具有旋转对齐的成形陶瓷磨粒的带涂层磨料制品及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有多个成形陶瓷磨粒的带涂层磨料制品，所述多个成形陶瓷磨粒的每个都具有表面特征结构。所述多个成形陶瓷磨粒由包含树脂性粘合剂的底胶层附接到柔性背衬而形成磨料层。所述表面特征结构具有指定的z-方向旋转取向，并且所述磨料层中所述指定的z-方向旋转取向比表面特征结构的随机z-方向旋转取向发生得更频繁。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有旋转对齐的成形陶瓷磨粒的带涂层磨料制品
技术介绍
磨粒和由磨粒制造的磨料制品可用于在产品制造过程中研磨、磨光（finish）或磨削多种材料和表面。因此，一直存在对磨粒和/或磨料制品的成本、性能或寿命进行改善的需求。三角形成型磨粒和使用三角形成型磨粒制造的磨料制品公开于授予Berg的第5,201,916号美国专利、授予Rowenhorst的第5,366,523号美国专利以及授予Berg的第5,984,988号美国专利中。在一个实施例中，磨粒的形状包括等边三角形。三角形成型磨粒可用于制造能够增大切削速率的磨料制品。
技术实现思路
成型磨粒通常可具有优于随机粉碎的磨粒的性能。通过控制磨粒的形状，可以控制磨料制品的所得性能。本专利技术人已发现，通过进一步控制成型磨粒的z-方向旋转取向，可改变所得带涂层磨料制品的切削量和光洁度。带涂层磨料制品常规通过向背衬上的底胶层上静电涂覆（电涂）磨粒或是向底胶层上滴涂磨粒来制成。如美国专利第2,370,636号中所示使用常规的静电沉积方法通过使用静电场来抵抗重力作用而将磨粒垂直地推进到底胶层上从而直立地施加磨粒不可能控制带涂层磨料制品中磨粒的z-方向旋转取向。粘附到底胶层的磨粒将具有随机的z-方向旋转取向，因为在通过静电场从传送带移除粒子时粒子的旋转是随机且不受控制的。相似地，在滴涂的带涂层磨料制品中，颗粒的z-方向旋转取向是随机的，因为颗粒从料斗进给并在重力的作用下落到底胶层上。在刚性研磨工具的制造过程中，采用金属结合剂和金刚石磨粒，可使用丝网来向刚性支承物如金属盘以特定的图案或网格施加金刚石磨粒。然而，金刚石通常不取向为具有任何特定的z-方向旋转取向，并且筛孔使得金刚石在被置于筛孔中时可在任何方向上自由旋转。有时金刚石相对于其最大硬度的内部结晶学方向取向，如U.S.5,453,106中所讨论；但迄今为止，参照粒子的表面特征结构旋转对齐成形陶瓷磨粒以增大切削量或改变所得光洁度并未得到认识。本专利技术人已发现，使用具有精确地间隔开并对齐的非圆形孔以固持各个磨粒于固定位置中的精密丝网可以旋转对齐磨粒的表面特征结构于特定的z-方向旋转取向。表面特征结构的对齐可用来增强表面特征结构的切削作用或改变工件上因所述表面特征结构而产生的光洁度。此外，精密丝网可用来通过使磨料层中的磨粒产生预定的图案来控制磨粒的密度而无需任何特定的旋转取向。与静电涂覆方法可获得的相比，这些图案可在带涂层背衬上获得显著更多的三角形成形磨粒“顶点朝上”的布置；尤其是在带涂层背衬上较高的成形磨粒密度下。另外，可构建具有预定图案的工程磨料层，其中x和y方向上的间距连同磨粒关于穿过背衬和磨粒的z-轴的z-方向旋转取向一起得到控制。因此，在一个实施例中，本专利技术涉及一种带涂层磨料制品，其包含：多个成形陶瓷磨粒，每个都具有表面特征结构；所述多个成形陶瓷磨粒由包含树脂性粘合剂的底胶层附接到柔性背衬而形成磨料层；所述表面特征结构具有指定的z-方向旋转取向；并且其中所述磨料层中所述指定的z-方向旋转取向比表面特征结构的随机z-方向旋转取向发生得更频繁。附图说明本领域的普通技术人员应当了解，本专利技术的讨论仅是针对示例性实施例的描述，其并不旨在限制本专利技术的更广泛的方面，其中更广泛的方面体现在示例性构造中。图1A和1B示意了成型磨粒的一个实施例的顶视图和侧视图。图1C示意了带涂层磨料制品的侧视图。图2A和2B为带涂层磨料制品的一个实施例的顶视图，该带涂层磨料制品具有z-方向旋转对齐的图1A和1B的成型磨粒。图2C为用来制造图2A的带涂层磨料制品的丝网的一部分的顶视图，该丝网具有多个旋转对齐的孔。图3A和3B为带涂层磨料制品的另一个实施例的顶视图，该带涂层磨料制品具有z-方向旋转对齐的图1A和1B的成型磨粒。图3C为用来制造图3A的带涂层磨料制品的丝网的一部分的顶视图，该丝网具有多个旋转对齐的孔。图4A和4B为带涂层磨料制品的另一个实施例的顶视图，该带涂层磨料制品具有z-方向旋转对齐的图1A和1B的成型磨粒。图4C为用来制造图4A的带涂层磨料制品的丝网的一部分的顶视图，该丝网具有多个旋转对齐的孔。图5A和5B为带涂层磨料制品的另一个实施例的顶视图，该带涂层磨料制品具有z-方向旋转对齐的图1A和1B的成型磨粒。图5C为用来制造图5A的带涂层磨料制品的丝网的一部分的顶视图，该丝网具有多个旋转对齐的孔。图6和7为本专利技术的各个实例的磨削性能的曲线图。图8为形成带涂层磨料制品的两种不同方法的切削量对密涂层密度百分数的曲线图。在说明书和附图中重复使用的参考标号旨在表示本专利技术相同或类似的特征或元件。定义如本文所用，词语“包含”、“具有”和“包括”在法律上是具有等同含义的开放型术语。因此，除了列举的元件、功能、步骤或限制之外，还可以有其他未列举的元件、功能、步骤或限制。如本文所用，术语“磨料分散体”意指可转化为引入到模具腔体中的α-氧化铝的α-氧化铝前体。可将该组合物称为磨料分散体，直到足量的挥发性组分被移除进而使磨料分散体凝固为止。如本文所用，“成形陶瓷磨粒”意指具有至少部分地复制的形状的陶瓷磨粒。制备成形磨粒的非限制性工艺包括：在具有预定形状的模具中使前体磨粒成形；通过具有预定形状的孔口挤出所述前体磨粒；通过在具有预定形状的印刷丝网中的开口印刷所述前体磨粒；或者将所述前体磨粒压印为预定形状或图案。成形陶瓷磨粒的非限制性例子包括在模具中形成的成型磨粒，例如如美国专利第RE35,570号、第5,201,916号和第5,984,998号中所公开的三角形板；或者由圣戈班磨料公司（Saint-GobainAbrasives）生产的通常具有圆形横截面的挤出细长陶瓷棒/细丝，其例子在美国专利第5,372,620中有公开。本文使用的成形磨粒不包括通过机械压碎操作获得的随机大小的磨粒。如本文所用，术语“成型磨粒前体”意指通过从磨料分散体（当其位于模具腔体中时）移除足量的挥发性组分以形成凝固体的方式所产生的未熔结颗粒，该凝固体可从模具腔体移除，并且在后续处理操作中基本上保持其模制形状。如本文所用，术语“成型磨粒”意指磨粒的至少一部分具有预定形状的陶瓷磨粒，该预定形状由用于形成成型磨粒前体的模具腔体复制而成。除了在磨料碎片（例如，如美国专利公布US2009/0169816中所述）的情况下，成型磨粒通常会具有基本上复制了用来形成成型磨粒的模具腔体的预定几何形状。本文使用的成型磨粒不包括通过机械压碎操作获得的随机大小的磨粒。如本文所用，“z-方向旋转取向”意指当粒子由底胶层附接到背衬时粒子关于以相对于背衬成90度的角穿过粒子和穿过背衬的z-轴的角旋转。具体实施方式具有倾斜侧壁的成形磨粒参见图1A、图1B、和图1C，该图示出具有倾斜侧壁22的示例性成形磨粒20。自具有倾斜侧壁22的成型磨粒20所制备的材料包括陶瓷，具体地，在一个实施例中包括α-氧化铝。α-氧化铝粒子可由氧化铝一水合物的分散体制成，该分散体被胶凝、模制成型、干燥定型、煅烧并然后烧结。成形磨粒的形状得以保持，而无需粘结剂以在粘结剂中形成包括磨粒（随后形成为成形结构）的团聚物。通常，具有倾斜侧壁22的成形磨粒20包括薄主体，该薄主体具有第一面24和第二面26，并且厚度为t。第一面24和第二面26通过至少一个倾斜侧壁2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.16 US 61/443,4181.一种具有旋转对齐的成形陶瓷磨粒的带涂层磨料制品，所述带涂层磨料制品包含：多个成形陶瓷磨粒，所述多个成形陶瓷磨粒每个具有表面特征结构；所述多个成形陶瓷磨粒由包含树脂性粘合剂的底胶层附接到柔性背衬而形成磨料层；所述表面特征结构具有指定的z-方向旋转取向；和其中所述磨料层中所述指定的z-方向旋转取向比所述表面特征结构的随机z-方向旋转取向发生得更频繁。2.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品，所述带涂层磨料制品包含施加在附接到所述柔性背衬的所述多个成形陶瓷磨粒上的复胶层。3.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品，其中所述表面特征结构包括大体平的表面。4.根据权利要求3所述的带涂层磨料制品，其中所述带涂层磨料制品包括盘，所述指定的z-方向旋转取向使所述大体平的表面周向地定位，并且由所述多个成形陶瓷磨粒产生的图案包含多个同心圆。5.根据权利要求3所述的带涂层磨料制品，其中所述带涂层磨料制品包括片或带，所述指定的z-方向旋转取向使所述大体平的表面相对所述带或所述片的纵轴以0度的角度定位，并且由所述多个成形陶瓷磨粒产生的图案包含多条平行线。6.根据权利要求3所述的带涂层磨料制品，其中所述带涂层磨料制品包括盘，所述指定的z-方向旋转取向使所述大体平的表面径向地定位，并且由所述多个成形陶瓷磨粒产生的图案包含多个同心圆。7.根据权利要求3所述的带涂层磨料制品，其中所述带涂层磨料制品包括片或带，所述指定的z-方向旋转取向使所述大体平的表面相对所述带或所述片的纵轴以90度的角度定位，并且由所述多个成形陶瓷磨粒产生的图案包含多条平行线。8.根据权利要求3所述的带涂层磨料制品，其中所述带涂层磨料制品包括盘，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·J·凯佩特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
国别省市：