磨具的方法。本發明還提供了制備磨具的設備。
新型磨具包括彈性背襯，它上面粘結了許多成形結構，這些結構由通過固化粘結材料粘著在一起的磨粒組成。
一方面，本發明提供了制備磨具的方法，它包括a.提供基本上水平展開的彈性背襯，該背襯包含載有至少部分固化的底涂層的第一表面和與之相對的第二表面；b.提供干燥可流動的微粒混合物，該混合物包含磨粒和可固化微粒粘結材料；c.沉積許多臨時成形結構，該結構由在背襯第一表面的至少部分固化的底涂層上的所述微粒混合物組成；d.軟化所述可固化微粒粘結材料，使相鄰磨粒之間粘結起來；e.固化已經軟化的可固化微粒粘結材料，將所述臨時成形結構轉化為永久成形的結構，固化背襯第一表面上至少部分固化的底涂層。
本發明還提供了彈性磨具，它包括a.彈性背襯，包含載有底涂層的第一表面、相背的第二表面、以及相對末端背襯；b.許多成形結構，每個結構含有一個與所述背襯隔開的遠端和與背襯上底涂層相連的連接端，所述成形結構由磨粒和固化微粒粘結劑組成。
本發明還提供了制備彈性磨具的設備，它包括a.支撐和分配彈性背襯的框架，所述彈性背襯具有第一表面和與之相對的第二表面，其中第一表面基本上水平展開；b.底涂層分配系統，用于在背襯第一表面上沉積可固化底涂層；c.底涂層固化系統，用于至少部分固化可固化底涂層材料，在背襯第一表面上提供底涂層；d.分配裝置，用于接收可固化微粒粘結材料和磨粒的混合物，沉積許多臨時成形結構，所述結構包含可固化微粒粘結材料和在背襯第一表面的至少部分固化底涂層上的磨粒；e.微粒粘結劑軟化系統，用于軟化可固化微粒粘結劑，從而將相鄰的磨粒粘結在一起；f.微粒粘結劑固化系統，用于固化可固化微粒粘結材料，和固化至少部分固化的底涂層，以將所述臨時成形結構轉化為粘著在背襯第一表面上的固化底涂層上的永久成形結構。
本發明還提供了研磨工件表面的方法。所述方法包括a.提供一種磨具，所述磨具包括i.彈性背襯，具有載有固化底涂層的第一表面、相對的第二表面、以及相對末端背襯；ii.許多成型結構，每個結構含有一個與所述背襯隔開的遠端和與背襯上底涂層相連的連接端，所述成形結構由磨粒和固化微粒粘結劑組成。
b.使工件表面與成形結構的遠端接觸；c.相對移動所述工件或所述磨具中的至少一個，同時在工件表面和磨具成形結構遠端之間提供足夠的力，以研磨和/或修飾表面。
本發明還提供一種彈性磨具，它包括a.彈性背襯，包含載有底涂層的第一表面、相對的第二表面和相對的末端背襯；b.許多成形結構，每個結構含有一個與所述背襯隔開的遠端和與背襯上底涂層相連的連接端，所述成型結構由磨粒和有機粘結劑組成，所述磨具與傳統涂層磨具相比，開始切削一圈后，總體上仍具有大致連續的高切削水平。
術語定義術語“背襯”是指彈性片材，它能承受在此所述類型的磨具的使用條件。
術語“成形結構”是指具有高度、寬度和深度的三維結構，如立方體、長方體、正圓柱、肋形、斜截圓錐或斜截棱錐。
術語“臨時成形結構”是指由過渡狀態的組件組成的成形結構，該結構輕輕碰觸即易發生變形，直至轉化為永久成形結構。
術語“可固化微粒粘結材料”是指這樣的粘結材料，它們在室溫下呈固態，經加工后形成微粒。如果它們是熱塑性的，則受熱發生軟化，隨后受冷發生固化；如果是熱固性或可交聯的，則在熱或其他合適的能源作用下發生軟化或固化。
術語“固化微粒粘結劑”是指這樣的粘結劑，開始是軟化的微粒，然后固化形成不再具有微粒特征的固化粘結劑體。
術語“至少部分固化的底涂層”用來描述底涂層時是指組成底涂層的材料具有足夠粘性，以便搬運，但若是熱固性的，則未完全交聯；若是熱塑性的，則未完全熔合。
術語“永久成形結構”是指在輕觸下不會發生變化的成形結構，除非將其用于研磨或修飾工件表面。
術語“軟化”用來描述微粒粘結材料時是指將微粒粘結材料從具有確定微粒形狀的固體轉化為不再有確定形狀，而是成為可流動液體、粘性液體或半液體的物理形式。
術語“固化的”用來描述可固化粘結劑或底涂層材料時是指該材料已固化到這種程度，使所得產品可作為磨具。
術語“基本水平展開”用來描述背襯的展開時是指它以這種方式展開，由在背襯表面沉積的干燥微粒混合物構成的臨時成形結構不會發生形狀的改變，因為背襯展開時發生任何偏離實際水平位置的傾斜，微粒都會發生移動。
術語“干燥”用來描述可固化微粒粘結材料時，是指基本上不含液相物質，可固化微粒粘結材料保持微粒狀態，盡管可以加入少量液體作為改性劑，但通常不會改變可固化粘結材料的微粒特征。
附圖簡述下面將結合附圖進一步介紹本發明。


圖1是制備本發明磨具的過程和設備的示意圖。
圖2和3是構成圖1所示設備部件的穿孔鼓的示意透視圖。
圖4是根據本發明方法制造的研磨盤繪制的頂視圖。
圖5是圖4所示本發明磨具在線5-5的局部放大截面圖。
圖6是根據本發明方法制備的另一種磨具的頂視圖。
圖7是圖6中所示磨具在線7-7的局部放大截面圖。
圖8是用來制備本發明產品的研磨成形圖案的頂視圖，它們在使用中通常不會留下痕跡。
圖9是本發明磨具成形結構遠端在33X下SEM顯微照片。
圖10是本發明磨具的斷裂成形結構側面在33X下SEM顯微照片。
圖11是本發明磨具的斷裂成形結構側面在33X下SEM顯微照片，所述破裂結構是通過使成形結構遠端變平并進行壓縮而形成的。
發明詳述圖1是制備本發明磨具的過程和設備的示意圖。圖1所示設備包括一個框架(未示出細節)，用于支撐和分配來自供料源如輥11的彈性背襯10。優選的彈性背襯選自紙、織造織物、非織造織物、軋光的非織造織物、聚合物膜、針織織物、開孔泡沫材料、閉孔泡沫材料，以及它們的組合物。背襯10有第一表面12和與之相對的第二表面13，輸送時使得第一表面12基本上水平展開。底涂料分配站14包括用于接收底涂料16的供料室和用于在第一表面12上涂敷一薄層底涂料16的刮涂器15。底涂層宜以粉末形式涂布，可包含至少兩種不同粘結材料的混合物。底涂料宜為熱固性粘結劑。優選的底涂料是熱固性樹脂(例如熱固性聚酯樹脂)第一微粒和熱塑性樹脂(例如熱塑性聚酯樹脂)的第二微粒的混合物。
粉末底涂料開始松散而均勻地沉積到背襯10的第一表面12上。盡管底涂料分配站的涂布器繪成為一種刮涂器，但底涂層也可用其他已知的各種涂布方法涂布，如靜電噴涂器或從定量傳送帶或振動器上進行滴涂。載有底涂料的背襯10通過受熱表面19的開始部分，該表面配有多級加熱器，使得受熱表面19的開始部分的溫度不同于受熱面19的最后部分。因此，當載有底涂料的背襯從受熱表面19出來時，粉末底涂料不再是粉末狀，而是部分(而不是全部)固化。溫度可以從受熱面19的開始部分上的100℃(212°F)改變到受熱表面19出口部分的溫度150℃(302°F)。如果背襯在單獨的操作中施加底涂層，則底涂料站和固化站可以省去。
然后將載有部分固化的底涂料的背襯10繞惰輥17傳送，豎直展開，直到它到達惰輥18，然后向下運動。分配裝置20包括定量給料器23、振動給料器31、帶內部刮刀22的穿孔鼓21、任選外部清潔棒35和動力備用輥30。將可固化微粒粘結材料和磨粒的混合物24加入定量給料器23，它將微粒混合物24的物流25沉積到振動給料器31上，產生均勻片狀流體25a，通過穿孔鼓21中的開口26沉積混合物。之所以優選此設備，是因為它能產生均勻的片狀流體。但是應當指出，采用其他設備也可得到相同的結果。安裝清潔棒35的作用是從鼓21的外表面上除去不需要的微粒材料。刮刀22位于鼓21內部，用于收集微粒混合物24，并在穿孔鼓21逆時針轉動時，從開口26分配臨時成形結構27。當載有部分固化的底涂料的背襯10通過惰輥18并繞過穿孔鼓21時，鼓21繼續旋轉，使臨時成形結構27沉積在背襯10的部分固化的底涂層表面上。
圖2和3所示為可作為鼓21的替代鼓。圖2所示為具有多個開口101的鼓100。鼓100的外徑為10-100厘米，以下縮寫為“cm”(3.9-39英尺，以下所寫為“in”)，長20-120cm(7.9-47in)，壁厚0.25-6.35mm(0.010-0.25in)。開口101在約0.76-30mm(0.03-1.18in)范圍內。形成鼓100的材料應足以承受所述加工條件。適合形成鼓100的材料包括不銹鋼、冷軋鋼、金屬合金和塑料，后者如以商品名TEFLON銷售的聚四氟乙烯。圖3所示為含有許多開口201的鼓200，鼓中的開口可具有各種形狀。鼓可用適當安裝的穿孔帶取代。
將這樣涂敷的背襯10從受熱表面28上送過，受熱表面配有多個加熱器，使其溫度在150-250℃(302-482°F)之間，受熱表面28的開始部分具有第一溫度，受熱表面28的出口部分具有第二溫度。可固化微粒粘結材料開始通過受熱表面28時軟化，變成液態或半液態，成為可流動的和濕潤，與相鄰磨粒粘著或粘結在一起。進一步施加能量，使它們發生交聯，相鄰磨粒之間發生永久粘結，從而將臨時成形結構轉化為永久成形結構29。冷卻下來的接觸輥32處于與軟化變形后的成形結構27遠端接觸的位置，使它與軟化成形結構接觸，對成形結構進行壓縮、致密和流平處理。如圖10所示，如果成形結構遠端不與接觸輥32接觸，則得到多少有些不規則的遠端。如圖11所示，如果成形結構遠端與接觸輥32接觸，則得到更加平坦的遠端。受熱表面28上方可以安置紅外加熱器33，以促進熱傳遞過程，并提高交聯速率或增加處理速度。部分固化的底涂層也宜通過適當受熱的表面28，進行交聯，從而將永久成形結構粘結到背襯第一表面的底涂層上。然后卷起完成的磨具，以備將來卷在輥34上。
臨時成形結構可以任意或有序圖案沉積。在選擇圖案時，要避免帶來不利的表面特征，或者在使用帶或盤產品時留下“痕跡”。
成形結構的形狀可以是各種幾何構型。成形結構與背襯接觸的底可以比復合結構遠端的表面積大。成形結構的形狀可選自圓錐形、斜截圓錐形、三棱錐、斜截三棱錐、四棱錐、斜截四棱錐、長方體、立方體、正圓柱體、直立開口管、半球、帶半球形遠端的正圓柱體、直立肋狀體、帶圓形遠端的直立肋狀體、多面體和它們的組合。結構的形狀也可選自其他一些幾何形狀，如具有任何橫截面的棱柱、平行管或柱。一般地，具有棱錐結構的成形結構有三個、四個、五個或六個面，不包括底。成形結構底的截面形狀可以不同于遠端的截面形狀。在某些情況下，它宜具有成形結構，例如立方體、肋狀體、正圓柱體，這些成形結構在磨具的整個厚度方向能夠提供均勻的截面，因而在使用時能在產品的整個使用壽期內提供均勻的切削效果。這些形狀之間的轉化可以平滑、連續，也可以分步進行。成形結構也可以是不同形狀的組合。成形結構可排成行、螺旋或格子形式，也可以隨意排列。
可固化微粒粘結材料可通過各種技術固化，具體取決于所選的粘結材料。熱塑性粘結材料可通過冷卻固化。交聯固化的粘結材料可通過能量輻射固化，所述能量形式選自熱、可見光、紫外光、電子束、紅外線、感應能量和它們的組合。
一旦形成后，本發明磨具可轉化為各種形狀，如盤、矩形片、帶，并用于各種工件上。這些工件可選自金屬、塑料、木材、復合物、玻璃、陶瓷、光學材料、基底、塑料涂層基底、汽車外殼、混凝土、石頭、層合物、模制塑料、燒制粘土產品、石膏灰膠紙夾板、石膏、澆鑄地板材料、寶石、塑料片材、橡膠、皮革、織物和它們的組合。金屬可包括鋼、不銹鋼、鐵、黃銅、鋁、銅、錫、鎳、銀、鋅、金、鉑、鈷、鉻、鈦、它們的合金和它們的混合物。
參見圖4和5。圖4所示為根據本發明方法制備的研磨盤的頂視圖。圖5所示為圖4所示磨具沿線5-5部分的放大截面圖。
圖5所示產品40非按比例畫出，它包括彈性背襯41、底涂層42和許多成形研磨體43，每個研磨體包含磨粒44和固化微粒粘結劑45。圖4和5所示成形研磨體的圖案是規則排列的，研磨體43縱向和橫向均排成行。成形結構不一定要排列整齊，在某些情況下，成形結構在涂敷了底涂料的背襯上宜排成任意圖案。例如，如果成形研磨體會在拋光工件表面上留下痕跡時，則它們不宜形成規則排列，除非希望留下這樣的痕跡。圖8所示為穿孔鼓的開口圖案，用它可以得到成形結構規則排列的產品，但通常不會留下痕跡。
圖6和7也不是按比例畫出，它們所示磨具50包括背襯51、底涂層52和許多成形體53。每個成形體包含磨粒54，它們通過固化微粒粘結材料55粘結在一起。圖6所示成形體同樣是定向排列的，但在縱向和橫向上沒有形成行列。圖6和7所示成形體是斜截圓錐體，具有平整頂部56。
應當理解，圖1所示設備和方法不是制備本發明產品的唯一設備和方法。但圖1所示方法是優選方法，因為其各個步驟是順序連續進行的，因而能快速制造本發明產品。批量制造本發明產品的另一種方法將在實施例1中介紹。在制造本發明產品的其他方法中，可采用旋轉模，它由包含許多空穴的的實心輥組成，所述空穴的形狀和圖案與這里所述產品相對應。旋轉模的凹陷部位具有合適的尺寸，以便承接可固化微粒粘結劑—磨粒的混合物，它們分別來自前面介紹進料裝置時提到的分料設備和旋轉模頂部的刮棒，由此形成大小合適的臨時結構。在旋轉時，臨時結構負載在部分固化的底涂層背襯上，其中底涂層背襯在空穴填充步驟完成后立即在輥表面上形成。在背襯上倒轉后，臨時成形結構傳送到適當受熱的區域，可固化微粒粘結劑將在此軟化或熔化，用于粘結相鄰磨粒。或者，含空穴的輥可與其他載體膜甚或可熔紡粘織物結合使用。載體膜可預先形成、原位真空形成、機械形成或熱—機械形成，與空穴的圖案、尺寸和形狀相匹配。襯料的空穴可先填充，接收可固化微粒粘結劑—磨粒混合物并倒轉后，襯料空穴可幫助可固化微粒粘結劑—磨粒混合物從含空穴的輥完全轉移到部分固化的底涂層背襯上。或者，成形膜或紡粘織物可在形成步驟之外的獨立步驟中先填充可固化微粒粘結劑—磨粒混合物，然后對填充后的空穴進行加熱，以便在相鄰磨粒之間提供粘結作用。或者，穿孔帶可放在水平展開的背襯上，同時在為穿孔帶所覆蓋的背襯下抽真空，以幫助可固化微粒粘結劑—磨粒混合物填充到穿孔帶上的孔中。可利用真空壓縮可固化微粒粘結劑—磨粒混合物，以便在取走成形帶時保持其形狀不變。制造所述產品的另一種方法是在模子中模塑許多臨時結構，模子形狀類似于烤微型紙托蛋糕或松餅用的平底鍋。模子的凹陷部位具有合適的圖案、大小和形狀，用于容納可固化微粒粘結劑—磨粒混合物，形成大小合適的臨時結構。將模子倒扣在含有部分固化的底涂層的合適背襯上，得到成形結構，然后將成形結構傳送到適當受熱的區域，受熱可固化微粒粘結劑將在此區域軟化或熔化，使相鄰磨粒之間發生連接。顯然，此方法比圖1所述方法麻煩得多，但它也可用于生產本發明產品。另一種方法涉及如下步驟先用可固化微粒粘結劑—磨粒混合物在背襯上的部分固化的底涂層上涂布均勻涂層，然后將餐用刀具那樣的格子壓入微粒涂層，以便將各個區域隔開，其中格子含有對應于成形體的所需形狀。接著小心取下格子，防止改變背襯上的臨時成形結構。載有臨時成形結構的背襯按上述方法加熱，將臨時結構轉化為永久結構。制備本發明產品的其他方法也存在，本領域的技術人員閱讀本說明書后不難想到。
磨粒本發明磨具通常包含至少一種成形結構，該結構包含許多分散在固化微粒粘結材料中的磨粒。磨粒可均勻分散在粘結劑中，或者磨粒非均勻分散在其中。優選磨粒均勻分散在粘結劑中，這樣得到的磨具具有更一致的切削能力。
磨粒的平均粒徑約為1-1800μm(39-71000微英寸)，通常為2-750μm(79-30000微英寸)，最好為5-550μm(200-22000微英寸)。磨粒的尺寸一般定義為磨粒的最長尺寸。在大多數情況下，粒徑有一個分布范圍。某些情況下，宜嚴格控制微粒的粒徑分布，這樣所得磨具在正在研磨的工件上能形成連續的表面拋光效果。
優選的磨粒選自熔凝氧化鋁、陶瓷氧化鋁、溶膠氧化鋁基陶瓷、碳化硅、玻璃、氧化鈰、玻璃陶瓷、熔凝氧化鋁—氧化鋯、天然破碎氧化鋁、熱處理氧化鋁、氧化鋯、石榴石、金剛砂、立方氮化硼、金剛石、微粒聚合物材料、金屬和它們的組合和團聚物。
傳統硬磨粒的例子有熔凝氧化鋁、熱處理氧化鋁、白熔凝氧化鋁、黑碳化硅、綠碳化硅、二硼化鈦、碳化硼、碳化鎢、碳化鈦、金剛石(天然和合成均可)、氧化硅、氧化鐵、氧化鉻、氧化鈰、氧化鋯、氧化鈦、硅酸鹽、氧化錫、立方碳化硅、石榴石、熔凝氧化鋁氧化鋯、溶膠磨粒等。溶膠磨粒的例子見美國專利4314827(Leitheiser等)；4623364(Cottringer等)；4744802(Schwabel)；4770671(Monroe等)和4881951(Wood等)。
這里所用術語“磨粒”還包括用聚合物粘結在一起芯層磨料團聚物的單個磨粒。研磨團聚物進一步見述于美國專利4311489(Kressner)；4652275(Bloecher等)；4799939(Bloecher等)，和5500273(Holmes等)。或者，磨粒可通過微粒間的吸引力結合在一起。
磨粒也可具有與之相聯系的形狀。這種形狀的例子包括棒、三角、棱錐、圓錐、實心球、空心球等。或者，磨粒可具有任意形狀。
磨粒可上可涂布材料，形成具有所需特征的微粒。例如，研究表明，涂布在磨粒表面上的材料可提高磨粒與聚合物之間的粘著力。或者，涂布在磨粒表面的材料可提高在軟化可固化微粒粘結材料中的磨粒的粘著力。或者，表面涂層可改變和提高所得磨具的切削特性。這樣的表面涂層見述于如美國專利5011508(Wald等)；3041156(Rowse等)；5009675(Kunz等)；4997461(Markhoff-Matheny等)；5213591(Celikkaya等)；5085671(Martin等)和5042991(Kunz等)。
填料本發明磨具包括進一步包含涂料的磨料結構。填料是具有任何形狀的顆粒，包括規則、不規則，長形、扁形、棒形等，平均粒徑為0.1-50μm(3.9-1900微英寸)，宜為1-30μm(39-1200微英寸)。填料可以作為稀釋劑、潤滑劑、研磨助劑或幫助粉末流動的添加劑。適用于本發明的填料的例子包括碳酸金屬鹽(如碳酸鈣、碳酸鎂鈣、碳酸鈉、碳酸鎂)、氧化硅(如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纖維)、硅酸鹽(如滑石、粘土、蒙脫石、長石、云母、硅酸鈣、偏硅酸鈣、硅鋁酸鈉、硅酸鈉)、金屬硫酸鹽(如硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、硫酸鈉鋁、硫酸鋁)、石膏、蛭石、糖、木粉、三水合鋁、碳黑、金屬氧化物(如氧化鈣、氧化鋁、氧化錫、二氧化鈦)、金屬亞硫酸鹽(如亞硫酸鈣)、熱塑性微粒(如聚碳酸酯、聚醚酰亞胺、聚酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、乙縮醛聚合物、聚氨酯、尼龍微粒)和熱固性微粒(如酚醛泡、酚醛珠、聚氨酯發泡微粒等)。填料也可以是諸如鹵化物的鹽。鹵鹽的例子包括氯化鈉、冰晶石鉀、冰晶石鈉、冰晶石銨、四氟硼酸鉀、四氟硼酸鈉、氟化硅、氯化鉀、氯化鎂。金屬填料的例子包括錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、鐵和鈦。其他填料包括硫、有機硫化物、石墨、硬脂酸鋰和金屬硫化物。
磨料結構粘結劑本發明磨具的成形結構由在與磨粒的混合物中的室溫為固體，可軟化可固化粘結材料的顆粒磨粒形成。可固化微粒粘結劑宜包含可固化有機聚合物微粒。可固化聚合物微粒較好受熱后能夠軟化，形成能夠充分流動的可固化液體，從而濕潤磨粒表面或相鄰可固化粘結劑微粒表面。
所用可固化微粒粘結材料可以是符合要求的任何合適類型的粘結材料，它通過在一定溫度下活化或獲得粘性后能夠將磨粒充分粘結，并粘結到涂有底涂層的背襯表面上，避免對其粘結的底涂層背襯造成造成熱破壞或熱變形。滿足此標準的可固化微粒粘結材料可選自特定熱固性微粒材料、熱塑性微粒材料和熱固性與熱塑性微粒材料的混合物，如上所述。
熱固性微粒體系包括由在一定溫度下活化的熱固性樹脂制成的微粒。這種微粒為固體顆粒或粉末形式使用。溫度上升到高于玻璃轉變溫度的第一個或短期效應是材料軟化成可流動的流體狀態。這種物理狀態的變化使樹脂微粒彼此潤濕，或者接觸涂有底涂層的背襯表面、磨粒和磨料結構。在足夠高的溫度下延長受熱，將引發化學反應，形成交聯的三維分子網。這樣固化的樹脂微粒將磨粒和結構局部粘結到涂有底涂層的背襯上。有用的升溫活化熱固性體系包括含甲醛的樹脂，如酚醛樹脂、清漆酚醛樹脂，特別是加有交聯劑(例如六亞甲基四胺)的酚醛樹脂，酚醛塑料和氨基塑料；不飽和聚酯樹脂；乙烯基酯樹脂；醇酸樹脂；烯丙基樹脂；呋喃樹脂；環氧化物；聚氨酯；聚酰亞胺。有用的熱固性樹脂包括熱固性粉末，如美國專利5872192(Kaplan等)和5786430(Kaplan等)所述。
在使用熱活化的熱固性可熔粉末時，要將可固化微粒粘結材料至少加熱到其固化溫度，以優化背襯與磨粒的粘結。為防止背襯受熱發生損壞或變形，可熔熱固性微粒的固化溫度宜低于背襯組分的熔點，更宜低于其玻璃轉變溫度。
有用的熱塑性可固化微粒粘結材料包括聚烯烴樹脂，如聚乙烯和聚丙烯；聚酯和共聚酯樹脂；乙烯基樹脂如聚氯乙稀和氯乙烯—乙酸乙烯酯共聚物；具乙烯基丁縮醛；纖維素乙酸酯；丙烯酸樹脂，包括聚丙烯基和丙烯基共聚物，如丙烯腈—苯乙烯共聚物；聚酰胺(例如六亞甲基己二酰胺、聚己內酰胺)和共聚酰胺。
至于半結晶態熱塑性粘結劑微粒(例如聚烯烴、六亞甲基己二酰胺、聚己內酰胺)，宜將粘結劑微粒至少加熱到其熔點，使粉末熔化形成可流動的流體。所用結晶態熱塑性可固化微粒粘結材料的熔點宜低于背襯的熔點，特別是低于其玻璃轉變溫度，或者可以通過加入增塑劑使其熔點在此范圍。如果用非結晶態熱塑性樹脂作為粘結劑的可熔微粒(例如乙烯基樹脂、丙烯酸樹脂)，宜將粉末加熱到高于玻璃轉變溫度和橡膠態區域，直到進入流體流動區。
上述熱固性和熱塑性微粒材料的混合物也可用于本發明。
用作磨粒材料用的粘結劑的可熔有機微粒的大小不受特別限制。一般，可熔有機微粒的粒徑約小于1000μm(約0.039in)，宜約小于500μm(約0.020in)。一般地，可熔有機微粒的直接越小，使它們變成流動態越容易，因為有機微粒的表面積隨著材料的細分而增加。
為粘結磨粒而涂布在涂有底涂層的背襯上的可熔有機微粒的量需要進行調整，使磨粒牢固粘結到磨料結構中，使磨料結構牢固粘結在涂有底涂層的背襯上。
可固化微粒粘結材料用于可固化微粒粘結劑—磨粒混合物中的量一般約為5-99wt％可固化微粒粘結材料，其余約95-1％為磨粒和任選填料。混合物中各組分的優選比例為約10-90wt％磨粒和約90-10wt％可固化微粒粘結材料，更宜為約50-85wt％磨粒和約50-15wt％可固化微粒粘結材料。
可固化微粒粘結材料包括一種或多種任選添加劑，選自研磨助劑、填料、濕潤劑、表面活性劑、顏料、偶合劑、染料、引發劑、能量接收劑和它們的混合物。任選添加劑還可選自氟硼酸鉀、硬脂酸鋰、玻璃泡、玻璃珠、冰晶石、聚氨酯微粒、聚硅氧烷膠、聚合物微粒、固體蠟、液體蠟和它們的混合物。
背襯許多背襯材料都適用于本發明的磨具，其包括彈性背襯和更顯剛性的背襯。典型的彈性磨料背襯的例子包括聚合物膜、涂有底涂層的聚合物膜、金屬箔、織造織物、編織織物、針織織物、紙、硬化纖維、非織造織物和它們經處理后的產物以及它們的混合物。背襯厚度一般約為0.03-50mm(0.001-2in)，宜為0.05-10mm(0.002-0.39in)。
或者，背襯也可以用多孔材料如泡沫材料，包括開孔和閉孔泡沫材料制備。
合適的背襯的另一個例子見述于美國專利5417726(Stout等)。背襯也可由兩個或多個背襯層壓在一起構成，也可以將增強纖維卷在聚合物材料中構成，如美國專利5573619(Benedict等)所述。
背襯可以是片狀結構，本行業中原本將其看作由兩部件的連接體系中的一個部件。例如，背襯可以是毛圈織物，在相對的第二主表面和較光滑的第一主表面上有相互接觸的毛圈。成形結構粘著在第一主表面上。毛圈織物的例子包括針織毛圈、經編毛圈等。其他有關合適的毛圈織物的信息可參見美國專利4609581(Ott)和5254194(Ott)。或者，背襯可以是含有相互接觸的鉤子的片狀結構，所述鉤子從相對的第二主表面和較光滑的第一主表面突出來。成形結構粘著到第一主表面上。這種有接觸鉤的片狀結構的例子可參見美國專利5505742(Chesley)、5567540(Chesley)、5672186(Chesley)和6197076(Braunschweig)。在使用中，接觸毛圈或鉤要與支撐結構，如支撐墊上合適的鉤或毛圈相連。
還有其他連接途徑，例如抓住緊固件的孔、壓敏粘結劑涂層，或外加粘結劑，如“膠棒”。也可以采用從周邊夾住的方法。
成形結構成形結構可具有各種形狀。
成形結構的高約為0.1-20mm(0.0039-約0.79in)，通常約為0.2-10mm(0.0079-約0.39in)，宜約為0.25-5mm(0.0098-約0.2in)。
成形結構可用任何合適的底涂料粘結到涂有底涂層的背襯上。
本發明磨具的臨時和永久的成形結構通常包含許多與可固化微粒粘結材料混合在一起的磨粒，但也可以包含其他添加劑，如偶合劑、填料、膨脹劑、纖維、抗靜電劑、引發劑、懸浮劑、光敏劑、潤滑劑、濕潤劑、表面活性劑、顏料、染料、UV穩定劑、粉末流動添加劑和懸浮劑。這些添加劑的用量以能夠獲得所需性質為準。
磨粒還可包含表面改性劑，包括濕潤劑(有時也稱表面活性劑)和偶合劑。偶合劑可在聚合物粘結材料和磨粒之間提供締合橋接。此外，偶合劑可在粘結劑和填料微粒之間提供締合橋接。偶合劑的例子包括硅烷、鈦酸鹽和鋯鋁酸鹽。
成形結構的構型本發明磨具包含獨立的成形結構，這些結構包含磨粒。術語“成形”與術語“結構”結合指“具有精確形狀”和“具有不規則形狀”的磨料結構。本發明磨具可包含許多這樣的成形結構，它們按預定方式排列在背襯上。或者，成形結構可在背襯上隨意排布，或者不規則排布。
成形結構的形狀可以是各種幾何構型。成形結構與背襯接觸的底面的面積可大于復合結構遠端的表面積。成形結構的形狀可以是圓錐形、斜截圓錐形、三棱錐、斜截三棱錐、四棱錐、斜截四棱錐、長方體、立方體、正圓柱體、直立開口管、半球、帶半球形遠端的正圓柱體、直立肋狀體、帶圓形遠端的直立肋狀體、多面體和它們的組合物。結構的形狀也可選自其他一些幾何形狀，如具棱柱、平行管、錐體或有任何截面的柱。一般地，成形結構有兩個(如圓柱或斜截圓錐)、三個、四個、五個或六個面，不包括底。成形結構底的截面形狀可以不同于遠端的截面形狀。這些形狀之間的轉化可以平滑連續的，也可以分步進行。成形結構也可以是不同形狀的組合。成形結構可排成行、螺旋或格子形式，也可以隨意排列。
構成成形結構的面可垂直于背襯、與背襯斜交，也可以向著遠端其寬度愈來愈小。遠端的截面比連接端的截面大的成形結構也可以采用，但其制造更加困難。
每個成形體的高度宜相同，但在單個磨具中，成形結構的高度也可以不同。成形結構的高度可以小于約20mm(0.79in)，更宜為約0.25-5mm(0.0098-0.2in)。成形結構的直徑或截面寬度約為0.25-25mm(0.01-0.98in)，通常約為1-10mm(0.039-0.39in)。
成形結構的底面可彼此相鄰，或者，相鄰成形結構的底面可彼此相隔一定距離。
研磨復合結構的堆積可以是約0.15-100個成形結構/cm2(1-645個成形結構/in2)，宜至少約為0.25-60個成形結構/cm2(1.6-390個成形結構/in2)。線性間距可以變化，從而使一處的結構密度高于另一個地方。結構的線性間距約為0.4-10個結構/cm(約1-25個結構/in)，宜約為0.5-8個結構/cm(約1.3-20個磨料結構/in)。
面積覆蓋率約為5-95％，通常約為10-80％，宜約為25-75％，更宜約為30-70％。面積覆蓋率為遠端面積之和乘以100，再除以成形結構展開時的背襯總面積。
成形結構宜以一定圖案排布在背襯上。一般地，結構排布的預定圖案對應于用來在背襯上沉積臨時結構所用的穿孔鼓的空穴的分布圖案。因此，這種圖案從一個制品到另一個制品是可以復制的。
在一種實施方式中，本發明磨具可包含排成行列的結構。對于單個產品，規則行列是指成行、成列排布整齊的結構。在另一種實施方式中，所述結構可“隨意”排成行列或圖案。這是指所述結構沒有按特定行列排整齊。例如，所述結構可按美國專利5681217(Hoopman等)所述方式排列。但應當理解，這種“隨意”的排列仍是按預定圖案排列的，結構的位置是預先定好的，并對應于用來制造磨具的生產工件中空穴的位置。術語“排列”既指“隨意”排列，也指“規則”排列。
實施例下面將結合實施例進一步闡述本發明，其中所有的份和百分數都是就重量而言的，除非另有說明。
表1材料
實施例1可固化微粒粘結劑—磨粒混合物通過混合15g(0.033lb)粉末A和85g(0.19lb)礦物B形成。可固化微粒粘結劑—磨粒混合物在封閉容器中通過振搖充分混合一段時間，混合情況用肉眼觀察判斷。底涂料混合物由60份樹脂粉末C和40份樹脂粉末A混合而成。底涂料混合物在封閉容器中通過振搖充分混合約30秒鐘。將已經染色并在其制造過程中拉伸過的一片200mm×300mm(8in×12in)背襯A放在大小大致相同的金屬板上。用底涂料混合物在背襯A上涂一薄層，方法是用金屬刮刀均勻鋪展少量底涂料混合物。用此方法涂布的底涂料混合物，在固化步驟之后形成約0.05-0.15mm(0.002-0.006in)厚的層。將穿孔金屬網(以商品名“3/16 Staggered”購自Harrington & King Perforrating Company，Chicago，IL)放置在涂有該底涂料混合物的背襯A上，所述金屬網厚1.27mm(0.050in)，孔徑4.76mm(0.1875in)，中心間距離6.35mm(0.25in)，孔密度為2.87個孔/cm2(18.5個孔/in2)，或開口面積占51％。
用金屬刮刀將可固化微粒粘結劑—磨粒混合物，篩印到穿孔金屬網的孔中，覆蓋樣品區，除去多余的混合物。小心取下穿孔網，留下可固化微粒粘結劑—磨粒混合物的臨時成形結構，為穿孔網孔的形狀。然后，載有底涂層和微粒粘結劑—磨粒混合物組成的臨時成形結構的背襯A從金屬板上滑下，進到204℃(400°F)的加熱盤上，固化4分鐘，使臨時成形結構變成永久成形結構，粘著到固化底涂層背襯A上。
所得含有永久成形結構的背襯A冷卻到室溫后，切成約38mm×216mm(1.5in×8.5in)的條和直徑127mm(5in)的圓盤。用有保護襯墊的壓敏粘結帶(商品名“SCOTCH9690”，購自3M公司，St.Paul，MN)覆蓋背襯A上未涂覆層的一面，用于將樣品安放到樣品夾上，以便后面測試樣品。
實施例2-9這些實施例的制備方法類似于實施例1的方法，其組成和固化時間的變化列于表2。
實施例10此實施例的制備方法與實施例1所述相同，不同之處在于，制備可固化微粒粘結劑—磨粒混合物時，在加入礦物A之前，先在15g(0.033lb)粉末B中加3滴濕潤劑(以商品名“SANTICIZER 8”購自Ferro公司，Cleveland，OH)并充分混合。
表2
實施例11磨具制備如下。在7.5升(2加侖)塑料容器中混合600g(1.3lb)粉末A和900g(2.0lb)粉末C，制備底涂料混合物。蓋緊容器，充分攪拌混合物5分鐘。混合600g(1.3lb)粉末A和3400g(7.5lb)礦物B，制備可固化微粒粘結劑—磨粒混合物。在工業攪拌器(以商品名“TWIN SHELL DRY BLENDER”購自PattersonKelley Co.Inc.，East Stroudsburg，PA)中充分攪拌混合物15分鐘。將可固化微粒粘結劑—磨粒混合物倒入定量雙螺桿粉末加料器的加料斗中。調整定量加料斗，使可固化微粒粘結劑—磨粒混合物以142g/min(0.31lb/min)的速度進入到15.2cm(6in)寬×45.7cm(18in)長的槽的背部，槽是振動加料器(以商品名“SYNTRON MAGNETIC FEEDER”購自FMC公司，Homer City，PA，型號為FT01-A)的組成部分。調整振動加料器，使來自定量加料器的可固化微粒粘結劑—磨粒混合物形成滿槽寬的物料流。再調整振動加料器，使可固化微粒粘結劑—磨粒混合物流過分料設備上穿孔鼓的頂部，使混合物向下落到分配設備的穿孔鼓的內表面上，收集到分配設備的刮棒的上游部分。
背襯A從張力控制解繞機上解繞，通過圖1所示本發明設備，卷繞在速度和張力控制產品卷繞機上。在底涂料分配設備刮涂刀片后面將部分底涂料混合物沉積成一堆。調整刮涂刀片，使其在背襯A上形成0.254mm(0.010in)的間隙，以便底涂料粉末在其行進過程中沉積在背襯表面上。調整分配設備中的刮棒，使它刮擦分配設備的穿孔鼓組件的內部，防止在操作大量可固化微粒粘結劑—磨粒混合物一次通過刮棒。
調整183cm(72in)的底涂料加熱盤，在其5個等長的加熱區形成這樣的溫度分布，區1溫度為110℃(230°F)，區2-5溫度為121℃(250°F)。調整457cm(180in)的微粒固化盤，在其12個等長的加熱區形成這樣的溫度分布，使區1-2的溫度為149℃(300°F)，區3溫度為177℃(350°F)，區4-12溫度為204℃(400°F)。此外，一排紅外加熱器(3個區，每個區長1米)位于加熱盤上面5cm(2in)處，離加熱盤前端約1米，其溫度設定為232℃(450°F)。
分配設備的穿孔鼓由兩個支撐凸緣和一個直徑為30.5cm(12in)的管子組成，管子長33cm(13in)，管壁厚1.575mm(0.062in)，分布成交錯的圓孔圖案，如圖2所示，其中圖2非按比例畫出。這些孔的孔徑為4.76mm(0.1875in)，中心間距離6.35mm(0.25in)，形成約2.87個孔/cm2(18.5個孔/in2)的圖形，或開口面積占51％。管子架在兩個凸緣之間，凸緣連接到軸上，使得穿孔鼓繞軸轉動，而刮棒保持靜止。在接觸背襯A之前，可用帶有橡膠部件的外刮棒將過量的礦物從鼓上掃去，其中橡膠部件與穿孔鼓的外表面接觸。
開始上述過程時，開動產品卷繞機，使彈性背襯A具有張力，然后使覆蓋了橡膠的驅動輥與正對穿孔鼓的背襯A接觸，以足夠的壓力，確保背襯A受到正驅動，而穿孔鼓不會發生變形。來自解繞機的張力另外確保了背襯A與分配設備上穿孔鼓的良好接觸。開動橡膠驅動輥，使穿孔鼓開始轉動，從而使彈性背襯A以約113cm/min(3.7ft/min)的速度通過設備。用刮涂刀片將底涂料混合物涂布到背襯A上，以選定溫度充分加熱，使混合物部分熔合，但沒有完全固化，底涂料混合物用肉眼看仍保持粉末性質，但不會從背襯A上轉移到用來控制網徑的傳送輥。當覆蓋背襯A的底涂料混合物與旋轉絲網印刷機的穿孔鼓接觸時，可固化微粒粘結劑—磨粒混合物就開始流動。使刮棒位于與穿孔鼓大致水平正切的位置，幫助將可固化微粒粘結劑—磨粒混合物刮到鼓孔中，然后落到背襯A上。刮棒后面保留了少量可固化微粒粘結劑—磨粒混合物。通過測定涂布操作的線速度可以判斷，可固化微粒粘結劑—磨粒混合物進出穿孔鼓的量的平衡。然后沿基本水平的路徑將沉積了臨時成形結構的背襯A轉移到微粒固化盤的金屬表面上。微粒固化盤第一區的熱引起臨時成形結構軟化，明顯變得更加有粘性，但對振動或運動的敏感性下降很多。隨著含有印刷的臨時成形結構的背襯A進一步通過微粒固化盤，由于接觸時間增加，接觸溫度升高，臨時成形結構變成永久成形結構。離開微粒固化盤后，含有永久成形結構的背襯A用空氣冷卻，隨后用卷繞機卷到輥上。單個永久成形結構以交錯圖案沉積，寬約12.7cm(5in)，直徑約4.34cm(0.171in)，這可用數字微計量儀(以商品名“DIGIT-CAL MK IV”購自Brown & Sharpe，North Kingstown，RI)由至少6個結構的平均直徑計算得到。根據至少5個結構的平均高度，可算出成形結構的高度約為1.3mm(0.051in)，具體方法是用自動厚度測定儀(以商品名“MODEL49-70”購自Testing Machines Inc.，Amityville，NY)測定背襯A頂部結構的總厚度，然后減去底涂料混合物和背襯A的厚度之和。單個結構的重量約為0.0308g(0.001oz)，計算方法是先取結構、底涂料混合物和背襯A的總重，減去底涂料混合物和背襯A的重量，然后除以樣品區的結構數目。此單個結構的重量可用來計算成形結構的密度和孔隙率，結果分別約為1.6g/cm3(0.058lb/in3)和47％。根據用硬度測量計(以商品名“SHORE TYPE D”購自Shore Instrument& Mfg.Co.，Inc.，Jamaica，NY)測定至少10個結構得到的平均測量結果計算，成形結構的肖氏硬度D約為71。底涂層厚度約為0.101mm(0.004in)，測定方法是先測定背襯A上固化底涂料混合物的總厚度，然后減去背襯A自身的厚度。將所得含有永久成形結構的背襯A切成約38mm×216mm(1.5in×8.5in)的條和直徑127mm(5in)的圓盤。用有保護襯墊的壓敏粘結帶(商品名“SCOTCH9690”，購自3M公司，St.Paul，MN)覆蓋背襯A上未涂覆層的一面，用于將樣品安放到樣品夾上，以便后面測試樣品。
實施例12實施例12按照非實施例11所述相同的方法制備，不同之處在于，在一排紅外加熱器的溫度設定為232℃(450°F)之前，如圖1所示，在設備中引入接觸輥。這時，粘性更強但仍能變形的成形結構從冷卻接觸輥下面通過，接觸輥與背襯A的間隙小于臨時成形結構的厚度。此接觸輥使仍能變形的成形結構發生壓縮，使結構發生致密化，而結構遠端發生流平。含有流平和致密化結構的背襯A以113cm/min(3.7ft/min)的速度傳送到微粒固化盤上，接觸時間的延長，溫度的提高，使得臨時成形結構轉變為永久成形結構。單個永久成形結構以交錯圖案沉積，寬約15.2cm(6in)，直徑約5.0mm(0.197in)，高約0.79mm(0.031in)。單個結構重量約為0.0311g(0.0011oz)，因而密度約為2.01g/cm3(0.073lb/in3)，孔隙率約為34％。底涂層厚度約為0.102mm(0.004in)。成形結構的肖氏硬度D約為79。
實施例13實施例13按照和實施例11所示相同的方法制備，不同之處在于，可固化微粒粘結劑—磨粒混合物通過混合700g(1.5lb)粉末A和3300g(7.3lb)礦物F制備。含有成形結構的背襯A在以137cm/min(4.5ft/min)的速度傳送過程中固化，排紅外加熱器的溫度設定為232℃(450°F)。單個永久成形結構以交錯圖案沉積，寬約12cm(4.75in)，直徑約4.76mm(0.188in)，高約1.4mm(0.055in)。單個結構重量約為0.0239g(0.00084oz)，因而密度約為1.20g/cm3(0.043lb/in3)，孔隙率約為61％。底涂層厚度約為0.152mm(0.006in)。成形結構的肖氏硬度D約為63。
實施例14實施例14按照和實施例11所示相同的方法制備，不同之處在于，底涂料混合物通過混合750g(1.65lb)粉末A和750g(1.65lb)粉末D制備，可固化微粒粘結劑—磨粒混合物通過混合700g(1.5lb)粉末G和3300g(7.3lb)礦物B制備。含有成形結構的背襯A在以76cm/min(2.5ft/min)的速度傳送的過程中固化，排紅外加熱器的溫度設定為315℃(600°F)。單個永久成形結構以交錯圖案沉積，寬約12cm(4.75in)，直徑約4.19mm(0.165in)，高約1.27mm(0.050in)。單個結構重量約為0.0408g(0.0014oz)，因而密度約為2.33g/cm3(0.084lb/in3)，孔隙率約為20％。底涂層厚度約為0.102mm(0.004in)。成形結構的肖氏硬度D約為80。
實施例15實施例15按照和實施例11所示相同的方法制備，不同之處在于，可固化微粒粘結劑—磨粒混合物通過混合600g(1.3lb)粉末D和3400g(7.5lb)礦物B制備。含有成形結構的背襯A在以116cm/min(3.8ft/min)的速度傳送的過程中固化，排紅外加熱器的溫度設定為274℃(525°F)。單個永久成形結構以交錯圖案沉積，寬約12cm(4.75in)，直徑約4.44mm(0.175in)，高約1.3mm(0.051in)。單個結構重量約為0.0415g(0.0015oz)，因而密度約為2.07g/cm3(0.075lb/in3)，孔隙率約為32％。底涂層厚度約為0.152mm(0.006in)。成形結構的肖氏硬度D約為66。
實施例16實施例16按照和實施例11所示相同的方法制備，不同之處在于，用作分配設備的旋轉絲網印刷機的絲網由直徑為30.5cm(12in)、長33cm(13in)、壁厚1.27mm(0.050in)的管子組成，交錯孔分布圖案如圖8所示。這些孔寬2.54mm(0.100in)，長7.62mm(0.300in)，一排中的間距為2.54mm(0.100in)，各排中心間距5.08mm(0.200in)，所得圖案中孔密度約為1.94個孔/cm2(12.5個孔/in2)，或者說開放區域占38％。含有成形結構的背襯A在以146cm/min(4.8ft/min)的速度傳送的過程中固化，排紅外加熱器的溫度設定為232℃(450°F)。單個永久成形結構以交錯圖案沉積，寬約12cm(4.75in)，長約6.83mm(0.269in)，高約1.14mm(0.045in)。單個結構重量約為0.0333g(0.0012oz)，因而密度約為1.82g/cm3(0.066lb/in3)，孔隙率約為40％。底涂層厚度約為0.152mm(0.006in)。成形結構的肖氏硬度D約為72。
測定方法測定程序I用1010碳鋼圓盤作為工件，預先稱重，安裝在機械驅動的變速車床的心軸上，調整心軸每分鐘的轉速，使轉盤外緣的測試速度為1353表面米/分鐘(5035表面英尺/分鐘)。三個圓盤直徑均約為203mm(8in)，中心孔直徑為31.75mm(1.25in)，厚4.75mm(0.187in)，它們在心軸處并在一起，形成厚度為14.25mm(0.561in)的實體。含有預先稱重的樣品夾，且表面上安裝了大小約為216mm×38mm(8.5in×1.5in)的測試樣品的車架與轉盤水平靠近，使盤以22.2N(5lbf)的力接觸測試樣品。車架上下正切振動，振動幅度為127mm(5in)，振動速度為66mm(2.6in)/s。轉動工件與測試樣品保持接觸14秒，隨后停止接觸26秒。在一個測定序列中，這個過程重復10次，然后測定測試樣品和工件的重量損失。三個測試樣品的平均值作為每次測定的結果。測定結果列于表3。
測定程序II此測定程序與測定程序I的不同之處在于，工件與測試樣品的接觸時間為22秒，每輪接觸后測定工件和測試樣品的重量。此過程重復15次，或者直到測試樣品磨穿到背襯。記錄每輪測試中工件和測試樣品的重量損失，以此研究研磨情況隨時間的關系。記錄每個測試樣品每次測試的結果，列于表4。
測定程序III此測定方法測定了測試樣品用來在干燥條件下拋光工件時的表面粗糙度。用軌道式磨沙機(氣動，型號為88S45W109，購自Ingersoll-Rand Corp.，WoodcliffLake，NJ)研磨金屬工件(1018碳鋼)，研磨盤速為4500rpm，負重約5kg(11lb)，與金屬表面的傾角約為5度，其中軌道式磨沙機采用直徑為127mm(5in)的研磨盤，研磨盤支在合適的支撐墊、圓盤墊(部件號88740，以商品名“SKIKIT”購自3M公司，St.Paul，MN)或圓盤墊(部件號70417，以商品名“HOOKIT”購自3M公司，St.Paul，MN)上。工件在機械力作用下從磨沙機下面橫穿而過，單程152.4mm(6in)，在約7秒內完成。
所得工件表面的粗糙度用以商品名“MAHR M4PI PERTHOMETER”購自Feinpruef Corp.，Charlotte，NC的表面拋光測定裝置測定。測定沿刮擦圖案的橫向進行。記錄每次測定的拋光指數Ra和Rz(也稱Rtm)，Ra是測定值偏離中值的結果的算術平均值，Rz是最大峰至谷值的平均值。
為使起始拋光情況一致，先用涂層研磨盤(型號3M265L，粒度為180號，購自3M公司，St.Paul，MN)研磨工件一次。預調理得到的平均起始拋光情況為，Ra是0.42μm(16.9微英寸)，Rz是3.84μm(151微英寸)。所得結果列于表5。
測定結果表3所示為實施例1-7和10-16用測定程序I測定的比較結果。表3還包括比較例A、B和C的測定結果。表4所示為實施例1和5與比較例A、B和C按測定程序II測定的比較結果。
如表3和表5分別所示，批量操作制備的樣品(實施例1和5)和連續操作制備的樣品(實施例11和14)在工件切削量、測試樣品的磨損量和帶來的表面粗糙度有類似的結果。分別列于表3和表5的實施例1-10的切削量和表面粗糙度值分布較寬，表明磨具適用于不同用途。如所預料的那樣，從肉眼上看，樣品在測試期間只有少量磨損，而實際重量由于測試樣品從工件上粘附了一些金屬而增加了。
用本發明方法制備的磨具的適用于許多應用可以這樣證明，即可改變磨料尺寸和類型，改變可固化微粒粘結材料，改變磨料礦物與可固化微粒粘結材料的比例，或加入填料。例如，具有較高切削效能的磨具可用粒度較大的礦物(實施例6)，或用相同粒度的礦物但用不同微粒粘結材料(實施例5-實施例1)獲得。此外，產生較低表面粗糙度的磨具可通過降低磨料粒度(實施例13-實施例11)，或保持磨料粒度不變但改變微粒粘結材料(實施例1-實施例3)來實現。
此外，實施例11和12表明，在將臨時成形結構轉化為永久成形結構之前引入接觸輥增加其密度，能改變產品性能。壓縮磨料結構可降低磨損值，也就是說磨具的使用壽命更長。
前述實施例表明，本發明制備的磨具的研磨或拋光性能可以調節，從而根據需要除去表面上的物質，得到所需表面粗糙度。表4表明，本發明不僅提供了調節磨具性能的方法，而且提供了意想不到的使磨具的切削和拋光性能長時間保持不變的方法。比較例A和B具有高水平的初始切削性能，但在使用過程中，產品的切削性能迅速下降。實施例1和5在整個測定過程中保持一致的切削性能。實施例1和5還表明涂層磨具(比較例A和B)與表面調理產品(比較例C)之間切削性能下滑的程度。表5表明，與涂層研磨劑(比較例A和B)和表面調理研磨劑(比較例C)相比，實施例1和5的表面粗糙度下降。本發明產品明顯結合了在涂層磨具和表面調理產品之間的切削和拋光性能，而且在其使用壽命內能保持一致的性能。
實施例1和5的切削量的一致性與比較例A、B和C相比較的結果列于表6和7。切削性能的一致可這樣得到證實，即比較每個樣品在第11-15輪切削中切削量的平均值和第二輪切削中的切削量。表6和7顯示，實施例1的平均值為80.9％，實施例5為66.3％，比較例A為47.1％，比較例B為37.6％。本發明實施例第11-15輪切削中的平均切削率一般至少為60％。第11-15輪切削量平均值這樣計算，將第11-15輪切削量相加，然后除以5。
表3比較結果——測定程序I
表4比較結果——測定程序II
表5
表6
表7
以上已經結合若干實施方式對本發明進行了描述。本領域技術人員不難理解，只要不背離本發明范圍，可以對所述實施方式進行許多改變。因此，本發明的范圍不受上述結構的限制，而只受權利要求所述結構及其等價結構的限制。
權利要求
1.一種制造磨具的方法，它包括a.提供基本上水平展開的彈性背襯，該背襯包含載有至少部分固化的底涂層的第一表面和與之相背的第二表面；b.提供干燥的可流動微粒混合物，該混合物包含磨粒和可固化微粒粘結材料；c.沉積許多臨時成形結構，該結構由背襯第一表面的至少部分固化的底涂層上的所述微粒混合物組成；d.軟化所述可固化微粒粘結材料，使相鄰磨粒之間粘結起來；e.固化已經軟化的可固化微粒粘結材料，將所述臨時成形結構轉化為永久成形的結構，固化背襯第一表面上至少部分固化的底涂層。
2.權利要求1所述方法，其特征在于，彈性背襯選自紙、織造織物、非織造織物、軋光的非織造織物、聚合物膜、針織織物、開孔泡沫材料、閉孔泡沫材料和它們的組合物。
3.權利要求1所述方法，其特征在于，所述可固化微粒粘結材料選自熱固性粘結劑和熱塑性粘結劑。
4.權利要求1所述方法，其特征在于，所述底涂料以粉末形式涂布。
5.權利要求1所述方法，其特征在于，所述底涂料包含至少兩種不同粘結材料的混合物。
6.權利要求1所述方法，其特征在于，所述底涂料以粉末形式涂布，它包含熱固性粘結劑。
7.權利要求1所述方法，其特征在于，可固化微粒粘結材料選自酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、共聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、聚酰胺樹脂和它們的混合物。
8.權利要求1所述方法，其特征在于，所述干的可流動微粒混合物包括一種或多種任選添加劑，選自研磨助劑、填料、濕潤劑、表面活性劑、顏料、偶合劑、染料、引發劑、能量接收劑和它們混合物。
9.權利要求8所述方法，其特征在于，所述任選添加劑選自氟硼酸鉀、硬脂酸鋰、玻璃泡、玻璃珠、冰晶石、聚氨酯微粒、聚硅氧烷膠、聚合物微粒、固體蠟、液體蠟和它們的混合物。
10.權利要求1所述方法，其特征在于，所述磨粒選自熱解氧化鋁、陶瓷氧化鋁、溶膠氧化鋁基陶瓷、碳化硅、玻璃、氧化鈰、玻璃陶瓷、熱解氧化鋁-氧化鋯、天然破碎氧化鋁、熱處理氧化鋁、氧化鋯、石榴石、金剛砂、立方氮化硼、金剛石、硬質微粒聚合物材料、金屬、它們的組合和團聚物。
11.權利要求1所述方法，其特征在于，所述臨時成形結構以無序圖案沉積。
12.權利要求1所述方法，其特征在于，所述臨時成形結構以有序圖案沉積。
13.權利要求1所述方法，其特征在于，所述臨時成形結構的形狀選自圓錐形、斜截圓錐形、三棱錐、斜截三棱錐、四棱錐、斜截四棱錐、長方體、立方體、正圓柱體、直立開口管、半球、帶半球形遠端的正圓柱體、直立肋狀體、帶圓形遠端的直立肋狀體、多面體和它們的組合。
14.權利要求1所述方法，其特征在于，磨粒和可固化微粒粘結材料的混合物包含約5-99wt％的可固化微粒粘結材料和約95-1wt％的磨粒。
15.權利要求14所述方法，其特征在于，磨粒和可固化微粒粘結材料的混合物包含約10-90wt％的可固化微粒粘結材料和約90-10wt％的磨粒。
16.權利要求14所述方法，其特征在于，磨粒和可固化微粒粘結材料的混合物包含約50-15wt％的可固化微粒粘結材料和約50-85wt％的磨粒。
17.權利要求1所述方法，其特征在于，磨粒的平均粒徑約為2-750μm。
18.權利要求1所述方法，其特征在于，所述可固化微粒粘結材料的平均粒徑小于500μm。
19.權利要求1所述方法，其特征在于，所述可固化微粒粘結材料受熱后可發生交聯。
20.權利要求1所述方法，其特征在于，所述可固化微粒粘結材料在暴露于能源下發生交聯，所述能源選自可見光、紫外光、電子束、紅外線、感應能量和它們的組合。
21.權利要求1所述方法，其特征在于，所述可固化微粒粘結材料是聚酯樹脂。
22.權利要求1所述方法，其特征在于，所述可固化微粒粘結材料是環氧樹脂。
23.權利要求5所述方法，其特征在于，所述底涂層粉末混合物包含第一熱固性樹脂微粒和第二熱塑性樹脂微粒的混合物。
24.一種彈性磨具，它包含a.彈性背襯，具有載有底涂層的第一表面、相對的第二表面和相對的末端；b.許多成形結構，每個結構含有一個與所述背襯隔開的遠端和與背襯上底涂層相連的連接端，所述成形結構由磨粒和固化微粒粘結劑組成。
25.權利要求24所述磨具，其特征在于，彈性背襯選自織造織物、非織造織物、軋光的無紡織物、聚合物膜、針織織物、開孔泡沫材料、閉孔泡沫材料和它們的組合物。
26.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述可固化微粒粘結材料選自熱固性粘結劑和熱塑性粘結劑。
27.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述底涂料包含至少兩種不同粘結材料的混合物。
28.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述固化的微粒粘結材料選自酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、共聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、聚酰胺樹脂和它們的混合物。
29.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述混合物包括一種或多種任選添加劑，選自研磨助劑、填料、濕潤劑、表面活性劑、顏料、偶合劑、染料、引發劑、能量接收劑和它們混合物。
30.權利要求29所述磨具，其特征在于，所述任選添加劑選自氟硼酸鉀、硬脂酸鋰、玻璃泡、玻璃珠、冰晶石、聚氨酯微粒、聚硅氧烷膠、聚合物微粒、固體蠟、液體蠟和它們的混合物。
31.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述磨粒選自熱解氧化鋁、陶瓷氧化鋁、溶膠氧化鋁基陶瓷、碳化硅、玻璃、氧化鈰、玻璃陶瓷、熱解氧化鋁-氧化鋯、天然破碎氧化鋁、熱處理氧化鋁、氧化鋯、石榴石、金剛砂、立方氮化硼、金剛石、硬質微粒聚合物材料、金屬、它們的組合和團聚物。
32.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述臨時成形結構以無序圖案沉積。
33.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述臨時成形結構以有序圖案沉積。
34.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述臨時成形結構的形狀選自圓錐形、斜截圓錐形、三棱錐、斜截三棱錐、四棱錐、斜截四棱錐、長方體、立方體、正圓柱體、直立開口管、半球、帶半球形遠端的正圓柱體、直立肋狀體、帶圓形遠端的直立肋狀體、多面體和它們的組合。
35.權利要求24所述磨具，其特征在于，磨粒和固化的微粒粘結材料包含約5-99wt％的可固化微粒粘結材料和約95-1wt％的磨粒。
36.權利要求24所述磨具，其特征在于，磨粒和固化的微粒粘結材料包含約10-90wt％的可固化微粒粘結材料和約90-10wt％的磨粒。
37.權利要求24所述磨具，其特征在于，磨粒和固化的微粒粘結材料的混合物包含約50-15wt％的可固化微粒粘結材料和約50-85wt％的磨粒。
38.權利要求24所述磨具，其特征在于，磨粒的平均粒徑約為2-750μm。
39.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述微粒粘結材料的平均粒徑小于500μm。
40.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述固化的微粒粘結材料發生交聯。
41.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述固化的微粒粘結材料提供暴露于能源下發生交聯，所述能源選自可見光、紫外光、電子束、紅外線、感應能量和它們的組合。
42.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述固化的微粒粘結材料是聚酯樹脂。
43.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述固化的微粒粘結材料是環氧樹脂。
44.權利要求24所述磨具，其特征在于，所述底涂層包含第一熱固性樹脂微粒和第二熱塑性樹脂微粒的固化的混合物。
45.權利要求24所述磨具，其特征在于，其形式是環形研磨帶，通過接合背襯相對兩端形成環。
46.權利要求24所述磨具，其特征在于，其形式是圓盤。
47.權利要求24所述磨具，其特征在于，它安裝在旋轉鼓上。
48.權利要求24所述磨具，其特征在于，它還包括由兩部件組成的機械連接系統中的一個部件，該系統展開并連接到背襯的相對的第二表面上。
49.權利要求24所述磨具，其特征在于，它還包含一層壓敏粘結劑，涂敷在背襯的相對的第二表面上。
50.一種制造彈性磨具的設備，它包括a.支撐和分配彈性背襯的框架，所述彈性背襯具有第一表面和與之相對的第二表面，其中第一表面基本上水平展開；b.底涂層分配系統，用于在背襯第一表面上沉積可固化底涂層；c.底涂層固化系統，用于至少部分固化可固化底涂層材料，在背襯第一表面上提供底涂層；d.分配裝置，用于接收可固化微粒粘結材料和磨粒的混合物，沉積許多臨時成形結構，所述結構包含在背襯第一表面的至少部分固化底涂層上的可固化微粒粘結材料和磨粒的混合物；e.微粒粘結劑軟化系統，用于軟化可固化微粒粘結劑，從而將相鄰的磨粒粘結在一起；f.微粒的粘結劑固化系統，用于固化可固化微粒粘結材料，固化至少已部分固化的底涂層，將所述臨時成形結構轉化為粘著在背襯第一表面上的固化底涂層上的永久成形結構。
51.權利要求50所述設備，其特征在于，所述框架是用來支撐背襯材料輥的，并從輥上分配背襯材料。
52.權利要求50所述設備，其特征在于，所述底涂料分配系統能夠分配微粒底涂料。
53.權利要求50所述設備，其特征在于，所述底涂料固化系統能夠加熱背襯，使可固化底涂料固化。
54.權利要求50所述設備，其特征在于，所述分配裝置包括旋轉鼓，它有一個穿孔圓柱壁，里面安裝了刮棒，用來迫使部分所述混合物從孔中出來，到背襯底涂層上。
55.權利要求50所述設備，其特征在于，所述微粒粘結劑固化系統能夠加熱臨時成形結構，使微粒粘結材料固化。
56.一種研磨工件表面的方法，所述方法包括a.提供磨具，所述磨具包含i.彈性背襯，包含載有固化底涂層的第一表面、相對的第二表面和相對的末端；ii.許多成形結構，每個結構含有一個與所述背襯隔開的遠端和與背襯上底涂層相連的連接端，所述成形結構由磨粒和固化的微粒粘結劑組成。b.使工件表面與成形結構的遠端接觸；c.相對移動所述工件或所述磨具中的至少一個，同時在工件表面和磨具成形結構遠端之間提供足夠的力，以研磨和/或修飾表面。
57.權利要求56所述方法，其特征在于，所述工件包含選自金屬、塑料、木材、復合物、玻璃、陶瓷、光學材料、上漆基材、塑料涂層基材、汽車外殼、混凝土、石頭、層合物、模制塑料、燒制粘土磨具、石膏灰膠紙夾板、石膏、澆鑄地板材料、寶石、塑料片材、橡膠、皮革、織物和它們的組合的材料。
58.權利要求57所述方法，其特征在于，所述工件包含的金屬選自鋼、不銹鋼、鐵、黃銅、鋁、銅、錫、鎳、銀、鋅、金、鉑、鈷、鉻、鈦、它們的合金和它們的混合物。
59.一種彈性磨具，它包含a.彈性背襯，包含載有底涂層的第一表面、相對的第二表面和相對末端；b.許多成形結構，每個結構含有一個與所述背襯隔開的遠端和與背襯上底涂層相連的連接端，所述成形結構由磨粒和有機粘結劑組成，所述磨具與傳統涂層磨具相比，切削第一圈后，總體上仍具有基本上一致的高切削量。
60.權利要求59所述磨具，其特征在于，初始切削之后，與初始切削后的第一輪切削相比，第11-15輪切削的平均切削量至少是第二輪切削量的60％。
全文摘要
本發明提供了制造磨具的方法和設備，該方法包括提供基本上水平展開的彈性背襯(10)，該背襯包含載有至少部分固化的底涂層的第一表面(12)和與之相對的第二表面(13)；提供干的可流動微粒混合物(24)，該混合物包含磨粒和可固化微粒粘結材料；沉積許多臨時成形結構(27)，該結構由背襯第一表面(12)的至少部分固化的底涂層上的所述微粒混合物(24)組成；軟化所述可固化微粒粘結材料，使相鄰磨粒之間粘結起來；固化已經軟化的可固化微粒粘結材料，將所述臨時成型結構(27)轉化為永久成型的結構，固化背襯第一表面(10)上至少部分固化的底涂層。本發明還提供了用該方法制備的磨具。
文檔編號B24D11/06GK1671510SQ03817902
公開日2005年9月21日 申請日期2003年6月2日 優先權日2002年7月26日
發明者D·G·威爾來更, J·A·謝斯雷, L·S·莫侖 申請人:3M創新有限公司