[发明专利]具有覆盖层的结构化磨料及其制备和使用方法

说明书

背景技术

一类通常称为“结构化磨料制品”的磨料制品已在市场上销售多年， 用于在表面整理中使用。结构化磨料制品具有固定至背衬的形貌结构化磨 料层，并且常与任选含有表面活性剂的液体(例如水)结合使用。形貌结 构化磨料层具有多种成形的磨料复合物(通常具有微小尺寸)，每种磨料 复合物均使磨料粒子分散在粘结剂中。在许多情况下，成形的磨料复合物 (例如)按照各种几何形状(例如锥形)精确成形。此类结构化磨料制品 的例子包括由3M公司(St.Paul，MN)以商品名“TRIZACT”出售的那些磨 料制品，并且这些磨料制品在汽车行业中用于消除基于氨基甲酸酯、丙烯 酸酯或硅酸盐的汽车透明涂层(例如以商品名“466LA-3M TRIZACT FINESSE-IT FILM”获得)的缺陷。

结构化磨料制品常与安装在工具(例如圆盘砂光机或偏心砂光机)上 的支撑垫联合使用。在此类应用中，结构化磨料制品通常具有使其在使用 过程中固定至支撑垫上的附连中间层(例如钩状薄膜、环状织物或粘合 剂)。

已知许多结构化磨料制品在初次使用时缺乏有力的切削，但随着继续 使用，则会观察到切削有所改善。由于磨料粒子掩埋在磨料复合物主体内 的粘结剂中，并且不能用于研磨，所以才会出现这种情况。本领域中用于 解决较低初始切削问题的一项技术是在结构化磨料制品初次使用前，使用 另一种涂覆磨料制品如砂纸来研磨结构化磨料制品的磨料表面。

目前产品的切削性能很容易受工件涂层材料类型的影响，这些材料可 以基于各种技术，例如聚氨酯涂层、丙烯酸酯涂层、粉末涂层，或甚至用 纳米粒子强化的基于硅酸盐的硬涂层。

发明内容

在一个方面，本发明提供了结构化磨料制品，该制品包括：

具有第一和第二相对主表面的背衬；

固定至背衬的形貌结构化磨料层，该形貌结构化磨料层包括精确成形 的磨料复合物，其中该精确成形的磨料复合物包含位于交联的聚合物粘结 剂中的磨料粒子，并且其中该磨料粒子具有D₅₀；以及

设置在形貌结构化磨料层的至少一部分上的固体覆盖层，该固体覆盖 层包含莫氏硬度等级为至少4的磨蚀粒子和水溶性聚合物，其中该磨蚀粒 子的D₅₀小于或等于磨料粒子的D₅₀。

在一些实施例中，水溶性聚合物包括聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、 聚环氧烷烃、甲基乙烯基醚和马来酸酐的共聚物、纤维素聚合物、瓜耳胶 或丙烯酸类聚合物中的至少一种。在一些实施例中，背衬包括薄膜背衬。 在一些实施例中，磨蚀粒子包含碳化硅或氧化铝中的至少一种。在一些实 施例中，磨蚀粒子的莫氏硬度小于至少一部分磨料粒子的莫氏硬度。在一 些实施例中，固体覆盖层为连续的。在一些实施例中，精确成形的磨料复 合物相对于背衬的高度在10至525微米的范围内。在一些实施例中，结构 化磨料制品还包括固定至背衬的第二主表面的附连中间层。在一些实施例 中，交联的聚合物粘结剂包含至少一种选自由以下物质组成的组的组分： 丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、氰酸酯树脂、异氰尿酸 酯树脂、氨基塑料树脂、以及它们的组合。在一些实施例中，磨料粒子选 自由以下物质组成的组：氧化铝、熔融氧化铝、热处理过的氧化铝、陶瓷 氧化铝、碳化硅、绿色碳化硅、氧化铝-氧化锆、二氧化铈、氧化铁、石榴 石、金刚石、立方氮化硼、以及它们的组合。在一些实施例中，磨料粒子 的D₅₀在0.01至200微米的范围内。

根据本发明的结构化磨料制品可用于(例如)研磨工件。在另一方 面，本发明提供了研磨工件的方法，该方法包括：

在存在水的情况下，将根据本发明的结构化磨料制品的形貌结构化磨 料层的至少一部分与工件进行摩擦接触；以及

将工件或形貌结构化磨料层中的至少一者相对于另一者移动，以便对 工件表面的至少一部分进行研磨。

在又一方面，本发明提供了制作结构化磨料制品的方法，该方法包 括：

提供结构化磨料制品，该结构化磨料制品包括：

具有第一和第二相对主表面的背衬；和

固定至背衬的形貌结构化磨料层，该形貌结构化磨料层包括精确成

形的磨料复合物，其中该精确成形的磨料复合物包含位于交联