[发明专利]结构化磨料制品及其制备和使用方法

说明书

背景技术

多年以来，一种通用名为“结构化磨料制品”的商用表面修整用磨料制品一直都有销售。结构化磨料制品具有固定到背衬上的结构化磨料层，并且通常与可任选地包含表面活性剂的液体(例如水)结合使用。结构化磨料层具有多个成形的研磨复合物(其通常具有微小的尺寸)，每个研磨复合物具有分散在粘结剂内的磨粒。在许多情况下，这些成形的研磨复合物都被精确地成形，例如，按照各种几何形状(例如棱锥形)成形。这类结构化磨料制品的实例包括3M公司(St.Paul，Minnesota)的以商品名“TRIZACT”销售的磨料制品。

结构化磨料制品常常与安装在工具(例如，圆盘砂光机或偏心轨道式砂光机)上的支撑垫联合使用。在这类应用中，结构化磨料制品通常具有附连界面层(例如，带钩薄膜、套环织物、或粘合剂)，其用来在使用过程中将磨料制品固定到支撑垫上。

传统的结构化磨料制品往往存在“粘滞”问题，即当磨料制品在工业中典型的湿式研磨工艺中使用时，研磨表面倾向于粘住工件。为减少粘滞，一种解决办法是在背衬上提供未涂布的区域，以将由密集的成形研磨复合物形成的区域分离；然而，在制造过程中，该方法会导致结构化磨料层发生偏差(例如，外部磨料不能牢固地附接到成形的研磨复合物上，如图6所示的那样)，从而在使用过程中在工件上形成杂乱的划痕。

发明内容

在一个方面，本发明涉及结构化磨料制品，该磨料制品包括：

背衬，其具有第一主表面和与之相对的第二主表面；以及

结构化磨料层，其具有外边界并且固定于背衬的第一主表面上，该结构化磨料层包括：

多个凸起的研磨区域，每个凸起的研磨区域基本上由具有第一高度的密集的锥形研磨复合物组成；

网状结构，其基本上由具有第二高度的密集的截锥形研磨复合物组成，其中网状结构既与凸起的研磨区域连续地邻接，又将所述凸起的区域彼此分离，并且该网状结构与所述外边界共延伸；

其中，锥形研磨复合物和截锥形研磨复合物各自包含磨粒和粘合剂，并且其中第一高度大于第二高度。

在另一方面，本发明涉及研磨工件的方法，该方法包括：

a)提供根据本发明的压印的结构化磨料制品；

b)提供工件；

c)使结构化磨料层的至少一部分与工件的至少一部分摩擦接触；并且

d)使工件与结构化磨料层中的至少一个相对另一个移动，以研磨该工件表面的至少一部分。

在另一方面，本发明涉及制备结构化磨料制品的方法，该方法包括：

提供具有第一主表面和与之相对的第二主表面的背衬；

提供研磨浆料，该研磨浆料包含分散在粘结剂前体内的多个磨粒；

提供具有主表面和外边界的制造工具，该主表面包括：

多个凹陷区域，每个凹陷区域基本上由具有第一深度的密集的锥形腔体组成；以及

网状结构，其基本上由具有第二深度的密集的截锥形腔体组成，其中网状结构既与凹陷区域连续地邻接，又将所述凹陷区域分离，并且该网状结构与外边界共延伸，并且其中锥形腔体的深度大于截锥形研磨腔体的深度；

将研磨浆料推到主表面上，使得研磨浆料填充锥形腔体和截锥形腔体的至少一部分；

使背衬的第一主表面与棱锥形腔体和截锥形腔体内的研磨浆料接触；

至少部分地固化粘结剂前体以形成粘结剂，从而形成粘附到背衬上的多个棱锥形研磨复合物和多个截锥形研磨复合物；并且

使背衬的第一主表面与制造工具分离。

根据本发明的结构化磨料制品在研磨过程中通常表现出相对较低的粘滞性，具有期望的耐磨特性，并且容易用连续的方法和以较低的缺陷率进行制备。

如本文所用：

“研磨复合物”是指由分散在有机粘结剂内的磨粒构成的颗粒；

“密集”的意思是除了磨料层或模具的周边这些显然不可能的地方外，每个锥形研磨复合物的底面(或每个腔体的开口)都沿其整个周长邻接相邻的锥形研磨复合物(或腔体)，无论截锥形研磨复合物或非截锥形研磨复合物均是如此；

“基本上由密集的研磨复合物(例如，截锥形研磨复合物或锥形研磨复合物)组成”的意思是虽然存在(例如，由所采用的制造工艺引起)一定程度的变化(例如，在高度、形状、或密度方面的变化)，但这种变化不会对结构化磨料制品的研磨特性(例如，切削寿命、产品寿命、或最终所得表面抛光的光滑度)有实质性的影响；以及