專(zhuān)利名稱：用于研磨玻璃和玻璃陶瓷工件的磨料制品的制作方法
背景本發(fā)明涉及磨料制品和用這種磨料制品研磨玻璃或玻璃陶瓷工件的方法。
玻璃陶瓷已知可用作磁存儲(chǔ)盤(pán)的基片，例如可用作個(gè)人電腦中的存儲(chǔ)器(如硬盤(pán))。為了制造合格的磁存儲(chǔ)盤(pán)，該磁存儲(chǔ)盤(pán)必須有精確控制的尺寸和精確控制的表面光潔度。確定存儲(chǔ)盤(pán)基片的尺寸并使其獲得所需的表面光潔度一般包括使用松散磨粒漿料的多步驟方法。在該方法的第一步中，確定玻璃陶瓷盤(pán)的尺寸，使其具有所需的厚度和厚度均勻度。確定尺寸后，對(duì)這些盤(pán)進(jìn)行表面處理，以產(chǎn)生所需的表面光潔度。
雖然松散磨粒漿料廣泛地應(yīng)用于上述方法，但松散磨粒漿料也具有許多缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)包括不便于處理所要求的大量漿料、為防止磨料顆粒沉積并保證拋光界面上磨料顆粒濃度均勻而需要攪拌、和需要一些設(shè)備來(lái)制備、輸送、棄置或回收松散磨粒漿料和用于再循環(huán)。另外，也必須對(duì)漿料本身進(jìn)行周期性分析，保證其質(zhì)量和分散穩(wěn)定性。此外，與松散磨粒漿料接觸的泵頭、閥門(mén)、供料管線、研磨盤(pán)和漿料供應(yīng)設(shè)備的其他零件最終會(huì)出現(xiàn)不希望的磨損。另外，使用漿料的步驟通常很不清潔，因?yàn)樗缮⒛チ{料為粘滯液體，容易散濺，而且難于盛裝。
鑒于上述使用漿料法研磨(即形成所需尺寸和(texture)表面處理)玻璃陶瓷存儲(chǔ)盤(pán)基片的許多缺點(diǎn)，工業(yè)上需要的是適用于研磨這些基片的固定磨料制品。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種適于研磨(即形成所需尺寸或拋光)玻璃或玻璃陶瓷工件的磨料制品。該磨料制品包括背襯和至少一層粘接到所述背襯表面的三維研磨涂層。上述的研磨涂層包含已分散入許多金剛石珠磨粒和填料的粘結(jié)劑。上述的填料約占研磨涂層的40-60％重量，更好約占研磨涂層的50-60％重量。
上述的三維研磨涂層較好包含許多研磨復(fù)合體。這些研磨復(fù)合體可以是精確成形的研磨復(fù)合體、不規(guī)則成形的研磨復(fù)合體或包含截頭平頂棱錐形的精確成形的研磨復(fù)合體。精確成形的研磨復(fù)合體的底面確定的表面積不比該研磨復(fù)合體頂表面積大50％，較好不比其大25％，最好不比其大15％。
上述的粘結(jié)劑較好由含烯鍵式不飽和樹(shù)脂(如丙烯酸酯樹(shù)脂)的粘結(jié)劑前體形成。烯鍵式不飽和單體較好選自單官能丙烯酸酯單體、二官能丙烯酸酯單體、三官能丙烯酸酯單體及其混合物。
本發(fā)明磨料制品中的磨粒包含金剛石珠磨粒。金剛石珠包含大量用金屬氧化物基質(zhì)(較好是氧化硅基質(zhì))粘結(jié)在一起的各個(gè)金剛石顆粒。上述的金剛石珠磨粒的平均粒度較好約為6-100微米。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的磨料制品特別適用于研磨玻璃和玻璃陶瓷工件。也就是說(shuō)，當(dāng)本發(fā)明的磨料制品與潤(rùn)滑劑一起用于研磨玻璃或玻璃陶瓷工件時(shí)，產(chǎn)生高的磨削速率。這樣高的磨削速率在該磨料制品的使用壽命期間是比較穩(wěn)定的。因此，本發(fā)明的另一方面涉及研磨玻璃或玻璃陶瓷工件的方法。該方法包括如下步驟(a)使玻璃或玻璃陶瓷工件與上述的磨料制品接觸；(b)把潤(rùn)滑劑加到上述工件與磨料制品之間的界面上；和(c)使上述工件與磨料制品作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
上述磨料制品的三維研磨涂層包含已分散入金剛石珠磨粒和至少一種填料的粘結(jié)劑。上述的填料約占研磨涂層的40-60％重量。選擇的填料量應(yīng)使研磨涂層能在正常的使用條件下磨蝕掉，從而暴露和釋放出新的金剛石珠磨粒。據(jù)認(rèn)為，金剛石珠磨粒是特別適用的，因?yàn)樗妮^大粒度阻止其嵌入研磨涂層中。而且認(rèn)為，金剛石珠磨粒不易產(chǎn)生導(dǎo)致降低磨削速率的磨損平面(即不易變鈍)。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，三維研磨涂層具有精確成形的表面。本文所用的“精確成形”描述既在背襯上形成粘結(jié)劑前體又將該前體填充入模具表面上空腔內(nèi)時(shí)進(jìn)行固化制得的研磨復(fù)合體。這些研磨復(fù)合體的三維形狀由有較光滑表面的側(cè)面和各側(cè)面相交形成的各自頂點(diǎn)確定。上述的側(cè)面以具有不同邊長(zhǎng)的清晰銳利的邊緣為界并相連。從使用許多精確成形的研磨復(fù)合體的意義上講，這種磨料制品稱為結(jié)構(gòu)磨料制品。這些研磨復(fù)合體也可有不規(guī)則的形狀。在本申請(qǐng)中，不規(guī)則的形狀是指形成研磨復(fù)合體的側(cè)面或邊界發(fā)生沉陷，且是不精確的。在不規(guī)則成形的研磨復(fù)合體的情況下，先將磨粒漿料成形為所需的形狀和/或圖形。一旦形成磨粒漿料，就使該磨粒漿料中的粘結(jié)劑前體固化或凝固。一般在成形和固化粘結(jié)劑前體之間存在一個(gè)時(shí)間差。在這段時(shí)間中，磨粒漿料會(huì)發(fā)生流動(dòng)和/或沉陷，從而使形成的形狀發(fā)生一些變形。如WO 95/07797(1995年3月23日出版)和WO 95/22436(1995年8月24日出版)中所述，在單種磨料制品中研磨復(fù)合體的大小、傾斜度或形狀也會(huì)發(fā)生變化。
本申請(qǐng)中所用的“邊界”是指每個(gè)研磨復(fù)合體用于限定其實(shí)際三維形狀的暴露表面和邊緣。當(dāng)在顯微鏡下觀察本發(fā)明磨料制品的橫截面時(shí)，這些邊界是清晰可見(jiàn)的。即使這些研磨復(fù)合體沿底面的共同邊界相互毗連，但這些邊界將各個(gè)研磨復(fù)合體相互分離和區(qū)分。對(duì)于精確成形的研磨復(fù)合體，這些邊界和邊緣是銳利和清晰的。而在沒(méi)有精確成形研磨復(fù)合體的磨料制品中，這些邊界和邊緣是不明顯的(即在完成固化之前研磨復(fù)合體發(fā)生下陷)。不論是精確成形的，還是不規(guī)則成形的，這些研磨復(fù)合體都可以有由基本上清晰可見(jiàn)的邊界確定的任何幾何形狀。上述的精確幾何形狀可選自立方形、棱柱形、圓錐形、塊(block)狀截頭圓錐形、棱錐形、截頭棱錐形、圓柱形、半球形等。
本申請(qǐng)中所用的“表面結(jié)構(gòu)(texture)”是指具有上述三維復(fù)合體的研磨涂層，其中的各個(gè)三維復(fù)合體可以是精確成形的，也可以是不規(guī)則成形的。表面結(jié)構(gòu)可以由所有幾何形狀基本上相同的許多研磨復(fù)合體構(gòu)成(即該表面結(jié)構(gòu)是規(guī)則的)。同樣，表面結(jié)構(gòu)可以是幾何形狀不同的研磨復(fù)合體的隨機(jī)圖案。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選磨料制品的俯視圖。
圖2是沿圖1所示磨料制品中線2-2所作的放大截面圖。
圖3是本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選磨料制品的俯視圖。
圖4是沿圖3所示磨料制品中線4-4所作的放大截面圖。
詳細(xì)描述本發(fā)明涉及一種磨料制品和用該磨料制品研磨玻璃或玻璃陶瓷工件的方法。該磨料制品包括背襯和至少一層粘結(jié)在背襯表面上的三維研磨涂層。上述的研磨涂層包含由固化粘結(jié)劑前體、大量金剛石珠磨粒和填料形成的粘結(jié)劑。上述的填料約占研磨涂層的40-60％重量。該研磨涂層還可含有任選的組分，如偶聯(lián)劑、懸浮劑、固化劑(如引發(fā)劑)、光敏劑等。
粘結(jié)劑粘結(jié)劑由粘結(jié)劑前體形成。粘結(jié)劑前體包含處于未固化狀態(tài)或未聚合狀態(tài)的樹(shù)脂。在磨料制品的制造過(guò)程中，粘結(jié)劑前體中的樹(shù)脂發(fā)生聚合或固化，從而形成粘結(jié)劑。粘結(jié)劑前體可以含有可縮合固化的樹(shù)脂、可加成聚合的樹(shù)脂、可自由基固化的樹(shù)脂和/或這些樹(shù)脂的組合物和混合物。
一種優(yōu)選的粘結(jié)劑前體是通過(guò)自由基反應(yīng)機(jī)理聚合的樹(shù)脂。使粘結(jié)劑前體連同合適的催化劑暴露于能源例如熱能或輻射能，來(lái)引發(fā)聚合過(guò)程。輻射能的例子包括電子束、紫外光或可見(jiàn)光。
可自由基固化的樹(shù)脂的例子包括丙烯酸化的聚氨酯、丙烯酸化的環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸化的聚酯、烯鍵式不飽和化合物聚合物、具有不飽和羰基側(cè)基的氨基塑料衍生物、具有至少一個(gè)丙烯酸酯基側(cè)基的異氰脲酸酯衍生物、具有至少一個(gè)丙烯酸酯基側(cè)基的異氰酸酯衍生物、及其組合物和混合物。丙烯酸酯一詞包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
丙烯酸化聚氨酯也是以羥基為端基的異氰酸酯擴(kuò)鏈(extended)聚酯或聚醚的丙烯酸酯。它們可以是脂族的或芳族的。市售丙烯酸化聚氨酯的實(shí)例包括以商品名PHOTOMER(例如PHOTOMER 6010)購(gòu)自新澤西州Hoboken的HenkelCorp.的丙烯酸化聚氨酯；以商品名EBECRYL 220(六官能的芳族聚氨酯丙烯酸酯，分子量為1000)、EBECRYL 284(脂族聚氨酯二丙烯酸酯，分子量為1200，用二丙烯酸1，6-己二醇酯稀釋)、EBECRYL 4827(芳族聚氨酯二丙烯酸酯，分子量為1600)、EBECRYL 4830(脂族聚氨酯二丙烯酸酯，分子量為1200，用二丙烯酸四甘醇酯稀釋)、EBECRYL 6602(三官能芳族聚氨酯丙烯酸酯，分子量為1300，用三羥甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯稀釋)和EBECRYL 840(脂族聚氨酯二丙烯酸酯，分子量為1000)購(gòu)自佐治亞州Smyrna的UCB Radcure Inc.的丙烯酸化聚氨酯；以商品名SARTOMER(例如SARTOMER 9635、9645、9655、963-B80、966-A80等)購(gòu)自賓夕法尼亞州West Chester的Sartomer Co.的丙烯酸化聚氨酯以及以商品名UVITHANE(例如“UVITHANE 782”)購(gòu)自伊利諾斯州Chicago的Morton International的丙烯酸化聚氨酯。
低聚聚氨酯丙烯酸酯可以與烯鍵式不飽和單體混合。優(yōu)選的烯鍵式不飽和單體是單官能丙烯酸酯單體、二官能丙烯酸酯單體、三官能丙烯酸酯單體或它們的混合物。
烯鍵式不飽和單體或低聚物或者丙烯酸酯單體或低聚物，可以是單官能、雙官能、三官能或四官能或甚至為更多官能的。丙烯酸酯一詞包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯這兩者。烯鍵式不飽和粘結(jié)劑前體包括含有碳、氫和氧、還可能含有氮和鹵素原子的單體化合物和聚合化合物這兩者。氧原子和/或氮原子或這兩者一般存在于醚基、酯基、氨酯基、酰胺基和脲基中。烯鍵式不飽和化合物的優(yōu)選分子量低于約4000，而且優(yōu)選是由含有脂族單羥基或脂族多羥基的化合物與不飽和羧酸的反應(yīng)制成的酯。上述的不飽和羧酸例如是丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、馬來(lái)酸等。烯鍵式不飽和單體的代表性例子包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸羥丁酯、乙烯基甲苯、二丙烯酸乙二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙烯酸甘油酯、三丙烯酸季戊四醇酯、三甲基丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯和四甲基丙烯酸季戊四醇酯。其他的烯鍵式不飽和樹(shù)脂包括羧酸的單烯丙基、多烯丙基和多甲代烯丙基酯以及酰胺，例如鄰苯二甲酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯和N，N-二烯丙基己二酰二胺。還有其他的含氮化合物包括三(2-丙烯酰氧乙基)異氰脲酸酯、1，3，5-三(2-甲基丙烯酰氧乙基)-s-三嗪、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基-丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基-吡咯烷酮、N-乙烯基哌啶酮、以及購(gòu)自Radcure Specialties的“CMD 3700”。烯鍵式不飽和稀釋劑或單體的例子可以在美國(guó)專(zhuān)利No.5,236,472(Kirk等)和5,580,647(Larson等)中找到。
有關(guān)其它可能有用的粘結(jié)劑和粘結(jié)劑前體的其它信息可參見(jiàn)受讓人的待審專(zhuān)利申請(qǐng)08/694,014(1996年8月8日提交)。該專(zhuān)利申請(qǐng)是專(zhuān)利申請(qǐng)08/557,727(Bruxvoort等于1995年11月13日提交)和美國(guó)專(zhuān)利4,773,920(Chasman等)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
丙烯酸酯化的環(huán)氧樹(shù)脂是環(huán)氧樹(shù)脂的二丙烯酸酯，例如雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂的二丙烯酸酯?？少?gòu)買(mǎi)的丙烯酸化的環(huán)氧樹(shù)脂的例子包括購(gòu)自RadcureSpecialties的CMD 3500、CMD 3600和CMD 3700；和購(gòu)自Sartomer Co.的CN103、CN104、CN111、CN112和CN114。
聚酯丙烯酸酯的例子包括購(gòu)自Henkel Corporation的PHOTOMER 5007和PHOTOMER 5018。
氨基塑料樹(shù)脂的每個(gè)分子或低聚物包含至少一個(gè)側(cè)接的α-、β-不飽和羰基。這些不飽和羰基可以是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或丙烯酰胺類(lèi)基團(tuán)。這種材料的例子包括N-(羥甲基)-丙烯酰胺、N，N’-氧二亞甲基二丙烯酰胺、鄰和對(duì)丙烯酰氨基甲基化苯酚、丙烯酰氨基甲基化可溶可熔酚醛樹(shù)脂及其混合物。這些材料在美國(guó)專(zhuān)利No.4,903,440(Larson等)和5,236,472(Kirk等)中有進(jìn)一步的描述。
具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的異氰脲酸酯衍生物和具有至少一個(gè)丙烯酸酯側(cè)基的異氰酸酯衍生物在美國(guó)專(zhuān)利No.4,652,274(Boettcher)中有進(jìn)一步的描述。優(yōu)選的異氰脲酸酯材料是三(羥乙基)異氰脲酸酯的三丙烯酸酯。
特別優(yōu)選的粘結(jié)劑前體包含約30份三(羥乙基)異氰脲酸酯(TATHEIC)和約70份三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)的混合物。這種混合物可以商品名“SR368D”購(gòu)自Sartomer Corporation，West Chester，PA。
粘結(jié)劑前體也可包括環(huán)氧樹(shù)脂。環(huán)氧樹(shù)脂具有環(huán)氧乙烷環(huán)，并通過(guò)開(kāi)環(huán)反應(yīng)進(jìn)行聚合。這種環(huán)氧樹(shù)脂包括單體環(huán)氧樹(shù)脂和聚合的環(huán)氧樹(shù)脂。一些優(yōu)選的環(huán)氧樹(shù)脂例子包括2，2-二[4-(2，3-環(huán)氧丙氧基)-苯基]丙烷，它是雙酚的二縮水甘油醚，以商品名EPON 828、EPON 1004和EPON 1001F購(gòu)自Shell ChemicalCo.以及以商品名DER-331、DER-332和DER-334購(gòu)自Dow Chemical Co.的市售材料。其他合適的環(huán)氧樹(shù)脂包括脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂、苯酚甲醛可溶可熔酚醛樹(shù)脂的縮水甘油醚(例如購(gòu)自Dow Chemical Co.的DEN-431和DEN-428)?？勺杂苫袒臉?shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂的混合物在美國(guó)專(zhuān)利No.4,751,138(Tumey等)和5,256,170(Harmer等)中有進(jìn)一步的描述。
背襯材料背襯用來(lái)為研磨涂層提供載體。在本發(fā)明中有用的背襯必須能夠在粘結(jié)劑前體暴露于固化條件之后，與粘結(jié)劑粘合，而且在所述暴露之后，最好仍是柔軟的，使得用于本發(fā)明方法中的制品可以與工件的表面輪廓、半徑和凸凹不平部位貼合。
在許多研磨用途中，背襯需要強(qiáng)固耐久，使所形成的磨料制品經(jīng)久耐用。另外，在一些研磨用途中，背襯需要強(qiáng)固性而柔軟，使磨料制品可以均勻地貼合于玻璃工件。當(dāng)玻璃工件具有一定形狀或輪廓時(shí)，尤其是這樣。背襯可以是聚合物膜、紙張、硬化纖維、經(jīng)處理的非織造背襯、或經(jīng)處理的布背襯，以便提供這些強(qiáng)度和適合性。該背襯優(yōu)選為聚合物膜。聚合物膜的例子包括聚酯膜、共聚酯膜、聚酰亞胺膜、聚酰胺膜等。特別優(yōu)選的背襯是在至少一個(gè)表面上有用于提高研磨涂層與背襯間粘合性的乙烯-丙烯酸共聚物底涂層的聚酯膜。
包含紙張的非織造物可以用熱固性或熱塑性材料浸透，來(lái)提供必需的性能。
布背襯也適用于本發(fā)明的磨料制品。這種布可以是J重量布(weightcloth)、X重量布、Y重量布或M重量布。形成這種布的纖維或紗可選自聚酯、尼龍、人造絲、棉、玻璃纖維以及它們的復(fù)合纖維。這種布可以是針織布或織造布(如粗斜紋布、斜紋布、棉緞織物)，也可以是縫合布或穿緯布?？梢詫?duì)原坯布進(jìn)行織物處理、燒毛處理、退漿處理或任何常規(guī)的處理。優(yōu)選用聚合物材料處理布，以密封布和保護(hù)布纖維。這種處理可包括一種或多種的如下處理步驟預(yù)上漿、浸漬或上背漿。一種這樣的處理包括先涂預(yù)上漿涂料，然后涂背漿涂料。或者，浸漬涂料然后上背漿。一般來(lái)說(shuō)，背襯的前表面宜為較光滑的。同樣，處理涂層也應(yīng)使布背襯防水。處理涂層也使布背襯具有足夠的強(qiáng)度和柔韌性。一種優(yōu)選的背襯處理劑是與丙烯酸酯單體樹(shù)脂混合的交聯(lián)低聚聚氨酯丙烯酸酯。粘結(jié)劑化學(xué)性質(zhì)相同或相似的布處理化學(xué)方法也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這種布處理化學(xué)方法還可加入添加劑，如填料、染料、顏料、濕潤(rùn)劑、偶聯(lián)劑、增塑劑等。
其它處理涂層包含熱固性樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂。常見(jiàn)和優(yōu)選的熱固性樹(shù)脂的實(shí)例包括酚醛樹(shù)脂、氨基塑料樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、烯鍵式不飽和樹(shù)脂、丙烯酸化異氰脲酯樹(shù)脂、脲-醛樹(shù)脂、異氰脲酯樹(shù)脂、丙烯酸化聚氨酯樹(shù)脂、丙烯酸化環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂以及它們的混合物。優(yōu)選熱塑性樹(shù)脂的實(shí)例包括聚酰胺(如尼龍)、聚酯樹(shù)脂和聚氨酯樹(shù)脂(包括聚氨酯-脲樹(shù)脂)。一種優(yōu)選的熱塑性樹(shù)脂是由聚酯多元醇和異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物制得的聚氨酯。
在一些場(chǎng)合下，最好采用整體模塑的背襯，那是直接模塑成與復(fù)合體相鄰接的背襯，而不是將復(fù)合體各自粘合到背襯(如聚酯膜)上。背襯可以在模塑出復(fù)合體之后模塑或澆注到復(fù)合體的背面，或者與復(fù)合體同時(shí)進(jìn)行模塑或澆注。整體模塑的背襯可以由熱固化或輻射固化的熱塑性或熱固性樹(shù)脂模塑而成。代表性的和優(yōu)選的熱固性樹(shù)脂的例子包括酚醛樹(shù)脂、氨基塑料樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、烯鍵式不飽和樹(shù)脂、丙烯酸化異氰脲酸酯樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、異氰脲酸酯樹(shù)脂、丙烯酸化聚氨酯樹(shù)脂、丙烯酸化環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂及其混合物。優(yōu)選的熱塑性樹(shù)脂的例子包括聚酰胺樹(shù)脂(例如尼龍)、聚酯樹(shù)脂和聚氨酯樹(shù)脂(包括聚氨酯-脲樹(shù)脂)。一種優(yōu)選的熱塑性樹(shù)脂是由聚酯多醇與異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物所得到的聚氨酯。
金剛石珠磨粒本發(fā)明磨料制品的研磨涂層包含大量金剛石珠磨粒。本申請(qǐng)中所用的術(shù)語(yǔ)“金剛石珠磨粒”是指通布在約35-94％體積微孔性、非熔凝、連續(xù)金屬氧化物基質(zhì)中含有約6-65％體積和直徑為25微米或更小的金剛石磨粒的復(fù)合磨粒。上述金屬氧化物基質(zhì)的努普硬度約小于1000，且含有至少一種選自氧化鋯、氧化硅、氧化鋁、氧化鎂和氧化鈦的金屬氧化物。據(jù)稱，金剛石珠磨粒是易碎的，因此在研磨力的作用下金屬氧化物基質(zhì)可以開(kāi)裂或粉碎，結(jié)果產(chǎn)生新的暴露表面。金剛石珠磨粒記載在美國(guó)專(zhuān)利3,916,584(Howard等)中。
在一個(gè)優(yōu)選的制造方法中，將金剛石磨粒混合入金屬氧化物(或氧化物前體)的水溶膠中，然后把形成的漿料加入攪拌著的脫水液體(如2-乙基-1-己醇)。從分散的漿料中除去水，且表面張力把漿料吸引成球狀復(fù)合體，然后將這種球狀復(fù)合體過(guò)濾出，干燥和燒結(jié)。形成的金剛石珠磨粒一般是球狀的，粒度至少為用于制造該金剛石珠磨粒的金剛石顆粒的粒度的兩倍。
構(gòu)成金剛石珠磨粒的各個(gè)金剛石的粒度一般約為0.5-25微米，更好約為3-15微米。上述金剛石珠磨粒的粒度一般約為5-200微米，更好約為6-100微米，最好約為6-30微米。
各個(gè)金剛石磨?？梢允翘烊换蛉嗽旖饎偸?。人造金剛石顆?？梢哉J(rèn)為是“樹(shù)脂結(jié)合金剛石”、“鋸片級(jí)金剛石”或“金屬結(jié)合金剛石”。這些金剛石可以是塊狀或針狀的。這些金剛石顆粒可包含表面涂層，如金屬涂層(如鎳、鋁、銅等)、無(wú)機(jī)涂層(如二氧化硅)或有機(jī)涂層。
上述的研磨涂層一般含有約1-30％重量金剛石珠磨粒，較好含有約2-25％重量金剛石珠磨粒，更好含有約5-15％重量金剛石珠磨粒，最好含有約7-13％重量金剛石珠磨粒。
填料本發(fā)明磨料制品的研磨涂層還可含有填料。填料是一種顆粒材料，其平均粒度通常為0.01-50微米，一般為0.1-40微米。在研磨涂層中加入填料是為了控制研磨涂層的磨耗速度。研磨過(guò)程中控制研磨涂層的磨耗速度對(duì)于獲得兼顧高磨削速率、穩(wěn)定的磨削速率和長(zhǎng)的使用壽命是重要的。如果填料加入量太高，研磨涂層的磨耗速度太快，從而使研磨操作效率不高(如磨料制品有低的磨削和短的使用壽命)。相反，如果填料的加入量太少，研磨涂層的磨耗速度太慢，從而使磨粒鈍化，磨削速率減慢。本發(fā)明的磨料制品的研磨涂層含有約40-60％重量填料，更好含有約45-60％重量填料，最好含有約50-60％重量的填料。
適用于本發(fā)明磨料制品的填料的實(shí)例包括金屬碳酸鹽(例如碳酸鈣(白堊、方解石、泥灰、石灰華、大理石和石灰石)、碳酸鈣鎂、碳酸鈉和碳酸鎂)、二氧化硅(例如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纖維)、硅酸鹽(例如滑石粉、粘土、(蒙脫土)、長(zhǎng)石、云母、硅酸鈣、偏硅酸鈣、鋁硅酸鈉、硅酸鈉、硅酸鋰和硅酸鉀)、金屬硫酸鹽(例如硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、硫酸鋁鈉、硫酸鋁)、石膏、蛭石、木屑、三水合鋁、碳黑、金屬氧化物(例如氧化鈣(石灰)、氧化鋁、氧化錫例如二氧化錫、二氧化鈦)、金屬亞硫酸鹽(例如亞硫酸鈣)、熱塑性顆粒(聚碳酸酯、聚醚酰亞胺、聚酯、聚乙烯、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、縮醛聚合物、聚氨酯、尼龍顆粒)、熱固性顆粒(例如酚醛樹(shù)脂泡、酚醛樹(shù)脂珠、聚氨酯泡沫顆粒)等。填料也可以是鹽例如鹵化物鹽。鹵化物鹽的例子包括鹵化鈉、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、氯化鉀和氯化鎂。金屬填料的例子包括錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、鐵、鈦。其他的各種填料包括硫、有機(jī)硫化合物、石墨和金屬硫化物。
為了使研磨涂層產(chǎn)生所需的磨耗速率，優(yōu)選的填料包括偏硅酸鈣、白色氧化鋁、碳酸鈣、二氧化硅以及它們的混合物。特別優(yōu)選的填料混合物是偏硅酸鈣和白色氧化鋁。當(dāng)需要精細(xì)的表面拋光時(shí)，宜使用粒度小的軟質(zhì)填料。
任選的添加劑本發(fā)明磨料制品的研磨涂層還可以含有一些任選的添加劑，例如磨粒表面改性添加劑、偶聯(lián)劑、發(fā)泡劑、纖維、抗靜電劑、固化劑、懸浮劑、光敏劑、潤(rùn)滑劑、潤(rùn)濕劑、表面活性劑、顏料、染料、紫外光穩(wěn)定劑和抗氧劑?？蓪?duì)這些材料的用量進(jìn)行選擇，以提供出所要求的性能。
偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑可以提供粘結(jié)劑與磨粒之間的締合橋接。另外，偶聯(lián)劑也可以提供粘結(jié)劑與填料顆粒之間的締合橋接。偶聯(lián)劑的例子包括硅烷、鈦酸酯和鋯鋁酸酯。可以用不同的方式加入偶聯(lián)劑。例如，偶聯(lián)劑可以直接加入粘結(jié)劑前體中。研磨涂層可以含有大約0-30％、優(yōu)選0.1-25％重量的偶聯(lián)劑。另外，偶聯(lián)劑也可以施加到填料顆粒的表面。在另一種方式中，在加入到磨料制品中之前，將偶聯(lián)劑施加到加入磨粒的表面。磨?？梢院写蠹s0-3％重量的偶聯(lián)劑，以磨粒和偶聯(lián)劑的總重量為基準(zhǔn)?？少?gòu)買(mǎi)的偶聯(lián)劑的例子包括購(gòu)自O(shè)SI的“AI74”和“AI230”?？少?gòu)買(mǎi)到的偶聯(lián)劑的另一個(gè)例子是購(gòu)自新澤西州Bayonne的Kenrich Petrochemicals的商品名為“KR-TTS”的三硬脂酰基鈦酸異丙酯。
懸浮劑懸浮劑的一個(gè)例子是表面積小于150米2/克的無(wú)定形二氧化硅顆粒，購(gòu)自新澤西州Ridgefield Park的DeGussa Corp.，商品名為“OX-50”。加入懸浮劑可以降低磨粒漿料的總粘度。懸浮劑的使用在美國(guó)專(zhuān)利No.5,368,619中有進(jìn)一步的描述。
固化劑粘結(jié)劑前體還可以含有固化劑。固化劑是有助于引發(fā)和完成聚合或交聯(lián)反應(yīng)使粘結(jié)劑前體轉(zhuǎn)變成粘結(jié)劑的材料。固化劑一詞包括引發(fā)劑、光引發(fā)劑、催化劑和活化劑。固化劑的量和類(lèi)型主要決定于粘結(jié)劑前體的化學(xué)性質(zhì)。
自由基引發(fā)劑較佳烯鍵式不飽和單體或低聚物的聚合是通過(guò)自由基反應(yīng)機(jī)理發(fā)生的。如果能源是電子束，那么電子束會(huì)產(chǎn)生引發(fā)聚合的自由基。然而，即使粘結(jié)劑前體暴露于電子束，采用引發(fā)劑也屬于本發(fā)明的范圍。如果能源是熱、紫外光或可見(jiàn)光，那么為了產(chǎn)生自由基，就可以不得不有引發(fā)劑。暴露于紫外光或熱時(shí)產(chǎn)生自由基的引發(fā)劑的例子(即光引發(fā)劑)包括但不局限于有機(jī)過(guò)氧化物、偶氮化合物、醌、亞硝基化合物、酰基鹵、腙、巰基化合物、吡喃鎓化合物、咪唑、氯三嗪、苯偶姻、苯偶姻烷基醚、二酮、苯酮及其混合物。暴露于紫外光時(shí)產(chǎn)生自由基的可購(gòu)買(mǎi)的光引發(fā)劑的例子包括購(gòu)自新澤西州Hawthorne的CibaGeigy Company的商品名為“IRGACURE 651”的商品，和購(gòu)自Merck的商品名為“DAROCUR 1173”的商品。暴露于可見(jiàn)光時(shí)產(chǎn)生自由基的引發(fā)劑的例子可以在美國(guó)專(zhuān)利No.4,735,632中找到。另一種暴露于可見(jiàn)光時(shí)產(chǎn)生自由基的光引發(fā)劑購(gòu)自Ciba Geigy Company，商品名為“IRGACURE 369”。
引發(fā)劑的一般用量為0.1-10％重量，優(yōu)選為0.5-2％重量，以粘結(jié)劑前體的重量為基準(zhǔn)。
另外，優(yōu)選的是，在加入任何粒料例如磨粒和/或填料顆粒之前，將引發(fā)劑分散，最好均勻分散在粘結(jié)劑前體中。
總的來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的是，將粘結(jié)劑前體暴露于輻射能源，優(yōu)選紫外光或可見(jiàn)光。在一些情形下，某些磨粒和/或某些添加劑會(huì)吸收紫外光和可見(jiàn)光，這就使粘結(jié)劑前體難以完全固化。對(duì)于二氧化鈰磨粒和碳化硅磨粒，情況尤其如此。十分意外地發(fā)現(xiàn)，使用含有磷酸酯的光引發(fā)劑，尤其是含有?；趸⒌墓庖l(fā)劑，能解決這個(gè)問(wèn)題。這種光引發(fā)劑的一個(gè)例子是2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦，以“LUCIRIN TPO”商品名購(gòu)自北卡羅來(lái)納州Charlotte的BASFCorporation。其他可購(gòu)買(mǎi)的酰基氧化膦的例子包括DAROCUR 4263和DAROCUR4265(兩者都購(gòu)自Merck)、苯基二(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧化膦光引發(fā)劑(以商品名IRGACURE 819購(gòu)自Ciba Geigy Corp，Greensboro，NC)。
光敏劑研磨涂層中還可任選地含有可以在空氣中或在惰性氣氛(如氮?dú)?中影響聚合的光敏劑或光引發(fā)劑體系。這些光敏劑或光引發(fā)劑體系，包括具有羰基或叔氨基的化合物及其混合物。優(yōu)選的含羰基的化合物有二苯甲酮、苯乙酮、偶苯酰、苯甲醛、鄰氯代苯甲醛、咕噸酮、噻噸酮、9，10-蒽醌、和其他可以用作光敏劑的芳族酮。優(yōu)選的叔胺有甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、三乙醇胺、苯基甲基乙醇胺和苯甲酸二甲基氨基乙酯?？偟膩?lái)說(shuō)，光敏劑或光引發(fā)劑的用量可以約為0.01-10％重量、更優(yōu)選約為0.25-4.0％重量，以粘結(jié)劑前體的重量為基準(zhǔn)。光敏劑的例子包括購(gòu)自Biddle Sawyer Corp.的QUANTICURE ITX、QUANTICURE QT-X、QUANTICURE PTX、QUANTICURE EPD的商品。
磨料制品本發(fā)明的磨料制品包括背襯和粘結(jié)在背襯上的三維研磨涂層。該研磨涂層包含許多成形的研磨復(fù)合體。這些研磨復(fù)合體可以是精確成形的或不規(guī)則成形的。這些研磨復(fù)合體優(yōu)選是精確成形的，因?yàn)榫_成形的研磨復(fù)合體更均勻一致。
現(xiàn)參見(jiàn)附圖，本發(fā)明磨料制品10的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式分別表示在圖1和2中的俯視圖和放大截面圖中。磨料制品10包括背襯12和由其一個(gè)主表面支承的研磨復(fù)合體16。研磨復(fù)合體16包括許多分散在粘結(jié)劑15中的金剛石珠磨粒14。該粘結(jié)劑較好含有多官能丙烯酸酯，最好是三羥乙基異氰脲酸酯和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物。研磨復(fù)合體16還含有約40-60％重量的填料(未畫(huà)出)。粘結(jié)劑15通常把研磨復(fù)合體16粘結(jié)在背襯12上。任選地可將預(yù)上漿層或粘合層(tie layer)13置于研磨復(fù)合體16和背襯12之間。
研磨復(fù)合體16優(yōu)選具有清晰可見(jiàn)的形狀。首先，金剛石珠磨粒14宜不突出粘結(jié)劑15的表面。由于磨料制品10用于研磨表面，所以研磨復(fù)合體磨耗時(shí)暴露出新的金剛石珠磨粒14。
研磨復(fù)合體可以是任何形狀。該形狀與背襯接觸的底面的截面積一般大于遠(yuǎn)離背襯的研磨復(fù)合體末端的截面積。研磨復(fù)合體的形狀可選自多種幾何形狀，如立方形、塊狀、圓柱形、棱柱形、長(zhǎng)方形、棱錐形、截頭棱錐形、圓錐形、截頭圓錐形、十字形、頂表面為平面的柱形。另一種形狀是半球形，在PCTWO 95/22436中對(duì)其有進(jìn)一步的描述。形成的磨料制品可以包含多種不同的研磨復(fù)合體形狀的混合體。
研磨復(fù)合體的底面可以相互毗連，或相隔一定的距離。毗連的定義也可理解為包括相鄰研磨復(fù)合體具有在它們的相對(duì)側(cè)壁間接觸和延伸的共同的研磨材料接合(land)結(jié)構(gòu)或橋狀結(jié)構(gòu)的排列。這種磨料接合區(qū)由用于形成研磨復(fù)合體的相同磨粒漿料制成?！跋噜彙钡难心?fù)合體中心是指在該研磨復(fù)合體之間所畫(huà)的虛直線中沒(méi)有插入的研磨復(fù)合體。
研磨復(fù)合體16的一個(gè)優(yōu)選形狀是圖2所示的截頭棱錐體。它有平頂18和向外張開(kāi)的底面20。研磨復(fù)合體16的高度H優(yōu)選在涂覆磨料制品16的橫截面上保持不變，但也可以有不因高度的研磨復(fù)合體。研磨復(fù)合體的高度H可以約為10-1500微米，較好約為25-1000微米，更好約為100-600微米，最好約為300-500微米。
相鄰研磨復(fù)合體的底面20較好被接合區(qū)22相互分離。雖然不想與任何理論相聯(lián)系，但認(rèn)為這種接合區(qū)22或分隔區(qū)提供了讓流體介質(zhì)在研磨復(fù)合體之間自由流動(dòng)的條件。據(jù)認(rèn)為，流體介質(zhì)的這種自由流動(dòng)有助于改善磨削速率、表面光潔度或提高平整度。研磨復(fù)合體的間隔可以約為0.3-100個(gè)研磨復(fù)合體/直線性厘米，較好約為0.4-20個(gè)研磨復(fù)合體/線性厘米，更好約為0.5-10個(gè)研磨復(fù)合體/線性厘米，最好約為6-7個(gè)研磨復(fù)合體/線性厘米。
在磨料制品的一個(gè)方面中，面間距(area spacing)至少為5個(gè)研磨復(fù)合體/平方厘米，較好至少為30個(gè)研磨復(fù)合體/平方厘米。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，研磨復(fù)合體的面積間距為小于1到約12000個(gè)復(fù)合體/平方厘米。
使用截頭棱錐形時(shí)，底面20的長(zhǎng)度一般約為100-2000微米。研磨復(fù)合體的側(cè)面可以是直的或傾斜的。如果側(cè)面是傾斜的，一般更易于從模具的空腔中取出研磨復(fù)合體16。圖2中所示的角“A”由與研磨復(fù)合體16連接接合區(qū)22處底面20相交的虛垂線(即與接合區(qū)22垂直的虛線)測(cè)得。角“A”約為1-75°，較好約為2-50°，更好約為3-35°，最好約為5-15°。
在研磨過(guò)程中，磨料制品背襯12可連接到下支承墊(subpad)24或直接連接到工作臺(tái)28上。下支承墊24優(yōu)選用聚合物材料(如聚碳酸酯)制成。任選地將可壓縮墊26置于下支承墊24和工作臺(tái)28之間，以便在研磨過(guò)程中為磨料制品提供緩沖作用。可壓縮墊可以是聚氨酯泡沫材料、橡膠、彈性體、橡膠泡沫材料等。磨料制品背襯12較好用壓敏粘合劑(未畫(huà)出)粘接到下支承墊24或工作臺(tái)28上。
現(xiàn)參見(jiàn)圖3和4，本發(fā)明磨料制品10’的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式分別表示在圖3和4中的俯視圖和放大截面圖中。如圖4所示，本實(shí)施方式中的研磨復(fù)合體16’是半球形的。磨料制品10’具有一個(gè)主表面上用熱塑性樹(shù)脂預(yù)上漿涂層13’密封的織造聚酯背襯12’。在該固化的預(yù)上漿涂層13’上，通過(guò)一個(gè)篩子(未畫(huà)出)施加含有磨粒和粘結(jié)劑前體的漿料。半球形研磨復(fù)合體16’的大小和形狀可以變化，并可隨機(jī)或均勻分布在預(yù)上漿涂層13’上。從圖3的俯視圖，半球形研磨復(fù)合體16’看來(lái)是圓形，并具有相同的直徑。
不管各個(gè)研磨復(fù)合體的形狀如何，較好約20-90％，更好約40-70％，最好約50-60％的背襯表面積被研磨復(fù)合體覆蓋。另外，精確成形的研磨復(fù)合體底面確定的表面積不比其頂表面積區(qū)大50％，更好不比其大25％，最好不比其大15％。
包含精確成形的研磨復(fù)合體的磨料制品的制造方法制造磨料制品的第一步是制備磨粒漿料。用任何合適的混合技術(shù)將粘結(jié)劑前體、金剛石珠磨粒、填料和所需的任選添加劑混合在一起制成磨粒漿料?；旌霞夹g(shù)的例子包括低剪切和高剪切混合，優(yōu)選采用高剪切混合。超聲能也可以結(jié)合混合步驟一同使用，降低磨粒漿料的粘度。金剛石珠磨粒一般逐漸加入粘結(jié)劑前體內(nèi)。在加入填料前較好在粘結(jié)劑前體中加入表面活性劑。合適的表面活性劑是以商品名“ZYPHRUM PD 9000”購(gòu)自ICI Americas，Willmington，DE的陰離子聚酯表面活性劑。磨粒漿料優(yōu)選為粘結(jié)劑前體、磨粒、填料和可選添加劑的均勻混合物。如果需要，也可以加入水和/或溶劑，降低粘度。磨粒漿料內(nèi)氣泡的量可以在混合步驟期間或之后通過(guò)抽真空降到最少。在一些情形下，優(yōu)選將磨粒漿料加熱，通常約30-70℃，來(lái)降低粘度。重要的是在涂布之前監(jiān)控好磨粒漿料，保證它具有使涂布良好進(jìn)行的流變性，而且保證涂布之前其中的磨粒和其他填料不會(huì)沉淀。
為了獲得精確成形的研磨涂層，在磨粒漿料還在模具的空腔內(nèi)時(shí)基本上將粘結(jié)劑前體凝固或固化?；蛘?，在基本上固化之前從粘結(jié)劑前體上取走模具，以產(chǎn)生下陷、在某種程度上不規(guī)則成形的側(cè)壁。
包含精確成形的研磨復(fù)合體的磨料制品的優(yōu)選制造方法使用包含許多空腔的模具。這些空腔基本上是所需研磨復(fù)合體的反轉(zhuǎn)形狀，且用于產(chǎn)生研磨復(fù)合體的形狀。單位面積的空腔數(shù)目決定著磨料制品具有相應(yīng)研磨復(fù)合體數(shù)目/單位面積。這些空腔可以具有任何幾何形狀，例如圓柱形、圓頂形、棱錐形、長(zhǎng)方體、截頭棱錐形、棱柱形、立方形、圓錐形、截頭圓錐形、或頂表面截面為三角形、正方形、圓形、矩形、六角形、八角形等的任何形體?？涨坏某叽鐟?yīng)選擇來(lái)得到所需的研磨復(fù)合體數(shù)目/單位面積?？涨坏姆植伎梢猿尸F(xiàn)為點(diǎn)狀圖案，相鄰空腔之間可以有一定距離或者可以彼此搭接。
磨粒漿料可以用任何常規(guī)技術(shù)涂入模具的空腔，例如用口模式涂布、真空口模涂布、噴涂、輥涂、轉(zhuǎn)移涂布、刮涂等。如果模具含有平頂或側(cè)壁較直的空腔，那么優(yōu)選在涂布時(shí)采用真空，使夾帶的空氣盡量少。
模具可以是帶、片、連續(xù)片或卷材、涂布輥例如輪轉(zhuǎn)凹輥、安裝在涂布輥上的套筒或模子。模具可以由金屬(包括鍍鎳的表面)、金屬合金、陶瓷或塑料制成。關(guān)于模具及其生產(chǎn)方法、材料等的進(jìn)一步資料可以在美國(guó)專(zhuān)利No.5,152,917(Pieper等)和5,435,816(Spurgeon等)中找到。一種優(yōu)選的模具是用金屬母模壓花出的熱塑性模具。
當(dāng)磨粒漿料含有熱固性粘結(jié)劑前體時(shí)，粘結(jié)劑前體必須固化或聚合。通常一暴露于一種能源就引發(fā)聚合過(guò)程。總的來(lái)說(shuō)，所需能量取決于幾個(gè)因素，例如粘結(jié)劑前體化學(xué)性質(zhì)、磨粒漿料的體積、磨粒的量和類(lèi)型、填料的量和類(lèi)型以及任選添加劑的量和類(lèi)型。較好采用輻射能作為能源。合適輻射能源包括電子束、紫外光或可見(jiàn)光。可以使用的電子束輻射能量約為0.1-10兆拉德。紫外輻射是指波長(zhǎng)約為200-400納米，較好約為250-400納米的非粒子輻射。輻射源的優(yōu)選輸出功率為118-236瓦/厘米。可見(jiàn)光輻射是指波長(zhǎng)約為400-800納米，較好約為400-550納米的非粒子輻射。
涂覆模具后，用任何合適的方法使背襯與磨粒漿料接觸，使磨粒漿料濕潤(rùn)背襯的前表面。然后例如用接觸夾輥使磨粒漿料與背襯接觸。然后用能源使某種形式的能量(如上述的能量)透射過(guò)磨粒漿料，至少使粘結(jié)劑前體部分固化。模具例如可以是能在光輻射透射過(guò)模腔中所含磨粒漿料的透明材料(如聚酯、聚乙烯或聚丙烯)?！安糠止袒币辉~是指將粘結(jié)劑前體聚合到從模具中取出磨粒漿料時(shí)它不會(huì)流動(dòng)的狀態(tài)。如果沒(méi)有完全固化，可以在從模具中取出粘結(jié)劑前體后用任何能源將其完全固化。按照這種優(yōu)選方法用模具制造磨料制品的其他細(xì)節(jié)在美國(guó)專(zhuān)利No.5,152,917(Pieper等)和No.5,435,816(Spurgeon等)中有進(jìn)一步的描述。
在第一種方法的另一個(gè)變化形式中，可以將磨粒漿料涂覆在背襯上，而不是涂覆在模具的空腔內(nèi)。然后使涂覆了磨粒漿料的背襯與模具接觸，使磨粒漿料流入模具的空腔。制造磨料制品的其它步驟與上述相同。對(duì)于這種方法，最好用輻射能固化粘結(jié)劑前體。輻射能可以透射過(guò)背襯和/或模具。如果輻射能透過(guò)背襯或模具，該背襯和模具不應(yīng)顯著地吸收輻射能。另外，輻射能源不應(yīng)顯著地降解背襯和模具。例如，紫外光可以透過(guò)聚酯膜背襯。
或者，如果該模具用一些熱塑性材料制成，紫外光或可見(jiàn)光可透過(guò)模具進(jìn)入磨粒漿料。上述的熱塑性材料例如是聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚氯乙烯或它們的混合物。在某些情況下，優(yōu)選在熱塑性模具中加入紫外光穩(wěn)定劑和/或抗氧劑。對(duì)于熱塑性模具來(lái)說(shuō)，應(yīng)將制造磨料制品的操作條件設(shè)定至不產(chǎn)生過(guò)量的熱量。如果產(chǎn)生過(guò)量的熱量，會(huì)使熱塑性模具變形或熔化。
在某些情況下，本發(fā)明的磨料制品優(yōu)選具有整體模塑的背襯，即研磨復(fù)合體直接粘合到樹(shù)脂背襯上，方法是將該背襯趁復(fù)合體尚位于模具空腔內(nèi)時(shí)澆注或模塑到復(fù)合體上。優(yōu)選在研磨復(fù)合體的粘結(jié)劑前體完全固化之前將背襯模塑上去，在復(fù)合體與背襯之間形成較好的粘合。也宜在背襯澆注上去之前，在復(fù)合體表面上涂一層底漆即增粘劑，以保證其與背襯的適當(dāng)粘合。
背襯可以用與復(fù)合體相同的樹(shù)脂進(jìn)行澆注或模塑，或可以由不同的材料進(jìn)行澆注。尤其有用的背襯樹(shù)脂的例子包括聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚丙烯酸酯和丙烯酸化聚氨酯。背襯內(nèi)不宜包含磨粒，因?yàn)樵诒骋r中的顆粒通常不能用于研磨的目的。然而，填料、纖維或其他添加劑可以加入到背襯中?？梢詫⒗w維加入到背襯中，提高背襯與研磨復(fù)合體之間的附著力。用于本發(fā)明背襯中的纖維的例子包括由硅酸鹽、金屬、玻璃、碳、陶瓷和有機(jī)材料制成的纖維。用于背襯中的優(yōu)選纖維是硅酸鈣纖維、鋼制纖維、玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維和高模量有機(jī)纖維。
在某些用途中，可能需要耐久性和耐撕扯性更強(qiáng)的背襯。通過(guò)在整體模塑的背襯內(nèi)夾入稀疏布等材料可以制得這樣的背襯。在模塑背襯期間，可以在已經(jīng)填充樹(shù)脂(但未固化)的空腔上面鋪設(shè)稀疏布或其他材料，然后在稀疏布上面施加另一層樹(shù)脂；或者可以在未固化的模塑背襯上鋪設(shè)稀疏布或其他材料。任何稀疏布或附加的背襯材料都應(yīng)具有足夠的孔隙，使背襯樹(shù)脂可滲透和浸沒(méi)該材料。
有用的稀疏布通常是輕質(zhì)的稀織的粗織物。合適的材料還包括金屬或金屬絲網(wǎng)、織物例如棉、聚酯、人造絲、玻璃布、或其他增強(qiáng)材料例如纖維。稀疏布或增強(qiáng)材料可以先進(jìn)行預(yù)處理，提高樹(shù)脂與稀疏布的粘合力。
制成磨料制品后，可以在使用前對(duì)其進(jìn)行彎曲和/或加濕，然后轉(zhuǎn)化成合適的形式和/或形狀。
包含非精確成形的研磨復(fù)合體的磨料制品的制造方法第二種制造磨料制品的方法涉及研磨復(fù)合體非精確成形或不規(guī)則成形的方法。在該方法中，從模具中取出磨粒漿料后，馬上將其暴露在能源中。第一步是用任何常規(guī)的技術(shù)(如鍛模涂布機(jī)、輥式涂布機(jī)、刮涂機(jī)、幕式涂布機(jī)、真空口模式涂布機(jī)或口模式涂布機(jī))將磨粒漿料涂布在背襯的前表面上。如有需要，可以在涂布前將磨粒漿料加熱和/或?qū)ζ涫┘映暎越档推湔扯?。然后，使磨粒漿料/背襯復(fù)合物與模具接觸。模具可以與上述的模具相同。模具包含許多空腔，磨粒漿料流入這些空腔中。從模具中取出磨粒漿料時(shí)，磨粒漿料會(huì)形成與模具相關(guān)的形狀。研磨復(fù)合體的形狀由模具中的空腔形成。取出后，將涂覆了磨粒漿料的背襯暴露在能源中，以引發(fā)粘結(jié)劑前體的聚合，從而形成研磨復(fù)合體。從模具中取出涂覆了磨粒漿料的背襯到粘結(jié)劑前體固化的時(shí)間一般宜較短。如果這種時(shí)間太長(zhǎng)，磨粒漿料會(huì)流動(dòng)，研磨復(fù)合體的形狀會(huì)變形到其形狀基本上消失的程度。
在第二種方法的另一種變化方式中，可以將磨粒漿料涂覆在模具的空腔中，而不是涂覆在背襯上。然后將背襯與模具接觸，使磨粒漿料濕潤(rùn)和粘接到背襯上。在這種方式中，模具例如是輪轉(zhuǎn)凹輥。制造磨料制品的其余步驟與上述相同。
另一種變化方式是通過(guò)篩子噴涂或涂布磨粒漿料形成形狀。然后將粘結(jié)劑前體固化或凝固成研磨復(fù)合體。
另一種制造研磨涂層有圖形或表面結(jié)構(gòu)的磨料制品的技術(shù)是提供壓花的背襯，然后把磨粒漿料涂覆在背襯上。研磨涂層按照壓花背襯的輪廓，產(chǎn)生圖形或表面結(jié)構(gòu)涂層。
還有一種制造磨料制品的方法記載在美國(guó)專(zhuān)利5,219,462中。將磨粒漿料涂覆在壓花背襯的凹陷中。該磨粒漿料含有磨粒、粘結(jié)劑前體和發(fā)泡劑。將形成的結(jié)構(gòu)暴露在發(fā)泡劑使磨粒漿料發(fā)泡在背襯前表面的條件下。然后將粘結(jié)劑前體固化形成粘結(jié)劑，并將磨粒漿料轉(zhuǎn)化為研磨復(fù)合體。
視所需的用途而異，可將這種磨料制品轉(zhuǎn)變成任何所需的形狀或形式。這種轉(zhuǎn)變可以用切割、模切或任何合適的方法進(jìn)行。
玻璃或玻璃陶瓷工件的研磨方法用本發(fā)明的磨料制品研磨玻璃或玻璃陶瓷工件的優(yōu)選方法是使用液體潤(rùn)滑劑的“濕”磨法。潤(rùn)滑劑有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，在潤(rùn)滑劑存在下進(jìn)行研磨可以防止研磨過(guò)程中熱量聚集，并能從磨料制品和工件之間的界面上清除磨屑?！澳バ肌币辉~用來(lái)表示被磨料制品磨削掉的實(shí)際碎片。在某些情況下，磨屑可損壞研磨工件的表面。因此，需從界面土除去磨屑。在潤(rùn)滑劑存在下進(jìn)行研磨還可在工件表面上產(chǎn)生更精細(xì)的光潔度。
合適的潤(rùn)滑劑包括含有如下一種或多種成分的水基溶液胺、礦物油、煤油、石油溶劑油(mineral spirit)、油的水溶性乳液、聚氮丙啶、乙二醇、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙二醇、胺-硼酸鹽、硼酸、胺-羧酸鹽、松油、吲哚類(lèi)、硫代胺鹽、酰胺、六氫-1，3，5-三乙基三嗪、羧酸、2-巰基苯并噻唑鈉、異丙醇胺、三亞乙基二胺四乙酸、丙二醇甲醚、苯并三唑、1-氧化-2-吡啶硫酚鈉、己二醇。潤(rùn)滑劑也可包含防腐蝕劑、真菌抑制劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑和/或乳化劑。
市售的潤(rùn)滑劑的實(shí)例包括已知商品名為BUFF-O-MINT(購(gòu)自AmeratronProducts)、CHALLENGE 300HT或605HT(購(gòu)自Intersurface Dynamics)、CIMTECHGL2015、CIMTECH CX-417和CIMTECH 100(CIMTECH均購(gòu)自CincinnatiMilacron)、DIAMOND KOOL或HEAVY DUTY(購(gòu)自Rhodes)、K-40(購(gòu)自LOHOptical)、QUAKER 101(購(gòu)自Quaker State)、SYNTILO 9930(購(gòu)自CastrolIndustrial)、TIM HM(購(gòu)自Master Chemical)、LONG-LIFE 20/20(購(gòu)自NCHCorp)、BLASECUT 883(購(gòu)自Blaser Swisslube)、ICF-31NF(購(gòu)自Du Bois)、SPECTRA-COOL(購(gòu)自Salem)、SURCOOL K-11(購(gòu)自Texas Ntal)、AFG-T(購(gòu)自Noritake)、SAFETY-COOL 130(購(gòu)自Castrol Industrial)和RUSTLICK(購(gòu)自Devoon)的潤(rùn)滑劑。
用于研磨玻璃或玻璃陶瓷工件的一種優(yōu)選潤(rùn)滑劑包含3％重量Cimtech100(購(gòu)自Cincinnati Milicron)和97％重量水和甘油的80/20％重量混合物。另一種優(yōu)選的潤(rùn)滑劑是K-40的4％重量水溶液(K-40含有肥皂/表面活性劑和礦物油，且購(gòu)自LOH Optical)。
在研磨過(guò)程中，磨料制品與工件表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并在適當(dāng)?shù)膲毫ο聣合蚬ぜ砻妗Ｉ鲜龅膲毫^好約為0.35-7.0克/毫米2，更好約為0.7-3.5克/毫米2，最好約為2.8克/毫米2。如果壓力太高，則磨料制品則磨損過(guò)快。相反，如果壓力太低，磨料制品沒(méi)有適當(dāng)高的磨削速率。
如上所述，在研磨過(guò)程中工件和/或磨料制品作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、隨機(jī)運(yùn)動(dòng)、或直線運(yùn)動(dòng)。通過(guò)把磨盤(pán)連接在旋轉(zhuǎn)機(jī)床上可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工件和磨料制品可以沿相同的方向旋轉(zhuǎn)，也可以沿相反的方向旋轉(zhuǎn)，但是如果沿相同的方向旋轉(zhuǎn)，就應(yīng)以不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)優(yōu)選的方法中，將玻璃陶瓷圓盤(pán)固定在夾持器中，然后讓該夾持器從相隔一定距離的基本上平行旋轉(zhuǎn)的磨料制品之間通過(guò)。當(dāng)玻璃陶瓷盤(pán)從磨料制品間通過(guò)時(shí)，旋轉(zhuǎn)著的磨料制品同時(shí)研磨該玻璃陶瓷盤(pán)的兩個(gè)主表面。任選地，該玻璃陶瓷盤(pán)夾持器可以讓該盤(pán)相對(duì)于磨料制品作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
對(duì)于磨床機(jī)器，運(yùn)轉(zhuǎn)速度可以高達(dá)約4000轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選約25-2000轉(zhuǎn)/分鐘，更優(yōu)選約50-1000轉(zhuǎn)/分鐘。隨機(jī)軌道運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)一個(gè)隨機(jī)軌道機(jī)床產(chǎn)生，直線運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)連續(xù)研磨帶產(chǎn)生。工件與磨料制品之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也可能取決于工件的尺寸。如果工件尺寸較大，研磨時(shí)宜讓磨料制品運(yùn)動(dòng)，而工件保持靜止不動(dòng)。
在許多情形下，磨料制品用連接件(如壓敏粘合劑)粘合到一個(gè)聚碳酸酯下支承墊上。然后用連接件(如壓敏粘合劑)把下支承墊粘結(jié)在工作臺(tái)上。任選地在下支承墊和工作臺(tái)之間夾入一個(gè)可壓縮墊?？蓧嚎s墊一般用可壓縮材料制成，如聚氨酯泡沫材料、橡膠、彈性體、橡膠泡沫材料等?；蛘呖捎眠B接件將磨料制品直接粘結(jié)到工作臺(tái)上。
任選地，磨料制品的表面和支承墊(如下支承墊、可壓縮墊)可以是不連續(xù)的，以提供潤(rùn)滑劑在磨料制品與工件之間流動(dòng)的通道。
下支承墊可以具有所需的形狀，例如圓形、矩形、正方形、橢圓形等。下支承墊的尺寸(最長(zhǎng)尺寸)約為5厘米-1500厘米。
連接件磨料制品可以用連接件固定到下支承墊或工作臺(tái)上。上述的連接件可以是壓敏型粘合劑、鉤圈連接件、機(jī)械連接件或永久性粘合劑。連接件應(yīng)當(dāng)使磨料制品牢固地固定在下支承墊或工作臺(tái)上。
用于本發(fā)明的壓敏型粘合劑的代表性例子包括乳膠縐片、松香、丙烯酸類(lèi)聚合物和共聚物(如聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸酯)、聚乙烯基醚(如聚乙烯基正丁基醚)、醇酸粘合劑、橡膠粘合劑(如天然橡膠、合成橡膠、氯化橡膠)及其混合物。壓敏粘合劑可以在無(wú)水或無(wú)有機(jī)溶劑的條件下進(jìn)行涂覆。在某些情況下，優(yōu)選使用沒(méi)有非極性有機(jī)溶劑時(shí)涂布的橡膠基壓敏粘合劑。壓敏粘合劑可也可以是轉(zhuǎn)移帶。
另外，磨料制品也可以含有鉤的圈型連接體系，用來(lái)將磨料制品固定到下支承墊或工作臺(tái)上。圈織物可以位于涂覆磨料制品的背面上，鉤位于下支承墊上。另外，鉤也可以位于涂覆磨料制品背面上，圈位于下支承墊或工作臺(tái)上。這種鉤圈型的連接體系在美國(guó)專(zhuān)利No.4,609,581、5,254,194、5,505,747和PCT WO 95/19242中有進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例下面的試驗(yàn)步驟和非限制性實(shí)施例將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。除非另有說(shuō)明，實(shí)施例中所有的份數(shù)、百分?jǐn)?shù)、比例等都按重量計(jì)。
在實(shí)施例中使用如下的縮寫(xiě)名稱材料的說(shuō)明在實(shí)施例中，都使用下面的材料縮寫(xiě)名稱。APS 一種陰離子聚酯表面活性劑，商品名為“ZYPHRUM PD9000”，購(gòu)自特拉華州Wilmington的ICI Americas Inc.；OX-50表面積為50米2/克的二氧化硅懸浮劑，以商品名“OX-50”購(gòu)自DeGussa Corporation，Dublin，OH；CS 偏硅酸鈣填料，以商品名“NYAD 400 WOLLASTONITE”購(gòu)自NYCO，Willsboro，NY；IRG819 苯基二(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧化膦光引發(fā)劑，以商品名
″IRGACURE 819″購(gòu)自Ciba Geigy Corp，Greensboro，NC；SR368D丙烯酸酯共混料，以商品名“SR368D”購(gòu)自Sartomer Company，WestChester，PA；PWA15白色氧化鋁填料，以商品名“PWA 15”購(gòu)自Fujimi Corporation，Elmhurst，IL；DIA 10-20微米的工業(yè)用金剛石顆粒，以商品名“RB DIAMOND”購(gòu)自Warren Diamond Powder Co.，Inc.，Olyphant，PA。
試驗(yàn)步驟1(Strasbaugh試驗(yàn))試驗(yàn)機(jī)是改進(jìn)的Strasbaugh單面研磨機(jī)(購(gòu)自R.Howard Strasbaugh，Inc.of Long Beach，CA)。將用0.5毫米厚聚碳酸酯制成的下支承墊層合到2.3毫米厚的聚氨酯泡沫材料上，然后用壓敏粘合劑粘合到鋼制拋光機(jī)的工作臺(tái)上。用壓敏粘合劑把30.5厘米的研磨墊粘合到下支承墊上。工件是外徑為84毫米，內(nèi)徑為25毫米和厚度為0.99毫米的二氧化鈦鋁硅酸鹽(titania aluminosilicate)玻璃陶瓷。工件夾持器使用裝上彈簧的Delrin環(huán)(內(nèi)徑為85毫米)用于在研磨過(guò)程中緊緊夾住玻璃盤(pán)。將直徑為84毫米的DF200承載墊(購(gòu)自Rodel of Newark，NJ)安裝在工件夾持器的鋼制支承板上。然后把與研磨表面相反的玻璃圓盤(pán)表面放在已用水濕潤(rùn)的承載墊上。沒(méi)有施加力的情況下，Delrin環(huán)的表面比玻璃圓盤(pán)的表面高約0.64毫米。然后讓工件夾持器與研磨墊接觸，使Delrin環(huán)縮進(jìn)，這樣玻璃圓盤(pán)與研磨墊直接接觸。施加足夠的力，使玻璃圓盤(pán)上受到壓力約達(dá)564克/厘米2。玻璃圓盤(pán)中心與研磨墊中心偏離約70毫米。從頂部來(lái)看，使研磨墊以約150轉(zhuǎn)/分鐘的速度順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。同時(shí)使工件夾持器以50轉(zhuǎn)/分鐘的速度順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。將潤(rùn)滑劑直接滴在研磨墊上，流速約為80毫升/分鐘。使圓盤(pán)在研磨墊上以約25毫米的距離擺動(dòng)。一次擺動(dòng)時(shí)間約為15秒鐘。為了對(duì)研磨墊進(jìn)行預(yù)處理，以564克/厘米2的壓力對(duì)玻璃圓盤(pán)研磨15分鐘。然后在工件夾持器中插入一片表面光潔度約為0.30 um Ra(用購(gòu)自Mahr Corp.of Cincinnati，OH的model Perthometer M4Pi測(cè)量，針尖半徑為5微米)的試驗(yàn)圓盤(pán)，然后以約282克/厘米2的壓力研磨三個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)為5分鐘。將一個(gè)初始光潔度為0.30 um Ra的新試驗(yàn)圓盤(pán)用于另三個(gè)循環(huán)。在每個(gè)循環(huán)前后對(duì)玻璃圓盤(pán)進(jìn)行稱重，以確定總的磨削量，以克計(jì)。使用密度為2.78克/厘米3和圓盤(pán)面積為50.51平方厘米的圓盤(pán)時(shí)，將磨削量換算成微米/分鐘(μm/min)。
制備金剛石珠磨粒以825-1350轉(zhuǎn)/分鐘的速度用鋸齒狀高剪切混合機(jī)(槳片直徑為3英寸)將200克Ludox LS二氧化硅膠態(tài)分散體(購(gòu)自Dupont Co.Wilmington，DE)、0.6克AY-50表面活性劑(購(gòu)自American Cyanamid，Wayne，NJ)和30克DIA的漿料混合30分鐘。在一個(gè)容器中加入約4.75加侖2-乙基己醇和20克AY-50表面活性劑。然后在連續(xù)攪拌下把上述的漿料加入到2-乙基己醇中。將該混合物攪拌30分鐘。然后過(guò)濾掉了2-乙基己醇，用丙酮洗滌產(chǎn)生的珠。在550℃將這些珠干燥后，進(jìn)行篩分。在本發(fā)明中，珠的直徑小于37微米。
實(shí)施例1和對(duì)比例A和B的制備步驟表2.
實(shí)施例1和對(duì)比例A和B的配方
模具模具的制造方法是在一個(gè)澆鑄面有許多相鄰截頭棱錐體的金屬母模上澆鑄聚丙烯。該金屬母模用金剛石車(chē)刀切削方法制成。形成的聚合物模具上有截頭四面錐形空腔。每個(gè)截頭四棱錐的高度約為356微米(14密耳)，每個(gè)側(cè)面的底邊約為1427微米(56密耳)，頂邊約為1334微米(52.5密耳)。相鄰截頭棱錐底邊之間的距離約為445微米。
用上述模具由表2所示的磨粒漿料配方制備實(shí)施例1和對(duì)比例A和B。先用所需的磨粒漿料填充模具的空腔。然后用橡膠擠壓輥將一張涂有乙烯-丙烯酸底涂層的0.127毫米(5密耳)厚的聚酯膜層合在填充了磨粒漿料的模具上。連續(xù)使用兩盞400瓦/英寸的中壓汞燈固化磨粒漿料中的粘結(jié)劑前體。以0.178米/秒(35英尺/分鐘)的速度使膜/模具層合件在上述紫外燈下通過(guò)兩次。然后從模具中分離出粘結(jié)有結(jié)構(gòu)研磨涂層的薄膜背襯。然后用試驗(yàn)方法1(Strasbaugh試驗(yàn))測(cè)試結(jié)構(gòu)磨料制品，結(jié)果記錄在表3中。
實(shí)施例3Strasbaugh試驗(yàn)結(jié)果循環(huán) 使用潤(rùn)滑劑的對(duì) 使用潤(rùn)滑劑的實(shí) 使用水的實(shí)施 使用潤(rùn)滑劑的對(duì)比例A(微米/分 施例1(微米/分 例1(微米/分 比例B(微米/分鐘) 鐘)鐘)鐘)1 0.99 2.260.83 1.962 0.49 2.160.23 1.523 0.32 2.090.13 1.294 0.71 2.240.24 1.435 0.31 2.020.1 1.126 0.18 1.880.09 1.02注所用的潤(rùn)滑劑包含3％重量Cimtech 100(購(gòu)自Cincinnati Milicron)和97％重量水和甘油的80/20％重量混合物。
表3的結(jié)果表明使用潤(rùn)滑劑的實(shí)施例1對(duì)試樣有最高和最均勻的磨削速率。當(dāng)用水代替潤(rùn)滑劑，用金剛石顆粒代替金剛石珠磨粒(對(duì)比例A)或減少填料量時(shí)(對(duì)比例B)時(shí)，性能降低。
權(quán)利要求
1.一種適用于研磨玻璃和玻璃陶瓷工件的磨料制品，該磨料制品包括背襯；和至少一層粘接到所述背襯表面的三維研磨涂層，所述的研磨涂層包含由分散入許多金剛石珠磨粒和填料的固化粘結(jié)劑前體形成的粘結(jié)劑，所述的填料占研磨涂層的40-60％重量。
2.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述金剛石珠磨粒的平均粒度為6-100微米。
3.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的填料選自偏硅酸鈣、白色氧化鋁、碳酸鈣、二氧化硅和它們的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的填料是偏硅酸鈣和白色氧化鋁。
5.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的填料占研磨涂層的50-60％重量。
6.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的背襯是選自聚酯膜、共聚酯膜、聚酰亞胺膜和聚酰胺膜的聚合物膜。
7.如權(quán)利要求6所述的磨料制品，其特征在于所述的背襯是有乙烯-丙烯酸共聚物粘合層的聚酯膜。
8.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的背襯和研磨涂層是整體模塑的。
9.如權(quán)利要求8所述的磨料制品，其特征在于所述整體模塑的背襯包含聚氨酯。
10.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的粘結(jié)劑包含選自單官能丙烯酸酯單體、二官能丙烯酸酯單體、三官能丙烯酸酯單體及其混合物的固化粘結(jié)劑前體。
11.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的粘結(jié)劑包括含有三羥乙基異氰脲酸酯和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物的固化粘結(jié)劑前體。
12.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的三維研磨涂層包括許多精確成形的研磨復(fù)合體。
13.如權(quán)利要求12所述的磨料制品，其特征在于所述精確成形的研磨復(fù)合體的形狀選自立方形、塊狀、圓柱形、棱柱形、棱錐形、截頭棱錐形、圓錐形、截頭圓錐形、十字形、頂表面為平面的柱形和半球形。
14.如權(quán)利要求12所述的磨料制品，其特征在于所述精確成形的研磨復(fù)合體是截頭棱錐形。
15.如權(quán)利要求14所述的磨料制品，其特征在于所述的截頭棱錐形復(fù)合體具有確定底表面積的底表面和確定頂表面積的頂表面，所述的底表面積不比頂表面積大15％。
16.如權(quán)利要求1所述的磨料制品，其特征在于所述的金剛石珠磨粒約含有6-65％體積的金剛石顆粒，所述的金剛石顆粒遍布在約35-94％體積微孔、非熔凝的連續(xù)金屬氧化物基質(zhì)中。
17.如權(quán)利要求16所述的磨料制品，其特征在于所述的金屬氧化物基質(zhì)的努普硬度值小于1000，且含有至少一種選自氧化鋯、氧化硅、氧化鋁、氧化鎂和氧化鈦的金屬氧化物。
18.如權(quán)利要求17所述的磨料制品，其特征在于所述的金屬氧化物基質(zhì)是氧化硅。
19.一種研磨玻璃或玻璃陶瓷工件的方法，它包括如下步驟(a)使玻璃或玻璃陶瓷工件與磨料制品的研磨涂層接觸，所述的磨料制品包含背襯；和至少一層粘接到所述背襯表面的三維研磨涂層，所述的研磨涂層包含由分散入許多金剛石珠磨粒和填料的固化粘結(jié)劑前體形成的粘結(jié)劑，所述的填料約占研磨涂層的40-60％重量；(b)把潤(rùn)滑劑加到所述工件與磨料制品之間的界面上；和(c)使所述工件與磨料制品作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使所述的研磨涂層研磨所述的工件。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述的潤(rùn)滑劑包含水和至少一種添加劑的混合物，所述的添加劑選自胺、礦物油、煤油、石油溶劑油、水溶性油乳液、聚氮丙啶、乙二醇、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙二醇、胺-硼酸鹽、硼酸、胺-羧酸鹽、松油、吲哚類(lèi)、硫代胺鹽、酰胺、六氫-1，3，5-三乙基三嗪、羧酸、2-巰基苯并噻唑鈉、異丙醇胺、三亞乙基二胺四乙酸、丙二醇甲醚、苯并三唑、1-氧化-2-吡啶硫酚鈉、己二醇以及它們的混合物。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述的潤(rùn)滑劑在水中含有約20％重量甘油。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述的玻璃陶瓷工件是儲(chǔ)存盤(pán)基片。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述金剛石珠磨粒的平均粒度約為6-100微米。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述的填料選自偏硅酸鈣、白色氧化鋁、碳酸鈣、二氧化硅和它們的混合物。
25.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述的填料是偏硅酸鈣和白色氧化鋁。
26.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述的填料約占研磨涂層的50-60％重量。
27.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述的背襯是選自聚酯膜、共聚酯膜、聚酰亞胺膜和聚酰胺膜的聚合物膜。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于所述的背襯是有乙烯-丙烯酸共聚物粘合層的聚酯膜。
29.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述的背襯和研磨涂層是整體模塑的。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于所述整體模塑的背襯包含聚氨酯。
31.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑包含選自單官能丙烯酸酯單體、二官能丙烯酸酯單體、三官能丙烯酸酯單體及其混合物的固化粘結(jié)劑前體。
32.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑包括含有三羥乙基異氰脲酸酯和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物的固化粘結(jié)劑前體。
33.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述的三維研磨涂層包括許多精確成形的研磨復(fù)合體。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于所述精確成形的研磨復(fù)合體的形狀選自立方形、塊狀、圓柱形、棱柱形、長(zhǎng)方體、棱錐形、截頭棱錐形、圓錐形、截頭圓錐形、十字形、頂表面為平面的柱形和半球形。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于所述精確成形的研磨復(fù)合體是截頭棱錐形。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于所述的截頭棱錐形復(fù)合體具有確定底表面積的底表面和確定頂表面積的頂表面，所述的底表面積不比頂表面積大15％。
37.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述的金剛石珠磨粒約含有6-65％體積的金剛石顆粒，所述的金剛石顆粒遍布在約35-94％體積微孔、非熔凝的連續(xù)金屬氧化物基質(zhì)中。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于所述的金屬氧化物基質(zhì)的努普硬度值小于1000，且含有至少一種選自氧化鋯、氧化硅、氧化鋁、氧化鎂和氧化鈦的金屬氧化物。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于所述的金屬氧化物基質(zhì)是氧化硅。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包括背襯和至少一層粘接到上述背襯表面的三維研磨涂層的磨料制品。上述的研磨涂層包含由分散入許多金剛石珠磨粒和填料的固化粘結(jié)劑前體形成的粘結(jié)劑,上述的填料約占研磨涂層的40－60%重量。該磨料制品特別適用于在潤(rùn)滑劑存在下研磨玻璃或玻璃陶瓷工件。
文檔編號(hào)B24D3/00GK1348404SQ00806615
公開(kāi)日2002年5月8日 申請(qǐng)日期2000年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月23日
發(fā)明者B·D·格斯, S·W·彼得森, E·J·武 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司