具有多重化磨料顆粒結構的帶涂層磨料制品及制備方法與流程

本公開廣義地涉及磨料顆粒以及使用磨料顆粒制備各種磨料制品的方法。

背景技術：

帶涂層磨料制品通常通過將磨料顆粒滴涂或靜電涂覆到帶樹脂涂層的背襯上而實現涂覆。在這兩種方法中，靜電涂覆通常為優選的，因為它為縱橫比不為1的晶粒提供了一定程度的取向控制。一般來講，磨料顆粒及其切削點的位置和取向對于決定磨料性能很重要。

技術實現要素：

磨料制品中磨料顆粒相對于切削方向的取向很重要。切削效率和磨料顆粒碎裂機制隨著磨料顆粒取向而變化。對于三角形磨料顆粒，為改善切削和破碎情況，一般優選磨料制品和/或工件的相對運動使得三角形的邊緣而不是三角形的面參與切削運動。如果三角形的面暴露于切削方向上，通常三角形將會在靠近基部和磨削平面外碎裂，導致該特定三角形磨料顆粒無法再發揮研磨作用。

磨料制品中磨料顆粒的間距也很重要。常規方法諸如滴涂和靜電沉積等提供了隨機分布的間距和間隙，隨機團聚通常導致其中兩個或三個成型磨料顆粒最終在靠近成型磨料顆粒的頂端或上表面處彼此接觸，其中所述成型磨料顆粒被布置為彼此呈隨機角度。團塊大致類似于由兩個成型磨料顆粒向彼此傾斜而形成的錐體。隨機團聚可導致切削性能較差，其原因包括：成型磨料顆粒相對于預期的相對運動未能很好地對準；這些區域內局部放大的磨損隨磨料的使用而變平；以及在使用過程中由于相互機械增強作用的存在而導致團塊中的成型磨料顆粒無法適當地碎裂和破碎。這導致晶粒鈍化和磨平，相比于其中成型磨料顆粒具有更特定的圖案和間距的帶涂層磨料制品，通常覆以來自工件的金屬導致不期望的熱量積聚。

基于上述原因，期望擁有替代方法和設備以用于彼此接近的磨料顆粒(尤其是成型磨料顆粒)的定位和取向，同時避免靜電和滴涂方法引起的聚集問題。

待審的PCT專利申請PCT/US2014/069726、PCT/US2014/071855和PCT/US2014/069680公開了制備磨料制品的方法、用于制備磨料制品的設備和用于磨料顆粒定位系統的生產工具，這些專利申請以引用方式并入本文。本發明提供了一種具有多個尺寸被設定為容納單個成型磨料顆粒的腔體的生產工具，該生產工具用于將成型磨料顆粒精確定位、旋轉取向并傳送至帶涂層背襯，從而形成工程化磨料層，其中針對特定的磨削應用，可預先確定和控制磨料層中的各個成型磨料顆粒的大部分、60％、70％、80％、90％或95％的X-Y間距和旋轉取向。

發明人現已確定，當成型磨料顆粒的厚度減小至生產工具的腔體開口寬度的一半以下時，意外發現這使得兩個、三個或甚至四個或更多個成型磨料顆粒能夠填充到生產工具的每個腔體中，同時其取向的方式與之前使用的單個較大的成型磨料顆粒相同。在一定的磨削條件下，彼此接近且處于相同徑向取向的兩個或更多個成型磨料顆粒比具有相等的總體厚度的單個成型磨料顆粒提供了更優異的磨削效果，并且避免了上文所述的隨機團聚問題。因此，本發明提供了一種具有多個尺寸被設定為容納至少兩個成型磨料顆粒的腔體的生產工具，該生產工具用于將成型磨料顆粒精確定位、旋轉取向并傳送至帶涂層背襯，從而形成具有多重化磨料結構的工程化磨料層，其中針對特定的磨削應用，可預先確定和控制磨料層中的各個成型磨料顆粒的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％的X-Y間距和旋轉取向。

就用于成型磨料顆粒的等邊三角板而言，在一個實施方案中，成型磨料顆粒的面可彼此平行并接近，各個面以小于顆粒厚度的距離間隔開或相互接觸。成型磨料顆粒在每個腔體內雙重化、三重化或多重化為單個成型磨料顆粒的層，以形成一個較大的多重化磨料結構。然后將這些多重化磨料結構從生產工具的腔體中傳送至帶涂層的背襯上，使得在磨料層中形成多重化磨料結構的預先確定的圖案，其中每個多重化磨料結構與相鄰的多重化磨料結構在X方向和Y方向上間隔預先確定的距離并且具有繞Z軸的預先確定的旋轉取向。

在一個實施方案中，本發明涉及一種帶涂層磨料制品，該帶涂層磨料制品包括：背襯和通過底膠層附著到背襯的磨料層；其中磨料層包括：具有多重化磨料結構的圖案化磨料層，該多重化磨料結構包括兩個或更多個彼此接近的成型磨料顆粒；并且每個多重化磨料結構與相鄰的多重化磨料結構間隔預先確定的距離以形成圖案化磨料層。

在另一個實施方案中，本發明提供了一種在帶樹脂涂層的背襯上制備圖案化磨料層的方法，該方法包括以下步驟：提供具有分配表面的生產工具，該分配表面帶有彼此間隔預先確定的距離的腔體；填充分配表面中的腔體的至少30％，使得在單獨的腔體中填充兩個或更多個成型磨料顆粒，以形成包括兩個或更多個彼此接近的成型磨料顆粒的多重化磨料結構；將帶樹脂涂層的背襯與分配表面對準，其中樹脂層面向分配表面；將腔體中的成型磨料顆粒傳送至帶樹脂涂層的背襯并將成型磨料顆粒附接到樹脂層；以及移除生產工具以使圖案化磨料層中的多重化磨料結構暴露在帶樹脂涂層的背襯上。

如本文所用，關于載體構件中的磨料顆粒或腔體的術語“精確成型”分別是指具有由表面相對光滑的側面限定的三維形狀的磨料顆粒或腔體，這些側面通過精確限定的銳邊來界定和接合，這些銳邊的邊緣長度不同并且具有由各側面相交所限定的不同端點。

如本文所用，關于腔體的術語“可移除地且完全地設置在內”意指磨料顆粒可僅通過重力從腔體中移除，但在實施過程中，也可采用其它的力(例如，空氣壓力、真空或機械沖擊或振動)。

如本文所用，術語“預先確定的”意指所用的生產工具在其分配表面上具有多個彼此在X方向和Y方向上以已知距離間隔開的腔體，并且腔體開口的圍繞垂直于分配表面延伸的Z軸的旋轉取向是選定且已知的。每個腔體的間距和旋轉取向形成分配表面中的腔體圖案。當生產工具用成型磨料顆粒填充并且被傳送至帶涂層的背襯以形成磨料層時，成型磨料顆粒基本上復制了磨料層中工具的腔體圖案。不要求完全復制，因為出于故意或無意，某些腔體可能未填充成型磨料顆粒，并且在將成型磨料顆粒傳送出腔體并傳送到帶涂層的背襯上的過程中可能導致間距或取向略有差別。

如本文所用，術語“多重化磨料結構”意指彼此接近的兩個或更多個成型磨料顆粒，并且其中圍繞從多重化磨料結構中每個成型磨料顆粒的圖案化磨料層延伸的Z軸的旋轉取向大致相同。在一些實施方案中，“接近”意指多重化磨料結構中的各個成型磨料顆粒之間的間距小于成型磨料顆粒的寬度，小于多重化磨料結構中成型磨料顆粒的寬度的3/4、1/2或1/4，或使得多重化磨料結構中的每個成型磨料顆粒接觸相鄰的成型磨料顆粒。在一些實施方案中，“大致相同的旋轉取向”意指多重化磨料結構中的每個成型磨料顆粒的旋轉取向在±30度、±20度、±10度或±5度內。

在考慮具體實施方式及所附權利要求書之后，將進一步理解本公開的特征和優點。

附圖說明

圖1為根據本公開的用于制備帶涂層磨料制品的設備的示意圖。

圖2A為根據本公開的示例性生產工具200的示意性透視圖。

圖2B為圖2A中圓圈標示區域的放大視圖。

圖2C為成型磨料顆粒的放大視圖。

圖3A為適合用作生產工具200中的腔體220的示例性腔體320設計的放大示意性俯視圖。

圖3B為沿平面3B-3B截取的圖3A的剖視圖。

圖3C為沿平面3C-3C截取的圖3A的剖視圖。

圖4A為適合用作生產工具200中的腔體220的示例性腔體420設計的放大示意性俯視圖。

圖4B為沿平面4B-4B截取的圖4A的示意性剖視圖。

圖4C為沿平面4C-4C截取的圖4A的示意性剖視圖。

圖5A為生產工具中縱橫比為3:1的成型磨料顆粒。

圖5B為由圖5A的工具制成的帶涂層磨料制品的磨料表面(實施例1)。

圖6A為生產工具中縱橫比為5:1的成型磨料顆粒。

圖6B為由圖6A的工具制成的帶涂層磨料制品的磨料表面(實施例3)。

圖7A為生產工具中縱橫比為6:1的成型磨料顆粒。

圖7B為由圖7A的工具制成的帶涂層磨料制品的磨料表面(實施例6)。

圖8為實施例1、實施例3和實施例6的總切削量與縱橫比的圖形表示。

圖9為實施例9-12的切削量與循環次數的結果曲線圖。

圖10A為由圖2A的生產工具制成的具有雙重化磨料結構的帶涂層磨料制品。

圖10B為具有雙重化磨料結構的帶涂層磨料制品的表面的圖示。

在說明書和附圖中重復使用的參考符號旨在表示本公開相同或類似的特征或元件。應當理解，本領域的技術人員可設計出落入本公開原理的范圍和實質內的許多其它的修改形式和實施方案。附圖可不按比例繪制。

具體實施方式

帶涂層磨料制品制備設備

現在參見圖1和圖2，根據本公開的帶涂層磨料制品制備設備90包括可移除地設置在生產工具200的腔體220內的磨料顆粒92，該生產工具具有第一幅材路徑99，該第一幅材路徑引導生產工具穿過帶涂層磨料制品制備設備，使得其纏繞磨料顆粒傳送輥122外周的一部分。該設備通常包括例如退繞裝置100、底膠層遞送系統102和底膠層涂覆器104。這些部件退繞背襯106，經由底膠層遞送系統102將底膠層樹脂108遞送至底膠層涂覆器104，并將底膠層樹脂施加到背襯的第一主表面112上。然后，使用惰輥116定位帶樹脂涂層的背襯114以將磨料顆粒92施加到涂覆有底膠層樹脂108的第一主表面112上。用于帶樹脂涂層的背襯114的第二幅材路徑132引導帶樹脂涂層的背襯穿過帶涂層磨料制品制備設備，使得其用被定位成面向生產工具的分配表面的樹脂層纏繞磨料顆粒傳送輥122的外周的一部分，其中生產工具被定位在帶樹脂涂層的背襯114與磨料顆粒傳送輥122的外周之間。合適的退繞裝置、底膠層遞送系統、底膠層樹脂、涂布機和背襯是本領域的技術人員已知的。底膠層遞送系統102可以是包含底膠層樹脂的簡單的盤子或容器，也可以是具有儲罐和遞送管件的泵送系統，用于將底膠層樹脂轉移至所需的位置。背襯106可以是布料、紙材、膜、非織造布、稀松布或其它幅材基底。底膠層涂覆器可以是例如涂布機、輥涂機、噴涂系統或桿涂布機。另選地，預涂覆的帶涂層背襯可通過惰輥116進行定位，以將磨料顆粒施加到第一主表面。

如本文稍后所述，生產工具200包括多個腔體220，所述腔體與預期容納于其中的磨料顆粒具有互補的形狀。磨料顆粒喂料機118向生產工具供應至少一些磨料顆粒。優選地，磨料顆粒喂料機118供應過量的磨料顆粒，使得生產工具的沿縱向的單位長度上存在的磨料顆粒多于腔體中存在的磨料顆粒。供應過量的磨料顆粒有助于確保生產工具內的所有腔體最終都填充有磨料顆粒。由于針對特定的磨削應用，磨料顆粒的支撐區域和間距通常被設計到生產工具中，因此希望不產生過多未填充的腔體。磨料顆粒喂料機118通常具有與生產工具相同的寬度并在生產工具的整個寬度上供應磨料顆粒。磨料顆粒喂料機118可以是例如振動喂料機、料斗、斜槽、筒倉、滴式涂布機或螺旋喂料機。

任選地，在磨料顆粒喂料機118后設置有填充輔助構件120，以使磨料顆粒圍繞生產工具200的表面移動并幫助磨料顆粒取向或滑入腔體220中。填充輔助構件120可以是例如刮粉刀、毛氈擦拭器、具有多根刷毛的刷子、振動系統、鼓風機或氣刀、真空箱125或它們的組合。填充輔助構件使磨料顆粒在分配表面212(圖1中生產工具200的頂部或上表面)上移動、平移、吸取或攪拌，以將更多的磨料顆粒置于腔體中。在不含填充輔助構件的情況下，通常掉到分配表面212上的磨料顆粒的至少一些直接落入腔體中且無需進一步移動，但是其它磨料顆粒則需要一些附加的移動才可進入腔體中。任選地，填充輔助構件120可以在與縱向交叉的方向上側向擺動，或以其它方式進行相對運動，諸如使用合適的驅動力相對于生產工具200的表面呈圓形或橢圓形運動，以幫助使磨料顆粒完全填充生產工具中的每個腔體220。通常，如果使用刷子作為填充輔助構件，則刷毛可覆蓋分配表面的一部分，在縱向上覆蓋2英寸-4英寸(5.0cm-10.2cm)的長度，優選地覆蓋分配表面的寬度的全部或幾乎全部，并且輕輕停留在分配表面上或分配表面正上方，并具有適度的靈活性。如果使用真空箱125作為填充輔助構件，真空箱通常與具有完全延伸穿過生產工具的腔體的生產工具結合使用；然而，具有實心背部表面的生產工具可具有優勢，因為它將使生產工具變平并且更加平坦，從而改善對腔體的填充。真空箱125位于磨料顆粒喂料機118附近，并且可以位于磨料顆粒喂料機之前或之后，或覆蓋在140處大致示出的設備的磨料顆粒填充和過量移除部分中的一對惰輥116之間的幅材跨度的任何部分。另選地，生產工具可以由承板或板支撐或推動，以作為真空箱125的替代或補充幫助生產工具在設備的這一部分保持平坦。在其中磨料顆粒完全容納于生產工具的腔體內(即其中腔體中的大部分(例如，80％、90％或95％)磨料顆粒未延伸穿過生產工具的分配表面)的實施方案中，填充輔助構件更易于使磨料顆粒在生產工具的分配表面上移動，且不使已經容納于單個腔體中的單個磨料顆粒移出腔體。

任選地，隨著生產工具沿縱向推進，腔體220移至較高的高度，并且可任選地達到的高度高于用于將磨料顆粒分配到生產工具的分配表面上的磨料顆粒喂料機的出口高度。如果生產工具為環形帶，則該環形帶具有正斜面，以在其移動經過磨料顆粒喂料機118時推進至較高的高度。如果生產工具為輥，則磨料顆粒喂料機118可被定位成使得它在輥的外周的上止點之前將磨料顆粒施加到輥上，諸如在輥的面上呈270度至350度之間，其中繞輥順時針行進時的上止點為0度(輥在操作中順時針轉動)。據信，將磨料顆粒施加到生產工具的傾斜分配表面212上能夠更好地填充腔體。磨料顆粒可在生產工具的傾斜分配表面212上向下滑動或滾動，從而提高其落入腔體的可能性。在其中磨料顆粒完全容納于生產工具的腔體內(即其中腔體中的大部分(例如，80％、90％或95％)磨料顆粒未延伸穿過生產工具的分配表面)的實施方案中，斜面還可幫助從生產工具的分配表面移除過量的磨料顆粒，因為過量的磨料顆粒可以朝向進入端滑出生產工具的分配表面。斜面可為零度至最高其中磨料顆粒開始滑出腔體的角度。優選的斜面將取決于磨料顆粒形狀以及將磨料顆粒保持在腔體中的力(例如，摩擦或真空)的大小。在一些實施方案中，正斜面在+10度至+80度的范圍內、或+10度至+60度的范圍內、或+10度至+45度的范圍內。

任選地，可提供磨料顆粒去除構件121以在大多數或全部腔體均已填充磨料顆粒時幫助從生產工具200的表面移除過量的磨料顆粒。磨料顆粒去除構件可以是例如用于吹掉生產工具的分配表面的過量磨料顆粒的空氣源，諸如空氣噴槍、空氣吹淋器、氣刀、康達效應噴嘴或鼓風機。可使用接觸裝置作為磨料顆粒移除構件，諸如刷子、刮刀、擦拭器或刮粉刀。振動器諸如超聲變幅桿可用作磨料顆粒移除構件。另選地，對于其中具有完全延伸穿過生產工具的腔體的生產工具，在磨料顆粒喂料機118之后沿著第一幅材路徑的一部分定位的真空源諸如真空箱或真空輥可用于將磨料顆粒保持在腔體中。在第一幅材路徑的這一跨度或部分中，生產工具的分配表面可反轉或具有接近或超出90度的較大向上或向下斜面，以利用重力移除過量的磨料顆粒，使其從分配表面上滑動或掉落，同時通過真空保持置于腔體中的磨料顆粒，直至分配表面返回到將磨料顆粒保持在腔體中的取向(由于重力作用)或者從腔體被釋放到帶樹脂涂層的背襯上。在其中磨料顆粒完全容納于生產工具的腔體內(即其中腔體中的大部分(例如，80％、90％或95％)磨料顆粒未延伸穿過工具的分配表面)的實施方案中，磨料顆粒移除構件121可以使過量的磨料顆粒在生產工具的分配表面上滑動并滑出生產工具，且不影響容納于腔體內的磨料顆粒。可收集被移除的過量磨料顆粒并使其返回到磨料顆粒喂料機以便再利用。或者，過量磨料顆粒可沿著與生產工具通過或朝向磨料顆粒喂料機的行進方向相反的方向移動，由此它們可填充未被占據的腔體。

在離開140處大致示出的設備的磨料顆粒填充和過量移除部分之后，生產工具220中的磨料顆粒朝向帶樹脂涂層的背襯114行進。這部分中的生產工具的高度并不特別重要，只要磨料顆粒保留在腔體中并且生產工具可繼續向上傾斜、向下傾斜或水平行進即可。如果改裝現有的磨料制備設備，定位的選擇通常由機器內的現有空間決定。提供磨料顆粒傳送輥122，并且生產工具220通常纏繞輥的周邊的至少一部分。在一些實施方案中，生產工具纏繞磨料顆粒傳送輥的外周的介于30度至180度之間、或介于90度至180度之間。帶樹脂涂層的背襯114通常還纏繞輥的圓周的至少一部分，使得腔體中的磨料顆粒隨著圍繞磨料顆粒傳送輥122旋轉(其中生產工具220位于帶樹脂涂層的背襯與磨料顆粒傳送輥的外表面之間，該生產工具的分配表面朝向并與背襯的帶樹脂涂層的第一主表面大致對準)而從腔體傳送至帶樹脂涂層的背襯。帶樹脂涂層的背襯通常纏繞磨料顆粒傳送輥的略小于生產工具的部分。在一些實施方案中，帶樹脂涂層的背襯纏繞磨料顆粒傳送輥的外周的介于40度至170度之間、或介于90度至170度之間。優選地，分配表面的速度和帶樹脂涂層的背襯的樹脂層的速度彼此速度匹配，例如在±10％、±5％或±1％范圍內。

可采用各種方法將磨料顆粒從生產工具的腔體傳送至帶樹脂涂層的背襯。不以特定的順序，所述各種方法包括：

1.重力輔助，其中將生產工具和分配表面的縱向行進的一部分反轉，并且磨料顆粒在重力作用下從腔體中滑出到帶樹脂涂層的背襯上。通常在該方法中，生產工具具有兩個側向邊緣部分，其中帶支架的構件260(圖2)位于分配表面212上并且在背襯的兩個相對邊緣處接觸帶樹脂涂層的背襯，其中樹脂尚未被施加用于在兩者纏繞磨料顆粒傳送輥時將樹脂層輕輕保持在生產工具的分配表面上方。因此，在分配表面與帶樹脂涂層的背襯的樹脂層的頂部表面之間存在間隙，以便避免將任何樹脂傳送至生產工具的分配表面。在一個實施方案中，帶樹脂涂層的背襯具有兩個不含樹脂的邊緣條和帶樹脂涂層的中間部分，而分配表面可具有兩個沿著生產工具的縱向延伸的凸起肋以與背襯的不含樹脂的邊緣接觸。在另一個實施方案中，磨料顆粒傳送輥在輥的兩個端部可具有兩個凸起肋或環以及直徑較小的中間部分，其中生產工具隨著其纏繞磨料顆粒傳送輥而容納于磨料顆粒傳送輥的直徑較小的中間部分內。磨料顆粒傳送輥上的凸起肋或端部環將帶樹脂涂層的背襯的樹脂層提升至分配表面上方，使得在兩個表面之間存在間隙。另選地，分布于生產工具表面上的凸起柱狀體可用于保持兩個表面之間的間隙。

2.推動輔助，其中生產工具中的每個腔體具有兩個開口端，使得磨料顆粒可駐留在腔體中并且磨料顆粒的一部分延伸穿過生產工具的背部表面214。借助推動輔助，生產工具無需再被反轉，但是仍可以被反轉。隨著生產工具纏繞磨料顆粒傳送輥，輥的外表面與每個腔體中的磨料顆粒接合并且將磨料顆粒推出腔體而進入帶樹脂涂層的背襯上的樹脂層中。在一些實施方案中，磨料顆粒傳送輥的外表面包括可彈性壓縮的層，該層具有例如20-70的肖氏A硬度，用于隨磨料顆粒推入帶樹脂涂層的背襯而提供附加的一致性。在推動輔助的另一個實施方案中，生產工具的背部表面可以被可彈性壓縮的層覆蓋，以作為磨料顆粒傳送輥的彈性外層的替代或補充。

3.振動輔助，其中磨料顆粒傳送輥或生產工具被合適的源諸如超聲裝置振動，以將磨料顆粒搖出腔體并處于帶樹脂涂層的背襯上。

4.壓力輔助，其中生產工具中的每個腔體具有兩個開口端或者背部表面214或整個生產工具具有合適的多孔結構，并且磨料顆粒傳送輥具有多個孔和內部加壓空氣源。借助壓力輔助，生產工具無需再被反轉，但是仍可以被反轉。磨料顆粒傳送輥還可具有活動的內部隔離壁，使得可將加壓空氣可供應至輥的特定弧區段或圓周，以將磨料顆粒吹出腔體并吹到帶樹脂涂層的背襯的特定位置上。在一些實施方案中，磨料顆粒傳送輥還可設置有不含相應的加壓區域或與加壓區域結合的內部真空源，該真空源在磨料顆粒傳送輥旋轉時通常位于加壓區域之前。真空源或區域可具有活動的隔離壁，以將其引導至磨料顆粒傳送輥的特定區域或弧區段。在使磨料顆粒經受磨料顆粒傳送輥的加壓區域之前，在生產工具纏繞磨料顆粒傳送輥時，真空可將磨料顆粒牢牢吸進腔體中。該真空區域可與例如磨料顆粒移除構件一起使用以從分配表面除去過量磨料顆粒，或者可用于僅確保磨料顆粒在沿著磨料顆粒傳送輥的外周到達特定位置之前不離開腔體。

5.上文列出的各種實施方案不限于單獨使用，并且它們可根據需要進行組合和匹配以更高效地將磨料顆粒從腔體傳送至帶樹脂涂層的背襯。

磨料顆粒傳送輥122將每個磨料顆粒精確傳送并定位于帶樹脂涂層的背襯上，從而基本上復制磨料顆粒的圖案及其布置在生產工具中的特定取向。因此，首次能夠以例如5ft/min-15ft/min(1.5m/min-4.6m/min)或更高的速度形成帶涂層磨料制品，其中每個磨料顆粒在帶樹脂涂層的背襯上的精確位置和/或徑向取向可得到精確控制！如稍后的實施例所示，帶涂層磨料制品的磨料層中的相同重量的磨料顆粒的磨削性能相比于現有技術可得到顯著提高。

與磨料顆粒傳送輥122分離后，生產工具在惰輥116(必要時)的輔助下沿著第一幅材路徑99反向朝向在140處大致示出的設備的磨料顆粒填充和過量移除部分行進。可提供任選的生產工具清潔器128以除去被卡住而駐留在腔體中的磨料顆粒和/或移除被傳送至分配表面212的底膠層樹脂108。生產工具清潔器的選擇將取決于生產工具的構造，并且可單獨使用或組合使用附加的鼓風、溶劑或水噴霧、溶劑或水浴、超聲變幅桿或惰輥，并且生產工具纏繞其以使用推動輔助將磨料顆粒推出腔體。然后，環狀生產工具220或環形帶推進到磨料顆粒填充和過量移除部分140以便填充新磨料顆粒。

可使用各種惰輥116來引導涂覆有磨料顆粒的背襯123沿第二幅材路徑132進入烘箱124中以固化底膠層樹脂，其中涂覆有磨料顆粒的背襯在第一主表面上具有預先確定的可重現的非隨機圖案的磨料顆粒，所述磨料顆粒由磨料顆粒傳送輥施加并由底膠層樹保持在第一主表面上。任選地，可提供第二磨料顆粒涂布機126以在進入烘箱124之前，將附加的磨料顆粒諸如另一種類型的磨料顆粒或稀釋劑置于底膠層樹脂上。第二磨料顆粒涂布機126可為滴式涂布機、噴涂機或靜電涂布機，如本領域的技術人員所已知。然后，帶有磨料顆粒的固化背襯128可沿第二幅材路徑進入任選的懸掛式烘箱130中，然后進行進一步加工，諸如添加復膠層、固化復膠層及本領域的技術人員已知的制備帶涂層磨料制品的其它加工步驟。

制備帶涂層磨料制品的方法

帶涂層磨料制品制備設備大體如圖1所示。該方法通常涉及用兩個或更多個單獨的磨料顆粒填充生產工具中的腔體的至少一些的步驟。將填充的生產工具與帶樹脂涂層的背襯對準，以將磨料顆粒傳送至帶樹脂涂層的背襯。將磨料顆粒從腔體傳送至帶樹脂涂層的背襯上，并從與帶樹脂涂層的背襯對準的位置移除生產工具。固化樹脂層后，施加并固化復膠層，并且利用合適的轉換設備將帶涂層磨料制品轉換為片材、盤或帶。

在其它實施方案中，可使用間歇式方法，其中生產工具的長度方向可填充有磨料顆粒，與帶樹脂涂層的背襯對準或定位，由此使得背襯的樹脂層面向生產工具的分配表面，然后使磨料顆粒從腔體傳送至樹脂層。該間歇式方法可手動實施或利用機械設備自動化實施。

在一個具體的實施方案中，在帶樹脂涂層的背襯上制備圖案化磨料層的方法包括以下步驟。并非必須執行所有步驟或按順序執行這些步驟，但是它們可按照列出的順序執行或在各個步驟之間執行附加的步驟。

步驟可為提供具有分配表面的生產工具，該分配表面具有彼此間隔預先確定的距離的腔體，每個腔體具有寬度W。如圖2所示，腔體彼此間隔預先確定的距離。如果腔體并非錐形，則寬度W為豎直腔體壁之間的距離。如果腔體呈錐形，則寬度W沿分配表面的腔體深度方向進行測量，等于成型磨料顆粒的長度l，如圖3-4所述。

另一個步驟可為填充分配表面中的腔體的至少30％，使得在每個單獨的腔體中具有兩個或更多個成型磨料顆粒，由此形成包括兩個或更多個彼此接近的成型磨料顆粒的多重化磨料結構。優選地，生產工具的表面中的腔體的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％可填充有至少兩個成型磨料顆粒。另一個步驟可為選擇具有厚度t的成型磨料顆粒，由此使得至少兩個成型磨料顆粒占據生產工具中的腔體。優選地，生產工具的表面中的腔體的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％可填充有至少兩個成型磨料顆粒。另一個步驟可為選擇具有厚度t和長度l的成型磨料顆粒，其中從分配表面測得的腔體深度等于l，并且腔體寬度W大于或等于2t。優選地，生產工具的表面中的腔體的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％可填充有至少兩個成型磨料顆粒。

一個步驟可為向分配表面供應過量的成型磨料顆粒，由此使得提供數量多于腔體的成型磨料顆粒。過量的成型磨料顆粒意味著每單位長度的生產工具存在的成型磨料顆粒多于存在的腔體，有助于隨著成型磨料顆粒堆積到分配表面上并由于重力或其它機械施加的力運動而將它們轉移至腔體中時，確保生產工具內的所有腔體最終均填充有一個或多個成型磨料顆粒。由于磨料顆粒的支撐區域和間距通常針對特定的磨削應用被設計到生產工具中，因此希望不產生過多未填充的腔體。

另一個步驟可為用設置在腔體中的成型磨料顆粒填充分配表面中的腔體，其中腔體中的至少一些包含兩個或更多個成型磨料顆粒。希望將成型磨料顆粒傳送到帶樹脂涂層的背襯上，由此使得它們豎立或筆直地施加。在各種實施方案中，分配表面中的腔體的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％包含兩個或更多個成型磨料顆粒。

另一個步驟可包括用單個成型磨料顆粒填充腔體的至少一些，由此使得生產工具具有填充有兩個或更多個成型磨料顆粒的至少一些腔體以及僅填充有單個成型磨料顆粒的至少一些腔體。一般來講，成型磨料顆粒的厚度將隨形成多重化磨料結構的較薄的成型磨料顆粒和所選的較厚成型磨料顆粒以使僅一個顆粒能夠裝配于腔體中而改變。另一個步驟可包括用壓碎的磨料顆粒填充腔體的至少一些，由此使得生產工具具有填充有兩個或更多個成型磨料顆粒的至少一些腔體以及填充有壓碎的磨料顆粒的至少一些腔體。另一個步驟可包括用單個成型磨料顆粒填充腔體的至少一些，用壓碎的磨料顆粒填充腔體的至少一些并且用兩個或更多個成型磨料顆粒填充腔體的至少一些，由此使得生產工具具有填充有兩個或更多個成型磨料顆粒的至少一些腔體、僅填充有單個成型磨料顆粒的至少一些腔體以及填充有壓碎的磨料顆粒的至少一些腔體。

另一個步驟可為在填充步驟后，從分配表面去除未設置于腔體內的過量成型磨料顆粒的剩余部分。如上所述，供應的成型磨料顆粒多于腔體的數量，由此使得在每個腔體被填充后，一些成型磨料顆粒將保留在分配表面上。這些過量的成型磨料顆粒通常可從分配表面上吹除、擦掉或以其它方式去除。例如，可施加真空或其它的力以使成型磨料顆粒保持在腔體中并反轉分配表面，將過量成型磨料顆粒的剩余部分清除。

另一個步驟可為將帶樹脂涂層的背襯與分配表面對準，其中樹脂層面向分配表面。可使用各種方法對準表面或定位帶樹脂涂層的背襯和生產工具，諸如圖1所示的方法，或通過手動或各自使用離散長度的機械手。

另一個步驟可為將腔體中的磨料顆粒傳送至帶樹脂涂層的背襯并使磨料顆粒附接到樹脂層。傳送可使用重力輔助，其中分配表面被定位成在填充步驟中允許重力使磨料顆粒滑入腔體，并且在傳送步驟中將分配表面反轉后，允許重力使磨料顆粒滑出腔體。傳送可使用推動輔助，其中接觸構件諸如磨料顆粒傳送輥的外周，任選的可壓縮的彈性層附接到生產工具的載體層的背部表面，或諸如刮粉刀或擦拭物的另一個裝置，與表面中具有開口的腔體結合，該開口與分配表面中的開口相對，以使成型磨料顆粒沿縱向腔體軸側向移動以接觸樹脂層。傳送可使用壓力輔助，其中空氣吹進腔體中；尤其是表面中具有開口的腔體，該開口與分配表面中的開口相對，以使成型磨料顆粒沿縱向腔體軸側向移動。傳送可使用振動輔助，通過振動生產工具，將成型磨料顆粒搖出腔體。這些多種方法可單獨使用或以任何組合來使用。

另一個步驟可為移除生產工具以使圖案化磨料層暴露在帶樹脂涂層的背襯上。可使用各種移除或分離方法(如圖1所示)，或者可用手提起生產工具以將其與帶樹脂涂層的背襯分離。所得的圖案化磨料層為成型磨料顆粒陣列，該成型磨料顆粒陣列具有與靜電涂覆或滴涂形成的隨機分布相對的基本上可重復的圖案。

在上述實施方案中的任一個中，前述填充輔助構件可在供應步驟后使成型磨料顆粒圍繞分配表面移動，以將成型磨料顆粒導入腔體中。在前述實施方案的任一個中，腔體在沿縱向腔軸從分配表面移動時可向內漸縮。在前述實施方案的任一個中，腔體可具有圍繞縱向腔軸的腔體外周邊，并且成型磨料顆粒具有圍繞縱向顆粒軸的磨料顆粒外周邊，并且腔體外周邊的形狀與細長的磨料顆粒外周邊的形狀匹配。在前述實施方案的任一個中，成型磨料顆粒可為等邊三角形并且沿縱向顆粒軸的成型磨料顆粒的寬度在標稱上相同。成型磨料顆粒的標稱寬度意指寬度尺寸變化小于±30％。

生產工具和磨料顆粒定位系統

根據本公開的磨料顆粒定位系統包括可移除地設置在生產工具的成型腔體內的磨料顆粒。

現在參加圖2，示例性生產工具200包括具有分配表面212和背部表面214的載體構件210。分配表面212包括從分配表面212處的腔體開口230延伸到載體構件210中的腔體220。任選的可壓縮彈性層240被固定到背部表面214。腔體220被設置在陣列250中，其可任選地被設置為生產工具200的主軸252相對于縱軸202(對應于這種情況或帶或輥的縱向)呈偏移角α。

通常，載體構件的分配表面處的腔體開口為矩形；但是這不是必須的。載體構件中腔體的長度、寬度和深度通常將至少部分地由與其一起使用的磨料顆粒的形狀和尺寸來決定。例如，如果磨料顆粒被成型為等邊三角板，則單個腔體的長度應優選地為磨料顆粒的邊長的最大長度的1.1-1.2倍，單個腔體的寬度優選地為磨料顆粒的厚度的2.0-5.0倍，并且腔體的相應深度應優選地為磨料顆粒的基部到峰高的1.0-1.2倍(如果兩個或更多個磨料顆粒容納在每個腔體內)。

另選地，例如，如果磨料顆粒被成型為等邊三角板并且磨料顆粒將從腔體中突出，則單個腔體的長度應小于磨料顆粒邊緣的長度，和/或腔體的相應深度應小于磨料顆粒的基部到峰高的深度。相似地，腔體的寬度應當被選擇為使得腔體的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％在每個腔體內容納至少兩個成型磨料顆粒。在一些實施方案中，2至10個成型磨料顆粒裝配在腔體中。在其它實施方案中，2至5個成型磨料顆粒裝配在腔體中。在其它實施方案中，2至3個成型磨料顆粒裝配在腔體中。

任選的縱向取向的支架構件260沿分配表面212的相對邊緣進行設置(例如，使用粘合劑或其它裝置)。支架構件高度的設計變型形式允許調整腔體開口230和接觸生產工具的基底(例如，其上具有底膠層前體的背襯)之間的距離。

如果存在，則縱向取向的支架構件260可具有任意高度、寬度和/或間距(優選地它們具有約0.1mm至約1mm的高度、約1mm至約50mm的寬度和約7mm至約24mm的間距)。單獨的縱向取向的支架構件可為例如連續的(例如，肋)或不連續的(例如，分段肋或一系列柱狀物)。在生產工具包括幅材或帶的情況下，縱向取向的支架構件通常與縱向平行。

偏移角α的功能是將磨料顆粒布置在最終帶涂層的磨料制品上，其圖案將不使得工件中產生溝槽。偏移角α可具有0度至約30度的任意值，但是優選地在1度至5度的范圍內，更優選地在1度至3度的范圍內。

合適的載體構件可為剛性的或柔性的，但是優選地為柔性的，足以允許使用垂直幅材處理裝置諸如輥。優選地，載體構件包含金屬和/或有機聚合物。此類有機物聚合物優選地為可模塑的，具有低成本，并且在用于本公開的磨料顆粒沉積方法時相當耐用。適用于制造載體構件的有機聚合物的示例可為熱固性塑料和/或熱塑性塑料，包括：聚丙烯、聚乙烯、硫化橡膠、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰亞胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚甲醛塑料(POM，縮醛)、聚(醚砜)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯、聚氯乙烯以及它們的組合。

生產工具可以呈例如環形帶(例如，圖1A所示的環形帶200)、片材、連續片材或幅材、涂布輥、安裝于涂布輥上的套筒或模具。如果生產工具呈帶材、片材、幅材或套筒的形式，它將具有接觸表面和非接觸表面。如果生產工具呈輥的形式，它將僅具有接觸表面。由該方法形成的磨料制品的形貌具有生產工具的接觸表面的反向圖案。生產工具的接觸表面的圖案一般特征在于多個腔體或凹陷部。這些腔體的開口可具有任何規則或不規則的形狀，諸如例如矩形、半圓形、圓形、三角形、正方形、六邊形或八邊形。腔體的壁可為豎直的或漸縮的。由腔體形成的圖案可根據指定的計劃進行布置或者可隨機布置。有利地，腔體可彼此鄰接。

載體構件可例如按照下面的過程制備。首先提供母模工具。母模工具通常由金屬諸如鎳制備。母模工具可以通過任何常規的技術進行加工，諸如例如雕刻、滾銑、滾花、電鑄、金剛石車削或激光加工。如果希望生產工具的表面上有圖案，則母模工具應具有與生產工具的表面上的圖案相反的圖案。熱塑性材料可用母模工具進行壓印以形成圖案。壓印可在熱塑性材料處于可流動狀態下進行。壓印之后，可將熱塑性材料冷卻以使其大體凝固。

載體構件還可通過將圖案壓印到加熱軟化的已成形聚合物膜中而形成。在這種情況下，膜厚度可小于腔體深度。這對于改善具有深腔體的載體的靈活性是有利的。

載體構件還可由固化的熱固性樹脂制備。可根據下面的過程制備由熱固性材料制得的生產工具。將未固化的熱固性樹脂施加至上述類型的母模工具。當未固化的樹脂在母模工具表面上時，該未固化的樹脂可通過加熱進行固化或發生聚合反應，使得其凝固成具有與母模工具表面圖案相反的形狀。然后，從母模工具的表面移除固化的熱固性樹脂。生產工具可由固化的可輻射固化樹脂制備，諸如例如丙烯酸酯化氨基甲酸酯低聚物。輻射固化的生產工具以與熱固性樹脂制成的生產工具相同的方式制備，不同的是通過暴露于輻射(例如，紫外線輻射)中來進行固化。

載體構件可具有任何厚度，只要它具有足夠的深度以容納磨料顆粒并具有足夠的柔韌性和耐用性以用于制造過程即可。如果載體構件包括環形帶，則通常可采用厚度為約0.5毫米至約10毫米的載體構件；但是這不是必須的。

腔體可具有任何形狀，并且通常根據具體的應用進行選擇。優選地，腔體的至少一部分(并且更優選地為大部分、或者甚至全部)均被成型(即，單獨被有意地工程化以具有特定的形狀和尺寸)，并且更優選地經過精確成型。在一些實施方案中，腔體具有平滑的壁和由模塑工藝形成的銳角，并且與接觸的用于形成腔體的母模工具(例如，金剛石車削的金屬母模工具輥)具有相反的表面形貌。腔體可為閉合的(即，具有閉合的底部)。

優選地，側壁的至少一部分隨著腔體深度的增加或背部表面處的腔體開口從載體構件的分配表面處的相應腔體開口向內漸縮。更優選地，所有側壁隨著腔體深度的增加(即，隨著與分配表面的距離的增加)從載體構件的分配表面處的開口向內漸縮。

在一些實施方案中，腔體的至少一些包括第一側壁、第二側壁、第三側壁和第四側壁。在此類實施方案中，第一側壁、第二側壁、第三側壁和第四側壁可為連續且鄰接的。

在其中腔體不具有底部表面并且未延伸穿過載體構件到達背部表面的實施方案中，第一側壁和第三側壁可相交于一條直線處，而第二側壁和第四側壁未彼此接觸。

此類腔體的一個實施方案如圖3A-3C所示。現在參見圖3A-3C，載體構件310中的示例性腔體320具有長度301和分配表面寬度302(見圖3A)以及深度303(見圖3B)。腔體320包括四個側壁311a、311b、313a、313b。側壁311a、311b從載體構件310的分配表面312處的開口330延伸，并且隨著深度的增加向內漸縮呈錐角β，直至其在線318處交匯(見圖3B)。同樣，側壁313a、313b隨深度的增加向內漸縮呈錐角γ直至其接觸線318(見圖3A和圖3C)。

錐角β和錐角γ將通常取決于所選擇的與生產工具一起使用的具體磨料顆粒，優選地對應于磨料顆粒的形狀。在該實施方案中，錐角β可具有大于0度且小于90度的任何角度。在一些實施方案中，錐角β的值在40度至80度的范圍內，優選地在50度至70度的范圍內，并且更優選地在55度至65度的范圍內。錐角γ將同樣通常取決于所選擇的磨料顆粒。在該實施方案中，錐角γ可具有在0度至30度范圍內的任何角度。在一些實施方案中，錐角γ的值在5度至20度的范圍內，優選地在5度至15度的范圍內，并且更優選地在8度至12度的范圍內。

在一些實施方案中，腔體在分配表面和背部表面上均打開。在這些實施方案中的一些中，第一側壁和第三側壁彼此不接觸，并且第二側壁和第四側壁彼此不接觸。

圖4A-4B示出類似類型的腔體420。現在參見圖4A-4C，載體構件410中的示例性腔體420具有長度401和分配表面寬度402(見圖4A)以及深度403(見圖4B)。腔體420包括接觸載體構件410的分配表面412的四個斜面(460a,460b,462a,462b)以及四個相應的側壁411a、411b、413a、413b。斜面460a、460b、462a、462b各自向內漸縮呈錐角δ(見圖4B)并且有助于將磨料顆粒引導至腔體420中。側壁411a、411b從斜面(460a,460b)延伸，并且隨著深度的增加向內漸縮呈錐角ε，直至它們在線418處交匯(見圖4B)。側壁413a、413b同樣隨深度的增加向內漸縮呈錐角ζ，直至它們接觸線418(見圖4B和圖4C)。

錐角δ將通常取決于所選擇的與生產工具一起使用的具體磨料顆粒，優選地對應于磨料顆粒的形狀。在該實施方案中，錐角δ可具有大于0度且小于90度的任何角度。優選地，錐角δ的值在20度至80度的范圍內，優選地在30度至60度的范圍內，并且更優選地在35度至55度的范圍內。

錐角ε將通常取決于所選擇的與生產工具一起使用的具體磨料顆粒。在該實施方案中，錐角ε可具有大于0度且小于90度的任何角度。在一些實施方案中，錐角ε的值在40度至80度的范圍內，優選地在50度至70度的范圍內，并且更優選地在55度至65度的范圍內。

錐角ζ將同樣通常取決于所選擇的與生產工具一起使用的具體磨料顆粒。在該實施方案中，錐角ζ可具有在0度至30度范圍內的任何角度。在一些實施方案中，錐角ζ的值在5度至25度的范圍內，優選地在5度至20度的范圍內，并且更優選地在10度至20度的范圍內。

腔體根據下列中的至少一者進行定位：預先確定的圖案，諸如例如對準的圖案(例如，陣列)、圓形圖案、螺旋圖案、不規則但局部對準的圖案或偽隨機圖案。

優選地，腔體的長度和/或寬度隨腔體深度的增加而變窄，在分配表面處的腔體開口處最大。優選地選擇腔體尺寸和/或形狀以與磨料顆粒的具體形狀和/或尺寸一起使用。腔體可包括不同形狀和/或尺寸的組合(例如)。腔體尺寸的至少一些應足以將至少兩個成型磨料顆粒至少部分地容納并取向于腔體內。優選地，至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％的腔體的尺寸被設定成使得至少兩個或更多個成型磨料顆粒駐留在腔體內，并且其余腔體的尺寸被設定成僅容納單個成型磨料顆粒。因此，例如，可具有50％的腔體容納至少兩個成型磨料顆粒，而另外50％的腔體僅容納單個成型磨料顆粒。

在一些實施方案中，大部分或全部磨料顆粒均保持在腔體中，由此使得其長度的小于約20％(更優選地小于10％或甚至小于5％)延伸經過其中駐留磨料顆粒的腔體的開口。在一些實施方案中，大部分或全部磨料顆粒完全駐留在(即，全部保持在)腔體內，并且未延伸經過載體構件的分配表面處的它們的相應的腔體開口。

在一些實施方案中，腔體可為圓柱形或錐形。這在使用壓碎的磨料晶粒或八面體成型顆粒諸如金剛石時是特別期望的。

腔體包括至少一個側壁并且可包括至少一個底部表面；但是，優選地整個腔體形狀由分配表面和背部表面處的側壁和任何開口限定。在一些優選的實施方案中，腔體具有至少3個、至少4個、至少5個、至少6個、至少7個、至少8個側壁。

側壁優選地為平滑的，但是這不是必須的。側壁可為平坦的、曲面的(例如，凹形或凸形)、錐形或截頭圓錐形(例如)。

在一些實施方案中，腔體的至少一些包括第一側壁、第二側壁、第三側壁和第四側壁。在此類實施方案中，第一側壁、第二側壁、第三側壁和第四側壁可為連續且鄰接的。

在其中腔體不具有底部表面并且未延伸穿過載體構件到達背部表面的實施方案中，第一側壁和第三側壁可相交于一條直線處，而第二側壁和第四側壁未彼此接觸。

在一些實施方案中，腔體在第一表面和背部表面處均打開。在這些實施方案的一些中，第一側壁和第三側壁彼此不接觸，并且第二側壁和第四側壁彼此不接觸。

優選地，側壁的至少一些隨著腔體深度的增加或背部表面處的腔體開口從載體構件的分配表面處的相應腔體開口向內漸縮。更優選地，所有側壁隨著腔體深度的增加(即，隨著與分配表面的距離的增加)從載體構件的分配表面處的開口向內漸縮。

在一些實施方案中，至少一個、至少兩個、至少三個或甚至至少四個側壁為凸形。

在一些實施方案中，腔體的至少一些可獨立地包括一個或多個設置在分配表面與任何或全部側壁之間的斜面。斜面可有利于將磨料顆粒設置在腔體內。

為避免底膠層前體樹脂在載體構件的分配表面上積聚，至少兩個縱向取向的(即，取向基本上平行于所用的載體構件/生產工具的縱向)凸起支架構件優選地附連到載體或與載體一體成形。優選地，支架構件中的至少兩個沿生產工具的長度方向鄰近側邊緣設置。能夠與載體構件一體成形的合適的支架構件的示例包括柱狀體和肋(連續或分段)。支架構件的縱向取向可通過以下方式實現：通過單獨的伸長的凸起支架構件諸如肋或條帶的取向，或通過構件的下方凸起支架的圖案例如柱狀體或其它凸起特征的隔離的行或其它圖案。

載體構件的設和制造以及制造過程所用的母模工具的設計和制造可見于例如美國專利5,152,917(Pieper等人)、5,435,816(Spurgeon等人)、5,672,097(Hoopman等人)、5,946,991(Hoopman等人)、5,975,987(Hoopman等人)和6,129,540(Hoopman等人)中。

為形成磨料顆粒定位系統，將磨料顆粒引入到本文所述的載體構件的至少一些腔體中。

可使用任何合適的技術將磨料顆粒設置在載體構件的腔體內。示例包括將磨料顆粒掉落到載體構件上，同時其取向為使分配表面朝上，然后充分攪拌顆粒以使得它們落入腔體中。合適的攪拌方法的示例可包括刷涂、吹風、振動、施加真空(對于具有腔體的載體構件，其背部表面處帶有開口)以及它們的組合。

在典型的用途中，磨料顆粒可移除地設置在生產工具中的至少一部分、優選地至少50％、60％、70％、80％、90％或甚至100％的腔體內。優選地，磨料顆粒可移除地并且完全設置在腔體的至少一些內，更優選地磨料顆粒可移除地并且完全設置在至少80％的腔體內。在一些實施方案中，磨料顆粒從腔體中突出或完全駐留于其中，或它們的組合。

磨料顆粒具有足夠的硬度和表面粗糙度以在研磨工藝中用作磨料顆粒。優選地，磨料顆粒具有至少4、至少5、至少6、至少7或甚至至少8的Mohs硬度。示例性磨料顆粒包括壓碎的磨料顆粒、成型磨料顆粒(例如，成型陶瓷磨料顆粒或成型磨料復合顆粒)以及它們的組合。

合適的磨料顆粒的示例包括：熔融氧化鋁；經熱處理的氧化鋁；白色熔融氧化鋁；陶瓷氧化鋁材料，諸如以商品名3M陶瓷磨料晶粒(3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN)從美國明尼蘇達州圣保羅的3M公司(3M Company，St.Paul，MN)商購獲得的那些；棕色氧化鋁；藍色氧化鋁；碳化硅(包括綠色碳化硅)；二硼化鈦；碳化硼；碳化鎢；石榴石；碳化鈦；金剛石；立方氮化硼；石榴石；鋯剛玉；氧化鐵；氧化鉻；氧化鋯；二氧化鈦；氧化錫；石英；長石；燧石；金剛砂；溶膠-凝膠法制備的磨料顆粒(例如，包括成型和壓碎形式)；以及它們的組合。更多的示例包括粘結劑基質中磨料顆粒的成型磨料復合物，諸如美國專利5,152,917(Pieper等人)中描述的那些。許多此類磨料顆粒、團聚物和復合物在本領域中是已知的。

溶膠-凝膠法制備的磨料顆粒及其制備方法的示例可見于美國專利4,314,827(Leitheiser等人)、4,623,364(Cottringer等人)、4,744,802(Schwabel)、4,770,671(Monroe等人)和4,881,951(Monroe等人)中。還可以設想，磨料顆粒可包括磨料團聚物，諸如例如在美國專利4,652,275(Bloecher等人)或4,799,939(Bloecher等人)中描述的那些。在一些實施方案中，磨料顆粒可用偶聯劑(例如，有機硅烷偶聯劑)進行表面處理或進行其它物理處理(例如氧化鐵或氧化鈦)以提高磨料顆粒與粘結劑的粘附性。磨料顆粒可在它們與粘結劑結合之前進行處理，或者它們可通過將偶聯劑包括到粘結劑中進行原位表面處理。

優選地，磨料顆粒包含陶瓷磨料顆粒，諸如例如溶膠-凝膠法制備的多晶α氧化鋁顆粒。磨料顆粒可為壓碎的磨料顆粒或成型磨料顆粒或它們的組合。

由α-氧化鋁、鎂鋁尖晶石和稀土六鋁酸鹽的微晶構成的成型陶瓷磨料顆粒可根據在例如美國專利5,213,591(Celikkaya等人)和美國公布專利申請2009/0165394A1(Culler等人)和2009/0169816A1(Erickson等人)中描述的方法使用溶膠-凝膠前體α-氧化鋁顆粒來制備。

可根據熟知的多步驟工藝制備基于α-氧化鋁的成型陶瓷磨料顆粒。簡而言之，所述方法包括以下步驟：制備可轉變為α-氧化鋁的有晶種或無晶種的溶膠-凝膠α氧化鋁前體分散體；用溶膠-凝膠填充一個或多個模具腔體，所述模具腔體具有成型磨料顆粒的理想外形，將溶膠-凝膠干燥以形成成型陶瓷磨料顆粒前體；從模具腔體中取出成型陶瓷磨料顆粒前體；煅燒成型陶瓷磨料顆粒前體以形成煅燒的成型陶瓷磨料顆粒前體，然后燒結所述煅燒的成型陶瓷磨料顆粒前體以形成成型陶瓷磨料顆粒。關于制備溶膠-凝膠法制備的磨料顆粒的方法的更多詳細信息可見于例如美國專利4,314,827(Leitheiser)、5,152,917(Pieper等人)、5,435,816(Spurgeon等人)、5,672,097(Hoopman等人)、5,946,991(Hoopman等人)、5,975,987(Hoopman等人)和6,129,540(Hoopman等人)；以及美國公布專利申請2009/0165394Al(Culler等人)中。

雖然對成型陶瓷磨料顆粒的形狀沒有特別限制，但是磨料顆粒優選地例如通過利用模具將包含陶瓷前體材料(例如，水軟鋁石溶膠-凝膠)的前體顆粒成型然后通過燒結而形成為預先確定的形狀。成型陶瓷磨料顆粒可成型為例如棱柱、棱錐、截頭棱錐(例如，截頭三棱錐)和/或一些其它規則或不規則的多邊形。磨料顆粒可包括一種磨料顆粒或通過兩種或更多種磨料或者兩種或更多種磨料的磨料混合物形成的磨料聚集體。在一些實施方案中，成型陶瓷磨料顆粒是精確成型的，單個成型陶瓷磨料顆粒將具有這樣的形狀，所述形狀基本上為其中顆粒前體在任選煅燒和燒結之前干燥的模具或生產工具的腔體的一部分的形狀。

本公開中使用的成型陶瓷磨料顆粒通常可以使用工具(即，模具)制成，并使用精確加工工具進行切削，從而提供比其它制造替代方法(諸如例如，壓印或沖壓等)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，并形成截棱錐的側面和頂部。所得的成型陶瓷磨料顆粒具有對應于工具表面中的腔體的形狀(例如，截棱錐)的相應標稱平均形狀；然而，在制造過程中可發生標稱平均形狀的變型(例如，無規變型)，并且表現出這種變型的成型陶瓷磨料顆粒被包括在本文所用的成型陶瓷磨料顆粒的定義中。

在一些實施方案中，成型陶瓷磨料顆粒的基部和頂部基本上平行，得到棱柱或截棱錐形狀，但是這不是必需的。在一些實施方案中，截頭三方錐的側部具有相等的尺寸并且與基部形成約82度的二面角。然而，應當理解，也可使用其它二面角(包括90度)。例如，基部和每個側部之間的二面角可獨立地在45度至90度的范圍內，通常在70度至90度的范圍內，更通常在75至85度的范圍內。

如本文所用，在涉及成型陶瓷磨料顆粒時，術語“長度”指成型磨料顆粒的最大尺寸。“寬度”指成型磨料顆粒的與長度垂直的最大尺寸。術語“厚度”或“高度”指成型磨料顆粒的與長度和寬度垂直的尺寸。

優選地，陶瓷磨料顆粒包括成型陶瓷磨料顆粒。溶膠-凝膠法制備的成型α-氧化鋁(即，陶瓷)磨料顆粒的示例可見于美國專利5,201,916(Berg)、5,366,523(Rowenhorst(Re 35,570))和5,984,988(Berg)中。美國專利8,034,137(Erickson等人)描述了已形成特定形狀的氧化鋁磨料顆粒，然后將其壓碎以形成碎片，其保持初始形狀特征的一部分。在一些實施方案中，溶膠-凝膠法制備的成型α-氧化鋁顆粒為精確成型顆粒(即，顆粒具有的形狀至少部分地由用于制備它們的生產工具中的腔體的形狀決定)。關于此類磨料顆粒及其制備方法的詳細信息可見于例如美國專利8,142,531(Adefris等人)、8,142,891(Culler等人)和8,142,532(Erickson等人)；以及美國專利申請公布2012/0227333(Adefris等人)、2013/0040537(Schwabel等人)和2013/0125477(Adefris)中。

在一些優選的實施方案中，磨料顆粒包括成型陶瓷磨料顆粒(例如，成型的溶膠-凝膠法制備的多晶α-氧化鋁顆粒)，其一般為三角形形狀(例如，三棱柱或截頭三棱錐)。

成型陶瓷磨料顆粒通常被選為具有0.1微米至3500微米、更通常100微米至3000微米、并且更通常100微米至2600微米范圍內的寬度，但是也可使用其它長度。

成型陶瓷磨料顆粒通常被選為具有0.1微米至1600微米、更通常1微米至1200微米的厚度，但是也可使用其它厚度。

在一些實施方案中，成型陶瓷磨料顆粒可具有至少2、3、4、5、6或更大的縱橫比(長度與厚度之比)。

在成型陶瓷磨料顆粒上的表面涂層可用于提高磨料制品中的成型陶瓷磨料顆粒和粘結劑之間的粘附性，或者可有助于成型陶瓷磨料顆粒的靜電沉積。在一個實施方案中，可使用如美國專利5,352,254(Celikkaya)中描述的表面涂層，相對于成型磨料顆粒的重量，表面涂層的量為0.1％至2％。此類表面涂層在美國專利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，表面涂層可防止成型磨料顆粒封堵。“封堵”這一術語用來描述來自正被研磨的工件的金屬顆粒被焊接到成型陶瓷磨料顆粒的頂部的現象。執行上述功能的表面涂層對本領域的技術人員而言是已知的。

磨料顆粒可根據磨料行業公認的規定標稱等級被獨立地按尺寸分類。示例性磨料行業認可的分級標準包括由ANSI(美國國家標準學會)、FEPA(歐洲磨料制造者聯盟)和JIS(日本工業標準)頒布的那些標準。ANSI等級名稱(即規定的標稱等級)包括例如：ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 46、ANSI 54、ANSI 60、ANSI 70、ANSI 80、ANSI 90、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400和ANSI 600。FEPA等級名稱包括F4、F5、F6、F7、F8、F10、F12、F14、F16、F16、F20、F22、F24、F30、F36、F40、F46、F54、F60、F70、F80、F90、F100、F120、F150、F180、F220、F230、F240、F280、F320、F360、F400、F500、F600、F800、F1000、F1200、F1500和F2000。JIS等級名稱包括JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000和JIS10,000。

根據本發明的實施方案，根據FEPA等級F60至F24，磨料顆粒的平均直徑可在260微米至1400微米的范圍內。

另選地，磨料顆粒可利用符合ASTM E-11“針對測試目的的篩布和篩的標準規格”(Standard Specification for Wire Cloth and Sieves for Testing Purposes)的美國標準試驗篩被分級為標稱篩選等級。ASTME-11規定了測試篩的設計和構造需求，所述測試篩利用安裝在框架中的織造篩布為介質根據指定的顆粒尺寸對材料進行分類。典型名稱可以表示為-18+20，其意指磨料顆粒可通過符合18目篩的ASTM E-11規范的試驗篩，并且保留在符合20目篩的ASTM E-11規范的試驗篩上。在一個實施方案中，成型磨料顆粒具有這樣的顆粒尺寸：使得大多數顆粒通過18目試驗篩并且可保留在20目、25目、30目、35目、40目、45目或50目試驗篩上。在各種實施方案中，磨料制品可具有下列標稱篩選等級：-18+20、-20/+25、-25+30、-30+35、-35+40、5-40+45、-45+50、-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。或者，可以使用諸如-90+100的定制目尺寸。

帶涂層磨料制品

參見圖10A和圖10B，帶涂層磨料制品540包括背襯542，在背襯542的第一主表面541上施加有第一粘結劑層，下文稱為底膠層544。多個成型磨料顆粒92附著于或部分地嵌入底膠層544，形成圖案化磨料層546。圖案化磨料層546包括多個多重化磨料結構548。每個多重化磨料結構包括兩個或更多個彼此接近且具有繞Z軸的大致相同的旋轉取向的成型磨料顆粒92。如圖所示，多重化磨料結構與形成圖案化磨料層的相鄰多重化磨料結構在X方向和Y方向上間隔預先確定的距離。

可施加位于成型磨料顆粒92上的第二粘結劑層(下文稱為復膠層550)。底膠層544的用途是將成型磨料顆粒92固定至背襯542，并且復膠層550的用途是加固成型磨料顆粒92。

底膠層544和復膠層550包含樹脂粘合劑。底膠層544的樹脂粘合劑與復膠層550的樹脂粘合劑可相同或不同。適用于這些涂層的樹脂粘合劑的示例包括酚醛樹脂、環氧樹脂、脲醛樹脂、丙烯酸酯樹脂、氨基塑料樹脂、三聚氰胺樹脂、丙烯酸酯改性環氧樹脂、氨基甲酸酯樹脂以及它們的組合。除樹脂粘合劑之外，底膠層44或復膠層46或這兩層還可以包含本領域已知的添加劑，諸如例如填料、助磨劑、潤濕劑、表面活性劑、染料、顏料、偶聯劑、粘合增進劑以及它們的組合。填料的示例包括碳酸鈣、硅石、滑石、粘土、偏硅酸鈣、白云石、硫酸鋁以及它們的組合。

助磨劑可被施加到帶涂層的磨料制品。助磨劑被定義為顆粒物質，所述顆粒物質的加入顯著地影響研磨的化學和物理過程，從而導致性能提高。助磨劑涵蓋各種各樣不同的材料，并且可為無機物或有機物。助磨劑的化學基團的示例包括蠟、有機鹵化物、鹵化物鹽、金屬以及它們的合金。有機鹵化物將通常在研磨過程中分解，并且釋放鹵酸或氣態鹵化物。這些材料的示例包括氯化蠟，諸如四氯化萘、五氯化萘；和聚氯乙烯。鹵化物鹽的示例包括氯化鈉、鉀冰晶石、鈉冰晶石、銨冰晶石、四氟硼酸鉀、四氟硼酸鈉、氟化硅、氯化鉀、氯化鎂。金屬的示例包括錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、鐵和鈦。其它助磨劑包括硫、有機硫化合物、石墨和金屬硫化物。本發明還涵蓋使用不同助磨劑的組合；在某些情況下，這可產生協同效應。在一個實施方案中，助磨劑為冰晶石或四氟硼酸鉀。可對此類添加劑的量進行調整，以賦予所需性質。本發明還涵蓋頂膠層的應用。頂膠層通常包含粘結劑和助磨劑。粘結劑可由如下材料形成：諸如酚醛樹脂、丙烯酸酯樹脂、環氧樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、氨基甲酸酯樹脂以及它們的組合。

多重化磨料結構548或在圖案化磨料層546中形成圖案的其它磨料顆粒可包括平行曲線、平行直線、相交的曲線、相交的直線、同心圓、螺線或它們的組合。圖案化磨料層可包括多重化磨料結構、多重化磨料結構與單獨的成型磨料顆粒的組合、多重化磨料結構與壓碎的磨料顆粒的組合、或多重化磨料結構與單獨的成型磨料顆粒和壓碎的磨料顆粒的組合。

實施例

除非另外指明，否則在實施例及本說明書的其余部分中的所有份數、百分數、比率等均為按重量計。

為展示本發明的效果，制備具有不同厚度的等邊三角形磨料顆粒(圖2)并且由形成它們的腔體的模具邊長:模具厚度的縱橫比來標示。腔體的縱橫比為3:1、5:1和6:1。工具和磨料顆粒尺寸匯總于表1中。

表1

研磨盤：實施例3-8與對照1和對照2

根據美國專利8,142,531的公開內容制備成型磨料顆粒(SAP)。通過在具有0.110英寸(2.8mm)邊長和表1所述模具深度的等邊三角形聚丙烯模具腔體中模塑氧化鋁溶膠凝膠來制備成型磨料顆粒。經干燥和焙燒后，所得的成型磨料顆粒類似于美國專利8,142,531的圖1A，不同的是拔模角α為大約98度。經焙燒的成型磨料顆粒為約1.49mm(邊長)×表1所述的厚度并將通過20目的篩。

提供具有圖1a、圖1b、圖1c和圖1d所示的豎直取向的三角形開口的聚丙烯傳送工具，其中s為1.875mm，并且t為0.785mm，并且d為1.889mm。腔體具有8度的側壁錐角，并且腔體底部處的腔體寬度為0.328mm。

具有足夠尺寸以制備7英寸盤的正方形傳送工具附連到木制板以使其保持平坦。如表2所述的一定量的成型磨料顆粒被施加于傳送工具的表面，并對傳送工具從一側到另一側進行振動。傳送工具腔體很快被成型磨料顆粒填充，該成型磨料顆粒保持頂點朝下、基部朝上，并且在腔體的長維度方向上取向。以此方式施加另外的成型磨料顆粒，直至超過95％的孔含有成型磨料顆粒。用刷子除去未處于腔體中的過量晶粒。圖5A、圖6A和圖7A示出填充有各種縱橫比的SAP的工具。

將49份可溶酚醛樹脂(基于1.5:1至2.1:1摩爾比的苯酚:甲醛的催化縮合物)、41份碳酸鈣(HUBERCARB，美國伊利諾依州昆西的邱博工程材料公司(Huber Engineered Materials,Quincy,IL))和10份水混合來制備底膠樹脂。然后經由刷子向具有0.875英寸(2.22cm)中心孔穴的7英寸(17.8cm)直徑×0.83mm厚硫化纖維幅材(DYNOS VULCANIZED FIBRE，德國特羅斯多夫的DYNOS公司(DYNOS GmbH,Troisdorf,Germany))施加如表2所述的一定量的底膠樹脂。

將成型磨料顆粒填充的傳送工具置于平坦表面上，其中包含的磨料晶粒正面朝上。用轉印帶將涂覆有底膠樹脂的纖維盤附連到平板。將纖維盤組件置于填充的傳送工具上并使其接觸。使組件保持固定并將其反轉。在保持組件固定時，輕敲傳送工具以釋放成型磨料顆粒。從纖維盤中豎直提起現在基本上不含晶粒的傳送工具。這使得成型磨料顆粒被傳送到底膠樹脂，它們的頂點朝上，同時很大程度地保持了傳送工具的孔所形成的z-方向旋轉取向。在每個實施例中傳送至盤的成型磨料顆粒的重量和標識列于表2中。使底膠樹脂熱固化(在70攝氏度下保持45分鐘，之后在90攝氏度下保持45分鐘，然后在105攝氏度下保持3小時)。然后對盤涂覆以表2所列的量的常規的含冰晶石的酚醛復膠樹脂并固化(在70攝氏度下保持45分鐘，在90攝氏度下保持45分鐘，然后在105攝氏度下保持16小時)。

測試前使成品帶涂層磨料盤在環境濕度下平衡一周，然后在50％RH下平衡2天。圖5B、圖6B和圖7B示出由各種縱橫比的成型磨料顆粒制成的帶涂層磨料制品。

比較例A至比較例I

以與實施例1-8相同的方式制備比較例A至比較例I，不同的是經由靜電涂覆施加成型磨料顆粒并因此具有隨機的取向和排列。

磨削測試方法

通過使用如下過程磨削1045冷軋鋼來評估各個盤的磨削性能。將用于評估的7英寸(17.8cm)直徑的磨料盤附接到裝配有7英寸(17.8cm)盤墊面板的回轉磨床(051144-80514，帶有紅色棱紋，可購自美國明尼蘇達州圣保羅的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota))。然后啟動磨床并使磨床在12磅(5.4kg)的負載下抵靠0.75英寸×0.75英寸(1.9cm×1.9cm)、預稱重的1045冷軋鋼條的端面。磨床在該負載下緊靠該工件的所得旋轉速度為5000rpm。在這些條件下以12秒磨削間隔(通過)研磨工件。每12秒間隔后，使工件冷卻至室溫并稱重，以確定研磨操作的切削量。試驗結果以各間隔的初始切削量和切除的總切削量報告于表2中。當切削量跌到每次循環15g時，確定為測試終點。如果需要，可采用合適的設備自動進行該試驗。

結果

表2示出了每個工具腔體中成型磨料顆粒的平均數量和磨削結果。磨削結果示于圖8中。如圖所示，當SAP的縱橫比大于3:1時，即生產工具中腔體的至少一些包含至少兩個顆粒時，結果優于利用靜電涂覆得到的結果，表明縱橫比為5:1時(每個腔體中SAP的平均數為1.4)的磨削性能優異。在6:1的縱橫比下，每個腔體中SAP的平均數為1.8。在兩個實施例中，觀察到腔體填充的分布，其中給定腔體中SAP的數量為0、1和2并且6:1晶粒為3個或更多個。

表2

具有兩個或更多個磨料顆粒的腔體百分比以重量百分比確定，忽略了填充工具之后不含磨料顆粒的少量腔體。

實施例9-12磨料帶

實施例9(3:1)

重量為每平方米300克-400克(g/m²)的未經處理的聚酯布料以商品名POWERSTRAIT購自美國南卡羅來納州斯帕坦堡的美利肯公司(Milliken&Company,Spartanburg,SC)，用組合物將其預上膠，該組合物包含：75份EPON 828環氧樹脂(雙酚A二縮水甘油醚，購自美國德克薩斯州休斯頓的銳意卓越高性能產品公司(Resolution Performance Products,Houston,TX))、10份三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(以商品名SR351購自美國新澤西州伍德蘭帕克的氰特工業公司(Cytec Industrial Inc.,Woodland Park,NJ))、8份雙氰胺固化劑(以商品名DICYANEX 1400B購自美國賓夕法尼亞州阿倫敦的氣體化工產品公司(Air Products and Chemicals,Allentown,PA))、5份酚醛清漆樹脂(以商品名RUTAPHEN 8656購自美國俄亥俄州哥倫布的邁圖高新材料公司(Momentive Specialty Chemicals Inc.,Columbus,OH))、1份2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(以商品名IRGACURE 651光引發劑購自美國新澤西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASF Corp.,Florham Park,NJ))和0.75份2-丙基咪唑(以商品名ACTIRON NXJ-60LIQUID購自美國北卡羅來納州摩根頓的先創公司(Synthron,Morganton,NC))。將10.16cm×114.3cm的這一背襯條貼到15.2cm×121.9cm×1.9cm厚的層合刨花板上。使用油灰刀將183g/m²的酚醛底膠樹脂涂覆在布料背襯上以填充背襯織物并除去過量的樹脂，該樹脂由52份可溶酚醛樹脂(以商品名GP 8339R-23155B購自美國佐治亞州亞特蘭大的佐治亞-太平洋化學品公司(Georgia Pacific Chemicals,Atlanta,GA))、45份偏硅酸鈣(以商品名WOLLASTOCOAT購自美國紐約州威爾斯伯勒的NYCO公司(NYCO Company,Willsboro,NY))和2.5份水組成。

將SAP(870g/m²)(根據美國專利8,142,531(Adefris等人)的公開內容制備的成型磨料顆粒，對于3:1縱橫比的晶粒和98度的側壁角，具有如表1所述的標稱相等的邊長和厚度)填充到具有豎直取向的三角形開口(2.0mm×0.93mm×1.47mm深，具有5.0度的側壁錐角(圖3))的6.35cm×10.16cm生產工具中，它們的長維度與背襯的長維度平行偏差5.0度，使用振動和刷子除去過量的礦物質。將11個此類工具按長端對長端的順序排成一行并安裝到第二個15.2cm×121.9cm×1.9cm厚的刨花板，以確保形成至少111cm的磨料涂層條。將直徑1.0cm的孔穴鉆入厚度為15.2cm尺寸的中點，并且距層合刨花板兩端約2.54cm。構建各端具有直徑0.95cm的垂直榫釘的基部以接合刨花板中的孔穴，從而對準第一個填充有磨料顆粒的工具(開口側朝上)與帶底膠樹脂涂層的背襯(帶涂層的一側朝上)。將若干彈簧夾附接到刨花板以將構造保持在一起。從榫釘中移除帶夾具的組件，翻轉(現在背襯的涂層面朝上并且工具開口側朝下)，并使用榫釘將其放回到基部上以保持對準。用錘子反復輕敲層合刨花板的背面，以將870g/m²的磨料顆粒傳送至帶底膠涂層的背襯。移除彈簧夾并從榫釘中小心地移除頂板，從而使得傳送的礦物質不在其側面被敲除。

移除條帶并將帶磨料涂層的背襯及條帶置于烘箱中，在90℃下加熱1.5小時以部分地固化底膠樹脂。刷上復膠樹脂(756g/m²)，該復膠樹脂包含：29.42份可溶酚醛樹脂(以商品名GP 8339R-23155B購自美國佐治亞州亞特蘭大的佐治亞-太平洋化學品公司(Georgia Pacific Chemicals,Atlanta,GA))、18.12份水、50.65份冰晶石(以商品名RTN冰晶石購自美國德克薩斯州休斯頓的TR國際貿易公司(TR International Trading Co.,Houston,TX))、59份40級FRPL棕色氧化鋁(購自奧地利菲拉赫的太巴客磨料有限公司(Treibacher Schleifmittel AG,Villach,Austria))和1.81份表面活性劑(以商品名EMULON A購自美國新澤西州芒特奧利夫的巴斯夫公司(BASF Corp.,Mount Olive,NJ))，并將經涂布的帶置于烘箱中，在90℃下加熱1小時，然后在102℃下固化8小時。然后在復膠層上施加頂膠層。頂膠以72％固體的水溶液形式進行施加。頂膠涂層包含17份環氧樹脂CMD35201(美國肯塔基州杰斐遜敦的HiTek聚合物公司(HiTek Polymers,Jeffersontown,Kentucky))、76份四氟硼酸鉀助磨劑、2份紅色氧化鐵KR3097(美國伊利諾伊州東圣路易斯的哈克羅斯顏料公司(Harcros Pigments,Inc,E.Saint Louis,Illinois))和2份25重量％的2-乙基-4-甲基咪唑水溶液(EMI-24，購自美國賓夕法尼亞州阿倫敦的空氣產品公司(Air Products and Chemicals,Allentown,Pennsylvania)。以約500g/m²的濕涂覆重量施加頂膠。所得的構造首先在90℃下固化30分鐘，然后在108℃下最終固化1小時。固化后，使用常規的磨料接合操作將帶涂層磨料的條轉變為帶。

實施例10

實施例15復制了實施例14，不同的是礦物質重量為910g/m²。

實施例11

實施例16按照與實施例14相同的方法進行制備，不同的是磨料顆粒縱橫比為6:1，具有表1所述的尺寸并且涂料重量為740g/m²。

實施例12

實施例17復制了實施例16，其中礦物質涂料重量為760g/m²。

磨料帶測試

利用磨料帶測試評估本發明的磨料帶的功效。測試帶的尺寸為10.16cm×91.44cm。工件為304不銹鋼條，沿其1.9cm×1.9cm的端部暴露于磨料帶。使用直徑為20.3cm、肖氏硬度A為70的鋸齒狀(棱面與溝槽比率為1:1)橡膠接觸輪。以5500SFM(28m/s)的轉速驅動帶。在10磅至15磅(4.53kg-6.8kg)的法向力的組合下迫使工件移向帶的中心部分。測試包括測量經15秒磨削(1次循環)后工件的重量損失，并用光學高溫計測量工件表面溫度。然后將工件冷卻并再次測試。該測試在60次測試循環后結束。記錄每次循環后以克計的切削量。

結果

測試結果報告于表3中，其中“wp temp”意指工件溫度。它們還以圖形方式繪制于圖9中。如圖9所示，由縱橫比為6:1的SAP制成的實施例11和實施例12，使得多于一個SAP可裝配到圖7A所示的工具中的腔體中(約80％的腔體填充有兩個或更多個SAP)，與由縱橫比3:1的SAP制成的實施例9和實施例10(使得僅一個SAP可裝配到圖5A所示的工具中的腔體中)相比具有優異的磨削效果。

表3

以上獲得專利證書的申請中所有引用的參考文獻、專利或專利申請以一致的方式全文或其指定部分以引用方式并入本文。在并入的參考文獻部分與本申請之間存在不一致或矛盾的情況下，應以前述說明中的信息為準。為了使本領域的普通技術人員能夠實施受權利要求書保護的本公開而給出的前述說明不應理解為是對本公開范圍的限制，本公開的范圍由權利要求書及其所有等同形式限定。