[发明专利]制备成形磨粒的辅助传送丝网印刷方法和所得成形磨粒

说明书

本专利申请要求提交于2009年12月22日的美国临时申请No.61/289,188和提交于2010年6月30日的美国专利申请No.12/827,274的优先权，这两份专利申请的名称均为“Transfer Assisted Screen Printing Method of Making Shaped Abrasive Particles and the Resulting Shaped Abrasive Particles”（制备成形磨粒的辅助传送丝网印刷方法和所得成形磨粒），其公开内容全文以引用方式并入本文中。

背景技术

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、整理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。

在授予Berg的美国专利No.5,201,916、授予Rowenhorst的美国专利No.5,366,523(Re 35,570)以及授予Berg的美国专利No.5,984,988中公开了三角形成形磨粒和使用三角形成形磨粒的磨料制品。在一个实施例中，磨粒的形状包括等边三角形。三角形成形磨粒可用于制造具有增大的切削速率的磨料制品。

发明内容

成形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。本发明人发现，通过使用丝网印刷技术由α-氧化铝前体的分散体制备成形磨粒，使得分散体从印刷丝网中的开口辅助传送，从而提高了过程生产率。另外，由于可以从丝网开口中移除这些较厚的磨粒，因此可制备厚得多的成形磨粒。

辅助传送可包括在丝网印刷成形物的第一侧面和丝网印刷成形物的与容纳表面接触的第二侧面之间施加差压。在一个实施例中，加压的传送辊可将正压施加到第一侧面，以从具有连续印刷带形式的印刷丝网释放丝网印刷成形物。在另一个实施例中，容纳表面可包括透气的容纳表面，并且可定位真空箱或真空辊，以当从印刷丝网中的孔移除丝网印刷成形物时，向丝网印刷成形物的第二侧面提供小于大气压的压力。或者，可向丝网印刷成形物的第一侧面施加正压，同时向第二侧面施加低于大气压的压力。

简而言之，在一个实施例中，该方法包括通过丝网印刷工艺制备成形磨粒，该工艺包括将分散体通过印刷丝网施加到容纳表面，该印刷丝网具有对应于成形磨粒所需形状的多个孔。优选的方法包括：将α-氧化铝前体的分散体施加到容纳表面上所支承的开孔印刷丝网的一个表面；填充印刷丝网中的孔；从容纳表面移除印刷丝网，同时在丝网印刷成形物的第一侧面和接触容纳表面的丝网印刷成形物的第二侧面之间施加差压；至少部分地干燥分散体，以形成前体成形磨粒；以及将前体成形磨粒烧制到最终烧结硬度，从而形成包含α-氧化铝的成形磨粒。

令人吃惊的是，本发明人确定，具有在形成过程之后依靠其自重蠕动或流动的粘度较低的溶胶凝胶分散体提供了这样的成形磨粒，该成形磨粒相比使用粘度较高的分散体用相同方法制备的成形磨粒具有改善的磨削性能。因此，尺寸完全稳定的溶胶凝胶分散体在一些实施例中不是优选的，并且意外发现，第二侧面比第一侧面更大和侧壁一直坍落的成形磨粒具有更好的磨削性能。所得成形磨粒从较大的第二侧面（干燥期间接触容纳表面的一侧）到较小的第一侧面（不受支承的空气侧）渐缩，尽管用来制备成形磨粒的孔不渐缩（侧壁大约90度）。

据信，渐缩在干燥过程中发生，或作为另外一种选择或结合地，是作为在移除粘度较低的溶胶凝胶的丝网印刷成形物时施加差压的结果而发生。在干燥过程期间变得基本上干燥之前，粘度较低的溶胶凝胶可以依靠其自重蠕动或流动，其方式类似于小甜饼生面团在烘箱中从初始的圆球形变为最终的圆盘形那样。因此，干燥过程产生边缘较薄的成形磨粒，该边缘在成形磨粒的侧壁和第二侧面之间具有锐角。据信，该较薄边缘提高了磨削性能。

因此，在一个实施例中，本发明涉及一种用于通过丝网印刷工艺制备成形陶瓷制品的方法，该方法包括：将陶瓷前体的分散体通过包括多个孔的印刷丝网施加到容纳表面；从容纳表面移除印刷丝网，，同时，在丝网印刷成形物的第一侧面和丝网印刷成形物的与容纳表面接触的第二侧面之间施加差压；至少部分地干燥保留在容纳表面上的丝网印刷成形物；以及烧制丝网印刷成形物，以形成烧结的成形陶瓷制品。