具有多重化磨料颗粒结构的带涂层磨料制品及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种方法，所述方法通常涉及分别用单个磨料颗粒填充生产工具中的腔体的步骤。将填充的生产工具与带树脂涂层的背衬对准，以将所述磨料颗粒传送至所述带树脂涂层的背衬。将所述磨料颗粒从所述腔体传送至所述带树脂涂层的背衬上，并从与所述带树脂涂层的背衬对准的位置移除所述生产工具。固化所述树脂层后，施加并固化复胶层，并且利用合适的转换设备将带涂层磨料制品转换为片材、盘或带。

Coated abrasive products with multiple abrasive grain structures and methods of making same

The present invention relates to a method for filling a cavity in a production tool with a single abrasive particle, respectively. The filled production tool is aligned with the resin coated backing to convey the abrasive particles to the resin coated backing. The abrasive particles are conveyed from the cavity to the backing of the resin coated and removed from the position aligned with the resin coated backing. After curing the resin layer, the laminating layer is applied and cured, and the coated abrasive products are converted into sheets, plates or belts with suitable conversion equipment.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多重化磨料颗粒结构的带涂层磨料制品及制备方法
本公开广义地涉及磨料颗粒以及使用磨料颗粒制备各种磨料制品的方法。
技术介绍
带涂层磨料制品通常通过将磨料颗粒滴涂或静电涂覆到带树脂涂层的背衬上而实现涂覆。在这两种方法中，静电涂覆通常为优选的，因为它为纵横比不为1的晶粒提供了一定程度的取向控制。一般来讲，磨料颗粒及其切削点的位置和取向对于决定磨料性能很重要。
技术实现思路
磨料制品中磨料颗粒相对于切削方向的取向很重要。切削效率和磨料颗粒碎裂机制随着磨料颗粒取向而变化。对于三角形磨料颗粒，为改善切削和破碎情况，一般优选磨料制品和/或工件的相对运动使得三角形的边缘而不是三角形的面参与切削运动。如果三角形的面暴露于切削方向上，通常三角形将会在靠近基部和磨削平面外碎裂，导致该特定三角形磨料颗粒无法再发挥研磨作用。磨料制品中磨料颗粒的间距也很重要。常规方法诸如滴涂和静电沉积等提供了随机分布的间距和间隙，随机团聚通常导致其中两个或三个成型磨料颗粒最终在靠近成型磨料颗粒的顶端或上表面处彼此接触，其中所述成型磨料颗粒被布置为彼此呈随机角度。团块大致类似于由两个成型磨料颗粒向彼此倾斜而形成的锥体。随机团聚可导致切削性能较差，其原因包括：成型磨料颗粒相对于预期的相对运动未能很好地对准；这些区域内局部放大的磨损随磨料的使用而变平；以及在使用过程中由于相互机械增强作用的存在而导致团块中的成型磨料颗粒无法适当地碎裂和破碎。这导致晶粒钝化和磨平，相比于其中成型磨料颗粒具有更特定的图案和间距的带涂层磨料制品，通常覆以来自工件的金属导致不期望的热量积聚。基于上述原因，期望拥有替代方法和设备以用于彼此接近的磨料颗粒(尤其是成型磨料颗粒)的定位和取向，同时避免静电和滴涂方法引起的聚集问题。待审的PCT专利申请PCT/US2014/069726、PCT/US2014/071855和PCT/US2014/069680公开了制备磨料制品的方法、用于制备磨料制品的设备和用于磨料颗粒定位系统的生产工具，这些专利申请以引用方式并入本文。本专利技术提供了一种具有多个尺寸被设定为容纳单个成型磨料颗粒的腔体的生产工具，该生产工具用于将成型磨料颗粒精确定位、旋转取向并传送至带涂层背衬，从而形成工程化磨料层，其中针对特定的磨削应用，可预先确定和控制磨料层中的各个成型磨料颗粒的大部分、60％、70％、80％、90％或95％的X-Y间距和旋转取向。专利技术人现已确定，当成型磨料颗粒的厚度减小至生产工具的腔体开口宽度的一半以下时，意外发现这使得两个、三个或甚至四个或更多个成型磨料颗粒能够填充到生产工具的每个腔体中，同时其取向的方式与之前使用的单个较大的成型磨料颗粒相同。在一定的磨削条件下，彼此接近且处于相同径向取向的两个或更多个成型磨料颗粒比具有相等的总体厚度的单个成型磨料颗粒提供了更优异的磨削效果，并且避免了上文所述的随机团聚问题。因此，本专利技术提供了一种具有多个尺寸被设定为容纳至少两个成型磨料颗粒的腔体的生产工具，该生产工具用于将成型磨料颗粒精确定位、旋转取向并传送至带涂层背衬，从而形成具有多重化磨料结构的工程化磨料层，其中针对特定的磨削应用，可预先确定和控制磨料层中的各个成型磨料颗粒的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％的X-Y间距和旋转取向。就用于成型磨料颗粒的等边三角板而言，在一个实施方案中，成型磨料颗粒的面可彼此平行并接近，各个面以小于颗粒厚度的距离间隔开或相互接触。成型磨料颗粒在每个腔体内双重化、三重化或多重化为单个成型磨料颗粒的层，以形成一个较大的多重化磨料结构。然后将这些多重化磨料结构从生产工具的腔体中传送至带涂层的背衬上，使得在磨料层中形成多重化磨料结构的预先确定的图案，其中每个多重化磨料结构与相邻的多重化磨料结构在X方向和Y方向上间隔预先确定的距离并且具有绕Z轴的预先确定的旋转取向。在一个实施方案中，本专利技术涉及一种带涂层磨料制品，该带涂层磨料制品包括：背衬和通过底胶层附着到背衬的磨料层；其中磨料层包括：具有多重化磨料结构的图案化磨料层，该多重化磨料结构包括两个或更多个彼此接近的成型磨料颗粒；并且每个多重化磨料结构与相邻的多重化磨料结构间隔预先确定的距离以形成图案化磨料层。在另一个实施方案中，本专利技术提供了一种在带树脂涂层的背衬上制备图案化磨料层的方法，该方法包括以下步骤：提供具有分配表面的生产工具，该分配表面带有彼此间隔预先确定的距离的腔体；填充分配表面中的腔体的至少30％，使得在单独的腔体中填充两个或更多个成型磨料颗粒，以形成包括两个或更多个彼此接近的成型磨料颗粒的多重化磨料结构；将带树脂涂层的背衬与分配表面对准，其中树脂层面向分配表面；将腔体中的成型磨料颗粒传送至带树脂涂层的背衬并将成型磨料颗粒附接到树脂层；以及移除生产工具以使图案化磨料层中的多重化磨料结构暴露在带树脂涂层的背衬上。如本文所用，关于载体构件中的磨料颗粒或腔体的术语“精确成型”分别是指具有由表面相对光滑的侧面限定的三维形状的磨料颗粒或腔体，这些侧面通过精确限定的锐边来界定和接合，这些锐边的边缘长度不同并且具有由各侧面相交所限定的不同端点。如本文所用，关于腔体的术语“可移除地且完全地设置在内”意指磨料颗粒可仅通过重力从腔体中移除，但在实施过程中，也可采用其它的力(例如，空气压力、真空或机械冲击或振动)。如本文所用，术语“预先确定的”意指所用的生产工具在其分配表面上具有多个彼此在X方向和Y方向上以已知距离间隔开的腔体，并且腔体开口的围绕垂直于分配表面延伸的Z轴的旋转取向是选定且已知的。每个腔体的间距和旋转取向形成分配表面中的腔体图案。当生产工具用成型磨料颗粒填充并且被传送至带涂层的背衬以形成磨料层时，成型磨料颗粒基本上复制了磨料层中工具的腔体图案。不要求完全复制，因为出于故意或无意，某些腔体可能未填充成型磨料颗粒，并且在将成型磨料颗粒传送出腔体并传送到带涂层的背衬上的过程中可能导致间距或取向略有差别。如本文所用，术语“多重化磨料结构”意指彼此接近的两个或更多个成型磨料颗粒，并且其中围绕从多重化磨料结构中每个成型磨料颗粒的图案化磨料层延伸的Z轴的旋转取向大致相同。在一些实施方案中，“接近”意指多重化磨料结构中的各个成型磨料颗粒之间的间距小于成型磨料颗粒的宽度，小于多重化磨料结构中成型磨料颗粒的宽度的3/4、1/2或1/4，或使得多重化磨料结构中的每个成型磨料颗粒接触相邻的成型磨料颗粒。在一些实施方案中，“大致相同的旋转取向”意指多重化磨料结构中的每个成型磨料颗粒的旋转取向在±30度、±20度、±10度或±5度内。在考虑具体实施方式及所附权利要求书之后，将进一步理解本公开的特征和优点。附图说明图1为根据本公开的用于制备带涂层磨料制品的设备的示意图。图2A为根据本公开的示例性生产工具200的示意性透视图。图2B为图2A中圆圈标示区域的放大视图。图2C为成型磨料颗粒的放大视图。图3A为适合用作生产工具200中的腔体220的示例性腔体320设计的放大示意性俯视图。图3B为沿平面3B-3B截取的图3A的剖视图。图3C为沿平面3C-3C截取的图3A的剖视图。图4A为适合用作生产工具200中的腔体220的示例性腔体420设计的放大示意性俯视图。图4B为沿平面4B-4B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带涂层磨料制品，所述带涂层磨料制品包括：背衬和通过底胶层附着到所述背衬的磨料层；其中所述磨料层包括：具有多重化磨料结构的图案化磨料层，所述多重化磨料结构包括两个或更多个彼此接近的成型磨料颗粒；并且每个多重化磨料结构与相邻的多重化磨料结构间隔预先确定的距离以形成所述图案化磨料层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.21 US 62/040,1721.一种带涂层磨料制品，所述带涂层磨料制品包括：背衬和通过底胶层附着到所述背衬的磨料层；其中所述磨料层包括：具有多重化磨料结构的图案化磨料层，所述多重化磨料结构包括两个或更多个彼此接近的成型磨料颗粒；并且每个多重化磨料结构与相邻的多重化磨料结构间隔预先确定的距离以形成所述图案化磨料层。2.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品，其中所述多重化结构包括2至10个成型磨料颗粒。3.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品，其中所述多重化结构包括2至5个成型磨料颗粒。4.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中所述成型磨料颗粒包括各自具有一对相对的面的三角形磨料颗粒，并且所述多重化磨料结构中的每个所述成型磨料颗粒上的所述一对相对的面彼此平行。5.根据权利要求4所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括多行平行的所述多重化磨料结构。6.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括多行平行的所述多重化磨料结构。7.根据权利要求4所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括多个呈同心圆的所述多重化磨料结构。8.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括多个呈同心圆的所述多重化磨料结构。9.根据权利要求4所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括呈螺旋图案的所述多重化磨料结构。10.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括呈螺旋图案的所述多重化磨料结构。11.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括所述多重化磨料结构与单个的成型磨料颗粒的组合。12.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括所述多重化磨料结构与压碎的磨料颗粒的组合。13.根据权利要求13所述的带涂层磨料制品，其中所述图案化磨料层包括所述多重化磨料结构与单个的成型磨料颗粒和压碎的磨料颗粒的组合。14.根据权利要求1至3所述的带涂层磨料制品，其中绕Z轴的旋转取向在±30度内，所述Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·J·凯佩特，约翰·T·博登，斯科特·R·卡勒，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US